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第一章 物质及其变化
测试卷
时间：75分钟 分值：100分
可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 O16 Mg 24 Cl 35.5 V 51
一、选择题(每小题只有一个正确选项，共15×3分)
1．（2024·河北·三模）古诗中蕴含着丰富的化学知识，下列诗句同时体现了化学反应中的物质变化和能量
变化的是
A．刘长卿的《酬张夏》中，“水声冰下咽，沙路雪中平”
B．李白的《秋浦歌》中，“炉火照天地，红星乱紫烟”
C．刘禹锡的《浪淘沙》中，“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来”
D．岑参的《白雪歌送武判官归京》中，“忽如一夜春风来，千树万树梨花开”
【答案】B
【解析】A．“水声冰下咽，沙路雪中平”，利用诗和景很自然地引入物质的三态变化的知识，物质并未
变化，A不符合题意；B．“炉火照天地，红星乱紫烟”，描述的是红星四溅，紫烟蒸腾的冶炼场景，是
燃烧反应，包括了物质变化和能量变化，B符合题意；C．“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来”，说明
金在自然界中以游离态存在，不需要冶炼还原，“沙里淘金”就是利用金与沙密度的差异，用水反复淘洗
得到，物质并未变化，属于物理变化，C不符合题意；D．“忽如一夜春风来，千树万树梨花开”，以梨
花喻雪，为水的三态变化，属于物理变化，D不符合题意；故答案选B。
2．（2024·黑龙江牡丹江·模拟预测）空气湿度增大，水汽凝结就易形成雾，灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢
化合物等颗粒物的浓度增大就易形成霾。下列说法不正确的是
A．防雾霾口罩的原理与过滤类似，防雾霾效果好的口罩往往呼吸阻力较大
B．PM2.5是直径小于或等于2.5微米的污染物颗粒，属于胶体粒子的直径范围
C．汽车车灯在雾霾天照出“通路”的现象属于丁达尔效应
D．可通过在燃煤烟囱上加装高压静电装置除去煤灰中的固体颗粒物
【答案】D
【解析】A．防雾霾口罩的原理与过滤、渗析类似，防雾霾效果好的口罩间隙更小，透气性更差，往往呼
吸阻力较大，A正确；B．可通过在燃煤烟囱上加装高压静电装置除去煤灰中的固体颗粒物，利用的是胶
体的电泳，B正确；C．雾霾天，汽车车灯照出“通路”的现象是空气中的气溶胶对光线发生的散射作
用，属于胶体的丁达尔效应，C正确；D．胶粒直径在1~100 nm之间，PM5是直径小于等于2.5微米的污
染物颗粒(1微米=1000纳米)，不属于胶体粒子的直径范围，D错误；故选D。
3．（2024·河南南阳·二模）物质的转化是化学学习的重要内容，甲、乙、丙所代表的物质不符合如图所示
转化关系的是A． NaOH B．CuO
C． Fe D． NaCl
【答案】D
【解析】A．硫酸钠与氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀和氢氧化钠，碳酸钠和稀硫酸反应生成硫酸钠，氢氧
化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，故A项正确；
B．氧化铜和氢气反应生成氧化铜和水，氧气和铜反应生成氧化铜，电解水可以生成氢气和氧气，氧气和
氢气反应生成水，故B项正确；C．氯化亚铁和锌反应生成铁，硫酸亚铁和氯化钡反应生成氯化亚铁，铁
和稀硫酸反应生成硫酸亚铁，硫酸亚铁和锌反应生成铁，故C项正确；D．碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化
钠，硝酸钠无法生成碳酸钠，故D项错误；故本题选D。
4．（2024·江苏苏州·三模）在给定条件下，下列物质转化或方程式正确的是
A．工业制漂白粉：
B．工业制
C．电解饱和食盐水：
D． 碱性溶液与 反应：
【答案】D
【解析】A．二氧化锰和浓硫酸反应不生成氯气，故A项错误；B． ，Fe与HCl反应
生成FeCl ，故B项错误；C．工业上通过电解饱和食盐水生成烧碱，离子方程式为
2
，故C项错误；D．KClO和KOH混合溶液与，反应方程式为
，故D项正确；故本题选D。
5．（2024·江苏宿迁·三模）硫元素约占地球总质量的1.9%，广泛分布并循环于地球内部各圈层。硫有
32S、34S、33S和36S四种同位素。硫元素主要以氢化物、硫化物、含氧酸和含氧酸盐等形式存在。硫的单质
有S、S、S 等多种分子形态；硫的氢化物(H S、HS)均有弱酸性；低价硫易被氧气氧化。硫在生物圈的
2 4 8 2 2 2
演化中扮演了重要角色，在细菌作用下硫元素可发生氧化或还原反应，促进了硫元素在地球各圈层中的循
环。下列化学反应的表示正确的是
A．二硫化氢与足量烧碱溶液反应：HS＋2OH-=S ＋2HO
2 2 2
B．黄铁矿在细菌作用下转化为强酸：2FeS＋2HO＋7O 2Fe2＋＋4H＋＋4SO
2 2 2C．用NaSO 除去废水中的氯气：SO ＋4Cl＋10OH-=2SO ＋8Cl-＋5HO
2 2 3 2 2 2
D．硫化亚铁除废水中汞离子：S2-＋Hg2＋=HgS↓
【答案】A
【解析】A．二硫化氢为弱酸，与足量烧碱溶液反应：HS＋2OH-= ＋2HO，A正确；B．Fe2+能被O
2 2 2 2
氧化为Fe3+，离子方程式： ，B错误；C．NaSO 还原性较强，
2 2 3
在溶液中易被氯气氧化成 ，Cl 被还原为Cl－，则根据电子守恒、原子守恒和电荷守恒，离子方程式：
2
SO ＋4Cl＋5HO =2SO ＋8Cl-＋10H+，C错误；D．FeS难溶于水，离子方程式：FeS＋Hg2＋
2 2 2
=HgS+Fe2+，D错误；故选A。
6．（2024·安徽安庆·模拟预测）黄铜 用 溶液浸泡后生成单质硫，所得CuSO 溶液
4
可用于制取纳米Cu O，Cu O能与酸发生反应。Co3+具有强氧化性，可与浓盐酸反应生成氯气。由
2 2
、 、 和 反应制备的配合物 可应用于 的鉴定。下列化学反应方
程式表示错误的是
A．Cu O与稀硫酸反应：
2
B． 溶液和 反应：
C． 与足量浓盐酸反应：
D．制备 的反应：
【答案】C
【解析】A．Cu O与稀硫酸反应生成铜、硫酸铜和水，反应的离子方程式为：Cu O+2H+=Cu+Cu2++H O，
2 2 2
A正确；B．CuFeS 和Fe (SO ) 溶液反应生成硫酸铜、硫酸亚铁和硫单质，反应的离子方程式为：
2 2 4 3
CuFeS+4Fe3+=Cu2++2S+5Fe2+，B正确；C．已知Co3+具有强氧化性，可与浓盐酸反应生成氯气，Co(OH)
2 3
与足量盐酸反应：2Co(OH) +2Cl-+6H+=2Co2++Cl↑+6H O，C错误；D．CHCOOH不能拆，制备
3 2 2 3
Na[Co(NO )]的反应的离子离子反应为应：12 +2Co2++H O+2CH COOH=2[Co(NO )]3-+2CH COO-
3 2 6 2 2 3 2 6 3
+2H O，D正确；故答案为：C。
2
7．（2024·山西·模拟预测）下列根据实验操作及现象不能达到相应实验目的的是
选项 实验操作及现象 实验目的
向滴有几滴 的 溶液中加入 ，缓缓通入少
A 验证还原性：
量 并振荡、静置，水层显红色，有机层显无色
相同温度下，同时进行 与 和 的反应，观 探究 键的极性对反应速率的
B
察产生 的快慢 影响C 将胆矾晶体投入浓硫酸中，固体由蓝色变为白色 验证浓硫酸具有脱水性
确定
D 分别测定 和 与盐酸反应的反应热
的
【答案】C
【解析】本题以实验操作、现象与实验目的为情境，考查还原性强弱、键的极性比较及反应热的测定等知
识，意在考查探究与创新能力，科学探究与创新意识的核心素养。
A． 中 和 均可与 反应，产生 和 ，其中 遇 显红色， 进入 中使有
机层显橙红色，故根据现象可知， 先与 反应，故还原性： ，A项不符合题意；B． 与
和 的反应中均发生了氢氧键的断裂，氢氧键的极性越强，越容易断裂，反应速率越快，所
以可以通过观察产生 的快慢，探究 键的极性对反应速率的影响，B项不符合题意；C．将胆矾晶
体投入浓硫酸中，固体由蓝色变为白色，体现的是浓硫酸的吸水性，C项符合题意；D．分别测定
和 与盐酸反应的反应热，根据盖斯定律可确定 的 ，D项
不符合题意；故选C。
8．（2024·湖北·模拟预测）稀有气体化合物的合成更新了对“惰性”的认知。已知：
，设 为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A．1 mol 中心原子的孤电子对数目为
B．18 g 中所含质子数目为
C．生成1 mol ，转移电子数目为
D．3.36 L HF(标准状况)所含的分子数为
【答案】D
【解析】A． 最外层有8个电子，提供4个电子分别与4个F形成共用电子，则1 mol 中心原子的
孤电子对数目为 ，A正确；B．18 g 是1mol，1个 中有10个质子，则18 g 中所含质子数
目为 ，B正确；C． ，该反应中 是氧化产物， 是
还原产物， 是氧化产物，生成1 mol 时生成2 mol ，转移电子数目为 ，C正确；
D．标准状况时HF不是气体，则3.36 L HF(标准状况)不是0.15 mol，所含的分子数不是 ，D错误；
故选D。
9．（2024·河北石家庄·三模）亚氯酸钠（ ）具有强氧化性、受热易分解，可用作漂白剂、食品消
毒剂等，以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如图所示。已知高浓度的 易爆炸。下列说法错误
的是A．“反应1”中 是还原产物，母液中主要成分是
B．“反应1”需要通入 稀释 ，以防发生爆炸
C．“反应2”中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为
D．若还原产物均为 时， 的氧化能力是等质量 的2.5倍
【答案】D
【分析】由题给流程可知，反应1为二氧化硫与稀硫酸、氯酸钠反应生成硫酸钠、二氧化氯和水，反应2
为二氧化氯与过氧化氢、氢氧化钠混合溶液反应生成亚氯酸钠、氧气和水，反应得到的亚氯酸钠在55℃条
件下减压蒸发、冷却结晶、过滤得到亚氯酸钠粗产品。
【解析】A．反应1中二氧化硫与稀硫酸、氯酸钠反应生成硫酸钠、二氧化氯和水，Cl元素化合价由+5价
下降到+4价， 是还原产物，母液中主要成分是 ，A正确；B．已知高浓度的 易爆炸，反
应1”需要通入 稀释 ，以防发生爆炸，B正确；C．“反应2”中发生反应的化学方程式为
，HO 是还原剂，NaClO 是氧化剂，氧化剂与还原剂的物质的
2 2 2
量之比为2∶1，C正确；D．1 molCl 完全反应转化2 mole-，1 mol 完全反应转化5 mole-，所以等物质
2
的量的 氧化能力是 的2.5倍，D错误；故选D。
10．（2024·黑龙江吉林·模拟预测）便携式消毒除菌卡主要活性成分为亚氯酸钠(NaClO)；一种制备
2
NaClO 粗产品的工艺流程如图。已知纯ClO 易分解爆炸，一般用空气稀释到10%以下。
2 2
下列说法正确的是
A．溶解过程中可以用盐酸代替稀硫酸
B．流程中HO 做氧化剂
2 2
C．发生器中鼓入空气的主要目的是提供氧化剂
D．吸收塔中温度不宜过高，否则会导致NaClO 产率下降
2
【答案】D
【分析】NaClO 在稀硫酸中溶解，通入SO 在发生器中发生氧化还原反应，生成ClO 和NaSO ，通过鼓
3 2 2 2 4
入空气，防止ClO 浓度过高，还可以将其吹进吸收塔，根据氧化还原反应规律可知，在吸收塔中ClO 与
2 2双氧水、氢氧化钠反应生成NaClO 和氧气，再经过一系列操作得到NaClO 粗产品。
2 2
【解析】A．NaClO 具有强氧化性，可以氧化HCl，则溶解过程中不可以用盐酸代替稀硫酸，A错误；B．
3
ClO 与双氧水、氢氧化钠反应生成NaClO 和氧气，流程中HO 做还原剂，B错误；C．发生器中鼓入空气
2 2 2 2
的主要目的是防止ClO 浓度过高，因为纯ClO 易分解爆炸，C错误；D．HO 不稳定，温度过高，HO 容
2 2 2 2 2 2
易分解，如果吸收塔中温度过高，会导致HO 分解，从而导致NaClO 产率下降，D正确；故选D。
2 2 2
11．（2024·湖南·模拟预测）某反应体系只有六种粒子： （无色）、 和
。随着反应进行，其中两种离子浓度与时间关系如图所示。下列叙述错误的是
A．图中乙代表 ，甲代表
B．若溶液由无色变为紫红色，则反应已发生
C．每消耗 乙时转移 电子
D．该反应为
【答案】C
【分析】根据反应体系中的粒子可以判断发生氧化还原反应，锰元素的价态为+7和+2价， 中含过氧
键，根据图像可知，乙为反应物，甲为生成物，相同时间反应的物质的量之比为5:2，由此推知，甲为高
锰酸根离子，乙为 。
【解析】A．由分析可知，甲为高锰酸根离子，乙为 ，A正确；B．高锰酸根离子为紫红色，
为无色，若溶液由无色变为紫红色，则反应已发生，B正确；C．根据价态变化可知，每消耗 乙时转
移 电子，C错误；D．根据元素守恒和电子守恒，可以得到反应的离子方程式为
，D正确；答案选C。
12．（2024·广西贺州·一模）镓( )与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合
物。工业制备镓的流程如图所示。下列推断不合理的是A．向 溶液中逐滴加入足量稀氨水，先生成沉淀，后沉淀溶解
B．向 和 溶液中通入适量二氧化碳后得到氢氧化铝沉淀，可知酸性：
C．金属镓可以与 溶液反应生成 和
D．步骤二中不能通入过量的 的理由是
【答案】A
【分析】镓(Ga)与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流
程如图，分析可知氧化铝和氧化镓都可以与氢氧化钠溶液反应生成盐，并且二氧化碳可以制取氢氧化铝，
却无法与偏镓酸钠反应，可实现铝和镓的分离。
【解析】A．镓( )与铝同主族，曾被称为“类铝”，则其氢氧化物不会溶与弱碱氨水，向GaCl 溶液中
3
逐滴加入足量氨水，有Ga(OH) 沉淀生成，沉淀不溶解，A错误；B．适量二氧化碳可以制取氢氧化铝，
3
却无法与Na[Ga(OH) ]反应，说明酸性氢氧化铝比氢氧化镓弱， ，B正确；C．铝能与
4
氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，所以金属镓也可以与NaOH溶液反应生成 和氢气，C
正确；D．碳酸溶液为酸性，所以步骤二中不能通入过量的 是因为 会发生反应生成
Ga(OH) 沉淀， ，D正确；故选A。
3
13．（2024·山东菏泽·模拟预测）乙苯脱氢的反应历程如下图(Ph-为苯基)，下列说法正确的是
A．物质Ⅰ为催化剂
B．此反应过程中 是氧化剂
C．只有过程②有电子转移
D．每脱去1mol氢原子，转移2mol电子
【答案】B
【解析】A．乙苯在物质Ⅳ的作用下生成苯乙烯，Ⅳ为催化剂，A错误；B． 在反应中生成 ，作氧
化剂，B正确；C．过程②④都有电子转移，C错误；D．H元素化合价变为为1，每脱去 氢原子，转
移 电子，D错误；答案选B。14．（2024·浙江丽水·二模）已知过氧化铬 的结构式如图所示， 溶于稀硫酸的化学方程式为：
，有关该反应说法不正确的是
A． 在元素周期表中的位置为第四周期第VIB族
B． 既作氧化剂，又作还原剂
C．氧化产物与还原产物的物质的量之比为
D．若有 发生该反应，则反应中共转移 个电子
【答案】C
【解析】A．Cr在元素周期表中位置为第四周期第ⅥB族，故A正确；B． 中Cr元素化合价下降，O
元素化合价上升，HSO 中O元素化合价未发生变化，则 既作氧化剂，又作还原剂，故B正确；C．
2 4
中4个氧原子与铬形成的是Cr-O键，每个氧原子的化合价为-1价，1个氧原子与铬形成的是Cr=O
键，这种氧原子的化合价为-2价，Cr为+6价，Cr元素由+6价下降到+3价，O元素由-1价下降到-2价，有
由-1价上升到0价， 和2个HO是还原产物，O 是氧化产物，氧化产物与还原产物的物质的量
2 2
之比为 ，故C错误；D． 中4个氧原子与铬形成的是Cr-O键，每个氧原子的化合价为-1价，1个
氧原子与铬形成的是Cr=O键，这种氧原子的化合价为-2价，Cr为+6价，Cr元素由+6价下降到+3价，O
元素由-1价下降到-2价，有由-1价上升到0价，若有 发生该反应，生成 molO ，则反应中共转
2
移 个电子，故D正确；故选C。
15．（2024·重庆荣昌·模拟预测）黄铁矿( )在酸性条件下发生催化氧化的反应历程如图所示。下列说
法错误的是
A．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均发生氧化还原反应
B．反应Ⅰ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为
C．反应Ⅱ的离子方程式为
D．该过程的总反应为【答案】A
【分析】反应I的离子方程式为4Fe(NO)2++O +4H+=4Fe3++4NO+2HO，反应Ⅲ的离子方程式为Fe2+
2 2
+NO=Fe(NO)2+，反应Ⅱ的离子方程式为FeS+14Fe3++8H O=15Fe2++2 +16H+；
2 2
【解析】A．反应I、Ⅱ是氧化还原反应；反应Ⅲ，无元素化合价变化，为非氧化还原反应，A错误；B．
反应I的离子方程式为4Fe(NO)2++O +4H+=4Fe3++4NO+2HO，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ，B正
2 2
确；C．反应Ⅱ的离子方程式为 ，C正确；D．该过程的总反应为
，D正确；故选A。
二、非选择题(共4小题，共55分)
16．（23-24高三上·北京·开学考试）（16分）零价铁还原性强、活性高，对很多重金属离子及含磷、砷离
子都有较好的去除和富集作用。
Ⅰ.零价铁的制备。
（1）富铁矿石经破碎、筛分到微米级后，在氢气氛围下 高温还原 可以制备微米级零价铁。请写出
磁铁矿与氢气反应制备零价铁的化学方程式 。
（2）采用 还原铁盐，可以制备出纳米级的零价铁。
已知： 的电负性是2.0， 的电负性是2.1
①请写出 的电子式 。
②请写出 与硫酸反应的离子方程式 。
③补充完整下列化学方程式 。
每生成 零价铁 ，转移电子的物质的量是 。
Ⅱ.零价铁的结构和作用机理。
研究发现，纳米级和微米级的零价铁，均具有“核-壳”结构。
已知：①壳层可以导电；
②当 时，铁的氧化物质子化，壳层表面带正电；当 时，铁的氧化物去质子化，壳层表面带负
电；
③磷酸盐溶解度一般较小。
（3）去离子水中加入零价铁， 从6上升到9.5左右。检测壳层物质，发现有 、 、 、
等。导致产生壳层微粒的氧化剂是 、 。
（4）部分金属阳离子去除机理如图所示。纳米零铁去除污水中 、 主要机理不同，请简述两
者的区别并解释原因 。（5）去除含磷( )微粒：
①控制 8，原因是 。
②通过形成 (填化学式)进一步去除 。
（6）综上所述，零价铁去除重金属离子及含磷微粒的主要机理有 。
【答案】（1） （1分）
（2） （1分） （2分）
（2分） （1分）
（3） （1分）
（4）零价铁的还原性大于 ，小于 ，因此， 被铁还原为 而除去，而 无法还原 ，主
要通过吸附作用除去 （2分）
（5） （1分） 时零价铁壳层表面带正电，能更好地吸附带负电的 （2分） 、
沉淀（1分）
（6）还原、吸附、共沉淀（2分）
【解析】（1）磁铁矿与氢气反应生成零价铁和水的反应方程式为 。
（2）① 是离子化合物，故电子式为 。②由于B的电负性是2.0，H的电负性是
2.1，故H是-1价，有强还原性，故与硫酸发生氧化还原反应 。③根据得
失电子守恒，可得 ，反应中Fe和水中的H的化合价共降低24
价， 中H的化合价共升高24价，故每生成 零价铁 ，转移电子的物质的量是12mol。
（3）去离子水中加入零价铁，pH从6上升到9.5左右，说明HO作氧化剂。
2（4）零价铁的还原性大于 ，小于 ，因此， 被铁还原为 而除去，而 无法还原 ，主
要通过吸附作用除去 。
（5）①根据已知，当pH<8时，铁的氧化物质子化，壳层表面带正电，能更好地吸附带负电的 。②
、 都是沉淀，故能进一步去除 。
（6）综上所述，（3）中利用还原法去除重金属离子，（4）中利用吸附法去除金属离子，（5）利用沉淀
法沉淀含磷微粒。
17．（2024·浙江·二模）（10分）化合物X由两种元素组成，某学习小组按如下流程进行实验：
已知：X可与水反应生成一种二元含氧酸，流程中X与NaOH(物质的量之比1：1)发生化合反应得到溶液
A(含4种元素)。B和D为纯净物。
请回答：
（1）X的组成元素是 ，X的化学式是 。
（2）写出X→A的化学方程式 。
（3）写出C→D的离子方程式 。
（4）实验室制得的黄绿气体单质B含有HCl，设计实验验证 。
【答案】（1）Fe、O（2分） FeO（2分）
2
（2）FeO+NaOH= NaHFeO （2分）
2 3
（3）Fe3++3OH-=Fe(OH) ↓（2分）
3
（4）用四氯化碳除去氯气后，再通入紫色石蕊溶液中，紫色石蕊只变红不褪色，说明Cl 含有HCl（2
2
分）
【分析】C与氢氧化钠反应生成红褐色沉淀D，D灼烧生成8g红色固体E，则E是Fe O，
2 3
n(Fe O)=0.05mol；C中含有0.1molFe3+，1.12L标准状况下的黄绿色气体单质为氯气，n(Cl )=0.05mol，溶
2 3 2
液A和盐酸发生氧化还原反应生成氯气和Fe3+，根据得失电子守恒，A中Fe元素为+4价，流程中X与
NaOH(物质的量之比1：1)发生化合反应得到溶液A(含4种元素)，X中含有Fe、O两种元素，X为FeO，
2
A的化学式为NaHFeO 。
3
【解析】（1）根据以上分析，X的化学式是FeO，X的组成元素是Fe、O；
2
（2）FeO 与NaOH(物质的量之比1：1)发生化合反应得到NaHFeO ，反应的化学方程式为FeO+NaOH=
2 3 2
NaHFeO ；
3
（3）C→D是氯化铁和氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式Fe3++3OH-=Fe(OH) ↓；
3
（4）氯气易溶于四氯化碳，用四氯化碳除去氯气后，再通入紫色石蕊溶液中，紫色石蕊只变红不褪色，说明Cl 含有HCl。
2
18．（2024·湖北·一模）（13分）某学习小组为探究Mg与酸、碱、盐溶液的反应。完成如下实验：
编号 操作 现象
Ⅰ 将镁条放入 稀硫酸中 迅速放出大量气体，试管壁发热
Ⅱ 将镁条放入pH为 的 溶液中 无明显现象
将镁条放入pH为 的 溶液
Ⅲ 放出气体，溶液中有白色沉淀生成
中
回答下列问题：
（1）实验前除去镁表面氧化物的方法是 。
（2）实验Ⅰ的离子方程式为 。
（3）经实验分析，实验Ⅲ中产生的气体为 和 混合气体。产生 气体的原因是 。
（4）该组同学们比较实验Ⅱ、Ⅲ后，分析认为：实验Ⅲ能快速反应的原因，与溶液中白色沉淀有关。为
探究其成分，设计了如下实验。
取出镁条，将沉淀过滤、洗涤、低温烘干，得到纯净固体 。将一半固体放入锥形瓶中，按如图连接
好装置。滴加稀硫酸到无气体放出为止，在 处通入足量空气。最后称量 形管增重 。将另一半固
体高温灼烧，最后剩余固体氧化物为 。
①最后通入空气的目的是 。
②固体充分高温灼烧后，需要放在 （填仪器名称）中冷却后才能称量。称量时 （选填“是”
“不是”）采用托盘天平称量。
（5）依据以上分析，实验Ⅲ中发生反应的方程式为 。通过以上实验得出结论： 置换氢气
与 、温度、 与溶液接触面积有关，在 溶液中，生成的沉淀能破坏 表面覆盖的
，从而较快进行。
【答案】（1）用砂纸打磨。（或者：浸入稀硫酸中至表面有均匀气泡，取出，洗净。）（2分）
（2） （2分）
（3） 与水反应放热使 分解放出 （2分）
（4）将系统内生成的 完全排入到U形管中被吸收（2分） 干燥器（1分）不是（1分）
（5） （3分）【解析】（1）实验前除去镁表面氧化物的方法是：用砂纸打磨。（或者：浸入稀硫酸中至表面有均匀气
泡，取出，洗净。）；
（2）实验Ⅰ，镁与硫酸反应的离子方程式为
（3）实验Ⅲ中产生的气体为 和 混合气体。产生的 是镁与水反应产生的，产生 气体只能由
分解产生，故原因是 与水反应放热使 分解放出
（4）①最后通入空气的目的是：将系统内生成的 完全排入到U形管中被吸收；
②固体充分高温灼烧后，需要放在干燥器中冷却后才能称量，防止高温下与水反应。托盘天平称量时精确
到小数点后一位，题中是后两位，所以不是采用托盘天平称量。
（5）高温灼烧，最后剩余固体氧化物为MgO,则n(MgO)= ，n(Mg) ， 形
管增重 为 的质量，由此可得 的物质的量为 ， 的物质的量
为0.01mol，含镁化合物总质量为0.01×58g/mol+0.03×84g/mol=3.1g，则结晶水的物质的量为
，白色沉淀为 ，实验Ⅲ中发生反应的方程式为：
；
19.（2024·山西·模拟预测）（16分）以废钒电池负极电解液(主要化学成分是V3+、V2+、HSO ) 为原料，
2 4
回收其中的钒制备VO 的工艺流程如图所示：
2 5
已知：氯酸浓度较高或受热时易发生分解。
回答下列问题：
（1）在“氧化”中低价态钒都转化为 ，其中V3+转化反应的离子方程式为 ，实际生产中
的氧化剂不选择HClO 的原因是 。
3
（2）“浓缩”至钒溶液质量浓度(折合VO 质量浓度)为27.3 g·L-1'时，则溶液中c( )=
2 5
mol·L-1。(结果保留1位小数)
（3）pH对沉钒率(η)的影响如图所示，则沉钒时控制钒液合适的pH范围是 ，沉淀产物为
2NH VO·H O，则加(NH )SO 沉钒的化学方程式是 。
4 3 8 2 4 2 4（4）“过滤”后对沉淀进行洗涤，采用稀(NH )SO 作洗涤液的目的是 。检验沉淀已洗涤干净
4 2 4
的操作是 。
（5）“煅烧”需要在通风或氧化气氛下进行，其目的是 。
【答案】（1）3V3++ +3H O=3 +Cl-+6H+（2分） HClO 易分解，不及NaClO 稳定；HClO
2 3 3 3
会提高体系酸度，从而增加后续NaOH的用量（2分）
（2）0.3（2分）
（3）2.0~2.5（2分） (NH )SO + 3(VO )SO + 5H O = 2NH VO·H O↓+4HSO （2分）
4 2 4 2 2 4 2 4 3 8 2 2 4
（4）降低2NH VO·H O的溶解度，减少洗涤时的损耗（2分） 取少量最后一次的洗涤液于试管中，
4 3 8 2
加过量Ba(NO ) 溶液，充分反应后静置，向上层清液中继续加AgNO 溶液，不出现浑浊，则证明沉淀已洗
3 2 3
涤干净（2分）
（5）防止NH 将VO 还原，导致产品纯度降低（2分）
3 2 5
【分析】废钒电池负极电解液(主要化学成分是V3+、V2+、HSO )，加入NaClO 氧化，生成 ，再加入
2 4 3
硫酸铵得到沉淀2NH VO·H O，过滤后煅烧得到五氧化二钒。据此作答。
4 3 8 2
【解析】（1）酸性条件下，V3+转化为 的离子方程式为：3V3++ +3H O=3 +Cl-+6H+；由于H
2
氯酸浓度较高或受热时易发生分解，不及NaClO 稳定，不利于储存运输，同时HClO 是酸，会增大溶液
3 3
的酸性，，从而增加后续NaOH的用量，所以实际生产中的氧化剂不选择HClO；
3
（2）“浓缩”至钒溶液质量浓度(折合VO 质量浓度)为27.3 g·L-1时，即c(VO)= 27.3
2 5 2 5
g·L-1÷182g/mol=0.15mol/L，根据钒元素守恒，则溶液中c( )=2c(V O)=0.15mol/L×2=0.3mol/L；
2 5
（3）根据图示， pH范围是2.0-2.5时，沉钒率(η)最高；沉钒时的反应物是(NH )SO 和(VO )SO ，沉淀产
4 2 4 2 2 4
物为2NH VO·H O，则反应的化学方程式为(NH )SO + 3(VO )SO + 5H O = 2NH VO·H O↓+4HSO ；
4 3 8 2 4 2 4 2 2 4 2 4 3 8 2 2 4
（4）用稀(NH )SO 作洗涤液的目的是为了降低2NH VO·H O的溶解度，减少洗涤时的损耗；检验沉淀
4 2 4 4 3 8 2
已洗涤干净即检验是否含有Cl-，操作是取少量最后一次的洗涤液于试管中，加过量Ba(NO ) 溶液，充分反
3 2
应后静置，向上层清液中继续加AgNO 溶液，不出现浑浊，则证明沉淀已洗涤干净；
3
（5）煅烧时受热分解产生NH ，氨气具有较强的还原性，容易将VO 还原，导致产品纯度降低，所以需
3 2 5
要在通风或氧化气氛下进行，目的是防止NH 将VO 还原，导致产品纯度降低。
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