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第三章 铁 金属材料
单元复习检测
1．（2020·江苏省如皋中学高一月考）下列关于合金的说法中不正确的是
A．生铁和钢都属于铁合金 B．铝合金是目前用途广泛的合金之一
C．稀土金属可以用于生产合金 D．在我国使用最早的合金是钢
【答案】D
【详解】
A．生铁为含碳量＞2%的铁合金，而钢为含碳量为0.02~2.11%的铁合金，都属于铁合
金，A说法正确；
B．铝在地壳中的含量较高，且化学性质稳定，则铝合金是目前用途广泛的合金之一，
B说法正确；
C．在青铜和黄铜冶炼中添加少量的稀土金属能提高合金的强度、延伸率、耐热性和导
电性，稀土金属可以用于生产合金，C说法正确；
D．在我国使用最早的合金是青铜，D说法错误；
答案为D。
2．（2020·安达市第七中学高一月考）现有
①NaO ②Fe O ③FeCl ④FeCl ⑤Fe(OH) 五种物质，下列说法正确的是
2 2 3 4 2 3 3
A．均能通过化合反应生成
B．只有①②④能通过化合反应生成
C．过量的铁在氯气中燃烧可以生成③
D．将1mol①投入含有1mol③的溶液中，生成白色絮状沉淀并有气泡冒出
【答案】A
【详解】
A. Na和O 在点燃条件下生成NaO，Fe和O 在点燃条件下生成Fe O，Fe和FeCl 反
2 2 2 2 3 4 3
应生成FeCl ，Fe在Cl 中燃烧生成FeCl ，Fe(OH) 和O、HO反应生成Fe(OH) ，均
2 2 3 2 2 2 3
为化合反应，故A正确；
B. 由A项分析可知，五种物质均能通过化合反应生成，故B错误；
C. 氯气的氧化性强，无论铁是否过量，在氯气中燃烧时只能生成FeCl ，铁和氯化铁
3
反应生成氯化亚铁需要在水溶液中才能发生，故C错误；
D. Na O 具有强氧化性，将NaO 投入FeCl 溶液中，生成红褐色Fe(OH) 沉淀并有气
2 2 2 2 2 3泡(O )冒出，故D错误；
2
答案选A。
3．（2020·安达市第七中学高一月考）下列生活或工业中的物质与其成分、性质和用
途的对应关系中，正确的是
选项 物质及成分 性质 用途
A 小苏打(Na CO) 与酸反应产生二氧化碳 作发酵粉
2 3
B 磁性氧化铁(Fe O) 难溶于水，红色 制造红色涂料
2 3
C 蓝矾(CuSO ·5H O) 蓝色 检验水蒸气
4 2
漂白织物、麦杆、羽毛
D 过氧化钠(Na O) 强氧化性
2 2 等
【答案】D
【详解】
A．小苏打的成分是NaHCO ，故A错误；
3
B．磁性氧化铁的成分是Fe O，故B错误；
3 4
C．蓝矾的成分是CuSO ·5H O，固体呈蓝色，通常用CuSO 检验水蒸气，CuSO 遇水
4 2 4 4
蒸气生成CuSO ·5H O，现象是白色固体变蓝色，故C错误；
4 2
D．过氧化钠的成分是NaO，具有强氧化性、漂白性，可以用来漂白织物、麦杆、羽
2 2
毛等，故D正确；
答案选D。
4．（2020·东城区·北京一七一中高一期中）纳米级 Fe O 可用于以太阳能为热源分解
3 4
水制H，过程如下图所示。下列说法正确的是：
2
A．过程Ⅰ的反应为：6FeO+O 2Fe O
2 3 4
B．过程Ⅱ中H 为还原剂
2
C．整个过程的总反应为：2HO 2H↑+O ↑
2 2 2
D．FeO 是过程Ⅰ的氧化产物【答案】C
【详解】
A．据图可知过程Ⅰ为Fe O 在太阳光照射下分解生成FeO与O，反应方程式为：
3 4 2
2Fe O 6FeO+O，故A错误；
3 4 2
B．过程Ⅱ为FeO与水反应生成H 和Fe O，氢气为还原产物，故B错误；
2 3 4
C．过程I方程式为：2Fe O 6FeO+O↑；过程II方程式为：
3 4 2
3FeO+HO=H↑+Fe O，将I+II×2可得总反应为2HO 2H↑+O ↑，故C正确；
2 2 3 4 2 2 2
D．过程I中Fe O 转化为FeO的过程中Fe元素化合价降低，所以FeO为还原产物，
3 4
故D错误；
综上所述答案为C。
5．（2020·浙江高一月考）在Fe、FeO和Fe O 组成的混合物中加入100mL2mol/L的
2 3
盐酸，恰好使混合物完全溶解，并放出448mL气体(标准状况)，在反应后溶液中加入
NH SCN溶液，无明显现象。下列判断正确的是( )
4
A．混合物中三种物质反应时消耗盐酸的物质的量之比为1：1：3
B．反应后所得溶液中的Fe2+离子与Cl-离子的物质的量浓度之比为1：3
C．混合物中，FeO的物质的量无法确定，但Fe比Fe O 的物质的量多
2 3
D．混合物中，Fe O 的物质的量无法确定，但Fe比FeO的物质的量多
2 3
【答案】C
【分析】
混合物恰好完全溶解，且在反应后溶液中加入NH SCN溶液，无明显现象，说明无
4
Fe3+，故溶液中溶质为FeCl ，n(HCl)=0.2mol，n(H )=0.448L÷22.4L/mol=0.02mol，
2 2
n(Fe2+)=0.1mol，由反应2Fe3++Fe=3Fe2+知Fe比Fe O 的物质的量多，但FeO的物质的
2 3
量无法确定，据此分析解答。
【详解】
A．根据以上分析知Fe比Fe O 的物质的量多，但FeO的物质的量无法确定，故无法
2 3
确定混合物里三种物质反应时消耗盐酸的物质的量之比，A错误；
B．反应后所得溶液为FeCl 溶液，阳离子与阴离子的物质的量浓度之比为1：2，B错
2误；
C．混合物恰好完全溶解，且无Fe3+，故溶液中溶质为FeCl ，由铁与酸反应生成氢气
2
及反应2Fe3++Fe=3Fe2+知Fe比Fe O 的物质的量多，但FeO的物质的量无法确定，C正
2 3
确；
D．FeO的物质的量无法确定，不能确定Fe与FeO的物质的量的关系，D错误；
答案选C。
6．（2020·江苏省如皋中学高一月考）下列图示方法能完成相应实验的是
A．用图①配制一定物质的量浓度的NaOH溶液
B．用图②在实验室制取Cl
2
C．用图③探究碳酸氢钠和碳酸钠的热稳定性
D．用图④制备少量Fe(OH) 并能较长时间看到其白色
2
【答案】D
【详解】
A．容量瓶中不能溶解固体物质，则不能用图①配制一定物质的量浓度的NaOH溶液，
A与题意不符；
B．用二氧化锰与浓盐酸共热制备氯气，则不能用图②在实验室制取Cl，B与题意不
2
符；
C．外试管加热的温度高于内试管，且碳酸钠受热不分解，则不能用图③探究碳酸氢钠
和碳酸钠的热稳定性，C与题意不符；
D．硫酸与铁反应生成氢气，氢气能把装置A中生成的硫酸亚铁压入装置B，且氢气
能排净装置内的空气，可防止氢氧化亚铁被氧化，则用图④制备少量Fe(OH) 并能较
2
长时间看到其白色，D符合题意；
答案为D。
7．（2020·浙江高一期中）如图所示装置中能较长时间看到Fe(OH) 白色沉淀的是
2A．①② B．①②④ C．①④ D．②③④
【答案】B
【分析】
实验中生成的Fe(OH) 容易发生氧化，要能较长时间看到Fe(OH) 白色沉淀就要防止其
2 2
发生氧化。，
【详解】
①Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，
①符合题意；
②Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出，且利用氢气的压力使硫酸亚铁与
NaOH接触而反应，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，②符合题意；
③生成的氢氧化亚铁能够与空气中氧气发生反应4Fe(OH) +O +2H O＝4Fe(OH) ，导致
2 2 2 3
不能长时间观察到氢氧化亚铁，③不符题意；
④苯隔绝空气，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，③符合题意；
所以上述装置中能较长时间看到Fe(OH) 白色沉淀的是①②④，答案选B。
2
8．（2020·湖南高一月考）高铁酸钠(Na FeO)是一种新型绿色消毒剂，主要用于饮用
2 4
水处理。工业制备高铁酸钠的化学原理可用离子方程式表示为：3ClO－+2Fe3++10OH－
=2FeO +3Cl - +5H O。下列有关说法错误的是
2
A．高铁酸钠中铁的化合价为+6 价
B．由上述反应可知，ClO－的氧化性强于FeO
C．上述反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 2∶3
D．NaFeO 处理水时，不仅能消毒，而且生成的 Fe3+与水反应形成 Fe(OH) 胶体能
2 4 3
吸附水中的悬浮杂质
【答案】C
【详解】
A．高铁酸根中氧元素为-2 价，设 Fe 元化合价为 x，则 x+(-2)×4=-2，解得 x=+6，
故 A 正确；
B．该反应中 ClO-为氧化剂，FeO 为氧化产物，所以ClO-的氧化性强于FeO ，故
B 正确；
C．该反应中 ClO－为氧化剂，Cl 元素化合价由-1 价变为-2 价，Fe(OH) 为还原剂，
3
Fe 元素化合价由+3 价变为+6 价， 根据化合价升降平衡可知氧化剂和还原剂的物质
的量之比为 3∶2，故C 错误；D．NaFeO 具有氧化性所以能杀菌，高铁酸钾被还原为 Fe3+，Fe3+水解生成的
2 4
Fe(OH) (胶体)具有净水作用，故D 正确；
3
综上所述答案为C。
9．（2020·浙江高一月考）下列说法正确的是（ ）
A．新制氯水放在棕色广口试剂瓶中
B．溧白粉能长期放置于敞口烧杯中
C．配制FeCl 溶液时，要加入少量铁粉
2
D．可用氯气除去Fe (SO ) 溶液中少量的Fe2+
2 4 3
【答案】C
【详解】
A．新制氯水呈液态，其中的HClO光照易分解，因此一般要放在棕色细口试剂瓶中，
A错误；
B．溧白粉的有效成分Ca(ClO) 容易与空气中的CO 发生反应导致变质，因此不能长
2 2
期放置于敞口烧杯中，要密封保存，B错误；
C．FeCl 具有还原性，容易被氧气氧化变为氯化铁，为防止其氧化变质，在配制FeCl
2 2
溶液时，要加入少量铁粉，C正确；
D．除去Fe (SO ) 溶液中少量的Fe2+时，不能引入新的杂质，应该使用绿色氧化物
2 4 3
HO，若使用氯气，会引入杂质Cl-，D错误；
2 2
故合理选项是C。
10．（2020·浙江高一期中）用FeCl 溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得的溶液中加入
3
铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是( )
A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3＋
B．若溶液中有Fe2＋，则一定有Cu析出
C．若溶液中有Cu2＋，则一定没有固体析出
D．若有固体存在，则溶液中一定有Fe2＋
【答案】D
【详解】
已知：氧化性是Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，还原性是Fe＞Cu，则
A．若无固体剩余，这说明铁粉完全被氧化，但此时溶液中不一定还有Fe3＋，A错误；
B．若溶液中有Fe2＋，但如果溶液铁离子过量，则不一定有Cu析出，B错误；
C．若溶液中有Cu2＋，则也可能有部分铜已经被置换出来，因此不一定没有固体析出，
C错误；
D．若有固体存在，则固体中一定有铜，可能还有铁，因此溶液中一定有Fe2＋，D正确；
答案选D。
11．（2020·东台市创新学校高二学业考试）在CuO中混有少量的Al O 杂质，欲将杂
2 3
质除去可选用的试剂是
A．稀硫酸 B．浓氨水 C．稀盐酸 D．氢氧化钾溶液
【答案】D
【详解】
A．稀硫酸与二者均能反应，CuO+HSO =CuSO+H O，
2 4 4 2
Al O+3H SO =Al(SO )+3H O，A不合题意；
2 3 2 4 2 4 3 2
B．浓氨水与二者均不能反应，无法除杂，B不合题意；
C．稀盐酸与二者均能反应，CuO+2HCl=CuCl +H O，Al O+6HCl=2AlCl +3H O，C不
2 2 2 3 3 2
合题意；
D．氢氧化钾溶液与Al O 反应转化为可溶性NaAlO ，Al O+2NaOH=2NaAlO +H O，
2 3 2 2 3 2 2
而CuO不能，故能用于除杂，D符合题意；
故答案为：D。
12．（2020·浙江高二期中）实验室中，要使AlCl 溶液中的Al3+离子全部沉淀出来，
3
适宜用的试剂是（ ）
A．NaOH溶液 B．Ba(OH) 溶液 C．盐酸 D．氨水
2
【答案】D
【详解】
A．当NaOH溶液过量时，会生成偏铝酸钠，不能将A13+完全沉淀出来，故不选A项；
B．当Ba(OH) 溶液过量时，会生成偏铝酸钠，不能将A13+完全沉淀出来，，故不选B
2
项；
C．盐酸与AlCl 溶液不反应，故不选C项；
3
D．Al3++3NH·H O=Al(OH) ↓+3NH ，且氨水不与Al(OH) 发生反应，故可将Al3+完全
3 2 3 3
沉淀，故选D项；
故答案为D 。
13．（2020·青铜峡市高级中学高一月考）下列关于金属性质的描述中不正确的是
( )
A．铝能稳定存在的是因为铝表面形成致密的氧化膜
B．铝箔在空气中受热时只熔化不滴落
C．铁不论在空气中还是纯氧中都不会燃烧D．常温下，Fe与HO不反应，但在空气中的O、HO共同作用下能发生反应
2 2 2
【答案】C
【详解】
A．铝在空气中稳定存在的原因是在常温下Al与氧气反应，铝表面能形成致密的氧化
膜，故A正确；
B．铝箔在空气中受热，表面生成氧化铝，氧化铝的熔点高，包裹在Al的外面，则熔
化的Al 并不滴落，故B正确；
C．铁在纯氧气中燃烧生成四氧化三铁，在空气中不能燃烧，故C错误；
D．常温下，Fe与HO不反应；Fe中含有C元素，Fe、C与电解质溶液能形成原电池，
2
所以在空气中Fe与O、HO能发生反应，故D正确；
2 2
故选C。
14．（2020·肇庆市第一中学高一月考）下列实验报告中，完全正确的是( )
序号 实验操作 现象 结论
A 向溶液中滴加用盐酸酸化的BaCl 溶液 有白色沉淀 原溶液中含
2
B 向溶液中滴加氯水后，再滴入KSCN溶液 溶液变红色 原溶液中含Fe3+
向装有NaO 的试管中加入水后，立即滴加 溶液先变红后褪
C 2 2 NaO 有漂白性
酚酞试液 色 2 2
观察到有紫色火
D 用洁净的玻璃棒蘸取溶液进行焰色反应 原溶液中有K+
焰
【答案】C
【详解】
A．向溶液中滴加用盐酸酸化的BaCl 溶液，沉淀可能为AgCl或BaSO，原溶液可能
2 4
含银离子，应先加盐酸排除其它离子的干扰，再滴加氯化钡溶液，故A不符合题意；
B．向溶液中滴加氯水后，再滴入KSCN溶液，溶液变红色，溶液中可能含亚铁离子，
亚铁离子被氧化成铁离子，铁离子遇KSCN溶液变红；检验铁离子，不需要氯水，直
接加KSCN溶液，若溶液变红，则含有铁离子，故B不符合题意；
C．酚酞遇碱变红，过氧化钠和水反应生成NaOH，溶液显碱性，溶液会变红；过量的
过氧化钠，具有漂白性，则溶液先变红后褪色，故C符合题意；
D．观察K的焰色反应需要透过蓝色的钴玻璃片，滤去黄光的干扰，故D不符合题意；
答案选C。
15．（2020·洮南市第一中学高一月考）如图所示，在杠杆的两端分别挂着质量相同的
铝球和铁球，此时杠杆平衡，然后将两球分别浸没在足量的质量相等的烧碱溶液和硫
酸铜溶液中一段时间。下列说法正确的是（忽略溶液对两球的浮力）（ ）A．铝球表面有气泡产生，且有白色沉淀生成，杠杆不平衡
B．铝球表面有气泡产生，溶液澄清；铁球表面有红色物质析出，溶液蓝色变浅，杠杆
向右倾斜
C．反应后去掉两烧杯，杠杆仍平衡
D．右边球上出现红色，左边溶液的c(OH-)增大
【答案】B
【分析】
质量相同的铝球和铁球，此时杠杆平衡，然后左烧杯中发生
2Al+2NaOH+2H O=2NaAlO +3H ↑，右烧杯中发生Fe+CuSO=Cu+FeSO ，则左烧杯中
2 2 2 4 4
溶液质量增大，右烧杯中溶液质量减小，以此来解答。
【详解】
A．左烧杯中发生2Al+2NaOH+2H O=2NaAlO +3H ↑，不生成沉淀，故A错误；
2 2 2
B．左烧杯中发生2Al+2NaOH+2H O=2NaAlO +3H ↑，右烧杯中发生
2 2 2
Fe+CuSO=Cu+FeSO ，观察到铝球表面有气泡产生，溶液澄清，而铁球表面有红色物
4 4
质析出，溶液蓝色变浅，由反应可知左烧杯中Al的质量变小，右烧杯中Fe球上生成
Cu质量变大，杠杆右边下沉，故B正确；
C．由选项B的分析可知，反应后去掉两烧杯，杠杆不能平衡，故C错误；
D．右边球上生成Cu，则出现红色，而左边溶液中消耗NaOH，则c(OH-)减小，故D
错误。
答案选B。
【点睛】
本题考查铝的化学性质，把握习题中的信息及发生的反应为解答的关键，侧重分析与
应用能力的考查，注意利用差量法分析质量变化。
16．（2020·金华市云富高级中学高一期中）某研究性学习小组请你参与“研究铁与水
蒸气反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究,并回答下列问题:
（查阅资料）含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色,含有Fe2+的盐溶液遇到
KSCN溶液时不变色。
探究一:设计如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验(夹持仪器略)。(1)硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为：________
探究二:设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分(已知酸性
KMnO 溶液能与盐酸发生反应生成氯气)。
4
(2)待硬质玻璃管B冷却后,取少许其中的固体继续进行如下实验:
①试剂A是_____,现象2为___。
②若现象1中溶液未变红色,请从硬质玻璃管B中固体物质的成分分析可能的原因:
_______。
【答案】3Fe+4H O(g) Fe O+4H 稀硫酸 酸性KMnO 溶液褪色 B中
2 3 4 2 4
固体可能为Fe O 和Fe的混合物,Fe将Fe3+全部还原为Fe2+
3 4
【详解】
(1) 硬质玻璃管B中铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为：
3Fe+4H O(g) Fe O+4H ；
2 3 4 2
(2) ①先将B中所得固体加酸溶解，因为酸性KMnO 溶液能与盐酸发生反应，故所加
4
的酸应为硫酸，故试剂A是稀硫酸，所得溶液中可能含有Fe2+ 、Fe3+，将溶液分成两
份，一份加入酸性高锰酸钾溶液，若含有Fe2+，Fe2+将被高锰酸钾氧化，从而高锰酸钾
溶液褪色，故试剂B是酸性高锰酸钾溶液，实验现象2为：酸性KMnO 溶液褪色；
4
②另一份溶液中加入KSCN，是为了证明是否含有Fe3+，若现象1为溶液显红色，则可
证明含Fe3+。铁和水蒸气反应生成的四氧化三铁中必然含有三价铁，若现象1中溶液
未变红色，则说明生成的Fe3+被还原为Fe2+ ，故可能的原因是B中还含有铁单质，在溶液中，铁单质与Fe3+发生了反应，故B中固体物质的成分分析可能的原因是：B中
固体可能为Fe O 和Fe的混合物，Fe将Fe3+全部还原为Fe2+。
3 4
17．用下面两种方法可以制得白色的 沉淀。
Ⅰ．方法一：用 溶液与不含 的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备 。
（1）除去蒸馏水中溶解的 常采用的________方法。
（2）生成白色 沉淀的操作是用长胶头滴管吸取不含 的NaOH溶液，插入
溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是________________。
Ⅱ．方法二：在如图所示装置中，用不含 的NaOH溶液、铁屑、稀 制备
。
（1）在试管A中加入的试剂是________________。
（2）在试管B中加入的试剂是________________。
（3）为了制得白色 沉淀，在试管A和B中加入试剂，塞紧塞子，打开止水
夹后的实验步骤是________________。
（4）这样生成的 沉淀能较长时间保持白色，其理由是________________。
【答案】煮沸 避免生成的 沉淀接触 铁屑、稀 不含
的NaOH溶液 检验试管B出口处氢气的纯度，当排出的 纯净时，再关闭止
水夹 两试管中充满 且外界空气不易进入，可防止 被氧化
【详解】
除去或隔绝氧气的措施：煮沸：加热煮沸以除去溶解在水中的氧气；排气：利用其他气体排尽装置中的氧气；覆盖：在液面上覆盖一层苯或煤油等，隔绝氧气。
Ⅰ．（1）常采用煮沸的方法除去蒸馏水中的 ；
（2）因为 在空气中易被 氧化为 ，所以在制备 时，若
向 溶液中直接滴加NaOH溶液，会带入空气使制取的 被氧化；若将
盛有NaOH溶液的长胶头滴管插入 溶液液面下，再挤出NaOH溶液，可以防止
滴加NaOH溶液时带入空气，避免生成的 接触 ；
Ⅱ．（1）在试管A中加入的试剂是铁屑、稀 ；
（2）在试管B中加入的试剂是不含 的NaOH溶液；
（3）为了制得白色 沉淀，在试管A和B中加入试剂，塞紧塞子，打开止水
夹后的实验步骤是检验试管B出口处氢气的纯度，当排出的 纯净时，再关闭止水夹；
（4）制备 时利用Fe与 反应产生的 排尽装置中的空气，收集氢气
验纯后，关闭止水夹，试管A中产生 ，压强增大，将A中溶液压入B中与NaOH
溶液反应制备 ， 沉淀在 的氛围中不易被氧化，能较长时间保持
白色。
18．（2018·福州金山中学高二学业考试）实验室用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe O、
2 3
FeO、SiO)为原料制备硫酸亚铁晶体，设计流程如下：
2
(1)步骤(I)中分离溶液和沉淀的操作是___________，该操作中用到的玻璃仪器有玻璃棒、
烧杯和___________；(2)沉淀A的主要成分是___________；
(3)滤液B中的阳离子有H+、Fe3+和___________；
(4)写出步骤(Ⅱ)中Fe3+和Fe反应生成Fe2+的离子方程式：___________。
【答案】过滤 漏斗 SiO Fe2+ 2Fe3++Fe=3Fe2+
2
【分析】
硫铁矿烧渣(主要成分为Fe O、FeO、SiO)加入过量稀硫酸进行酸浸，氧化铁、氧化
2 3 2
亚铁与稀硫酸反应生成硫酸铁、硫酸亚铁进入滤液B，SiO 难溶于稀硫酸为沉淀A；
2
滤液B中加入过量铁粉将铁离子还原成Fe2+，同时除去过量的稀硫酸，过滤分离过量
的铁粉和硫酸亚铁溶液，控制一定条件得到硫酸亚铁晶体。
【详解】
(1)步骤(I)中分离溶液和沉淀的操作为过滤；过滤需要的玻璃仪器为玻璃棒、烧杯和漏
斗；
(2)根据分析可知沉淀A的主要成分为难溶于稀硫酸的SiO；
2
(3)根据分析可知滤液B中的阳离子有H+、Fe3+和Fe2+；
(4)步骤(Ⅱ)中Fe3+和Fe反应生成Fe2+的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+。
19．镁铝合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组的同学为
测定某含镁3%~5%的镁铝合金（不含其他元素）中镁的质量分数，设计了下列两种不
同的实验方案进行探究。
回答下列问题：
（方案一）
（实验方案）将一定质量的镁铝合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体的质量。
实验中发生反应的化学方程式为
_________________________________________________________。
（实验步骤）
（1）称取10.8g镁铝合金样品，溶于体积为V、物质的量浓度为4.0mol/LNaOH溶液
中，充分反应。则V≥_____________mL。
（2）过滤、洗涤、干燥、称量剩余固体。该步骤中若未洗涤剩余固体，则测得镁的质
量分数将______________________（填“偏高”“偏低”或“不受影响”）。
（方案二）
（实验方案）将一定质量的镁铝合金与足量稀硫酸反应，测定生成气体的体积。
（实验装置）
（1）同学们拟选用如图所示实验装置完成实验：你认为最简易的实验装置的连接顺序是A接（________），（________）接
（________）,（________）接（________）（填接口字母，可不填满）。
（2）仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为有两点会引起较大误差；稀硫酸滴入锥
形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气的体积偏大；实验结束
时，连接盛水试剂瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气的体积偏小。于是他
们设计了如图所示的实验装置。
①装置中导管a的作用是_______________________________________。
②若需确定产生氢气的物质的量，还需测定的数据是____________________。
【答案】2Al+2NaOH+2H O＝2NaAlO +3H ↑ 97 偏高 E D G
2 2 2
使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等 打开分液漏斗活塞时，稀硫酸能
顺利滴下 滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体的体积，从而消除
由于加入稀硫酸而引起的测定氢气体积的误差 实验时的温度和压强
【分析】
方案一：将镁铝合金与足量NaOH溶液反应，镁不和NaOH溶液反应，铝与NaOH溶
液发生反应2Al+2NaOH+2H O＝2NaAlO +3H ↑；
2 2 2
方案二：镁铝合金与稀硫酸反应产生氢气，用排水量气法测定氢气的体积，其中氢气
通过盛水的试剂瓶时一定要短进长出，利用增大压强的原理将水排入量筒中，量筒中
水的体积就是生成氢气的体积，量筒内导管应伸入量筒底部。
【详解】
方案一：(1)等质量的镁铝合金中，镁的质量分数最小时，铝的质量最大，需要的
NaOH溶液的体积最大，则实际需要的NaOH溶液的体积应大于或等于该最大值，假
设镁铝合金中镁的质量分数最小为3%，则10.8g镁铝合金样品中含有铝的质量为10.8g×(1-3%)=10.476g，其物质的量为 =0.388mol，根据反应
2Al+2NaOH+2H O＝2NaAlO +3H ↑可知，需要清耗的NaOH的物质的量
2 2 2
n(NaOH)=n(Al)=0.388mol，其溶液的体积为 =0.097L=97mL，故V≥97mL。
(2)过滤后，金属镁的表面会残留偏铝酸钠等物质，如果未洗涤，测得剩余固体的质量
将大于镁的实际质量，所测得镁的质量分数将偏高。
方案二：(1)镁铝合金与稀硫酸反应产生氢气，用排水量气法测定氢气的体积，其中氢
气通过盛水的试剂瓶时一定要短进长出，利用增大压强的原理将水排入量筒中，量筒
中水的体积就是生成氢气的体积，量筒内导管应伸入量筒底部，故连接顺序为A接
E，D接G。
(2)①装置中导管a的作用是保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开
分液漏斗活塞时，稀硫酸能顺利滴下，滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗
的气体的体积，从而消除由于加入稀硫酸而引起的测定氢气体积的误差。
②气体体积受温度和压强影响，因此若需确定产生氨气的物质的量，还需测定实验时
的温度和压强。
20．（2019·江苏广陵区·扬州中学高一期末）已知：①铜矿石中含有Cu (OH) CO 及含
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铁元素的杂质；
②黄铵铁矾的化学式为(NH )xFey(SO )m(OH)n，其中铁为＋3价。
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某兴趣小组利用该铜矿石制黄铵铁矾的流程如下：
(1)Cu (OH) CO 与稀硫酸反应时离子方程式___________。
2 2 3
(2)黄铵铁矾高温下分解可得到一种红棕色固体，该红棕色固体的化学式为___________。
(3)H O 可以将Fe2+转化成Fe3+。但温度过高时，Fe2+转化率下降，其原因___________。
2 2
(4)该小组为测定黄铵铁矾的组成，进行了如下实验：
a.称取mg样品，加盐酸完全溶解后，将所得溶液分为两等份；
b.向一份中加入足量NaOH溶液并加热，收集到标准状况下112mL的气体(发生反应：
＋OH- NH ↑＋HO，假设气体全部逸出)；将所得沉淀过滤、洗涤、灼烧至恒重，
3 2得到红棕色粉末0.60g；
c.向另一份中加足量BaCl 溶液充分反应后，过滤、洗涤、干燥得沉淀2.33g。
2
①黄铵铁矾中 与 的个数比为___________；
②通过计算确定黄铵铁矾的化学式___________。(写出必要的计算过程，否则不得分)
【答案】Cu (OH) CO+4H+=2Cu2++CO ↑+3H O Fe O 过氧化氢高温下易分解
2 2 3 2 2 2 3
1:2 (NH )Fe (SO )(OH)
4 2 3 4 4 3
【分析】
由流程可知，铜矿与硫酸反应，过滤除去不溶物，溶液A中含有Cu2+、Fe2+、Fe3+，调
节溶液pH、加入过氧化氢将Fe2+氧化为Fe3+，再加入硫酸铵得到硫酸铜与黄铵铁矾，
以此来解答。
【详解】
(1)Cu (OH) CO 与稀硫酸反应时离子方程式为Cu (OH) CO+4H+=2Cu2++CO ↑+3H O，
2 2 3 2 2 3 2 2
故答案为：Cu (OH) CO+4H+=2Cu2++CO ↑+3H O；
2 2 3 2 2
(2)黄铵铁矶高温下分解可得到一种红棕色固体，该红棕色固体的化学式为Fe O，故答
2 3
案为：Fe O；
2 3
(3)H O 可以将Fe2+转化成Fe3+，但温度过高时，Fe2+转化率下降，其原因为过氧化氢高
2 2
温下分解，故答案为：过氧化氢高温下易分解；
(4)由信息可知，NH 为 =0.005mol，则n(NH )=0.005mol，Fe O 的物质的
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量为 =0.00375mol，则n(Fe3+)=2×0.00375mol=0.0075mol，硫酸钡物质的量为
=0.01mol，则n(SO )=0.01mol，由电荷守恒，则
n(OH−)=0.005mol+0.0075mol×3−0.01mol×2=0.0075mol，
①黄铵铁矾中NH 与SO 的个数比为0.005mol:0.01mol=1:2，故答案为：1:2；
②黄铵铁矾中n(NH ):n(Fe3+):n(SO
):n(OH−)=0.005mol:0.0075mol:0.01mol:0.0075mol=2:3:4:3，故黄铵铁矾的化学式为
(NH )Fe (SO )(OH) ，故答案为：(NH )Fe (SO )(OH) 。
4 2 3 4 4 3 4 2 3 4 4 3
