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2024 届高考化学一轮复习限时训练：《化学物质及其变化》专题13
1.溶液中存在Na+、SO、Cl－、NH、SO，加入某物质后既产生了白色沉淀，又产生了无色刺激
性气体，该物质可以是
A. FeCl3 B. KHSO4 C. CaO D. Ba(NO3)2
答案：C
解析：A．FeCl3加入，铁离子和亚硫酸根反应生成亚铁离子和硫酸根，没有沉淀，也没有气体
生成，故A 不符合题意；
B．KHSO4加入，氢离子与亚硫酸根反应生成二氧化硫气体和水，没有白色沉淀生成，故B 不
符合题意；
C．CaO 加入，可以理解氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙和硫酸根生成硫酸钙白色沉
淀，和铵根反应生成氨气，故C 符合题意；
D．Ba(NO3)2加入生成硫酸钡、亚硫酸钡白色沉淀，没有气体放出，故D 不符合题意。
2. 25℃时，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是
A. pH=1 的溶液中：Na+、NH、[Ag(NH3)2]+、NO
B. 麦芽糖溶液中：MnO、Na+、SO、H+
C. 澄清透明的溶液中：Cu2+、Al3+、SO、NO
D. 能使甲基橙变为红色的溶液中：Fe2+、K+、Cl-、NO
答案：C
解析：A．酸性溶液中银氨离子[Ag(NH3)2]+不能存在，A 错误；
B．麦芽糖具有还原性，与MnO、H+发生氧化还原反应，不能存在，B 错误；
C．澄清透明溶液中几种离子可以共存，C 正确；
D．能使甲基橙变为红色的溶液为酸性溶液，亚铁离子和硝酸根在酸性环境下发生氧化还原反
应，不能共存，D 错误；
3.下列各组粒子在水溶液中能大量共存的是。
A. NH、CH3COO－、HCO、NO B. Fe3+、ClO－、Na+、SO
C. Fe2+、Al3+、[Fe(CN)6]3－、Cl－ D. Ag+、K+、NH3、NO
答案：A
解析：A．铵根离子和碳酸氢根离子发生双水解反应的程度很小，可以共存，A 符合题意；
B．Fe3+和ClO-在碱性条件下可以发生反应生成Cl-和高铁酸根，不能共存，B 不符合题意；
C．亚铁离子和[Fe(CN)6]3－反应生成蓝色沉淀，不能共存，C 不符合题意；
D．氨气的水溶液显碱性，能和银离子反应，不能共存，D 不符合题意；
4. 能正确表示下列反应的离子方程式的是
A. 小苏打溶液与过量盐酸混合：CO+2H
+＝CO2↑+H2O
B. 用铁电极电解饱和食盐水：2C1-+2H2O=====Cl2↑+H2↑+2OH-
C. Fe(NO3)3溶液中通入足量SO2：Fe3++3NO+5SO2+4H2O＝Fe2++3NO↑+5SO3+8H+
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D. 硫酸铜溶液中加入过量氨水：Cu2++2NH3·H2O＝Cu(OH)2↓+2NH
答案：C
解析：A．小苏打为碳酸氢钠，离子方程式为：HCO+H
+=CO2↑+H2O，故A 错误；
B．铁作阳极时铁失电子，则电解反应为：Fe+2H2O=====H2↑+Fe(OH)2，故B 错误；
C．Fe(NO3)3溶液中通入二氧化硫，溶液显酸性，NO 表现强氧化性，能将二氧化硫氧化成硫酸根离子，同时二氧化硫也能将
铁离子还原为亚铁离子，离子方程式正确，故C 正确；
D．硫酸铜溶液中加入过量氨水，形成配合物：Cu2++4NH3·H2O＝[Cu(NH3)4]2++4 H2O，故D 错
误；
5．下列离子方程式中，正确的是
A．金属钠投入水中：Na+H2O＝Na++OH-+H2↑
B．铁氰化钾溶液检验亚铁离子时生成了蓝色沉淀：3Fe2++2[Fe(CN)6]3-＝Fe3[Fe(CN)6]2↓
C．等体积等物质的量浓度的NH4HSO4溶液与NaOH 溶液混合：NH+OH-＝NH3·H2O
D．KClO 碱性溶液与Fe(OH)3反应制备高铁酸钾：3ClO-+2Fe(OH)3＝2FeO+3Cl-+4H++H2O
答案：B
解析：A．金属钠投入水中：2Na+2H2O＝2Na++2OH-+H2↑，故A 错误；
B．铁氰化钾溶液检验亚铁离子时生成了蓝色沉淀：3Fe2++2[Fe(CN)6]3-＝Fe3[Fe(CN)6]2↓，故B
正确；
C．等体积等物质的量浓度的NH4HSO4溶液与NaOH 溶液混合，NaOH 先与氢离子反应：H+
+OH-=H2O，故C 错误；
D．KClO 碱性溶液与Fe(OH)3反应制备高铁酸钾：3ClO-+2Fe(OH)3+4OH-＝2 FeO+3Cl-
+5H2O，故D 错误；
6．下列离子反应方程式书写正确的是
A．氧化亚铁溶于稀硝酸：FeO＋2H＋＝Fe2＋＋H2O
B．漂白粉溶液中通入少量SO2：Ca2＋＋2ClO－＋SO2＋H2O＝CaSO3↓＋2HClO
C．电解饱和食盐水：2Cl－＋2H＋=====Cl2↑＋H2↑
D．Al 溶于NaOH 溶液：2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO＋3H2↑
答案：D
解析：A 项硝酸具有强氧化性，FeO 会被氧化成Fe3+，A 项错误；B 项CaSO3和HClO 会继续
反应生成CaSO4，B 项错误；C 项水不可拆，C 项错误；D 项Al 和NaOH 反应，D 项正确；答案选
D。
7．现有下列实验探究摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2∙6H2O]的化学性质。
装置
实
验
试剂a
现象
①
紫色石蕊溶液
溶液变红色
②
BaCl2溶液
产生白色沉淀
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③
稀硝酸溶液
溶液变黄色
④
浓NaOH 溶液
产生具有刺激性气味的气体
下列离子方程式不能准确解释相应实验现象的是
A．①中溶液变红：NH＋H2O
NH3∙H2O＋H+、Fe2+＋2H2O
Fe(OH)2＋2H+
B．②中产生白色沉淀：Ba2+＋SO＝BaSO4↓
C．③中溶液变黄：Fe2+＋NO＋2H
+＝Fe3+＋NO2↑＋H2O
D．④中产生有刺激性气体：NH＋OH－＝NH3↑＋H2O
答案：C
解析：A．铵根离子、亚铁离子水解使得溶液显酸性，酸性溶液使紫色石蕊试液变红色，能准
确解释相应实验现象，A 不符合题意；
B．硫酸根离子和钡离子生成硫酸钡白色沉淀，能准确解释相应实验现象，B 不符合题意；
C．亚铁离子和硝酸根离子生成铁离子和一氧化氮气体，3Fe2+＋NO＋4H
+＝3Fe3+＋NO↑＋2H2O，
不能准确解释相应实验现象，C 符合题意；
D．铵根离子和氢氧根离子生成刺激性气体氨气，能准确解释相应实验现象，D 不符合题意；
8．下列指定反应的离子方程式书写正确的是
A．NO2通入NaOH 浓溶液中：2NO2＋2OH－＝NO＋NO＋H2O
B．(CH3COO)2Pb 溶液中滴入稀硫酸：Pb2+＋SO＝PbSO4↓
C．NaAlO2溶液中加入少量盐酸：AlO＋4H+＝Al3+＋2H2O
D．NH4HSO3溶液中加入少量Ba(OH)2溶液：HSO＋Ba2+＋OH－＝BaSO3↓＋H2O
答案：A
解析：A．NO2通入NaOH 浓溶液中，发生歧化反应，生成NaNO2、NaNO3和水，反应的离子
方程式为：2NO2＋2OH－＝NO＋NO＋H2O，A 正确；
B．(CH3COO)2Pb 溶液中滴入稀硫酸，醋酸铅和醋酸都是弱电解质，不能拆开，反应的离子方
程式为：Pb(CH3COO)2+2H++SO＝PbSO4↓+2CH3COOH，B 不正确；
C．NaAlO2溶液中加入少量盐酸，生成Al(OH)3等，离子方程式为：AlO+H++H2O=Al(OH)3↓
，C 不正确；
D．NH4HSO3溶液中加入少量Ba(OH)2溶液：2HSO＋Ba2+＋2OH－＝BaSO3↓＋2H2O＋SO，D 不正确；
9．高铁酸钾(K2FeO4)是一种暗紫色固体，低温碱性条件下比较稳定。高铁酸钾能溶于水，微溶
于浓KOH 溶液，且能与水反应放出氧气，并生成Fe(OH)3胶体，常用作水处理剂。高铁酸钾有强
氧化性，酸性条件下，其氧化性强于Cl2、KMnO4等。工业上湿法制备K2FeO4的流程如下：
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下列关于K2FeO4的工业湿法制备工艺，说法正确的是
A．“反应”时，氧化剂和还原剂的物质的量之比为2：3
B．“过滤I”所得滤液中大量存在的离子有：Na+、Fe3+、Cl-、NO、FeO
C．“转化”时，反应能进行的原因是该条件下K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小
D．“过滤II”所得滤液在酒精灯外焰上灼烧，观察到火焰呈黄色，说明滤液为NaOH 溶液
答案：C
解析：向碱性的KClO 浓溶液中加入90%的Fe(NO3)3溶液，发生反应
2Fe(NO3)3+3NaClO+10NaOH＝2Na2FeO4+6NaNO3+3NaCl+5H2O，过量的饱和的KOH 将Na2FeO4转
化为溶解度更小的K2FeO4；
A．“反应”时发生反应2Fe(NO3)3+3NaClO+10NaOH＝2Na2FeO4+6NaNO3+3NaCl+5H2O，Cl 元
素化合价降低，氧化剂是NaClO，Fe 元素的化合价升高，还原剂是Fe(NO3)3，质的量之比为3∶2，
A 错误；
B．过量NaOH，“过滤I” 所得滤液一定不存在Fe3+，B 错误；
C．“转化”时，Na2FeO4转化为K2FeO4，反应能进行的原因是该条件下K2FeO4的溶解度比
Na2FeO4小，C 正确；
D．没透过蓝色钴玻璃，K+的火焰颜色也是黄色，滤液可能为KOH 溶液，D 错误；
10．下列离子方程式书写正确的是
A．向AlCl3溶液中滴加过量氨水：Al3+＋4NH3∙H2O＝AlO＋4NH＋2H2O
B．MgO 溶于NaHSO4溶液：3MgO＋6H+＋3SO＝3MgSO4↓＋3H2O
C．将稀硫酸加入硫代硫酸钠溶液中：S2O＋SO＋4H+＝2SO2↑＋S↓＋2H2O
D．Fe 与稀硝酸反应，当n(Fe)∶n(HNO3)＝1∶2 时，3Fe＋2NO＋8H
+＝3Fe2+＋2NO↑＋4H2O
答案：D
解析：A．氨水是弱碱，不会与生成的Al(OH)3反应，离子方程式为：Al3+＋3NH3∙H2O＝
Al(OH)3＋3NH，A 错误；
B．氧化镁与硫酸氢钠溶液反应生成硫酸钠、硫酸镁和水，反应的离子方程式为MgO＋2H+＝
Mg2+＋H2O，B 错误；
C．将稀硫酸加入硫代硫酸钠溶液中，反应的离子方程式为S2O＋2H+＝SO2↑＋S↓＋H2O，C 错
误；
D．当n(Fe)∶n(HNO3)＝1∶4 时，发生的反应为Fe＋NO＋4H
+＝Fe3+＋NO↑＋2H2O，再增加1 倍的
Fe 时，发生的反应为2Fe3+＋Fe＝3Fe2+，铁过量，D 正确。
11.高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、凝聚、杀菌于一体的新型高效多功能绿色净水剂，
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易溶于水，难溶于有机溶剂。一种以Mn、Fe 及MnO2制备高铁酸钾和活性MnO2的流程如图所示：
已知：部分金属离子在溶液中沉淀的pH 如下表：
金属离子
Fe3+
Fe2+
Mn2+
开始沉淀的pH
1.9
7.0
8.1
完全沉淀的pH
3.2
9.0
10.1
回答下列问题：
(1)MnO2不溶于稀硫酸，加入过量FeSO4目的是在酸性条件下将MnO2还原成稳定的Mn2+，写
出该反应的离子方程式___________。
(2)“调pH”操作中，调节pH 的范围是___________，“滤渣”的主要成分是___________。
(3)“沉锰”操作中，温度过高会导致MnO2产率降低，原因是_____________。
(4)某温度下，若要从10m3c(FeO)=2.0×10-4mol·L-1的溶液中沉淀FeO (浓度降至10-5mol·L-1)，理
论上需加入Ca(OH)2固体的物质的量不少于___________mol。(已知该温度下CaFeO4的Ksp=4.5×10-
9，不考虑水解和溶液体积变化)
(5)已知锰的某种氧化物的晶胞如图所示，其中锰的化合价为________，配位数为_________。
答案：(1)MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O (2)3.2≤pH<8.l Fe(OH)3
(3)温度过高时，NH4HCO3的分解速率加快，浓度降低，不利于沉锰 (4)6.4 (5)+2 6
解析：以Mn、Fe 及MnO2制备高铁酸钾和活性MnO2，酸浸：酸性条件下FeSO4，将MnO2还
原为 Mn2+，MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，Mn 和Fe 分别生成 Mn2+和Fe2+。氧化：H2O2将
溶液中的 Fe2+氧化成 Fe3+，便于沉淀分离，反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O，溶
液中主要含 Fe3+，Mn2+，SO 等离子。调pH：由滤渣制备K2FeO4，可知，Fe3+转化为 Fe(OH)3，沉
淀进入滤渣，Mn2+存在于滤液A 中，结合表格数据可知，调节pH 的范围是 3.2≤pH<8.1。沉锰：
NH4HCO3与MnSO4, 反应生成 MnCO3沉淀和CO2，Mn2+＋2HCO＝MnCO3 ↓＋CO2↑＋H2O。焙烧：
MnCO3和O2，反应生成活性MnO2和CO2，2MnCO3＋O2=====2MnO2＋2CO2，据此分析解题。
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(1)酸性条件下FeSO4，将MnO2还原为 Mn2+，离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+＝Mn2++2Fe3+＋
2H2O，故答案为MnO2+2Fe2++4H+＝Mn2++2Fe3++2H2O。
(2)由滤渣制备K2FeO4，可知，Fe3+转化为 Fe(OH)3，沉淀进入滤渣，Mn2+存在于滤液A 中，结
合表格数据可知，调节pH 的范围是 3.2≤pH<8.1，故答案为3.2≤pH<8.1；Fe(OH)3。
(3)NH4HCO3受热易分解，当温度高于 60℃，会加速NH4HCO3的分解，导致MnO2产率降低，
故答案为温度过高时，NH4HCO3的分解速率加快，浓度降低，不利于沉锰。
(4)若要将溶液中FeO 的浓度从2.0×10-4mol·L-1降至10-5mol·L-1，需要加入n[Ca(OH)2]＝(2.0×10-
4mol·L-1－10-5mol·L-1)×1×104L＝1.9mol，当溶液中FeO 浓度降至10-5mol·L-1，溶液中c(Ca2+)＝＝＝
4.5×10-4mol·L-1，n(Ca2+)＝4.5×10-4mol·L-1×1×104L＝4.5mol，共需要加入Ca(OH)2固体的物质的量不
少于为1.9+4.5=6.4mol，故答案为6.4。
(5)根据晶胞结构示意图，一个晶胞中含有Mn 原子个数为1＋12×＝4，含有O 原子个数为×8＋
×6＝4，所以该锰的氧化物化学式为MnO，所以锰的化合价为+2，位于中心的Mn 的配位数为6；
故答案为+2；6。
12.锰酸锂(LiMn2O4)是一种锂电池的正极材料。工业上以方锰矿(主要成分为MnO，还含有少量
的Fe3O4、Al2O3、CaO、SiO2))为原料制备锰酸锂的流程如下：
已知：i．25℃时，相关物质的Ksp或Kb如下表：
物质
Mn(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Al(OH)3
Ca(OH)2
NH3·H2O
Ksp或Kb
2×10-13
5×10-17
1×10-39
1×10-32
6×10-6
2×10-5
ii．离子浓度低于1x10-5mol·L-1时即为该离子沉淀完全。回答下列问题：
(1)能加快步骤①反应速率和提高锰元素浸取率的措施有___________(任写一种)。
(2)滤液1 中主要含有的金属离子是___________，步骤②中加入MnO2的作用是___________
(3)为了使A13＋沉淀完全，步骤③中pH 至少调至___________；反应Al3+(aq)+3NH3·H2O(aq)
Al(OH)3(s)+3NH(aq)的平衡常数K=___________。
(4)步骤④反应未见气体生成，则反应的离子方程式为______________________________。步骤
⑤发生的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。
(5)某铁氮化合物晶体的晶胞如图所示，则该晶体的化学式为___________；若晶胞中距离最近
的两个铁原子距离为apm，阿伏伽德罗常数的值为NA，则晶体的密度为___________g/cm3(列出计
算式即可)。
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答案：(1)粉碎方锰矿(或升温、适当提高硫酸浓度等)
(2)Fe2+、Fe3+、Al3+、Mn2+ 将Fe2+氧化成Fe3+ (3)5 8×1017
(4)2Mn2++3CO+2H2O=MnCO3·Mn(OH)2↓+2HCO 3∶4 (5) Fe4N
解析：由题给流程可知，方锰矿用稀硫酸酸溶时，金属氧化物与稀硫酸反应转化为硫酸盐，二
氧化硅不与稀硫酸反应，过滤得到含有硫酸钙、二氧化硅的滤渣1 和含有可溶性硫酸盐的滤液1；
向滤液1 中加入二氧化锰将溶液中亚铁离子氧化为铁离子后，加入氨水调节溶液的pH，将溶液中
铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，过滤得到含有氢氧化铁、氢氧化铝的滤渣2 和含
有硫酸锰的滤液2，滤液2 经离子交换、淋洗涤液洗脱后，加入碳酸铵溶液将溶液中的锰离子转化
为碱式碳酸锰沉淀，过滤得到碱式碳酸锰和滤液3，碱式碳酸锰和碳酸锂在高温条件下在空气中煅
烧制得锰酸锂，据此分析解答。
(1)能加快步骤①反应速率和提高锰元素浸取率的措施有：粉碎方锰矿(或升温、适当提高硫酸
浓度等)；
(2)由以上分析可知滤液1 中含相应金属的硫酸盐，主要含有的金属离子Fe2+、Fe3+、Al3+、
Mn2+，步骤②中加入MnO2将溶液中亚铁离子氧化为铁离子；
(3)由分析可知，加入氨水调节溶液pH 的目的是将溶液中铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢
氧化铝沉淀，而锰离子不转化为氢氧化锰沉淀，由氢氧化铝的溶度积可知，溶液中氢氧根离子不小
于=1×10-9mol/L，由氢氧化锰的溶度积可知溶液中氢氧根离子浓度不大于=1×10-6mol/L，则溶液的
nH 范围为5~8，pH 至少调至5；由方程式可知，反应的平衡常数K＝＝＝＝8×1017；
(4)步骤④中加入碳酸铵溶液将溶液中的锰离子转化为碱式碳酸锰沉淀，反应未见气体生成，可
知生成碳酸氢根离子，反应离子方程式为：2Mn2++3CO+2H2O＝MnCO3·Mn(OH)2↓+2HCO；步骤⑤发生
的反应2Li2CO3＋4MnCO3∙Mn(OH)2＋3O2=====4LiMn2O4＋6CO2↑＋4H2O，反应中氧化剂为氧气，
还原剂为MnCO3·Mn(OH)2，两者物质的量之比为3∶4；
(5)由晶胞结构可知Fe 位于顶点和面心，个数为：×8＋×6＝4；N 位于体心个数为1，则Fe：
N=4：1，化学式为：Fe4N；晶胞中距离最近的两个铁原子距离为面对角线的一半，为a pm，则晶
胞边长apm，晶胞的质量＝＝g，晶胞体积＝(a×10-10)3cm3，则晶胞密度＝。
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