专题十三 几种重要的金属1．[2022·安徽理综，13]已知室温下，Al(OH)3的Ksp或溶解度远大于Fe(OH)3。向浓度均为0.1mol·L－1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列示意图表示生成Al(OH)3的物质的量与加入NaOH溶液的体积的关系，合理的是( )2．[2022·重庆理综，7]下列叙述正确的是( )A.Fe与S混合加热生成FeS2B．NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3C．过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成D．白磷在空气中加热到一定温度能转化为红磷3．[2022·课标全国理综，26]铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。(1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式，可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54g的FeClx样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH－的阴离子交换柱，使Cl－和OH－发生交换。交换完成后，流出溶液的OH－用0.40mol·L－1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeClx中x值：______________________(列出计算过程)；(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl)＝1∶2.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为________。在实验室中，FeCl2可用铁粉和________反应制备，FeCl3可用铁粉和________反应制备；(3)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为____________________；(4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为______________。与MnO2－Zn电池类似，K2FeO4－Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为____________，该电池总反应的离子方程式为__________。4．[2022·天津理综，9]信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：4\n[]请回答下列问题：(1)第①步Cu与酸反应的离子方程式为________；得到滤渣1的主要成分为________。(2)第②步加H2O2的作用是________，使用H2O2的优点是________；调溶液pH的目的是使________生成沉淀。(3)用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是________。(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O，探究小组设计了三种方案：甲：Al2(SO4)3·18H2O乙：Al2(SO4)3·18H2O丙：Al2(SO4)3·18H2O上述三种方案中，________方案不可行，原因是________；从原子利用率角度考虑，________方案更合理。(5)探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O(Mr＝250)含量。取ag试样配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干扰离子后，用cmol·L－1EDTA(H2Y2－)标准溶液滴定至终点，平均消耗EDTA溶液bmL。滴定反应如下：Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋2H＋写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式w＝________；下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是________。a．未干燥锥形瓶b．滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡c．未除净可与EDTA反应的干扰离子4\n专题十三 几种重要的金属解析1．C因Al(OH)3的溶解度大于Fe(OH)3，所以当向浓度均为0.1mol·L－1的Fe(NO3)3和Al(NO3)3混合溶液中逐滴加入NaOH溶液时，应先生成Fe(OH)3沉淀，再生成Al(OH)3沉淀，生成Al(OH)3沉淀时发生的反应为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，继续滴加NaOH溶液，发生反应Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，最终Al(OH)3沉淀消失，由方程式知，生成Al(OH)3沉淀的过程与Al(OH)3沉淀消失的过程中，消耗NaOH溶液的体积比为3∶1，故C项正确。2．CA中Fe与S混合加热生成FeS，A项不正确；B中NaHCO3的热稳定性差，受热时发生分解：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，B项不正确；C中，因为铜是过量的，随着反应的进行，硝酸浓度逐渐减小，Cu与稀硝酸反应会生成NO，C项正确；D中，白磷在空气中加热时会燃烧，白磷转化为红磷需要隔绝空气加热，D项不正确。3.答案：(1)n(Cl)＝0.0250L×0.40mol·L－1＝0.010mol0．54g－0.010mol×35.5g·mol－1＝0.19gn(Fe)＝0.19g/56g·mol－1＝0.0034moln(Fe)∶n(Cl)＝0.0034∶0.010≈1∶3，x＝3(2)0.10 盐酸 氯气(3)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2(或2Fe3＋＋3I－===2Fe2＋＋I)(4)2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋5H2O＋3Cl－FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－2FeO＋8H2O＋3Zn===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－注：Fe(OH)3、Zn(OH)2写成氧化物等其他形式且正确也给分解析：(1)由Cl－与OH－发生交换可得：n(Cl－)＝n(OH－)＝n(H＋)＝2.50×10－3×0.40mol，n(Cl－)＝×两式相等，解得x≈3。(2)混合体系的计算：设n(FeCl2)＝xmol、n(FeCl3)＝ymol，列方程组x＋y＝1、2x＋3y＝2.1，解得：x＝0.9mol、y＝0.1mol，所以样品中FeCl3的物质的量分数＝×100%＝10%；(3)HI属于强电解质，I－被Fe3＋氧化为棕色I2，配平即可。(4)反应物Fe3＋被氧化为FeO，化合价升高3，ClO－被还原为Cl－，化合价降低2，所以方程式中Fe3＋、FeO计量数为2，ClO－、Cl－计量数为3，即2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O，在碱性溶液中依据电荷守恒用OH－、H2O配平即可；正极发生得电子的还原反应，碱性条件下FeO得到3个电子生成Fe(OH)3，即：FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－，依据H原子守恒得到：FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－，最后用O原子检查是否正确；负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，根据得失电子守恒两电极反应变为2FeO＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－、3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2，两式相加即得电池总反应式。4\n4.答案：(1)Cu＋4H＋＋2NOCu2＋＋2NO2↑＋2H2O或3Cu＋8H＋＋2NO3Cu2＋＋2NO↑＋4H2OAu、Pt(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋不引入杂质，对环境无污染Fe3＋、Al3＋(3)加热脱水(4)甲所得产品中含有Fe2(SO4)3杂质乙(5)×100% c解析：(1)由于加入的为稀硫酸、浓硝酸，可确定与Cu反应的为硝酸，发生的离子反应为Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O或3Cu＋8H＋＋2NO3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，Au与Pt不与酸反应。(2)分析滤液中的离子为Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3＋，与氧化剂H2O2反应的只有Fe2＋，所以加H2O2的目的为氧化Fe2＋为Fe3＋，便于在调节pH时使其沉淀出来，用H2O2的优点为不引入新杂质，对环境无污染；调节pH的目的是使Fe3＋和Al3＋生成沉淀。(3)用CuSO4·5H2O制备CuSO4，只需加热脱水即可。(4)由滤渣2[Fe(OH)3、Al(OH)3]制取Al2(SO4)3·18H2O，甲方案中的Fe3＋未除去，所得产品中含Fe2(SO4)3，不可行。三个方案中乙方案原子利用率更高，可获得更多的产品。(5)未干燥的锥形瓶对滴定无影响；滴定终点时，滴定管尖嘴部分有气泡，使消耗的标准液读数变小，结果偏低，可与EDTA标准液反应的干扰离子的存在消耗更多标准液，结果偏高。4
