典型高考真题选做——金属（1）
（2013·天津,9）FeCl3 在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。
Ⅰ.经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华。他们设计制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：
②通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；
④……
⑤体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的H2赶尽Cl2，将收集器密封。
请回答下列问题：
(1)装置A中反应的化学方程式为2Fe+3Cl2 
2FeCl3。
(2)第③步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A的右端。要使沉积得FeCl3进入收集器，第④步操作是在沉积的FeCl3固体下方加热。
(3)操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号) ②⑤。
(4)装置B中的冷水作用为冷却，使FeCl3沉积，便于收集产品；装置C的名称为干燥管；装置D中FeCl2全部反应完后，因为失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂：K3[Fe(CN)6]。
(5)在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。
Ⅱ.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。
(6)FeCl3与H2S反应的离子方程式为2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+。
(7)电解池中H+在阴极放电产生H2，阳极的电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+。
(8)综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点：
①H2S的原子利用率为100%；②FeCl3得到循环利用。
AlCl3 是一种催化剂，某校学习小组用下面装置制备少量AlCl3 。已知：AlCl3遇到空气中的水蒸气时能剧烈反应生成Al(OH)3和HCl；AlCl3在180℃时升华。根据要求完成下列问题：
（1）A装置中反应的化学方程式为
。
（2）试剂b为饱和食盐水。
（3）所用d导管较粗的原因是防止三氯化铝气体冷凝为固体而堵塞导管；
E装置的作用为冷凝、收集氯化铝。
（4）F装置的作用为吸收氯气防止污染空气，防止空气中的水蒸气进入E装置。
（5）若图中的D、E装置改为下面装置，D装置中的现象为溶液变红色；用离子方程式表示E中的现象变化Cl2+2I－=I2 +2Cl－。
（2018·全国2,28）K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体，可用于晒制蓝图，回答问题：
(1)晒制蓝图时，用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光剂，以K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂，其光解反应的化学方程式为：2K3[Fe(C2O4)3]
2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑；显色反应的化学方程式为3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]= Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4。
(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物，按下图所示装置进行实验。
①通入氮气的目的是隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置。
②实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊，装置E中固体变为红色，由此判断热分解产物中一定含有CO2、CO。
③为防止倒吸，停止实验时应进行的操作是先熄灭装置A、E处的酒精灯，冷却后停止通入氮气。
④样品完全分解后，装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3，检验Fe2O3存在的方法是：取少许固体粉末于试管中，加稀硫酸溶解，滴入1~2滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含有Fe2O3。
(3)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。
①称量m g样品于锥形瓶中，溶解后加稀硫酸酸化，用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点，滴定终点的现象是（当滴入最后一滴…溶液时，）溶液出现粉红色，且半分钟内粉红色不消失。
②向上述溶液中加入适量锌粉至反应完全后，过滤、洗涤，将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中，加稀硫酸酸化，用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液V mL，该晶体中铁的质量分数的表达式为
×100%。
(2018·全国1,14分)醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示，回答下列问题：
（来源于课本上：氢氧化亚铁的制备）
(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是去除水中溶解氧。仪器a的名称是分液(或滴液)漏斗。
(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置。打开K1、K2，关闭K3。
①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为Zn+2Cr3+=Zn2++2Cr2+。
②同时c中有气体产生，该气体的作用是排除c中空气。
(3)打开K3，关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d，其原因是c中产生氢气使压强大于大气压；d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是(冰浴)冷却、过滤、洗涤、干燥。
(4)指出装置d可能存在的缺点敞开体系,使醋酸亚铬与空气接触。
（2017·全国Ⅲ，26）绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：
(1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：样品中没有Fe(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)易被氧化成Fe(Ⅲ)。
(2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。
①仪器B的名称是干燥管。
②将下列实验操作步骤正确排序dabfce(填标号)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。
a.点燃酒精灯，加热
b.熄灭酒精灯
c.关闭K1和K2
d.打开K1和K2,缓缓通入N2
e.称量A
f.冷却到室温
③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x=
(列式表示)。
若实验时按a、d次序操作，则使x偏小(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。
①C、D中的溶液依次为c、a（填标号）。C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为产生白色沉淀、褪色。
a．品红b．NaOHc．BaCl2
d．Ba(NO3)2e．浓H2SO4
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式2FeSO4
Fe2O3+SO2↑+SO3↑。
(2019·全国1·27)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2•xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：
回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是碱煮水洗。
(2)步骤②需要加热的目的是加快反应，温度保持89~95 ℃，采用的合适加热方式是热水浴。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为C
(填标号)。
(3)步骤③中选用足量的H2O2，理由是将Fe2+全部氧化为Fe3+；不引入杂质。分批加入H2O2，同时为了抑制Fe3+水解，溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤的具体实验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为NH4Fe(SO4)2·12H2O 。
钙
(2016•全国Ⅲ，26)过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题：
(一)碳酸钙的制备
(1)步骤①加入氨水的目的是 调节溶液pH使Fe(OH)3沉淀。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于过滤分离。
(2)右图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是ade(填标号)。
a.漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁
b.玻璃棒用作引流
c.将滤纸湿润,使其紧贴漏斗壁
d.滤纸边缘高出漏斗
e.用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度
(二)过氧化钙的制备
(3)步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈酸性(填“酸”、“碱”或“中”)。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是除去溶液中的CO2。
(4)步骤③中反应的化学方程式为CaCl2+2NH3·H2O+H2O2+6H2O = CaO2·8H2O↓+2NH4Cl
(5)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是去除结晶表面水分。
(6)制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是工艺简单、操作方便 ，产品的缺点是纯度较低。
铅
（2022•全国乙，26）废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb。还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
难溶电解质 | PbSO4 | PbCO3 | BaSO4 | BaCO3 |
KSP | 2.5×10-8 | 7.4×10-14 | 1.1×10-10 | 2.6×10-9 |
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表：
金属氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Al(OH)3 | Pb(OH)2 |
开始沉淀的pH | 2.3 | 6.8 | 3.5 | 7.2 |
完全沉淀的pH | 3.2 | 8.3 | 4.6 | 9.1 |
回答下列问题：
（1）在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为PbSO4(s)+CO32-(aq)=PbCO3(s)+SO42-(aq)，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因反应PbSO4(s)+CO32-(aq) = PbCO3(s)+SO42-(aq)的平衡常数K=
=3.4×105>105，PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3。
（2）在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是反应BaSO4(s) +CO32-(aq)= BaCO3(s)+SO42-(aq)的平衡常数K=
=0.04<<105，反应正向进行的程度有限。
（3）在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc)，还要加入H2O2。
(ⅰ) 能被H2O2氧化的离子是Fe2+；
(ⅱ) H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2，其化学方程式为Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O；
(ⅲ) H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，H2O2的作用是作还原剂。
（4）“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3。
（5）“沉铅”的滤液中，金属离子有Ba2+、Na+。
铜
（2022•全国乙，27）二草酸合铜(Ⅱ)酸钾（K2[Cu(C2O4)2]）可用于无机合成、功能材料制备。实验室制备二草酸合铜(Ⅱ)酸钾采用步骤：
Ⅰ.取已知浓度的CuSO4溶液，搅拌下滴加足量NaOH溶液，产生浅蓝色沉淀。加热，沉淀转变成黑色，过滤。
Ⅱ.向草酸(H2C2O4)溶液中加入适量K2CO3固体，制得KHC2O4和K2C2O4混合溶液。
Ⅲ.将Ⅱ的混合溶液加热至80-85℃，加入Ⅰ中的黑色沉淀。全部溶解后，趁热过滤。
Ⅳ.将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩，经一系列操作后，干燥，得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体，进行表征和分析。
回答下列问题：
（1）由CuSO4•5H2O配制Ⅰ中的CuSO4溶液，下列仪器中不需要的是分液漏斗和球形冷凝管(填仪器名称)。
（2）长期存放的CuSO4•5H2O中，会出现少量白色固体，原因是CuSO4•5H2O 风化失去结晶水生成无水硫酸铜。
（3）Ⅰ中的黑色沉淀是CuO(写化学式)。
（4）Ⅱ中原料配比为n(H2C2O4) : n(K2CO3)=1.5 : 1，写出反应的化学方程式3H2C2O4+2K2CO3=2KHC2O4+K2C2O4+2H2O+2CO2↑。
（5）Ⅱ中，为防止反应过于剧烈而引起喷溅，加入K2CO3应采取分批加入并搅拌的方法。
（6）Ⅲ中应采用水浴进行加热
（7）Ⅳ中“一系列操作”包括冷却结晶、过滤、洗涤。
（2022•全国乙，10）由实验操作和现象，可得出相应正确结论的（C）
