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专题十 金属元素及其化合物
【学法导航】
1. 关于Na元素和F元素的叙述正确的是 （ ）
A．原子序数Na>F YCY B．原子半径NaC．原子的电子层数NaF
【方法要领】①掌握元素周期律，熟悉同周期同主族元素的性质递变规律。②先确定位
置，再用规律对比。B项粒子半径大小的比较的采取“架桥”对比的方式：Na>Cl>F；
【答案】A。
2. 下列金属冶炼的反应原理，错误的是 （ ）
A．2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ B．MgO+H2Mg+H2O
C．Fe3O4+4CO3Fe+4CO2 D．2HgO2Hg+O2↑
【方法要领】根据金属的活泼性和金属活动性顺序表来理解掌握金属冶炼的原理和方法。
按照金属元素的活动性不同，金属的冶炼方法可以有电解法、还原剂还原法、加热分解法、
物理法如Au、Pt等的冶炼等①电解法最强的金属冶炼手段几乎适合所有金属的冶炼，但考虑
经济成本主要是针对活泼性强的金属来使用K――Al；② 热还原法主要适合中等活泼的金
属，如Zn—Cu。注意还原性的强弱和化学平衡原理的使用。如MgO不能用H2还原，因为Mg的还原性强于H2，但是可以用C来还原，如．MgO+C = Mg+CO反应条件是高温，此时产物Mg和CO均是气体。③热分解法适合于不活泼的金属如Ag、Hg的冶炼、物理法如Au、Pt等的冶炼等
【答案】B
3．（09年海南化学·3）除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是：
A．通入二氧化碳气体 B．加入氢氧化钡溶液
C．加入澄清石灰水 D．加入稀盐酸
【方法要领】除杂方法要操作简便、效果好、不带来新的杂质、保留非杂质成份。溶液中可用这样的方法： Na2CO3 + H2O + CO2 = 2NaHCO3
【答案】A
4.某溶液中可能含有Fe2＋、Mg2＋、Cu2＋、NH4＋、Al3＋中的一种或几种。当加入一种淡黄色固体并加热溶液时，有刺激性气体放出和白色沉淀生成，加入淡黄色固体的物质的量（横坐标）与析出沉淀和产生气体的物质的量（纵坐标）的关系，如下图所示。请填写下列空白：
⑴在该溶液中含有的离子是　　　　，它们的物质的量浓度之比为　　　　　　。
⑵所加的淡黄色固体是　　　　　（化学式）。
【方法要领】Al3++3=Al(OH)3↓和Al(OH)3+=+2H2O图像“先升后降”是两性特点，3 : 1的关系是铝的特点。“碱中产气”是氨的特点。文字信息中注意从特殊的关键字词中寻找突破口。图像信息中注意观察图像的横纵坐标的涵义、所给曲线的变化趋势，特别注意曲线的起点、终点、拐点（转折点）所蕴含的意义。
【答案】⑴NH4＋、Al3＋、Mg2＋，n(Mg2＋)：n(Al3＋)：n(NH4＋)＝1：1：3。 ⑵Na2O2。
5. 向Fe2O3和Fe粉组成的混合物中，加入适量的稀硫酸，各物质均恰好完全反应，测得
所得溶液中不含Fe3+,且Fe2+与H2的物质的量之比为4∶1，那么在反应中Fe2O3、Fe、H2SO4，之间的物质的量之比为（ ）
A．1∶1∶1 B．1∶2∶4 C．1∶2∶3 D． 2∶3∶5
【方法要领】
①有关混合物的计算必须高度重视反应的先后顺序。
②“优先原则”
③氧化性顺序：Fe3+＞Cu3+＞H+＞Fe2+＞Zn2+。
【答案】B。
6．(09天津卷7)下表为元素周期表的一部分，请参照元素①－⑧在表中的位置，用化学用语回答下列问题：21世纪教育网
（1）④、⑤、⑥的原子半径由大到小的顺序为_________________________。
（2）②、③、⑦的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是_________________________。
（3）①、④、⑤、⑧中的某些元素可形成既含离子键又含极性共价键的化合物，写出其中一种化合物的电子式：____________________。
族周期 IA 0
1 ① ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
2 ② ③ ④
3 ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
（4）由表中两种元素的原子按1：1组成的常见液态化合物的稀液易被催化分解，可使用的催化剂为（填序号）_________________。
a.MnO2 b.FeCl3 c.Na2SO3 d.KMnO4
（5）由表中元素形成的常见物质X、Y、Z、M、N可发生以下反应：
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X溶液与Y溶液反应的离子方程式为_____________________，
N→⑥的单质的化学方程式为________________。
常温下，为使0.1 mol/L M 溶液中由M电离的阴、阳离子浓度相等，应向溶液中加入一定量的Y溶液至_________________。
【方法要领】本题以周期表为题材，考查原子半径比较，酸性强弱，电子式，离子方程式以及盐类水解等知识。
（1）⑤⑥位于同一周期，且⑤排在⑥的前面，原子半径大，而④在上一周期，比⑤、⑥少一个电子层，故半径最小。
（2）②⑦位于同一主族，上面的非金属性强，最高价含氧酸酸性强，②③位于同一周期，且③在后，非金属性强，对应的酸性强。
（3）四种元素分别为氢、氧、钠和氯，离子键显然必须是钠盐，极性共价键则应有两种非金属组成。
（4）液态H2O2可以在MnO2、FeCl3等催化剂作用下发生分解反应。
（5）⑥为Al，可推断Z为Al(OH)3，受热分解可产物Al2O3，再电解即可得单质铝。M仅含非金属的盐，显然铵盐，所以X与Y应为AlCl3与NH3·H2O的反应，生成NH4Cl。由于NH4＋ 水解，故要使其浓度与Cl－相等，则要补充NH3·H2O。由电荷守恒知：C(NH4＋ )+ C(H＋)C(Cl－)+C(OH－),若C(NH4＋ ) C(Cl－)，则C(H＋)= C(OH－)，即pH=7。
【答案】
7．在下列叙述中，可以说明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是（ ）
A. 在氧化还原反应中，甲原子失去的电子比乙原子失去的电子多
B. 同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强
C. 甲能跟稀盐酸反应放出氢气而乙不能
D. 将甲、乙作电极组成原电池时，甲是负极
【方法要领】①金属活动性越强，其原子的失电子能力越强，但失电子能力与失电子数
目无关。②金属单质的活动性越强，其离子的氧化性越弱。③能与稀盐酸反应置换出H2的金属，在金属活动顺序表中应排在氢的前面，即活动性较强。④两种不同金属做电极组成原电池时，较活动的金属作负极。
【答案】C、D。
8. 已知：25°C时，，。下列说法正确的是
A．25°C时，饱和溶液与饱和溶液相比，前者的大
B．25°C时，在的悬浊液加入少量的固体，增大
C．25°C时，固体在20ml0.01 mol·氨水中的比在20mL0.01mol·溶液中的小
D．25°C时，在的悬浊液加入溶液后，不可能转化成为
【方法要领】A项，Mg(OH)2的溶度积小，故其电离出的Mg2＋浓度要小一些，错；B项，NH4＋ 可以结合Mg(OH)2电离出的OH－离子，从而促使Mg(OH)2的电离平衡正向移动，C(Mg2＋)增大，正确。C项，Ksp仅与温度有关，故错；D项，由于MgF2的溶度积更小，所以沉淀会向更难溶的方向进行，即可以生成MgF2沉淀，正确。
【答案】B
9.将洁净的金属片A、B、C、D分别放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧(如图所示)。在每次实验时，记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如右表：
金属 电子流动方向 电压(V)
A A→Cu +0.78
B Cu→B －0.15
C C→Cu +1.35
D D→Cu +0.30
已知：构成两电极的金属活泼性相差越大，电压表的读数越大。请依据表中数据判断：
(1)_____金属可能是最强的还原剂；______金属一定不能从硫酸铜溶液中置换出铜。
(2)若滤纸不用盐溶液浸润而改用NaOH溶液浸润，则在滤纸上能看到有蓝色沉淀析出的是________(填字母)金属。其对应的原电池的电极反应式为：
负极___________________________，正极_____________________________。
方法要领：①形成原电池的条件：活泼性不同的两个电极，电解质溶液，闭合回路。②
通过电流方向了解金属的活泼性强弱关系，负极是活泼金属，外电路中电流由正极流向负极③构成两电极的金属活泼性相差越大，电压表的读数越大”
【答案】(1)C 、B (2)B、2Cu+4OH－－4e－═2Cu(OH)2 (或2Cu－4e－====2Cu2+)
2H2O+O2+4e－═4OH－
10. 把铝、铁混合物1.1 g溶于200 mL 5mol／L盐酸中，反应后盐酸的浓度变为4.6mol·L－1(溶液体积变化忽略不计)．
求：（1）反应中消耗HCl的物质的量． （2）该混合物中铝、铁的物质的量．
【方法要领】列出反应方程式，设未知数，分析反应过程，找出正确的方程组解得。
【答案】（1）消耗HCl的物质的量：0.2L×5mol/L－0.2L×4.6mol/L=0.08mol （2）设Al、Fe的物质的量分别为x、y
Al~3HCl Fe~2HCl
x 3x y 2y
由 解得：
11．（09年宁夏理综·26）碱式碳酸铜可表示为：xCuCO3·yCu(OH) 2·zH2O，测定碱式碳酸铜组成的方法有多种。
（1）现采用氢气还原法，请回答如下问题：
①写出xCuCO3·yCu(OH) 2·zH2O与氢气反应的化学方程式 ；
②试验装置用下列所有仪器连接而成，按氢气流方向的连接顺序是（填入仪器接口字母编号）：
(a）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（l）
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③称取23.9g某碱式碳酸铜样品，充分反应后得到12.7g残留物，生成4.4g二氧化碳和7.2g水。该样品的结晶水质量为 g，化学式为 ；
(2）某同学以氮气代替氢气，并用上述全部或部分仪器来测定碱式碳酸铜的组成，你认为是否可行？请说明理由。 。
【方法要领】（1）本题的碱式碳酸铜与氢气反应看似一个很难的信息，其实细心一点只要把它理解为CuCO3和Cu(OH)2受热分解后产物CuO再与氢气反应，第①问题便可以解决；对于②要能分析出测定反应后CO2和H2O质量，因此对于氢气发生器后仪器的选择是除氯化氢和水蒸气，防止对后续测定影响就可以了，因为测定H2O和CO2分别用浓硫酸和碱石灰是固定的。（2）其实在分析（1）①方程式书写时便得到了碱式碳酸铜热分解方程式：xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O(x+y)CuO+xCO2↑+(y+z)H2O↑，稍加分析可知，依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成。
【答案】（1）①xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O+(x+y)H 2 (x+y)Cu+ xCO2+(x+2y+z)H2O
②a→k，j→gf(hi)→de(ed)→hi(gf)→bc(cb)→l
③1.8 CuCO3·Cu(OH) 2·H2O
（2）可行 根据反应xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O(x+y)CuO+ xCO2↑+(y+z)H2O↑，依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成。
12.（08年山东理综·28）黄铜矿（CuFeS2）是制取铜及其化合物的主要原料之一，还可以制备硫及铁的化合物。
（1）冶炼铜的反应为8CuFeS2＋21O28Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2
若CuFeS2中Fe的化合价为+2，反应中被还原的元素是 （填元素符号）。
（2）上述冶炼过程中产生大量SO2。下列处理方案合理的是 （填代号）。
a．高空排放
b．用于制备硫酸
c．用纯碱溶液吸收制Na2SO3
d．用浓硫酸吸收
（3）过二硫酸钾（K2S2O8）具有强氧化性，可将I－氧化为I2：
S2O82－＋2I－=2＋I2
通过改变反应途径，Fe3＋、Fe2＋均可催化上述反应。试用离子方程式表示Fe3＋对上述反应的催化过程。 、 （不必配平）。
（4）利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣（含Fe2O3、FeO、SiO2、AI2O3）可制备Fe2O3。方法为
①用稀盐酸浸取炉渣，过滤。
②滤液先氧化，再加入过量NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得。
据以上信息回答下列问题：
a．除去Al3＋的离子方程式是 。
b．选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。
提供的试剂：稀盐酸 稀硫酸 KSCN溶液 KMnO4溶液 NaOH溶液 碘水
所选试剂为 。证明炉渣中含有的实验现象为
。
【方法要领】(1)若CuFeS2中Fe的化合价为+2,则Cu化合价为+2,S化合价为-2，分析化学方程式两边元素化合价的变化可知，化合价降低的元素被还原，有Cu和O元素。关于SO2的吸收问题，一是不能高空排放，因为这样做，没有从根本上解决污染问题；二是不能用浓硫酸吸收，因SO2难溶于浓硫酸。只有变废为宝，才能符合“绿色化学”的概念，答案选b、c.
（2）此题要从催化剂的本质出发，作为催化剂的物质要参与有关反应，但后来的反应必须又生成了催化剂。本题要求写出表示Fe3+作催化剂的反应，因此，首先Fe3+要参与反应，即有反应2Fe3++2I-=2Fe2+ +I2，生成的Fe2+又被S2032-氧化生成了Fe3+。此题若要求写出Fe2+对上述反应的作催化剂的话，就应写成如下方程式：S2082-+Fe2+=2SO42-+2Fe3+，2Fe3++2I-=2Fe2+ +I2，虽是二个相同反应方程式，由于二者的前后顺序的颠倒，却产生了本质的区别。
（3）此题考查是混合物的分离与提纯及常见离子的鉴别。因Al2O3溶于酸后生成了Al3+，Al3+又能与过量NaOH的反应生成可溶性的钠盐（NaAlO2），然后将溶液中的难溶物Fe(OH)3沉淀过滤出来，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3。故除去Al3+的离子方程式是Al3++4=+2H2O。要证明炉渣中含有FeO的方法，最好利用Fe2+的还原性，先将混合物溶于过量的稀硫酸中（FeO→Fe2+），然后滴入KMn04溶液，观察其溶液是否褪色。注意所用酸不能是硝酸或盐酸，因硝酸会将Fe2+氧化成Fe3+；盐酸会还原KMnO4溶液而使之褪色，干扰了Fe2+的检验。
【答案】
（1）Cu、O （2）b、c
（3）2Fe3＋＋2=2Fe2＋＋I2 S2O82－＋2Fe2＋=2＋2Fe3＋（离子方程式不配平不扣分）
（4）a：稀硫酸、KMnO4溶液 b：稀硫酸浸取炉渣所得溶液能使KMnO4溶液褪色
【典例精析】
一、金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律
例1．（09年北京）W、X、Y、Z均为短周期元素，W的最外层电子数与核外电子总数之比为7：17；X与W同主族；Y的原子序数是W和X的原子序数之和的一半；含Z元素的物质焰色反应为黄色。下列判断正确的是
A．金属性：YZ B 氢化物的沸点：
C．离子的还原性： D 原子及离子半径：
【解析】有上信息可知W、X、Y、Z分别为Cl、F、Mg、Na
【答案】B
二．金属的通性，合金的概念及其重要应用
例2．（08年广东文基·64）铁和铁合金是生活中常用的材料，下列说法正确的是B
A．不锈钢是铁合金，只含金属元素
B．一定条件下，铁粉可与水蒸气反应
C．铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应
D．在空气中，铁板比镀锌铁板更耐腐蚀
【解析】本题考查了常见金属铁及其合金，金属腐蚀的有关知识。铁是一种较活波的金属单质，在高温的条件下可以与水蒸气反应，A为正确选项，不锈钢是由普通钢中加入铬、镍等多种元素炼成的钢材，里面含有C元素，B是错项。C项铁在氢的前面，能与盐酸反应，铁合金主要成分是铁，能与盐酸反应，是错项，很多同学误选这项，只看了前面的内容，后面不看。金属的腐蚀与金属的活波性有关，越活波，越易被腐蚀,因此D为错项。
【答案】A
例3．（07年广东文基·65）下列说法正确的是
A．我国流通的硬币材质是金属单质
B．所有的不锈钢都只含有金属元素
C．镁合金的硬度和强度均高于纯镁
D．广东正在打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具
【解析】有些不锈钢中还含有碳或硅元素，故A选项错误；我国流通的硬币是一种合金；合金的硬度和强度等机械性能要好于成分金属；铝在海洋中很容易被腐蚀。因此正确选项为C。
【答案】C
三．以钠为代表的碱金属化合物性质及应用
例4．（09年海南化学·3）除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是：
A．通入二氧化碳气体 B．加入氢氧化钡溶液
C．加入澄清石灰水 D．加入稀盐酸
【解析】除杂方法要操作简便、效果好、不带来新的杂质、保留非杂质成份。溶液中可用这样的方法： Na2CO3 + H2O + CO2 = 2NaHCO3。
【答案】A
例5. 某天然碱（纯净物）可看作由CO2和NaOH反应后的产物所组成。称取天然碱样品四份，溶于水后，分别逐滴加入相同浓度的盐酸溶液30mL，产生CO2的体积（标准状况）如下表：（2000年上海高考题）
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
盐酸液的体积（mL） 30 30 30 30
样品（g） 3.32 4.15 5.81 7.47
二氧化碳的体积（mL） 672 840 896 672
(1)由第Ⅰ组数据中的CO2体积与样品质量之比，可以推测用2.49 g样品进行同样的实验时，产生CO2_________mL(标准状况)。
(2)另取3.32g天然碱样品于300℃加热分解至完全（300℃时Na2CO3不分解），产生CO2112mL（标准状况）和水0.45g，计算并确定该天然碱的化学式。
(3)已知Na2CO3和HCl(aq)的反应分下列两步进行：
Na2CO3+HCl→NaCl+NaHCO3 Na2CO3+HCl→NaCl+CO2↑+H2O
由上表中第Ⅳ组数据可以确定所用的HCL(aq)的浓度为 mol/L。
(4)依据上表所列数据以及天然碱的化学式，讨论并确定上述实验中CO2(标准状况)体积V（mL）与样品质量W（g）之间的关系式。
【解析】试题以天然碱的组成及碳酸盐的性质为依托，构筑一道有层次、有深度且思维容量较大的计算题。对信息的理解能力、对数据的观察和处理能力是解答本题的关键。
(1)(672 mL/3.32 g)×2.49 g=504 mL。
(2)由题意可知，天然碱含NaHCO3、Na2CO3。
n(NaHCO3)=2n(CO2)=2×(112/22400)mol=0.01mol n(Na2CO3)=(672/22400)mol-0.01mol=0.02mol n(H2O)=[(0.45g-(112/22400)mol×18mol)/18mol=0.02mol
所以天然碱组成为2Na2CO3.NaHCO3.2H2O（式量332）。
(3)7.47 g样品中：n(Na2CO3)=(7.47 g/332 g.mol-1)×2=0.045 mol，则：
Na2CO3完全生成NaHCO3消耗HCl：0.045mol；生成672mLCO2消耗HCl：672mL/22400 mL.mol-1=0.03 mol。故c(HCl)=(0.045 mol+0.03 mol)/0.030 L=0.025 mol/L。
(4)30ml盐酸中n(HCl)=0.075mol，设样品与HCl反应全转化为NaCl，由：
2Na2CO3.NaHCO3+5HCl=5NaCl+3CO2↑+3H2O知：需样品质量：(0.075mol/5)×332 g/mol=4.98 g
设样品中Na2CO3与HCl反应完全转化为NaHCO3（无CO2气体放出），由：
(2Na2CO3.NaHCO3)+2HCl=2NaCl+3NaHCO3知：需样品质量：(0.075mol/2)×332 g/mol=12.45g
讨论：①0②4.98≤W≤12.45，Na2CO3转化NaHCO3消耗n(HCl)=(W g/332 g.mol-1)×2；剩余n(HCl)= 0.075mol-(Wg/332g.mol-1)×2，生成CO2物质的量等于剩余HCl物质的量，故V(CO2)=[0.075mol-(W g/332 g.mol-1×2)]×22400 mL/mol=(1860mL-134.9W) mL
③W≤12.45，HCl全部用于使Na2CO3转化NaHCO3，故V(CO2)=0。
【答案】(1)504 (2)2Na2CO3·NaHCO3·2H2O (3)2.5 （4）①0四．镁铝及其化合物的性质和应用
例6（09年福建）从铝土矿（主要成分是，含、、MgO等杂质）中提取两种工艺品的流程如下：
请回答下列问题：
（1）流程甲加入盐酸后生成Al3+的方程式为_________.
（2）流程乙加入烧碱后生成Si的离子方程式为________.
（3）验证滤液B含，可取少量滤液并加入________（填试剂名称）。
（4）滤液E、K中溶质的主要成份是________(填化学式)，写出该溶液的一种用途________
（5）已知298K时，的容度积常数=5.6×,取适量的滤液B,加入一定量的烧碱达到沉淀溶液平衡，测得PH=13.00，则此温度下残留在溶液中的=_______.
【解析】本题考查铝土矿中氧化铝提取的工艺流程。（1）与HCl反应生成Al3＋，应为铝土矿中Al2O3。（2）SiO2可以溶于NaOH中生成Na2SiO3。（3）检验Fe3＋的特征反应很多，如与KSCN显血红色，与苯酚显紫色，与OH－显红褐色沉淀等。（4）生成E、K时，CO2均是过量的，故应生成NaHCO3。（5），=5.6×10-12/(0.1)2=5.6×10-10。
【答案】（1）Al2O3 + 6H＋ 2Al3＋ +3H2O (2)SiO2 + 2OH－ SiO32 － + H2O
(3)硫氰化钾（或硫氰酸钾、苯酚溶液等合理答案）
（4）NaHCO3；制纯碱或做发酵粉等合理答案 （5）5.6×10-10mol/L
例7．（09年江苏化学·5）化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的
是 （ ）
A．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化
B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率
C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料
D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁
解析：A项，明矾净水的原理是Al3＋＋3H2OAl(OH)3（胶体）＋3H＋，利用Al(OH)3（胶体）的吸附性进行净水；B项，是因为轮船主要用铁造外壳,铁在海水中易被腐蚀.镀上比铁活泼的锌,形成原电池,锌作负极,失去电子先被腐蚀,从而起到保护铁的作用，从而可减缓船体的腐蚀速率；氧化镁的熔点是2852℃，可用于制作耐高温材料；电解MgCl2饱和溶液，发生地化学反应为MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋Cl2↑＋H2↑，不会产生金属镁，电解熔融的MgCl2能制取单质镁，发生的反应MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
答案：D
五．铁铜及其化合物的性质和应用
例8．（09年广东）出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法正确的是
A. 锡青铜的熔点比纯铜高
B．在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用
C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快
D．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程
【解析】锡青铜属于合金根据合金的特性，熔点比任何一种纯金属的低判断A错；由于锡比铜活泼，故在发生电化学腐蚀时，锡失电子保护铜，B正确；潮湿的环境将会加快金属的腐蚀速率，C正确；电化学腐蚀过程实质是有电子的转移，属于化学反应过程，D错。
答案：BC
六．金属及其化合物性质的综合应用
例9．（09年宁夏理综·27）（15分）下图表示有关物质（均由短周期元素形成）之间
的转化关系，其中A为常见的金属单质，B为非金属单质（一般是黑色粉末），C是常见的无色无味液体，D是淡黄色的固体化合物。（反应条件图中已省略。）
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（1）A、B、C、D代表的物质分别为 、 、 、 (填化学式）；
（2）反应①中的C、D均过量，该反应的化学方程式是 ；
（3）反应②中，若B与F物质的量之比为4∶3，G、H分别是 、 (填化学式）；
（4）反应③产物中K的化学式为 ；
（5）反应④的离子方程式为 。
【解析】D是淡黄色的固体化合物是本题的突破口，根据中学化学知识基本锁定Na2O2，能与水和CO2反应，但是题目另一信息C是常见的无色无味液体说明C是水，则G为CO2；再依据K能溶于水，说明K为Na2CO3 ，F为O2； 题给信息黑色单质B与氧气（F）反应得到G（CO2），说明B为C（碳）；依据F（O2）与E反应生成C(水)可知E为氢气，再根据金属A与碱性溶液反应产生氢气，可得到A为Al.
【答案】（1）Al C Na2O2 （2）2H2O +Na2O2 =4NaOH+O2↑
2Al+ 2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
（3）CO2 CO （4）Na2CO3 （5）2AlO2—+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32—
例10．（08年宁夏理综·26）
某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3+、Cu2+、Au3+等离子。有人设计了图中的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。
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填写下面空白。
（1）图中标号处需加入的相应物质分别是①　　　　　、②　　　　　、③　　　　　、④　　　　　、⑤　　　　　；
（2）写出①处发生反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；写出③处发生反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
（3）铁红的化学式为　　　　　　　　　；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红　　　　　　　　　　　　　　　；氧化铜　　　　　　　　　　　　　　　。
【解析】首先用过量铁屑将H+、Fe3+、Cu2+、Au3+等离子还原成H2、Fe2+、Cu、Au，发生4个反应，E中应为Fe2+，因为后面生成铁红，故⑤为碱液氢氧化钠，试剂②是将过量铁屑溶解，试剂③是将Cu、Au分离应为稀硝酸，从C中的Cu2+到氧化铜，也应为碱液氢氧化钠。
【答案】
（1）①铁屑 ②稀硫酸 ③稀硝酸 ④氢氧化钠 ⑤氢氧化钠
（2）Fe+2H+＝Fe2++H2↑ 2Fe3++Fe＝3Fe2+
Cu2++Fe＝Cu+Fe2+ 2Au3++3Fe＝2Au+3Fe2+
3Cu+8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
（3）Fe2O3 用作红色涂料 用作制造铜盐的原料
七．常见的金属活动性关系与氧化还原知识和离子反应知识的联系应用
【例11】控制适合的条件，将反应设计成如右图所示的原
电池。下列判断不正确的是
A. 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B. 反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原
C. 电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D. 电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固定，乙中石墨电极为负极
【解析】乙中I－失去电子放电，故为氧化反应，A项正确；由总反应方程式知，Fe3＋被还原成Fe2＋，B项正确；当电流计为零时，即说明没有电子发生转移，可证明反应达平衡，C项正确。加入Fe2＋，导致平衡逆向移动，则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，而作为负极，D项错。
【答案】D
八．常见的金属的性质与电解质溶液、电解理论的综合考查。
例12．把铝条放入盛有过量稀盐酸的试管中，不影响氢气产生速率的因素是
A．盐酸的浓度 B．铝条的表面积
C．溶液的温度 D．加少量Na2SO4
【解析】铝与盐酸反应的实质是2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑，因此盐酸的溶度、铝条的表面积和溶液的温度均会影响反应的速率，而加少量Na2SO4对溶液中的各物质的浓度没有影响，不会影响反应速率。
【答案】D
例13．（09江苏卷16）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：
（1）反应I前需在溶液中加入 ▲ （填字母），以除去溶液中的。
A.锌粉 B.铁屑 C.KI溶液 D.
（2）反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是 。
（3）工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是 。
（4）反应Ⅳ常被用于电解生产(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生地电极反应可表示为 。
解析：
（1）在溶液中除去溶液中的,最好选用铁屑或铁粉，比较简单。
（2）如果温度过高会导致NH4HCO3分解同样也会加快Fe2＋的水解（温度越高水解速率越快）这样会使原料利用率降低。
（3）由题目看出在III反应中生成的K2SO4 为固体，而K2SO4在无机溶剂中溶解度是比较大的，要想使K2SO4析出只能降低其溶解度所以加入醇类溶剂目的降低K2SO4 的溶解度。
（4）根据阴阳极反应原理阳极失电子发生氧化反应， 此题实质是电解硫酸铵溶液，在根据反应后的产物得出正确的答案。
【答案】（1）B （2）防止NH4HCO3分解（或减少Fe2＋的水解）
（3）降低K2SO4 的溶解度，有利于K2SO4 析出。 （4）2SO42- -2e－2S2O82-
九．以金属元素及其化合物的性质为背景的综合计算
例14.（09年全国1）为了检验某含有杂质的样品的纯度，现将克
样品加热，其质量变为g,，则该样品的纯度（质量分数）是
A. B. C. D.
【解析】2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑ + H2O m (减少)
2×84 106 62
x (W1- w2)
解得x=，将其带入下式可得： w(Na2CO3)= (w1- x )/W1 = ，A项正确。
【答案】A
十、以金属元素及其化合物的性质为背景的实验试题
例15．（08年海南化学·16）现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁（Mg3N2）。已知实验中可能会发生下列反应：
①2Mg+O22MgO；②3Mg+N2 Mg3N2；③2Mg+CO22MgO+C；
④Mg+H2OMgO+H2↑；⑤Mg3N2 +6H2O =3Mg(OH)2↓+2NH3↑
可供选择的装置和药品如下图所示（镁粉、还原铁粉均已干燥，装置内所发生的反应是完全的，整套装置的末端与干燥管相连）。
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回答下列问题；
（1）在设计实验方案时，除装置A、E外，还应选择的装置（填字母代号）及其目的分别 。
（2）连接并检查实验装置的气密性。实验开始时，打开自来水的开关，将空气从5升的储气瓶压入反应装置，则气流流经导管的顺序是（填字母代号） 。
（3）通气后，如果同时点燃A、F装置的酒精灯，对实验结果有何影响 ，原因是 。
（4）请设计一个实验，验证产物是氮化镁： 。
【解析】本实验的目的是：在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁(Mg3N2)，
而在实验中，氧气、二氧化碳和水都能与镁反应，所以在把氮气通入A之前要除去空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气，除去氧气要用装置F，除去二氧化碳要用装置D，除去水蒸气要用装置B，并且除去的由前到后的顺序为：二氧化碳—水蒸气（从装置D中会带出水蒸气）—氧气。
【答案】（1）B 目的是除去空气中的水蒸气，避免反应④发生；D 目的是除去空气中的CO2，避免反应③发生；F 目的是除去空气中的O2，避免反应①发生。
（2）j→h→g→d→c→k→l（或l→k）→a→b（或b→a）
（3）制得的氮化镁将不纯 因为A装置没有排完空气前就加热会让空气中的氧气、CO2、水蒸气等与镁反应
（4）将产物取少量置于试管中，加入适量水，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口，如果能够看到润湿的红色石蕊试纸变蓝，则说明产物是氮化镁
例16．（08年广东化学·22）
铜在自然界存在于多种矿石中，如：
矿石名称 黄铜矿 斑铜矿 辉铜矿 孔雀石
主要成分 CuFeS2 Cu5FeS4 Cu2S CuCO3·Cu(OH)2
请回答下列问题：
（1）上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是　　　　　。
（2）工业上以黄铜矿为原料。采用火法溶炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑，反应的氧化剂是　　　　　。
（3）SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是　　　　　；处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称　　　　　。
（4）黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的原理：　　　　　。
（5）下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是　　　（填字母）。
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ 判断
A 铜绿的主成分是碱酸铜 可用稀盐酸除铜器表面的铜绿 Ⅰ对；Ⅱ对；有
B 铜表易形成致密的氧化膜 铜容器可以盛放浓硫酸 Ⅰ对；Ⅱ对；有
C 铁比铜活泼 例在铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈 Ⅰ对；Ⅱ对；有
D 蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化 硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂 Ⅰ错；Ⅱ对；无
【解析】
(1)上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是Cu2S
解释：CuFeS2：34.8% ；Cu5FeS4：63.5% ；Cu2S：80% ；CuCO3·Cu（OH）2：57.6%
(2) 反应的氧化剂是Cu2O，Cu2S
解释：Cu2O，Cu2S的Cu由+1被还原为0价，作氧化剂；Cu2S的S有-2价被氧化为+4价，作还原剂。
(3)SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是形成酸雨。处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称硫酸，硫酸铵。
解释：处理SO2尾气一般为循环制备硫酸，和用Ca（OH）2或氨水吸收，可得到CaSO4和（NH4）2SO4等有价值的化学品。
(4) 简述粗铜电解得到精铜的原理：电解池中，粗铜作阳极，精铜作阴极，电解质为硫酸铜溶液。阳极上发生氧化反应，Cu失去电子，使Cu单质变为Cu2+进入溶液中Cu- e- == Cu2+；阴极上发生还原反应，Cu2+得到电子在阴极上析出Cu单质，Cu2++ e- == Cu，从而达到精制Cu的目的。
(5) 稀盐酸可以同Cu（OH）2与CuCO3反应，而且稀盐酸不能于Cu反应。所以稀盐酸可以除铜器表面的铜绿（CuCO3·Cu（OH）2），A正确。铜表面不能形成致密氧化膜；铜和浓硫酸在常温下是反应的，生成硫酸铜、SO2和水，反应很慢，反应过程中放热，随着反应的进行，速率会越来越快的，所以不能用铜制容器装浓硫酸，B错误。因为Fe比Cu活泼，所以Fe-Cu形成的原电池中，Fe作负极，更容易被氧化生绣，C错误。蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末，只有旧键的断裂，没有新键的形成（CuSO4·5H2O中，H2O与Cu2+有配位键），故不属于化学变化，只有物理变化；CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。
综上所述，答案选AD。
【答案】（11分）（1）Cu2S （2）Cu2O，Cu2S （3）形成酸雨，会对植物和建筑物造成严重损害 硫酸 硫酸铵 电解池中，粗铜作阳极，精铜作阴极，电解质为硫酸铜溶液。阳极上发生氧化反应，Cu失去电子，使Cu单质变为Cu2＋进入溶液中Cu－2e－ === Cu2＋；阴极上发生还原反应，Cu2＋得到电子在阴极上析出Cu单质，Cu2＋+2e－ === Cu，从而达到精制Cu的目的 （5）A D
【专题突破】
．（07年广东化学·12）为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是
A．将青铜器放在银质托盘上
B．将青铜器保存在干燥的环境中
C．将青铜器保存在潮湿的空气中
D．在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
．（08年广东化学·6）相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应，至体系中均无固体物质，消耗碱量最多的是
A．Al B．Al(OH)3 C．Al Cl3 D．Al2O3
．（08年广东化学·12）下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是
A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镶层仍能对铁制品起保护作用
C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
．（08年广东文基·64）铁和铁合金是生活中常用的材料，下列说法正确的是
A．不锈钢是铁合金，只含金属元素
B．一定条件下，铁粉可与水蒸气反应
C．铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应
D．在空气中，铁板比镀锌铁板更耐腐蚀
．（08年江苏化学·13）研究反应物的化学计量数与产物之间的关系时，使用类似数轴的方法可以收到的直观形象的效果。下列表达不正确的是
A．密闭容器中CuO和C高温反应的气体产物：
B．Fe在Cl2中的燃烧产物：
C．AlCl3溶液中滴加NaOH后铝的存在形式：
D．氨水与SO2反应后溶液中的铵盐：
．（09年福建理综·7）能实现下列物质间直接转化的元素是
A．硅 B．硫 C．铜 D．铁
．（09年广东理基·25）钢铁生锈过程发生如下反应：
①2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2；
②4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；
③2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O。
下列说法正确的是
A．反应①、②中电子转移数目相等
B．反应①中氧化剂是氧气和水
C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀
D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
8.（09年四川）
向m g镁和铝的混合物中加入适量的稀硫酸，恰好完全反应生成标准状况下的气体b L。
向反应后的溶液中加入c mol/L氢氧化钾溶液V mL，使金属离子刚好沉淀完全，得到的
沉淀质量为n g。再将得到的沉淀灼烧至质量不再改变为止，得到固体p g。则下列关系不
正确的是
A. B. C.n=m+17Vc D. ＜ ＜
9．（07年广东化学·23）
已知某混合金属粉末中，除铝外还含有铁、铜中的一种或两种，所含金属的量都在5%以上。请设计合理实验探究该混合物金属粉末中铁、铜元素的存在。
仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；1mol·L-1硫酸、2mol·L-2硝酸、2mol·NaOH溶液、20%KSCN溶液。
完成以下实验探究过程：
（1）提出假设：
假设1：该混合金属粉末中除铝外还含有 元素；
假设2：该混合金属粉末中除铝外还含有 元素；
假设3：该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu元素；
（2）设计实验方案基于假设3，设计出实验方案（不要在答题卡上作答）。
（3）实验过程
根据（2）的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论。
【提示】Ⅰ．在答题卡上按以下方式作答，注意前后内容对应；
Ⅱ．注意文字简洁，确保不超过答题卡空间。
编号 实验操作 预期现象和结论
①
②
③
④
10．（07年山东理综·29）铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 。
（2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。
正极反应 负投反应 。
（3）腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋的浓度均为0.10mol·L－1，请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3＋和Fe2＋的实验步骤 。
氢氧化物开始沉淀时的pH 氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3＋Fe2＋Cu2＋ 1.97.04.7 3.29.06.7
提供的药品：Cl2 浓H2SO4 NaOH溶液 CuO Cu
（4）某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从上表提供的药品中选择两种（水可任选），设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。
有关反应的化学方程式
劣质不锈钢腐蚀的实验现象
参考答案：
1 BD 2.A 3.AC 4．A 5.B 6.B 7.A 8.C
9.（1）Cu；Fe（顺序可交换）
（3）①用药匙取少许样品，加入试管A中，再用滴管取过量NaOH溶液并滴加到试管A中，充分反应后，静置，弃去上层清液，剩余固体备用 样品部分溶解，并有气体放出②往试管A的剩余固体中加过量稀硫酸，充分反应后，静置。取上层清液于试管B中，剩余固体备用 固体部分溶解，并有气体放出，溶液呈浅绿色，可能含铁③往试管B中加入少许稀硝酸，再滴加KSCN溶液 溶液先变黄色，加KSCN后显血红色，结合②可知，一定含铁④往②剩余固体中加入稀硝酸，再滴加NaOH溶液 固体溶解，有无色刺激性气体产生并很快变成红棕色，溶液显蓝色，加NaOH溶液后有蓝色沉淀产生，一定含铜。
10.（1）2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋
（2） ( http: / / www.21cnjy.com / )
正极反应：Fe3＋＋e－＝Fe2＋（或2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋）
负极反应：Cu＝2Cu2＋＋2e－（或Cu－2e－＝Cu2＋）
（3）①通入足量氯气将Fe2＋氧化成Fe3＋；②加入CuO调节溶液的pH至3.2～4.7；③过滤（除去Fe(OH)3）
（4）CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O CuSO4＋Fe＝FeSO4＋Cu
不锈钢表面有紫红色物质生成
【专题综合】
1．（09年海南化学·3）除去NaHCO3溶液中混有的少量Na2CO3可采取的方法是：
A．通入二氧化碳气体 B．加入氢氧化钡溶液
C．加入澄清石灰水 D．加入稀盐酸
2．（09年广东理基·23）下列有关金属及其合金的说法不正确的是
A．目前我国流通的硬币是由合金材料制造的
B．生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加
C．镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹
D．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用
3．（08年宁夏理综·27）
为测试一铁片中铁元素的含量，某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验（以下数据为多次平行实验测定结果的平均值）：
方案一：将a g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，测得生成氢气的体积为580　mL（标准状况）；
方案二：将 g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，将反应后得到的溶液用0.02000 mol·L-1
的KMnO4溶液滴定，达到终点时消耗了25.00 mL KMnO4溶液。
请回答下列问题：
（1）配平下面的化学方程式（将有关的化学计量数填入答题卡的横线上）：
□KMnO4+□FeSO4+□H2SO4=□Fe2(SO4)3+□MnSO4+□K2SO4+□H2O
（2）在滴定实验中不能选择　　　　　　　式滴定管，理由是　　　　　　　　　；
（3）根据方案一和方案二测定的结果计算，铁片中铁的质量分数依次为　　　　　　和
　　　　　　；（铁的相对原子质量以55.9计）
（4）若排除实验仪器和操作的影响因素，试对上述两种方案测定结果的准确性做出判断和分析。
①方案一　　　　（填“准确”“不准确”“不一定准确”），理由　　　　　　　；
②方案二　　　　（填“准确”“不准确”“不一定准确”），理由　　　　　　　。
4．（08年广东化学·21）
某种催化剂为铁的氧化物。化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究：将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加KSCN溶液后出现红色。一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为+3的结论。
（1）请指出该结论是否合理并说明理由 　　　。
（2）请完成对铁元素价态的探究：
限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹：3 mol·L-1H2SO4、3％ H2O2、6 mol·L-1HNO3、0.01 mol·L-1KmnO4、NaOH稀溶液、0.1 mol·L-1Kl、20％ KSCN、蒸馏水。
①提出合理假设
假设1： ；
假设2： ；
假设3： 。
②设计实验方案证明你的假设（不要在答题卡上作答）
③实验过程
根据②的实验方案，进行实验。请在答题卡上按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论。
实验操作 预期现象与结论
步骤1：
步骤2：
步骤3：
……
答案：1.A 2.B
3.（1）2 10 8 5 2 1 8
（2）碱 KMnO4是强氧化剂，它会腐蚀乳胶管
（3）
（4）
①不一定准确 如果铁片中存在与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属，会导致结果偏高；铁片中存在与稀硫酸反应而溶解、但不产生氢气的铁的氧化物，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确
②不一定准确 如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的其他金属，生成的金属离子在酸性溶液中能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的铁的氧化物，生成的Fe3+离子在酸性溶液中不能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确
4．（1）该结论不正确。稀HNO3有强氧化性，若该铁的价态为+2价，则被氧化为+3价同样可使KSCN溶液变血红色。
（2）①
假设1：催化剂中铁元素的价态为+3价。
假设2：催化剂中铁元素的价态为+2价。
假设3：催化剂中铁元素的价态既有+3价也有+2价。
③
实验操作 预期现象与结论
步骤1：用滴管量取一定量的3 mol·L-1H2SO4于试管中，加热煮沸数分钟以除去其中溶解的氧
步骤2：用钥匙取少许样品于试管中，用滴管加入步骤1中的稀硫酸，并加热，充分反应后得到A溶液 固体溶解，溶液颜色有变化
步骤3：取少量步骤2中的A溶液于试管中，滴加1～2滴KSCN溶液，振荡 （1）若溶液不变红色，则假设2成立（2）若溶液变红色，则假设1或假设3成立
步骤4：另取少量步骤2中的A溶液于试管中，滴加1～2滴0.01 mol·L-1KMnO4溶液，振荡试管 结合步骤3中的（2）：（1）溶液呈紫红色，则假设1成立（2）若溶液紫红色褪去，则假设3成立
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