第三章 铁 金属材料 单元同步训练题
一、单选题
1．下列各组反应，最终一定能得到白色沉淀的是
A．向CaCl2溶液中通入CO2
B．向CuSO4溶液中加入NaOH溶液
C．向FeCl2溶液中加入过量NaOH溶液
D．向MgSO4溶液中加入足量NaOH溶液
2．春秋初年，我国已掌握了冶铁技术。下列有关铁的化学反应的叙述正确的是
A．铁在硫蒸气中燃烧生成 B．加热时，过量与氯气反应生成
C．高温下，铁与水蒸气反应有生成 D．高温下，铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝
3．某红色粉末样品可能含有和中的一种或两种，为探究其组成，研究组同学取少量样品加入过量稀硫酸进行实验。(已知：)下列有关说法正确的是
A．若固体部分溶解，则样品中一定含有，一定不含有
B．若固体全部溶解，则发生的离子反应只有：
C．若固体全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不变红，则样品中为2∶1
D．另取ag样品在空气中充分加热至质量不再变化，称其质量为bg(b>a)，则混合物中的质量分数为
4．物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要维度。部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断错误的是
A．加热d时，它能失去水得到红棕色粉末
B．不可以通过化合反应制备b
C．可以利用e溶液作为“腐蚀液”，制作印刷电路板
D．可实现a→b→c→d→e→b→a的循环转化
5．化学与人类生活密切相关，下列说法错误的是
A．生石灰常用作食品袋内的干燥剂 B．二氧化氯可用于自来水的杀菌消毒
C．氧化亚铁是激光打印机墨粉的主要成分 D．过氧化钠常用作呼吸面具和潜水艇里的氧气供给
6．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中，加入200mL1mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL(标况)气体，所得溶液加KSCN溶液无血红色出现，那么若用足量的CO在高温下还原相同质量的混合物，能得到铁的质量为
A．11.2g B．5.6g C．2.8g D．无法计算
7．以下转化过程不可以通过化合反应一步实现的是
A．Al2O3→Al(OH)3 B．Al→AlCl3
C．Fe→FeCl2 D．Fe(OH)2→Fe(OH)3
8．为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)。
活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，不考虑其他反应，下列叙述不正确的是
A．第Ⅰ步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
B．检验第Ⅱ步中Fe3+是否完全还原，应选择KMnO4溶液或K3［Fe(CN)6］溶液
C．在第Ⅳ步通入空气引起溶液pH降低的原因是Fe2+被氧化为Fe3+，Fe3+水解产生H+
D．反应FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4中1molFeS2反应转移14mol电子
9．生活中处处有化学，下列说法错误的是
A．生石灰常用作食品包装袋中的脱氧剂 B．氢氧化铝可用于病人治疗胃酸过多
C．漂粉精可用作游泳池的消毒剂 D．小苏打是发酵粉的主要成分
10．将一定质量的和混合固体粉末溶于稀盐酸，恰好完全反应，生成标准状况下，向反应后的溶液中加入溶液，溶液颜色无明显变化。则下列说法正确的是
A．反应后溶液中含有
B．与稀盐酸发生氧化还原反应
C．
D．混合固体中
11．在给定的条件下，下列选项所示的物质间转化能实现的是
A． B．
C． D．
12．下列有关“实验操作”、“现象”及“实验结论”都正确的是
选项 实验操作 现象 实验结论
A 将氯气通入到紫色石蕊试液中 观察溶液先变红后褪色 氯气具有漂白性
B 在CO还原，得到的黑色固体中加入盐酸，固体溶解，再加入KSCN溶液 溶液不显血红色 黑色固体一定是Fe
C 用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热 金属铝熔化而不滴落下来 金属铝熔点比氧化铝低
D 分别加热碳酸钠与碳酸氢钠固体 试管内壁均出现水珠 两种固体均受热分解
A．A B．B C．C D．D
13．类比和推理是化学研究的重要方法。下列应用该方法正确的是
A．铁和氯气反应生成，则铁和碘单质也生成
B．与水反应生成HClO和HCl，则与水反应也能生成HFO和HF
C．铁能从硫酸铜溶液中置换出铜，则钠也能从硫酸铜溶液中置换出铜
D．钠与氧气、水等反应时钠作还原剂，则金属单质参与反应可作还原剂
14．把物质分离提纯是化学的重要实验方法。下列除杂的实验方法正确的是
A．除去固体中少量的：在铁坩埚中加热
B．除去溶液中少量的：加入足量铁粉后过滤
C．除去溶液中少量的：加入适量的溶液过滤
D．除去气体中少量的：通过灼热的铜网后收集气体
二、填空题
15．元素的“价一类”二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。如图为铁元素的“价一类”二维图，箭头表示部分物质间的转化关系。
请回答以下问题：
(1)中Fe的化合价为_______。
(2)是否为碱性氧化物_______(填是或否)，理由：_______。
(3)制备氢氧化亚铁时，现象由白色絮状沉淀最终转化为红褐色沉淀，请用化学方程式解释现象：_______。
(4)已知在强碱溶液中稳定存在，PH越小稳定性越差；则制备时需要在_______(填“酸性”“碱性”或“中性”)环境中进行：也可以作为净水剂，能与水反应生成具有吸附性的胶体，写出其中离子方程式：_______。其中检验溶液中的试剂是_______。
(5)FeO、是合成氨工业生产中所用的催化剂的主要成分。某FeO、混合物中，铁原子、氧原子的物质的量之比为4∶5，其中FeO、的物质的量之比为_______。
16．磁性四氧化三铁是一种多功能磁性材料，在各个领域都有着十分广泛的应用。化学共沉淀法制备磁性四氧化三铁具有工艺简单，操作方便和反应时间短的优点。具体操作：准确称取一定质量的和于烧瓶中，加入超声除气的蒸馏水，在一定温度下超声溶解后，向烧瓶中快速滴加溶液，控制反应终止的为，盖上反口胶塞，组装好装置如图所示，气球中充入，在一定温度下进行超声反应，一段时间后，转移至恒温水浴锅，在一定温度下晶化至反应完成。
(1)气球中充入的作用是_______。
(2)利用恒温水浴锅，在一定温度下剧烈搅拌进行晶化的原因是_______。
(3)磁性四氧化三铁颗粒用蒸馏水洗涤至中性后，再用乙醇洗涤2遍，用乙醇洗涤的优点是___。
17．铁及其化合物与生产、生活息息相关。回答下列问题：
(1)易被人体吸收，医生建议在服用该补铁剂时，同时服用维生素C．维生素C的作用是_______。
(2)印刷电路板的制作原理是用足量的溶液腐蚀覆铜板上不需要的铜箔。写出上述反应的化学方程式：_______。
(3)生铁是通过高炉冶炼而得到的，以赤铁矿为例用将其还原的化学方程式为_______。
(4)某废料铁泥的主要成分为、、和杂质(杂质不与硫酸反应)。现取废料铁泥提取，设计实验流程如下：
①分离溶液A和沉淀C的操作中使用到的玻璃仪器有烧杯、_______、_______。
②能检验溶液A中含有的试剂是_______(填字母)。
A．铁粉 B．酸性溶液 C．KSCN溶液
③步骤Ⅱ中发生反应的离子方程式为_______。
④若最终获得，则废料铁泥中铁元素的质量分数为_______。
18．化学与人类生活密切相关。请按要求回答下列问题：
(1)生石灰可作食品干燥剂，它属于_______(填“碱”、“盐”或“氧化物”)。
(2)将食品袋中的抗氧化剂还原铁粉投入食醋中，发现产生大量气泡，溶液变为浅绿色。请写出发生反应的离子方程式_______。
(3)氯气用于自来水消毒，请写出氯气与水发生反应的离子方程式_______。
(4)铝粉和氢氧化钠混合物可用作下水道疏通剂，其主要原因为_______(用化学方程式表示)。
(5)向溶液中加入会生成蓝色沉淀，请写出发生反应的离子方程式_______。
19．某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和较多的Cu2＋。为了减少污染并变废为宝，工厂计划从该废水中回收FeSO4和金属铜。请根据以下流程图，回答下列问题：
(1)⑥操作方法的名称是_______；操作⑨包括：蒸发浓缩、_______、过滤、洗涤、低温干燥。
(2)加入试剂⑤发生反应的离子方程式为_______。
(3)试剂⑦的化学式为_______。
(4)某兴趣小组同学欲鉴别④中的金属阳离子，设计如下实验：
甲同学取2.0 mL ④溶液，滴加氢氧化钠溶液，产生白色沉淀且很快变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀，其中涉及氧化还原反应的化学方程式为_______。
乙同学取2.0 mL ④溶液，先加入几滴KSCN溶液，无明显现象，再加入几滴氯水，溶液变红，其中涉及氧化还原反应的离子方程式为_______。
三、实验题
20．K3[Fe(C2O4)3] 3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体。小李和小赵同学在老师的指导下探究K3[Fe(C2O4)3] 3H2O的热分解产物。
【查阅资料】①碱石灰可用于吸收CO2、水蒸气
②含有Fe2+的盐溶液可与K3[Fe(CN)6]发生反应产生蓝色沉淀
③含有Fe3+的盐溶液可与KSCN发生反应生成红色溶液
【提出问题】样品完全分解后，除水蒸气外还生成哪些产物？
(1)【猜想与假设】猜想一：气体产物中含有CO。
猜想二：气体产物中含有CO2。
猜想三：气体产物中含有______。
【实验探究】
(2)探究气体产物。
小李同学对气体产物进行探究，设计如图实验(夹持装置及部分装置省略)：
实验中观察到装置B中澄清石灰水变浑浊，装置D中的固体变为红色。由此判断猜想______正确。
(3)探究固体产物。
小赵同学对固体产物进行如表探究：取K3[Fe(C2O4)3] 3H2O热分解后的固体产物(经实验证明无磁性物质)于试管中，加水充分溶解、过滤，再进行如表实验：
实验 现象 结论
取滤液加入硫酸 ①______ 固体中含有K2CO3
取滤渣加入硫酸溶解后，分成两份 一份中加入K3[Fe(CN)6] ②______ 固体中含有FeO
另一份中加入KSCN 溶液变为红色 固体中含有③_____
【实验结论】K3[Fe(C2O4)3] 3H2O的热分解产物有______种。
21．是一种常用的化工原料，它受热易升华，极易与水反应。铁粉与氯气反应制备的实验装置如图所示，C和E用来收集产物，回答下列问题：
(1)B中石棉绒不参与反应，石棉绒的作用是_____________；写出B中反应的化学方程式_________________。
(2)在C、E处收集产物是利用了___________的性质。
(3)实验过程中若D处出现堵塞，A处可观察到的现象是____________；可通过___________(填简单操作)，使实验能继续进行。
(4)G装置的主要作用是________，F装置的主要作用是____________。
(5)用a g铁粉，反应一段时间后得到的固体质量为b g，则参加反应的铁粉的质量为___________g。
四、工业流程题
22．氧缺位体(CuFe2O4-δ)是热化学循环分解水制氢的氧化物体系。一种以黄铜矿(主要成分是CuFeS2，含Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备CuFe2O4-δ的流程如图：
已知：滤渣1的主要成分是SiO2，滤渣2的主要成分是Al(OH)3。回答下列问题：
(1)黄铜矿加工成粉末的目的是_____。
(2)“氧化”的离子反应为______，“沉铁”后获得Fe(OH)3的操作是_____、洗涤、干燥。
(3)“灼烧”的化学方程式为_____。
(4)“煅烧”中N2作用是____。在N2中充分煅烧铁酸铜(CuFe2O4)制备氧缺位体(CuFe2O4-δ)的质量为原质量的96.6%，则δ的值为_____。
23．电子工业常用FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。从腐蚀废液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中回收铜，并重新获得FeCl3溶液。废液处理流程如下：
(1)步骤(Ⅰ)中分离操作名称是_______。
(2)沉淀B中主要含有_______，气体D是_______；
(3)写出步骤(Ⅲ)中生成FeCl3的方程式_______；
(4)步骤(Ⅲ)中，将氯气换成H2O2也能达到同样的目的，写出H2O2将Fe2+氧化为Fe3+的离子方程式：_______。
(5)下列说法正确的是_______。
A．除去FeCl3溶液中FeCl2加稀硝酸
B．除去Na2CO3溶液中NaHCO3加入适量的氢氧化钠溶液
C．除去Fe固体中含有的Al固体加入氢氧化钠溶液并过滤
D．除去Al2O3固体中含有的Fe2O3固体加入氢氧化钠溶液
参考答案：
1．D
【详解】A．因碳酸的酸性比盐酸弱，则向CaCl2溶液中通入CO2不反应，没有沉淀生成，A错误
B．向CuSO4溶液中加入NaOH溶液，得到蓝色沉淀氢氧化铜，B错误；
C．向FeCl2溶液中加入过量NaOH溶液，生成氢氧化亚铁，不稳定，易被氧化生成氢氧化铁沉淀，为红褐色沉淀，C错误；
D．MgSO4溶液中加入过量NaOH溶液，反应为，白色沉淀Mg(OH)2不溶于过量的NaOH溶液，D正确；
故本题选D。
2．C
【详解】A．S的氧化性较弱，铁在硫蒸气中燃烧生成，A错误；
B．Cl2的氧化性较强，与氯气反应生成，与量无关，B错误；
C．高温下，铁与水蒸气反应生成，C正确；
D．铁的还原性比铝弱，铁粉与氧化铝不能反应，D错误；
故选C。
3．D
【详解】A．固体若是和的混合物，放入足量稀硫酸中会有Cu生成，Cu能将Fe3+还原为Fe2+剩余铜，A错误；
B．固体全部溶解，若固体是和的混合物，放入足量稀硫酸中会有Cu生成，Cu恰好能将Fe3+还原为Fe2+，、、，B错误；
C．若固体全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不变红色，因为溶于硫酸生成Cu和CuSO4，而硫酸不能溶解Cu，所以混合物中必须有存在，使其生成的Fe3+溶解产生的Cu，反应的有关离子方程式为 、、，说明样品中为1∶1，C错误；
D． ，，故混合物中Cu2O的质量分数为：，D正确；
故选D。
4．B
【详解】A．加热d Fe(OH)3，发生分解反应得到氧化铁红棕色粉末，故A正确；
B．如氯化铁与铁单质发生化合反应生成氯化亚铁，故B错误；
C．e溶液为氯化铁，具有较强氧化性，可与铜单质发生反应使铜片溶解，可用氯化铁做腐蚀液，故C正确；
D．Fe与盐酸或硫酸等非氧化性酸反应生成亚铁盐，亚铁盐与碱发生反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被空气中氧气可直接氧化成氢氧化铁；氢氧化铁溶于硫酸或盐酸生成铁盐，铁盐与还原铁粉反应可生成亚铁盐；亚铁盐与活泼金属发生置换反应生成a，故D正确；
故选：A。
5．C
【详解】A．生石灰是氧化钙，氧化钙和水反应生成氢氧化钙，氧化钙常用作食品袋内的干燥剂，故A正确；
B．二氧化氯具有强氧化性，二氧化氯可用于自来水的杀菌消毒，故B正确；
C．四氧化三铁具有磁性，四氧化三铁是激光打印机墨粉的主要成分，故C错误；
D．过氧化钠和二氧化碳、水反应放出氧气，过氧化钠常用作呼吸面具和潜水艇里的氧气供给，故D正确；
选C。
6．B
【详解】根据题意，混合物完全溶解且所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现，可判断原混合物恰好溶于的盐酸且反应后的溶液中无存在，因此Fe元素在溶液中只以的形式存在，根据元素守恒可确定的物质的量，所以还原相同质量的此混和物可得到铁的质量；
故选B。
7．A
【详解】A．不与水反应，不能一步生成氢氧化铝，A错误；
B．铝和氯气点燃发生化合反应得到氯化铝，B正确；
C．铁和氯化铁溶液反应生成氯化亚铁，，C正确；
D．，D正确；
故选A。
8．B
【分析】硫铁矿烧渣加入稀硫酸浸取得到含硫酸铁，加入活化硫铁矿将二价铁转化为三价铁，加入碳酸亚铁调节pH过滤后滤液通入空气调节pH除杂，过滤后浓缩结晶得到硫酸亚铁晶体；
【详解】A ．H2SO4与Fe2O3离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，A正确；
B．检验Fe3+是否反应完全，可利用Fe3+与KSCN的显色反应，生成红色溶液，B错误；
C．通入空气，部分Fe2+被空气中的氧气氧化为Fe3+，Fe3+水解产生H+，使pH降低，C正确；
D．FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4中，FeS2中硫的化合价由-1价升至+6价，1molFeS2反应转移14mol电子，D正确。
故选B。
9．A
【详解】A．生石灰能用作食品干燥剂，不能用作食品脱氧剂，A说法错误；
B．胃酸过多是因胃液中含有较多的盐酸，碱性不强且可与盐酸反应，B说法正确；
C．漂粉精的有效成分是次氯酸钙，具有强氧化性，可以杀菌消毒，C说法正确；
D．发酵粉的主要成分是小苏打，D说法正确；
故选A。
10．C
【详解】A．由题可知和的混合固体与的稀盐酸恰好完全反应，向反应后的溶液中滴加溶液，颜色无明显变化，故反应后的溶液不含，A错误；
B．与反应生成、和，反应的化学方程式为，该反应为复分解反应，B错误；
C．由题意可知，与盐酸反应的，，则与反应的，故，产生，则由，可得，故，C正确；
D．混合固体中，D错误；
故选C。
11．D
【详解】A．钠与氧气常温下反应生成氧化钠，加热条件下反应生成过氧化钠，A错误；
B．氯气的氧化性强，铁与氯气点燃条件下反应生成氯化铁，B错误；
C．氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，C错误；
D．在有水存在的条件下，氢氧化亚铁可以被氧气氧化成氢氧化铁，D正确；
故选D。
12．C
【详解】A．将氯气通入到紫色石蕊试液中，溶液先变红后褪色，说明生成的盐酸使石蕊变红，生成的次氯酸使变红的溶液褪色，次氯酸有漂白性，不能说氯气有漂白性，故A错误；
B．黑色固体不一定是铁，可能有四氧化三铁，当四氧化三铁和盐酸反应后生成铁离子，铁与铁离子反应生成亚铁离子，溶液中依然没有铁离子，不能使KSCN溶液变为红色，故B错误；
C．金属铝熔化而不滴落下来，主要是铝的外面是氧化铝，氧化铝熔点比金属铝高，氧化铝像一层膜将铝兜着一样，不能使铝滴落下来，故C正确；
D．试管内壁均出现水珠，可能是固体表面的水分加热时蒸发在试管口凝结成液体，不能说明碳酸钠分解，故D错误。
综上所述，答案为C。
13．D
【详解】A． 由于单质碘的氧化性较弱，因此铁和碘单质反应生成，故A错误；
B． 由于氟气的氧化性很强，与水反应也能生成氧气和HF，故B错误；
C． 钠的活泼性强，钠与硫酸铜溶液反应是钠先与水反应生成氢气和氢氧化钠，氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，故C错误；
D． 钠与氧气、水等反应时钠作还原剂，金属在反应中都做还原剂，故D正确。
综上所述，答案为D。
14．B
【详解】A．碳酸氢钠受热易分解生成碳酸钠，碳酸钾不会分解，则置于坩埚中加热能除去K2CO3固体中少量NaHCO3，但引入新杂质碳酸钠，故A错误；
B．和铁粉反应生成，可以通过加入足量铁粉后过滤的方法除去溶液中少量的，故B正确；
C．和溶液反应生成氢氧化镁沉淀，但同时生成了NaCl，引入了新的杂质，故C错误；
D．加热条件下和都能和铜网反应，不能用灼热的铜网除去气体中少量的，故D错误；
故选B。
15．(1)+6
(2) 是 与盐酸反应生成了盐和水
(3)
(4) 碱性 KSCN溶液
(5)2:1
【详解】（1）中钠、氧元素化合价分别为+1、-2，根据化合价代数和为零，可知Fe的化合价为+6；
（2）能和酸反应生成盐和水的氧化物属于碱性氧化物；与盐酸反应生成了盐和水，故其为碱性氧化物；
（3）氢氧化亚铁和空气中氧气、水生成红褐色氢氧化铁，反应为；
（4）已知在强碱溶液中稳定存在，PH越小稳定性越差；则制备时需要在碱性环境中进行；也可以作为净水剂，能与水反应生成具有吸附性的胶体，反应中铁化合价由+6变为+3，则反应中氧元素化合价升高得到氧气，根据电子守恒、质量守恒可知，离子方程式：；铁离子能和KSCN溶液变红色，故其中检验溶液中的试剂是KSCN溶液；
（5）设FeO、的物质的量之比为a:b，则，故a:b=2:1。
16．(1)作保护气，防止被氧化
(2)有利于析出均匀的颗粒小的晶体，防止生成大晶体
(3)乙醇易溶于水，且易挥发
【详解】（1）由于易被氧化为，所以气球中充入作保护气，防止被氧化；
（2）在一定温度下剧烈搅拌进行晶化的原因是有利于析出均匀的颗粒小的晶体，防止生成大晶体；
（3）由于乙醇易溶于水，且易挥发，磁性四氧化三铁颗粒用蒸馏水洗涤至中性后，再用乙醇洗涤2遍，可快速得到纯净干燥的晶体。
17．(1)防止被氧化
(2)
(3)
(4) 漏斗 玻璃棒 B 或
【详解】（1）维生素C有还原性，服用维生素C，防止被氧化；
（2）用溶液腐蚀覆铜板上不需要的铜箔，反应的化学方程式：；
（3）用还原赤铁矿，反应的化学方程式为：；
（4）废料铁泥的主要成分为、、，加入足量的稀硫酸，得到的溶液中含有和，用将氧化成为，加入过量的溶液，生成沉淀，将沉淀加热灼烧，得到。①分离溶液A和沉淀C的操作为过滤，使用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗；②能使酸性溶液褪色，用酸性溶液检验；③用将氧化成为，反应的离子方程式为：；④中铁的质量为：，废料铁泥中铁元素的质量分数为。
18．(1)氧化物
(2)
(3)
(4)
(5)
【详解】（1）与水直接化合形成相应碱或与酸反应生成盐和水的氧化物为碱性氧化物，生石灰为CaO，能与水化合反应生成氢氧化钙，属于碱性氧化物；
故答案为：氧化物；
（2）食醋主要成分为，与铁粉反应有氢气生成，其反应为；
故答案为：；
（3）氯气能溶于水，与水反应的离子方程式为；
故答案为：；
（4）金属铝具有两性，能与NaOH溶液反应放出大量气体，其反应为；
故答案为：；
（5）根据题意，向溶液中加入生成蓝色沉淀的离子方程式为；
故答案为：。
19．(1) 过滤 冷却结晶
(2)Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋
(3)H2SO4
(4) 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3 2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl-
【分析】②经过操作⑨得到FeSO4·7H2O，可以分析出②是FeSO4溶液，操作⑨就是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥。④冷却结晶得到FeSO4·7H2O，说明④中含有FeSO4，根据题目信息，可知③是Cu，故试剂⑤是铁粉，铁粉将铜离子还原生成铜单质，所以操作方法⑥是将FeSO4溶液和Cu分离，所以操作方法⑥是过滤，加入试剂⑦得到④和③，表明①中含有Fe，①中的成分为Cu、Fe，所以试剂⑦是稀硫酸，所以④中的成分是FeSO4、H2SO4，操作⑧是过滤。
【详解】（1）结合分析可知，⑥操作是将液体和固体分离，所以方法的名称是过滤；操作⑨是将FeSO4溶液变成FeSO4·7H2O晶体，所以为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥。故答案为：过滤；冷却结晶。
（2）试剂⑤是铁粉，铁粉和铜离子发生置换反应，离子方程式为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu。故答案为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu。
（3）结合分析可知，试剂⑦是将过量的铁粉反应生成FeSO4，所以其化学式为H2SO4。故答案为：H2SO4。
（4）产生白色沉淀且很快变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀，故④中的金属阳离子为Fe2+，生成的Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3，所以涉及的氧化还原反应的化学方程式为：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。乙同学取2.0mL④溶液，先加入几滴KSCN溶液，再加入几滴氯水，氯气将亚铁离子氧化为铁离子，其中涉及的氧化还原反应的离子方程式为：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl-。故答案为:4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3；2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl-。
【点睛】本题考查混合物分离提纯实验方案的设计及化学方程式的书写，为高频考点，题目难度中等，做题时，抓住题目给的信息以及不同价态的铁元素之间的关系，大胆假设，小心求证，题目就不难解出。
20．(1)CO、CO2
(2)三
(3) 产生气泡 产生蓝色沉淀 氧化铁(Fe2O3) 6种
【分析】气体中可能含有水蒸气和一氧化碳，也可能含有水蒸气和二氧化碳，也可能含有水蒸气、二氧化碳和一氧化碳；
【实验探究】二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；加热条件下氧化铜和一氧化碳反应生成铜和二氧化碳；碳酸钾和稀硫酸反应生成硫酸钾、水和二氧化碳；含有Fe2+的盐溶液与K3[Fe(CN) 6]发生反应产生蓝色沉淀；含有Fe3+的盐溶液与KSCN发生反应生成红色溶液；
【实验结论】K3[Fe(C2O4)3] 3H2O的热分解产物有6种，包括水、一氧化碳、二氧化碳、氧化亚铁、氧化铁和碳酸钾。
【详解】（1）猜想一：气体产物中含有CO；猜想二：气体产物中含有CO2；猜想三：气体产物中既含有CO，也含有CO2；
（2）实验中观察到装置B中澄清石灰水变浑浊，说明气体中含有二氧化碳；装置D中的固体变为红色，是因为CO和CuO在加热时发生反应生成Cu和CO2，故说明气体中含有CO，由此判断猜想三是正确的；
（3）①取滤液加入硫酸，然后将溶液分为两份，如果固体中含有碳酸钾，则其中一份溶液中的碳酸钾和稀硫酸反应生成硫酸钾、水和二氧化碳，反应过程中产生气泡；
②一份中加入K3[Fe(CN)6]，产生蓝色沉淀，是因为含有Fe2+的盐溶液与K3[Fe(CN)6]发生反应产生蓝色沉淀，进一步说明固体中含有FeO，氧化亚铁和稀硫酸反应生成了硫酸亚铁和水，反应现象是产生蓝色沉淀；
③另一份中加入KSCN，若溶液变为红色，是因为含有Fe3+的盐溶液与KSCN发生反应生成红色溶液，进一步说明固体中含有氧化铁，氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁和水，故可以证明固体中含有氧化铁；
K3[Fe(C2O4)3] 3H2O的热分解产物有6种，包括水、一氧化碳、二氧化碳、氧化亚铁、氧化铁和碳酸钾，答案为6种。
21．(1) 增大铁粉与的接触面积，使反应更充分
(2)受热易升华
(3) A中长玻璃管中液面上升 适当加热D处
(4) 吸收多余的，防止污染空气 防止G中的水蒸气进入E中与反应
(5)
【详解】（1）B中反应的化学方程式：，B中石棉绒不参与反应，石棉绒的作用是增大铁粉与的接触面积，使反应更充分；
（2）在C、E处收集产物是利用了受热易升华的性质；
（3）遇冷容易凝华，实验过程中在D处容易出现堵塞，A中长玻璃管中液面上升；可通过适当加热D处使氯化铁升华，实验能继续进行；
（4）G装置的主要作用是吸收多余的，防止污染空气并防倒吸，F装置的主要作用是防止G中的水蒸气进入E中与反应；
（5）用a g铁粉，反应一段时间后得到的固体质量为b g，（b-a）g是参与反应的氯元素的质量，，由氯化铁的化学式知。
22．(1)增大接触面积，加快焙烧速率
(2) H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O 过滤
(3)CuO+2Fe(OH)3CuFe2O4+3H2O
(4) 保护氧缺位体，避免被O2氧化 0.51
【分析】‘焙烧’中黄铜矿的与氧气反应生成SO2、Cu2S、FeS，加入硫酸与反应生成硫酸铝，滤渣1为，加入Cu还原铁离子为Fe2+，加入CuO调pH使Al3+完全沉淀，使Cu2+、Fe3+不沉淀，滤渣2主要成分是，含少量铜、氧化铜；加入过量氨水Fe3+与弱碱氨水反应生成Fe(OH)3沉淀，经系列操作生成CuO， CuO与氢氧化铁反应生成CuFe2O4，在氮气做保护气下煅烧生成。
【详解】（1）黄铜矿加工成粉末的目的是增大接触面积，加快焙烧速率；
（2）“氧化”的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，便于出去，离子反应为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；“沉铁”后获得Fe(OH)3的操作是过滤、洗涤、干燥。
（3）“灼烧”时CuO与氢氧化铁反应生成CuFe2O4，反应的化学方程式为CuO+2Fe(OH)3CuFe2O4+3H2O；
（4）“煅烧”中N2作为保护气，目的是保护氧缺位体，避免被O2氧化；在N2中充分煅烧铁酸铜(CuFe2O4)制备氧缺位体(CuFe2O4-δ)的质量为原质量的96.6%，则M(CuFe2O4-δ)=，则O原子的个数为，δ的值=4-3.49=0.51。
23．(1)过滤
(2) Cu、Fe H2
(3)2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
(4)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
(5)BC
【分析】从腐蚀废液中回收铜，并将铁的化合物全部转化为FeCl3溶液，由流程可知，应加入过量的Fe与氯化铁、氯化铜反应生成氯化亚铁、铜，过滤进行分离，则滤液A为FeCl2，沉淀B中含Fe、Cu，加过量盐酸，铁溶解，产生氯化亚铁和氢气，过滤得到金属Cu，滤液C中含FeCl2、HCl，为不引人杂质，将铁的化合物全部转化为FeCl3溶液，则通入足量氯气进行氧化，以此解答该题。
【详解】（1）步骤(Ⅰ)用于分离固体和液体，为过滤操作，故答案为：过滤；
（2）由流程分析可知沉淀B中含过量的铁和产生的铜，铁与盐酸反应产生氢气，故答案为：Cu、Fe，H2；
（3）通入Cl2全部转化为FeCl3，发生反应：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，故答案为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；
（4）过氧化氢具有强氧化性，可氧化亚铁离生成铁离子，离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（5）A.除去FeCl3溶液中FeCl2加稀硝酸会引入硝酸根杂质离子，错误；
B.NaHCO3和适量的氢氧化钠溶液生成碳酸钠，故可以除杂，正确；
C.Al固体和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，铁不反应，故过滤可以除去杂质，正确；
D.Al2O3和氢氧化钠溶液反应而Fe2O3固体不反应，错误；
故选BC。
