2020-2021学年第二节 离子反应免费课堂检测

第一～二节综合拔高练

五年选考练

考点1　铁及其化合物

1.(高考组编,)有关铁及其化合物的说法正确的是　(　　)

A.将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中,制备Fe(OH)3胶体

B.向FeCl2溶液中滴加NH4SCN 溶液,溶液显红色

C.Cu与FeCl3 溶液反应可生成CuCl2

D.Fe与Cl2反应生成FeCl3,推测Fe与I2反应生成FeI3

2.(2016课标Ⅱ,28节选,)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题:

(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是　　　　　　　　　。 

(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是　　　　　　　。 

(4)丙组同学取10 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液,加入6 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验:

①第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色;

②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀;

③第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。

实验②检验的离子是　　　　(填离子符号);实验①和③说明:在I-过量的情况下,溶液中仍含有　 

(填离子符号)。深度解析

(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

3.(2018课标Ⅱ,28节选,)(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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

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　　　　、　　　　。 

③为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是　　　　　　　　　　　　　　　。 

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:　　             　　　　　　　　　。 

考点2　铝及其化合物

4.(高考组编,)下列关于铝及其化合物说法正确的是(　　)

A.制备Al(OH)3悬浊液:向1 mol·L-1 AlCl3溶液中加过量的6 mol·L-1 NaOH溶液

B.KAl(SO4)2·12H2O 溶于水可形成Al(OH)3胶体

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,熔化后的液态铝滴落下来,金属铝的熔点较低

D.向Al2(SO4)3溶液中加入过量的NH3·H2O:Al3++4NH3·H2O Al+4N+2H2O

5.(2016海南单科,14节选,)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐,在造纸等方面应用广泛。实验室中,采用废易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题:

易拉罐滤液A沉淀B 产物

(1)为尽量少引入杂质,试剂①应选用　　　　(填标号)。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　

a.HCl溶液 b.H2SO4溶液

c.氨水 d.NaOH溶液

(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。 

6.(2018江苏单科,16节选,)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下:

(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,铝元素存在的形式由　　　　(填化学式)转化为　　　　(填化学式)。 

三年模拟练

应用实践

1.(2020安徽芜湖高一期末,)新型镁铝合金(Mg17Al12)有储氢性能,它在一定条件下完全吸氢的反应为Mg17Al12+17H2 17MgH2+12Al,得到的混合物Y(成分为MgH2、Al)能与酸反应释放出大量氢气。下列说法正确的是(　　)

A.该合金应在氮气保护下,将一定比例的Mg、Al单质熔炼而成

B.合金在吸氢过程中被H2还原

C.一定量的镁铝合金既可以完全溶于足量盐酸中,也可以完全溶于足量的NaOH溶液中

D.等质量的镁、铝和镁铝合金分别与足量的盐酸反应生成H2的体积(同温同压下)大小顺序为V(铝)>V(镁铝合金)>V(镁)

2.(2020云南文山广南一中高一期中,)下列关于“金属材料”的叙述不正确的是(　　)

A.金属材料根据其组成可分为纯金属和合金

B.密度大于4.5 g·cm-3的金属称为重金属

C.铁、铬、锰以及它们的合金称为黑色金属材料

D.金属钠、镁、铝都是有色金属和重金属

3.(2020江苏盐城阜宁中学高一月考,)分别将23 g Na、24 g Mg、27 g Al投入1 L 1.25 mol/L硫酸溶液中,充分反应后产生的气体体积比为(　　)

A.1∶2∶3 B.1∶2∶2

C.2∶4∶5 D.2∶3∶6

4.(2020四川绵阳高一期末,)生态农业涉及农家废料的综合利用,某种肥料经发酵得到一种含甲烷、二氧化碳、氮气的混合气体。2.016 L(标准状况)该气体通过盛有足量红热CuO粉末的硬质玻璃管,发生的反应为CH4+4CuO CO2+2H2O+4Cu。当甲烷完全反应后,硬质玻璃管的质量减轻4.8 g。将反应后产生的气体通过足量的澄清石灰水,充分吸收生成沉淀8.5 g。下列说法正确的是(　　)

A.硬质玻璃管中固体减少的氧元素的物质的量为0.15 mol

B.原混合气体中甲烷的物质的量是0.75 mol

C.原混合气体中氮气的体积分数为5.56%

D.原混合气体中二氧化碳的物质的量为0.085 mol

5.(双选)(2020山东潍坊高一期末,)已知:2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4 K2SO4+2MnSO4+5Fe2(SO4)3+8H2O。将一定量的硫酸酸化的KMnO4溶液与FeSO4溶液混合,充分反应后再向所得溶液中加入KI溶液,混合溶液中Fe3+的物质的量随加入KI的物质的量的变化关系如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.AB段发生I-被Mn氧化的反应

B.BC段发生的反应为2Fe3++2I- 2Fe2++I2

C.开始时加入KMnO4的物质的量为0.15 mol

D.开始时加入FeSO4的物质的量为1.25 mol

6.(2020重庆北碚联合性测试,)A由Al2O3、Fe3O4、Al、Cu中的某几种粉末混合而成,设计成分分析方案如下,下列分析不正确的是(　　)

A.当m1>m2时,溶液a中阴离子只有1种

B.生成蓝色溶液的离子方程式为Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+

C.要确定混合物中是否含Al,可取A加入适量稀盐酸

D.当m2-m3=2.96时,Fe3O4的质量至少为2.32 g

7.(2019江西临川一中高一检测,)某课外活动小组收集了一种合金进行以下探究(已知铜元素的焰色呈绿色)。

Ⅰ.外观呈暗灰色,表皮光滑;

Ⅱ.在酒精灯火焰上灼烧,火焰呈绿色,合金片熔化,但不滴落;

Ⅲ.取刮去表皮的合金10 g,放入足量的稀硫酸中,收集到标准状况下的H2 8.96 L;

Ⅳ.另取刮去表皮的合金10 g,放入足量的NaOH溶液中,也收集到标准状况下的H2 8.96 L。

(1)试据此判断,该合金中一定含有的元素是　　　　(填元素符号);可能含有下列元素中的　　　　(填字母)。深度解析 

A. Ag　　　　B.Mg　　　　C.Na　　　　D.Fe

(2)如果该合金中只含2种元素,则二者的质量比是　　　　　　　。 

8.()某研究性学习小组请你参与“研究铁与水蒸气反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究,并回答下列问题:

【查阅资料】含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色,含有Fe2+的盐溶液遇到KSCN溶液时不变色。

探究一:设计如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验(夹持仪器略)。

(1)硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。 

(2)装置D的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

探究二:设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分(已知酸性KMnO4溶液能与盐酸发生反应)。

(3)待硬质玻璃管B冷却后,取少许其中的固体继续进行如下实验:

①试剂A是　　　,现象2为　　　　　　　　　　　。 

②若现象1中溶液未变红色,请从硬质玻璃管B中固体物质的成分分析可能的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

探究三:某学习小组设计用硬质玻璃管B中固体制备Fe3O4纳米材料的流程示意图如下:

已知:①浊液B中铁元素以FeOOH形式存在;

②在操作Ⅰ中,相同条件下测得Fe3O4的产率与R[R=]的关系如下图所示。

(4)在滤液A转化为浊液B反应完成后需再加热一段时间除去剩余H2O2,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(5)设浊液B中FeOOH的物质的量为a mol,滤液A中的n(Fe)=b mol。为使Fe3O4的产率最高,则=　　　　。(填数值,保留3位有效数字) 

迁移创新

9.()苹果汁是人们喜爱的饮料,但是现榨的苹果汁在空气中会慢慢地由浅绿色变为棕黄色,为什么呢?于是,研究性小组同学设计并进行实验,探究苹果汁变色的原因。

[查阅资料]

①苹果汁中含有0.001%的Fe2+,同时也含有多酚类物质,多酚可与空气中的氧气反应变为褐色。

②Fe2+在空气中或与浓硝酸反应都能变为Fe3+,且含Fe3+的溶液呈黄色。

③浓硝酸具有强氧化性。

[猜想与假设]

Ⅰ.苹果汁变色与苹果中的铁元素有关。

Ⅱ.苹果汁变色是苹果汁中的多酚物质与空气中的氧气反应的结果。

[进行实验]

[解释与结论]

(1)实验1验证了苹果汁中含有Fe2+。在该实验中③的现象是　　　　　　　。 

(2)实验2的②中FeSO4溶液溶质的质量分数为　　　　　　%,该实验得出的结论是　　　　　　　　　　　　。 

(3)验证猜想Ⅱ成立的实验3的操作及现象分别是　　　　　、　　　　　　。 

答案全解全析

五年选考练

1.C　制备Fe(OH)3胶体,应将饱和氯化铁溶液滴入沸水中,A错误;向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液不显红色,B错误;Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2和FeCl2,C正确;I2的氧化性较弱,故与铁反应生成FeI2,D错误。

2.答案　(1)防止Fe2+被氧化

(2)2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-

(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)

(4)Fe2+　Fe3+

(5)2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O

解析　(1)Fe2+易被空气中的O2氧化为Fe3+,加入少量铁屑,可防止Fe2+被氧化。(2)Cl2可将Fe2+氧化,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-。(3)Fe2+易被空气中的O2氧化,加入煤油,覆盖在溶液上面,阻止空气进入溶液干扰实验。(4)实验②加入K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀,说明含有Fe2+;实验①和③说明在I-过量的情况下,溶液中仍含有Fe3+。(5)H2O2溶液中加入酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,说明Fe2+被H2O2氧化成Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O。

知识拓展

实验室常用K3[Fe(CN)6]检验Fe2+。在溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,若有蓝色沉淀生成,则含有Fe2+。

3.答案　(2)①隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置

②CO2　CO

③先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气

④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

解析　(2)②B中澄清石灰水变浑浊,说明分解产物中有CO2;装置E中固体变为红色,F中澄清石灰水变浑浊,证明分解产物中有CO。③停止实验时,若先停止通入氮气,后熄灭酒精灯,会导致装置内气压减小,造成倒吸。④检验Fe2O3需先将固体溶于稀硫酸,然后利用Fe3+遇SCN-会生成红色的Fe(SCN)3的性质检验。

4.B　A项,AlCl3+4NaOH NaAlO2+3NaCl+2H2O,AlCl3在过量的NaOH溶液中产生NaAlO2,而不是Al(OH)3;B项,KAl(SO4)2·12H2O溶于水,电离出的Al3+可形成Al(OH)3胶体;C项,铝在空气中加热生成的氧化铝熔点较高,所以内部熔化的铝不会滴落;D项,NH3·H2O不能溶解Al(OH)3。

5.答案　(1)d　(2)2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑

解析　(1)易拉罐的主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质,试剂①的作用是将Al溶解并除去Fe、Mg杂质,HCl溶液和H2SO4溶液可溶解Al及Fe、Mg杂质,会引入Fe2+、Mg2+,氨水不能溶解Al;NaOH溶液可溶解Al,但不溶解Fe、Mg杂质,故应选用d。(2)选用NaOH溶液溶解易拉罐,主要发生反应2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑。

6.答案　(3)NaAlO2　Al(OH)3

解析　(3)矿粉焙烧后加NaOH溶液碱浸时,Al2O3能与NaOH溶液反应生成NaAlO2,发生的反应为Al2O3+2NaOH 2NaAlO2+H2O,过滤后,NaAlO2在滤液中,向滤液中通入过量CO2时,发生反应NaAlO2+CO2+2H2O Al(OH)3↓+NaHCO3,所以铝元素存在的形式由NaAlO2转化为Al(OH)3。

三年模拟练

1.D　在高温下熔炼时,镁和氮气可以发生反应:3Mg+N2 Mg3N2,故A错误;合金在吸氢过程中镁元素的化合价升高,被H2氧化,故B错误;镁铝合金可以完全溶于足量盐酸中,镁与氢氧化钠不反应,不能完全溶于足量的NaOH溶液中,故C错误;假设镁、铝、镁铝合金的质量均为w g,计算分别产生H2的物质的量:

Mg+2HCl MgCl2+H2↑

24 g 1 mol

w g w/24 mol

2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑

54 g 3 mol

w g w/18 mol

镁铝合金与足量的盐酸反应生成的H2的物质的量介于w/24 mol~w/18 mol之间,同温同压下,气体体积之比等于物质的量之比,所以同温同压下生成H2的体积由大到小的顺序为V(铝)>V(镁铝合金)>V(镁),故D正确。

2.D　金属材料包括纯金属和它们的合金,故A正确;重金属是指密度大于4.5 g·cm-3的金属,包括金、银、铜、铁、汞、铅、镉等,故B正确;根据金属的颜色和性质等特征,金属材料分为黑色金属材料和有色金属材料,黑色金属材料通常包括铁、锰、铬及其合金,故C正确;金属钠、镁、铝的密度都小于4.5 g·cm-3,不属于重金属,故D错误。

3.C　23 g Na、24 g Mg、27 g Al的物质的量均为1 mol,1 L 1.25 mol/L硫酸溶液中H2SO4的物质的量为1.25 mol;酸不足时钠可与水反应生成氢气,而Mg、Al只能与硫酸反应,故Na与酸反应时,Na会完全反应,由2Na+H2SO4 Na2SO4+H2↑可知,1 mol Na完全反应消耗0.5 mol硫酸,生成氢气的物质的量为1 mol×=0.5 mol;由Mg+H2SO4 MgSO4+H2↑可知,1 mol Mg消耗1 mol硫酸,生成1 mol氢气;由2Al+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2↑可知,1 mol Al消耗1.5 mol硫酸,则硫酸不足,1.25 mol硫酸完全反应生成1.25 mol氢气,故相同条件下产生的气体体积比为0.5 mol∶1 mol∶1.25 mol=2∶4∶5。

4.C　气体通过盛有足量红热CuO粉末的硬质玻璃管,发生反应CH4+4CuO CO2+2H2O+4Cu,根据方程式可知玻璃管减轻的质量即氧元素的质量,所以n(O)==0.3 mol,故A错误;根据A项可知参加反应的n(CuO)=0.3 mol,根据反应的化学方程式可知还原0.3 mol CuO需要甲烷0.075 mol,故B错误;气体通过过量的澄清石灰水,二氧化碳全部转化为CaCO3,生成的8.5 g沉淀是CaCO3,碳酸钙的物质的量为=0.085 mol,故通过硬质玻璃管完全反应后的二氧化碳的总物质的量为0.085 mol,甲烷反应生成的二氧化碳的物质的量为0.075 mol,故原混合气体中二氧化碳的物质的量为0.085 mol-0.075 mol=0.01 mol,原混合气体中CO2的体积为0.01 mol×22.4 L/mol=0.224 L,故原混合气体中氮气的体积为2.016 L-0.075 mol×22.4 L/mol-0.224 L=0.112 L,N2的体积分数=×100%≈5.56%,故C正确;根据C选项可知原混合气体中二氧化碳的物质的量为0.01 mol,故D错误。

5.CD　开始加入I-时,Fe3+的物质的量并不减少,说明Fe3+没有被还原,则被还原的应该是过量的Mn,A项正确;BC段Fe3+的物质的量开始减少,因此发生了Fe3+和I-之间的氧化还原反应,B项正确;BC段一共消耗了0.75 mol的I-,由2Fe3++2I- 2Fe2++I2可以看出消耗Fe3+的物质的量为0.75 mol,根据题干给的化学方程式推出要产生0.75 mol Fe3+需要0.15 mol的Mn,但是高锰酸钾过量,因此开始时加入的高锰酸钾一定大于0.15 mol,C项错误;由C项可知Fe3+的物质的量为0.75 mol,根据铁原子守恒可知一开始加入的FeSO4的物质的量也是0.75 mol,D项错误。

6.A　当m1>m2时,说明A中至少有Al2O3、Al两者中的一种,且生成了偏铝酸钠,溶液a中一定有NaAlO2和过量的氢氧化钠,则溶液中阴离子不是只有一种,故A错误;Fe3O4与盐酸反应生成氯化铁和氯化亚铁,三价铁离子有强氧化性,能氧化Cu为Cu2+,发生反应:Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+,故B正确;Al2O3、Fe3O4与盐酸反应均无气体产生,而铜与盐酸不反应,可取A加入适量稀盐酸,如果有气体产生,证明铝存在,故C正确;步骤Ⅱ中固体质量改变的原因是Fe3O4与盐酸反应,以及Fe3O4与盐酸反应生成的Fe3+与Cu反应使Cu溶解,发生反应的离子方程式分别为Fe3O4+8H+ Fe2++2Fe3++4H2O、2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,可得关系式:Fe3O4~2Fe3+~Cu,假设参与反应的Fe3O4的物质的量为x mol,则被氧化的铜的物质的量为x mol,232x+64x=m2-m3=2.96,解得x=0.01,则Fe3O4的质量最小为0.01 mol×232 g/mol=2.32 g,故D正确。

7.答案　(1)Cu、Al　A

(2)m(Al)∶m(Cu)=18∶7

解析　(1)在酒精灯火焰上灼烧,火焰呈绿色,说明含有铜元素。等质量的合金与足量的稀硫酸或NaOH溶液反应放出H2的体积相同,说明一定含有铝,且不含其他活泼金属,如Na、Mg、Fe等,还可能含有不与稀硫酸和NaOH溶液反应的Ag。(2)该合金如果只含2种元素,则为Cu、Al。

由2Al　　~　　3H2

　2 mol 3 mol

 =0.4 mol

解得m(Al)=×0.4 mol×27 g·mol-1=7.2 g,m(Cu)=10 g-7.2 g=2.8 g,则m(Al)∶m(Cu)=7.2∶2.8=18∶7。

方法指导

有关合金成分的计算

解答这类问题要明确金属的性质(如与酸、碱反应放出氢气等)。如镁铝合金在稀酸中溶解,这就要熟记Mg、Al与稀酸的反应,由Mg+2H+ Mg2++H2↑知Mg~H2,由2Al+6H+ 2Al3++3H2↑知2Al~3H2,根据放出H2的量与消耗金属的关系式,可迅速作答。特别是铝合金溶于NaOH溶液中这类问题,首先明确Al与NaOH溶液的反应,2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑,2Al~3H2,可由这一关系得出Al的量,然后再确定铝合金中其他成分的量。

8.答案　(1)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2

(2)除去H2中的水蒸气,防止玻璃管E破裂

(3)①稀硫酸　酸性KMnO4溶液褪色　②B中固体可能为Fe3O4和Fe的混合物,Fe将Fe3+全部还原为Fe2+

(4)使其分解除去,防止H2O2在后续步骤中继续氧化+2价铁元素

(5)0.636

解析　(1)高温条件下,Fe和水蒸气发生氧化还原反应生成四氧化三铁和氢气,反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。

(2)装置D有除去H2中的水蒸气,防止玻璃管E破裂的作用。

(3)①根据实验流程,试剂A应是稀硫酸,亚铁离子具有还原性,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,所以可以用酸性高锰酸钾溶液检验亚铁离子,现象2为酸性KMnO4溶液褪色。

②若现象1中溶液未变红色,说明B中固体可能为Fe3O4和Fe的混合物,过量的Fe将Fe3+全部还原为Fe2+。

(5)设浊液B中FeOOH的物质的量为a mol,滤液A中n(Fe)=b mol。则滤液A中与FeOOH反应的亚铁离子的物质的量为(b-a)mol,由图可知R[R=]=1.75时,Fe3O4的产率最高,则=1.75,解得:≈0.636。

9.答案　(1)溶液变为红色

(2)0.001　苹果汁变色与铁元素无关

(3)向除去氧气的空气中加入鲜苹果汁　苹果汁不变色

解析　(1)Fe2+与浓硝酸反应转化为Fe3+,硫氰化钾溶液遇Fe3+会使溶液变成红色,所以③中看到的现象是溶液变成红色。(2)因为苹果汁中含有0.001%的Fe2+,所以控制变量,实验2的试管②中FeSO4溶液中Fe2+的质量分数也应该为0.001%,因为试管②中FeSO4溶液在24 h内没有明显变化,所以苹果汁变色与铁元素无关。(3)猜想Ⅱ是“苹果汁变色是苹果汁中的多酚物质与空气中的氧气反应的结果”,所以向除去氧气的空气中加入鲜苹果汁,如果苹果汁不变色,证明猜想Ⅱ成立。