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专题9复习提升-2022版化学必修第二册 苏教版（2019） 同步练习 （Word含解析）
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这是一份专题9复习提升-2022版化学必修第二册 苏教版（2019） 同步练习 （Word含解析），共12页。
专题9 金属与人类文明
本专题复习提升
易混易错练
易错点1 对物质变化规律的本质理解不透
1.(2021山东临沂第七中学高三上期末,)黄铁矿(主要成分为FeS2),在空气中会被缓慢氧化,氧化过程如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.发生反应a时,0.05 mol FeS2被氧化时消耗标准状况下氧气的体积大约为3.92 L
B.为了验证b过程反应后溶液中含Fe2+,可选用KSCN溶液和氯水
C.c发生反应的离子方程式为14Fe3++FeS2+8H2O15Fe2++2SO42-+16H+
D.利用反应d可以使用饱和FeCl3溶液滴加到沸腾的水中制备Fe(OH)3胶体
2.(2020河南郑州高一上期末,)下列关于铁及其化合物的叙述正确的是 ( )
A.铁粉在Cl2中燃烧生成FeCl2
B.铁单质只有还原性,其阳离子只有氧化性
C.Fe(OH)3可经化合反应一步得到
D.因为Fe的活泼性大于Cu,故Cu与FeCl3不反应
易错点2 不熟悉Fe2+和Fe3+的相互转化
3.(2021辽宁省实验中学高一下期末,)证明某溶液中只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是 ( )
①先滴加氯水,再滴加KSCN溶液后显血红色
②先滴加KSCN溶液,不显血红色,再滴加氯水后显血红色
③滴加NaOH溶液,先产生白色沉淀,后变灰绿色,最后呈红褐色
④只需滴加KSCN溶液
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
4.(2021河南许昌长葛第一高级中学高一月考,)为了除去硫酸铜溶液中含有的Fe2+杂质,先加入合适的氧化剂使Fe2+氧化为Fe3+,下列物质中最好选用 ( )
A.氯水 B.KMnO4溶液
C.H2O2溶液 D.HNO3溶液
易错点3 忽视守恒法的应用
5.(2020江西宜丰中学高一下月考,)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入350 mL 2 mol·L-1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解,放出2.24 L NO(标准状况),往所得溶液中加入KSCN溶液,无红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物,所得到的铁的物质的量为 ( )
A.0.21 mol B.0.25 mol
C.0.3 mol D.0.35 mol
易错点4 不能从图像中提取有效信息
6.(2021河南信阳高三上月考, )某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3,向其中逐渐加入铁粉,溶液中Fe2+的浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示,则溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为 ( )
A.1∶1∶1 B.1∶1∶4 C.1∶3∶1 D.3∶3∶8
7.(2020甘肃武威第一中学高一下期中,)向200 mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO)。下列分析错误的是 ( )
A.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,BC段产生H2
B.A点溶液中的溶质为Fe(NO3)3和H2SO4
C.原混合酸中NO3-物质的量为0.2 mol
D.原混合酸中H2SO4的物质的量浓度为2 mol·L-1
易错点5 对实验原理理解不透彻
8.(2020山东济宁高一下月考,)下列常见实验的现象或表述正确的是 ( )
A.向某溶液中加入2滴KSCN溶液,溶液不显血红色,再向溶液中加入几滴新制的氯水,溶液变为血红色,该溶液中一定含有Fe2+
B.为检验红砖中铁的价态,向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液2~3滴,溶液变为血红色,说明红砖中只有三氧化二铁
C.制备氢氧化亚铁时,向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液,边加边搅拌,即可制得白色的氢氧化亚铁
D.将(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O试样溶于稀硝酸中,滴加KSCN溶液,出现血红色,说明检验前该试样已变质
思想方法练
利用“建模思想”学习铁及其化合物的转化
方法概述
近几年,高考试题中不断出现新材料和新背景,这已经成为高考命题的一个趋势。而这类试题往往题目长,信息量大。要快速领会这类试题的考查内容和要求,迅速地提取解题有效信息我们需要采用模型建构的方法,快速剔除研究对象中的次要因素,抓住关键信息,使考生“一眼”就可以看到题目中的主要信息,做到快速审题。
1.(2021贵州铜仁石阡民族中学高三模拟,)把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中,若反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO,下列说法正确的是(深度解析)
A.反应后生成的盐只有Fe(NO3)3
B.反应后生成的盐只有Fe(NO3)2
C.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物质的量之比为1∶3
D.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物质的量之比为3∶1
2.(2021河南郑州一中高三上开学考试,)氯化铁是有机合成中常用的催化剂,如图是实验室模拟化工厂利用工业废铁屑(杂质不与盐酸反应)制备氯化铁的部分装置图,下列相关说法正确的是 ( )
A.实验室也可以用装置甲制备SO2、C2H4
B.实验过程中,应先让装置乙中的反应进行一段时间后,再开始装置甲中的反应
C.实验过程中应该关闭弹簧夹3,让装置丙中的NaOH溶液充分吸收多余的Cl2
D.反应结束后将三颈烧瓶中的溶液加热浓缩、冷却结晶,可制得氯化铁晶体
3.(2021河南郑州一中高三上开学考试,)某实验小组同学探究FeSO4分解反应并检验反应产物(加热及夹持装置略)。下列有关FeSO4分解的说法不正确的是( )
A.Ⅰ中固体变为红棕色,说明反应生成了Fe2O3
B.Ⅰ中反应需持续加热,说明FeSO4分解是吸热反应
C.Ⅱ中品红溶液褪色,说明反应生成了SO2
D.Ⅲ中未产生白色沉淀,说明反应未生成SO3
4.(2020海南海口高一上期末,)已知A、B、C、D四种物质均含有铁元素,彼此转化关系如下:
请回答:
(1)反应①称为铝热反应(属于置换反应),写出该反应的化学方程式: ,其中Al作 剂。
(2)反应④的离子方程式为: 。
(3)新配制的C溶液中应加入 ,以防止其转化为D。检验D溶液中阳离子的常用试剂是 (填化学式),实验现象为 。
5.(2020山东临沂高一上期末水平监测,)某实验小组进行Cu和Fe2(SO4)3溶液的实验。实验探究过程如下:
实验装置
实验操作与现象:ⅰ.加入Cu粉后充分振荡,静置,溶液变成浅蓝绿色;
ⅱ.取少量ⅰ中清液于试管中,滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液,立即出现白色沉淀,溶液局部变为为血红色,振荡后血红色迅速褪去。
查阅资料:
Ⅰ.Cu2+可与SCN-反应生成CuSCN(白色沉淀)和(SCN)2, (SCN)2的性质与Cl2相似。
Ⅱ.CuSCN能与稀硝酸反应:CuSCN+HNO3CuSO4+N2↑+CO2+H2O(未配平)。
回答下列问题:
(1)Cu和Fe2(SO4)3溶液反应的离子方程式为 。
(2)根据以上给出的实验现象推断白色沉淀为 。为验证该白色沉淀,取少量白色沉淀于试管中,加入 ,若 即可证明(补充所加试剂及实验现象)。
(3)用离子方程式解释ⅱ中溶液局部变为血红色的原因 。
(4)根据ⅱ中实验现象可推知SCN-更易与 结合(填“Fe3+”或“Cu+”)
答案全解全析
专题9 金属与人类文明
本专题复习提升
易混易错练
1.B 根据题图可知反应a中FeS2与O2反应生成Fe2+、SO42-和H+,Fe元素化合价不变,S元素化合价升高,所以0.05 mol FeS2被氧化时转移电子0.7 mol,消耗氧气0.175 mol,标准状况下体积为0.175 mol×22.4 L/mol=3.92 L,A正确;经反应b后溶液中一定存在Fe3+,无论是否含有Fe2+,滴加KSCN溶液均会显血红色,加入氯水后现象不变,无法检验Fe2+,B错误;反应c中反应物有FeS2、Fe3+,产物有Fe2+和SO42-,则离子方程式为14Fe3++FeS2+8H2O15Fe2++2SO42-+16H+,C正确;将饱和FeCl3溶液滴加到沸腾的水中会发生反应FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl,D正确。
2.C 铁粉在Cl2中燃烧生成FeCl3,A项错误;铁单质只有还原性,Fe2+既有氧化性又有还原性,B项错误;Fe(OH)3可由Fe(OH)2、O2和H2O化合得到:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,C项正确;Fe的活泼性大于Cu,但Cu与FeCl3会反应生成FeCl2和CuCl2,D项错误。
易错提示
忽视Cu与Fe3+反应生成Cu2+和Fe2+而错选D。
3.B ①先滴加氯水,再滴加KSCN溶液后显血红色,只能说明加入氯水后的溶液中含Fe3+,不能说明Fe3+是原溶液中的还是Fe2+氧化得到的,故错误;②若先滴加KSCN溶液,不显血红色,说明原溶液不含有Fe3+,再滴加氯水后显血红色,说明滴加氯水后溶液中有Fe3+,证明原溶液含有Fe2+,故正确;③Fe2+可与氢氧化钠反应生成白色沉淀氢氧化亚铁,但是氢氧化亚铁易被氧化,最终转化为红褐色沉淀氢氧化铁,因此根据最终的红褐色沉淀,证明原溶液中含有Fe2+,没有Fe3+,故正确;④只滴加KSCN溶液,根据溶液不显血红色,能检验出溶液中没有Fe3+,无法验证Fe2+的存在,故错误;故选B。
4.C 氯水能氧化亚铁离子,但引入新杂质氯离子,A错误;KMnO4溶液能氧化亚铁离子,但引入新杂质高锰酸钾离子以及锰离子等,B错误;H2O2溶液能氧化亚铁离子,且还原产物是水,没有引入新杂质,C正确;HNO3溶液能氧化亚铁离子,但引入新杂质硝酸根离子,D错误。
5.C 向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入350 mL 2 mol·L-1的稀硝酸,恰好使混合物完全溶解,无红色出现,说明溶液中的溶质为Fe(NO3)2,根据氮原子守恒,硝酸亚铁中的硝酸根离子的物质的量为0.35 L×2 mol·L-1-2.24L22.4L·mol-1=0.6 mol,所以n[Fe(NO3)2]=0.6mol2=0.3 mol,由Fe原子守恒可知,氢气还原混合物得到Fe的物质的量:n(Fe)=n[Fe(NO3)2]=0.3 mol,C项正确。
易错提示
忽视守恒法的应用,根据氮原子守恒计算n[Fe(NO3)2],再根据Fe原子守恒计算氢气还原混合物得到Fe的物质的量。
6.B 根据氧化性:HNO3>Fe3+>Cu2+,加入铁后会依次发生反应:①Fe+4HNO3Fe(NO3)3+NO↑+2H2O;②Fe+2Fe3+3Fe2+;③Fe+Cu2+Cu+Fe2+;从图像中可知铁为1 mol时,无Fe2+生成,发生的反应是①,消耗硝酸4 mol,生成Fe3+1 mol;再加入1 mol铁发生反应②,生成Fe2+物质的量为3 mol,反应的Fe3+物质的量为2 mol,其中原溶液中的Fe3+物质的量为2 mol-1 mol=1 mol;在加入2 mol Fe的基础上再加入1 mol铁,发生反应③,参加反应的Cu2+物质的量为1 mol,说明原溶液中Cu2+物质的量为1 mol;故溶液中Fe(NO3)3为1 mol,Cu(NO3)2为1 mol,HNO3为4 mol,三者的浓度之比为1∶1∶4,答案为B。
易错提示
对图像理解不深刻,根据图像分析各段发生的反应,最后通过建构“关系式”,分析相关变化和各物质间的定量关系。
7.B OA段发生反应为Fe+NO3-+4H+Fe3++NO↑+2H2O,AB段发生反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,BC段发生反应为Fe+2H+Fe2++H2↑,所以OA段产生的是NO,BC段产生H2,A项正确;A点时,NO3-被Fe全部还原为NO,因此溶液中不再含有NO3-,B项错误;OA段消耗11.2 g Fe,即0.2 mol Fe,根据离子方程式Fe+NO3-+4H+Fe3++NO↑+2H2O可知消耗的HNO3的物质的量为0.2 mol,因此原混合酸中NO3-物质的量为0.2 mol,C项正确;最终消耗22.4 g Fe,即0.4 mol Fe,最后溶液中溶质为FeSO4,根据铁原子守恒可得n(FeSO4)=0.4 mol,则n(H2SO4)=0.4 mol,原混合酸中H2SO4的物质的量浓度为0.4mol0.2L=2 mol·L-1,D项正确。
易错提示
对图像理解不深刻,根据图像分析各段发生的反应,注意与铁的反应中硝酸作氧化剂。
8.A 氯气可将Fe2+氧化成Fe3+,所以该溶液中一定含有Fe2+,A项正确;向红砖粉末与盐酸反应后的上层清液中滴加KSCN溶液,溶液变为血红色,说明红砖中含有三氧化二铁,但不能说明红砖中只有三氧化二铁,B项错误;向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液发生复分解反应生成氢氧化亚铁白色沉淀和Na2SO4,氢氧化亚铁很容易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁,得不到白色沉淀,C项错误;(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶于稀硝酸,Fe2+被氧化成Fe3+,所以滴加KSCN溶液出现血红色,不能说明试样变质,D项错误。
易错提示
忽视二价铁的还原性而错选B;忽视硝酸的强氧化性而错选D。
思想方法练
1.C 由于铁的物质的量为22.4g56g·mol-1=0.4 mol,所以在反应的过程中它失去电子的物质的量应介于0.8~1.2 mol,又产生0.3 mol NO2和0.2 mol NO,即反应过程中硝酸得到电子的物质的量为0.3 mol×(5-4)+0.2 mol×(5-2)=0.9 mol,所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2,设前者的物质的量为x,后者的物质的量为y,则由铁原子守恒可得x+y=0.4 mol,由得失电子守恒得3x+2y=0.9 mol,解得x=0.1 mol,y=0.3 mol,故选C。
方法解读
熟悉得失电子守恒和原子守恒,进行模型建构,利用得失电子守恒和原子守恒快速解题。
2.B 装置甲的特点是固体和液体加热制气体,而SO2可用浓硫酸和铜加热制备,所以可以用装置甲制备SO2,但实验室用浓硫酸和乙醇制C2H4需控制温度为170 ℃,所以要使用温度计,A错误;氯气在常温下不能和铁反应,所以应先让装置乙中的反应进行一段时间生成氯化亚铁后,再开始装置甲中的反应,B正确;实验过程中关闭弹簧夹3,将导致气体不能流通,不但不能实现让NaOH溶液充分吸收多余的Cl2的目的,反而会使装置气压增大,产生危险,C错误;废铁屑含不与盐酸反应的杂质,所以反应结束后将三颈烧瓶中的溶液加热浓缩、冷却结晶,将混入这些杂质,使晶体不纯,同时要考虑抑制Fe3+水解,D错误。
3.D Ⅰ中固体变为红棕色,说明FeSO4分解生成了红棕色的Fe2O3,A正确;Ⅰ中反应需持续加热,说明FeSO4分解反应本身不放热,需要不断提供热量,FeSO4分解是吸热反应,B正确;SO2具有漂白性,能使品红溶液褪色,则Ⅱ中品红溶液颜色褪去,说明FeSO4分解生成了SO2,C正确;SO3是酸性氧化物,易与水反应生成硫酸,混合气体通过品红溶液使SO3被完全吸收,没有SO3进入氯化钡溶液中,则Ⅲ中未产生白色沉淀,不能说明反应未生成SO3,D错误。
4.答案 (1)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 还原
(2)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
(3)铁粉(屑) KSCN 溶液变血红色
解析 氧化铁与铝单质在高温下发生铝热反应,生成A,则A为Fe,铁和水蒸气在高温下反应生成B,B为黑色磁性氧化物,则B为Fe3O4,Fe3O4中铁元素的化合价为+2、+3价,与盐酸反应生成FeCl3和FeCl2,铁与过量盐酸反应生成FeCl2,则C为FeCl2,FeCl2与过氧化氢反应生成FeCl3,则D为FeCl3。(1)反应①称为铝热反应(属于置换反应),该反应的化学方程式为2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,反应中Al的化合价由0价变为+3价,化合价升高,失电子,被氧化,作还原剂。(2)反应④为FeCl2与过氧化氢反应生成FeCl3,离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。(3)C为FeCl2,D为FeCl3,亚铁离子具有还原性,易被氧化,新配制的FeCl2溶液中应加入铁粉(屑),以防止其转化为FeCl3。检验三价铁离子常用试剂是KSCN溶液,向含Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液,溶液呈血红色。
5.答案 (1)Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+
(2)CuSCN 少量稀硝酸 白色沉淀溶解,溶液变蓝,有气泡生成
(3)2Fe2++(SCN)2+4SCN-2Fe(SCN)3
(4)Cu+
解析 (1)Cu和Fe2(SO4)3溶液反应生成硫酸铜和硫酸亚铁,反应的离子方程式为Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+。(2)Cu2+可与SCN-反应生成CuSCN(白色沉淀)和(SCN)2,根据题给实验现象推断白色沉淀为CuSCN;取少量白色沉淀于试管中,加入少量稀硝酸,若白色沉淀溶解,溶液变蓝,有气泡生成,说明该白色沉淀为CuSCN。(3)取少量ⅰ中清液于试管中,滴加3滴0.1 mol/L KSCN溶液,立即出现白色沉淀CuSCN,Fe2+、SCN-与(SCN)2反应的离子方程式为2Fe2++(SCN)2+4SCN-2Fe(SCN)3。Fe3+遇SCN-,溶液变为血红色,振荡后血红色迅速褪去。(4)根据ⅱ中实验现象立即出现白色沉淀CuSCN,可推知SCN-更易与Cu+结合。
专题9 金属与人类文明
本专题复习提升
易混易错练
易错点1 对物质变化规律的本质理解不透
1.(2021山东临沂第七中学高三上期末,)黄铁矿(主要成分为FeS2),在空气中会被缓慢氧化,氧化过程如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.发生反应a时,0.05 mol FeS2被氧化时消耗标准状况下氧气的体积大约为3.92 L
B.为了验证b过程反应后溶液中含Fe2+,可选用KSCN溶液和氯水
C.c发生反应的离子方程式为14Fe3++FeS2+8H2O15Fe2++2SO42-+16H+
D.利用反应d可以使用饱和FeCl3溶液滴加到沸腾的水中制备Fe(OH)3胶体
2.(2020河南郑州高一上期末,)下列关于铁及其化合物的叙述正确的是 ( )
A.铁粉在Cl2中燃烧生成FeCl2
B.铁单质只有还原性,其阳离子只有氧化性
C.Fe(OH)3可经化合反应一步得到
D.因为Fe的活泼性大于Cu,故Cu与FeCl3不反应
易错点2 不熟悉Fe2+和Fe3+的相互转化
3.(2021辽宁省实验中学高一下期末,)证明某溶液中只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是 ( )
①先滴加氯水,再滴加KSCN溶液后显血红色
②先滴加KSCN溶液,不显血红色,再滴加氯水后显血红色
③滴加NaOH溶液,先产生白色沉淀,后变灰绿色,最后呈红褐色
④只需滴加KSCN溶液
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
4.(2021河南许昌长葛第一高级中学高一月考,)为了除去硫酸铜溶液中含有的Fe2+杂质,先加入合适的氧化剂使Fe2+氧化为Fe3+,下列物质中最好选用 ( )
A.氯水 B.KMnO4溶液
C.H2O2溶液 D.HNO3溶液
易错点3 忽视守恒法的应用
5.(2020江西宜丰中学高一下月考,)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入350 mL 2 mol·L-1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解,放出2.24 L NO(标准状况),往所得溶液中加入KSCN溶液,无红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物,所得到的铁的物质的量为 ( )
A.0.21 mol B.0.25 mol
C.0.3 mol D.0.35 mol
易错点4 不能从图像中提取有效信息
6.(2021河南信阳高三上月考, )某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3,向其中逐渐加入铁粉,溶液中Fe2+的浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示,则溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为 ( )
A.1∶1∶1 B.1∶1∶4 C.1∶3∶1 D.3∶3∶8
7.(2020甘肃武威第一中学高一下期中,)向200 mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO)。下列分析错误的是 ( )
A.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,BC段产生H2
B.A点溶液中的溶质为Fe(NO3)3和H2SO4
C.原混合酸中NO3-物质的量为0.2 mol
D.原混合酸中H2SO4的物质的量浓度为2 mol·L-1
易错点5 对实验原理理解不透彻
8.(2020山东济宁高一下月考,)下列常见实验的现象或表述正确的是 ( )
A.向某溶液中加入2滴KSCN溶液,溶液不显血红色,再向溶液中加入几滴新制的氯水,溶液变为血红色,该溶液中一定含有Fe2+
B.为检验红砖中铁的价态,向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液2~3滴,溶液变为血红色,说明红砖中只有三氧化二铁
C.制备氢氧化亚铁时,向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液,边加边搅拌,即可制得白色的氢氧化亚铁
D.将(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O试样溶于稀硝酸中,滴加KSCN溶液,出现血红色,说明检验前该试样已变质
思想方法练
利用“建模思想”学习铁及其化合物的转化
方法概述
近几年,高考试题中不断出现新材料和新背景,这已经成为高考命题的一个趋势。而这类试题往往题目长,信息量大。要快速领会这类试题的考查内容和要求,迅速地提取解题有效信息我们需要采用模型建构的方法,快速剔除研究对象中的次要因素,抓住关键信息,使考生“一眼”就可以看到题目中的主要信息,做到快速审题。
1.(2021贵州铜仁石阡民族中学高三模拟,)把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中,若反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO,下列说法正确的是(深度解析)
A.反应后生成的盐只有Fe(NO3)3
B.反应后生成的盐只有Fe(NO3)2
C.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物质的量之比为1∶3
D.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物质的量之比为3∶1
2.(2021河南郑州一中高三上开学考试,)氯化铁是有机合成中常用的催化剂,如图是实验室模拟化工厂利用工业废铁屑(杂质不与盐酸反应)制备氯化铁的部分装置图,下列相关说法正确的是 ( )
A.实验室也可以用装置甲制备SO2、C2H4
B.实验过程中,应先让装置乙中的反应进行一段时间后,再开始装置甲中的反应
C.实验过程中应该关闭弹簧夹3,让装置丙中的NaOH溶液充分吸收多余的Cl2
D.反应结束后将三颈烧瓶中的溶液加热浓缩、冷却结晶,可制得氯化铁晶体
3.(2021河南郑州一中高三上开学考试,)某实验小组同学探究FeSO4分解反应并检验反应产物(加热及夹持装置略)。下列有关FeSO4分解的说法不正确的是( )
A.Ⅰ中固体变为红棕色,说明反应生成了Fe2O3
B.Ⅰ中反应需持续加热,说明FeSO4分解是吸热反应
C.Ⅱ中品红溶液褪色,说明反应生成了SO2
D.Ⅲ中未产生白色沉淀,说明反应未生成SO3
4.(2020海南海口高一上期末,)已知A、B、C、D四种物质均含有铁元素,彼此转化关系如下:
请回答:
(1)反应①称为铝热反应(属于置换反应),写出该反应的化学方程式: ,其中Al作 剂。
(2)反应④的离子方程式为: 。
(3)新配制的C溶液中应加入 ,以防止其转化为D。检验D溶液中阳离子的常用试剂是 (填化学式),实验现象为 。
5.(2020山东临沂高一上期末水平监测,)某实验小组进行Cu和Fe2(SO4)3溶液的实验。实验探究过程如下:
实验装置
实验操作与现象:ⅰ.加入Cu粉后充分振荡,静置,溶液变成浅蓝绿色;
ⅱ.取少量ⅰ中清液于试管中,滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液,立即出现白色沉淀,溶液局部变为为血红色,振荡后血红色迅速褪去。
查阅资料:
Ⅰ.Cu2+可与SCN-反应生成CuSCN(白色沉淀)和(SCN)2, (SCN)2的性质与Cl2相似。
Ⅱ.CuSCN能与稀硝酸反应:CuSCN+HNO3CuSO4+N2↑+CO2+H2O(未配平)。
回答下列问题:
(1)Cu和Fe2(SO4)3溶液反应的离子方程式为 。
(2)根据以上给出的实验现象推断白色沉淀为 。为验证该白色沉淀,取少量白色沉淀于试管中,加入 ,若 即可证明(补充所加试剂及实验现象)。
(3)用离子方程式解释ⅱ中溶液局部变为血红色的原因 。
(4)根据ⅱ中实验现象可推知SCN-更易与 结合(填“Fe3+”或“Cu+”)
答案全解全析
专题9 金属与人类文明
本专题复习提升
易混易错练
1.B 根据题图可知反应a中FeS2与O2反应生成Fe2+、SO42-和H+,Fe元素化合价不变,S元素化合价升高,所以0.05 mol FeS2被氧化时转移电子0.7 mol,消耗氧气0.175 mol,标准状况下体积为0.175 mol×22.4 L/mol=3.92 L,A正确;经反应b后溶液中一定存在Fe3+,无论是否含有Fe2+,滴加KSCN溶液均会显血红色,加入氯水后现象不变,无法检验Fe2+,B错误;反应c中反应物有FeS2、Fe3+,产物有Fe2+和SO42-,则离子方程式为14Fe3++FeS2+8H2O15Fe2++2SO42-+16H+,C正确;将饱和FeCl3溶液滴加到沸腾的水中会发生反应FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl,D正确。
2.C 铁粉在Cl2中燃烧生成FeCl3,A项错误;铁单质只有还原性,Fe2+既有氧化性又有还原性,B项错误;Fe(OH)3可由Fe(OH)2、O2和H2O化合得到:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,C项正确;Fe的活泼性大于Cu,但Cu与FeCl3会反应生成FeCl2和CuCl2,D项错误。
易错提示
忽视Cu与Fe3+反应生成Cu2+和Fe2+而错选D。
3.B ①先滴加氯水,再滴加KSCN溶液后显血红色,只能说明加入氯水后的溶液中含Fe3+,不能说明Fe3+是原溶液中的还是Fe2+氧化得到的,故错误;②若先滴加KSCN溶液,不显血红色,说明原溶液不含有Fe3+,再滴加氯水后显血红色,说明滴加氯水后溶液中有Fe3+,证明原溶液含有Fe2+,故正确;③Fe2+可与氢氧化钠反应生成白色沉淀氢氧化亚铁,但是氢氧化亚铁易被氧化,最终转化为红褐色沉淀氢氧化铁,因此根据最终的红褐色沉淀,证明原溶液中含有Fe2+,没有Fe3+,故正确;④只滴加KSCN溶液,根据溶液不显血红色,能检验出溶液中没有Fe3+,无法验证Fe2+的存在,故错误;故选B。
4.C 氯水能氧化亚铁离子,但引入新杂质氯离子,A错误;KMnO4溶液能氧化亚铁离子,但引入新杂质高锰酸钾离子以及锰离子等,B错误;H2O2溶液能氧化亚铁离子,且还原产物是水,没有引入新杂质,C正确;HNO3溶液能氧化亚铁离子,但引入新杂质硝酸根离子,D错误。
5.C 向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入350 mL 2 mol·L-1的稀硝酸,恰好使混合物完全溶解,无红色出现,说明溶液中的溶质为Fe(NO3)2,根据氮原子守恒,硝酸亚铁中的硝酸根离子的物质的量为0.35 L×2 mol·L-1-2.24L22.4L·mol-1=0.6 mol,所以n[Fe(NO3)2]=0.6mol2=0.3 mol,由Fe原子守恒可知,氢气还原混合物得到Fe的物质的量:n(Fe)=n[Fe(NO3)2]=0.3 mol,C项正确。
易错提示
忽视守恒法的应用,根据氮原子守恒计算n[Fe(NO3)2],再根据Fe原子守恒计算氢气还原混合物得到Fe的物质的量。
6.B 根据氧化性:HNO3>Fe3+>Cu2+,加入铁后会依次发生反应:①Fe+4HNO3Fe(NO3)3+NO↑+2H2O;②Fe+2Fe3+3Fe2+;③Fe+Cu2+Cu+Fe2+;从图像中可知铁为1 mol时,无Fe2+生成,发生的反应是①,消耗硝酸4 mol,生成Fe3+1 mol;再加入1 mol铁发生反应②,生成Fe2+物质的量为3 mol,反应的Fe3+物质的量为2 mol,其中原溶液中的Fe3+物质的量为2 mol-1 mol=1 mol;在加入2 mol Fe的基础上再加入1 mol铁,发生反应③,参加反应的Cu2+物质的量为1 mol,说明原溶液中Cu2+物质的量为1 mol;故溶液中Fe(NO3)3为1 mol,Cu(NO3)2为1 mol,HNO3为4 mol,三者的浓度之比为1∶1∶4,答案为B。
易错提示
对图像理解不深刻,根据图像分析各段发生的反应,最后通过建构“关系式”,分析相关变化和各物质间的定量关系。
7.B OA段发生反应为Fe+NO3-+4H+Fe3++NO↑+2H2O,AB段发生反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,BC段发生反应为Fe+2H+Fe2++H2↑,所以OA段产生的是NO,BC段产生H2,A项正确;A点时,NO3-被Fe全部还原为NO,因此溶液中不再含有NO3-,B项错误;OA段消耗11.2 g Fe,即0.2 mol Fe,根据离子方程式Fe+NO3-+4H+Fe3++NO↑+2H2O可知消耗的HNO3的物质的量为0.2 mol,因此原混合酸中NO3-物质的量为0.2 mol,C项正确;最终消耗22.4 g Fe,即0.4 mol Fe,最后溶液中溶质为FeSO4,根据铁原子守恒可得n(FeSO4)=0.4 mol,则n(H2SO4)=0.4 mol,原混合酸中H2SO4的物质的量浓度为0.4mol0.2L=2 mol·L-1,D项正确。
易错提示
对图像理解不深刻,根据图像分析各段发生的反应,注意与铁的反应中硝酸作氧化剂。
8.A 氯气可将Fe2+氧化成Fe3+,所以该溶液中一定含有Fe2+,A项正确;向红砖粉末与盐酸反应后的上层清液中滴加KSCN溶液,溶液变为血红色,说明红砖中含有三氧化二铁,但不能说明红砖中只有三氧化二铁,B项错误;向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液发生复分解反应生成氢氧化亚铁白色沉淀和Na2SO4,氢氧化亚铁很容易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁,得不到白色沉淀,C项错误;(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶于稀硝酸,Fe2+被氧化成Fe3+,所以滴加KSCN溶液出现血红色,不能说明试样变质,D项错误。
易错提示
忽视二价铁的还原性而错选B;忽视硝酸的强氧化性而错选D。
思想方法练
1.C 由于铁的物质的量为22.4g56g·mol-1=0.4 mol,所以在反应的过程中它失去电子的物质的量应介于0.8~1.2 mol,又产生0.3 mol NO2和0.2 mol NO,即反应过程中硝酸得到电子的物质的量为0.3 mol×(5-4)+0.2 mol×(5-2)=0.9 mol,所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2,设前者的物质的量为x,后者的物质的量为y,则由铁原子守恒可得x+y=0.4 mol,由得失电子守恒得3x+2y=0.9 mol,解得x=0.1 mol,y=0.3 mol,故选C。
方法解读
熟悉得失电子守恒和原子守恒,进行模型建构,利用得失电子守恒和原子守恒快速解题。
2.B 装置甲的特点是固体和液体加热制气体,而SO2可用浓硫酸和铜加热制备,所以可以用装置甲制备SO2,但实验室用浓硫酸和乙醇制C2H4需控制温度为170 ℃,所以要使用温度计,A错误;氯气在常温下不能和铁反应,所以应先让装置乙中的反应进行一段时间生成氯化亚铁后,再开始装置甲中的反应,B正确;实验过程中关闭弹簧夹3,将导致气体不能流通,不但不能实现让NaOH溶液充分吸收多余的Cl2的目的,反而会使装置气压增大,产生危险,C错误;废铁屑含不与盐酸反应的杂质,所以反应结束后将三颈烧瓶中的溶液加热浓缩、冷却结晶,将混入这些杂质,使晶体不纯,同时要考虑抑制Fe3+水解,D错误。
3.D Ⅰ中固体变为红棕色,说明FeSO4分解生成了红棕色的Fe2O3,A正确;Ⅰ中反应需持续加热,说明FeSO4分解反应本身不放热,需要不断提供热量,FeSO4分解是吸热反应,B正确;SO2具有漂白性,能使品红溶液褪色,则Ⅱ中品红溶液颜色褪去,说明FeSO4分解生成了SO2,C正确;SO3是酸性氧化物,易与水反应生成硫酸,混合气体通过品红溶液使SO3被完全吸收,没有SO3进入氯化钡溶液中,则Ⅲ中未产生白色沉淀,不能说明反应未生成SO3,D错误。
4.答案 (1)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 还原
(2)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
(3)铁粉(屑) KSCN 溶液变血红色
解析 氧化铁与铝单质在高温下发生铝热反应,生成A,则A为Fe,铁和水蒸气在高温下反应生成B,B为黑色磁性氧化物,则B为Fe3O4,Fe3O4中铁元素的化合价为+2、+3价,与盐酸反应生成FeCl3和FeCl2,铁与过量盐酸反应生成FeCl2,则C为FeCl2,FeCl2与过氧化氢反应生成FeCl3,则D为FeCl3。(1)反应①称为铝热反应(属于置换反应),该反应的化学方程式为2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,反应中Al的化合价由0价变为+3价,化合价升高,失电子,被氧化,作还原剂。(2)反应④为FeCl2与过氧化氢反应生成FeCl3,离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。(3)C为FeCl2,D为FeCl3,亚铁离子具有还原性,易被氧化,新配制的FeCl2溶液中应加入铁粉(屑),以防止其转化为FeCl3。检验三价铁离子常用试剂是KSCN溶液,向含Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液,溶液呈血红色。
5.答案 (1)Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+
(2)CuSCN 少量稀硝酸 白色沉淀溶解,溶液变蓝,有气泡生成
(3)2Fe2++(SCN)2+4SCN-2Fe(SCN)3
(4)Cu+
解析 (1)Cu和Fe2(SO4)3溶液反应生成硫酸铜和硫酸亚铁,反应的离子方程式为Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+。(2)Cu2+可与SCN-反应生成CuSCN(白色沉淀)和(SCN)2,根据题给实验现象推断白色沉淀为CuSCN;取少量白色沉淀于试管中,加入少量稀硝酸,若白色沉淀溶解,溶液变蓝,有气泡生成,说明该白色沉淀为CuSCN。(3)取少量ⅰ中清液于试管中,滴加3滴0.1 mol/L KSCN溶液,立即出现白色沉淀CuSCN,Fe2+、SCN-与(SCN)2反应的离子方程式为2Fe2++(SCN)2+4SCN-2Fe(SCN)3。Fe3+遇SCN-,溶液变为血红色,振荡后血红色迅速褪去。(4)根据ⅱ中实验现象立即出现白色沉淀CuSCN,可推知SCN-更易与Cu+结合。
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