2022届高考化学二轮复习探究铁及其化合物的转化专题练习(含解析)
展开2022届高三化学二轮复习探究铁及其化合物的转化必刷卷
一、选择题(共17题)
1.下列物质在给定条件下的转化均能一步实现的是( )
A.Fe3O4FeFeCl3
B.H2O2H2H2O
C.CaCl2溶液CaCO3CO2
D.CuSO4溶液CuCuO
2.可用稀HNO3和AgNO3溶液检验的离子为
A.Na+ B.Cl- C.Fe2+ D.Fe3+
3.只用一种试剂就能将AgNO3、KSCN、稀硫酸、NaOH四种无色溶液区分开来, 该试剂是( )
A.FeCl3溶液 B.Na2CO3溶液 C.Fe(NO3)3溶液 D.BaCl2溶液
4.下列有关物质检验的实验结论正确的是
选项
实 验 操 作 及 现 象
实 验 结 论
A
向某溶液中加入盐酸,产生能使澄清石灰水变浑浊的气体
该溶液中一定含有CO32-
B
向某溶液中加入2滴KSCN溶液,溶液不显红色。再向溶液中加入几滴新制的氯水,溶液变为红色
该溶液中一定含有Fe2+
C
向某溶液中加入硝酸酸化的氯化钡溶液,有白色沉淀生成
该溶液中一定含有SO42-
D
将某物质的溶液进行焰色实验,焰色反应为黄色
该溶液中一定不含K+
A.A B.B C.C D.D
5.在给定条件下,下列选项所示的物质均能实现的是
A.SiO2 SiCl4 Si
B.Al2O3 NaAlO2(aq) Al(OH)3
C.FeS2 SO3 H2SO4
D.Fe3O4 FeCl3(aq) 无水FeCl3
6.常见的4种物质甲、乙、丙、X,它们的转化关系如图所示,某同学对乙的溶液进行测试,一份滴入稀硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀;另一份滴入KSCN溶液,溶液变红。下列叙述正确的是
A.甲为Fe,X为Cl2
B.在乙的溶液中滴入NaOH溶液,生成稳定的白色沉淀
C.丙→乙的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+
D.上述转化过程均涉及氧化还原反应
7.下列实验方案能达到实验目的的是
A.将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中,制备Fe(OH)3胶体
B.用酸性高锰酸钾溶液检验FeCl2溶液是否完全变质
C.工业上制造镁粉时,镁蒸气在N2中冷却
D.往饱和食盐水中加入金属钠可产生白色沉淀
8.下列说法正确的是( )
A.Na、Fe、Al都能导电,它们的氧化物都能与酸反应,与碱不反应
B.CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在,都不是酸性氧化物
C.某溶液中加KSCN溶液显红色,证明原溶液中有Fe3+,无Fe2+
D.某无色溶液中加入氢氧化钠溶液加热,产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,该溶液中一定有NH
9.富脂食品密封保存往往需要在包装袋内装一小包脱氧剂(有效成分是还原铁粉),某小组为探究脱氧剂中铁粉是否变质,取少量样品溶于稀盐酸,再进行下列实验,下列有关实验现象和结论的说法正确的是
A.若加盐酸时有气体产生,则证明脱氧剂未变质
B.若滴加KSCN溶液,无明显变化,再滴加氯水显血红色,则证明脱氧剂未变质
C.若滴加KSCN溶液,溶液显血红色,则证明脱氧剂已变质
D.若加入铜粉充分反应后,溶液呈蓝色,则证明脱氧剂已完全变质
10.分别进行如下表所示实验,现象和结论均正确的是
选项
实验操作
现象
结论
A
将过量铁粉加入到一定量的稀硝酸中,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液
溶液颜色无明显变化
稀硝酸将Fe直接氧化为Fe2+
B
向KI溶液中滴入少量新制氯水和CCl4,振荡、静置
溶液分层,下层呈紫红色
I-的还原性强于Cl-
C
向某溶液里滴加稀NaOH溶液并将湿润的红色石蕊试纸置于试管口
试纸颜色没变
原溶液中无NH
D
向紫色石蕊溶液中通入SO2
溶液先变红后褪色
SO2具有酸性和漂白性
A.A B.B C.C D.D
11.将a g CuO和铜粉的混合物样品加入到体积为1L的H2SO4和Fe2(SO4)3的混合溶液中,样品完全溶解,溶液中只有Fe2+、Cu2+、H+三种阳离子,且三种阳离子物质的量之比为5︰3︰1(不考虑盐的水解及溶液体积的变化)。若测得反应后溶液的c(H+)=0.1 mol/L,下列说法正确的是
A.原溶液中c(H2SO4)为0.05 mol/L
B.向反应前的溶液中加入足量铁粉,产生的气体体积为4.48L
C.混合物中铜的质量分数为60%
D.将足量的H2通入灼热的混合物,反应结束后,混合物的质量减少了0.8g
12.铝热反应常用于冶炼高熔点金属,某小组探究Al粉与Fe3O4发生反应所得黑色固体的成分,实验过程及现象如下:
下列说法不正确的是
A.反应①产生的气体是H2 B.反应②为:Al2O3 +2OH-=2AlO2-+H2O
C.反应③的白色沉淀是Al(OH)3 D.黑色固体中不含Al和Fe3O4
13.下列实验操作及现象和结论均正确的是( )
实验操作及现象
结论
A
向装有溴水的分液漏斗中加入裂化汽油,振荡静置,上层为橙红色
裂化汽油可萃取溴
B
向两份相同的银氨溶液中分别滴加几滴等浓度的氯化钠和碘化钠溶液,一份产生黄色沉淀,另一份无明显现象
AgI的Ksp小于AgCl的Ksp
C
将气体通入品红溶液中品红溶液褪色
该气体一定是SO2
D
向溶液中先滴加氯水,再滴加少量KSCN溶液,溶液变为血红色
该溶液中预定含有Fe2+
A.A B.B C.C D.D
14.下列装置、试剂使用或操作正确的是
A.①比较碳酸和苯酚的酸性 B.②制备NaHCO3
C.③检验溶液中是否含有K+ D.④用NaOH溶液测定稀硫酸浓度
15.某同学欲利用如图装置制取能较长时间存在的Fe(OH)2,其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是
A.X可以是稀硫酸或稀硝酸或稀盐酸
B.实验开始时应先关闭止水夹a、打开b,再向烧瓶中加入X
C.反应一段时间后可在烧瓶中观察到白色沉淀
D.反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞,则Fe(OH)2可较长时间存在
16.下列各组离子可能大量共存的是
①84消毒液的水溶液中:Fe2+、Cl-、Ca2+、Na+
②加入KSCN溶液显红色的溶液:K+、NH、Cl-、S2-
③能够与金属Al常温下反应放出H2的溶液:Fe3+、Al3+、SO、K+
④pH=2的溶液中:NH、Na+、Cl-、Cu2+
⑤无色溶液中:K+、CH3COO-、HCO、MnO
A.②③ B.①③ C.①⑤ D.③④
17.NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.溶液完全反应,转移电子数目一定为2 NA
B.16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1 NA
C.高温下,5.6 g Fe与足量的水蒸气反应,转移电子数为0.3 NA
D.与的混合物,含离子总数为0.3 NA
二、综合题(共6题)
18.由铜和三氧化二铁组成的混合粉末共,加入到浓度为的硫酸中,使之充分反应。
(1)若硫酸溶液过量,且测得反应后溶液中和的物质的量相等,则原混合物中铜的质量为___________g;
(2)若固体混合物恰好能全部溶解在硫酸中,且消耗的硫酸体积为,求V的最小值,并简要写出推理及计算过程。___________
19.有一溶液,其中可能含有Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+、Cu2+、NH4+、K+、CO32-、SO42-、Br- 等离子的几种,为分析其成分,取此溶液分别进行了四个实验,其操作和有关现象如图所示:
请你根据上图推断:
(1)实验①、②能确定原溶液中一定存在________和_______(填离子符号);
(2)实验⑤中所发生的氧化还原的离子方程式为__________________________________。
(3)实验④中产生的刺激性气味的气体,工人常利用该物质的浓溶液检查氯气管道是否漏气,反应的化学方程式是_______________________________________________
(4)写出实验④中,由A→B过程中所发生反应的离子方程式:________________________。
20.短周期主族元素X、Y、Z、R的原子序数依次增大。X原子的最外层电子数比Y的次外层电子数多3;Y和R同主族,且原子序数R是Y的2倍,Z是地壳中含量最多的金属元素;W形成的合金是目前使用最广泛的金属合金。回答下列问题:
(1)X在元素周期表中的位置是___________,Z元素的原子结构示意图是___________。
(2)R的简单氢化物电子式为___________,简单氢化物的稳定性X___________Y(填“>”或“<”)。
(3)下列可用于实验室制备W的低价氧化物对应的水化物(苯是一种有机物,难溶于水,密度比水小)的装置有___________。
(4)无机盐W2(RY4)3在T.F菌存在的酸性溶液中可实现天然气的催化除杂,其原理如图所示:
写出过程i中发生反应的离子方程式___________。
21.工业上从铝土矿(主要成分是,还含有、杂质,不考虑其他成分)中提取铝的工艺流程如下:
请回答下列问题:
(1)溶液中的溶质是_______(写化学式)。
(2)写出沉淀的一种工业用途_______。
(3)步骤(Ⅱ)中需要加入过量的烧碱溶液,写出生成沉淀的化学反应方程式:_______。
(4)溶液中通入过量生成沉淀的离子方程式为:_______。
(5)铝质容器可以储存和运输浓硝酸的原因是_______。
22.铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛,请根据下列实验回答问题。
(1)生铁中含有一种铁碳化合物X(Fe3C)。X在足量的空气中高温煅烧,生成有磁性的固体Y,将Y溶于过量盐酸后溶液中大量存在的阳离子是______________;Y与过量浓硝酸反应后溶液中含有的盐的化学式为___________。
(2)某溶液中有Mg2+、Fe2+、Al3+、Cu2+等离子,向其中加入过量的NaOH溶液后,过滤,将滤渣高温灼烧,并将灼烧后的固体投入过量的稀盐酸中,所得溶液与原溶液相比,溶液中大量减少的阳离子是___。
A.Mg2+B.Fe2+C.Al3+D.Cu2+
(3)氧化铁是重要的工业颜料,用废铁屑制备它的流程如下:
回答下列问题:
①操作Ⅰ的名称是________;操作Ⅱ的名称是________;操作Ⅱ的方法为_____________________。
②请写出生成FeCO3沉淀的离子方程式:____________________________。
23.粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰,主要成分有、、和等物质。综合利用粉煤灰不仅能够防止环境污染,还能制得纳米等重要物质,流程如图:
(查阅资料)①伯胺能与发生反应:
,生成易溶于煤油的产物。
②在水溶液中能与发生反应:。
(1)“酸浸”过程中发生反应的离子方程式为___________;滤渣的主要成分是___________(填化学式)。
(2)过程II中,加入过量的作用是___________(用离子方程式表示)伯胺-煤油可对浸取液进行分离,该操作的名称是___________。
(3)利用化学平衡知识分析:用NaCl溶液进行反萃取的原理是___________。
(4)过程IV中过量的可将水层2中的转化为,得到的再被氧化为FeOOH,其中第一步的离子方程式为(未配平),该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。
(5)测定产品纳米中的含铁量:将纳米溶于过量酸中加热,先用过量的将还原成,再加入溶液除去过量的,然后用标准溶液(已加入指示剂)滴定溶液中的。此过程发生的部分反应为:;。
①用除去过量的的目的是___________。
②若称取纳米的质量为5.00g,配成100.0mL溶液,取出20.00mL,经上述方法处理后,再用0.1000标准溶液滴定,达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00mL,则产品中铁元素的质量分数为___________。
参考答案
1.D
【详解】
A.铁与稀盐酸反应生成的是氯化亚铁,不是氯化铁,不能一步实现,故A不选;
B.过氧化氢分解生成的是氧气,和水,不能生成氢气,故B不选;
C.由于盐酸的酸性大于碳酸,所以氯化钙溶液中通入二氧化碳,不能生成碳酸钙沉淀,故C不选;
D.铁比铜活泼,故铁可以与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,铜可以与氧气反应生成氧化铜,故选D。
答案选D
2.B
【详解】
A.Na+与稀硝酸、硝酸银均不反应,无法用二者检验,A不符合题意;
B.加入稀硝酸和硝酸银后,若生成白色沉淀,则证明含有Cl-,B符合题意;
C.Fe2+虽然可以被稀硝酸氧化,但若Fe2+浓度较小,现象可能不明显,且Fe2+不与硝酸银反应,C不符合题意;
D.Fe3+与稀硝酸、硝酸银均不反应,无法用二者检验,D不符合题意;
综上所述答案为B。
3.A
【详解】
A.FeCl3溶液加入四种溶液中依次出现的现象是:白色沉淀、血红色溶液、无现象、红褐色沉淀,反应现象不同,可以鉴别,A正确;
B.Na2CO3溶液与KSCN、NaOH不反应,不能鉴别KSCN、NaOH,B错误;
C.硝酸铁溶液与AgNO3、H2SO4不反应,不能鉴别AgNO3、H2SO4,C错误;
D.BaCl2溶液与KSCN、NaOH不反应,不能鉴别KSCN、NaOH,D错误;
答案选A。
4.B
【详解】
A. 向某溶液中加入盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水,由于二氧化硫和二氧化碳均可以使澄清石灰水变浑浊,说明溶液中有碳酸盐、碳酸氢盐、亚硫酸盐或亚硫酸氢盐,故A错误;
B. 向某溶液中加入2滴KSCN溶液,溶液不显红色,说明不含三价铁离子,再向溶液中加入几滴新制的氯水,溶液变为红色,说明生成了三价铁离子,证明溶液中一定含有亚铁离子,故B正确;
C. 向某溶液中加入硝酸酸化的氯化钡溶液,有白色沉淀生成,溶液中可能含有SO42-、银离子等,故C错误;
D. 钠离子的焰色反应为黄色,钾离子的焰色反应为紫色,会被钠离子的黄色所掩蔽,所以某物质的溶液焰色反应为黄色,说明一定含Na+,但不能确定是否含K+,故D错误;
故选B。
5.B
【详解】
A.SiO2不与HCl反应,A错误;
B.Al2O3与NaOH反应得到NaAlO2,NaAlO2溶液中通入过量的CO2,可得到Al(OH)3,化学方程式分别为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,NaAlO2+CO2+2H2O=NaHCO3+Al(OH)3↓,B正确;
C.FeS2与O2反应生成二氧化硫,得不到SO3,C错误;
D.FeCl3溶液加热后得不到无水FeCl3,由于Fe3+会水解,加热促进水解,最终得到氢氧化铁,D错误;
答案选B。
6.D
【分析】
对乙的溶液进行测试,一份滴入稀硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明乙的溶液中含有Cl-;另一份滴入KSCN溶液,溶液变红,说明乙的溶液中含有Fe3+,则乙为FeCl3;甲和X反应生成FeCl3,甲、X是Cl2、Fe中的一种,乙和X反应生成丙,丙和甲反应生成乙,由此推测出,X为Fe,甲为Cl2,丙为FeCl2。
【详解】
A.甲为Cl2,X为Fe,A项错误;
B.乙为FeCl3,和氢氧化钠反应生成Fe(OH)3红褐色沉淀,B项错误;
C.丙为FeCl2,乙为FeCl3,FeCl2和Cl2反应生成FeCl3,离子方程式为:,C项错误;
D.上述转化过程中,均包含化合价的变化,都属于氧化还原反应,D项正确;
答案选D。
7.D
【详解】
A.制备Fe(OH)胶体:将饱和的FeCl;溶液滴加到沸水中,继续加热至液体呈透明红褐色,将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中得到氢氧化铁沉淀,故A错误;
B.酸性高锰酸钾溶液能氧化氯化亚铁,但不能检验是否变质,故B错误;
C.Mg蒸气和氮气反应生成氮化镁,不能作冷却剂,故C错误;
D.金属钠与水反应,溶剂减少,有溶质析出,故有白色沉淀,故D正确;
故选D。
8.D
【详解】
A.Na、Fe、Al都能导电,Al的氧化物既能与酸反应,又能与碱反应,A说法错误;
B.CO、NO、NO2都是大气污染气体,NO可与空气中氧气反应,B说法错误;
C.某溶液中加KSCN溶液显红色,证明原溶液中有Fe3+,不能证明是否含有Fe2+,C说法错误;
D.某无色溶液中加入氢氧化钠溶液加热,产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,该气体为氨气,则该溶液中一定有NH,D说法正确;
答案为D。
9.C
【详解】
A.若加盐酸时有气体产生,说明样品中还有铁粉,但不证明脱氧剂未变质也可能部分变质,A错误;
B.若滴加KSCN溶液,无明显变化,说明加入盐酸后的溶液中没有Fe3+,这可能时Fe+2Fe3+=3Fe2+,也可能时变质时Fe就被氧化为FeO,再滴加氯水显血红色,故不能证明脱氧剂未变质,B错误;
C.若滴加KSCN溶液,溶液显血红色,说明加入盐酸后的溶液中含有Fe3+,所以证明脱氧剂已变质,C正确;
D.若加入铜粉充分反应后,溶液呈蓝色,说明加入盐酸后的溶液中含有Fe3+,发生Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+,但不能证明脱氧剂已完全变质,还可能是部分被氧化,D错误;
故答案为:C。
10.B
【详解】
A.稀硝酸将Fe直接氧化为Fe3+,过量的Fe粉又将Fe3+还原为Fe2+,A错误;
B.向KI溶液中滴入少量新制氯水发生反应,Cl2+2I-=I2+2Cl-,I2溶于CCl4处于下层,下层呈紫红色,I-为还原剂,Cl-为还原产物,还原剂还原性大于还原产物,B正确;
C.检验NH,应用浓NaOH溶液或加热才能生成NH3,C错误;
D.SO2通入溶液中与水反应生成亚硫酸,亚硫酸使紫色石蕊变红,亚硫酸具有酸性,SO2不具有酸性,D错误;
故答案选B。
11.D
【分析】
由反应后溶液的c(H+)=0.1 mol/L,三种阳离子物质的量之比为5︰3︰1可知,溶液中氢离子的物质的量为0.1 mol/L×1L=0.1mol,亚铁离子为0.1mol×5=0.5mol、铁离子的物质的量为0.1mol×3=0.3mol;由铁原子个数守恒可知,硫酸铁的物质的量为0.5mol×=0.25mol,由电荷守恒可得:2n(Fe2+)+2n(Cu2+)+n(H+)=2n(SO),则n(SO)==0.85mol,混合溶液中稀硫酸的物质的量为0.85mol—0.25mol×3=0.1mol;硫酸铁溶液与铜反应的方程式为Fe2(SO4)3+Cu=FeSO4+CuSO4,由方程式可知,铜的物质的量为0.25mol,由铜原子个数守恒可知,氧化铜的物质的量为0.3mol—0.25mol=0.05mol。
【详解】
A.由分析可知,混合溶液中稀硫酸的物质的量为0.1mol,则1L混合溶液中稀硫酸的浓度为1 mol/L,故A错误;
B.缺标准状况,无法计算铁与0.1mol稀硫酸反应生成氢气的体积,故B错误;
C.由分析可知,混合物中氧化铜和铜的物质的量分别为0.05mol和0.25mol,则铜的质量分数为×100%=80%,故C错误;
D.将足量的氢气通入灼热的混合物,反应结束后,混合物减少的质量为氧化铜中氧原子的质量,由分析可知,混合物中氧化铜的物质的量为0.05mol,则混合物减少的质量为0.05mol×16g/mol=0.8g,故D正确;
故选D。
12.D
【分析】
探究Al粉与Fe3O4发生反应所得黑色固体的成分,由实验可知,黑色固体与稀硫酸反应生成气体,且溶液b加KSCN溶液为不变色,可知溶液b不含铁离子;黑色固体与NaOH反应无气体,则一定不含Al,溶液a与二氧化碳反应生成白色沉淀为氢氧化铝,则黑色固体中一定含氧化铝,以此来解答。
【详解】
由上述分析可知,黑色固体一定含氧化铝、Fe,一定不含Al,可能含Fe3O4,
A. 反应①产生的气体是H2,为金属与稀硫酸反应生成,故A正确;
B. 固体含氧化铝,则反应②为Al2O3+2OH−═2AlO2−+H2O,故B正确;
C. 反应③中AlO2−与二氧化碳反应,可知白色沉淀是Al(OH)3,故C正确;
D. 黑色固体中不含Al,可能含Fe3O4,故D错误;
答案选D。
13.B
【详解】
A. 裂化汽油含有烯烃,可使溴水褪色,裂化汽油不可用于萃取溴,故A现象和结论均错误;
B. Ksp小的先沉淀,由一份中产生黄色沉淀,另一份无明显现象,可知AgI的Ksp小于AgCl的Ksp,故B正确;
C. 将气体通入品红溶液中品红溶液褪色,该气体还可能是氯气,故C错误;
D. 氯气具有强氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,向某溶液中先滴加少量氯水,再滴加KSCN溶液,溶液呈血红色,不能说明原来溶液中含有亚铁离子,也可能含铁离子,故D错误;
故选B。
14.D
【详解】
A.乙酸易挥发,能使苯酚钠溶液变浑浊,会干扰碳酸与苯酚的酸性比较,A错误;
B.该装置为侯氏制碱法的简易装置,由于氨气极易溶于水,直接通入食盐水容易发生倒吸,通二氧化碳的导管未伸入液面以下,吸收不充分,B错误;
C.焰色反应,验证溶液中是否有钾离子时,用玻璃棒沾取少许溶液,在酒精灯下灼烧,同时需要透过蓝色钴玻璃观看燃烧的火焰,如果火焰是紫色的,说明含有钾离子,C错误;
D.用氢氧化钠溶液和酚酞测定稀硫酸浓度,利用中和反应,以及酚酞遇碱变红,来测定稀硫酸的浓度,D正确;
答案选D。
15.D
【详解】
A. 稀硝酸会将铁氧化为+3价的铁离子,故A错误;
B. 实验开始时,应先打开a、b,利用生成的氢气将装置中空气排出,然后关闭a,利用压强差将烧瓶中生成的亚铁离子排入到锥形瓶中反应生成Fe(OH)2,故B错误;
C. 反应一段时间后可在锥形瓶中观察到白色沉淀,故C错误;
D. 由于装置中的空气及溶液中氧气已经被除去,故Fe(OH)2可较长时间存在,故D正确,
故选D。
16.D
【详解】
①84消毒液有效成分为NaClO,NaClO具有强氧化性,能将Fe2+氧化成Fe3+,这些离子在指定溶液中不能大量共存,故①不符合题意;
②加入KSCN溶液显红色,说明含有Fe3+,Fe3+具有强氧化性,能将S2-氧化,这些离子在指定溶液中不能大量共存,故②不符合题意;
③能够与Al反应生成H2,该溶液可能为酸,也可能为碱,这些离子在酸中能够大量共存,在碱中不能大量共存,这些离子在指定溶液中可能大量共存,故③符合题意;
④pH=2的溶液显酸性,这些离子能够大量共存,故④符合题意;
⑤MnO显紫红色,与题意不符,故⑤不符合题意;
综上所述,③④正确;选项D正确;
答案为D。
17.D
【详解】
A.溶液中n(H2O2)==1mol,但H2O2反应时,可能只作氧化剂,也可能只作还原剂,还可能既是氧化剂也是还原剂,因此无法判断具体转移电子数,故A错误;
B.Fe(OH)3胶体中胶粒为多个Fe(OH)3分子组成,且FeCl3水解不能完全发生,因此无法判断胶粒数目,故B错误;
C.5.6 g Fe的物质的量为=0.1mol,高温下Fe与水蒸气反应生成物为Fe3O4,因此0.1mol Fe完全反应时转移mol电子,故C错误;
D.Na2S与Na2O2的摩尔质量都是78g/mol,与的混合物的物质的量为=0.1mol,1个Na2S与Na2O2中所含离子数均为3个,所以0.1mol混合物中含离子总数为0.3 NA,故D正确;
综上所述,说法正确的是D项,故答案为D。
18.3.2 257.1mL
【分析】
Cu和Fe2O3的混合物中加入稀硫酸后先发生反应Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O,生成的铁离子再与铜发生反应2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+。若硫酸过量,Fe2O3完全溶解,反应后 Fe3+和 Fe2+物质的量相等,铜完全溶解,结合2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+分析解答;若固体和硫酸都恰好完全反应,硫酸只消耗在与氧化铁的反应中,在总质量恒定的情况下,氧化铁的质量越大,硫酸的消耗量就越大;铜的质量越大,氧化铁的质量越小,硫酸的消耗量就越小。所以当铜恰好能把 Fe3+全部转化为 Fe2+时,氧化铁的质量最小,即所消耗的 硫酸的量最小,据此分析解答。
【详解】
(1) 硫酸过量,Fe2O3完全溶解,反应后 Fe3+和 Fe2+物质的量相等,铜完全溶解。设混合物中Cu与Fe2O3的物质的量分别为 xmol 和 ymol;反应后 Fe3+和 Fe2+物质的量相等,则各为ymol,由2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+可得出:2x=y。则有①64g/mol×xmol+160g/mol×ymol=19.2g,②2x=y,联立①②解得:x=0.05,y=0.1,所以混合物中铜的质量为 0.05mol×64g/mol=3.2 g,故答案为:3.2;
(2)由题意可知,固体和硫酸都恰好完全反应,硫酸只消耗在与氧化铁的反应中,在总质量恒定的情况下,氧化铁的质量越大,硫酸的消耗量就越大;铜的质量越大,氧化铁的质量越小,硫酸的消耗量就越小。所以当铜恰好能把 Fe3+全部转化为 Fe2+时,氧化铁的质量最小,即所消耗的 硫酸的量最少;根据2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+有①x=y,根据固体质量有②64g/mol×xmol+160g/mol×ymol=19.2g,联立①②解得 :x=y=,此时消耗的硫酸最少 V==0.2571L=257.1mL,故答案为:257.1 mL。
19.K+ Br- 2Fe2+ +Cl2=2Fe3++2Cl- 8NH3 + 3Cl2 =6NH4Cl + N2 Al(OH)3 + OH- =[Al(OH)4]-
【分析】
溶液焰色反应,用蓝色钴玻璃观察显紫色,说明溶液中含有钾离子;与硝酸银反应产生淡黄色沉淀,说明有溴离子;加入过量氢氧化钠产生刺激性气味气体,气体为氨气,说明有铵根离子;加入氢氧化钠产生白色沉淀,沉淀有部分溶于NaOH,说明溶液中存在镁离子,铝离子,溶液中不含Fe3+、Cu2+;加入KSCN后无现象,氯水氧化后产生红色,说明溶液中存在亚铁离子。
【详解】
(1)实验①焰色反应通过蓝色钴玻璃进行观察,火焰为紫色,说明溶液中存在K+,②中加入硝酸银发生黄色沉淀,说明溶液中有Br-。故能确定原溶液中一定存在K+和Br-;
(2)实验⑤中通入氯水,溶液中亚铁离子与氯水反应产生三价铁离子,三价铁离子与SCN-作用使溶液变红,故所发生的氧化还原反应的离子方程式为2Fe2+ +Cl2=2Fe3++2Cl-;
(3)实验④中产生的刺激性气味的气体为氨气,工人常利用该物质的浓溶液即氨水,检查氯气管道是否漏气,若漏气,漏气位置产生大量氯化铵白烟,反应的化学方程式是8NH3 + 3Cl2 =6NH4Cl + N2;
(4)实验④中,随着氢氧化钠的含量不断增加,沉淀开始部分溶解,说明沉淀中有氢氧化铝,由A→B过程中所发生反应的离子方程式Al(OH)3 + OH- =[Al(OH)4]-或Al(OH)3 + OH- =AlO2-+2H2O。
20.第二周期VA族 < ①②④
【分析】
X原子的最外层电子数比Y的次外层电子数多3,则Y的次外层只能是2个电子,X的最外层电子数为5,Y和R同主族,且原子序数R是Y的2倍,则Y为O、R为S,Z是地壳中含量最多的金属元素,Z为Al,W形成的合金是目前使用最广泛的金属合金,W其Fe,据此解答。
【详解】
根据以上分析:X为N、Y为O、Z为Al、R为S、W为Fe:
(1)X的核外电子排布为2、5,位于第二周期VA族,Z为Al核外电子排布为2、8、3,核外电子排布图为:,故答案为:第二周期VA族;;
(2)R的简单氢化物为H2S,其电子式为:,O的非金属性强于N,非金属性越强形成的气态氢化物越稳定,即H2O比NH3稳定,故答案为:;<;
(3)W的低价氧化物对应的水化物为氢氧化亚铁,易被氧化,制备时要防止与氧气接触,装置①稀硫酸与铁粉反应生成氢气和硫酸亚铁,产生的氢气可排尽装置内的空气,然后滴加NaOH溶液,反应生成氢氧化亚铁,故可以制备;②装置中硫酸与铁反应前先打开弹簧夹a,让生成氢气排尽装置中的空气后,关闭弹簧夹,继续生成的氢气能将硫酸亚铁溶液压入氢氧化钠溶液中生成氢氧化亚铁,故可以制备;③氢氧化钠溶液直接滴入敞口的试管中会有空气进入氧化氢氧化亚铁,最终得不到氢氧化亚铁,故不可以制备;④苯密度小于水浮于水面上可以起到隔绝空气的作用,用长导管吸取氢氧化钠溶于伸入试管内挤压出来,可以防止氧气带入,可知制备,故答案为:①②④。
(4)W2(RY4)3为硫酸铁,H2R为H2S,R单质为S,WRY4为硫酸亚铁,由图示可知反应i发生的反应为,反应的离子方程式为:,故答案为:;
21.、、 制作光导纤维或制备晶体硅或生产玻璃等 铝遇冷的浓硝酸发生钝化,使铝的表面生成致密的氧化膜,阻止反应继续进行
【分析】
铝土矿中含有Al2O3、SiO2、Fe2O3,Al2O3为两性氧化物,SiO2为酸性氧化物,Fe2O3为碱性氧化物,加入过量的盐酸,发生Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O、Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,SiO2不与盐酸反应,沉淀B为SiO2,溶液A中的溶质为AlCl3、FeCl3,加入盐酸为过量,因此溶液A中还含有HCl,氢氧化铝为两性氢氧化物,能与NaOH反应,溶液A中加入过量的NaOH,发生HCl+NaOH=NaCl+H2O、AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O、FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl,沉淀C为Fe(OH)3,溶液D中溶质为NaOH、NaCl、NaAlO2,碳酸的酸性强于Al(OH)3,因此溶液D中通入足量的CO2发生:NaOH+CO2=NaHCO3、NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,氢氧化铝受热分解成Al2O3,电解熔融状态下氧化铝得到铝单质,据此分析解答。
【详解】
(1)根据上述分析,溶液A中的溶质为HCl、FeCl3、AlCl3;
故答案为HCl、FeCl3、AlCl3;
(2)沉淀B为SiO2,SiO2工业可以制作光导纤维、晶体硅、生产玻璃等;
故答案为制作光导纤维、晶体硅、生产玻璃等;
(3)溶液A中的溶质为HCl、FeCl3、AlCl3,氢氧化铝为两性氢氧化物,能与NaOH反应,溶液A中加入过量的NaOH,发生HCl+NaOH=NaCl+H2O、AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O、FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl;
故答案为FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl;
(4)溶液D中的溶质为NaOH、NaCl、NaAlO2,碳酸的酸性强于Al(OH)3,因此溶液D中通入足量的CO2发生:NaOH+CO2=NaHCO3、NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3;
故答案为;
(5) 铝遇冷的浓硝酸发生钝化,使铝的表面生成致密的氧化膜,阻止反应继续进行,可以用铝质容器储存和运输浓硝酸;
故答案为铝遇冷的浓硝酸发生钝化,使铝的表面生成致密的氧化膜,阻止反应继续进行。
22.Fe2+、Fe3+、H+ Fe(NO3)3 BC 过滤 洗涤 在漏斗中加入适量蒸馏水,浸没沉淀,让蒸馏水自然流下,重复2~3次 Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O
【详解】
(1)铁的氧化物中具有磁性的是Fe3O4,Fe3O4溶于过量的盐酸后溶液中存在的阳离子是Fe2+、Fe3+、H+;Fe3O4溶于过量的浓硝酸后Fe元素会被氧化为Fe3+,所以反应后的溶液中含有的盐是Fe(NO3)3;
(2)向该溶液中加入过量的NaOH溶液后:Mg2+→Mg(OH)2、Fe2+→Fe(OH)3、Al3+→AlO2-、Cu2+→Cu(OH)2;过滤后滤渣中含有Mg(OH)2、Fe(OH)3、Cu(OH)2;高温灼烧后Mg(OH)2→MgO、Fe(OH)3→Fe2O3、Cu(OH)2→CuO;将MgO、Fe2O3、CuO投入过量盐酸后生成Mg2+、Fe3+、Cu2+,故应选择B、C;
(3)①从流程图中知道经操作Ⅰ得到滤渣,故该操作是过滤;操作Ⅱ是在得到FeCO3沉淀后进行的,故该操作是洗涤;洗涤具体操作方法为:在漏斗中加入适量蒸馏水,浸没沉淀,让蒸馏水自然流下,重复2~3次;
②从流程图中分析加入稍过量的NH4HCO3溶液,有FeCO3沉淀,还应有CO2生成,发生复分解反应的离子方程式为:Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O。
23.
(1)
(2) 萃取、分液
(3),结合,溶液中浓度减小,使平衡向逆反应方向移动,实现反萃取
(4)4:1
(5) 防止滴定过程中由于同时还原而造成较大的实验误差 67.2%
【解析】
(1)
“酸浸”过程中加入稀硫酸,金属氧化物都和稀硫酸反应,只有SiO2不反应,滤渣的主要成分是SiO2,其中与Fe3O4发生反应的离子方程式为:,故答案为:;SiO2;
(2)
过氧化氢有氧化性,可将Fe2+完全氧化为Fe3+,Fe3+与伯胺反应生成易溶于煤油的产物,提高萃取率;伯胺-煤油与水互不相溶,可将Fe(NH2-R)3(OH)SO4从水溶液中萃取分液而分离出来,故答案为:;萃取、分液;
(3)
Fe3+与Cl-反应生成[FeCl6]3-,导致Fe3+浓度减小,使的平衡向逆反应方向移动,Fe3+从易溶于煤油的物质中转移到易溶于水的物质中从而实现反萃取,故答案为:,结合,溶液中浓度减小,使平衡向逆反应方向移动,实现反萃取;
(4)
根据题意可知,将N2H4氧化为N2,根据得失电子相等可知,n()×1=n(N2H4)×4,所以n(Fe3+):n(N2H4)=4:1,故答案为:4:1;
(5)
具有还原性,加入HgCl2使得转化为,防止过量的消耗K2Cr2O7溶液使Fe的测定产生误差;根据关系式6Fe2+~可得铁的质量分数为,故答案为:防止滴定过程中由于同时还原而造成较大的实验误差;67.2%。
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