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- 2021-07-08 发布
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第3讲 铁及其化合物
[考纲要求]
1.了解铁及其重要化合物的制备方法。2.掌握铁的主要性质及应用。3.掌握铁的重要化合物的主要性质及应用。
铁及其氧化物和氢氧化物
1.铁的性质
(1)物理性质
铁为______色固体,具有良好的导电、导热、延展性。
(2)化学性质
铁单质性质活泼,有较强的还原性,主要化合价为+2价和+3价。
按要求书写下列反应的方程式:
①Fe与Cl2、S反应的化学方程式:
________________________________________________________________________;
________________________________________________________________________。
②Fe与水蒸气的反应:
________________________________________________________________________。
③与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。
Fe与过量稀HNO3的反应:
________________________________________________________________________。
Fe与少量稀HNO3的反应:
________________________________________________________________________。
④Fe与FeCl3溶液的反应(写离子方程式):
________________________________________________________________________。
2.铁的氧化物
(1)物理性质
16
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
____
____________
色态
黑色粉末
______粉末
黑色晶体
铁的价态
____价
____价
+2价,+3价
(2)化学性质
FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为
________________________________________________________________________,
________________________________________________________________________,
________________________________________________________________________。
3.铁的氢氧化物
(1)物理性质
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色、态
____固体
______固体
溶解性
__溶于水
__溶于水
(2)化学性质
①稳定性
Fe(OH)2:不稳定,分解产物复杂;在空气中易被氧化成Fe(OH)3,反应的化学方程式为__________________,现象为白色固体变成______,最终变为______。
Fe(OH)3:不稳定,受热易分解,化学方程式为__________________________。
②碱性
Fe(OH)2属于二元弱碱,Fe(OH)3属于三元弱碱,与非氧化性强酸反应的离子方程式分别为__________________________。
4.Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备
分别由可溶性的亚铁盐和铁盐与碱反应制得,离子方程式分别为________________________________。
[回扣判断](正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)铁具有导电、导热、延展性及被磁体吸引的特性( )
(2)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2( )
(3)根据Cl2、S与铁的反应可以判断氯元素和硫元素的非金属性强弱( )
(4)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同( )
(5)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸( )
(6)氧化铁能与酸反应,所以可用于制作红色染料( )
(7)Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3,所以不能通过化合反应制取Fe(OH)3( )
[重点提醒]
16
1.铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3,而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
2.制取Fe(OH)2时,所用溶液要煮沸除氧气,要将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,或在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应。
对点速练
练点一 铁及其氧化物性质
1.下列金属中,表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是( )
A.K B.Na
C.Fe D.Al
2.下列叙述正确的是( )
A.Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生置换反应
B.足量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3
C.先后将等物质的量的Fe2O3和Fe分别溶于同一稀盐酸时无气体放出
D.Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3,在给定的条件下能实现转化
练点二 铁及其氧化物的计算
3.将10.7 g Mg、Al和Fe组成的合金溶于足量的氢氧化钠溶液中,产生标准状况下3.36 L气体。另取等质量的合金溶于过量盐酸中,生成标准状况下7.84 L气体,向反应后的溶液中加入过量NaOH溶液,得到沉淀的物质的量为( )
A.0.1 mol B.0.2 mol
C.0.25 mol D.0.3 mol
4.有一块铁的“氧化物”样品,用140 mL 5.0 mol·L-1盐酸恰好将之完全溶解,所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2,恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+,则该样品可能的化学式为( )
A.Fe2O3 B.Fe3O4
C.Fe4O5 D.Fe5O7
练点三 铁及氢氧化铁的实验
5.某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列实验。
从分类角度分析下列说法正确的是( )
16
A.实验①③反应制得的物质均为纯净物
B.实验②③均未发生氧化还原反应
C.实验②③均为放热过程
D.实验①②所涉及的物质均为电解质或非电解质
6.(1)下列各图示中,能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。
(2)用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀:用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________。
②除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
③生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
方法总结
Fe(OH)2的制备方法
方法一:有机覆盖层法
将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图1所示。
方法二:还原性气体保护法
用H2
16
将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀,如图2所示。
方法三:电解法
用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆盖苯或煤油,如图3所示。
Fe2+、Fe3+的性质、转化及检验
1.亚铁盐和铁盐
(1)亚铁盐(Fe2+)
含有Fe2+的溶液呈浅绿色,Fe2+既有________性,又有________性,Fe2+与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为____________________,____________________。
(2)铁盐(Fe3+)
①氧化性:含有Fe3+的溶液呈________色,Fe3+具有氧化性,Fe3+与Cu反应的离子方程式为________________________。
②特性:含有Fe3+的盐溶液遇到______时变成血红色。
③易水解:FeCl3滴入沸水中的化学方程式:________________________________。
2.Fe2+和Fe3+的转化
Fe2+Fe3+
完成下列变化的离子方程式,体会Fe2+与Fe3+转化条件。
(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀:
__________________________________。
(2)将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液,溶液变蓝:
__________________________________。
(3)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔:
__________________________________。
(4)将H2O2滴入到酸性FeCl2溶液中:
__________________________________。
(5)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中,有无色气体放出:
__________________________________。
3.Fe2+、Fe3+的检验
(1)Fe2+的检验
16
①无现象溶液变红色,证明含有Fe2+
②产生白色絮状沉淀,迅速变成灰绿色,最终变为红褐色,证明有Fe2+
③生成蓝色沉淀,证明有Fe2+
(2)Fe3+的检验
①溶液变红色,证明含有Fe3+
②产生红褐色沉淀,证明有Fe3+存在
(3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验
①Fe3+的检验:
a.溶液变____色,说明含有Fe3+
b.试纸变____色,说明含有Fe3+
②Fe2+的检验:
a.KMnO4溶液__________,说明含有Fe2+
b.溴水____,说明含有Fe2+
[回扣判断](正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,该溶液中一定含有Fe2+( )
(2)硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的H2O2:Fe2++2H++H2O2===Fe3++2H2O( )
(3)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3↓( )
(4)1 mol FeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA( )
(5)中性溶液中可能大量存在Fe3+、K+、Cl-、SO( )
(6)室温下,向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液,再滴加几滴淀粉溶液,溶液变蓝色,说明Fe3+的氧化性比I2的强( )
(7)用NaOH溶液和盐酸能除去FeCl2溶液中混有的CuCl2( )
[重点提醒]
含铁物质的除杂方法
16
主要物质
杂质
除杂方法
Fe2+
Fe3+
加过量铁粉后过滤
FeCl3
FeCl2
加氯水或H2O2
Fe2+
Cu2+
加过量铁粉后过滤
Fe
Al
加过量NaOH溶液后过滤
Fe2O3
Al2O3、SiO2
加过量NaOH溶液后过滤
对点速练
练点一 Fe3+、Fe2+的相互转化
1.下列试剂中,不能使Fe2+转化为Fe3+的是( )
①氯气 ②NaCl溶液 ③KMnO4溶液 ④稀硝酸
⑤盐酸 ⑥NaNO3溶液
A.①②③ B.①③④
C.②④⑤ D.②⑤⑥
2.如图是物质间发生化学反应时颜色的变化情况,下列选项中正确的是( )
选项
M
N
P
Q
A
NH3·H2O
Ba(OH)2
铜
石蕊试液
B
Na
BaCl2
FeO
KSCN溶液
C
NaOH
Ba(NO3)2
锌粉
KSCN溶液
D
NaHCO3
MgCl2
Fe
石蕊试液
3.在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉,得到的Fe2+
16
的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。
①Fe3+ ②Fe2+ ③Fe、Fe2+ ④Fe2+、Fe3+
(1)AB段铁元素以________形式存在。
(2)BC段铁元素以________形式存在。
(3)CD段铁元素以________形式存在。
练后归纳
“铁三角”中的转化关系
练点二 Fe2+、Fe3+的检验
4.下列离子的检验方法合理的是( )
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色,说明不含Fe2+
B.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2
C.向某溶液中加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+
D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+
5.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )
选项
操作和现象
结论或目的
A
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,溶液呈红色
红砖中含有氧化铁
B
CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液,溶液不显红色
黑色固体中没有Fe3O4
C
取少量Fe(NO3)2试样加水溶解,加稀H2SO4,滴加KSCN溶液,溶液变为红色
该Fe(NO3)2试样已经变质
D
向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色
原溶液中含有Fe2+
练点三 流程分析题中的铁及其化合物应用
16
6.硫酸亚铁是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质(如图所示),下列说法错误的是( )
A.FeSO4与NH4HCO3反应制备FeCO3,适宜在高温条件下进行
B.碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体,可用作净水剂
C.可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化
D.常温下,FeSO4比(NH4)2Fe(SO4)2易溶于水
7.铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛,利用FeSO4制备还原铁粉的工业流程如下:
实验室中可用FeSO4(用铁粉和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3在如下装置模拟上述流程中的“转化”环节。
(1)装置A的名称是__________,装置B中盛放的药品是__________,NH4HCO3盛放在装置__________中。
(2)实验过程中,欲将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合,操作方法是________________________________________________________________________,
发生主要反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
FeSO4溶液要现用现配制的原因是________________________________________________________________________
16
________________________________________________________________________,
检验久置的FeSO4是否变质的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)干燥过程的主要目的是脱去游离水,该过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH,该反应的化学方程式为________________________________________________________________________,
取干燥后的FeCO3样品12.49 g,与炭混合后焙烧,最终得到还原铁粉6.16 g,计算样品中杂质FeOOH的质量:________ g。
1.[2019·天津卷,3]下列有关金属及其化合物的应用不合理的是( )
A.将废铁屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2
B.铝中添加适量锂,制得低密度、高强度的铝合金,可用于航空工业
C.盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长,可施加熟石灰进行改良
D.无水CoCl2呈蓝色,吸水会变为粉红色,可用于判断变色硅胶是否吸水
2.[2019·全国卷Ⅲ,26]高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子
Mn2+
Fe2+
Fe3+
Al3+
Mg2+
Zn2+
Ni2+
开始沉淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7
10.9
8.2
8.9
(1)“滤渣1”含有S和________;写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式________________。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________________________________________________________。
(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为________~6之间。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是________。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是________________________________________________________________________
16
________________________________________________________________________。
(6)写出“沉锰”的离子方程式________________________________________________________________________。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为LiNixCoyMnzO2,其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=时,z=________。
3.[2018·江苏卷,16]下列有关物质性质的叙述一定不正确的是( )
A.向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液显红色
B.KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成 Al(OH)3胶体
C.NH4Cl与Ca(OH)2混合加热可生成NH3
D.Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2
4.[2016·上海卷,12]下列各组混合物,使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是( )
A.氧化镁中混有氧化铝
B.氯化铝溶液中混有氯化铁
C.氧化铁中混有二氧化硅
D.氯化亚铁溶液中混有氯化铜
16
第3讲 铁及其化合物
基础精讲练
考点一
1知识梳理
1.(1)银白 (2)2Fe+3Cl22FeCl3 Fe+SFeS 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 Fe+NO+4H+===Fe3++NO↑+2H2O 3Fe+2NO+8H+===3Fe2++2NO↑+4H2O Fe+2Fe3+===3Fe2+
2.(1)铁红 磁性氧化铁 红棕色 +2 +3 (2)FeO+2H+===Fe2++H2O Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O
3.(1)白色 红褐色 难 难 (2)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 灰绿色 红褐色 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O;Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
4.Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓;Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
回扣判断 答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)× (7)×
2对点速练
1.解析:金属铝在空气中表面会形成一层致密的氧化膜保护层,防止内层的金属进一步被氧化,D正确;K、Na、Fe表面形成的氧化膜比较疏松,不能保护内层金属,A、B、C错误。
答案:D
2.解析:HNO3具有强氧化性,与Fe反应产生的气体为NO,A项错;铁与Cl2反应无论量的多少产物都是FeCl3,B项错;C项中Fe2O3溶解产生Fe3+恰好将铁单质氧化,因而不能置换出H2,正确;FeCl3溶液加热时易水解,D项错。
答案:C
3.解析:将合金溶于足量的氢氧化钠溶液,仅发生反应:2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,n(H2)==0.15 mol,根据方程式得2Al~3H2,故Al的物质的量为0.1 mol,其质量为0.1 mol×27 g·mol-1=2.7 g;取等质量合金溶于过量盐酸时三者全部溶解,结合反应得关系式:Mg~H2,Fe~H2,2Al~3H2,等质量的铝与足量盐酸、氢氧化钠反应生成氢气的量相等。假设10.7 g合金中,Mg和Fe的物质的量分别为x mol、y mol,由题中数据,结合反应关系式得:x mol+y mol=,计算得x mol+y mol=0.2 mol,加入过量NaOH溶液,只生成Mg(OH)2和Fe(OH)2
16
沉淀,所以利用Fe、Mg原子守恒可知生成沉淀的物质的量为0.2 mol。
答案:B
4.解析:根据2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2+)=0.025 mol×2=0.05 mol,根据电荷守恒得2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=n(Cl-),则n(Fe3+)=0.2 mol,故n(Fe2+):n(Fe3+)=0.05:2=1:4,故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3,即Fe5O7。
答案:D
5.解析:实验③得到的是氢氧化铁胶体,是混合体系,A项错误;实验②中的溶解主要是物理变化,实验③中的水解是发生复分解反应,两者均未发生氧化还原反应,B项正确;实验③中盐的水解是吸热过程,C项错误;实验①中的铁和氯气是单质,既不是电解质也不是非电解质,D项错误。
答案:B
6.解析:(1)因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即发生4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的氧气或空气。①、②原理相同,都是先用氢气将装置中的空气排尽,并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中;③的原理为铁作阳极产生Fe2+,与电解水产生的OH-结合生成Fe(OH)2,且液面用汽油保护,能防止空气进入;⑤中液面加苯阻止了空气进入;④由于带入空气中的氧气,能迅速将Fe(OH)2氧化,因而不能较长时间看到白色沉淀。
(2)①Fe2+易水解,要加入稀硫酸防止其水解;Fe2+易被空气中的O2氧化,要加Fe粉防止Fe2+被氧化。
②气体的溶解度随温度升高而降低,所以煮沸后的水中溶解的O2较少。
答案:(1)①②③⑤
(2)①稀硫酸、铁屑 ②煮沸 ③避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
考点二
1知识梳理
1.(1)氧化 还原 Zn+Fe2+===Zn2++Fe 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- (2)棕黄 2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+ KSCN FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl
2.(1)H2S+2Fe3+===S↓+2Fe2++2H+ (2)2I-+2Fe3+===I2+2Fe2+ (3)Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+ (4)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O (5)3Fe2++NO+4H+===3Fe3++NO↑+2H2O
3.(3)红 蓝 紫红色褪去 褪色
回扣判断 答案:(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)×
16
2对点速练
1.解析:要实现Fe2+转化为Fe3+,必须加强氧化性物质,②NaCl、⑤HCl均没有强氧化性,⑥NO在酸性条件下才表现强氧化性。
答案:D
2.解析:硫酸铁溶液与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4白色沉淀和Fe(OH)3红褐色沉淀,A项错误;硫酸铁溶液与FeO不反应,且FeO难溶于水,B项错误;物质间发生化学反应时颜色的变化情况符合图示,C项正确;硫酸铁溶液与MgCl2溶液不反应,D项错误。
答案:C
3.解析:向稀HNO3中加入铁粉,开始时稀HNO3过量应生成Fe3+,随加入铁粉量的增加,HNO3反应完全后,发生反应2Fe3++Fe===3Fe2+,最后全部转化为Fe2+。
答案:(1)① (2)④ (3)③
4.解析:A项中只能说明含有Fe3+,不能说明不含Fe2+,不合理;B项中Cl-也能使KMnO4溶液褪色,不合理;D项中氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2,不合理。
答案:C
5.解析:B项中CO还原Fe2O3得到单质Fe,即使有Fe3O4,其溶于盐酸后产生的Fe3+与Fe发生反应:Fe+2Fe3+===3Fe2+,加入KSCN溶液也不显红色,错误;C项中NO+H+具有强氧化性,而Fe2+具有还原性,两者发生氧化还原反应,有Fe3+生成,遇KSCN溶液呈红色,无法证明样品是否变质,错误;D项中若原溶液中无Fe2+存在Fe3+,也有此现象,错误。
答案:A
6.解析:A项中,NH4HCO3高温下易分解,且生成的FeCO3可能受热分解。
答案:A
7.解析:(1)装置A是分液漏斗,盛放稀硫酸,装置B中盛放铁粉,稀硫酸与铁粉反应生成H2和FeSO4。装置C中盛放NH4HCO3。
(2)检验D处氢气已纯净时,表明装置中空气已排尽,关闭活塞3,打开活塞2,在氢气作用下将FeSO4溶液压入C中发生反应。FeSO4具有还原性,易被O2氧化,故FeSO4溶液要现用现配。用KSCN溶液检验久置的FeSO4是否变质。
(3)FeCO3、H2O、O2反应生成FeOOH和CO2。设干燥后的FeCO3样品中FeCO3、FeOOH的物质的量分别为x、y,则x×116 g·mol-1+y×89 g·mol-1=12.49 g,56 g·mol-1×(x+y)=6.16 g,解得:x=0.1 mol,y=0.01 mol。故m(FeOOH)=0.89 g。
答案:(1)分液漏斗 铁粉 C
(2)(待D处的氢气纯净后)关闭活塞3,打开活塞2
Fe2++2HCO===FeCO3↓+CO2↑+H2O(或Fe2++HCO===FeCO3↓+H+、HCO+H+===
16
CO2↑+H2O) 亚铁离子易被氧化 取样品配成溶液,取少量溶液于试管中,再向试管中加入KSCN溶液,观察是否显红色
(3)4FeCO3+O2+2H2O===4FeOOH+4CO2 0.89
真题全体验
1.解析:本题涉及的考点有铁、氯、钠及其化合物的性质,合金的性质与应用。考查学生对元素化合物基础知识的整合能力,体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养。
A项,溶液中发生反应:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-、2Fe3++Fe===3Fe2+,将废铁屑加入FeCl2溶液中可以除去工业废气中的Cl2,故正确;B项,铝、锂均为轻金属,铝中添加适量锂可以制得低密度、高强度的铝合金,故正确;C项,Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3+2NaOH,施加熟石灰生成了烧碱NaOH,碱性增加,不利于作物生长,故错误;D项,无水CoCl2吸水的现象(蓝色变粉红色)明显,可用于判断变色硅胶是否吸水,故正确。
答案:C
2.解析:本题涉及元素化合物知识的综合应用,通过工艺流程形式给出信息,考查分析和解决化学工艺流程问题的能力,根据题给信息书写相应的化学方程式和离子方程式,体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。
(1)由题干信息可知,滤渣有生成的S和不与H2SO4反应的SiO2(或写不溶性硅酸盐);依据氧化还原反应原理可知,MnO2作氧化剂,MnS作还原剂,由此可写出化学方程式。
(2)Fe溶于H2SO4中得到Fe2+,为了去除方便,需将Fe2+氧化为Fe3+。
(3)由相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围可知除铁和铝时溶液pH范围应调节为4.7~6之间。
(4)NiS和ZnS是难溶于水的硫化物。
(5)MgF2(s)Mg2+(aq)+2F-(aq),若增大H+浓度,F-与H+会结合成弱电解质HF而使沉淀溶解平衡正向移动,导致溶液中Mg2+沉淀不完全。
(6)由于HCOH++CO,CO与Mn2+可形成MnCO3沉淀,使HCO电离平衡正向移动,H+浓度增大,H+与HCO反应生成H2O和CO2,所以离子方程式为Mn2++2HCO===MnCO3↓+CO2↑+H2O。
(7)根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为0,可知+1+(+2)×x+(+3)×y+(+4)×z+(-2)×2=0,将x=y=代入计算,可得z=。
答案:(1)SiO2(不溶性硅酸盐)
MnO2+MnS+2H2SO4===2MnSO4+S+2H2O
(2)将Fe2+氧化为Fe3+
(3)4.7
16
(4)NiS和ZnS
(5)F-与H+结合形成弱电解质HF,MgF2Mg2++2F-平衡向右移动
(6)Mn2++2HCO===MnCO3↓+CO2↑+H2O
(7)
3.解析:Fe2+遇SCN-无红色出现,A项错误;Al3+水解生成Al(OH)3胶体:Al3++3H2O===Al(OH)3(胶体)+3H+,B项正确;铵盐与碱混合加热可产生NH3:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,C项正确;Fe3+可以氧化Cu,反应的化学方程式为2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2,D项正确。
答案:A
4.解析:A.MgO是碱性氧化物与NaOH不能反应,而Al2O3是两性氧化物,可以与NaOH发生反应产生NaAlO2,过滤后洗涤,就得到纯净的MgO,不符合题意;B.向溶液中加入过量的NaOH溶液,氯化铁变为Fe(OH)3沉淀,氯化铝变为NaAlO2,过滤,然后向溶液中加入适量的盐酸,当沉淀达到最大值,过滤,得到Al(OH)3沉淀,再分别向两种物质的沉淀中加入适量的盐酸溶解,就得到氯化铝溶液,除去了杂质,不符合题意;C.二氧化硅是酸性氧化物,可以与NaOH溶液发生反应,而氧化铁与NaOH溶液不能发生反应。加入过量的NaOH溶液,然后过滤洗涤,就得到纯净的氧化铁,不符合题意;D.两者都可以与NaOH溶液发生反应,当再向得到的沉淀中加入盐酸时,两者都溶解,不能分离、提纯两者,符合题意。
答案:D
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