1、专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼考点1铁及其重要化合物1.2020四川绵阳第一次诊断下列实验操作或方法正确的是()A.检验某溶液中是否含有Fe2+时,先加入少量H2O2,再滴加KSCN溶液B.配制100 mL 1 molL-1 NaCl溶液时,用托盘天平称取5.85 g NaCl固体C.将FeCl3饱和溶液煮沸制备Fe(OH)3胶体D.用紫色石蕊溶液鉴别乙醇、乙酸和苯2.2020河南新乡模拟已知:2Fe3+2I-2Fe2+I2,2Fe2+Br22Fe3+2Br-。向含等物质的量浓度的FeI2、FeBr2混合溶液中通入一定量的氯气后,再滴加少量的KSCN溶液,溶液变红,则下列方程式书写不合理的是
2、()A.2I-+2Fe2+2Cl22Fe3+I2+4Cl-B.2Br-+2I-+2Fe2+3Cl2I2+Br2+2Fe3+6Cl-C.2Br-+4I-+2Fe2+4Cl22I2+Br2+2Fe3+8Cl-D.2Fe2+4I-+3Cl22Fe3+2I2+6Cl-3.2020湖北三校联考以某硫酸渣(含Fe2O3、SiO2等)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如图所示:下列说法不正确的是()A.“酸溶”中加热或搅拌或适当增大硫酸浓度均可加快溶解速度B.滤渣的主要成分是SiO2和FeC.“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3Fe(OH)2+(NH4)2SO4
3、+2CO2D.“氧化”Fe(OH)2浆液时,可用氯气代替空气4.2020安徽阜阳模拟下列实验操作对应的实验现象及实验结论都正确,且两者具有因果关系的是()选项实验操作实验现象实验结论A向稀硝酸中加入过量铁粉,充分反应后,再滴加KSCN溶液有气体生成,溶液呈红色稀硝酸将Fe氧化为Fe3+B将适量铜粉加入1.0 molL-1 Fe2(SO4)3溶液中固体溶解,溶液变蓝金属铁比铜活泼C向0.1 molL-1 MgSO4溶液中滴加过量NaOH溶液,再滴加0.1 molL-1 CuSO4溶液先生成白色沉淀,后生成蓝色沉淀Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小D少量铝热剂(只含有一种金属氧化物)溶于足
4、量稀盐酸后,分为两等份,再分别滴加铁氰化钾溶液和KSCN溶液分别出现蓝色沉淀和溶液变红铝热剂中可能含有Fe3O45.2019浙江4月选考,4分某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。请回答:(1)仪器1的名称。装置5的作用。(2)实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进,使溶液能进入4中。(3)装置改进后,将3中反应后溶液压入4中,在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因。6.2019天津南开区模拟,12分.Fe是生产、生活及生命中的重要元素。(1)血红蛋白(Hb)中的铁元素
5、呈正二价,能与O2分子结合成氧合血红蛋白(HbO2)从而有输送O2的能力。NaNO2因具有氧化性能使血红蛋白丧失与O2的结合能力,药品“美蓝”是其有效的解毒剂,解毒时“美蓝”发生(填“氧化”或“还原”)反应。(2)现有一瓶放置了一段时间的某浓度的FeCl3溶液,请设计实验检验其中是否含有Fe3+:。(3)普通铁粉与水蒸气在高温下反应生成铁的某种氧化物和氢气,该氧化物和氢气在高温下发生“逆反应”得到“引火铁”。若一定量的普通铁粉和水蒸气在高温下反应生成44.8 L(标况下)H2,则转移电子数目为(设NA为阿伏加德罗常数的值);“引火铁” 是一种极细的铁粉,它在空气中可以自燃,原因是。.化合物M是
6、某种具有磁学性质的新型电子材料的主要成分,由两种元素组成。为了研究其组成,设计如下实验:气体甲可使湿润的红色石蕊试纸变蓝。请回答:(1)M的化学式为,气体甲的电子式为。(2)白色沉淀乙在空气中变成红褐色沉淀丙的原因是(用化学方程式表示)。(3)高温条件下,丁与甲反应生成两种单质和水,该反应的化学方程式为。7.2020贵州贵阳摸底考试,13分高铁酸钠(Na2FeO4)具有很强的氧化性,是一种新型的绿色净水消毒剂。工业上以菱铁矿(主要成分是FeCO3,含少量SiO2)为原料制备高铁酸钠的生产过程如图1所示:图1已知:Na2FeO4只在碱性环境中稳定存在。(1)Na2FeO4中铁元素的化合价为;下列
7、标志应贴在盛装Na2FeO4容器上的是(填标号)。(2)粉碎菱铁矿的目的是,“碱浸”过程中SiO2所发生反应的化学方程式为。(3)操作1与操作2的名称均为,步骤的目的是将Fe2+氧化成Fe3+,其离子方程式为。(4)高铁酸钠消毒后的还原产物具有净水作用,解释净水原理:。(5)已知4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2,将一定量的Na2FeO4投入到pH不同的工业污水中(污水中其余成分均相同),测得溶液中Na2FeO4的质量浓度变化如图2中曲线、所示。试分析曲线比曲线对应的污水pH(填“高”或“低”)。图2考点2铜及其化合物8.2020湖南三校联考向一定量的铜和氧化铁的混合
8、物中加入200 mL 1.5 mol/L的稀硫酸,完全反应后固体无剩余,所得溶液中只有两种溶质,假设反应前后溶液体积不变,则下列说法错误的是()A.原混合物中Cu和Fe2O3的物质的量之比为11B.反应后的溶液中Fe2(SO4)3的物质的量的浓度为0.5 mol/LC.若用CO还原等质量的原混合物,充分反应后,质量将减少4.8 gD.若用KMnO4溶液来滴定反应后的溶液,完全反应后,将消耗KMnO4 0.04 mol9.2020湖北部分重点中学新起点考试以铜银合金(含少量铁)废料为原料回收银和铜的工艺流程如图所示:下列说法正确的是()A.粗铜溶于过量稀硝酸,过滤、低温干燥得纯铜B.电解时用粗银
9、作阴极,硝酸银溶液为电解质溶液C.用稀硫酸处理渣料时主要发生了氧化还原反应D.从滤液B中可以提取绿矾(FeSO47H2O)10.2020江西南昌摸底测试,8分某校探究性学习小组用已部分生锈的废铁屑制作印刷电路板的腐蚀剂,并回收铜。探究过程如图所示:(1)步骤的作用是清洗废铁屑表面的油污,其中加热的目的是。(2)写出步骤中生成Fe2+的离子方程式:。(写一个即可)(3)步骤中“氯气”不引入杂质但有毒,可以用代替(填化学式)。(4)溶液B中只含有Fe2+而不含Fe3+,可证明该事实的实验操作是。(5)步骤产生金属铜的化学方程式为。考点3金属材料与金属矿物的开发利用11.2020湖南三校联考下列说法
10、不正确的是()A.在金属的冶炼方法中,铝热法本质上属于热还原法B.化学上所说的钢铁,其实钢是钢,铁是铁,钢是混合物,而铁是纯净物C.反应FeCuS2+SFeS2+CuS中FeS2既是氧化产物又是还原产物D.已知BrCl的化学性质跟Cl2相似,则BrCl与水的反应(生成HCl和HBrO)也是氧化还原反应12.2020河南洛阳第一次联考一种利用废干电池中黑色粉末(主要成分为MnO2、炭粉,还含有少量Hg2+、Pb2+等重金属盐)制备MnSO4晶体的工艺流程如图所示:下列说法错误的是()A.反应中1 mol Fe至多还原1.5 mol MnO2B.重金属主要在滤渣2中C.步骤煮沸可使沉淀颗粒长大,目
11、的是便于固液分离D.合理处理废旧电池有利于资源再利用并防止汞、铅等重金属污染一、选择题(每小题6分,共24分)1.2020福建福州八县一中联考下列实验操作对应的现象和根据现象得出的结论均正确的是()选项实验操作现象结论A向FeCl3溶液中加入浓NaOH溶液溶液由黄色变为红棕色生成了氢氧化铁胶体B向Co2O3中滴入浓盐酸加热产生黄绿色气体氧化性:Cl2Co2O3C向某溶液中滴加K3Fe(CN)6溶液产生蓝色沉淀溶液中存在亚铁离子D向NaHCO3溶液中滴加NaAlO2溶液有白色沉淀和气体产生AlO2-与HCO3-发生了相互促进的水解反应2.2020河南洛阳第一次联考向100 mL稀H2SO4与稀H
12、NO3的混合溶液中逐渐加入铁粉,假设加入铁粉的质量与产生气体的体积(标准状况下)之间的关系如图所示,且曲线中每一段只对应一个反应。下列说法正确的是()A.产生H2的体积为2.24 LB.m2=8.4C.所用混合溶液中c(H2SO4)=1.0 molL-1D.AB段发生的反应为置换反应3.2020山东师范大学附中第三次模拟双选某酸性工业废水中含有一定量的Fe3+、Cu2+、Au3+等。利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑,设计如图所示工艺流程,从废水中回收金,并生产一定量的铁红和氧化铜。下列说法不正确的是()A.标号处发生的反应均为氧化还原反应B.标号处加入的相应物质是稀硝酸或稀硫酸C.标号处发
13、生的离子反应最多有三个D.铁红的化学式为Fe2O3,工业上常用作红色颜料4.新题型2020河南许昌高级中学模拟以硫铁矿(主要成分是FeS2,还含有少量SiO2)为主要原料得到绿矾(FeSO47H2O)的流程如图所示:下列说法不正确的是()A.废气中含SO2B.试剂a为稀硫酸C.过程3,离子方程式为2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+SO42-+4H+D.过程4,将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,可得纯净绿矾二、非选择题(共58分)5.2020广东七校第一次联考,15分FeCl3是重要的化工原料,无水氯化铁在300 以上升华,遇潮湿空气极易潮解。(1)制备无水氯化铁仪器X的名称为。
14、装置的连接顺序为aj,k(按气流方向,用小写字母表示)。实验结束后,取少量装置F中的固体加水溶解,经检测发现溶液中含有Fe2+,其原因为。(2)探究FeCl3溶液与SO2的反应已知反应体系中存在下列两种化学变化:(i)Fe3+与SO2发生络合反应生成Fe(SO2)63+(红棕色);(ii)Fe3+与SO2发生氧化还原反应,离子方程式为。实验步骤实验现象实验结论.取 5 mL 1 molL-1FeCl3溶液于试管中,通入SO2至饱和溶液很快由黄色变为红棕色.用激光笔照射步骤中的红棕色溶液溶液中无明显光路红棕色物质不是(填分散系种类).将步骤中的溶液静置1小时后,溶液逐渐变为浅绿色.向步骤溶液中加
15、入2滴K3Fe(CN)6溶液溶液中含有Fe2+实验结论:反应(i)、(ii)的活化能大小关系是E(i)(填“”“”“Fe2+Br-,通入氯气后,氯气会按I-、Fe2+、Br-的顺序发生反应。由于滴加少量的KSCN溶液,溶液变为红色,证明溶液中有Fe3+生成。FeBr2和FeI2的物质的量相同,因此溶液中的I-、Fe2+和Br-的物质的量相同。A选项中反应表示溶液中的I-和Fe2+完全被氯气氧化,正确;B选项中反应表示溶液中的I-、Fe2+和Br-完全被氯气氧化,正确;由于Br-参加反应,且FeBr2和FeI2的物质的量相同,溶液中的I-、Fe2+和Br-的物质的量相同,C选项中反应不合理;D选
16、项中反应表示溶液中的I-全部被氯气氧化,而Fe2+部分被氧化,正确。3.D硫酸渣用硫酸酸浸时,氧化铁溶解转化为硫酸铁;加入铁粉,则硫酸铁转化为硫酸亚铁;经过滤,滤渣为过量的铁粉和未溶解的二氧化硅;向滤液中加入碳酸氢铵,发生相互促进的水解反应生成了二氧化碳和氢氧化亚铁。 “酸溶”中加热或搅拌或适当增大硫酸浓度均可加快溶解速度,A项正确;根据分析可知,滤渣的主要成分是SiO2和Fe,B项正确; “沉铁”过程中硫酸亚铁与碳酸氢铵发生相互促进的水解反应,化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3Fe(OH)2+(NH4)2SO4+2CO2,C项正确;“氧化”Fe(OH)2浆液时,若用氯气代替空气,会导致
17、产品中含有杂质,铁黄含量偏低,D项错误。4.D向稀硝酸中加入过量铁粉,充分反应后,有气体生成,溶液呈浅绿色,再滴加KSCN溶液,溶液不变色,说明稀硝酸与过量Fe反应生成Fe2+,A不正确,将适量铜粉加入1.0 molL-1 Fe2(SO4)3溶液中,固体溶解,溶液变蓝,不能说明金属铁比铜活泼,只能说明Fe3+的氧化性强于Cu2+,B不正确。向0.1 molL-1 MgSO4溶液中滴加过量NaOH溶液,再滴加0.1 molL-1 CuSO4溶液,先生成白色沉淀,后生成蓝色沉淀,因为NaOH溶液过量,故不能说明Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小,C不正确。少量铝热剂(只含有一种金属氧化物)
18、溶于足量稀盐酸后,分为两等份,再分别滴加铁氰化钾溶液和KSCN溶液,分别出现蓝色沉淀和溶液变红,说明溶液中有Fe2+和Fe3+。由于铝热剂中的铝粉可以把Fe3+还原为Fe2+,所以铝热剂中铁的氧化物可能是Fe2O3或Fe3O4,D正确。5.(1)分液漏斗(1分)液封,防止空气进入装置4(1分)(2)在装置2、3之间添加控制开关(1分)(3)装置4内的空气没有排尽(1分)【解析】(1)仪器1的名称为分液漏斗。由于Fe(OH)2易被氧气氧化,故装置5的作用是通过液封,防止空气进入装置4。(2)3中溶液不能进入4中的原因是生成的氢气沿着导管通过2逸出,三颈烧瓶中无法形成高压,故只需在2、3之间加一个
19、控制开关。(3)生成灰绿色沉淀说明氢氧化亚铁部分被氧化,分析原因应该是装置4中的空气未排尽。6.(1)氧化(1分)(2)取少量待测液于试管中,滴加KSCN溶液,若溶液呈红色,说明原溶液中有Fe3+,反之则没有(2分)(3)4NA(1分)“引火铁”表面积很大,加快了其与氧气的反应(2分).(1)Fe4N(1分)(1分)(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3(2分)(3)Fe2O3+2NH32Fe+N2+3H2O(2分)【解析】.(1)NaNO2因具有氧化性能使血红蛋白丧失与O2的结合能力,实质是NaNO2氧化了血红蛋白中的二价Fe,药品“美蓝”是其有效的解毒剂,说明药品“美蓝”具
20、有还原性,解毒时“美蓝”发生氧化反应。(2)一般用硫氰化钾溶液检验铁离子,操作过程:取少量待测液于试管中,滴加KSCN溶液,若溶液呈红色,说明原溶液中有Fe3+,反之则没有。(3)标况下,44.8LH2的物质的量为2mol,反应转移的电子数目为22NA=4NA;“引火铁”表面积很大,加快了其与氧气的反应,因此“引火铁”在空气中可以自燃。.气体甲可使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则气体甲为氨气,说明化合物M中含有氮元素;白色沉淀乙红褐色沉淀丙,说明化合物M中含有铁元素;红褐色沉淀丙固体丁(14.40g),固体丁为氧化铁,根据质量守恒确定化合物M的化学式。(1)根据以上分析可知,M由铁、氮两种元素组成,
21、氧化铁的质量为14.40g,则铁元素的质量为14.40g112160=10.08g,氮元素的质量为10.71g-10.08g=0.63g,n(Fe)n(N)=10.08560.6314=41,所以M的化学式为Fe4N。氨气的电子式为。(2)白色沉淀乙是氢氧化亚铁,在空气中被氧气氧化为红褐色氢氧化铁,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。(3)高温条件下,氧化铁与氨气反应生成铁、氮气和水,该反应的化学方程式为Fe2O3+2NH32Fe+N2+3H2O。7.(除标明外,每空2分)(1)+6(1分)d(1分)(2)增大接触面积,加快反应速率,提高浸出率2NaOH+SiO
22、2Na2SiO3+H2O(3)过滤(1分)2Fe2+ClO-+2H+2Fe3+Cl-+H2O(4)高铁酸钠在杀菌消毒时,本身被还原成Fe3+,Fe3+易水解生成Fe(OH)3胶体,可吸附水中的悬浮杂质,从而起到净水的作用(5)高【解析】(1)根据化合物中各元素化合价的代数和为0,由Na为+1价,O为-2价可知Fe为+6价。由题干信息可知Na2FeO4具有强氧化性,故需贴氧化剂的标志。(2)粉碎后,反应物表面积增大,可提高碱浸速率,提高浸出率。碱浸时,菱铁矿中的SiO2杂质与NaOH反应生成Na2SiO3和H2O,反应的化学方程式为SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O。(3)由题图1知,经
23、操作1和操作2后均得到固体,故这两个操作均为过滤。步骤加入氧化剂NaClO,Fe2+转化为Fe3+,故该反应的离子方程式为2Fe2+ClO-+2H+2Fe3+Cl-+H2O。(4)高铁酸钠可用于消毒主要是因为其具有强氧化性,消毒过程中,+6价Fe被还原,生成+3价Fe,即Fe3+,其水解生成的Fe(OH)3胶体具有吸附性,可起到净水的作用。(5)Na2FeO4在碱性环境中可稳定存在,故污水的碱性越强(pH越大),溶液中Na2FeO4的质量浓度越大,结合题图2可知,曲线的pH比曲线高。8.B向一定量的铜和氧化铁的混合物中加入200 mL 1.5 mol/L的稀硫酸,完全反应后固体无剩余,所得溶液
24、中只有两种溶质,溶质是硫酸亚铁和硫酸铜,这说明铁离子恰好与铜反应,根据离子方程式2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+可知,原混合物中铜和氧化铁的物质的量之比是11,A项正确;反应后的溶液中不存在硫酸铁,B项错误;硫酸是0.3 mol,生成水0.3 mol,即氧化铁中n(O)=0.3 mol,所以若用CO还原等质量的原混合物,充分反应后,质量将减少0.3 mol16 g/mol=4.8 g,C项正确;根据以上分析可知反应后溶液中硫酸亚铁是0.2 mol,硫酸铜是0.1 mol,若用KMnO4溶液来滴定反应后的溶液,硫酸亚铁被氧化,失去0.2 mol电子,所以根据得失电子守恒可知需要高锰酸钾的物质的量
25、是0.2 mol5=0.04 mol,D项正确。9.D铜能溶于稀硝酸,过滤、低温干燥不能得到纯铜,A项错误;电解精炼银时,粗银作阳极,纯银作阴极,B项错误;CuO、Fe2O3与稀硫酸的反应均为非氧化还原反应,C项错误;滤液B中主要含有硫酸亚铁,可用于提取FeSO47H2O,D项正确。10.(1)促进碳酸钠的水解,提高清洗效率(1分)(2)Fe+2H+Fe2+H2(或Fe+2Fe3+3Fe2+)(2分)(3)H2O2(1分)(4)取少量溶液B于试管中,先加KSCN溶液,不显红色,再加氯水后显红色(2分)(5)CuCl2Cl2+Cu(2分)【解析】(1)Na2CO3溶液因CO32-水解呈碱性,加热
26、能促进CO32-水解,使溶液碱性增强,从而提高油污的清洗效率。(2)Fe与FeCl3溶液或与盐酸反应均能生成Fe2+。(3)步骤通入Cl2是为了将溶液B中的Fe2+氧化成Fe3+,可用绿色氧化剂H2O2代替有毒的Cl2。(4)向溶液B中加入KSCN溶液无明显现象,滴入氯水后出现红色,则可证明溶液B中仅含Fe2+而无Fe3+。(5)步骤电解时,阳极和阴极分别为Cl-和Cu2+放电,相当于电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2。11.D在金属的冶炼方法中,铝热法中发生的是置换反应,铝是还原剂,本质上属于热还原法,A项正确;化学上所说的钢铁,其实钢是钢,铁是铁,钢是混合物,而铁是纯净物,B项正确; Fe
27、CuS2中硫元素的化合价从-2升高到-1,单质S中硫元素化合价从0降低到-1,因此FeS2既是氧化产物又是还原产物,C项正确;BrCl跟水反应生成HCl和HBrO,反应中元素的化合价均不变化,不是氧化还原反应,D项错误。12.B由上述分析可知,Fe由0价变为+3价,1 mol Fe失去3 mol电子,Mn由+4价变为+2价,1 mol MnO2得到2 mol电子,由于Fe也能还原Hg2+、Pb2+,故1 mol Fe至多还原1.5 mol MnO2,A项正确;重金属主要在滤渣1中,B项错误;煮沸可促进Fe3+水解,使沉淀颗粒长大,便于过滤分离,C项正确;汞、铅等重金属能污染水源和土壤,合理处理
28、废旧电池有利于资源再利用,并防止重金属污染,D项正确。1.CA项,FeCl3和NaOH在溶液中反应生成红褐色氢氧化铁沉淀,不能得到氢氧化铁胶体,应该将饱和氯化铁溶液滴入沸水中加热至液体呈红褐色来制取氢氧化铁胶体,错误;B项,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,该反应中氧化剂是Co2O3,氧化产物是Cl2,所以氧化性Cl2Co2O3,错误;C项,Fe2+和铁氰化钾反应可生成蓝色沉淀,所以该实验能检验Fe2+,正确;D项,发生的反应为AlO2-+HCO3-+H2OAl(OH)3+CO32-,错误。2.B依题意知,0A段对应反应为Fe+4H+NO3- Fe3+NO+2H2O,AB段对应反应为2Fe3
29、+Fe 3Fe2+,BC段对应反应为2H+Fe H2+Fe2+。0A段产生的气体为NO,体积为2.24 L(0.1 mol),AB段发生的是氧化还原反应,但不是置换反应,故A、D项错误;根据反应的离子方程式可知,0A段消耗铁粉5.6 g,AB段消耗铁粉2.8 g,则m2=8.4,B项正确;n(H2)=3.36-2.2422.4 mol=0.05 mol,c(H2SO4)=0.050.1 molL-1=0.5 molL-1,C项错误。3.BC由题图知,E中含有Fe2+,而A为含有铜单质、金单质的混合物,通过过滤将活泼性比铁弱的铜、金分离出来,因此标号处加入的物质为铁屑,发生的反应为Fe+2H+F
30、e2+H2,2Fe3+Fe3Fe2+,Cu2+FeCu+Fe2+,2Au3+3Fe2Au+3Fe2+;标号处加入稀硫酸以除去铜、金中过量的铁屑,并将过滤后得到的含硫酸亚铁的溶液与含Fe2+的E溶液相混合,发生的反应是Fe+2H+Fe2+H2;标号处利用金不溶于硝酸的性质将铜与金分离开,发生的反应是铜与稀硝酸的反应。标号处发生的反应均为氧化还原反应,A项正确。标号处加入的相应物质是稀硝酸,不能是稀硫酸,B项错误。标号处发生的离子反应有四个,C项错误。氧化铁是一种红棕色粉末,化学式为Fe2O3,工业上常用作红色颜料,D项正确。4.D由题图可知,硫铁矿(主要成分是FeS2,还含有少量SiO2)高温煅
31、烧后的烧渣(主要成分是Fe2O3,还含有少量SiO2)溶于稀硫酸,溶液中含Fe3+,过程2过滤除去二氧化硅。向滤液中通入二氧化硫,将铁离子还原为亚铁离子,过程4中操作b为蒸发浓缩、冷却结晶。废气中含SO2,A正确;因绿矾中的酸根离子为硫酸根离子,则过程2最好用稀硫酸来溶解烧渣,B正确;过程3中二氧化硫将铁离子还原为亚铁离子,离子方程式为2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+SO42-+4H+,C正确;过程4,将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,不能得到绿矾,D错误。5.(1)圆底烧瓶(1分) h,id,e(1分)g,fb(1分)未升华出来的FeCl3与未反应完的铁粉在水溶液中反应生成
32、了Fe2+(2分)(2)SO2+2Fe3+2H2O4H+SO42-+2Fe2+(2分)Fe(OH)3胶体(1分)生成蓝色沉淀(1分)(2分)(2分)增强FeCl3溶液的酸性(2分)【解析】(1)仪器X的名称为圆底烧瓶。首先利用装置A制取氯气,然后除杂、干燥,注意导管应“长进短出”,所以a连接h,i接d;Cl2在装置F中与铁粉反应,为防止FeCl3堵塞导管,出气导管应用粗导管,则e接j;冷凝法收集升华出的FeCl3,所以k接g;最后连接盛有碱石灰的干燥管,吸收未反应的氯气且防止空气中水蒸气进入装置D中,所以f接b,则装置的连接顺序为ah,id,ej,kg,fb。实验结束后,取少量装置F中的固体加
33、水溶解,经检测发现溶液中含有Fe2+,其原因为未升华出来的FeCl3与未反应的铁粉在水溶液中反应生成了Fe2+。(2)Fe3+与SO2在水中发生氧化还原反应生成Fe2+、H+和SO42-,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,可得离子方程式为SO2+2Fe3+2H2O4H+SO42-+2Fe2+。没有出现丁达尔现象,说明红棕色物质不是Fe(OH)3胶体。K3Fe(CN)6和Fe2+反应可生成蓝色沉淀。由实验现象可知,FeCl3与SO2首先发生反应(i),说明反应(i)比反应(ii)快,则活化能E(i)E(ii);反应最终得到Fe2+,说明反应(ii)进行的程度更大,则平衡常数K(i)(1分)(
34、5)加热浓缩(1分)冷却结晶(1分)(6)研钵(2分)(7)3(2分)【解析】(1)“熔融”时Na2CO3和NaOH均能与二氧化硅反应,而陶瓷和玻璃中均含有二氧化硅,因此只能用铁坩埚;分析反应物及生成物中各元素化合价,根据得失电子守恒、原子守恒配平该反应,即6FeOCr2O3+7KClO3+12Na2CO33Fe2O3+7KCl+12Na2CrO4+12CO2。(2)Fe2O3难溶于水,而NaFeO2在水溶液中剧烈水解可生成Fe(OH)3,其他物质都易溶于水且不发生化学反应,因此水浸后过滤,滤渣的主要成分为Fe2O3和Fe(OH)3。(3)对比步骤前后的物质可知,加入稀硫酸后Na2CrO4转化
35、成了Na2Cr2O7,发生的反应为2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O。(4)加入KCl粉末,可使得Na2Cr2O7转化成K2Cr2O7,所以Na2Cr2O7的溶解度大于K2Cr2O7的溶解度。(5)根据题图3可知,K2Cr2O7的溶解度随温度变化较大,则从混合溶液中得到K2Cr2O7晶体需要经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(6)根据题目中提到的“两种固体混合物”“研磨”,可知该仪器是研钵。(7)样品失掉全部结晶水时失重16.8%,则18n267+18n100%=16.8%,解得n=3。5.(1) ZnFe2O4+4H2SO4ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O(2分)(
36、2)B(1分)促进铁离子水解转化为沉淀,并使过量的过氧化氢分解除去(2分)(3)氢氧化铁胶粒具有吸附性(2分)(4)使铜离子、镍离子转化为单质而除去(2分)【解析】(1)根据ZnFe2O4可写成ZnOFe2O3可知,ZnFe2O4与硫酸反应的化学方程式为ZnFe2O4+4H2SO4ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O。(2)将溶液中少量的Fe2+氧化,应选用氧化性较强且不会引入新杂质的物质,新制氯水的还原产物为氯离子,会引入新的杂质,氯化铁无法将Fe2+氧化,且会引入新的杂质,KMnO4的还原产物为二价锰离子,会引入新的杂质,因此应选用过氧化氢。加热搅拌的目的是促进铁离子水解转化为沉淀,并
37、使过量的过氧化氢分解除去。(3)因为Fe(OH)3胶粒具有吸附性,故“净化”生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质。(4)结合流程分析知,“净化”中加入过量Zn的目的是使Cu2+、Ni2+转化为Cu、Ni而除去。6.(1)增大接触面积,加快浸出速率(其他合理答案也可)(2分)(2)FeTiO3+4H+TiO2+Fe2+2H2O(2分)(3)将Fe3+还原为Fe2+(其他合理答案也可)(2分)(4)1100 nm(10-910-7 m)(1分)(5)取最后一次洗涤液于洁净的试管中,加入KSCN溶液,若溶液不变为红色,则说明Fe(OH)3杂质已除净(其他合理答案也可)(2分)(6)TiO2+2C+2C
38、l2TiCl4+2CO(2分)(7)废气CO和残留的Cl2有毒,会造成环境污染(其他合理答案也可)(2分)(8)蒸馏(1分)【解析】结合(2)中浸出液中所含离子对流程图进行分析:(1)酸浸时,将钛铁矿粉碎是为了增大接触面积,加快浸出速率,提高钛铁矿的浸出率。(2)可将FeTiO3写为FeOTiO2的形式,结合题目信息可知,加入盐酸后发生的反应为FeTiO3+4H+TiO2+Fe2+2H2O。(3)根据题给3个反应,结合流程图中转化关系可知,加入铁屑的作用是将Fe3+还原为Fe2+,便于其在后续流程中以FeCl2结晶的形式析出除去。(4)能产生丁达尔效应的分散系为胶体,胶体中胶体粒子的直径范围是
39、1100nm(10-910-7m)。(5)Fe(OH)3杂质和酸反应的离子方程式为Fe(OH)3+3H+Fe3+3H2O,洗涤液中若不存在Fe3+,则说明Fe(OH)3杂质已被除净,故检验方法为取最后一次洗涤液于洁净的试管中,加入KSCN溶液,若溶液不变为红色,则说明Fe(OH)3杂质已除净。(6)由已知信息及题图可知,化学方程式为TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。(7)废气CO和残留的Cl2有毒,会造成环境污染,这是该工艺流程中的不足之处。(8)根据表格中的数据可知,TiCl4的沸点远高于SiCl4的沸点,故要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4,可用蒸馏的方法。【解后反思】本题第
40、(3)问难度较大,考生易因不能正确提取信息而混淆反应过程。根据题中给出的3个反应,可知氧化性:Fe3+TiO2+Fe2+。加入铁屑后Fe先与Fe3+反应,Fe3+反应完后Fe再与TiO2+反应生成紫色的Ti3+,此时停止加入铁屑,在该过程中Fe3+全部转化为Fe2+,后续可通过浓缩结晶形成FeCl2晶体析出除去,而所得溶液为富含TiO2+的溶液。该过程类似氧化还原反应滴定过程,当指示剂变色时即认为达到滴定终点,而该过程的指示剂即为“TiO2+”。7.(1)增大硫酸的浓度(或将铜镉渣研成粉末)(1分)Co+H2SO4CoSO4+H2(2分)(2)Sb2O3+2Co2+6H+10e-2CoSb+3
41、H2O(2分)(3)3Fe2+MnO4-+4H+3Fe3+MnO2+2H2O(2分)3.37.2(2分)(4)取适量的待电解液于试管中,向其中滴加K3Fe(CN)6溶液,若产生蓝色沉淀,则待电解液中含有铁元素(2分)(5)H2SO4(1分)(6)b(1分)2.010-10 molL-1(1分)【解析】(1)适当升高温度、搅拌、增大硫酸的浓度、将铜镉渣研成粉末均可提高铜镉渣浸出的速率,浸出钴的化学方程式为Co+H2SO4CoSO4+H2。(2)锌粉会与Sb2O3、Co2+溶液形成原电池产生CoSb,Zn作负极,Sb2O3作正极,电极反应分析如表所示:电极电极反应正极(Sb2O3)Sb2O3+2C
42、o2+6H+10e-2CoSb+3H2O负极(Zn)Zn-2e-Zn2+(3)酸性环境下高锰酸钾可将Fe2+氧化为Fe3+,高锰酸钾被还原成固体二氧化锰,发生反应的离子方程式为3Fe2+MnO4-+4H+3Fe3+MnO2+2H2O。加入ZnO与溶液中H+反应,调节溶液的pH,目的是沉淀铁离子,但不能沉淀Cd2+,由题表可知,应控制pH范围为3.37.2。(4)若加入的KMnO4不足量,则待电解溶液中有亚铁离子残余,检验亚铁离子的方法:取样,向其中滴加K3Fe(CN)6溶液,若产生蓝色沉淀,则待电解液中含有铁元素。(5)待电解液中含有ZnSO4、CdSO4,根据得到Cd可知,Cd2+在阴极发生还原反应,H2O在阳极发生氧化反应,电解时的总反应为2CdSO4+2H2O2Cd+O2+2H2SO4,产生的硫酸可循环用于浸出过程。(6)根据题给的几种镉的难溶化合物的溶度积可知,沉淀Cd2+效果最佳的试剂是Na2S。处理含镉废水的最佳pH为11,根据KspCd(OH)2=c(Cd2+)c2(OH-)=2.010-16,c(OH-)=10-3molL-1,可得c(Cd2+)=2.010-10molL-1。
