1、专题十三 铁、铜及其化合物 高考化学(北京市专用)考点一 铁及其化合物 A组 自主命题北京卷题组 五年高考 1.(2014北京理综,11,6分)用右图装置(夹持、加热装置已略)进行实验,由中现象,不能证实中反应发生的是()答案A A项,肥皂水冒泡,不能证明产生了H2,也可能是气体受热膨胀所致,故选A;B项,产生的NH3溶于水呈碱性,可使酚酞变红;C项,NaHCO3固体受热分解产生的CO2气体可使澄清石灰水变浑浊;D项,石蜡油在碎瓷片的催化下发生分解,产生的烯烃可使Br2的CCl4溶液褪色。易错警示 肥皂水冒泡说明有气体逸出,但不一定是反应生成了气体,也可能是空气受热膨胀所致。思路分析 酚酞溶液
2、变红说明有碱性气体产生;澄清石灰水变浑浊说明有二氧化碳产生;溴的四氯化碳溶液褪色说明有不饱和烃产生。2.(2017北京理综,28,16分)某小组在验证反应“Fe+2Ag+Fe2+2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。向硝酸酸化的0.05 molL-1硝酸银溶液(pH2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。(1)检验产物取出少量黑色固体,洗涤后,(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。取上层清液,滴加K3Fe(CN)6溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有 。(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是 (
3、用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验:取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:序号取样时间/min现象3产生大量白色沉淀;溶液呈红色30产生白色沉淀,较3 min时量少;溶液红色较3 min时加深120产生白色沉淀,较30 min时量少;溶液红色较30 min时变浅(资料:Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)对Fe3+产生的原因作出如下假设:假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+;假设b:空气中存在O2,由于 (用离子方程式表示),可产生Fe3+;假设c:酸性溶液中的N 具有氧化
4、性,可产生Fe3+;假设d:根据 现象,判断溶液中存在Ag+,可产生Fe3+。下述实验可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验可证实假设d成立。实验:向硝酸酸化的 溶液(pH2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。3 min时溶液呈浅红色,30 min后溶液几乎无色。实验:装置如下图。其中甲溶液是 ,操作及现象是 。3O(3)根据实验现象,结合方程式推测实验中Fe3+浓度变化的原因:。答案(16分)(1)加硝酸加热溶解固体,再滴加稀盐酸,产生白色沉淀Fe2+(2)2Fe3+Fe 3Fe2+4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O加入KSCN溶液后产生白色
5、沉淀0.05 molL-1 NaNO3 FeSO4溶液分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液,后者红色更深(3)溶液中存在反应:2Ag+Fe Fe2+2Ag,Ag+Fe2+Fe3+Ag,Fe+2Fe3+3Fe2+。反应开始时,c(Ag+)大,以反应、为主,c(Fe3+)增大。约30 min后,c(Ag+)小,以反应为主,c(Fe3+)减小解析 本题侧重考查学生对实验现象的分析判断能力以及实验设计能力。(1)烧杯底部的黑色固体中含有银和过量的铁,要证明Ag的存在,可加硝酸并加热将固体溶解,然后用盐酸来检验Ag+的存在。(2)要证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要
6、原因,需将原实验中的溶液换成c(H+)、c(N)分别相同,但不含Ag+的溶液,可选用硝酸酸化的0.05 molL-1 NaNO3溶液(pH2),通过向上层清液中滴加KSCN溶液后的现象差异进行验证。实验中甲溶液是FeSO4溶液,电极反应为:负极Fe2+-e-Fe3+,正极Ag+e-Ag。一段时间后检验Fe3+的存在及浓度,即可得出Ag+能将Fe2+氧化成Fe3+的结论。(3)解题时要注意实验过程中过量的铁始终是存在的。3O破定止惯 思维定式在解题时危害很大,学习时我们能够接触到Fe3+Ag Fe2+Ag+,所以就产生了Ag+不能氧化Fe2+的思维定式,从而影响该题的解答。3.(2017江苏单科
7、,7,2分)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是()A.Fe FeCl2 Fe(OH)2B.S SO3 H2SO4C.CaCO3 CaO CaSiO3D.NH3 NO HNO3B组 统一命题、省(区、市)卷题组 答案C 本题考查元素及其化合物的知识。A项,铁在Cl2中燃烧只能生成FeCl3,不能生成FeCl2;B项,硫与O2反应不能直接生成SO3;C项,CaCO3在高温条件下分解生成CaO和CO2,CaO与SiO2在高温条件下化合生成CaSiO3,即CaCO3 CaO+CO2,CaO+SiO2 CaSiO3;D项,NH3与O2在催化剂加热条件下发生反应生成NO,NO易与O2反应生
8、成NO2,NO2能与水反应生成HNO3,但NO不能与水反应。易混易错 Fe在Cl2中燃烧时,无论Fe是否过量,只能生成FeCl3,不能生成FeCl2;Fe与FeCl3溶液反应生成FeCl2;S在O2中燃烧时,无论O2是否过量,只能生成SO2,不能直接生成SO3。4.(2016四川理综,2,6分)根据下列实验操作和现象得出的结论正确的是()选项实验操作现象结论A将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水石灰水变浑浊该溶液中一定含有C B常温下,将铁片浸入足量浓硫酸中铁片不溶解常温下,铁与浓硫酸一定没有发生化学反应C向某食盐溶液中滴加淀粉溶液溶液颜色不变该食盐中一定没有添加KIO3D向苯酚钠溶液
9、中滴加乙酸溶液溶液变浑浊相同条件下,乙酸的酸性一定比苯酚强23O 答案D A项,气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,该气体可能是CO2或SO2,则原溶液中可能含有C 或HC 或S 或HS,故错误;B项,常温下,铁片遇浓硫酸发生钝化,是化学变化,故错误;C项,淀粉溶液遇碘单质变蓝,而遇KIO3不变蓝,则溶液不变色,只能证明该食盐中不含碘单质,不能证明该食盐中一定没有添加KIO3,故错误;D项,溶液变浑浊说明有苯酚生成,可证明酸性:乙酸苯酚,故正确。23O 3O23O 3O5.(2015课标,10,6分)下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是()选项实验现象结论A.将稀硝酸加入过
10、量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液有气体生成,溶液呈血红色稀硝酸将Fe氧化为Fe3+B.将铜粉加入1.0 molL-1 Fe2(SO4)3溶液中溶液变蓝、有黑色固体出现金属铁比铜活泼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.将0.1 molL-1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,再滴加0.1 molL-1 CuSO4溶液先有白色沉淀生成,后变为浅蓝色沉淀Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小答案D A项,稀硝酸加入过量铁粉中,产物是Fe2+,滴加KSCN溶液,不会出现血红色;B项,将铜粉加入1.0 molL-1 F
11、e2(SO4)3溶液中,溶液变蓝,发生了反应:2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+,说明氧化性Fe3+Cu2+,没有黑色固体出现;C项,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,铝箔表面的铝和空气中的氧气反应生成Al2O3,Al2O3熔点高,包裹着熔化的铝,熔化后的液态铝不会滴落下来;D项,将0.1 molL-1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,说明NaOH已反应完全,再滴加0.1 molL-1 CuSO4溶液,白色沉淀变为浅蓝色沉淀,说明Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小。6.(2014重庆理综,4,6分)茶叶中铁元素的检验可经以下四个步骤完成,各步骤中选
12、用的实验用品不能都用到的是()A.将茶叶灼烧灰化,选用、和B.用浓硝酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释,选用、和C.过滤得到滤液,选用、和D.检验滤液中的Fe3+,选用、和答案B A项,灼烧茶叶需用仪器有坩埚、泥三角、酒精灯等,A项正确;B项,溶解茶叶灰的过程中会用到烧杯、玻璃棒等仪器,容量瓶是配制一定体积、一定物质的量浓度溶液时的主要仪器,B项错误;C项,过滤需用仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒等,C项正确;D项,检验Fe3+可用KSCN溶液,仪器为胶头滴管和试管,D项正确。7.(2017课标,27,15分)重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿制备,铬铁矿的主要成分为FeOCr2O3,还含有硅、铝等杂
13、质。制备流程如图所示:回答下列问题:(1)步骤的主要反应为:FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2上述反应配平后FeOCr2O3与NaNO3的系数比为。该步骤不能使用陶瓷容器,原因是 。(2)滤渣1中含量最多的金属元素是 ,滤渣2的主要成分是 及含硅杂质。(3)步骤调滤液2的pH使之变 (填“大”或“小”),原因是 (用离子方程式表示)。(4)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到K2 Cr2O7固体。冷却到 (填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。a.80 b.60 c.40 d.10 步骤
14、的反应类型是 。(5)某工厂用m1 kg铬铁矿粉(含Cr2O3 40%)制备K2Cr2O7,最终得到产品m2 kg,产率为 。答案(1)27 陶瓷在高温下会与Na2CO3反应(2)Fe Al(OH)3(3)小 2Cr+2H+Cr2+H2O(4)d 复分解反应(5)100%24O 27O 21190147mm解析 本题以K2Cr2O7的制备为载体,考查氧化还原反应原理、平衡移动原理等。由题中所给反应可知滤渣1为Fe2O3,滤液1中含有Al3+、Si,调节pH=7,则滤渣2中含Al(OH)3及含硅杂质,滤液2中含有Cr、Na+,此时调节pH促使平衡2Cr+2H+Cr2+H2O正向移动,再加入KCl
15、得到K2Cr2O7。(1)利用得失电子守恒方法配平:2FeOCr2O3+4Na2CO3+7NaNO3 4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2+7NaNO2,则FeOCr2O3与NaNO3的系数比为27。陶瓷中含有SiO2,在高温下能与Na2CO3反应,会损坏仪器。(2)由步骤可知熔块中含有NaNO2、Na2CrO4、Fe2O3等,故滤渣1中含量最多的金属元素为Fe,而步骤需除去Al3+及含硅物质,故滤渣2中应主要含Al(OH)3及含硅杂质。(3)步骤调pH的目的是促进Cr 转化为Cr2,根据2Cr+2H+Cr2+H2O,可知应增大c(H+),故pH要变小。(4)根据溶解度曲线图可知,选择K2C
16、r2O7溶解度小于溶液中其他溶质溶解度且溶解度最小的温度区,故选d。反应为2K+Cr2 K2Cr2O7,此反应为复分解反应。23O 24O 24O 27O 24O 27O 24O 27O 27O(5)根据Cr原子守恒建立关系式:Cr2O3 K2Cr2O7152294153 m140%kg m(K2Cr2O7)m(K2Cr2O7)=kg故产率为 100%=100%。129440%152m2129440%152m kgmkg21190147mm思路梳理 关于无机化工流程图题目的解题思路1.粗读题干,挖掘图示。读题过程中分析核心元素,找出杂质元素。2.携带问题,精读信息,信息包括三方面:一是题干,二
17、是流程图,三是设置问题。重点抓住物质流向(“进入”和“流出”)、分离操作类型及目的。8.(2016课标,28,15分)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 molL-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
18、溶液,溶液变红,煤油的作用是 。(4)丙组同学取10 mL 0.1 molL-1 KI溶液,加入6 mL 0.1 molL-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:第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色;第二支试管中加入1滴K3Fe(CN)6溶液,生成蓝色沉淀;第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。实验检验的离子是 (填离子符号);实验和说明:在I-过量的情况下,溶液中仍含有 (填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为。(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
19、;一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是 ;生成沉淀的原因是 (用平衡移动原理解释)。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+可逆反应(5)2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O Fe3+催化H2O2分解产生O2 H2O2分解反应放热,促进Fe3+的水解平衡正向移动解析(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O
20、2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)实验加入K3Fe(CN)6溶液,生成蓝色沉淀,说明含有Fe2+;实验和说明在I-过量的情况下,溶液中仍含有Fe3+,证明该反应为可逆反应。(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+,同时生成的Fe3+对H2O2的分解有催化作用,H2O2分解放热,又对Fe3+的水解起促进作用。易错警示 第(5)问若不能挖掘出反应的原理,会对产生气泡的原因及生成沉淀的原因分析不清。知识拓展 Fe3+、Fe2+的鉴别方法鉴别方法Fe2+Fe3+直接观察颜色浅绿色棕黄色利用显色反应KSCN溶液无现
21、象显红色利用Fe3+的氧化性铜片无现象Cu溶解,溶液变为蓝绿色KI淀粉溶液无现象溶液变蓝利用Fe2+的还原性溴水溴水褪色无现象酸性KMnO4溶液紫色褪去无现象利用沉淀反应NaOH溶液白色沉淀灰绿色沉淀红褐色沉淀红褐色沉淀K3Fe(CN)6溶液蓝色沉淀无现象9.(2015课标,27,14分)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示:回答下列问题:(1)写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式 。为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度外,还可采取
22、的措施有 (写出两条)。(2)利用 的磁性,可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是 。(写化学式)(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液,作用是 。然后再调节溶液的pH约为5,目的是 。(4)“粗硼酸”中的主要杂质是 (填名称)。(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4),它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为 。(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程 。答案(1)Mg2B2O5H2O+2H2SO4 2H3BO3+2MgSO4(2分)提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径(2分)(2)Fe3O4 SiO2和CaSO4(1分
23、,2分,共3分)(3)将Fe2+氧化成Fe3+使Fe3+与Al3+形成氢氧化物沉淀而除去(每空1分,共2分)(4)(七水)硫酸镁(1分)(5)(6)2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 2B+3MgO(2分)解析(1)硫酸可与硼酸盐反应制取酸性较弱的硼酸,所以Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式为:Mg2B2O5H2O+2H2SO4 2MgSO4+2H3BO3。为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度外,还可采取提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径等措施。(2)Fe3O4有磁性,可利用其磁性将其从“浸渣”中分离;“浸渣”中还剩余的物质是SiO2和CaSO4。(3)“净化除杂”需先加H2
24、O2溶液,其作用是把Fe2+氧化为Fe3+,然后调节溶液的pH约为5,使Al3+和Fe3+以Al(OH)3、Fe(OH)3形式沉降而除去。(4)“粗硼酸”中所含杂质主要是没有除去的易溶性镁盐,故为(七水)硫酸镁。(5)硼氢化钠的电子式为(6)利用Mg的还原性制取硼的化学方程式为2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 2B+3MgO。评析 本题以制备粗硼酸的工艺流程为背景,突出考查了影响化学反应速率的因素,物质结构和物质的提纯,弱化了计算,拓宽了知识面。10.(2016浙江理综,7,6分)下列说法不正确的是()A.储热材料是一类重要的能量存储物质,单位质量的储热材料在发生熔融或结晶时
25、会吸收或释放较大的热量B.Ge(32号元素)的单晶可以作为光电转换材料用于太阳能电池C.Ba2+浓度较高时危害健康,但BaSO4可服入体内,作为造影剂用于X-射线检查肠胃道疾病D.纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等重金属离子,其本质是纳米铁粉对重金属离子较强的物理吸附C组 教师专用题组 答案D D项,纳米铁粉可与Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等发生置换反应,不是物理吸附。11.(2017课标,27,14分)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。
26、工艺流程如下:回答下列问题:(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如下图所示。由图可知,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为 。(2)“酸浸”后,钛主要以TiOC 形式存在,写出相应反应的离子方程式 。(3)TiO2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示:24l 温度/3035404550TiO2xH2O转化率/%9295979388分析40 时TiO2xH2O转化率最高的原因 。(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4,其中过氧键的数目为 。(5)若“滤液”中c(Mg2+)=0.02 molL-1,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完
27、全即溶液中c(Fe3+)=1.010-5 molL-1,此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?(列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.310-22、1.010-24。(6)写出“高温煅烧”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式 。答案(1)100、2 h,90、5 h(2)FeTiO3+4H+4Cl-Fe2+TiOC+2H2O(3)低于40,TiO2xH2O转化反应速率随温度升高而增加;超过40,双氧水分解与氨气逸出导致TiO2xH2O转化反应速率下降(4)4(5)Fe3+恰好沉淀完全时,c(P)=molL-1=1.310-17molL-1,c3(Mg2+)c2(P
28、)值为0.013(1.310-17)2=1.710-40KspMg3(PO4)2,因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 2LiFePO4+3CO2+H2O24l 34O 2251.3 101.0 1034O 解析 本题为化学工艺流程题,考查了实验条件的选择,离子方程式、化学方程式的书写,沉淀溶解平衡等知识。(1)由图像可以看出,当铁的浸出率为70%时,实验条件有两个:100、2 h,90、5 h。(2)FeTiO3为难溶物,在书写离子方程式时不能拆写成离子形式。(4)Li2Ti5O15中,Ti的化合价为+4,Li的化合价为+1,所以正化合价的和为45
29、+12=22。设过氧键数目为x,则x2+(15-2x)2=22,解得x=4。(6)FePO4中Fe显+3价,LiFePO4中Fe显+2价,FePO4作氧化剂,则H2C2O4作还原剂,高温煅烧时应生成CO2,据此可写出反应的化学方程式。解题方法 无机物制备工艺流程题的破解方法1.首尾分析法对一些线型流程工艺(从原料到产品为“一条龙”的生产工序)题,首先对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品),从对比分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和分离、提纯产品的化工工艺,然后结合题设的问题,逐一推敲解答。2.截段分析法对于用同样的原材料生产多种(两种或两
30、种以上)产品(包括副产品)的工艺流程题,用截段分析法更容易找到解题的切入点。用截段分析法解工艺流程题关键在于看清主、副产品是如何分开的,以此确定如何截段,截几段更合适,一般截段以产品为准点。评析 本题以化工流程图为载体,充分考查离子方程式的书写、盖斯定律的应用、电极反应式的书写等知识。(6)与FeCO3反应的H2SO4有两部分,难度较大。12.(2015四川理综,11,16分)为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)。活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为:FeS2+7Fe2(SO4)3+
31、8H2O 15FeSO4+8H2SO4,不考虑其他反应。请回答下列问题:(1)第步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是 。(2)检验第步中Fe3+是否完全还原,应选择 (填字母编号)。A.KMnO4溶液 B.K3Fe(CN)6溶液 C.KSCN溶液(3)第步加FeCO3调溶液pH到5.8左右,然后在第步通入空气使溶液pH降到5.2,此时Fe2+不沉淀,滤液中铝、硅杂质被除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是 。(4)FeSO4可转化为FeCO3,FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。已知25,101 kPa时:4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)H=-1 648 kJ/m
32、olC(s)+O2(g)CO2(g)H=-393 kJ/mol2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)2FeCO3(s)H=-1 480 kJ/molFeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是 。(5)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池,电池放电时的总反应为4Li+FeS2 Fe+2Li2S,正极反应式是 。(6)假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3,其含量为50%。将a kg质量分数为b%的硫酸加入到c kg烧渣中浸取,铁的浸取率为96%,其他杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程,第步应加入F
33、eCO3 kg。答案(1)Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O(2)C(3)Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+水解产生H+(4)4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=-260 kJ/mol(5)FeS2+4Li+4e-Fe+2Li2S或FeS2+4e-Fe+2S2-(6)0.011 8ab-0.646c或-292 450ab1 1311 750c解析(1)稀硫酸与Fe2O3发生复分解反应,离子方程式为Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O。(2)检验Fe3+是否完全还原,只需要检验溶液中是否有Fe3+即可,常选择试剂KSCN溶液,滴入KSCN溶液后若无现象,证明Fe
34、3+已完全还原;若溶液变红,说明Fe3+未完全还原。(3)通入空气后,空气中的O2将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+易发生水解产生H+,从而使溶液的pH降低。(4)由反应:4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)H=-1 648 kJ/mol,C(s)+O2(g)CO2(g)H=-393 kJ/mol,2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)2FeCO3(s)H=-1 480 kJ/mol,根据盖斯定律可知,+4-2可得:4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=-260 kJ/mol。(5)由电池放电时的总反应4Li+FeS2 Fe+2Li2S可知,Li作
35、负极,FeS2在正极得到电子,正极反应式是FeS2+4e-Fe+2S2-或FeS2+4Li+4e-Fe+2Li2S。(6)依据题意知,硫铁矿烧渣中加H2SO4浸取后滤液中含有n(Fe3+)=mol=6c mol;浸取烧渣中Fe2O3时消耗n(H2SO4)=n(Fe3+)=6c mol=9cmol;浸取液中加入活化硫铁矿还原Fe3+过程中生成n(H2SO4)=n(Fe3+)=6c mol=3.43c mol;加入FeCO3调pH时,发生反应:FeCO3+H2SO4 FeSO4+H2O+CO2,故n(FeCO3)=n(H2SO4)=mol-9c mol+3.43c mol=(0.102ab-5.5
36、7c)mol,即m(FeCO3)=(0.102ab-5.57c)mol116 g/mol=(11.8ab-646c)g=(0.011 8ab-0.646c)kg。350%96%70%1056c3232814814%1 00098a b评析 本题以化工流程图为载体,充分考查离子方程式的书写、盖斯定律的应用、电极反应式的书写等知识。(6)与FeCO3反应的H2SO4有两部分,难度较大。13.(2014福建理综,24,15分)铁及其化合物与生产、生活关系密切。(1)右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。该电化腐蚀称为 。图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是 (填字母)。(2
37、)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:废铁皮 含Fe(NO3)2的溶液 步骤若温度过高,将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为。步骤中发生反应:4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O 2Fe2O3nH2O+8HNO3,反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2,该反应的化学方程式为。上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是 (任写一项)。(3)已知t 时,反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)的平衡常数K=0.25。t 时,反应达到平衡时n(CO)n(CO2)=。若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s),并通入x mol CO,
38、t 时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%,则x=。答案(1)吸氧腐蚀 B(2)4HNO3 4NO2+O2+2H2O4Fe+10HNO3 4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O氮氧化物排放少(或其他合理答案)(3)41 0.05解析(2)硝酸在受热或光照条件下均易分解,化学方程式为:4HNO3 4NO2+O2+2H2O。由题意可知HNO3又将铁氧化为Fe(NO3)2,由框图中分离的产物可知HNO3被还原为NH4NO3,故化学方程式为:4Fe+10HNO3 4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O。可从两方面考虑:一是HNO3被还原为NH4NO3,没有生成氮氧化物,减少了对环境的污
39、染;二是产物的利用,如NH4NO3可作氮肥,提高了原子利用率。(3)该反应的平衡常数表达式为K=,在同样条件下,c(CO2)c(CO)=n(CO2)n(CO),所以平衡状态时n(CO)n(CO2)=41。可列出“三段式”:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)起始量:0.02 mol x mol 0 0变化量:0.02 mol50%0.01 mol 0.01 mol 0.01 mol平衡量:0.01 mol (x-0.01)mol 0.01 mol 0.01 molK=0.25,得x=0.05。2(CO)(CO)cc2(CO)(CO)cc1K10.252(CO)(CO)cc0.010
40、.01x 14.(2013天津理综,9,18分)FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3,再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。.经查阅资料得知:无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:检验装置的气密性;通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成;体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的N2赶尽Cl2,将收集器密封。请回答下列问题:(1)装置A中反应的化学方程式为。(2)第步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反
41、应管A右端。要使沉积的FeCl3进入收集器,第步操作是 。(3)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)。(4)装置B中冷水浴的作用为 ;装置C的名称为 ;装置D中Fe-Cl2全部反应后,因失去吸收Cl2的作用而失效,写出检验FeCl2是否失效的试剂:。(5)在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S,得到单质硫;过滤后,再以石墨为电极,在一定条件下电解滤液。(6)FeCl3与H2S反应的离子方程式为 。(7)电解池中H+在阴极放电产生H2,阳极的电极反应式为 。(8)综合分析实验的两个反应,可知该实验有两个显著优点:H2S
42、的原子利用率为100%;。答案(1)2Fe+3Cl2 2FeCl3(2)在沉积的FeCl3固体下方加热(3)(4)冷却,使FeCl3沉积,便于收集产品 干燥管K3Fe(CN)6溶液(5)(6)2Fe3+H2S 2Fe2+S+2H+(7)Fe2+-e-Fe3+(8)FeCl3得到循环利用解析(4)检验D中FeCl2是否失效可以用K3Fe(CN)6溶液,取D中溶液加K3Fe(CN)6溶液,有蓝色沉淀生成说明没有失效。(7)电解滤液时,阳极发生的反应为2Cl-2e-Cl2、2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-,故可以理解为Fe2+-e-Fe3+,电解总反应可以写成:2Fe2+2H+2Fe3+H2。考
43、点二 铜及其化合物 统一命题、省(区、市)卷题组 1.(2016课标,7,6分)化学在生活中有着广泛的应用,下列对应关系错误的是()化学性质实际应用A.Al2(SO4)3和小苏打反应泡沫灭火器灭火B.铁比铜金属性强FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板C.次氯酸盐具有氧化性漂白粉漂白织物D.HF与SiO2反应氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记答案B FeCl3与Cu的反应为2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2,不能用来比较铁与铜的金属性强弱,故错误。思路分析 比较金属性强弱可以采用金属与盐溶液间的置换反应。易错警示 FeCl3溶液与铜发生反应:2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2,常用于刻制
44、印刷电路板,不能用于比较铁和铜的金属性强弱。2.(2014课标,9,6分)下列反应中,反应后固体物质增重的是()A.氢气通过灼热的CuO粉末 B.二氧化碳通过Na2O2粉末C.铝与Fe2O3发生铝热反应 D.将锌粒投入Cu(NO3)2溶液答案B A项,CuO被H2还原为Cu,固体质量减轻;B项,2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2,Na2O2变为Na2CO3,固体质量增加;C项,铝热反应前后固体总质量保持不变;D项,1 mol Zn置换出1 mol Cu,固体质量减轻,不符合题意。3.(2015课标,36,15分)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和
45、水,可溶于氯离子浓度较大的体系,在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下:回答下列问题:(1)步骤中得到的氧化产物是 。溶解温度应控制在6070,原因是 。(2)写出步骤中主要反应的离子方程式 。(3)步骤包括用pH=2的酸洗、水洗两步操作,酸洗采用的酸是 (写名称)。(4)上述工艺中,步骤不能省略,理由是 。(5)步骤、都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有 (填字母)。A.分馏塔 B.离心机C.反应釜 D.框式压滤机(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品m g,将其置于过量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,
46、加入适量稀硫酸,用a molL-1的K2Cr2O7溶液滴定到终点,消耗K2Cr2O7溶液b mL,反应中Cr2 被还原为Cr3+。样品中CuCl的质量分数为 。27O 答案(1)CuSO4或Cu2+温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解(每空2分,共4分)(2)2Cu2+S+2Cl-+H2O 2CuCl+S+2H+(3分)(3)硫酸(2分)(4)醇洗有利于加快去除CuCl表面水分,防止其水解氧化(2分)(5)B、D(2分)(6)100%(2分)23O 24O 0.597abm解析(1)酸性条件下N 可氧化Cu,生成Cu2+。(2)由流程图可知,步骤中的主要反应的离子方程式为2Cu2+S+2Cl-+
47、H2O 2CuCl+S+2H+。(3)CuCl有还原性,同时能溶于氯离子浓度较大的体系,故酸洗时不能使用HNO3和盐酸。(4)CuCl在潮湿空气中易水解氧化,故步骤不可省略。(6)6CuCl K2Cr2O7 6 mol 1 mol x mol b10-3 La molL-16 molx mol=1 mol(ab10-3)mol解得x=6ab10-3m(CuCl)=597ab10-3g,样品中CuCl的质量分数为 100%。3O23O 24O 0.597abm4.(2013四川理综,7,6分)1.52 g铜镁合金完全溶解于50 mL密度为1.40 g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中,得到NO2
48、和N2O4的混合气体1 120 mL(标准状况),向反应后的溶液中加入1.0 mol/L NaOH溶液,当金属离子全部沉淀时,得到2.54 g沉淀。下列说法不正确的是()A.该合金中铜与镁的物质的量之比是21B.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0 mol/LC.NO2和N2O4的混合气体中,NO2的体积分数是80%D.得到2.54 g沉淀时,加入NaOH溶液的体积是600 mL教师专用题组 答案D 设铜镁合金中铜的物质的量为x mol,镁的物质的量为y mol,则,解得x=0.02,y=0.01,xy=21,A项正确;浓硝酸中HNO3的物质的量浓度c=mol/L=14.0 mol/L,
49、B项正确;由关系式Cu4HNO32NO2、Mg4HNO32NO2得n(NO2)=2n(Cu)+2n(Mg)=0.06 mol,若设混合气体中NO2物质的量为z,则 2NO2 N2O4始 0.06 mol 0变 0.06 mol-z 平 z z+=0.05 mol,得z=0.04 mol,NO2的体积分数为 100%=80%,C项正确;金属离子完全沉淀后,溶液中溶质为NaNO3,根据氮原子守恒可得n(NaNO3)=n(HNO3)-n(NO2)=14.0 mol/L0.05 L-0.06 mol=0.64 mol,则n(NaOH)=n(NaNO3)=0.64 mol,加入NaOH溶液的体积V=0.
50、64 L=640 mL,D项错误。64241.5298582.54xyxy1 000 M1 000 1.40 63%630.06mol2z0.06mol2z0.06mol2z31 120 mL 10/22.4 L/molL mL0.04mol0.05mol0.64mol1.0mol/L5.(2015天津理综,9,18分)废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如下:回答下列问题:(1)反应是将Cu转化为Cu(NH3,反应中H2O2的作用是 。写出操作的名称:
51、。(2)反应是铜氨溶液中的Cu(NH3 与有机物RH反应,写出该反应的离子方程式:。操作用到的主要仪器名称为 ,其目的是(填序号)。24)24)a.富集铜元素b.使铜元素与水溶液中的物质分离c.增加Cu2+在水中的溶解度(3)反应是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和 。若操作使用右图装置,图中存在的错误是 。(4)操作以石墨作电极电解CuSO4溶液。阴极析出铜,阳极产物是 。操作由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是 。(5)流程中有三处实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是 。循环使用的NH4Cl在反应中的主要作用是 。答案(1)作氧化剂 过滤(2)Cu(NH3+2RH
52、 2N+2NH3+CuR2 分液漏斗 ab(3)RH 分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁、液体过多(4)O2、H2SO4 加热浓缩、冷却结晶、过滤(5)H2SO4 防止由于溶液中c(OH-)过高,生成Cu(OH)2沉淀24)4H解析(1)经过反应,Cu失电子变成了Cu2+,H2O2作氧化剂。(2)由图中信息可知,经过反应,Cu(NH3 与RH反应生成NH3和NH4Cl以及CuR2;CuR2被有机溶剂萃取到了有机层中,实现了铜元素的富集以及与水溶液中的物质分离。(3)反应中CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和RH。萃取时,分液漏斗中液体过多,不利于振荡操作,造成萃取不充分;分液时,分液漏斗尖端未紧靠烧杯
53、内壁。(4)用惰性电极电解CuSO4溶液,阳极的电极反应式为:4OH-4e-2H2O+O2。(5)用惰性电极电解CuSO4溶液会生成Cu、O2和H2SO4,H2SO4可循环利用。NH4Cl溶液显酸性,可调节溶液的pH,防止生成Cu(OH)2沉淀。24)评析 本题起点较高,但落点较低,考查学生的信息运用能力,难度不大。6.(2013浙江理综,26,15分)氢能源是一种重要的清洁能源。现有两种可产生H2的化合物甲和乙。将6.00 g甲加热至完全分解,只得到一种短周期元素的金属单质和6.72 L的H2(已折算成标准状况)。甲与水反应也能放出H2,同时还产生一种白色沉淀物,该白色沉淀可溶于NaOH溶液
54、。化合物乙在催化剂存在下可分解得到H2和另一种单质气体丙,丙在标准状况下的密度为1.25 gL-1。请回答下列问题:(1)甲的化学式是 ;乙的电子式是 。(2)甲与水反应的化学方程式是 。(3)气体丙与金属镁反应的产物是 (用化学式表示)。(4)乙在加热条件下与CuO反应可生成Cu和气体丙,写出该反应的化学方程式 。有人提出产物Cu中可能还混有Cu2O,请设计实验方案验证之 。(已知:Cu2O+2H+Cu+Cu2+H2O)(5)甲与乙之间 (填“可能”或“不可能”)发生反应产生H2,判断理由是。答案(1)AlH3(2)AlH3+3H2O Al(OH)3+3H2(3)Mg3N2(4)2NH3+3
55、CuO 3Cu+N2+3H2O取样后加稀H2SO4,如果溶液变蓝,说明产物中含有Cu2O。反之则无Cu2O(5)可能 AlH3中的氢化合价为-1价,NH3中的氢为+1价,因而有可能发生氧化还原反应生成氢气解析 由甲加热可产生金属单质和H2,可判断甲为氢化物,又因甲与水反应生成的白色沉淀可溶于NaOH溶液及根据质量关系可推出甲为AlH3。丙的摩尔质量为1.25 gL-122.4 Lmol-1=28 gmol-1,中学中常见的摩尔质量为28 gmol-1 的物质有N2、CO、C2H4等,又因丙为单质,则丙为N2,乙为NH3。7.(2013重庆理综,8,14分)合金是建造航空母舰的主体材料。(1)航
56、母升降机可由铝合金制造。铝元素在周期表中的位置为 。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得,提取过程中通入的气体为。Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜,其化学方程式为。焊接过程中使用的保护气为 (填化学式)。(2)航母舰体材料为合金钢。舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为 。航母用钢可由低硅生铁冶炼而成,则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为 。(3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。80.0 g Cu-Al合金用酸完全溶解后,加入过量氨水,过滤得白色沉淀39.0 g,则合金中Cu的质量分数为。为分析某铜合金的成分,用酸将其完全溶解后,用NaOH溶液调节pH,当pH=3.4时开始出现沉淀。分
57、别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合下图信息推断该合金中除铜外一定含有 。答案(1)第三周期第A族 CO2Al2O3+2NaOH 2NaAlO2+H2O Ar(其他合理答案均可得分)(2)吸氧腐蚀 CaCO3或CaO(3)83.1%Al、Ni解析(1)工业炼铝需将铝土矿与强碱溶液反应转化成偏铝酸盐,然后在偏铝酸盐溶液中通入过量的CO2,发生反应Al+CO2+2H2O Al(OH)3+HC,故提取过程中需通入CO2气体。保护气需性质稳定,高温条件下不与Al-Mg合金反应,N2高温条件下可与Mg反应,可用氩气作保护气。(2)海水接近中性,金属在其中以吸氧腐蚀为主。铁矿石中硅元素多以SiO2形式
58、存在,加入CaCO3或CaO,SiO2可与之反应生成CaSiO3从而降低生铁中硅的含量。(3)白色沉淀为Al(OH)3,39.0 g Al(OH)3中铝元素为0.5 mol,合金中铝的质量为0.5 mol27 gmol-1=13.5 g,则铜的质量为66.5 g,质量分数为83.1%。pH=3.4时开始出现沉淀,利用图给信息可知溶液中无Fe3+,一定有Al3+,则合金中一定有Al;由题意可知pH在7.08.0之间一定有沉淀生成,由图给信息可知溶液中一定有Ni2+,则合金中一定有Ni。2O3O1.(2017北京海淀二模,12)向FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,测定混合后溶液pH随混合前溶液
59、中c(S)/c(Fe3+)变化的曲线如下图所示。实验发现:.a点溶液澄清透明,向其中滴加NaOH溶液后,立即产生灰白色沉淀,滴入KSCN溶液显红色;.c点和d点溶液中产生红褐色沉淀,无气体逸出。取其上层清液滴加NaOH溶液后无明显现象,滴加KSCN溶液显红色。下列分析合理的是()A.向a点溶液中滴加BaCl2溶液,无明显现象23O 一、选择题(每题5分,共45分)三年模拟 A组 20152017年高考模拟基础题组(时间：35分钟 分值：70分)B.b点较a点溶液pH升高的主要原因:2Fe3+S+H2O 2Fe2+S+2H+C.c点溶液中发生的主要反应:2Fe3+3S+6H2O 2Fe(OH)3
60、+3H2SO3D.向d点上层清液中滴加KSCN溶液,溶液变红;再滴加NaOH溶液,红色加深23O 24O 23O 答案C A项,向a点溶液中加入NaOH溶液后有灰白色沉淀生成,说明a点溶液中含有Fe2+,即S 和Fe3+发生了氧化还原反应,S 被氧化为S,S 能与BaCl2反应生成白色沉淀BaSO4;B项,a到b点pH升高,若反应生成H+,会使pH降低;C项,由中信息可知,c点溶液中含有Fe3+,且有Fe(OH)3生成,所以发生的反应为可逆反应;D项,滴加NaOH溶液,溶液中Fe(SCN)3浓度降低,红色变浅。23O 23O 24O 24O 2.(2017北京海淀期末,12)新制氢氧化铜中存在
61、平衡:Cu(OH)2+2OH-Cu(OH)42-(深蓝色)。某同学进行下列实验:下列说法不正确的是()A.中出现蓝色沉淀B.中现象是Cu(OH)2+2OH-Cu(OH)42-正向移动的结果C.中现象证明葡萄糖具有还原性D.对比和可知Cu(OH)2氧化性强于Cu(OH)42-答案D A项,中氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀;B项,中溶液呈深蓝色,是加入的氢氧化钠使Cu(OH)2+2OH-Cu(OH)42-正向移动的结果;C项,中新制的氢氧化铜悬浊液与葡萄糖发生氧化还原反应,生成了氧化亚铜沉淀,体现了葡萄糖的还原性;D项,对比和可知Cu(OH)2的氧化性弱于Cu(OH)42-。3.(201
62、6北京丰台一模,6)下列我国古代制品中,所用材料属于合金的是()A.青铜器B.瓷器C.石雕D.竹简 答案AA项,青铜是铜锡合金;B项,瓷器是硅酸盐产品;C项,石雕是碳酸盐或硅酸盐产品;D项,竹简的主要成分为纤维素。4.(2016北京海淀期中,2)下列说法不正确的是()A.生铁和钢都属于合金B.明矾可用作混凝剂去除水中的悬浮物C.食盐水、稀豆浆、糖水都能产生丁达尔效应D.以次氯酸钠为有效成分的漂白液可用于泳池消毒答案C A项,生铁和钢都属于合金;B项,Al3+水解生成的氢氧化铝胶体能够吸附水中的悬浮物;C项,稀豆浆是胶体,能够产生丁达尔效应,食盐水和糖水是溶液,不能产生丁达尔效应;D项,次氯酸钠
63、与空气中的CO2作用生成的HClO具有强氧化性,能够杀死水中的细菌,可用于泳池消毒。5.(2016北京通州摸底,14)下列有关说法不正确的是()A.常温下浓硫酸能使铝发生钝化,可在常温下用铝制贮罐贮运浓硫酸B.铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4C.金属铝排在金属活动性顺序中氢元素的前面,铝与强酸反应一定放出氢气D.将铁粉加入FeCl3、CuCl2的混合溶液中,充分反应后剩余的固体中不一定有铁答案C A项,浓硫酸具有强氧化性,能使铝发生钝化,因此常温下可用铝制贮罐贮运浓硫酸;B项,铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁,铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气;C项,金属铝和氧化性酸(硝酸、浓
64、硫酸等)反应得不到氢气;D项,各物质的用量不确定,所以充分反应后剩余固体中不一定有铁。6.(2016北京东城期末,12)向Cu、Fe和Fe2O3的混合物中加入足量稀硫酸发生反应。下列说法正确的是()A.反应后溶液可能呈中性B.反应停止后一定有固体剩余C.反应过程中一定有氧化还原反应发生D.若只有Cu剩余,向溶液中滴入铁氰化钾溶液不会产生蓝色沉淀答案C A项,反应后生成的盐属于强酸弱碱盐,溶液显酸性;B项,涉及的反应有:Fe+2H+Fe2+H2,Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O,Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+,Fe2O3足量时,不会有固体剩余;C项,Fe与H+的反应及Cu与Fe3+的反应
65、均为氧化还原反应;D项,若有铜剩余,则溶液中无Fe3+,有Fe2+,滴入K3Fe(CN)6会产生蓝色沉淀。7.(2016北京朝阳期中,7)处理污水的絮凝剂聚合硫酸铁的化学式是Fe2(OH)n(SO4 m,下列有关该物质的说法不合理的是()A.铁元素的化合价为+3价B.n的取值范围是:00,3-0,则0n6;C项,聚合硫酸铁能与酸反应,不能在酸性较强的环境中使用;D项,将n=2代入可得三种微粒的个数比为111。2n8.(2015北京东城示范校零模,10)下列陈述、正确并且有因果关系的是()选项陈述陈述AKSCN可用来检验Fe3+用KSCN溶液检验FeSO4是否变质B盐的水解是吸热反应加热可提高盐
66、的水解反应速率CH2O2有氧化性H2O2能使酸性KMnO4溶液褪色DAl(OH)3是两性氢氧化物Al(OH)3可溶于过量浓氨水中答案A A项,FeSO4在空气中易被氧化为Fe3+,Fe3+与KSCN溶液作用使溶液变红,故可用KSCN溶液检验FeSO4是否变质;B项,陈述、均正确,但无因果关系;C项,H2O2能使酸性KMnO4溶液褪色,说明H2O2具有还原性;D项,Al(OH)3是两性氢氧化物,既能和强酸反应又能和强碱反应,但不能溶于氨水。9.(2015北京海淀期中,13)已知甲、乙、丙三种物质均含有同一种中学常见元素X,其转化关系如下:甲 乙 丙下列说法不正确的是()A.若A为硝酸,X为金属元
67、素,则甲与丙反应可生成乙B.若乙为NaHCO3,则丙一定是CO2C.若A为NaOH溶液,X为短周期的金属元素,则乙一定为白色沉淀D.若A为金属单质,乙的水溶液遇KSCN溶液变红,则甲可能为非金属单质答案B A项,A为硝酸,X为Fe,甲为Fe,乙中含Fe2+,丙中含Fe3+,Fe可以和Fe3+发生反应生成Fe2+;B项,乙为NaHCO3,甲可以为CO2,A为NaOH,则丙为Na2CO3;C项,A为NaOH溶液,X为Al,甲为可溶性铝盐,乙为Al(OH)3,丙为NaAlO2,Al(OH)3是白色沉淀;D项,A为金属单质,乙的水溶液遇KSCN溶液变红,则乙中含Fe3+,甲可能为氯气。10.(2017
68、北京海淀二模,26)(14分)纳米Fe3O4在磁流体、催化剂、医学等领域具有广阔的应用前景。氧化共沉淀制备纳米Fe3O4的方法如下:.Fe2+的氧化:将FeSO4溶液用NaOH溶液调节pH至a,再加入H2O2溶液,立即得到 FeO(OH)红棕色悬浊液。(1)若用NaOH溶液调节pH过高会产生灰白色沉淀,该反应的离子方程式是 。上述反应完成后,测得a值与FeO(OH)产率及其生成后溶液pH的关系如下:二、非选择题(共25分)a7.08.09.0FeO(OH)的产率95%FeO(OH)生成后溶液的pH接近4接近4接近4用离子方程式解释FeO(OH)生成后溶液pH下降的原因 。(2)经检验:当a=7
69、.0时,产物中存在大量Fe2O3。对Fe2O3的产生提出两种假设:.反应过程中溶液酸性增强,导致FeO(OH)向Fe2O3的转化;.溶液中存在少量Fe2+,导致FeO(OH)向Fe2O3的转化。经分析,假设不成立的实验依据是。其他条件相同时,向FeO(OH)悬浊液中加入不同浓度Fe2+,30 min后测定物质的组成,结果如下:c(Fe2+)/molL-1FeO(OH)百分含量/%Fe2O3百分含量/%0.0010000.0140600.020100以上结果表明:。(3)a=7.0和a=9.0时,FeO(OH)产率差异很大的原因是。.Fe2+和Fe3+共沉淀:向FeO(OH)红棕色悬浊液中同时加
70、入FeSO4溶液和NaOH浓溶液进行共沉淀,再将此混合液加热回流、冷却、过滤、洗涤、干燥,得到纳米Fe3O4。(4)共沉淀时的反应条件对产物纯度和产率的影响极大。共沉淀pH过高时,会导致FeSO4溶液被快速氧化;共沉淀pH过低时,得到的纳米Fe3O4中会混有的物质是 。已知N=nFeO(OH)/n(Fe2+),其他条件一定时,测得纳米Fe3O4的产率随N的变化曲线如下图所示:经理论分析,N=2.0共沉淀时纳米Fe3O4产率应最高,事实并非如此的可能原因是 。答案(1)Fe2+2OH-Fe(OH)22Fe2+4OH-+H2O2 2FeO(OH)+2H2O或2Fe2+H2O2+2H2O 2FeO(
71、OH)+4H+(2)a=8.0或9.0时,反应后溶液的pH均接近4,即反应过程中溶液的酸性均增强溶液中存在少量Fe2+可导致FeO(OH)向Fe2O3转化,且溶液中Fe2+含量越高,相同时间内,FeO(OH)向Fe2O3转化的越多(3)a=9.0时,溶液中几乎没有Fe2+,而a=7.0时,溶液中还存在Fe2+(4)Fe2O3在实验操作过程中,会有部分Fe2+被氧气氧化成Fe3+,故N=2.0时,参与共沉淀的Fe2+的量减少,导致Fe3O4产率下降解析(1)调节pH过高时,NaOH溶液会与FeSO4溶液反应生成灰白色沉淀Fe(OH)2;反应后溶液pH下降,可能是因为消耗了OH-,也可能是因为生成
72、了H+,所以反应的离子方程式为2Fe2+4OH-+H2O2 2FeO(OH)+2H2O或2Fe2+H2O2+2H2O 2FeO(OH)+4H+;(2)a值不同时,FeO(OH)生成后溶液的pH均接近4,反应过程中溶液酸性均增强,所以假设不成立;由表格信息可知,其他条件相同时,溶液中存在少量Fe2+可导致FeO(OH)向Fe2O3转化,且溶液中Fe2+含量越高,相同时间内,FeO(OH)向Fe2O3转化的越多;(3)a=7.0和a=9.0时,FeO(OH)产率差异很大,是因为两种情况下溶液中Fe2+的浓度不同;(4)pH过低时,Fe2+能将FeO(OH)转化为Fe2O3,故得到的纳米Fe3O4中
73、会混有Fe2O3;在实验操作过程中,会有部分Fe2+被氧气氧化成Fe3+,导致参与共沉淀的Fe2+的量减少,故N=2.0时Fe3O4的产率下降。11.(2016北京海淀期中,16)(11分)AH是中学化学中常见的物质,转化关系如下图所示(部分反应物、反应条件和产物已略去)。A、H 是常见的金属单质,工业上常用电解法冶炼H;通常状况下B 为黄绿色气体;G 为红棕色固体;C、D、E、F、G五种化合物中含有同一种元素。(1)B的电子式为 。(2)检验D中金属阳离子的实验方案是。(3)金属H既能与强酸反应又能与强碱反应,其与NaOH溶液反应的离子方程式为。(4)E在空气中转化成F的化学方程式为 。(5
74、)理论上G与H反应生成1 mol固体A放出428 kJ 热量,G与H反应的热化学方程式为 。(6)单质A在氧气中的燃烧产物X 可用于去除地下水中的Tc(99Tc具有放射性)。在酸性条件下,X 将Tc 转化为难溶于水的 TcO2,同时得到F,该反应的离子方程式为 。4O4O答案(1)(2)取少量D溶液于试管中,先滴加KSCN溶液再滴加氯水,若滴加KSCN溶液时未出现明显现象,滴加氯水后出现红色,则D溶液中含Fe2+(或取少量D溶液于试管中,滴加K3Fe(CN)6溶液,若出现蓝色沉淀,则D溶液中含Fe2+)(选用其他方案所用试剂和对应现象合理均可得分)(3)2Al+2OH-+2H2O 2Al+3H
75、2(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3(5)2Al(s)+Fe2O3(s)2Fe(s)+Al2O3(s)H=-856 kJmol-1(6)3Fe3O4+Tc+H+13H2O 9Fe(OH)3+TcO22O4O解析 依据题中所给信息可推断出,A为Fe,B为Cl2,C为FeCl3,D为FeCl2,E为Fe(OH)2,F为Fe(OH)3,G为Fe2O3,H为Al。(1)Cl2的电子式为。(2)检验D中金属阳离子的实验方案是取少量D溶液于试管中,先滴加KSCN溶液再滴加氯水,若滴加KSCN溶液时未出现明显现象,滴加氯水后出现红色,则D溶液中含Fe2+或取少量D溶液于试管中,滴加K3
76、Fe(CN)6溶液,若出现蓝色沉淀,则D溶液中含Fe2+。(3)Al与NaOH 溶液反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O 2Al+3H2。(4)Fe(OH)2在空气中转化成Fe(OH)3的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。(5)Fe2O3与Al反应生成2 mol Fe放出热量856 kJ,所以其热化学方程式为2Al(s)+Fe2O3(s)2Fe(s)+Al2O3(s)H=-856 kJmol-1。(6)单质铁在氧气中的燃烧产物X为Fe3O4,Fe3O4与Tc 反应的离子方程式为3Fe3O4+Tc+H+13H2O 9Fe(OH)3+TcO2。2O4O4O1.
77、(2017北京海淀一模,12)工业上常用铁碳混合物处理含Cu2+废水获得金属铜。当保持铁屑和活性炭总质量不变时,测得废水中Cu2+浓度在不同铁碳质量比(x)条件下随时间变化的曲线如下图所示。下列推论 的是()A.活性炭对Cu2+具有一定的吸附作用B.铁屑和活性炭会在溶液中形成微电池,铁为负极C.增大铁碳混合物中铁碳比(x),一定会加快废水中Cu2+的去除速率不合理B组 20152017年高考模拟综合题组(时间：25分钟 分值：50分)D.利用铁碳混合物回收含Cu2+废水中铜的反应原理:Fe+Cu2+Fe2+Cu一、选择题(每题5分,共20分)答案C A项,用纯活性炭处理含Cu2+废水时,废水中
78、Cu2+浓度降低,说明纯活性炭可吸附Cu2+。B项,用铁屑和活性炭混合处理废水中的Cu2+时,溶液中形成了若干个微电池,且负极是铁。C项,对比、三条曲线可知,增大铁碳比,废水中Cu2+的去除速率加快;对比、两条曲线可知,增大铁碳比,废水中Cu2+的去除速率减慢。D项,利用铁碳混合物回收含Cu2+废水中铜的原理是铁能置换出废水中的铜,即Fe+Cu2+Fe2+Cu。审题技巧 读懂题意,看懂图像,结合图像分析、判断各个选项的正误。思路分析 当x增大到一定程度时,形成的微电池的数目减少,化学反应速率减慢。2.(2016北京朝阳期末,12)Fe和Mg与H2SO4反应的实验如下:关于上述实验的说法不合理的
79、是()A.中产生气体的原因是:Fe+2H+Fe2+H2B.取出中的铁棒放入CuSO4溶液立即析出红色固体C.中现象说明Mg在浓H2SO4中没被钝化D.中现象说明Mg的金属性比Fe强实验 现象Fe表面产生大量无色气泡Fe表面产生气泡后迅速停止Mg表面迅速产生大量气泡Fe表面有大量气泡,Mg表面有少量气泡答案B A项,中铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,故中产生气体的原因是:Fe+2H+Fe2+H2;B项,常温下,铁遇浓硫酸发生钝化,表面形成致密的氧化物保护膜,故取出中的铁棒放入CuSO4溶液中,无明显现象;C项,中Mg表面迅速产生大量气泡,说明Mg在浓硫酸中没有发生钝化;D项,镁、铁和稀硫酸形成
80、原电池,铁表面产生大量气泡,镁表面有少量气泡,则镁为原电池负极,铁为原电池正极,故镁的金属性比铁强。审题技巧 注意观察每个实验所用金属材料和酸的浓度。思路分析 铁与稀硫酸反应生成氢气;常温下铁在浓硫酸中发生钝化;镁在浓硫酸中可以发生反应生成二氧化硫;镁和铁相连插入稀硫酸中构成原电池,铁作正极,镁作负极。3.(2016北京海淀二模,11)实验:0.005 molL-1 FeCl3溶液和0.015 molL-1 KSCN溶液各1 mL混合得到红色溶液a,均分溶液a置于b、c两支试管中;向b中滴加3滴饱和FeCl3溶液,溶液颜色加深;再向上述b溶液中滴加3滴1 molL-1 NaOH溶液,溶液颜色变
81、浅且出现浑浊;向c中逐渐滴加1 molL-1 KSCN溶液2 mL,溶液颜色先变深后变浅。下列分析不正确的是()A.实验中增大Fe3+浓度使平衡Fe3+3SCN-Fe(SCN)3正向移动B.实验中发生反应:Fe3+3OH-Fe(OH)3C.实验和中溶液颜色变浅的原因相同D.实验、均可说明浓度改变对平衡移动的影响答案C 中,OH-消耗Fe3+,使Fe3+浓度减小,导致平衡逆向移动,溶液颜色变浅;中加入KSCN溶液,引入了SCN-和水,开始时SCN-浓度增大为主要因素,平衡右移,溶液颜色加深,一段时间后,溶液体积变化为主要因素,因此溶液颜色又变浅。审题技巧 认真读题,结合实验现象分析原理。思路分析
82、 Fe3+与SCN-在溶液中存在Fe3+3SCN-Fe(SCN)3(红色)平衡,实验中增大Fe3+浓度使平衡正向移动;实验中NaOH溶液和Fe3+反应,使平衡逆向移动;实验逐滴加入2 mL 1 molL-1 KSCN溶液,开始时SCN-浓度增大使平衡正向移动,一段时间后,溶液体积变化为主要因素,因此颜色变浅。4.(2015北京西城期末,16)球墨铸铁中含有一种铁碳化合物X。实验室测定化合物X组成的实验如下:下列说法不正确的是()A.固体2是氧化铁B.X的化学式可以表示为Fe3C2C.溶液甲中可能含有Fe3+D.X与足量的热浓硝酸反应有NO2和CO2生成答案B 由图可知,固体1为铁的氧化物;溶液
83、甲中可能含有Fe2+、Fe3+中的一种或两种;溶液乙为FeCl3溶液;固体2为Fe2O3。由铁原子守恒可知,18.0 g X中Fe的物质的量为 2=0.3 mol,则C的物质的量为=0.1 mol,故X的化学式为Fe3C,其与足量的热浓硝酸反应有NO2和CO2生成。124.0 g160 g mol1118.0 g0.3mol 56 g mol12 g mol解题技巧 解决多步反应问题常用原子守恒法,抓住中心原子在变化前后物质的量不变即可求解。思路分析 由铁原子守恒,利用氧化铁的质量计算出铁元素的物质的量,再结合化合物X的质量计算出碳元素的物质的量,从而得出X的组成。5.(2016北京西城二模,
84、28)(15分)某学习小组研究溶液中Fe2+的稳定性,进行如下实验,观察,记录结果。实验 二、非选择题(共30分)(1)上述(NH4)2Fe(SO4)2溶液pH小于FeSO4的原因是 (用化学用语表示)。溶液的稳定性:FeSO4 (NH4)2Fe(SO4)2(填“”或“”)。(2)甲同学提出实验中两溶液的稳定性差异可能是(NH4)2Fe(SO4)2溶液中的N 保护了Fe2+,因为N 具有还原性。进行实验,否定了该观点,补全该实验。4H4H操作现象取 ,加 ,观察与实验中(NH4)2Fe(SO4)2溶液现象相同(3)乙同学提出实验中两溶液的稳定性差异是溶液酸性不同导致的,进行实验:分别配制0.8
85、0molL-1pH为1、2、3、4的FeSO4溶液,观察,发现pH=1的FeSO4溶液长时间无明显变化,pH越大,FeSO4溶液变黄的时间越短。资料显示:亚铁盐溶液中存在反应4Fe2+O2+10H2O 4Fe(OH)3+8H+由实验,乙同学可得出的结论是 ,原因是 。(4)进一步研究在水溶液中Fe2+的氧化机理。测定同浓度FeSO4溶液在不同pH条件下,Fe2+的氧化速率与时间的关系如图(实验过程中溶液温度几乎无变化)。反应初期,氧化速率都逐渐增大的原因可能是 。(5)综合以上实验,增强Fe2+稳定性的措施有 。答案(1)N+H2O NH3H2O+H+c(H+),OH-也可以通过阴离子交换膜运
86、动到阳极区,导致CuSO4溶液pH升高解析(1)Cu与浓硫酸反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O;该方法制CuSO4存在的不足有:反应中产生SO2,对环境有污染且浓硫酸利用率不高。(2)Fe3+为催化剂,因此的反应为Fe2+被氧气氧化为Fe3+,离子方程式为4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O。(3)用电解的方法制CuSO4,铜电极需要与直流电源正极相连,根据硫酸根离子的移动方向可知,a为直流电源正极,因此与直流电源a 端相连的电极材料是铜片。审题技巧(2)观察实验操作和实验现象,结合物质的性质分析实验原理。思路分析(3)在电解池中阴离子移向阳极,依据S 的移动方向可以判断出电解池中左侧电极为阳极,即a为直流电源正极,b为负极;电解法制备硫酸铜需要用铜作阳极。24O
