2019届一轮复习人教版专题十四 铁、铜及其化合物 金属的冶炼学案
专题十四 铁、铜及其化合物 金属的冶炼
考纲解读
考点
考纲内容
高考示例
预测热度
铁及其化合物的性质
1.了解铁的主要性质及其应用
2.了解铁的重要化合物的主要性质及其应用
2017课标Ⅰ,27,14分
2016课标Ⅱ,28,15分
2015课标Ⅰ,27,14分
★★☆
铜及其化合物的性质
金属的冶炼
1.了解铜的主要性质及其应用
2.了解铜的重要化合物的主要性质及其应用
3.了解金属的冶炼方法与金属活动性之间的关系
2016四川理综,9,13分
★★☆
分析解读 Fe、Cu及其化合物的性质是高考热点之一,铁盐(Fe3+)、亚铁盐(Fe2+)的性质是考查的重点。试题往往结合金属的冶炼、废旧金属资源的回收利用、铁或铜及其重要化合物性质实验探究等命题情景综合考查基本概念、基本理论、化学反应原理等多个考点,对能力要求较高。
命题探究
答案 (1)100 ℃、2 h,90 ℃、5 h (2)FeTiO3+4H++4Cl- Fe2++TiOC+2H2O
(3)低于40 ℃,TiO2·xH2O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TiO2·xH2O转化反应速率下降 (4)4 (5)Fe3+恰好沉淀完全时,c(P)= mol·L-1=1.3×10-17mol·L-1,c3(Mg2+)·c2(P)值为0.013×(1.3×10-17)2=1.7×10-40
K2>K3 bd 调节溶液的pH
(4)18~20
教师用书专用(7—12)
7.(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
答案 D
8.(2014北京理综,7,6分)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
答案 D
9.(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,各步骤中选用的实验用品不能都用到的是( )
A.将茶叶灼烧灰化,选用①、②和⑨
B.用浓硝酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释,选用④、⑥和⑦
C.过滤得到滤液,选用④、⑤和⑦
D.检验滤液中的Fe3+,选用③、⑧和⑩
答案 B
10.(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。
Ⅰ.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:
①检验装置的气密性;
②通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成;
④……
⑤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③步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反应管A右端。要使沉积的FeCl3进入收集器,第④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FeCl2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。
Ⅱ.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Ⅱ的两个反应,可知该实验有两个显著优点:
①H2S的原子利用率为100%;② 。
答案 (共18分)(1)2Fe+3Cl2 2FeCl3
(2)在沉积的FeCl3固体下方加热
(3)②⑤
(4)冷却,使FeCl3沉积,便于收集产品 干燥管
K3[Fe(CN)6]溶液
(5)
(6)2Fe3++H2S 2Fe2++S↓+2H+
(7)Fe2+-e- Fe3+
(8)FeCl3得到循环利用
11.(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。
①该电化腐蚀称为 。
②图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是 (填字母)。
(2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:
①步骤Ⅰ若温度过高,将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为 。
②步骤Ⅱ中发生反应:4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O 2Fe2O3·nH2O+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 。
③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。
①t ℃时,反应达到平衡时n(CO)∶n(CO2)= 。
②若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s),并通入x mol CO,t ℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%,则x= 。
答案 (1)①吸氧腐蚀 ②B
(2)①4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O
②4Fe+10HNO3 4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O
③氮氧化物排放少(或其他合理答案)
(3)①4∶1 ②0.05
12.(2013浙江理综,28,14分)利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO。制备流程图如下:
已知:Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似。请回答下列问题:
(1)用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用有 。
A.去除油污 B.溶解镀锌层
C.去除铁锈 D.钝化
(2)调节溶液A的pH可产生Zn(OH)2沉淀,为制得ZnO,后续操作步骤是 。
(3)由溶液B制得Fe3O4胶体粒子的过程中,须持续通入N2,其原因是 。
(4)Fe3O4胶体粒子能否用减压过滤法实现固液分离? (填“能”或“不能”),理由是 。
(5)用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测定产物Fe3O4中的二价铁含量。若需配制浓度为0.010 00 mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液250 mL,应准确称取 g K2Cr2O7(保留4位有效数字,已知=294.0 g·mol-1)。配制该标准溶液时,下列仪器中不必要用到的有 (用编号表示)。
①电子天平 ②烧杯 ③量筒 ④玻璃棒 ⑤容量瓶 ⑥胶头滴管 ⑦移液管
(6)滴定操作中,如果滴定前装有K2Cr2O7标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡,而滴定结束后气泡消失,则测定结果将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
答案 (共14分)(1)A、B
(2)抽滤、洗涤、灼烧
(3)N2气氛下,防止Fe2+被氧化
(4)不能 胶体粒子太小,抽滤时容易透过滤纸
(5)0.735 0 ③⑦ (6)偏大
考点二 铜及其化合物的性质 金属的冶炼
1.(2015课标Ⅰ,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 mol·L-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 mol·L-1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,再滴加0.1 mol·L-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
2.(2014课标Ⅱ,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
3.(2016四川理综,9,13分)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl,并进行相关探究。
【资料查阅】
【实验探究】 该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。
请回答下列问题:
(1)仪器X的名称是 。
(2)实验操作的先后顺序是a→ →e(填操作的编号)。
a.检查装置的气密性后加入药品
b.熄灭酒精灯,冷却
c.在“气体入口”处通入干燥HCl
d.点燃酒精灯,加热
e.停止通入HCl,然后通入N2
(3)在实验过程中,观察到B中物质由白色变为蓝色,C中试纸的颜色变化是 。
(4)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是 。
【探究反思】
(5)反应结束后,取出CuCl产品进行实验,发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质。根据资料信息分析:
①若杂质是CuCl2,则产生的原因是 。
②若杂质是CuO,则产生的原因是 。
答案 (1)干燥管 (2)cdb (3)先变红,后褪色 (4)Cl2+2OH- ClO-+Cl-+H2O (5)①加热时间不足或温度偏低 ②通入HCl的量不足
教师用书专用(4—8)
4.(2014江苏单科,7,2分)下列指定反应的离子方程式正确的是 ( )
A.Cu溶于稀HNO3:Cu+2H++N Cu2++NO2↑+H2O
B.(NH4)2Fe(SO4)2溶液与过量NaOH溶液反应制Fe(OH)2:Fe2++2OH- Fe(OH)2↓
C.用CH3COOH溶解CaCO3:CaCO3+2H+ Ca2++H2O+CO2↑
D.向NaAlO2溶液中通入过量CO2制Al(OH)3:CO2+Al+2H2O Al(OH)3↓+HC
答案 D
5.(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2∶1
B.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0 mol/L
C.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
答案 D
6.(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Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3,反应中H2O2的作用是 。
写出操作①的名称: 。
(2)反应Ⅱ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②用到的主要仪器名称为 ,其目的是(填序号) 。
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Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和 。若操作③使用右图装置,图中存在的错误是 。
(4)操作④以石墨作电极电解CuSO4溶液。阴极析出铜,阳极产物是 。操作⑤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Ⅰ中的主要作用是 。
答案 (18分)(1)作氧化剂 过滤
(2)Cu(NH3+2RH 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
7.(2013山东理综,28,12分)金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。
(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是 。
a.Fe2O3 b.NaCl c.Cu2S d.Al2O3
(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应:2Cu2S+2H2SO4+5O2 4CuSO4+2H2O,该反应的还原剂是 。当1 mol O2发生反应时,还原剂所失电子的物质的量为 mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成,该气体是 。
(3)下图为电解精炼银的示意图, (填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银,若b极有少量红棕色气体产生,则生成该气体的电极反应式为 。
(4)为处理银器表面的黑斑(Ag2S),将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触,Ag2S转化为Ag,食盐水的作用是 。
答案 (1)b、d
(2)Cu2S 4 H2
(3)a 2H++N+e- NO2↑+H2O
(4)做电解质溶液(或导电)
8.(2013重庆理综,8,14分)合金是建造航空母舰的主体材料。
(1)航母升降机可由铝合金制造。
①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 。
②Al-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。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为 。
②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。
①80.0 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 。
②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 (14分)(1)①第三周期第ⅢA族 CO2
②Al2O3+2NaOH 2NaAlO2+H2O Ar(其他合理答案均可得分)
(2)①吸氧腐蚀 ②CaCO3或CaO
(3)①83.1% ②Al、Ni
三年模拟
A组 2016—2018年模拟·基础题组
考点一 铁及其化合物的性质
1.[2018河北“名校联盟”质监(一),23]常温下,某溶液X中含有Fe3+、S、Cu2+、Na+、C、Al3+中的几种离子。取少量溶液X滴加KSCN溶液,溶液变红;另取少量溶液X滴加NaOH溶液至pH=4后过滤,向滤液中继续滴加NaOH溶液至过量时又得到沉淀W和溶液Y。可能用到的数据如下表所示。下列说法正确的是( )
沉淀物
Fe(OH)3
Cu(OH)2
Al(OH)3
开始沉淀的pH
1.9
4.7
3.4
沉淀完全的pH
3.2
6.7
4.7
A.该温度下Ksp[Fe(OH)3]=1×10-14.6
B.W主要含有Cu(OH)2和Al(OH)3
C.溶液X中一定含有Cu2+、Fe3+和S
D.取溶液Y进行焰色反应,可判断溶液X中是否含有Na+
答案 C
2.(2017吉林通化一检,1)据报道“目前世界上近20亿人患有缺铁性贫血”,这里的“铁”是指( )
A.铁单质 B.铁元素
C.四氧化三铁 D.三氧化二铁
答案 B
3.(2017广东五校协作体联考,10)下列有关实验装置进行的相应实验,能达到实验目的的是( )
A.用图①所示装置制取少量纯净的CO2气体
B.用图②所示装置验证镁和盐酸反应的热效应
C.用图③所示装置制取并收集干燥纯净的NH3
D.用图④所示装置制备Fe(OH)2并能保证较长时间观察到白色
答案 B
4.(2018广东珠海摸底,16)工业以软锰矿(主要成分是MnO2,含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰(MnCO3)。其工业流程如下:
回答下列问题:
(1)为了提高“浸锰”过程中原料的浸出率,可以采取的措施有 (写一条)。
(2)“浸锰”过程中Fe2O3与SO2反应的化学方程式为Fe2O3+SO2+2H+ 2Fe2++S+H2O,该反应是经历以下两步反应实现的。写出ⅱ的离子方程式: 。
ⅰ.Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O
ⅱ.……
(3)“过滤Ⅰ”所得滤液中主要存在的两种金属阳离子为 (填离子符号)。
(4)“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6生成,温度对“浸锰”反应的影响如图所示,为减少MnS2O6的生成,“浸锰”的适宜温度是 。
(5)写出“氧化”过程中MnO2与SO2反应的化学方程式: 。
(6)滤渣Ⅱ是 。
(7)向“过滤Ⅱ”所得滤液中加入NH4HCO3溶液时温度不宜太高的原因是 ;加入NH4HCO3溶液后,生成MnCO3沉淀,同时还有气体生成,写出反应的离子方程式: 。
答案 (1)搅拌、适当升高温度、研磨矿石(任答一条即可)
(2)2Fe3++SO2+2H2O 2Fe2++S+4H+
(3)Mn2+、Fe2+ (4)90 ℃
(5)MnO2+SO2 MnSO4 (6)Fe(OH)3
(7)防止NH4HCO3受热分解,提高原料利用率 Mn2++2HC MnCO3↓+CO2↑+H2O
5.(2016安徽淮南一模,28)工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2)为原料制备高档颜料——铁红(Fe2O3),具体生产流程如下:
试回答下列问题:
(1)硫铁矿烧渣用稀硫酸酸溶时的不溶物为 (填化学式)。
(2)实验室实现“步骤Ⅱ”中分离操作所用的玻璃仪器有 ;步骤Ⅳ中应选用 试剂调节溶液的pH(填字母编号)。
A.稀硝酸 B.氢氧化钠溶液
C.高锰酸钾溶液 D.氨水
(3)检验步骤Ⅲ已经进行完全的试剂是 。
(4)步骤Ⅴ的反应温度一般需控制在35 ℃以下,其目的是 。
(5)步骤Ⅵ中发生反应的化学方程式为 。
(6)欲测定硫铁矿烧渣中Fe元素的质量分数,称取a g样品,充分“酸溶”“水溶”后过滤,向滤液中加入足量的H2O2,充分反应后加入NaOH溶液至不再产生沉淀,经过滤、洗涤、灼烧至固体恒重,冷却后称得残留固体b g。
①写出加入足量的H2O2发生反应的离子方程式: ;
②测得该样品中Fe元素的质量分数为 。
答案 (1)SiO2
(2)漏斗、玻璃棒、烧杯 D
(3)KSCN溶液(或其他合理答案)
(4)防止NH4HCO3分解,减少Fe2+的水解
(5)4FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2
(6)①2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O ②×100%
考点二 铜及其化合物的性质 金属的冶炼
6.(2018湖北部分重点中学联考,8)下列常见金属的冶炼原理中不合理的是( )
选项
金属
冶炼原理
A
Fe
Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3
B
Hg
2HgO 2Hg+O2↑
C
Mg
H2+MgO Mg+H2O
D
Cu
Cu2S+O2 2Cu+SO2
答案 C
7.(2018河北武邑中学三调,13)下列关于元素及其化合物的说法正确的是( )
A.将等物质的量的①Na、②Na2O、③Na2O2、④NaOH、⑤Na2CO3露置于空气中,最后质量变化由小到大的顺序为⑤<④<③<①<②
B.Na、Al、Cu可以分别用电解冶炼法、热还原法和热分解法得到
C.将澄清石灰水分别加入Na2CO3和NaHCO3溶液中,前者产生沉淀,后者无明显现象
D.在反应4FeCl2+4Na2O2+6H2O 4Fe(OH)3+O2↑+8NaCl中,作氧化剂的过氧化钠和作还原剂的过氧化钠物质的量之比为1∶3
答案 A
8.(2017山东省实验中学一诊,7)下列有关金属元素的说法中正确的是( )
A.铜的金属活泼性比铁的差,可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀
B.明矾能水解生成Al(OH)3胶体,可用作水的消毒剂
C.FeCl3溶液能与Cu反应,可用于蚀刻铜质印刷电路板
D.氯化铝是一种电解质,可用于电解法制铝
答案 C
9.(2016河北衡水中学二调,20)C和CuO在一定温度下反应,产物有Cu、Cu2O、CO、CO2。若将2.00 g C跟16.0 g CuO混合,隔绝空气加热,将生成的气体全部通过足量的澄清石灰水,反应一段时间后共收集到1.12 L气体(标准状况),生成沉淀的质量为5.00 g。下列说法错误的是( )
A.反应后的固体混合物中Cu的质量为12.8 g
B.反应后的固体混合物中还含有碳
C.反应后的固体混合物总质量为14.4 g
D.反应后的固体混合物中氧化物的物质的量为0.05 mol
答案 A
B组 2016—2018年模拟·提升题组
(满分50分 时间:25分钟)
一、选择题(每小题6分,共12分)
1.(人教必1,三-2-7,变式)欲证明某溶液中含有Fe2+不含Fe3+,进行如下实验操作时的最佳顺序为( )
①加入少量氯水 ②加入少量KMnO4溶液 ③加入少量KSCN溶液
A.①③ B.③② C.③① D.①②③
答案 C
2.(2016安徽淮南一模,10)某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验,实验过程如下图所示。下列有关说法正确的是( )
A.实验①中溶液呈蓝色,试管口有红棕色气体产生,说明稀硝酸被Cu还原为NO2
B.实验③中滴加稀硫酸,铜片继续溶解,说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸强
C.实验③发生反应的化学方程式为:3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO4 4CuSO4+2NO↑+4H2O
D.由上述实验可得出结论:Cu在常温下既可以和稀硝酸反应,也可以和稀硫酸反应
答案 C
二、非选择题(共38分)
3.[2018河北“名校联盟”质监(一),29](12分)钢制构件在镀锌前需要经过酸洗,其基本原理是用盐酸除去其表面的Fe2O3·H2O及FeO等杂质。回收废酸同时生产含铁产品的流程如下:
已知:
ⅰ.酸洗钢制构件后得到废酸的主要成分如下表所示。
成分
Cl-
游离HCl
Fe2+
Fe3+
含量/g·L-1
130~160
50~70
60~80
0
ⅱ.pH<4时,Fe2+不易被氧气氧化。
回答下列问题:
(1)用离子方程式解释废酸中不含Fe3+的原因: 。
(2)过程Ⅱ中,发生的主要反应为FeCl2(s)+H2SO4(aq) FeSO4(s)+2HCl(aq)。
①加入过量H2SO4的作用是 (写出一点即可)。
②用化学平衡原理解释鼓入空气的目的: 。
(3)过程Ⅲ中,FeSO4隔绝空气焙烧得到的尾气中含有两种可用于生产硫酸的氧化物,此过程发生反应的化学方程式是 。
(4)过程Ⅴ:阴离子交换树脂可将FeC选择性吸附分离,其过程可表示为ROH+X- RX+OH-(X-表示FeC)。当树脂吸附饱和后可直接用水洗涤树脂进行脱附,同时脱附过程发生反应:FeC Fe3++4Cl-。
①吸附后溶液的pH将会 (填“升高”“降低”或“不变”)。
②洗脱液经处理后有许多用途,下列用途合理的是 。
A.刻蚀印刷铜线路板 B.净化污水
C.自来水消毒 D.浸泡生物标本
答案 (1)2Fe3++Fe 3Fe2+
(2)①抑制Fe2+水解;防止pH>4时,Fe2+被氧气氧化;提供H+利于HCl气体的逸出;提供S利于FeSO4固体析出(答出任意一点即可)
②空气带走HCl气体,促进平衡FeCl2(s)+H2SO4(aq) FeSO4(s)+2HCl(aq)向正反应方向移动,有利于FeSO4固体的析出
(3)2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑(条件也可以写“高温”)
(4)①升高 ②AB
4.(2017山西五校一联,18)(16分)某工厂的废金属屑的主要成分为铝、铁和铜,某化学兴趣小组在学习了元素及其化合物的相关知识后,设计了如图1所示的实验流程,用该工厂的金属废料制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体(CuSO4·5H2O)。
图1
图2
图3
请回答:
(1)写出步骤Ⅱ中反应的离子方程式: 。
(2)步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ进行的实验操作中均需用到的玻璃仪器有 。
(3)进行步骤Ⅱ时,该小组用图2所示装置及试剂制取CO2并将制得的气体通入溶液A中一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少,原因是 。
(4)从溶液E中得到绿矾晶体的实验操作是 。
(5)用固体F制备CuSO4溶液,可设计如图3所示的三种途径。写出途径③中发生反应的化学方程式: ;用途径①制备CuSO4溶液时,混酸中硫酸和硝酸的最佳物质的量之比为 。
(6)用惰性电极电解硫酸铜溶液一段时间后,阴极增重3.2 g。请写出阳极电极反应式: ,阳极产生 L气体(标准状况)。
答案 (1)Al+CO2+2H2O Al(OH)3↓+HC、CO2+OH- HC(第二个方程式可不写)
(2)烧杯、玻璃棒、漏斗
(3)由装置a制取的CO2中含HCl气体,通入溶液A中会溶解Al(OH)3
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(5)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O 3∶2
(6)2H2O-4e- O2↑+4H+或4OH--4e- O2↑+2H2O 0.56
5.(2016山东师大附中一测,20)(10分)某实验小组用工业上的废弃固体(主要成分为Cu2S和Fe2O3)制取粗铜和Fe2(SO4)3晶体,设计的操作流程如下:
(1)①中所需的容器为 ,①和⑥中都用到的玻璃仪器为 。
(2)已知试剂X为过氧化氢,写出H2O2与溶液B反应的离子方程式: 。
(3)某同学取少量的溶液B,向其中加入过量的某种强氧化剂,再滴加KSCN溶液,发现溶液变红色,放置一段时间后,溶液褪色,该同学猜测溶液褪色的原因是溶液中的SCN-被过量的氧化剂氧化。
现给出以下试剂:1.0 mol·L-1硫酸、1.0 mol·L-1 NaOH溶液、0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液、20%KSCN溶液、蒸馏水。请你设计合理实验验证该同学的猜测是否合理。简要说明实验步骤和现象: 。
答案 (1)坩埚 玻璃棒
(2)2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O
(3)取少量褪色后的溶液于试管中,逐滴加入过量的20%KSCN溶液,如溶液变红色,说明该同学的猜测是合理的,如不变红色,说明猜测不合理[或滴加过量的0.1 mol·L-1 溶液,如溶液不变红色,说明猜测合理,若变红色,说明猜测不合理]
C组 2016—2018年模拟·方法题组
方法 Fe3+与Fe2+的鉴别方法
1.[2018河北“名校联盟”质监(一),4]下列有关化学实验的设计合理的是( )
A.向氯化亚铁溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液,证明溶液中含有Fe2+
B.采用蒸馏的方法分离碘的四氯化碳溶液
C.用盐酸与碳酸钙反应,比较氯元素和碳元素的非金属性
D.H2S气体通入CuSO4溶液,比较氢硫酸和硫酸的酸性
答案 B
2.(2018吉林四盟校期中联考,21)FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是( )
A.加入KSCN溶液一定不变红色
B.溶液中一定含Cu2+
C.溶液中一定含Fe2+
D.剩余固体中一定含铜
答案 B
3.(2017江西红色七校一联,12)有一澄清透明的溶液,只可能含有大量的Fe3+、Fe2+、H+、Al、Al3+、C、N七种离子中的几种,向该溶液中逐滴加入一定量1 mol/L NaOH溶液的过程中,开始没有沉淀,而后才有沉淀,则下列判断正确的是( )
A.溶液中可能含有Al
B.溶液中可能含有N
C.溶液中一定不含Fe2+和Fe3+
D.溶液中可能含有Fe3+,但一定不含Fe2+
答案 D
4.(2016河北百校联盟一联,11)下列有关实验原理、方法和结论都正确的是( )
A.滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,生成白色沉淀,原溶液中一定含有S
B.将钾盐溶于盐酸,产生能使澄清石灰水变浑浊的气体,该钾盐一定为K2CO3
C.某固体进行焰色反应,火焰呈黄色,说明该固体为钠盐
D.向某溶液中滴加KSCN溶液,不变色,再滴加氯水显红色,则溶液中一定含有Fe2+
答案 D
5.(2017湖南湘中名校联考,18)某化学兴趣小组拟用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。提供化学药品:铁屑、稀硫酸、氢氧化钠溶液。
(1)稀硫酸应放在 中(填写仪器名称)。
(2)本实验通过控制A、B、C三个开关将仪器中的空气排尽后,再关闭开关 、打开开关 ,就可观察到氢氧化亚铁的生成。开始时排尽装置中空气的目的是 。
(3)在FeSO4溶液中加入(NH4)2SO4固体可制备摩尔盐晶体[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O](相对分子质量为392),为了测定产品的纯度,称取a g产品溶于水,配制成500 mL溶液,用浓度为c mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定。每次所取待测液体积均为25.00 mL,实验结果记录如下:
实验次数
第一次
第二次
第三次
消耗高锰酸钾溶液体积/mL
25.52
25.02
24.98
①滴定过程中发生反应的离子方程式为 。
②滴定终点的现象是 。
③通过实验数据计算的该产品纯度为 (用含有字母a、c的式子表示)
。上表中第一次实验中记录数据明显大于后两次,其原因可能是 (填字母代号)。
A.实验结束时俯视刻度线读取滴定终点时酸性高锰酸钾溶液的体积
B.滴定前滴定管尖嘴无气泡,滴定结束有气泡
C.第一次滴定用的锥形瓶用待装液润洗过,后两次未润洗
D.该酸性高锰酸钾标准液保存时间过长,有部分变质,浓度降低
答案 (1)分液漏斗
(2)B A(C) 防止生成的Fe(OH)2被氧化
(3)①Mn+5Fe2++8H+ Mn2++5Fe3++4H2O
②滴入最后一滴KMnO4溶液,溶液由浅绿色变为紫红色,且30 s内不再变色
③×100% C
