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人教版新高考化学一轮复习训练- 铁及其化合物
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这是一份人教版新高考化学一轮复习训练- 铁及其化合物，共7页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1.通过对实验现象的观察、分析、推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是( )。
2.(2020陕西延安高三测试)铁是人类应用较早、当前应用量最大的金属元素。下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )。
A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入过量铁粉,然后过滤
D.向含Fe3+的溶液中加入KSCN溶液后产生红色沉淀
3.下列关于铁的氧化物说法不正确的是( )。
A.铁的氧化物通常状况下都是有色固体
B.四氧化三铁与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2+和Fe3+,所以四氧化三铁是一种混合物
C.FeO、Fe2O3都不溶于水,但都能与盐酸反应生成相应的盐
D.工业上常使用铁的氧化物作原料冶炼铁
4.下列关于Fe3+、Fe2+性质实验的说法错误的是( )。
A.用如图装置可以制备Fe(OH)2
B.配制FeCl3溶液时,先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度
C.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,此现象不能确定溶液中含有Fe2+
D.向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化
5.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )。
6.往FeCl3和BaCl2的混合溶液中通入SO2,溶液颜色由棕黄色变成浅绿色,同时有白色沉淀产生。下列说法正确的是( )。
A.该实验表明FeCl3有还原性
B.白色沉淀为BaSO3
C.该实验表明SO2有漂白性
D.反应后溶液酸性增强
7.(双选)FeCl3易潮解、易升华,实验室制备FeCl3的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。下列说法正确的是( )。
A.g的作用是平衡气压,便于液体滴下
B.试剂X和试剂Y分别为浓硫酸、饱和食盐水
C.直接用E接收产物比用导管连接D、E的优点是可防止堵塞
D.出于简化装置的目的,F装置可拆除
8.酸性溶液中,Fe2+会被空气中的氧气缓慢氧化为Fe3+。不同条件下,一定浓度的Fe2+的氧化率随时间变化关系如图所示。下列有关说法正确的是( )。
A.该氧化过程的离子方程式为Fe2++O2+4H+Fe3++2H2O
B.pH=1.5时Fe2+的氧化率一定比pH=2.5时的大
C.Fe2+的氧化率仅与溶液的pH和温度有关
D.其他条件相同,80 ℃时Fe2+的氧化率比50 ℃时的大
9.亚铁氰化钾[K4Fe(CN)6·3H2O]可用作食盐添加剂,一种制备亚铁氰化钾的工艺如下图所示:
下列说法错误的是( )。
A.HCN溶液有剧毒,含CN-的废水必须处理后才能排放
B.“系列操作”为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥
C.“试剂 X”可能是K2CO3
D.“废水”中含量较多的溶质为CaCl2
10.(2020山东烟台一模)某兴趣小组探究用氢气和碳酸亚铁制取铁粉并检验反应产物,实验装置如图。下列说法不正确的是( )。
A.通过调节分液漏斗的活塞以控制①中气泡产生快慢
B.装置①可用于干燥氢气
C.装置②③中的药品分别是无水硫酸铜、碱石灰
D.加热装置Y前,应先让X反应一段时间,排除装置中的空气
二、非选择题
11.铁单质及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题。
(1)黄铁矿(FeS2)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料,其中发生的一个反应为3FeS2+8O26SO2+Fe3O4,若有3 ml FeS2参加反应,则转移 ml电子。
(2)氯化铁溶液常用作印刷电路铜板的腐蚀剂,反应的离子方程式为 。从腐蚀废液中回收金属铜需要的试剂是 。
(3)与明矾相似,硫酸铁也可用于净水,其作用原理是 (用离子方程式表示);在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中悬浮物沉降除去,其原因是 。
(4)钢铁的电化学腐蚀简单示意图如图所示,发生吸氧腐蚀时,正极的电极反应式为 ;
该图稍做修改即可成为钢铁电化学防护的简单示意图,请完成防护的简单示意图并标出电子流动的方向。
(5)铁红是一种红色颜料,其主要成分是Fe2O3。将一定量的铁红溶于160 mL 5 ml·L-1盐酸中,再加入一定量铁粉恰好溶解,收集到2.24 L氢气(标准状况),经检测,溶液中无Fe3+,则参加反应的铁粉的质量为 。
12.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+8H2O15FeSO4+8H2SO4,不考虑其他反应。请回答下列问题。
(1)第Ⅰ步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是 。
(2)检验第Ⅱ步中Fe3+是否完全还原,应选择 (填字母)。
A.KMnO4溶液
B.K3[Fe(CN)6]溶液
C.KSCN溶液
(3)第Ⅲ步加FeCO3调溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH=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)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Ⅲ步应加入FeCO3 kg。
答案：
1.D 解析:Fe3+与I-发生反应:2Fe3++2I-I2+2Fe2+,生成的碘单质使淀粉溶液变蓝,A项错误。铁在潮湿的空气中易生锈,铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,B项错误。铁与稀硝酸反应生成的气体为NO,不能得到氢气,C项错误。Fe(OH)2露置于空气中,易被O2氧化成Fe(OH)3,由白色变为红褐色,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,D项正确。
2.C 解析:赤铁矿的主要成分是Fe2O3。铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2。向含Fe3+的溶液中加入KSCN溶液后,溶液变为红色,但没有沉淀产生,一般可以用此方法检验Fe3+的存在。
3.B 解析:氧化铁为红色,氧化亚铁和四氧化三铁为黑色,铁的氧化物通常状况下都是有色固体,A项正确。四氧化三铁是化合物,B项错误。铁的氧化物被还原剂还原生成铁,工业上常使用铁的氧化物作原料冶炼铁,D项正确。
4.C 解析:反应开始时生成的H2进入乙中,可排出其中的空气,防止生成的Fe(OH)2被氧化,一段时间后关闭弹簧夹①,甲中硫酸亚铁进入乙中可生成Fe(OH)2,A项正确。FeCl3易水解,为抑制水解,配制溶液时先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度,B项正确。Fe3+与铁反应可生成Fe2+,则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化,D项正确。
5.A 解析: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,B项错误。NO3-在酸性条件下具有强氧化性,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,不能证明样品是否变质,C项错误。若原溶液中不存在Fe2+,存在Fe3+,也有此现象,D项错误。
6.D 解析:SO2通入混合液中,发生反应:SO2+2H2O+2FeCl3H2SO4+2FeCl2+2HCl,溶液由棕黄色变为浅绿色,FeCl3做氧化剂,表现氧化性,SO2表现还原性;H2SO4与BaCl2反应得到BaSO4白色沉淀和HCl,故A、B、C项错误,D项正确。
7.AC 解析:为得到干燥纯净的Cl2,应先用饱和食盐水除去HCl,再通过浓硫酸干燥气体,B项错误。FeCl3易潮解,而F中的浓硫酸起到干燥的作用,防止G中水蒸气进入D中,不能拆除,D项错误。
8.D 解析:A项中离子方程式电子转移数目不守恒,应为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,A项错误。由图像知,Fe2+的氧化率受pH和温度的影响,所以pH=1.5时Fe2+的氧化率不一定比pH=2.5时的大,B项错误。Fe2+的氧化率不仅与溶液的pH和温度有关,还与离子的浓度等因素有关,C项错误。由图像可知,其他条件相同时,温度越高Fe2+的氧化率越大,D项正确。
9.B 解析:CN-水解产生HCN,故含CN-的废水必须处理后才能排放,A项正确。产品为含有结晶水的化合物,故“系列操作”应该为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,B项错误。“脱钙”应加入可与Ca2+反应同时补充K+的物质,故所用的“试剂X”可能是K2CO3,C项正确。加入KCl是为了交换Ca2+,故“废水”中含量较多的溶质为CaCl2,D项正确。
10.C 解析:装置X为Zn与稀硫酸发生置换反应制备H2的装置,分液漏斗可调节稀硫酸的滴入速率从而控制①中气泡产生快慢,A项正确。装置①盛有浓硫酸,可用于干燥H2,防止对后面产物的检验产生干扰,B项正确。由上述分析可知,②为检验产物H2O的装置,可盛装白色的无水硫酸铜固体,装置③的主要目的是吸收H2O并防止④中的H2O进入装置②中造成干扰,可以是无水CaCl2或无水硫酸铜,但碱石灰会吸收CO2,不能是碱石灰,C项错误。H2与空气混合加热易发生爆炸,故在加热装置Y前,应先让X反应一段时间,排除装置中的空气,D项正确。
11.答案:(1)32
(2)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+ 铁粉、稀盐酸(其他合理答案均可)
(3)Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+ 在酸性条件下抑制了铁离子的水解,无法生成氢氧化铁胶体,不能使悬浮物沉降除去
(4)O2+2H2O+4e-4OH-
或
(其他合理答案均可)
(5)11.2 g
解析:(1)反应过程中,氧元素从0价变为-2价,每消耗1 ml O2转移4 ml 电子,当有3 ml的FeS2参与反应时,消耗8 ml的O2,故转移32 ml 的电子。(2)Fe3+与铜反应的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+;腐蚀废液中的铜元素以Cu2+的形式存在,故回收金属铜还需要的试剂是铁粉、稀盐酸。(3)硫酸铁的净水原理是Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体:Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+,Fe(OH)3胶体可以吸附水中的杂质;酸性废水中存在大量的H+,从而抑制了Fe3+的水解,故硫酸铁并不能使酸性废水中的悬浮物沉降。(4)钢铁发生吸氧腐蚀时,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-;利用原电池原理可保护铁,此时可将石墨电极调换为锌片,工作中电子由锌通过导线流向铁电极;还可利用电解池原理,将铁与电源的负极相连接,此时电子由石墨电极流出、进入电源的正极,再由电源的负极流出、进入铁电极上。(5)由加入铁粉后收集到0.1 ml H2知,Fe2O3与盐酸反应后HCl剩余0.2 ml,故与Fe2O3反应的HCl的物质的量为(160×5×10-3-0.2)ml=0.6 ml。结合Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O可知,生成了0.2 ml的Fe3+。加入的铁粉先与Fe3+反应:2Fe3++Fe3Fe2+,故Fe3+消耗0.1 ml Fe,综上所述,共消耗0.2 ml Fe,质量为11.2 g。
12.答案:(1)Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O (2)C
(3)Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+水解产生H+
(4)(0.011 8ab-0.646c)或29ab2 450-1 131c1 750
解析:(1)碱性氧化物(Fe2O3)与酸(H2SO4)反应生成相应的盐[Fe2(SO4)3]和水。
(2)Fe3+的检验应选择KSCN溶液,C项正确;A、B项均为检验Fe2+溶液的所需试剂。
(3)第Ⅱ步加活化硫铁矿还原Fe3+后,滤液中含有大量Fe2+,则通入空气引起溶液pH降低的原因是空气中的O2将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+水解产生H+,使溶液pH降低。
(4)加入FeCO3的目的是中和剩余H2SO4和生成的H2SO4,根据化学方程式Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O和FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O15FeSO4+8H2SO4知1 ml Fe2O3生成FeSO4实际消耗137 ml H2SO4,根据化学方程式FeCO3+H2SO4FeSO4+H2O+CO2↑,则消耗FeCO3的物质的量即为剩余硫酸的物质的量=a×b%98-c×50%×96%160×137×103 ml,即应加入FeCO3的质量为a×b%98-c×50%×96%160×137×103 ml×116 g·ml-1=(0.011 8ab-0.646c)kg。选项
操作、现象
解 释
A
向碘化钾淀粉溶液中加入FeCl3溶液,溶液变蓝
Fe3+能与淀粉溶液发生显色反应
B
把生铁放置于潮湿的空气中,铁表面有一层红棕色的斑点
铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
C
向稀硝酸中加入少量铁粉,有气泡产生
说明Fe置换出溶液中的氢,生成了氢气
D
新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间,白色物质变成了红褐色
说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3
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加入试管中,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,加稀硫酸酸化,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+
1.通过对实验现象的观察、分析、推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是( )。
2.(2020陕西延安高三测试)铁是人类应用较早、当前应用量最大的金属元素。下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )。
A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入过量铁粉,然后过滤
D.向含Fe3+的溶液中加入KSCN溶液后产生红色沉淀
3.下列关于铁的氧化物说法不正确的是( )。
A.铁的氧化物通常状况下都是有色固体
B.四氧化三铁与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2+和Fe3+,所以四氧化三铁是一种混合物
C.FeO、Fe2O3都不溶于水,但都能与盐酸反应生成相应的盐
D.工业上常使用铁的氧化物作原料冶炼铁
4.下列关于Fe3+、Fe2+性质实验的说法错误的是( )。
A.用如图装置可以制备Fe(OH)2
B.配制FeCl3溶液时,先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度
C.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,此现象不能确定溶液中含有Fe2+
D.向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化
5.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )。
6.往FeCl3和BaCl2的混合溶液中通入SO2,溶液颜色由棕黄色变成浅绿色,同时有白色沉淀产生。下列说法正确的是( )。
A.该实验表明FeCl3有还原性
B.白色沉淀为BaSO3
C.该实验表明SO2有漂白性
D.反应后溶液酸性增强
7.(双选)FeCl3易潮解、易升华,实验室制备FeCl3的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。下列说法正确的是( )。
A.g的作用是平衡气压,便于液体滴下
B.试剂X和试剂Y分别为浓硫酸、饱和食盐水
C.直接用E接收产物比用导管连接D、E的优点是可防止堵塞
D.出于简化装置的目的,F装置可拆除
8.酸性溶液中,Fe2+会被空气中的氧气缓慢氧化为Fe3+。不同条件下,一定浓度的Fe2+的氧化率随时间变化关系如图所示。下列有关说法正确的是( )。
A.该氧化过程的离子方程式为Fe2++O2+4H+Fe3++2H2O
B.pH=1.5时Fe2+的氧化率一定比pH=2.5时的大
C.Fe2+的氧化率仅与溶液的pH和温度有关
D.其他条件相同,80 ℃时Fe2+的氧化率比50 ℃时的大
9.亚铁氰化钾[K4Fe(CN)6·3H2O]可用作食盐添加剂,一种制备亚铁氰化钾的工艺如下图所示:
下列说法错误的是( )。
A.HCN溶液有剧毒,含CN-的废水必须处理后才能排放
B.“系列操作”为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥
C.“试剂 X”可能是K2CO3
D.“废水”中含量较多的溶质为CaCl2
10.(2020山东烟台一模)某兴趣小组探究用氢气和碳酸亚铁制取铁粉并检验反应产物,实验装置如图。下列说法不正确的是( )。
A.通过调节分液漏斗的活塞以控制①中气泡产生快慢
B.装置①可用于干燥氢气
C.装置②③中的药品分别是无水硫酸铜、碱石灰
D.加热装置Y前,应先让X反应一段时间,排除装置中的空气
二、非选择题
11.铁单质及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题。
(1)黄铁矿(FeS2)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料,其中发生的一个反应为3FeS2+8O26SO2+Fe3O4,若有3 ml FeS2参加反应,则转移 ml电子。
(2)氯化铁溶液常用作印刷电路铜板的腐蚀剂,反应的离子方程式为 。从腐蚀废液中回收金属铜需要的试剂是 。
(3)与明矾相似,硫酸铁也可用于净水,其作用原理是 (用离子方程式表示);在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中悬浮物沉降除去,其原因是 。
(4)钢铁的电化学腐蚀简单示意图如图所示,发生吸氧腐蚀时,正极的电极反应式为 ;
该图稍做修改即可成为钢铁电化学防护的简单示意图,请完成防护的简单示意图并标出电子流动的方向。
(5)铁红是一种红色颜料,其主要成分是Fe2O3。将一定量的铁红溶于160 mL 5 ml·L-1盐酸中,再加入一定量铁粉恰好溶解,收集到2.24 L氢气(标准状况),经检测,溶液中无Fe3+,则参加反应的铁粉的质量为 。
12.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+8H2O15FeSO4+8H2SO4,不考虑其他反应。请回答下列问题。
(1)第Ⅰ步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是 。
(2)检验第Ⅱ步中Fe3+是否完全还原,应选择 (填字母)。
A.KMnO4溶液
B.K3[Fe(CN)6]溶液
C.KSCN溶液
(3)第Ⅲ步加FeCO3调溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH=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)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Ⅲ步应加入FeCO3 kg。
答案：
1.D 解析:Fe3+与I-发生反应:2Fe3++2I-I2+2Fe2+,生成的碘单质使淀粉溶液变蓝,A项错误。铁在潮湿的空气中易生锈,铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,B项错误。铁与稀硝酸反应生成的气体为NO,不能得到氢气,C项错误。Fe(OH)2露置于空气中,易被O2氧化成Fe(OH)3,由白色变为红褐色,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,D项正确。
2.C 解析:赤铁矿的主要成分是Fe2O3。铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2。向含Fe3+的溶液中加入KSCN溶液后,溶液变为红色,但没有沉淀产生,一般可以用此方法检验Fe3+的存在。
3.B 解析:氧化铁为红色,氧化亚铁和四氧化三铁为黑色,铁的氧化物通常状况下都是有色固体,A项正确。四氧化三铁是化合物,B项错误。铁的氧化物被还原剂还原生成铁,工业上常使用铁的氧化物作原料冶炼铁,D项正确。
4.C 解析:反应开始时生成的H2进入乙中,可排出其中的空气,防止生成的Fe(OH)2被氧化,一段时间后关闭弹簧夹①,甲中硫酸亚铁进入乙中可生成Fe(OH)2,A项正确。FeCl3易水解,为抑制水解,配制溶液时先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度,B项正确。Fe3+与铁反应可生成Fe2+,则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化,D项正确。
5.A 解析: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,B项错误。NO3-在酸性条件下具有强氧化性,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,不能证明样品是否变质,C项错误。若原溶液中不存在Fe2+,存在Fe3+,也有此现象,D项错误。
6.D 解析:SO2通入混合液中,发生反应:SO2+2H2O+2FeCl3H2SO4+2FeCl2+2HCl,溶液由棕黄色变为浅绿色,FeCl3做氧化剂,表现氧化性,SO2表现还原性;H2SO4与BaCl2反应得到BaSO4白色沉淀和HCl,故A、B、C项错误,D项正确。
7.AC 解析:为得到干燥纯净的Cl2,应先用饱和食盐水除去HCl,再通过浓硫酸干燥气体,B项错误。FeCl3易潮解,而F中的浓硫酸起到干燥的作用,防止G中水蒸气进入D中,不能拆除,D项错误。
8.D 解析:A项中离子方程式电子转移数目不守恒,应为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,A项错误。由图像知,Fe2+的氧化率受pH和温度的影响,所以pH=1.5时Fe2+的氧化率不一定比pH=2.5时的大,B项错误。Fe2+的氧化率不仅与溶液的pH和温度有关,还与离子的浓度等因素有关,C项错误。由图像可知,其他条件相同时,温度越高Fe2+的氧化率越大,D项正确。
9.B 解析:CN-水解产生HCN,故含CN-的废水必须处理后才能排放,A项正确。产品为含有结晶水的化合物,故“系列操作”应该为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,B项错误。“脱钙”应加入可与Ca2+反应同时补充K+的物质,故所用的“试剂X”可能是K2CO3,C项正确。加入KCl是为了交换Ca2+,故“废水”中含量较多的溶质为CaCl2,D项正确。
10.C 解析:装置X为Zn与稀硫酸发生置换反应制备H2的装置,分液漏斗可调节稀硫酸的滴入速率从而控制①中气泡产生快慢,A项正确。装置①盛有浓硫酸,可用于干燥H2,防止对后面产物的检验产生干扰,B项正确。由上述分析可知,②为检验产物H2O的装置,可盛装白色的无水硫酸铜固体,装置③的主要目的是吸收H2O并防止④中的H2O进入装置②中造成干扰,可以是无水CaCl2或无水硫酸铜,但碱石灰会吸收CO2,不能是碱石灰,C项错误。H2与空气混合加热易发生爆炸,故在加热装置Y前,应先让X反应一段时间,排除装置中的空气,D项正确。
11.答案:(1)32
(2)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+ 铁粉、稀盐酸(其他合理答案均可)
(3)Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+ 在酸性条件下抑制了铁离子的水解,无法生成氢氧化铁胶体,不能使悬浮物沉降除去
(4)O2+2H2O+4e-4OH-
或
(其他合理答案均可)
(5)11.2 g
解析:(1)反应过程中,氧元素从0价变为-2价,每消耗1 ml O2转移4 ml 电子,当有3 ml的FeS2参与反应时,消耗8 ml的O2,故转移32 ml 的电子。(2)Fe3+与铜反应的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+;腐蚀废液中的铜元素以Cu2+的形式存在,故回收金属铜还需要的试剂是铁粉、稀盐酸。(3)硫酸铁的净水原理是Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体:Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+,Fe(OH)3胶体可以吸附水中的杂质;酸性废水中存在大量的H+,从而抑制了Fe3+的水解,故硫酸铁并不能使酸性废水中的悬浮物沉降。(4)钢铁发生吸氧腐蚀时,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-;利用原电池原理可保护铁,此时可将石墨电极调换为锌片,工作中电子由锌通过导线流向铁电极;还可利用电解池原理,将铁与电源的负极相连接,此时电子由石墨电极流出、进入电源的正极,再由电源的负极流出、进入铁电极上。(5)由加入铁粉后收集到0.1 ml H2知,Fe2O3与盐酸反应后HCl剩余0.2 ml,故与Fe2O3反应的HCl的物质的量为(160×5×10-3-0.2)ml=0.6 ml。结合Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O可知,生成了0.2 ml的Fe3+。加入的铁粉先与Fe3+反应:2Fe3++Fe3Fe2+,故Fe3+消耗0.1 ml Fe,综上所述,共消耗0.2 ml Fe,质量为11.2 g。
12.答案:(1)Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O (2)C
(3)Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+水解产生H+
(4)(0.011 8ab-0.646c)或29ab2 450-1 131c1 750
解析:(1)碱性氧化物(Fe2O3)与酸(H2SO4)反应生成相应的盐[Fe2(SO4)3]和水。
(2)Fe3+的检验应选择KSCN溶液,C项正确;A、B项均为检验Fe2+溶液的所需试剂。
(3)第Ⅱ步加活化硫铁矿还原Fe3+后,滤液中含有大量Fe2+,则通入空气引起溶液pH降低的原因是空气中的O2将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+水解产生H+,使溶液pH降低。
(4)加入FeCO3的目的是中和剩余H2SO4和生成的H2SO4,根据化学方程式Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O和FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O15FeSO4+8H2SO4知1 ml Fe2O3生成FeSO4实际消耗137 ml H2SO4,根据化学方程式FeCO3+H2SO4FeSO4+H2O+CO2↑,则消耗FeCO3的物质的量即为剩余硫酸的物质的量=a×b%98-c×50%×96%160×137×103 ml,即应加入FeCO3的质量为a×b%98-c×50%×96%160×137×103 ml×116 g·ml-1=(0.011 8ab-0.646c)kg。选项
操作、现象
解 释
A
向碘化钾淀粉溶液中加入FeCl3溶液,溶液变蓝
Fe3+能与淀粉溶液发生显色反应
B
把生铁放置于潮湿的空气中,铁表面有一层红棕色的斑点
铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
C
向稀硝酸中加入少量铁粉,有气泡产生
说明Fe置换出溶液中的氢,生成了氢气
D
新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间,白色物质变成了红褐色
说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3
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加入试管中,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,加稀硫酸酸化,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+
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