高中化学金属元素及其化合物专题铁及其化合物夯实演练新人教版.docx

铁及其化合物【化学反应】（1）Fe高温下和水蒸气的反应：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2（2）Fe2O3和Al在高温下反应：Fe2O32Al2FeAl2O3（3）Fe2O3和CO的反应：Fe2O33CO2Fe3CO2（4）Fe和过量稀HNO3的反应：Fe4HNO=Fe3NO2H2O（5）过量铁粉和稀HNO3的反应：3Fe8H2NO=3Fe22NO4H2O（6）FeCl3溶液和Cu的反应：2Fe3Cu=Cu22Fe2（7）FeCl3溶液和KSCN溶液的反应：Fe33SCN=Fe(SCN)3（8）FeO和稀HNO3的反应：3FeO10HNO=3Fe3NO5H2O（9）Fe3O4和稀HCl的反应：Fe3O48H=Fe22Fe34H2O（10）Fe3O4和稀HNO3的反应：3Fe3O428HNO=9Fe3NO14H2O（11）Fe(OH)2和稀HNO3的反应：3Fe(OH)210HNO=3Fe3NO8H2O（12）Fe(OH)2长时间置于空气中：（12）4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3（13）FeCl2溶液中通入Cl2：2Fe2Cl2=2Fe32Cl（14）FeCl2溶液中加入NaClO：2Fe2ClO4OHH2O=2Fe(OH)3Cl（15）FeCl2溶液中加入等物质的量的Na2O2：4Fe24Na2O26H2O=4Fe(OH)38NaO2（16）FeCl2溶液中加入HNO3：3Fe2NO4H=3Fe3NO2H2O（17）FeCl2溶液中加入酸性KMnO4溶液：5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O（18）Fe(OH)3与HI的反应：2Fe(OH)36H2I=2Fe2I26H2O（19）Fe2(SO4)3溶液中通入SO2气体：2Fe3SO22H2O=2Fe2SO4H（20）FeCl3溶液中通入H2S气体：Fe3H2S=2Fe2S2H（21）FeI2和少量Cl2反应：2ICl2=I22Cl（22）FeI2和过量Cl2反应：2Fe24I3Cl2=2Fe32I26Cl【考点导引】考点一铁及其重要化合物性质、用途例题1、坦克、导弹的制造材料主要是各种金属的合金，钢铁便是其中十分重要的一种。下列关于铁的说法中，正确的是()A铁元素属于过渡元素，其原子序数为26B单质铁与浓硫酸在常温下不反应C铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性D与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率，纯铁比生铁的快解析：铁是26号元素，属于过渡元素，A正确；常温下，铁和浓硫酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，并不是铁和浓硫酸不反应，B错误；Fe2既有还原性，也有氧化性，C错误；生铁中铁、碳、盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，D错误。答案：A例题2、某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。下列从分类角度分析正确的是()A.实验反应制得的物质均为纯净物B.实验均未发生氧化还原反应C.实验均为放热反应D.实验所涉及的物质均为电解质解析：实验制得的是Fe(OH)3胶体，属于混合物，且属于吸热反应，选项A、C错误；实验中涉及的物质Cl2、铁丝均为单质，既不属于电解质，也不属于非电解质，选项D错误。答案：B考点二铁的氧化物和氢氧化物例题3、一种用磁铁矿制取高纯铁红的工艺流程如下：(已知磁铁矿主要成分为Fe3O4，含Al2O3和SiO2杂质等)(1)酸浸时，硫酸与四氧化三铁生成两种硫酸盐的化学方程式是_；铁粉的作用是_。(2)滴加氨水产生氢氧化铝的离子方程式为_；图中“滤渣”的成分有_。(3)FeSO4溶液与NH4HCO3合成FeCO3的化学方程式为_。(4)采用图示装置(加热仪器已略去)在约600650 煅烧30 min。通入的气体A是_。图中使用石英玻璃反应管，而不使用普通玻璃反应管，其原因是_。 (4)氧气(或空气)普通玻璃高温下容易软化解析：Fe3O4可看作FeOFe2O3，酸溶时生成FeSO4和Fe2(SO4)3，需加足量铁粉将Fe2(SO4)3还原为FeSO4，在此过程中Al2O3同时被酸溶解生成Al2(SO4)3，SiO2不溶解；然后加碱调节pH使Al3沉淀，而Fe2不沉淀，第一次过滤后，滤渣中主要含有SiO2、Al(OH)3以及过量的Fe，滤液的成分为FeSO4和(NH4)2SO4，加入NH4HCO3，使Fe2转变为FeCO3沉淀，再经过滤、洗涤、干燥，最后煅烧得到Fe2O3。答案：(1)Fe3O44H2SO4Fe2(SO4)3FeSO44H2O将Fe3还原为Fe2(或作还原剂)(2)Al33NH3H2O=Al(OH)33NHSiO2、Al(OH)3、Fe(3)FeSO42NH4HCO3=FeCO3(NH4)2SO4CO2H2O例题4、铁及其化合物在日常生活中应用广泛。(1)利用Fe2、Fe3的催化作用，常温下可将SO2转化为SO，从而实现对SO2的治理。已知含SO2的废气通入含Fe2、Fe3的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2O24H=4Fe32H2O，则另一反应的离子方程式为_。(2)氧化铁是重要的工业颜料，下面是制备氧化铁的一种方法，其流程如下：操作的名称是；操作为洗涤，洗涤操作的具体方法为_。滤液A中加入稍过量的NH4HCO3溶液，生成沉淀的同时有一种气体产生，写出其化学方程式：_。(3)如果煅烧不充分，产品中将有FeO存在，称取3.0 g氧化铁产品，溶解，在250 mL容量瓶中定容；量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中，用酸化的0.0100 0 molL1 KMnO4溶液滴定至终点，重复滴定23次，消耗酸性KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。该实验中的KMnO4溶液需要酸化，用于酸化的酸是(填序号)。a.稀硝酸 b.稀盐酸c.稀硫酸 d.浓硝酸上述产品中Fe2O3的质量分数为。解析：(1)根据离子方程式4Fe2O24H=4Fe32H2O和题干信息可知，另一个反应必为Fe3将SO2氧化为SO，同时自身被还原为Fe2，从而Fe2、Fe3实现循环，达到催化作用。(2)根据流程图可知，操作是过滤；洗涤的具体操作方法：沿玻璃棒往漏斗中加入适量蒸馏水，浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，重复23次。根据题给信息，化学方程式为FeSO42NH4HCO3=FeCO3(NH4)2SO4CO2H2O。(3)由于高锰酸钾溶液具有强氧化性，盐酸在常温下即可被其氧化，又因Fe2具有还原性，硝酸不论稀、浓均具有强氧化性，故需选用稀硫酸酸化。根据反应5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O，可知样品中FeO的质量为0.02 L0.010 00 molL1572 gmol10.72 g，所以产品中Fe2O3的质量分数为100%76%。答案：(1)2Fe3SO22H2O=2Fe2SO4H(2)过滤沿玻璃棒往漏斗中加入适量蒸馏水至浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，重复23次FeSO42NH4HCO3=FeCO3(NH4)2SO4CO2H2O(3)c76%考点三铁盐与亚铁盐及其转化例题5、从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下：则下列说法正确的是()A试剂a是铁、试剂b是稀硫酸B操作、操作、操作所用仪器相同C试剂c是氯气，相应的反应为2Fe2Cl2=2Fe32ClD用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2解析：A项，由最终要得到氯化铁晶体及流程图知，b是盐酸，错误；B项，操作和操作是过滤，操作为蒸发结晶，所用仪器不相同，错误；C项，滤液Z和X中均含有氯化亚铁，因此c为氯气，正确；D项，高锰酸钾也能氧化氯离子而褪色，因此不能用于检验是否含有亚铁离子，错误。答案：C例题6、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 molL1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溶液，溶液变红，煤油的作用是_。(4)丙组同学取10 mL 0.1 molL1KI溶液，加入6 mL 0.1 molL1 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_；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红色沉淀生成。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)。解析：(1)亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量铁屑的目的是防止Fe2被空气氧化。(2)Cl2可将Fe2氧化成Fe3。(3)煤油的作用是隔绝空气，防止空气中的氧气将Fe2氧化，产生干扰。(4)Fe2与K3Fe(CN)6反应生成蓝色沉淀Fe3Fe(CN)62。碘在CCl4中呈紫色，Fe3遇KSCN溶液显红色，实验和说明，在I过量的情况下，溶液中仍含有Fe3，由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应。(5)溶液变成棕黄色说明Fe2被氧化为Fe3，即可写出离子方程式。一段时间后，产生气泡的原因是反应产生的Fe3是H2O2分解的催化剂，促进H2O2分解生成O2，同时H2O2分解反应是放热反应，并促进了Fe3水解平衡Fe33H2O Fe(OH)33H向正反应方向移动，产生较多 Fe(OH)3，聚集形成沉淀。答案：(1)防止Fe2被氧化 (2)2Fe2Cl2=2Fe32Cl(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)Fe2Fe3可逆反应(5)H2O22Fe22H=2Fe32H2OFe3催化H2O2分解产生O2H2O2分解反应放热，促进Fe3的水解平衡正向移动考点四、铁三角综合实验题例题7、已知三氯化铁的熔点为306 ，沸点为315 ，易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气里的水分而潮解。某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物做了如下探究实验。(1)装置的连接顺序为_。(2)饱和食盐水的作用是_。(3)反应一段时间后熄灭酒精灯，冷却后将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡)，充分反应后，进行如下实验：淡黄色溶液中加入试剂X生成淡红色溶液的离子方程式为_。淡红色溶液中加入过量H2O2后溶液红色加深的原因是_。(4)已知红色褪去的同时有气体生成，经检验为O2。该小组同学对红色褪去的原因进行探究。取褪色后溶液三份，第一份滴加FeCl3溶液无明显变化；第二份滴加试剂X，溶液出现红色；第三份滴加稀盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀。另取同物质的量浓度的FeCl3溶液滴加2滴试剂X，溶液变红，再通入O2，无明显变化。实验说明_；实验的目的是_；得出结论：_。解析：(1)浓硫酸具有吸水性能作氯气干燥剂、碱石灰具有碱性而吸收氯气、饱和食盐水吸收氯化氢且能抑制氯气溶解，装置排列顺序为气体的制取洗气干燥氯气和铁的反应尾气处理，所以装置连接顺序为aghdebcf。(3)Fe3和KSCN反应生成络合物硫氰化铁而使溶液呈红色，离子方程式为Fe33SCN=Fe(SCN)3。(4)根据滴加FeCl3溶液无明显变化，说明SCN发生了反应而不是Fe3发生反应，滴加稀盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明生成了SO；根据另取同物质的量浓度的FeCl3溶液滴加2滴试剂X，溶液变红，再通入O2，无明显变化，说明O2不能氧化SCN，所以氧化SCN的为双氧水。答案：(1)aghdebcf(2)除去氯气中的氯化氢气体(3)Fe33SCN=Fe(SCN)3双氧水将Fe2氧化成Fe3，使Fe(SCN)3增多(4)SCN发生了反应而不是Fe3发生反应排除H2O2分解产生的O2氧化SCN的可能H2O2将SCN氧化成SO例题8、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_，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。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x116 gmol1y89 gmol112.49 g,56 gmol1(xy)6.16 g，解得：x0.1 mol，y0.01 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2Fe22HCO=FeCO3CO2H2O(或Fe2HCO=FeCO3H、HCOH=CO2H2O)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)4FeCO3O22H2O=4FeOOH4CO20.89【考点练习】1某矿石主要含Cu2(OH)2CO3h,同时含少量Fe元素的化合物。实验室用此矿石制备CuSO45H2O及CaCO3的流程如下:下列说法正确的是A.制备CaCO3时,应向CaCl2溶液中先通入CO2,再加入氨水B.流程中所加CuO是为了调节溶液的pHC.溶液C经过蒸发结晶操作可得到CuSO45H2OD.试剂选用氯水将溶液A中的Fe2+氧化为Fe3+【答案】B【解析】本题考查简单化工流程分析,意在考查考生对物质相互转化关系的应用能力。制备CaCO3时,应向CaCl2溶液中先加入氨水,再通入CO2,A错误;流程中所加的CuO可调节溶液的pH,使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀除去,B正确;由溶液C得到CuSO45H2O,需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作,C错误;试剂不能选用氯水,会引入氯离子杂质,D错误。2磁性材料A是由两种元素组成的化合物,某研究小组按如图流程探究其组成:下列分析正确的是A.A的化学式为Fe3S4B.将无色气体E通入紫色石蕊溶液中,溶液先变红后褪色C.溶液C与溶液F发生反应的离子方程式为S+2Fe3+H2OS+2Fe2+2H+D.溶液G中只含有离子H+、K+h、I-、S、OH-【答案】A【解析】本题主要考查物质推断、离子方程式书写,意在考查考生对元素化合物知识的识记能力与理解应用能力。黄色溶液C与KSCN溶液反应产生血红色溶液D,则溶液C中含Fe3+,红棕色固体B为Fe2O3;无色酸性溶液F与I2的KI溶液反应产生无色溶液G且酸性变强,则F为还原性弱酸H2SO3的溶液,无色气体E为SO2。A由Fe、S两种元素组成,A中Fe的物质的量为(2) mol=0.03 mol,S的物质的量为mol=0.04 mol,所以A的化学式为Fe3S4,A正确;SO2具有漂白性,但不能漂白石蕊,所以将SO2通入紫色石蕊溶液中,溶液变红但不褪色,B错误;H2SO3为弱酸,在离子方程式中不能拆开,C错误;溶液G为无色,I2反应完全,H2SO3不一定反应完全,所以溶液G中还可能存在S,D错误。3含硫煤燃烧会产生大气污染物,为防治该污染,某工厂设计了新的治污方法,同时可得到化工产品,该工艺流程如图所示,下列叙述不正确的是A.该过程中可得到化工产品H2SO4B.该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2C.该过程中化合价发生改变的元素为Fe和SD.图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3+SO2 + 2H2O2FeSO4+2H2SO4【答案】C【解析】本题考查有关元素化合物知识,意在考查考生的知识迁移能力。根据题中工艺流程可知,该工艺中Fe2(SO4)3和H2O吸收SO2生成FeSO4和H2SO4,该反应的化学方程式为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O2FeSO4+2H2SO4,该工艺不仅吸收了二氧化硫,还得到了化工产品硫酸亚铁和硫酸,A正确;根据A中分析可知该工艺流程是除去煤燃烧时产生的SO2,B正确;该过程中化合价发生变化的元素有氧、铁、硫,C错误;根据以上分析可知D正确。4.某同学在实验室进行了如图所示的实验，下列说法中错误的是A.利用过滤的方法，可将Z中固体与液体分离B.X、Z烧杯中分散质相同C.Y中反应的离子方程式为3CaCO32Fe33H2O=2Fe(OH)3(胶体)3CO2h3Ca2D.Z中分散系能产生丁达尔效应【答案】B5向含有Fe3+、Fe2+的混合溶液中滴加稀碱溶液，得到一种黑色分散系，经查阅资料后得知，该分散系中分散质粒子是直径介于1100nm之间的金属氧化物，下列有关说法正确的是A.可用过滤的方法将分散剂与分散质分离开B.该分散系可产生丁达尔现象C.发生的反应方程式为Fe2+H2OFeO+H2D.通直流电时，阴极附近黑色变深，说明该分散系带正电【答案】B6验证Fe3+与Fe2+能够相互转化。按下列顺序实验对应现象向FeCl3溶液加入少量铁粉滴加KSCN溶液再滴加几滴氯水.溶液由黄色变为浅绿色.溶液无明显变化.溶液变红下列分析不合理的是A.解释现象的反应：2Fe3+ + Fe3Fe2+B.实验与可以调换顺序C.溶液变红涉及反应：Cl2 + 2Fe2+2Cl- + 2Fe3+D.比较氧化性：Cl2Fe3+Fe2+ 【答案】B【解析】本题考查元素化合物的性质及转化。向FeCl3溶液加入少量铁粉，铁与Fe3+反应生成Fe2+，溶液由黄色变为浅绿色，A正确；先加氯水，Fe2+被氧化为Fe3+，再加KSCN溶液，溶液变红，无法检验Fe2+，B错误；滴入氯水后，Fe2+被氯气氧化生成Fe3+，C正确；由反应方程式可知，氧化性的大小顺序为：Cl2Fe3+Fe2+ ，D正确。故选B。7证明某溶液中只含有Fe2而不含有Fe3的实验方法是先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿，最后呈红褐色只需滴加KSCN溶液A.B.C.D.【答案】B【解析】本题考查Fe2和Fe3的检验。能证明某溶液中只含有Fe2而不含有Fe3的实验方法是：取少许待测溶液先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色；或者取少许待测溶液滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿，最后呈红褐色，故选B。8下列说法不正确的是A.铁在一定条件下与纯氧气、水蒸气反应的共同产物是Fe3O4B.铁在高温下与水蒸气的反应是置换反应C.铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气D.铁与盐酸、水蒸气反应，作还原剂【答案】C【解析】本题考查铁的性质。因为铁在一定条件下与纯氧气、水蒸气反应的共同产物是Fe3O4，所以A正确；铁在高温下与水蒸气的反应是置换反应，B正确；由于铁与盐酸反应的实质是：2Fe6H=2Fe23H2，故C错误；铁与盐酸、水蒸气反应，铁均作还原剂，故D正确。9实验室可利用硫酸厂废渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO47H2O)，聚铁的化学式可表示为Fe2(OH)n(SO4)30.5nm，主要工艺流程下：下列说法不正确的是A.炉渣中FeS与稀硫酸和氧气反应的离子方程式为4FeS+3O2+12H+=4Fe3+4S+6H2OB.气体M的成分是SO2，通入H2O2溶液得到硫酸，可循环使用C.向溶液X中加入过量铁粉，充分反应后过滤得到溶液Y，再经蒸干即得绿矾D.溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数，若其pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数偏小【答案】C【解析】本题考查化学工艺流程。分析流程可知，FeS与稀硫酸和氧气反应得到硫单质和硫酸铁溶液，调节硫酸铁溶液pH，并控制反应温度在7080得到聚铁，向硫酸铁溶液中加入铁得到硫酸亚铁溶液，硫酸亚铁溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸亚铁晶体。A.炉渣中FeS与硫酸和氧气反应生成硫单质、硫酸铁和水，反应的离子方程式为4FeS+3O2+12H+=4Fe3+4S+6H2O，正确；B.固体W中含有硫单质和SiO2，S灼烧得到二氧化硫气体，二氧化硫气体与双氧水反应得到硫酸，得到的硫酸可循环使用，正确；C. 硫酸铁溶液中加入过量铁粉，铁和硫酸铁溶液反应生成硫酸亚铁，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤析出得到绿矾，错误；D.若溶液pH偏小，Fe3+水解程度减小，导致聚铁中氢氧根的量减少，硫酸根的量偏大，相对分子质量增大，铁的质量分数减小，正确；故选C。10钛铁矿的主要成分为FeTiO3,含少量Fe2O3,工业上用钛铁矿制钛白(TiO2)的工艺流程如下:(1)在酸分解前,需将钛铁矿磨细,目的是。(2)钛铁矿中加入硫酸可制得硫酸氧钛,其反应的化学方程式为:FeTiO3+ 2H2SO4TiOSO4+。(3)为了提高二氧化钛的纯度,需要除去浸出液中的Fe3+,则加入的试剂X为,需过量的原因是。(4)操作1是。(5)钛液在加热微沸的条件下水解生成偏钛酸,反应的化学方程式为。【答案】(1)增大反应物接触面积,提高浸取率(或加快反应速率)(2)FeSO42H2O(3)铁屑防止已还原的Fe2+重新被空气氧化(或保证Fe3+全部转化为Fe2+)(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(5)TiOSO4+2H2OH2TiO3+H2SO4【解析】本题考查钛白的制备流程,意在考查考生对元素化合物知识和盐类水解等知识的理解运用能力。(1)将钛铁矿磨细可以增大反应物接触面积,提高浸取率,加快反应速率。(2)根据复分解反应规律及元素守恒可知:在钛铁矿中加入硫酸可制得硫酸氧钛,其反应的化学方程式为FeTiO3+ 2H2SO4TiOSO4+ FeSO4+2H2O。(3)为了提高二氧化钛的纯度,需要除去浸出液中的Fe3+,则加入的试剂X为铁屑,发生的反应为Fe+2Fe3+3Fe2+;需过量的原因是防止已还原的Fe2+重新被空气氧化(或保证Fe3+全部转化为Fe2+)。(4)操作1是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(5)钛液在加热微沸的条件下水解生成偏钛酸,化学方程式为TiOSO4+2H2OH2TiO3+H2SO4。11用工业FeCl3粗品(含Ca2+、Mn2+、Cu2+等杂质离子)制取高纯铁红,实验室常用萃取剂X(甲基异丁基甲酮)萃取法制取高纯铁红的主要实验步骤如下:已知在较高的盐酸浓度下,Fe3+能溶解于甲基异丁基甲酮中形成化合物,当盐酸浓度降低时该化合物解离。(1)用浓盐酸溶解FeCl3粗品的目的是、。(2)实验室进行萃取操作时需要用到的玻璃仪器有。用萃取剂X萃取后,Ca2+、Mn2+、Cu2+等杂质离子几乎都在(填“有机相”或“水相”)中,为提高萃取率和产品产量,实验时应。(3)加入草酸溶液发生反应的离子方程式是。(4)蒸发、灼烧阶段除了生成铁红外,还生成了两种含有碳元素的气体,则该反应的化学方程式为。(5)设计实验验证用萃取剂X萃取后弃去的水相中没有Fe3+:。(6)若某同学想在实验室中将高纯铁红转化为FeCl36H2O,他先加入稀盐酸使铁红完全溶解,并在氯化氢氛围内,过滤,用水洗涤固体23次,减压烘干,最终得到FeCl36H2O。【答案】(1)抑制铁离子水解为Fe3+溶解于甲基异丁基甲酮提供环境(2)分液漏斗、烧杯水相多次萃取并合并萃取液(3)2Fe3+3H2C2O4Fe2(C2O4)3+6H+(4)Fe2(C2O4)33CO+3CO2 未来脑教学(云平台|+Fe2O3(5)取少量弃去的水相于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若不出现血红色,则弃去的水相中不存在Fe3+(6)蒸发浓缩、冷却结晶【解析】本题考查工艺流程分析,物质的分离与提纯,化学方程式、离子方程式的书写以及化学实验的综合设计,意在考查考生的综合分析能力以及实验技能等。(1)联系题干信息在较高的盐酸浓度下,Fe3+能溶解于甲基异丁基甲酮中形成化合物,因此需用浓盐酸溶解FeCl3粗品,另外盐酸的酸性环境能抑制铁离子水解。(2)萃取操作用到的玻璃仪器有烧杯和分液漏斗,观察整个流程,可知其他金属离子都在水相中,要提高萃取率和产品产量,实验时应多次萃取并合并萃取液。(3)联系题给流程图可知,进行反萃取之后,Fe3+存在于水相中,往里加草酸溶液,根据流程图可以得出生成了草酸铁沉淀,由此可写出该反应的离子方程式:2Fe3+3H2C2O4Fe2(C2O4)3+6H+。(4)草酸铁受热分解生成氧化铁、一氧化碳和二氧化碳:Fe2(C2O4)33CO+3CO2+Fe2O3。(5)取少量弃去的水相于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若不出现血红色,则弃去的水相中不存在Fe3+,若出现血红色,则弃去的水相中存在Fe3+。(6)本题相当于利用铁红制备FeCl36H2O,根据题干空格前后信息,不难得出该操作应该是蒸发浓缩、冷却结晶。12聚合硫酸铁Fe2(OH)n(SO4m是一种新型高效的水处理混凝剂,而高铁酸钾(其中铁的化合价为+6)是一种重要的杀菌消毒剂。某化学探究小组设计如下实验制备上述两种产品。(1)制备O2氧化金属铁。实验室可利用的装置如图所示:制备O2应选择的装置是;药品是。D装置中的铁氧化得到Fe3O4。某同学欲检验该固体产物中铁元素的化合价,他取少量该固体产物加入稀硫酸中溶解,将得到的溶液分为两份,一份加入的试剂是,另一份加入的试剂是,通过溶液中的现象得以证明。(2)制备高铁酸钾。将D中氧化后的固体与KNO3和KOH的混合物高温共熔制备高铁酸钾,同时有KNO2生成。写出反应的化学方程式。(3)取D装置中固体产物先加入稀硫酸溶解后,再加入一定量的NaClO3http:/www.%wln100.c*om 未来脑教学云平台$溶液充分反应,即可制得聚合硫酸铁。上述操作中加入NaClO3溶液的作用是http:/ww$ 未来脑教学云?平台(+。为了确定加入NaClO3溶液的量,需先测定D中固体产物中+2价铁元素的含量,某同学进行如下实验操作:.准确称取D中氧化后的固体25.0 g于锥形瓶中,加入稀硫酸溶解,并将溶解液稀释成250 mL;.从中取出25.00 mL溶液,用0.100 0 molL-1酸性KMnO4标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液19.80 mL。该滴定终点的判断方法是;D中氧化后的固体中+2价铁元素的含量为%(保留4位有效数字)。这一测定结果比实际+2价铁元素的含量偏低,其原因是。【答案】(1)CH2O2和MnO2KSCN溶液酸性高锰酸钾(或铁氰化钾)溶液(2)Fe3O4 +5KNO3+6KOH3K2FeO4+5KNO2+3H2O(3)将Fe2+氧化为Fe3+,降低溶液中c(H+)滴加最后一滴酸性KMnO4标准溶液时溶液呈浅紫色,且30 s内不褪色22.18配制溶液或滴定过程中Fe2+被空气中的氧气氧化【解析】本题以化学实验基础知识与制备实验为载体,考查实验设计与评价及数据处理,意在考查考生的综合实验能力。(1)A装置是液体与块状固体反应制备气体的装置,MnO2是粉末状固体,故A装置不符合要求;B装置制备O2时试管口不能朝上,故应选择C装置制备O2,药品是H2O2和MnO2。取少量该固体产物加入稀硫酸中溶解,将得到的溶液分为两份,一份加入KSCN溶液,溶液出现血红色,说明含有Fe3+;另一份加入酸性高锰酸钾(或铁氰化钾)溶液,酸性高锰酸钾溶液褪色(或加入铁氰化钾溶液后出现蓝色沉淀),证明含有Fe2+。从而能检验该固体产物中铁的化合价为+2、+3。(2)根据得失电子守恒、元素守恒可写出化学方程式为Fe3O4+5KNO3+6KOH3K2FeO4+5KNO2+3H2O。(3)取D装置中固体产物Fe3O4先加入稀硫酸溶解得到含Fe2+和Fe3+的溶液,因在聚合硫酸铁中Fe为+3价,故加入一定量的NaClO3溶液发生反应:2Fe2+h)+ClO-htt+2H+2Fe3+Cl-+H2O,加入NaClO3溶液的作用是将Fe2+氧化为Fe3+,降低溶液中c(H+)。滴定终点的判断方法是滴加最后一滴酸性高锰酸钾标准溶液时溶液呈浅紫色,且30 s内不褪色。由5Fe2+Mn+8H+5Fe3+Mn2+4H2O可知,25.0 g固体中n(Fe2+)=0.100 0 molL-119.8010-3 L5=9.9010-2 mol,m |!(Fe2+)=9.9010-2 mol56 gmol-1=5.544 g,故D中氧化后的固体中+2价铁元素的含量为100%=22.18%。在实验过程中,溶液中的Fe2+部分被空气中的O2氧化,因此测定结果偏低。13氧化锆(ZrO2)可用于生产压电陶瓷制品、日用陶瓷、耐火材料,还可用于生产钢及有色金属、光学玻璃和二氧化锆纤维。以锆砂(主要成分为ZrSiO4,含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备氧化锆的工艺流程如图所示:已知:ZrO2与NaOH反应生成可溶于水的Na2ZrO3,Na2ZrO3与盐酸反应生成ZrO2+。部分离子在溶液中开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示。离子Fe3+Al3+ZrO2+开始沉淀时pH沉淀完全时pH回答下列问题:(1)ZrSiO4为硅酸盐,其用二氧化硅和金属氧化物的组合形式可表示为。(2)锆砂中加入NaOH熔融,锆砂成分中不参加化学反应的物质是(写化学式)。(3)加入过量盐酸酸浸时生成水的离子方程式为,滤渣的成分是(写化学式)。(4)第一次加入氨水,调节pH=a时,若用广泛pH试纸检验溶液的pH,则a的值应该取。A.3.2 B.5 C.5.2 D.6(5)滤渣为混合物,写出其中为白色的物质的化学式:。(6)为了操作方便,调节pH=b时可不考虑b的大小,直接加入过量氨水,这样操作的理论依据是,该操作发生反应的离子方程式为 。【答案】(1)ZrO2SiO2 (2)Fe2O3(3)H+OH-H2O、Zr+4H+ZrO2+2H2O、Al+4H+Al3+2H2O、Fe2O3+6H+2Fe3+3H2OH4SiO4或H2SiO3(4)D(5)Al(OH)3(6)Zr(OH)4htt不溶于氨水ZrO2+h+2NH3H2O+H2OZr(OH)4+2N【解析】本题考查了制备氧化锆(ZrO2)的工艺流程和对工艺流程的分析,意在考查考生在新情境下运用所学元素化合物知识的能力。(1)ZrSiO4可写为ZrO2SiO2。(2)Fe2O3不能与NaOH反应,而ZrSiO4、Al2O3、SiO2分别与NaOH反应生成Na2ZrO3、NaAlO2、Na2SiO3。(3)酸浸时Zr、Al、Si、Fe2O3分别与盐酸反应生成可溶于水的ZrOCl2、可溶于水的AlCl3、难溶于水的H2SiO3、可溶于水的FeCl3。(4)广泛pH试纸测定的pH只能为整数,而第一次加氨水的目的是使Al3+和Fe3+完全转化为其对应的氢氧化物沉