1、专题十三 铁及其化合物,高考化学 (北京市专用),考点 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)用下图装置(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,也可能是装置内的气体 受热膨胀所
2、致。,思路分析 酚酞溶液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
3、铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理 是 (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:,(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+
4、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 。,(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
5、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 (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(
6、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。,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.(2018天津理综,4,6分)由下列实验及现象推出的相应结论正确的是 ( ),B组 统一命题、省(区、市)卷题组,答案 B A项,说明原溶液中有Fe2+,但不能确定是否有Fe3+,不正确;B
7、项,说明H2CO3制出了 C6H5OH,正确;C项,S2-与Cu2+直接反应生成CuS黑色沉淀,不能说明Ksp(CuS)Ksp(ZnS),不正确; D项,原溶液中若有S ,酸性条件下N 可将BaSO3氧化为BaSO4,不正确。,温馨提示 注意酸性条件下N 有强氧化性。,4.(2017江苏单科,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)2 B.S SO3 H2SO4 C.CaCO3 CaO CaSiO3 D.NH3 NO HNO3,答案 C 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
8、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;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。,5.(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 ( ),答案 B FeCl3与Cu的反应为
9、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,常用于刻制印刷电路板,不 能用于比较铁和铜的金属性强弱。,6.(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 ( ),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 Fe2(SO4)3溶液中,溶液变蓝,发生了反应:2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2
10、+,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。,7.(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、和
11、 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。,8.(2018课标,26节选)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS,含 有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:相
12、关金属离子c0(Mn+)=0.1 molL-1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:,回答下列问题: (1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为 。 (2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有 ;氧化除杂工序中ZnO的作用是 ,若不通入氧气,其后果是 。 (3)溶液中的Cd2+可用锌粉除去,还原除杂工序中反应的离子方程式为 。,答案 (1)ZnS+ O2 ZnO+SO2 (2)PbSO4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2+ (3)Cd2+Zn Cd+Zn2+,解析 (1)高温焙烧,金属硫化物转化为金属氧化物和二氧化硫气体。(2)PbSO4难溶于水;氧化 除杂工序中通入O2,可将铁元素完全转化为Fe3+,加
13、入ZnO调节溶液pH为2.86.2,保证Fe3+被完 全除去。(3)还原除杂工序中锌粉可置换出金属Cd。,9.(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“
14、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,K2Cr2O7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%,解析 (1)FeOCr2O3是还原剂,氧化产物为
15、Na2CrO4和Fe2O3,每摩尔FeOCr2O3参与反应转移7 mol 电子,而NaNO3是氧化剂,还原产物为NaNO2,每摩尔NaNO3参与反应转移2 mol电子,根据得 失电子守恒可知,FeOCr2O3和NaNO3的系数比为27;陶瓷在高温下会与Na2CO3反应,故熔融 时不能使用陶瓷容器。(2)步骤中反应产生了不溶于水的Fe2O3,故滤渣1的主要成分是Fe2O3, 含量最多的金属元素是铁元素;调节pH=7后,Al3+转化成Al(OH)3沉淀,故滤渣2中除了含硅杂质 外还有Al(OH)3。(3)分析知滤液2中的主要成分是Na2Cr ,滤液3中的主要成分应为Na2Cr2O7, 则第步调节p
16、H的作用是使Na2Cr 转化为Na2Cr2O7,离子方程式为2Cr +2H+ Cr2 + H2O,由此可知应调节pH使之变小。(4)应选择K2Cr2O7溶解度小于溶液中其他溶质溶解度且 K2Cr2O7溶解度尽量小的温度,故选d,此时得到的K2Cr2O7固体最多;步骤中发生反应的化学 方程式为2KCl+Na2Cr2O7 K2Cr2O7+2NaCl,该反应为复分解反应。(5)样品中Cr2O3的质量 为(m140%) kg,则生成K2Cr2O7的理论质量为(m140% ) kg,则产率为m2 kg(m1 kg40% )100%= 100%。,10.(2016课标,28,15分)某班同学用如下实验探究
17、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
18、 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, 随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是 ;生成沉淀 的原因是 (用
19、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O2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K
20、3Fe(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,11.(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Mg2B2O5 H2O和Fe3O4,还有少量Fe2
21、O3、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。
22、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,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) (2分)(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+2H2S
23、O4 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 Ca-SO4。 (3)“净化除杂”需先加H2O2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
24、 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。,12.(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
25、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。,13.(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+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
26、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/mol C(s)+O2(g) CO2(g) H=-393 kJ/mol 2Fe(s)+2C(s)+3O2(g) 2FeCO3(s) H=-1 480 kJ/mol FeCO3在空气中加热反应
27、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FeCO3 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
28、(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 -,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Fe3+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。
29、(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
30、,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=9c mol;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-5.57c)mol,即m(FeCO3)=(0.102ab-5.57c),mol116 g/mol=(11.8ab-64
31、6c)g=(0.011 8ab-0.646c)kg。,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。,14.(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)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下: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)
32、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,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+2H2O 4Fe+10HNO3 4Fe(NO3)2+NH
33、4NO3+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(C
34、O),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 mol K= = =0.25,得x=0.05。,15.(2012课标,36,15分)由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下: 铜矿石 铜精矿砂 冰铜 粗铜 电解铜 (1)在反射炉中,把铜精矿砂和石英砂混合加热到1 000
35、左右,黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe 的低价硫化物,且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式 分别是 、 ,反射炉内生成炉 渣的主要成分是 ; (2)冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20%50%。转炉中,将冰铜加熔剂(石英砂)在1 20 0 左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O,生成的Cu2O与Cu2S反应,生成含Cu 量约为98.5%的粗铜,该过程发生反应的化学方程式分别是 、 ; (3)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中,粗铜板应是 图中电极 (填图中的字母);在电极d上发生的电极反应式 为 ;若粗铜中还含有Au、Ag、F
36、e,它们在电解槽中 的存在形式和位置为 。,答案 (1)2CuFeS2+O2 Cu2S+2FeS+SO2 2FeS+3O2 2FeO+2SO2 FeSiO3 (2)2Cu2S+3O2 2Cu2O+2SO2 2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2 (3)c Cu2+2e- Cu Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方,Fe以Fe2+的形式进入电解液中,解析 (1)由黄铜矿和空气在1 000 左右的温度下反应生成Cu和Fe的低价硫化物可写出方 程式:2CuFeS2+O2 Cu2S+2FeS+SO2,再由“部分Fe的硫化物转变为低价氧化物”这一信息 写出方程式:2FeS+3O2 2FeO+2SO2
37、。将炼铁时生成炉渣的反应(CaO+SiO2 CaSiO3)迁 移到本题,不难得出生成炉渣的主要成分为FeSiO3。(3)电解精炼铜时,粗铜为阳极,即题图中的 c极;d极为阴极,电极反应式为Cu2+2e- Cu;粗铜中活泼性比铜弱的Au、Ag在阳极溶解时 从阳极上脱落下来形成“阳极泥”,比铜活泼的杂质Fe以Fe2+的形式进入电解液中。,16.(2011全国,27,15分)下图中,A、B、C、D、E是单质,G、H、I、F是B、C、D、E分别和A 形成的二元化合物。已知: 反应C+G B+H能放出大量的热,该反应曾应用于铁轨的焊接; I是一种常见的温室气体,它和E可以发生反应:2E+I 2F+D,F
38、中E元素的质量分数为 60%。回答问题: (1)中反应的化学方程式为 ; (2)化合物I的电子式为 ,它的空间构型是 ;,(3)1.6 g G溶于盐酸,得到的溶液与铜粉完全反应,计算至少所需铜粉的质量(写出离子方程式 和计算过程); (4)C与过量NaOH溶液反应的离子方程式为 ,反应后溶液与过量化合物I反应的离子方程式为 ; (5)E在I中燃烧观察到的现象是 。,答案 (1)2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3 (2分) (2) 直线形 (2分) (3)Fe2O3+6H+ 2Fe3+3H2O 2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+ n(Cu)=n(Fe2O3)= =0.010 mol 铜粉的质
39、量=64 gmol-10.010 mol=0.64 g (5分) (4)2Al+2OH-+2H2O 2Al +3H2 (2分) Al +CO2+2H2O Al(OH)3+HC (注:不要求写OH-+CO2 HC ) (2分) (5)镁条剧烈燃烧,生成白色粉末,反应器内壁附着有黑色的碳 (2分),解析 (1)由题意和信息可知,C为Al,G为Fe2O3,B为Fe,H为Al2O3,则中反应的化学方程式为 2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3。 (2)由可知,I为CO2,E为Mg,F为MgO,D为单质C。CO2的电子式为 ,CO2是直线形 分子。 (3)G为Fe2O3,G与盐酸反应的离子方程式为Fe
40、2O3+6H+ 2Fe3+3H2O,Cu与Fe3+反应的离子方 程式为Cu+2Fe3+ Cu2+2Fe2+。则n(Cu)=n(Fe2O3)= =0.010 mol,铜粉的质量=64 g mol-10.010 mol=0.64 g。 (4)Al与过量NaOH溶液反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O 2Al +3H2。NaAlO2溶液 与过量CO2反应的离子方程式为Al +CO2+2H2O Al(OH)3+HC 。 (5)镁条在CO2中能剧烈燃烧,生成白色粉末(MgO),反应容器内壁附着有黑色的碳:2Mg+CO2 2MgO+C。,评析 本题综合考查了元素化合物的有关推断、物质之间的化学反应
41、、电子式、有关离子 方程式的书写,实验现象的描述等知识,较易,只要细心,不难得出正确答案。,考点 铁及其化合物 1.(2018北京昌平期末,6)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)2 B.Cl2 Ca(ClO)2 HClO C.S SO2 H2SO4 D.Na Na2O NaOH,A组 20162018年高考模拟基础题组,三年模拟,答案 B A项,铁与氯气在点燃条件下反应只能生成FeCl3;B项,Cl2与氢氧化钙反应能生成 Ca(ClO)2和CaCl2,Ca(ClO)2与CO2反应可以生成HClO;C项,SO2与水反应生成H2SO3;D
42、项,金属 钠在加热条件下与氧气反应生成Na2O2。,2.(2018北京东城期末,14)常温时,研究pH对一定浓度FeSO4的稳定性的影响,根据下图分析不 合理的是 ( )A.pH小于1时,亚铁几乎无损耗,可能的原因是4Fe2+O2+10H2O 4Fe(OH)3+8H+平衡逆向移 动 B.pH在3.05.5之间,pH的变化对FeSO4稳定性影响不大,C.pH大于6.5时,亚铁损耗量突变,可能的原因是生成的Fe(OH)2更易被氧化 D.其他条件相同时,FeSO4溶液中加入少量(NH4)2SO4固体,FeSO4的稳定性减弱,答案 D Fe2+易与O2反应,反应方程式为4Fe2+O2+10H2O 4F
43、e(OH)3+8H+,pH小于1时,c(H+) 较大,反应向左进行,亚铁几乎无损耗,故A正确;由图可知,pH在3.05.5之间,亚铁的损耗量几乎 不变,说明pH在3.05.5之间,pH变化对FeSO4稳定性影响不大,故B正确;pH大于6.5时,c(H+)较小, 亚铁损耗量突变,可能原因是酸性减弱,亚铁转化为Fe(OH)2从而更易被氧化,故C正确;其他条 件相同时,FeSO4溶液中加入少量(NH4)2SO4固体,c(H+)增大,FeSO4的稳定性增强或不变,故D错 误。,3.(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随混合前溶液中 c(S )/c(F
44、e3+)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。下列分析中合理的是 ( ) A.向a点溶液中滴加BaCl2溶液,无明显现象,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+3H2SO3 D.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,答案 C A项,向a点
45、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。,4.(2018北京海淀二模,27)铅精矿可用于冶炼金属铅,其主要成分为PbS。 .火法炼铅将铅精矿在空气中焙烧,生成PbO和SO2。 (1)用铅精矿火法炼铅的反应的化学方程式为 。 (2)火法炼铅的废气中含
46、低浓度SO2,可将废气通入过量氨水中进行处理,反应的离子方程式为 。 .湿法炼铅在制备金属铅的同时,还可制得硫黄,相对于火法炼铅更为环保。湿法炼铅的工艺 流程如下:已知:.不同温度下PbCl2的溶解度如下表所示。,.PbCl2为能溶于水的弱电解质,在Cl-浓度较大的溶液中,存在平衡:PbCl2(aq)+2Cl-(aq) PbC (aq)。 (3)浸取液中FeCl3的作用是 。 (4)操作a为加适量水稀释并冷却,该操作有利于滤液1中PbCl2的析出,分析可能的原因是 。 (5)将溶液3和滤液2分别置于下图所示电解装置的两个极室中,可制取金属铅并使浸取液中的 FeCl3再生。,溶液3应置于 (填“
47、阴极室”或“阳极室”)中。 简述滤液2电解后再生为FeCl3的原理: 。 若铅精矿的质量为a g,铅浸出率为b,当电解池中通过c mol 电子时,金属铅全部析出,铅精矿 中PbS的质量分数的计算式为 。,答案 (1)2PbS+3O2 2PbO+2SO2 (2)2NH3H2O+SO2 2N +S +H2O (3)使Pb元素由难溶固体PbS转化成溶液中的PbC ,S元素转化成单质硫成为滤渣 (4)加水稀释使PbCl2(aq)+2Cl-(aq) PbC (aq)平衡向左移动;温度降低PbCl2溶解度减小 (5)阴极室 阳极发生电极反应:Fe2+-e- Fe3+(或2Cl-2e- Cl2,Cl2+2Fe2+ 2Fe3+2Cl-, 文字表述也可),使c(Fe3+)升高,同时Cl-通过阴离子交换膜向阳极移动,使FeCl3再生 100%,
