2024苏教版高中化学必修第二册同步
专题9 金属与人类文明
注意事项 1.全卷满分100分。考试用时90分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Al 27 S 32 Cl 35.5 K 39 Mn 55 Fe 56 Cu 64 Ba 137。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.化学与生活、科技息息相关。下列说法正确的是 ( )
A.卡塔尔世界杯主场馆卢塞尔体育场由中国铁建打造,主体的钢结构属于合金
B.过氧化钠不可在呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源
C.活泼金属钾、钠、钙等着火时可用泡沫灭火器进行灭火
D.高铁车厢采用铝合金,主要是因为铝密度小,常温下不与氧气反应
2.下列有关金属的冶炼的说法不正确的是 ( )
A.电解熔融NaCl制取金属钠的反应中,钠元素被还原,氯元素被氧化
B.古法炼铜“曾青得铁则化为铜”的反应中,利用的是置换反应的原理
C.用铝热法原理炼铁的反应中,1 mol Fe3O4被Al还原成Fe,转移9 mol e-
D.高炉炼铁的主要反应是用CO还原Fe2O3
3.地壳中各元素的含量如图所示(含量最高的四种元素用字母表示),下列说法不正确的是 ( )
A.X与氢元素可形成两种常见化合物
B.X与Na形成的化合物一定为淡黄色
C.Z的单质可与稀盐酸反应
D.M的合金是用量最大的金属材料
4.下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 ( )
A.武德合金的硬度大,可用作电器的保险丝
B.SiO2是酸性氧化物,可用于制造光导纤维
C.Al2O3难溶于水,可通过电解熔融Al2O3制备铝
D.氨气易被液化,液氨可用作制冷剂
5.下列关于铁及其化合物的说法错误的是 ( )
A.Fe在潮湿的空气中容易生锈
B.Fe2O3是一种红棕色粉末,常用作油漆的红色颜料
C.FeO中铁元素的化合价为+2价
D.含Fe2+的盐溶液遇KSCN溶液显血红色
6.为除去括号内的杂质,所选用的试剂或方法不正确的是 ( )
A.Na2CO3固体(NaHCO3):加热
B.NaHCO3溶液(Na2CO3):通入过量的CO2气体
C.铁粉(铝粉):加入适量NaOH溶液,过滤
D.FeCl2溶液(FeCl3):加入过量铜粉,过滤
7.下列叙述不正确的是 ( )
A.在点燃Mg、Al之前,应先用砂纸将其打磨,除去其表面的氧化膜
B.将用砂纸打磨过的铝条放在酒精灯上加热至熔化,铝会滴落下来
C.铁在氧气中剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体、放出大量热
D.金属元素在自然界中多以化合态的形式存在
8.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.NH3NO2NO
B.FeFe3O4Fe
C.Al2O3AlAl(OH)3
D.SiO2H2SiO3Na2SiO3
9.下列有关Fe3+、Fe2+的性质及应用的说法正确的个数是 ( )
①向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉,黄色逐渐消失,充分振荡后加几滴KSCN溶液,溶液颜色不变
②将废铁屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2
③向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液变为血红色
④向Fe2(SO4)3溶液中加入过量铁粉的离子方程式:Fe3++Fe 2Fe2+
⑤Fe2+与H2O2在酸性溶液中的反应:2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O
A.2 B.3 C.4 D.5
10.下列实验符合操作要求且能达到实验目的的是 ( )
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
A.用Ⅰ制备氢气并检验氢气的可燃性
B.用Ⅱ除去CO2中的HCl
C.用Ⅲ制备氢氧化铁胶体
D.用Ⅳ制备长久稳定存在的氢氧化亚铁
11.根据下图分析,下列说法不正确的是 ( )
A.E2+的氧化性比M2+的氧化性弱
B.在反应③中,若不加稀硫酸可能看到红褐色沉淀
C.反应④的离子方程式可表示为E3++3SCN-E(SCN)3↓
D.在反应①中,硫酸只表现了酸性
12.向一定量Cu、Fe2O3的混合物中通入过量的CO在高温下充分反应,固体质量减少0.96 g。若向相同质量的该混合物中加入40 mL一定物质的量浓度的盐酸,恰好能使混合物完全溶解,且所得溶液中不含Fe3+。下列说法错误的是 ( )
A.混合物中铜的质量为1.28 g
B.盐酸浓度为2 mol/L
C.混合物中Fe2O3的质量是3.2 g
D.Cu和Fe2O3的物质的量之比为1∶1
13.碳酸亚铁(FeCO3)难溶于水,常用于制取铁盐或补血剂。FeCO3在潮湿的空气中会变质,表面生成Fe2O3。为测定某部分变质FeCO3中FeCO3的质量分数,现进行如下实验:称取2.000 g样品,加足量硫酸溶解,向其中滴加0.100 0 mol·L-1酸性KMnO4溶液,恰好完全反应时,消耗酸性KMnO4溶液20.00 mL。滴加KMnO4溶液时发生的反应为+5Fe2++8H+ Mn2++ 5Fe3++4H2O,则FeCO3的质量分数为 ( )
A.45% B.58% C.72% D.90%
14.将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol·L-1的FeCl3溶液中,充分反应后,下列叙述正确的是 ( )
A.铁剩余,溶液呈浅绿色
B.往溶液中滴入KSCN溶液,显血红色
C.Fe2+和Fe3+的物质的量之比为1∶6
D.氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶5
15.向250 mL某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉,加入铁粉的质量与产生气体的体积关系如图所示。
下列说法正确的是 ( )
A.原混合溶液中:n(H+)=0.5 mol
B.原混合溶液中:c()+c(S)=0.6 mol·L-1
C.反应结束后,溶液中的溶质是FeSO4、Fe(NO3)2
D.产生气体的总体积为3.92 L(标准状况下)
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(8分)纳米二氧化钛可做优良的催化剂。以天然金红石(主要成分是TiO2,含少量Fe2O3、SiO2等)为原料制备高纯度二氧化钛的工艺流程如下:
已知:①TiCl4熔点为-24.1 ℃,沸点为136.4 ℃;SiCl4熔点为-70 ℃,沸点为57.6 ℃;②500 ℃时H2TiO3分解完全。
回答下列问题:
(1)“粉碎过筛”的目的 。
(2)“还原”过程中生成四氯化钛的化学方程式为 。
(3)“操作X”的名称为 。
(4)“操作Y”应将H2TiO3放在 (填标号)中加热。
a. b. c.
17.(9分)铁及其重要化合物在日常生活中应用广泛,部分转化关系如下图所示。
(1)M的化学式为 ,物质类别为 。
(2)实现①的转化,可选用足量的 (填“稀盐酸”或“NaOH溶液”),写出该转化的离子方程式: 。
(3)Fe在Cl2中燃烧可实现②的转化,该反应的化学方程式为 。
(4)实现③的转化,可选用下列试剂中的 (填字母)。
A.O2和H2O B.H2
C.稀H2SO4 D.稀HNO3
18.(12分)甲、乙两同学对Fe及其化合物的相关性质与用途进行探究。
(1)实验Ⅰ:甲、乙两同学分别用下图装置进行Fe粉与水蒸气反应的实验。
①证明生成的气体是氢气,采取的操作及现象是 。
②该反应的化学方程式是 。
(2)实验Ⅱ:甲、乙两同学分别对各自实验Ⅰ反应后的黑色固体进行探究。取试管A中冷却后的固体于试管B中,加入过量稀盐酸,充分反应后将溶液分成两份,分别置于试管C和试管D中。请将下表中的现象或结论补充完整。
已知:Fe3O4+8HCl FeCl2+2FeCl3+4H2O。
操作过程 现象及结论
甲同学 乙同学
试管B中固体全部溶解,得到溶液M 试管B中固体全部溶解,同时有大量气泡产生,得到溶液N
试管C中溶液变为血红色 试管C中溶液没有变为血红色,用离子方程式解释原因:②
试管D中有红褐色和灰绿色沉淀生成,最终全部变为红褐色。则溶液M中存在的金属阳离子有① 试管D中实验现象是③ ; 产生该现象发生的氧化还原反应的化学方程式是④
19.(13分)铁及其化合物在工农业生产中应用广泛,部分含铁物质的类别与铁元素的化合价的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)在小烧杯中加入20 mL蒸馏水,加热至沸腾后,向烧杯中加入几滴g的饱和溶液,继续煮沸即可制得胶体。胶体区别于溶液的最本质特征是 ;鉴别胶体和溶液的方法是 。
(2)c固体的颜色为 , (填“能”或“不能”)由a在氧气中点燃得到。
(3)将f与稀盐酸混合,二者不反应,滴入H2O2溶液后,溶液很快变成黄色,该反应的离子方程式为 。下列物质中不能通过化合反应得到的是 (填字母)。
A.g B.d C.e D.f
(4)实验室检验g中铁元素的常用试剂是 ,下列可用于实验室制备d的装置有 (填序号)。
① ② ③
20.(13分)实验室由硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)制备软磁性材料α-Fe2O3。主要转化流程如下:
烧渣绿矾碳酸亚铁α-Fe2O3
(1)制绿矾。烧渣到绿矾的工艺中涉及“酸浸”“还原”“除杂”“结晶”等实验流程。
①酸浸。写出烧渣酸浸时Fe2O3与稀硫酸反应的化学方程式 。
②还原。向“酸浸”后的溶液中加入过量铁粉,使Fe3+完全转化为Fe2+,该过程除生成Fe2+外,还会生成 (填化学式);检验Fe3+是否还原完全的实验操作是 。
③除杂。向“还原”后滤液中加入NaOH溶液,调节pH为 ,使Al3+除去完全。[已知:pH=5时Al(OH)3沉淀完全,pH=5.8时Fe(OH)2开始沉淀]
④结晶。结合图1所示的绿矾溶解度曲线,补充完整获得FeSO4·7H2O晶体的实验操作。向FeSO4溶液中加入稀硫酸酸化, ,过滤,少量冰水洗涤,低温干燥,得到FeSO4·7H2O晶体。
图1 图2
(2)制FeCO3。将FeSO4溶液与氨水-NH4HCO3混合溶液中的一种加入三颈烧瓶中(装置见图2),通过分液漏斗缓慢滴加另一种溶液,充分反应,过滤。
①分液漏斗中的溶液是 ;生成FeCO3的离子方程式为 。
②生成的FeCO3沉淀需“洗涤完全”,检验方法是 。
(3)制α-Fe2O3。将纯净的FeCO3放入管式炉内煅烧2 h,获得产品α-Fe2O3。
专题9 金属与人类文明
1.A 2.C 3.B 4.D 5.D 6.D 7.B 8.B
9.B 10.B 11.C 12.B 13.B 14.B 15.A
1.A 卡塔尔世界杯主场馆卢塞尔体育场由中国铁建打造,主体的钢结构属于合金,A正确; Na2O2能与水或者CO2反应生成氧气,可在呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源,B错误;活泼金属如钠燃烧生成Na2O2,Na2O2与泡沫灭火器产生的CO2反应生成助燃性的氧气,放出大量热,不能用泡沫灭火器进行灭火,C错误;高铁车厢采用铝合金,主要是因为铝表面生成致密的氧化铝薄膜,阻止了铝与氧气反应,D错误。
2.C 电解熔融NaCl制取金属钠的反应中,Na+得电子生成Na,钠元素被还原,Cl-失电子生成Cl2,氯元素被氧化,A正确;“曾青得铁则化为铜”原理为铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,属于置换反应,B正确;在铝热反应炼铁过程中,1 mol Fe3O4被Al还原成Fe,Fe元素化合价从+2、+3价降低为0价,转移电子数为1 mol×2+2 mol×3=8 mol,C错误;高炉炼铁主要是利用CO的还原性将Fe2O3还原为Fe,D正确。
3.B 根据元素在地壳中的含量可知,X、Y、Z、M分别为O、Si、Al、Fe。氧元素与氢元素可形成H2O和H2O2两种常见化合物,A项正确;O与Na形成的化合物有氧化钠和过氧化钠,其中过氧化钠为淡黄色固体,氧化钠为白色固体,B项错误;Al可与稀盐酸反应生成氯化铝和氢气,C项正确;铁的合金是用量最大的金属材料,D项正确。
4.D 武德合金可用作电器的保险丝,是因为其熔点低,A项错误;SiO2可用于制造光导纤维,利用的是二氧化硅的导光能力,与其是酸性氧化物无关,B项错误;可通过电解熔融Al2O3制备铝,是因为Al2O3在熔融状态下可导电,与其难溶于水无关,C项错误;氨气易被液化,液氨汽化时吸收热量导致其周围温度降低,所以可作制冷剂,D项正确。
5.D 在潮湿的空气中,铁很容易与水、O2反应而生锈,A正确;Fe2O3为红棕色固体,可用作油漆的红色颜料,B正确;FeO中铁元素化合价为+2价,C正确;Fe3+遇KSCN溶液显血红色,Fe2+遇KSCN溶液无明显现象,D错误。
6.D 碳酸氢钠不稳定,受热易分解,化学方程式为2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O,加热能够除去Na2CO3固体中的NaHCO3,A项正确;通入过量的CO2,发生反应:Na2CO3+CO2+H2O 2NaHCO3,B项正确;Fe不与NaOH溶液反应,Al能与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2,然后过滤,得到铁粉,C项正确;加入过量的铜粉,发生反应:Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+,产生新的杂质,D项错误。
7.B 镁、铝单质易和氧气反应生成氧化物,所以在点燃Mg、Al之前,应先用砂纸打磨,除去其表面的氧化膜,A项正确;用砂纸打磨过的铝条放在酒精灯上加热至熔化,金属铝在氧气中加热,会在表面形成氧化膜,氧化铝的熔点很高,所以熔化的铝不会滴落,B项错误;金属铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁,现象是剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体、放出大量热,C项正确;大多数金属易被氧化,金属元素在自然界中多以化合态的形式存在,D项正确。
8.B 催化剂作用下,NH3与O2共热发生催化氧化反应生成NO,不能生成NO2,则所示的物质间转化不能实现,A错误;铁高温下与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气,Fe3O4和铝高温条件下发生铝热反应生成氧化铝和铁,则所示的物质间转化均能实现,B正确;铝与NaOH溶液反应生成NaAlO2和氢气,不能生成Al(OH)3,则所示的物质间转化不能实现,C错误;SiO2不溶于水,不能与水反应生成硅酸,则所示的物质间转化不能实现,D错误。
9.B 向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉,发生反应2Fe3++Fe 3Fe2+,黄色逐渐消失,加KSCN后溶液颜色不变,①正确;氯气具有强氧化性,能氧化Fe2+生成Fe3+,Fe3+能氧化Fe生成Fe2+,涉及的反应为2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-、2Fe3++Fe 3Fe2+,从而除去氯气,②正确;FeCl2溶液中不存在Fe3+,加入NH4SCN溶液不变为血红色,③错误;正确的离子方程式为2Fe3++Fe 3Fe2+,④错误;酸性环境中H2O2可以将Fe2+氧化为Fe3+,根据得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒可得离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O,⑤正确;选B。
10.B 点燃H2前必须验纯,以防爆炸,A不符合题意;HCl与饱和碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳,二氧化碳不与碳酸氢钠反应且二氧化碳在饱和碳酸氢钠溶液中的溶解度很小,Ⅱ可用于除去CO2中的HCl,B符合题意;氯化铁溶液加入NaOH溶液中生成氢氧化铁沉淀,得到的不是氢氧化铁胶体,C不符合题意;氢氧化亚铁容易被空气中的氧气氧化,Ⅳ中没有隔绝空气,不能制备长久稳定存在的氢氧化亚铁,D不符合题意。
11.C 分析流程可知,M为铜,在酸性条件下被过氧化氢氧化为Cu2+,Y中加入KSCN溶液呈血红色,说明Y中含Fe3+,Fe3+和氨水反应生成红褐色氢氧化铁沉淀,故E为Fe。Fe2+的氧化性比Cu2+的氧化性弱,A项正确;如果不加稀硫酸,可能会生成红褐色Fe(OH)3沉淀,B项正确; Fe(SCN)3不是沉淀,C项错误;反应①中硫酸只表现酸性,过氧化氢作氧化剂,氧化铜单质,D项正确。
12.B 向一定量Cu、Fe2O3的混合物中通入过量的CO发生反应: ,固体减少的质量等于氧化铁中氧元素的质量,n(O)= =0.06 mol,n(Fe2O3)=n(O)=0.02 mol,m(Fe2O3)=0.02 mol×160 g/mol=3.2 g;向相同质量的该混合物中加入40 mL一定物质的量浓度的盐酸,恰好能使混合物完全溶解,且所得溶液中不含Fe3+,发生反应的化学方程式为Fe2O3+6HCl O,2FeCl3+CuCl2,且反应完全,可计算出混合物中含0.02 mol Cu。混合物中铜的质量为0.02 mol×64 g/mol=1.28 g,A项正确;盐酸浓度为0.02 mol×6÷ 0.04 L=3 mol/L,B项错误;混合物中Fe2O3的质量是3.2 g,C项正确;Cu和Fe2O3的物质的量之比为1∶1,D项正确。
13.B 根据+5Fe2++8H+ Mn2++5Fe3++4H2O,n(Fe2+)=5n()=0.100 0 mol·L-1× 0.02 L×5=0.01 mol,结合铁原子守恒,n(Fe2+)=n(FeCO3),FeCO3的质量分数为× 100%=58%,选B。
14.B 1.12 g铁的物质的量是=0.02 mol,25 mL 2 mol·L-1的FeCl3溶液中n(FeCl3)= 2 mol·L-1×0.025 L=0.05 mol,根据二者反应的化学方程式:2FeCl3+Fe3FeCl2,可知FeCl3过量,得到的是FeCl3、FeCl2的混合溶液,A项错误;根据A项分析可知,得到的是FeCl3、FeCl2的混合溶液,向其中滴入KSCN溶液,Fe3+与SCN-反应产生Fe(SCN)3,使溶液显血红色,B项正确;在该反应中Fe不足量,n(Fe)=0.02 mol,则反应产生Fe2+的物质的量是0.06 mol,反应后剩余Fe3+的物质的量为0.01 mol,所以Fe2+和Fe3+的物质的量之比为6∶1,C项错误;在该反应中FeCl2既是氧化产物,又是还原产物,故氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2,D项错误。
15.A 加入铁粉的质量为0~5.6 g时,发生反应:①Fe+4H++N Fe3++NO↑+2H2O;5.6~ 8.4 g时,发生反应:②Fe+2Fe3+ 3Fe2+;8.4~11.2 g时,发生反应:③Fe+2H+ Fe2++H2↑。反应①③共消耗H+×4+×2=0.5 mol,A正确;由反应①可知)=0.1 mol,最终的溶液溶质为硫酸亚铁,所以n(Fe2+)= mol=0.2 mol,原混合溶液中:c()+ c()= mol·L-1+ mol·L-1=1.2 mol·L-1,B错误,C错误;由反应①可知,n(NO)=0.1 mol,由反应③可知,n(H2)=0.05 mol,则n(气体)=0.15 mol,气体的总体积为3.36 L,D错误。
16.答案 (每空2分)
(1)增大接触面积,提高酸浸效率
(2)2C+2Cl2+TiO2 TiCl4+2CO
(3)蒸馏
(4)b
解析 天然金红石主要成分为二氧化钛,含有少量氧化铁和二氧化硅,粉碎过筛能够增大接触面积,提高酸浸效率,稀硫酸酸浸过程中除去氧化铁,因此滤液中主要含有硫酸铁,滤渣为二氧化钛和二氧化硅,在C和氯气作用下转化为四氯化钛和四氯化硅,根据题给信息可知,四氯化钛和四氯化硅的沸点相差较大,可用蒸馏的方式分离,分离后四氯化钛水解生成H2TiO3,H2TiO3在500 ℃时完全分解成二氧化钛。据此解答该题。
(1)由上述分析可知,粉碎过筛的目的是增大接触面积,提高酸浸效率。
(2)由题给流程信息可知,C与二氧化钛、氯气反应生成四氯化钛和一氧化碳,根据得失电子守恒及原子守恒可得反应的化学方程式为2C+2Cl2+TiO2 TiCl4+2CO。
(3)由题给信息可知,四氯化钛和四氯化硅的沸点相差较大,可用蒸馏的方式分离,因此操作X为蒸馏。
(4)由题给信息可知,H2TiO3的分解温度较高,应在坩埚中进行加热,a为蒸发皿,b为坩埚,c为烧杯,因此选b。
17.答案 (除注明外,每空1分)
(1)Fe(OH)3 碱
(2)稀盐酸 Fe+2H+Fe2++H2↑(2分)
(3)2Fe+3Cl2 2FeCl3(2分)
(4)A(2分)
解析 (1)M的化学式为Fe(OH)3,物质类别是碱。
(2)铁与稀盐酸反应可生成亚铁离子,该转化的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑。
(3)Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3,该反应的化学方程式为2Fe+3Cl2 2FeCl3。
(4)Fe(OH)2、O2、H2O反应生成Fe(OH)3,H2与Fe(OH)2不反应,稀H2SO4与Fe(OH)2发生中和反应,稀HNO3使Fe(OH)2转化为Fe3+,只有A项符合题意。
18.答案 (每空2分)
(1)①点燃肥皂泡,有轻微爆鸣声
②3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(2)①Fe3+、Fe2+
②2Fe3++Fe3Fe2+
③先有白色沉淀生成,白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色
④4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3
解析 铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气;试管A中的固体含有Fe3O4,可能含有未反应完的Fe。
(1)①点燃肥皂泡,有轻微爆鸣声,证明生成的气体是氢气。
②铁和水蒸气在高温条件下反应的化学方程式是3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。
(2)①甲同学:试管C中加入KSCN溶液,溶液变为血红色说明溶液M中含有Fe3+;试管D中加入氢氧化钠溶液,有红褐色和灰绿色沉淀生成,最终全部变为红褐色,说明溶液M中含有Fe2+,则溶液M中存在的金属阳离子有Fe3+、Fe2+。
②乙同学:试管B中固体全部溶解,同时有大量气泡产生,说明固体中含有铁,加入KSCN溶液,试管C中溶液没有变为血红色,说明Fe3+被Fe还原为Fe2+,反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+。
③乙同学的试管D中溶液含Fe2+,不含Fe3+,加入氢氧化钠溶液,试管D中实验现象是先有白色沉淀生成,白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。
④Fe(OH)2被氧气氧化,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。
19.答案 (除注明外,每空2分)
(1)分散质粒子的直径在1~100 nm之间 用激光笔照射,观察是否出现丁达尔效应
(2)红棕色(1分) 不能(1分)
(3)2Fe2++2H++H2O2 2Fe3++2H2O B
(4)KSCN溶液(1分) ①③
解析 根据题图可以推断出a为铁单质,b为氧化亚铁,c为氧化铁,d为氢氧化亚铁,e为氢氧化铁,f为氯化亚铁,g为氯化铁。
(1)胶体区别于溶液的最本质特征是分散质粒子的直径在1~100 nm之间;胶体有丁达尔效应,溶液没有,故鉴别胶体和溶液的方法是用激光笔照射,观察是否出现丁达尔效应。
(2)c为Fe2O3,Fe2O3固体为红棕色,a为单质铁,铁在氧气中燃烧得到的是四氧化三铁,不能得到Fe2O3。
(3)f为FeCl2,氯化亚铁、盐酸和过氧化氢反应的离子方程式为2Fe2++2H++H2O2 2Fe3++2H2O。g为FeCl3,铁在氯气中燃烧生成FeCl3,A不符合题意;d为氢氧化亚铁,亚铁盐与碱液反应可生成Fe(OH)2,不能通过化合反应生成,B符合题意;e为氢氧化铁,Fe(OH)3可以通过化合反应实现,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,C不符合题意;f为氯化亚铁,铁与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁,属于化合反应,D不符合题意。
(4)g为氯化铁,检验Fe3+可以用KSCN溶液。d为氢氧化亚铁,铁和稀硫酸反应生成的氢气可以排尽装置内的空气,防止生成的氢氧化亚铁被氧化,①符合题意;滴加氢氧化钠溶液的时候容易混入氧气,未隔绝空气,生成的氢氧化亚铁容易被氧化为氢氧化铁,②不符合题意;植物油可以隔绝空气,防止生成的氢氧化亚铁被氧化,③符合题意;故选①③。
20.答案 (除注明外,每空2分)
(1)①Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O(1分)
②H2(1分) 取少量清液于试管中,向其中滴加几滴KSCN溶液,观察溶液是否变为血红色
③5≤pH<5.8
④蒸发浓缩得到60 ℃饱和溶液,冷却至0 ℃结晶
(2)①氨水-NH4HCO3混合溶液(1分) Fe2++NH3·H2O+HC FeCO3↓+N+H2O
②取最后一次洗涤液少许置于试管中,加入盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,说明沉淀洗涤干净
解析 制备软磁性材料α-Fe2O3的过程为烧渣经酸浸、还原、除杂、结晶等流程制得绿矾,绿矾溶于水得到硫酸亚铁溶液,向硫酸亚铁溶液中加入氨水和碳酸氢铵混合溶液反应,过滤,制得碳酸亚铁,碳酸亚铁在一定温度下受热分解制得α-Fe2O3。
(1)①烧渣酸浸时氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁和水,反应的化学方程式为Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O。
②向“酸浸”后的溶液中加入过量铁粉,溶液中Fe3+与铁粉反应生成Fe2+,过量的铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,所以还原过程中除生成Fe2+外,还有氢气生成;当溶液中的Fe3+完全反应时,滴入KSCN溶液,溶液不会变为血红色,则检验Fe3+是否完全反应的操作为取少量清液于试管中,向其中滴加几滴KSCN溶液,观察溶液是否变为血红色。
③向“还原”后滤液中加入氢氧化钠溶液的目的是调节溶液pH为5≤pH<5.8,将溶液中的Al3+转化为Al(OH)3,但Fe2+不转化为Fe(OH)2沉淀。
④由绿矾溶解度曲线可知,制得绿矾的操作为向硫酸亚铁溶液中加入稀硫酸酸化,蒸发浓缩得到60 ℃饱和溶液,冷却至0 ℃结晶,过滤,少量冰水洗涤,低温干燥,得到绿矾晶体。
(2)①为防止Fe2+与过量氨水反应生成Fe(OH)2沉淀,制备碳酸亚铁沉淀时,应将氨水和碳酸氢铵混合溶液缓慢加入硫酸亚铁溶液中,则分液漏斗中的溶液是氨水和碳酸氢铵混合溶液,反应的离子方程式为Fe2++NH3·H2O+HC FeCO3↓+N+H2O。
②硫酸亚铁溶液与氨水和碳酸氢铵混合溶液反应制得的碳酸亚铁表面会附有可溶的硫酸铵杂质,则检验碳酸亚铁沉淀洗涤是否干净可以通过检验洗涤液中是否存在S,检验方法为取最后一次洗涤液少许置于试管中,加入盐酸酸化的氯化钡溶液,若无白色沉淀生成,说明沉淀洗涤干净。
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