1、填空题 我国从澳大利亚进口的某高炉生铁(用A表示)的成分如下(其余是铁):
C
| Si
| Mn
| P
| S
|
4.070%
| 2.900%
| 0.495%
| 0.165%
| 0.010%
|
(1)称取100.000g A经过一系列处理(最后一步是在空气中灼烧)后,锰全部转变为某种氧化物,其质量为0.687g,则其化学式为?。
(2)磷肥的肥效以相当含P2O5多少来表示。炼钢时,P元素形成炉渣Ca3(PO4)2,后者再与浓硫酸反应制得普通过磷酸钙[即普钙,成分是CaSO4、Ca(H2PO4)2和少量其它杂质]。若某普钙中Ca(H2PO4)2的质量分数为45.25%,则含P2O5的质量分数至少是?%。
(3)锰的质量分数为30%的高锰钢有很好的性能,可制作火车车轮。将A冶炼成含碳0.4%、含锰30%的高锰钢(设铁无损耗,其它杂质已除去,可补充锰),则100吨A可制得高锰钢?吨。
(4)某炼钢厂的烟尘成分和质量分数如下表:
?
| FeO
| Fe2O3
| CaO
|
烟尘煅烧前(%)
| 86.40
| 4.00
| 9.60
|
?
为了减少烟尘的排放,将烟尘与CO混合后在空气中煅烧,得到铁的氧化物和CaO的烧结物,其中CaO的质量分数为8.92%(金属元素无损耗),烧结物分离出CaO后,若铁的氧化物中只有两种物质组成,则铁的氧化物的组成和物质的量之比如何?
参考答案:(1)Mn3O4(2分)
(2) 27.46
(3)132.701(3分)
(4)反应后固体混合物中 n(Fe):n(O)=1:1.4
①若是FeO和Fe2O3的混合物,则它们的物质的量之比为1:2;
②若是Fe3O4和Fe2O3的混合物,则它们的物质的量之比为1:1;
本题解析:(1)100.000g A含有Mn的质量=100.000g×0.495%=0.495g,所得MnxOY中O元素的质量=0.687g-0.495g=0.192g,则:x:y="0.495/55" :0.192/16=3:4,故该氧化物的化学式为Mn3O4,故答案为:Mn3O4;
(2)将Ca(H2PO4)2改写CaH4O3?P2O5,含P2O5的质量分数═45.25%×142/234=27.46%,普钙中还可能还有Ca3(PO4)2,所以用P2O5表示的质量分数还可能大于27.46%,故P2O5的质量分数≥27.46%,故答案为:≥27.46%;
(3)令可以生成高锰钢y吨,根据Fe元素质量不变,则:y×(1-30%-0.4%)=100×(1-4.070%-2.9%-0.495%-0.165%-0.010%)解得:y=132.701,故答案为:132.701;
(4)假设烟尘煅烧前烟尘的质量为100g,则n(FeO)=1.2mol,n(Fe2O3)=0.025mol,Fe元素物质的量=1.2mol+0.05mol=1.25mol,其质量=1.25mol×56g/mol=70g,烟尘煅烧前后Fe元素的质量不变.煅烧后CaO的质量也不变,煅烧后物质的质量=100*9.6%/8.92%=107.6g,其中O元素的质量=107.6g×(1-8.92%)-70g=28.0g,n(O)=28/16=1.75mol,反应后固体混合物中?n(Fe):n(O)=1.25mol:1.75mol=1:1.4,故烟尘煅烧后铁的氧化物的平均组成为FeO1.4。铁的常见氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4,①若是FeO和Fe2O3的混合物,令FeO和Fe2O3的分别为xmol、ymol,则(X+3Y)/(X+2Y)=1.4,整理得x:y=1:2,故FeO和Fe2O3的物质的量之比为1:2;②若是Fe3O4和Fe2O3的混合物,令Fe3O4和Fe2O3的xmol、ymol,则(4X+3Y)/(3X+2Y)=1.4,整理得x:y=1:1,故Fe3O4和Fe2O3的物质的量之比为1:1;③若是FeO和Fe3O4的混合物,不符合平均组成,不合理;④若是FeO、Fe2O3和Fe3O4的混合物,利用极限法判断,若FeO和Fe2O3的混合物,Fe2O3的含量最高为2/3=66.7%,若为Fe3O4和Fe2O3的混合物,Fe2O3的含量最低为1/2=50%,故50%<Fe2O3的物质的量分数<66.7%,答:①若是FeO和Fe2O3的混合物,则它们的物质的量之比为1:2;②若是Fe3O4和Fe2O3的混合物,则它们的物质的量之比为1:1;③若是FeO和Fe3O4的混合物,不合理;④若是FeO、Fe2O3和Fe3O4的混合物,50%<Fe2O3的物质的量分数<66.7%。
本题难度:一般
2、简答题 常温下,在没有氧气存在时,铁与水几乎不反应,但高温下,铁能与水蒸气反应。
(1)铁粉与水蒸气反应的化学方程式是:
(2)停止反应,待装置冷却后,取出反应过的铁粉混合物,加入过量的稀硫酸充分反应。过滤。简述检验所得滤液中Fe3+的操作方法:
(3)经检验上述滤液中不含Fe3+,这不能说明铁粉与水蒸气反应所得产物中不含+3价的铁。原因是(结合化学方程式说明):
(4)某同学利用上述滤液制取白色的Fe(OH)2沉淀,向滤液中加入NaOH溶液后,观察到生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。
①沉淀由白色变为红褐色的化学方程式是:
②为了得到白色的Fe(OH)2沉淀,并尽可能使沉淀长时间保持白色,有人设计如下图所示的装置:

请简述实验操作及原理:
参考答案:(1)? 3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2↑?
(2)取少量溶液于试管中,滴入几滴KSCN溶液,观察溶液颜色。如果溶液颜色变为血红色,说明溶液中含有Fe3+,否则不含Fe3+?
(3)如果反应后的铁粉混合物中铁粉过量,可发生反应:Fe+Fe2(SO4)3===3FeSO4,铁粉将溶液中的Fe3+全部还原为Fe2+,即便加入KSCN溶液也不变血红色
(4)?①? 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3?
②实验时,先打开活塞K,再将分液漏斗中的旋塞打开,使稀硫酸与铁粉作用,用产生的H2排出装置中的空气;然后关闭K,使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中,则可在盛NaOH溶液的试剂瓶中较长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀
本题解析:
本题考查铁及其化合的重点知识点,属于对相关知识理解记忆后直接应用,比较容易。
(1)注意产物是Fe3O4, 3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2↑?
(2)Fe3+的检验:取少量溶液于试管中,滴入几滴KSCN溶液,观察溶液颜色。如果溶液颜色变为血红色,说明溶液中含有Fe3+,否则不含Fe3+?
(3)如果反应后的铁粉混合物中铁粉过量,可发生反应:Fe+Fe2(SO4)3===3FeSO4,铁粉将溶液中的Fe3+全部还原为Fe2+,即便加入KSCN溶液也不变血红色
(4)?①? 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3?
②实验时,先打开活塞K,再将分液漏斗中的旋塞打开,使稀硫酸与铁粉作用,用产生的H2排出装置中的空气;然后关闭K,使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中,则可在盛NaOH溶液的试剂瓶中较长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀
本题难度:一般
3、选择题 氧化铁和氧化铜混合物mg,加3mol·L-1盐酸溶液100mL,恰好完全溶解,若mg的该混合物在过量氢气流中加热充分反应,冷却后剩余固体质量为(?)
A.(m-2.4)g
B.(m-1.6) g
C.(m-3.2)g
D.无法确定
参考答案:A
本题解析:略
本题难度:一般
4、选择题 下列叙述正确的是
[? ]
A.钠钾合金可用作原子反应堆的导热剂是因为钠、钾金属很活泼
B.做锅热反应实验时,镁条的作用是还原剂
C.铜的氧化物有CuO和Cu2O,其中Cu2O不稳定,在空气中加热易转变为CuO
D.氧化铁或氢氧化铁中的铁元素为+3价,故在氧化还原反应中只作氧化剂
参考答案:C
本题解析:
本题难度:简单
5、选择题 下列各组物质不能按所示关系实现转化的是表示反应一步完成( )
A.

B.

C.

D.

参考答案:D
本题解析:
本题难度:一般