1、选择题
A.FeO
B.Fe2O3?
C.Fe3O4
D.FeO、Fe2O3?
参考答案:B
本题解析:FexOy+yCOxFe+yCO2?
(56x+16y) g?y mol?
0.4 g??mol
得:x∶y=2∶3?
本题难度:一般
2、计算题 (16分). 铜是人类最早知道的金属之一,实验室可用C、H2还原CuO制取少量的Cu,工业上主要用火法从黄铜矿中提炼Cu。
Ⅰ. ?实验证明,C还原CuO时既可能生成Cu,也可能生成Cu2O,即使在C过量时,实验中CuO也可能部分未被还原。为了测定某次实验产物的组成,取1.2 g C跟8.0 g CuO混合加热,将反应生成的气体通过足量的澄清石灰水并集气。一段时间后停止加热,共收集到560 mL气体(已经折算成标准状况),测得沉淀的质量为2.5 g。则:
(1)上述实验中C?(填“完全”或“不完全”)参加反应,实验中收集到的气
体是?(填写化学式),产生这种气体的化学方程式为:?。
(2)反应后得到的固体混合物总质量为?,其中含氧化合物的物质的量为?mol。
Ⅱ. ?黄铜矿的主要成分X是由Cu、Fe、S三种元素组成的复盐,其中Cu、Fe两种元素的质量比为8∶7;将m?g?X粉末全部溶于200?mL的浓HNO3,反应后的溶液加水稀释至?2.12?L时测得其pH为0;将稀释后的溶液分为两等份,向其中一份溶液中滴加6.05mol/L的NaOH溶液,向另一份溶液中滴加0.600mol/LBa(NO3)2溶液,两溶液中均生成沉淀,且沉淀的质量随所加溶液的体积变化如下图所示:
(1)?请通过计算确定m的值;?
(2)?X的摩尔质量为368 g/mol,请确定X的化学式。
参考答案:Ⅰ⑴不完全(1分);CO(1分);CO2+C高温2CO 或 CuO+C高温Cu+CO↑ (1分);
⑵ 7.4g,(1分); 0.025 mol(1分)
Ⅱ、⑴?解:依题意,m?g?X中:n(Cu)∶n(Fe)=1∶1
2n(Cu2+) +3n(Fe3+) =6.05mol·L-1×0.2L×2-1 mol·L-1×2.12L
故:n?(Cu)?=?n?(Fe)?=?0.06mol
又,n?(S)?=?0.6mol·L-1×0.1L×2?=?0.12mol
因此,m?g?=?m(Cu)?+?m(Fe)?+?m(S)
=?0.06mol×64g·mol-1+0.06mol×56g·mol-1+0.12mol×32g·mol-1=?11.04g?
即m?的值为11.04?(3分)
⑵?解:设X的化学式为(CuFeS2)n,则
(64+56+32×2)×n?=?368? n?=?2故X的化学式为Cu2Fe2S4?(3分)
本题解析:Ⅰ(1)560ml气体是CO,物质的量是0.025mol。生成CO的方程式是CO2+C高温2CO 或 CuO+C高温Cu+CO↑。沉淀是碳酸钙,物质的量是0.025mol,则生成的CO2也是0.025mol。由于碳的物质的量是0.1mol,所以实验中碳没有完全参加反应。
(2)与碳原子结合的氧原子的物质的量是0.025mol+0.025mol×2=0.075mol,质量是12.g,所以最终固体的质量是8g-1.2g+1.2g-0.6g=7.4g。原氧化铜中氧原子的物质的量是0.1mol,所以剩余氧原子的物质的量是0.1mol-0.075mol=0.025mol,因此含氧化合物的物质的量是0.025mol。
Ⅱ、考查根据方程式及有关图像进行的有关计算。
本题难度:一般
3、填空题 (15分)硫酸铜在化工和农业方面有很广泛的用处,某化学兴趣小组查阅资料,用两种不同的原料制取硫酸铜。
方式一:一种含铜的矿石(硅孔雀石矿粉),含铜形态为CuCO3·Cu(OH)2和CuSiO3·2H2O(含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质)。以这种矿石为原料制取硫酸铜的工艺流程如下图:
请回答下列问题:
⑴完成步骤①中稀硫酸与CuSiO3·2H2O发生反应的化学方程式
CuSiO3·2H2O+H2SO4=CuSO4 +________+H2O;
⑵步骤②调节溶液pH选用的最佳试剂是__________________
A.?CuO?B. MgO? C. FeCO3?D NH3·H2O
⑶有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表:
氢氧化物
| Al(OH)3
| Fe(OH)3
| Fe(OH)2
| Cu(OH)2
|
开始沉淀的pH
| 3.3
| 1.5
| 6.5
| 4.2
|
沉淀完全的pH
| 5.2
| 3.7
| 9.7
| 6.7
|
由上表可知:当溶液pH=4时,不能完全除去的离子是________。
⑷滤液B通过蒸发浓缩(设体积浓缩为原来的一半)、冷却结晶可以得到CuSO4·5H2O晶体。某同学认为上述操作会伴有硫酸铝晶体的析出。请你结合相关数据对该同学的观点予以评价(已知常温下,Al2(SO4)3 饱和溶液中C(Al3+)=2.25mol·L-1,Ksp[Al(OH)3]=3.2×10-34) ________(填“正确”或“错误”)。
方式二:以黄铜矿精矿为原料,制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示:
Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎
Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验,将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区,恒速搅拌,使矿粉溶解。在阴极区通入氧气,并加入少量催化剂。
Ⅲ.一段时间后,抽取阴极区溶液,向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应:
2RH(有机相)+ Cu2+(水相)R2Cu(有机相)+ 2H+(水相)
分离出有机相,向其中加入一定浓度的硫酸,使Cu2+得以再生。
Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。
(5)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应:
CuFeS2 + 4H+ = Cu2+ + Fe2+ + 2H2S? 2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ + S↓+ 2H+
电解过程中,阳极区Fe3+的浓度基本保持不变,原因是____________________(用电极反应式表示)。
(6)步骤Ⅲ,向有机相中加入一定浓度的硫酸,Cu2+得以再生的原理是_____________?。
(7)步骤Ⅳ,若电解0.1mol CuSO4溶液,生成铜3.2 g,此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是?____?。
参考答案:(15分)(1)H4SiO4(2分)?
(2)A?(2分)?
(3)Al3+(2分)
(4)错误(3分)
(5)Fe2+- e-=Fe3+(2分)
(6)增大H+浓度,使平衡2RH(有机相) + Cu2+(水相) ?R2Cu(有机相)+ 2H+(水相)逆向移动,Cu2+进入水相得以再生 (2分)
(7) c(H+)>c(SO42-)>c(Cu2+)>c(OH-)(2分)
本题解析:(1)根据质量守恒定律,空白处的物质是H4SiO4;
(2)步骤②调节溶液pH的目的是除去铁离子等杂质,所以调节pH不能引入新的杂质,所以答案选A;(3)pH=4时铁离子完全沉淀,但Al3+完全沉淀的pH=5.2,所以当溶液pH=4时,不能完全除去的离子 是 Al3+;
(4))PH=4时,溶液中的氢氧根离子的浓度为:1×10-10mol/L,此时氢氧化铝已沉淀,则溶液中铝离子浓为:3.2×10-34/(1×10-10)3=3.2×10-4mol/L,浓缩后c(Al3+)=6.4×10-4mol/L<<2.25mol/L,所以不会有硫酸铝晶体析出,所以该同学的观点错误;
(5)阳极发生氧化反应,黄铜矿粉与硫酸及硫酸铁反应生成的亚铁离子被氧化生成铁离子,导致阳极区的铁离子的浓度基本不变,电极反应式为Fe2+- e-=Fe3+;
(6)步骤Ⅲ,向有机相中加入一定浓度的硫酸,使水相中的氢离子浓度增大,平衡逆向移动,Cu2+进入水相得以再生;
(7)电解0.1mol CuSO4溶液,生成铜3.2 g,转移电子0.1mol,阳极氢氧根离子放电,生成0.025mol氧气的同时,使溶液中的氢离子增加0.1mol,则溶液中仍存在0.05mol Cu2+,SO42-的物质的量不变,仍是0.1mol,所以此时溶液中离子浓度的大小关系为c(H+)>c(SO42-)>c(Cu2+)>c(OH-)。
本题难度:困难
4、选择题 向某晶体的溶液中加入含Fe2+的溶液无明显变化,当滴加几滴溴水后,混合液出现红色,由此得出下列的结论错误的是? ( )。
A.Fe3+的氧化性比溴的氧化性强
B.该晶体中一定含有SCN-
C.Fe2+与SCN-不能形成红色化合物
D.Fe2+被溴氧化成Fe3+
参考答案:A
本题解析:某晶体的溶液中没有与Fe2+发生反应显红色的离子,当加入溴水后,Fe2+一定被氧化成Fe3+,此时溶液出现红色,说明原晶体是含有SCN-的盐,很明显判断出B、C、D均正确,在Br2与Fe2+反应中,Fe3+是氧化产物,Br2是氧化剂,所以Br2的氧化性应比Fe3+氧化性强。
本题难度:一般
5、填空题 (15分)铁和铁的化合物在工业生产和日常生活中都有广泛的用途,请回答下列问题:
(1)铁元素在周期表中的位置是?。
(2)写出Fe与稀硫酸反应的离子方程式?。
(3)已知:Fe2O3(s)+C(s)=CO2(g)+2Fe(s);△H=+234.1kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g); △H=-393.5kJ/mol.
请写出Fe(s)与O2(g)反应生成Fe2O3(s)的热化学方程式?。
(4)在一定条件下,氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应:
Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g);工业上有16 t Fe2O3在200m3的容器中反应,l小时后测得Fe2O3的转化率为50%,则这段时间内CO的消耗速率为?mol/(L·h).
(5)爱迪生蓄电池的反应式为:Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2;高铁酸钠( Na2FeO4)是一种新型饮水消毒剂.用题29图装置可以制取少量高铁酸钠.
①此装置中爱迪生蓄电池的负极是____(填“a”或"b”).
②写出阳极的电极反应式________.
③当制得132.8g高铁酸钠时,阳极区减少的阴离子的物质的量为?.
参考答案:(1)第四周期,Ⅷ族(2分)
(2)Fe+2H+= Fe2++H2↑(2分)
(3)2Fe(s)+O2(g) = Fe2O3(s)?△H=-824.4kJ/mol(3分)
(4)0.75(2分)
(5)①a(1分)
②Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O(3分)?③0.8mol(2分)
本题解析:(1)铁的原子序数是26,位于第四周期,Ⅷ族。
(2)铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,方程式为Fe+2H+= Fe2++H2↑。
(3)考查盖斯定律的应用。根据已知反应可知②×2/3-①即得到2Fe(s)+O2(g) = Fe2O3(s) ,所以反应热是-393.5kJ/mol×3/2-234.1kJ/mol=-824.4kJ/mol.
(4)l小时后测得Fe2O3的转化率为50%,则消耗氧化铁是8t,因此消耗CO是
,所以其反应速率是=0.75mol/(L·h)。
(5)①制取高铁酸钠,则铁应该是阳极,所以a是负极,b是正极。
②电解池中阳极失去电子,根据氧化产物是高铁酸钠可知,阳极电极反应式为Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O。
③132.8g高铁酸钠是132.8g÷166g/mol=0.8mol,所以根据方程式2H2O+Fe+2OH-FeO42-+3H2↑可知,消耗1.6molOH-,但同时生成0.8molFeO42-,所以结束阴离子是0.8mol。
本题难度:一般