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1、简答题 (14分)铁是应用最广泛的金属,铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
(1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式,可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54g的FeClx样品,溶解后先进行阳离子交换预处理,再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱,使Cl-和OH-发生交换。交换完成后,流出溶液的OH-用0.40mol.L-1的盐酸滴定,滴至终点时消耗盐酸25.0mL。计算该样品中氯的物质的量,并求出FeClx中x值:?
(列出计算过程);
(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品,采用上述方法测得n(Fe):n(Cl)=1:2.1,则该样品中FeCl3的物质的量分数为?。在实验室中,FeCl2可用铁粉和?盐酸反应制备,FeCl3可用铁粉和?反应制备;
(3)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质,该反应的离子方程式为?
(4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为?
与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为?,该电池总反应的离子方程式为?。
参考答案:(1)3 (2)10% (0.10也可以) 盐酸?氯气
(3)2Fe3++2I-=2Fe2++I2或2Fe3++3I-=2Fe2++I3-

本题解析:

(4)根据题意,FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,根据元素守恒、电子转移守恒,可得反应的离子方程式。根据原电池反应原理,锌做负极材料,失电子,发生氧化反应;K2FeO4在电池中作为正极材料,得电子,发生还原反应。
【考点定位】铁及其化合物、酸碱中和滴定、离子方程式的书写、电化学、化学计算。
本题难度:一般
2、填空题 (1)写出工业上用CO还原赤铁矿(主要成分为Fe2O3)冶炼金属铁的化学方程式___
(2)写出碳酸钠溶液与足量乙酸反应的离子方程式___。
参考答案:(1)Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
(2) CO32- +2CH3COOH==2CH3COO-+ CO2↑+H2O
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 将铜丝灼烧变黑后立即插入下列物质中,铜丝变红,且质量不变的是
A.H2SO4
B.C2H5OH
C.C6H6
D.CH3COOH
参考答案:B
本题解析:略
本题难度:简单
4、填空题 (本题共13分)甲、乙两同学研究Na2SO3溶液与FeCl3溶液反应的情况。
步骤
| 操作
| 现象
|
Ⅰ
| 向2mL 1 mol·L-1FeCl3溶液中加入一定量的Na2SO3溶液
| 溶液由棕黄色变为红褐色,并有少量刺激性气味的气体逸出
|
(1)常温下,FeCl3溶液的pH_______7(填“<”、“>”或“=”)。
(2)分析红褐色产生的原因。
① 甲同学认为步骤I中溶液呈红褐色是因为生成了Fe(OH)3,请用化学平衡移动原理解释溶液呈红褐色的原因:________。
② 乙同学认为可能是发生了氧化还原反应,其中Fe3+ →Fe2+ ;请写出Fe3+ 跟SO32-反应的离子方程式
______________。
乙同学查阅资料得知:
1.Fe2+与SO32-反应生成墨绿色的絮状沉淀FeSO3;
2.墨绿色的FeSO3与黄色的FeCl3溶液混合后,溶液呈红褐色。
(3)甲同学为了确认溶液呈红褐色的原因是生成了Fe(OH)3,设计并完成了如下实验:
步骤
| 操作
| 现象
|
Ⅱ
| 用激光笔照射步骤I中的红褐色溶液
| 出现“丁达尔效应”
|
甲同学因此得出结论:溶液呈红褐色是因为生成了Fe(OH)3。而乙同学认为甲同学得出结论的证据仍然不足,乙同学的理由是________。
(4)为进一步确认Na2SO3溶液与FeCl3溶液反应的情况,乙同学设计并完成了如下实验:
步骤
| 操作
| 现象
|
Ⅲ
| 向1 mol?L-1的FeCl3溶液中通入一定量的SO2
| 溶液由黄色变为红褐色
|
Ⅳ
| 用激光笔照射步骤Ⅲ中的红褐色溶液
| 没有出现“丁达尔效应”
|
① 经检验步骤Ⅲ中红褐色溶液含有Fe2+,检验Fe2+选用的试剂是_________(填字母)。
a.K3[Fe(CN)6] 溶液?b.KSCN溶液?c.KMnO4溶液
② 请用离子方程式和必要的文字说明步骤Ⅲ中出现红褐色的原因?。
(5)结论:由上述实验得知,甲、乙两同学所持观点均正确。
参考答案:(1)<(1分) (2) ① Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+,加入Na2SO3后,c(H+)下降,平衡正向移动,生成Fe(OH)3(离子方程式1分,平衡移动方向1分,共2分)
② 2Fe3+ + SO32- +H2O ==2Fe2+ +SO42-+2H+?(2分)
(3)FeSO3和FeCl3的混合溶液也可能出现“丁达尔效应” (2分)(4)①? a (1分)
② 2Fe3+ + SO2 + 2H2O = 2Fe2+ + SO2- 4 + 4H+; Fe2+ + SO2 +H2O = FeSO3↓ + 2H+(或2Fe3+ + 3SO2 + 4H2O =2FeSO3↓+ SO2- 4 + 8H+);FeSO3与剩余的FeCl3溶液混合而呈现红褐色。(每个方程式2分,文字阐述1分,共5分)
本题解析:(1)氯化铁是强酸弱碱盐,铁离子水解溶液显酸性,因此常温下,FeCl3溶液的pH<7。
(2)① 在氯化铁溶液中存在铁离子的水解平衡:Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+,加入Na2SO3后,消耗氢离子,溶液中c(H+)下降,平衡正向移动,生成Fe(OH)3。
②铁离子具有氧化性,亚硫酸钠具有还原性,二者可以发生氧化还原反应,离子方程式为2Fe3+ + SO32- +H2O==2Fe2+ +SO42-+2H+。
(3)由于FeSO3和FeCl3混合后即使不反应,混合溶液也可能出现“丁达尔效应”。
(4)①由于溶液显红褐色,虽然亚铁离子能与高锰酸钾溶液反应,但现象不明显,所以检验亚铁离子的试剂应该选择K3[Fe(CN)6] 溶液,实验现象是溶液中产生蓝色沉淀,答案选a。
②在溶液中铁离子与SO2发生氧化还原反应:2Fe3+ + SO2 + 2H2O =2Fe2+ + SO2- 4 + 4H+,生成的亚铁离子与SO2继续反应:Fe2+ + SO2 +H2O=FeSO3↓ + 2H+(或2Fe3+ + 3SO2 + 4H2O =2FeSO3↓+ SO2- 4 + 8H+),生成的FeSO3与剩余的FeCl3溶液混合而呈现红褐色。
本题难度:一般
5、填空题 (12分)铁是应用最广泛的金属,铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
(1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式。可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54g的FeClx样品,溶解后先进行阳离子交换预防处理,再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱,使Cl-和OH-发生交换。交换完成后,流出溶液的OH-用0.40mol·L-1的盐酸滴定,滴至终点时消耗盐酸25.0mL。计算该样品中氯的物质的量为________mol,并求出FeClx中X值为__________。
(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合样品,采用上述方法测得n(Fe): n(Cl)=1:2.1,则该样品中FeCl3的物质的量分数为____________。在实验室中,FeCl2可用铁粉和__________反应制备,FeCl3可用铁粉和_______反应制备
(3)铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中的一种新型净水剂,它的氧化性比高锰酸钾更强,本身在反应中被还原成三价铁离子达到净水的目的。它是由硝酸铁、氢氧化钠和氯气在一定条件下制得的,同时还生成硝酸钠和氯化钠等。
①写出制取铁酸钠的化学方程式:?。
②铁酸钠之所以有净水作用,除杀菌外,另一个原因是?。
参考答案:(12 分)(1) 0.010 (2分)(写0.01给1分)? 3(2分)(2)10%或0.10 (2分)
盐酸(1分)?氯气(1分)
(3)① 2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2═2Na2FeO4+6NaCl+6NaNO3+8H2O(2分)
②净水时,铁酸钠被还原成三价铁离子,Fe3+易水解生成氢氧化铁胶体,有吸附悬浮性杂质的作用,因而能净水。(2分)
本题解析:通过题干审清题意,(1)要测定铁的某氯化物FeClx的化学式,应接受离子交换这一信息,先进行阳离子交换预防处理,此时铁离子不在溶液中,再将Cl-和OH-发生1:1交换,再用盐酸滴定OH-,消耗25.0mL 0.40mol·L-1的盐酸,可知OH-的物质的量和HCl的相同,也就是Cl-的物质的量等于0.0250L ×0.40mol·L-1=0.010mol(注意有效数字);再由0.54g的FeClx样品中含有0.010mol Cl-,列式0.54÷(56+35.5X)=0.010÷X计算得X值为3。(2)假设FeCl2、 FeCl3的物质的量分别为X、Y,则由n(Fe): n(Cl)=1:2.1,可列式(X+Y):(2X+3Y)==1:2.1,得到X:Y=9:1,假设FeCl2的物质的量为9mol,则FeCl3的物质的量为1mol,所以可求FeCl3的物质的量分数为(106.5×1)÷(106.5+127×9)=10%。
铁和盐酸反应生成FeCl2,铁和氯气反应生成FeCl3 。(3)由硝酸铁、氢氧化钠和氯气在一定条件下制得Na2FeO4,同时还生成硝酸钠和氯化钠等,则有2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2===2Na2FeO4+6NaCl+6NaNO3+8H2O。铁酸钠本身在反应中被还原成三价铁离子达到净水的目的,所以净水时,生成了三价铁离子,Fe3+易水解生成氢氧化铁胶体,有吸附悬浮性杂质的作用,因而能净水。
点评:本题是信息给予题型,对学生的能力要求较高,属于较综合的难题。
本题难度:一般