高三化学总复习练习第三章金属及其化合物3-10

310[A层基础练]1．(2018·湖南长郡中学月考)我国清代《本草纲目拾遗》中叙述了“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁丝，……日久起销，用刀刮其销，……所刮下之销末，名铁线粉”。这里的“铁线粉”是指()A．FeB．FeCl3C．FeO D．Fe2O3【解析】铁在空气中容易发生吸氧腐蚀，根据题意“舶上铁丝，……日久起销”，说明销是铁锈，铁锈的主要成分为Fe2O3，D项正确。【答案】D2．(2017·四川成都一模)下列关于Fe3＋、Fe2＋性质实验的说法错误的是()A．用如图装置可以制备Fe(OH)2沉淀B．配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，此现象不能确定溶液中含有Fe2＋D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化【解析】反应开始时生成的氢气进入B中，可排出空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化，一段时间后关闭止水夹C，A中FeSO4溶液被压入B中与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2，故A正确；FeCl3易水解，配制FeCl3溶液时应防止Fe3＋因水解而生成氢氧化铁沉淀，可先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度，故B正确；C项的实验能确定溶液中含有Fe2＋，故错误；Fe3＋与Fe反应可生成Fe2＋，则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化，故D正确。【答案】C3．(2018·福建福州检测)下列检验试剂选用正确的是()A．用氯水、KSCN溶液检验FeCl3中是否有FeCl2B．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3中是否有FeCl2C．用NaOH溶液检验MgCl2中是否有FeCl2D．用硝酸检验某黄色固体是纯铜还是黄铜【解析】A项，Fe3＋产生的干扰无法消除，不符合题意；B项，酸性KMnO4溶液还能氧化Cl－，不符合题意；C项，虽然Mg2＋也能形成白色沉淀，但若有Fe2＋，则生成的白色沉淀颜色会发生变化，符合题意；D项，纯铜和黄铜均能溶解在硝酸中，不符合题意。【答案】C4．(2018·四川成都崇州考试)在火星上工作的美国“勇气号”“机遇号”探测车的一个重要任务就是收集有关Fe2O3及硫酸盐的信息，以证明火星上存在或曾经存在过水，以下叙述正确的是()A．Fe2O3是一种酸性氧化物B．检验从火星上带回来的红色物质是否是Fe2O3的操作步骤为：样品→粉碎→加水溶解→过滤→向滤液中滴加KSCN溶液C．分别还原amolFe2O3所需H2、Al、CO的物质的量之比为3∶2∶3D．明矾属硫酸盐，含结晶水，是混合物【解析】Fe2O3与酸反应生成盐和水，属于碱性氧化物，故A错误；Fe2O3不溶于水，且和水不反应，应加入盐酸或稀硫酸溶解后再加KSCN溶液，Fe2O3的检验过程：样品→粉碎→加酸溶解→过滤→向滤液中滴加KSCN溶液，故B错误；amolFe2O3被还原时得到6amol电子，则消耗H2、Al、CO的物质的量分别为3amol、2amol、3amol，物质的量之比为3∶2∶3，故C正确；明矾为结晶水合物，属于纯净物，故D错误。【答案】C5．(2018·辽宁葫芦岛调研)下列有关Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是()A．该溶液中，K＋、Fe2＋、I－、Br－可以大量共存B．用该溶液溶解一定量铜粉，向所得溶液中再加入铁粉，若溶液中有Cu2＋，则一定没有固体析出C．将该溶液蒸干，得到的固体中混有氢氧化铁D．100mL0.1mol·L－1该溶液和足量的Zn充分反应，生成1.12gFe【解析】Fe3＋与I－会发生氧化还原反应，不能大量共存，A项错误；Fe2(SO4)3溶液溶解Cu时发生反应：Fe2(SO4)3＋Cu2FeSO4＋CuSO4，此时若Fe2(SO4)3恰好完全反应，再向溶液中加入铁粉，则发生反应：Fe＋CuSO4FeSO4＋Cu，析出固体Cu，当Cu2＋未反应完时，溶液中有Cu2＋，也有Cu析出，B项错误；Fe2(SO4)3是强酸弱碱盐，水解产生氢氧化铁和硫酸，由于硫酸没有挥发性，二者会再发生反应产生硫酸铁，故将该溶液蒸干，得到的固体不是氢氧化铁，而是硫酸铁，C项错误；100mL0.1mol·L－1该溶液含有溶质0.01mol，和足量的Zn充分反应，根据电子守恒及元素守恒可知反应产生0.02molFe，其质量是1.12g，D项正确。【答案】D6．(2017·山东省实验中学二模)某化学兴趣小组为研究生铁(含碳)与浓硫酸的反应情况及产物性质，设计如下实验。请回答下列问题：(1)按如图所示装置进行实验(夹持装置及尾气处理装置未画出)，仪器b的名称为________；实验过程中，装置B中观察到的现象是________________________________：装置C中有白色沉淀生成，该沉淀是________(填化学式)。(2)装置A中还会产生CO2气体，请写出产生CO2的化学方程式：________________________________________________________________________。(3)为了验证装置A中产生的气体中含有CO2，应先从下列①～④中选出必要的装置连接A装置中c处管口，从左到右的顺序为________(填序号)；证明装置A中产生的气体中含有CO2的实验现象是________________________________________________________________________________________________________________________。(4)某同学验证实验后期装置A中产生的气体中还含有H2，理由是________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。【解析】(1)由装置图可知，仪器b为分液漏斗，生铁(含碳)与浓硫酸反应生成的二氧化硫可使湿润的品红试纸褪色，使湿润的蓝色石蕊试纸变红；在酸性条件下，NOeq\o\al(－,3)具有强氧化性，把二氧化硫通入硝酸钡溶液，会生成硫酸钡沉淀。(2)碳与浓硫酸反应生成二氧化碳、二氧化硫和水，化学方程式为C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。(3)二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，因此应先用酸性高锰酸钾溶液吸收二氧化硫，然后通过品红溶液检验二氧化硫是否除尽，再通入澄清石灰水检验二氧化碳，最后连接盛有碱石灰的干燥管是为了防止空气中CO2干扰对生成的CO2的检验，故检验CO2气体的装置从左到右的连接顺序为③②④①。(4)随着反应的进行浓硫酸变为稀硫酸Fe和稀硫酸反应生成氢气，反应的离子方程式为Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑。【答案】(1)分液漏斗品红试纸褪色，石蕊试纸变红BaSO4(2)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(3)③②④①品红溶液不褪色，且澄清石灰水变浑浊(4)Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑7．(2018·四川成都第七中学入学考试)铁触媒(铁的氧化物)是硫酸工业的催化剂。某同学设计了以下两种方案研究铁触媒的组成。方案一：用下列流程测定铁触媒的含铁量，确定其组成。(1)步骤④中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和________。(2)若通入Cl2不足量，溶液B中还含有________，会影响测定结果。(3)若通入Cl2过量且加热煮沸不充分，溶液B中可能含有Cl2。请设计实验方案检验Cl2，完成下列实验报告。限选试剂：0.1mol/L酸性KMnO4溶液、紫色石蕊试液、品红稀溶液、淀粉­KI溶液、0.1mol/LKSCN溶液。方案二：用下列装置测定铁触媒的含铁量，确定其组成。(4)干燥管C的作用是_________________________________________________。(5)称取15.2g铁触媒进行上述实验。充分反应后，测得干燥管B增重11.0g，则该铁触媒的化学式可表示为________。【解析】(1)步骤④为溶液的稀释，需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管。(2)由于铁触媒的主要成分是铁的氧化物，铁的氧化物可溶于足量稀硫酸，则溶液A的主要成分是硫酸铁、硫酸亚铁和硫酸。氯气具有强氧化性，Fe2＋具有还原性，则通入氯气的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋。若氯气不足，则溶液B中除含硫酸铁外还有硫酸亚铁或氯化亚铁，Fe2＋的存在会影响滴定时消耗标准溶液的体积，影响测定结果。(3)若通入氯气过量，则溶液中只含有Fe3＋，不含Fe2＋，Fe3＋对检验溶液中可能含有的氯气有干扰，因为它们都具有氧化性，都能使淀粉­KI溶液变蓝，因此不能选择淀粉­KI溶液检验氯气的存在，也不能选择酸性高锰酸钾溶液或KSCN溶液，因为它们与氯气相遇时无明显变化，只能根据氯气与水反应生成的盐酸的酸性和次氯酸的强氧化性设计实验方案。(4)干燥管B中碱石灰的作用是吸收CO与铁触媒反应生成的CO2，干燥管C中碱石灰的作用是防止空气中的CO2和水蒸气进入干燥管B中，干扰铁触媒组成的测定结果。(5)由于碱石灰与过量的CO不反应，只能吸收CO2，则干燥管B增加的质量就是A中反应生成的CO2的质量，则n(CO2)＝eq\f(11.0g,44g·mol－1)＝0.25mol；根据碳元素守恒可得关系式：CO～CO2，则参加反应的n(CO)＝n(CO2)＝0.25mol，根据氧元素质量守恒可得，铁触媒中氧元素的质量为0.25mol×16g/mol＝4.0g；由于铁触媒的质量为15.2g，则其中铁元素的质量为15.2g－4.0g＝11.2g；则n(Fe)＝eq\f(11.2g,56g·mol－1)＝0.20mol，则铁触媒中铁、氧原子的物质的量之比为0.20∶0.25＝4∶5，则铁触媒的化学式为Fe4O5或2FeO·Fe2O3。【答案】(1)250mL容量瓶(2)Fe2＋(3)实验操作预期现象与结论取适量溶液B于试管中，滴加2～3滴紫色石蕊试液，振荡，观察现象，放置一段时间后，再观察现象若溶液显红色后，红色又褪去，则溶液B中含Cl2；若溶液不褪色，则溶液B中不含Cl2(4)防止空气中的CO2和水蒸气进入干燥管B中(5)Fe4O5(或2FeO·Fe2O3)[B层提升练]8．(2018·辽宁师大附中期中)在某稀硝酸中加入5.6g铁粉充分反应后，铁粉全部溶解，放出NO气体，溶液质量增加3.2g，则所得溶液中Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为()A．3∶2 B．2∶1C．1∶1 D．4∶1【解析】n(Fe)＝eq\f(5.6g,56g·mol－1)＝0.1mol，生成NO的质量为5.6g－3.2g＝2.4g，n(NO)＝eq\f(2.4g,30g·mol－1)＝0.08mol，设Fe2＋和Fe3＋的物质的量分别为xmol、ymol，则xmol＋ymol＝0.1mol、2xmol＋3ymol＝0.08mol×(5－2)，解得x＝0.06、y＝0.04，所以所得溶液中Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为0.06mol∶0.04mol＝3∶2。【答案】A9．(2017·河北邯郸二模)向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300mL0.5mol·L－1的H2SO4溶液，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中加入KSCN溶液后无红色出现，则原混合物中Cu和Fe2O3物质的量之比为()A．2∶1 B．1∶1C．1∶2 D．无法计算【解析】Cu、Fe2O3的混合物中加入硫酸溶液，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中加入KSCN溶液后无红色出现，说明不含Fe3＋，溶液中溶质为CuSO4、FeSO4，根据得失电子守恒可知：n(Cu)＝n(Fe2O3)，所以原混合物中Cu和Fe2O3物质的量之比为1∶1。【答案】B10．(2018·河南3月高考测试，26)PFS是水处理中重要的絮凝剂，下图是以回收的废铁屑为原料制备PFS的一种工艺流程。(1)酸浸槽以及聚合釜中用到的酸应是________；PFS中铁元素的化合价为________；在酸浸槽中，为了提高浸出率，可以采取的措施有__________________(写两条)。(2)若废铁屑中含有较多铁锈(Fe2O3·xH2O)，则酸浸时反应的化学方程式有________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)如果反应釜中用H2O2作氧化剂，则反应的离子方程式为________________；生产过程中，发现反应釜中产生了大量的气体，且温度明显升高，其原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围内。如果溶液酸性过强，造成的后果是________________________________________________________________________。如果溶液酸性太弱又会生成大量的氢氧化铁沉淀。若溶液中Fe3＋的浓度为1mol·L－1，当Fe3＋开始沉淀时，溶液的pH约为________。[已知Fe(OH)3的Ksp≈1.0×10－39]。【解析】(1)絮凝剂是硫酸盐，制备时不能引入杂质，要用硫酸酸浸；根据[Fe2(OH)x(SO4)3－x/2]y中各元素正、负化合价的代数和为0，得铁的化合价为＋3。(2)Fe2O3·xH2O和Fe均与硫酸反应，且氧化性：Fe3＋>H＋。(4)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，酸性过强，Fe3＋水解平衡逆向移动，不利于Fe(OH)3的生成；若溶液中Fe3＋的浓度为1mol·L－1，当Fe3＋开始沉淀时，Ksp[Fe(OH)3]＝1.0×10－39＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，则1.0×10－39＝1mol·L－1×c3(OH－)，解得c(OH－)＝10－13mol·L－1，则c(H＋)＝0.1mol·L－1，所以pH＝1。【答案】(1)H2SO4＋3加热、搅拌、多次浸取等[C层真题练]11．(2017·江苏单科，7)在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是()【解析】本题考查元素及其化合物的知识。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CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3；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。【答案】C12．(2016·上海单科，17)某铁的氧化物(FexO)1.52g溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下112mLCl2，恰好将Fe2＋完全氧化。x值为()A．0.80 B．0.85C．0.90 D．0.93【解析】根据得失电子守恒可知，FexO被氧化为Fe3＋转移的电子数和Cl2转移的电子数相等。标准状况下112mLCl2转移电子数为0.01mol，则有eq\f(1.52,56x＋16)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3－\f(2,x)))·x＝0.01，得x＝0.80，故A正确。【答案】A13．(2016·高考选项组合)有关铁及其化合物的说法正确的是()A．(2016·全国卷Ⅱ，13A)将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中，制备Fe(OH)3胶体B．(2016·全国卷Ⅲ，7B)FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板，说明铁比铜金属性强C．(2016·全国卷Ⅰ，10C)配制氯化铁溶液时，将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释D．(2016·上海，21C)Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3【解析】A项，制备Fe(OH)3胶体，应将饱和氯化铁溶液滴入沸水中，因而A项错误；B项，铁离子与铜反应生成铜离子和亚铁离子说明铜的还原性比亚铁离子的还原性强，无法证明金属性的强弱，错误；C项，在溶液中铁离子极易发生水解反应，产生难溶性的氢氧化铁，为了抑制铁离子的水解，应该先将氯化铁溶解在较浓的盐酸中，然后再加水稀释到相应的浓度，正确；D项，因I2的氧化性较弱，故与铁反应生成FeI2，错误。【答案】C14．(2016·全国甲，28)某班同学用如下实验探究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0.1mol·L－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2mLFeCl2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2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL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10mL0.1mol·L－1KI溶液，加入6mL0.1mol·L－1FeCl3溶液混合。分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验：①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；②第二支试管中加入1滴K3[Fe(C