第二单元 探究铁及其化合物的转化 阶段重点突破练(六)
一、金属的冶炼
1.辉银矿的主要矿物成分是黑色硫化银。明代宋应星在《天工开物》下卷“五金”中记载辉银矿“……形如煤炭,而不甚黑。付与冶工,高者六七两一斗,礁砂放光甚者,得银偏少。凡礁砂入炉,先行拣净淘洗”,下列说法不正确的是( )
A.“形如煤炭,而不甚黑”,是指辉银矿外形像煤,但没有煤那么黑
B.“付与冶工,高者六七两一斗”,是指辉银矿中银的含量
C.“礁砂放光甚者,得银偏少”,是指含杂质偏多的辉银矿,冶炼得到的银较少
D.“凡礁砂入炉,先行拣净淘洗”中既涉及物理变化又涉及化学变化
2.下列说法不正确的是( )
A.有些活泼金属如铝可作高温还原法的还原剂
B.用电解熔融NaCl的方法来冶炼金属钠
C.可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝
D.回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物
3.下列化工生产原理错误的是( )
①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠
②可以将钠加入到氯化镁饱和溶液中制取镁
③用电解法冶炼铝时,原料是氯化铝
④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的,故无需加热
A.②③ B.①③ C.①②③ D.②③④
4.工业上制汞的方法是焙烧辰砂(主要含HgS),发生反应的化学方程式为HgS+O2Hg+SO2,还原出的汞呈气态,冷凝得液态汞。其流程如图所示,下列说法不正确的是( )
A.洗涤粗汞时可用5%的盐酸代替5%的硝酸
B.HgS+O2Hg+SO2属于置换反应
C.含汞烟气必须处理达标后才能排放
D.流程中加入氧化钙的目的是减少SO2的排放
5.炼铁厂以赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)、焦炭、石灰石、空气等为主要原料炼铁,主要反应过程如图所示:
请根据所学知识回答相关问题:
(1)炼铁厂用来炼铁的主要设备是__________。
(2)反应过程①②③中,属于化合反应的有____________________________________。
(3)原料中焦炭的作用有____________________________________________________。
(4)金属矿物的储量有限,而且不能再生,目前世界上已有50%以上的废钢铁得到回收利用,其目的是______________________________(填“合理开采矿物”或“节约金属资源”)。
(5)根据化学方程式计算:用含Fe2O3 60%的赤铁矿石800 t,理论上可炼出纯铁多少吨?
二、Fe3+与Fe2+相互转化时反应条件的控制
6.向氧化铁、氧化铜、铁、铜的混合粉末中加入过量的稀硫酸,充分反应后,仍有红色粉末存在,则关于所得溶液中阳离子的判断正确的是( )
A.只有Fe2+和Cu2+
B.一定有Fe2+、Cu2+,可能有Fe3+
C.一定有Fe2+,可能有Cu2+
D.只有Fe2+
7.把表面有氧化物的相同大小的铜片和铁片一起放入盐酸中,充分反应后,所得溶液中的金属离子为( )
A.Fe3+和Cu2+ B.Fe2+和Cu2+
C.Fe2+和Fe3+ D.Fe2+
8.FeCl3可用作印刷电路铜板腐蚀剂(HCl—FeCl3),印刷铜制电路板的腐蚀液回收再利用一直是研究的热点。思考并回答下列问题:
(1)蚀刻铜板主要反应的离子方程式为___________________,氧化剂是_________________。
(2)腐蚀结束后,废腐蚀液中含有的金属阳离子有____________________。
(3)检验废腐蚀液中是否含有Fe3+的方法是__________________________________________。
(4)腐蚀结束后,通过以下两步可分离出铜,并实现FeCl3溶液再生。
废液溶液XFeCl3溶液
①步骤Ⅰ所加试剂和操作分别为_________________________;有关离子方程式:_____________________________________________________________________________。
②可实现步骤Ⅱ转化的物质或方法是________(填一种即可);有关离子方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
三、Fe3+的检验
9.向某溶液中加入含Fe2+的溶液后,无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后,混合溶液变成血红色,则下列结论错误的是( )
A.该溶液中一定含有SCN-
B.氧化性:Fe3+>Cl2
C.Fe2+与SCN-不能形成血红色物质
D.Fe2+被氧化为Fe3+
10.为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验,其中实验方案设计错误的是( )
A.② B.③⑤
C.③④ D.①②③④⑤
11.小明很喜欢化学实验课,今天要学习“探究铁及其化合物的氧化性或还原性”。
(1)实验前小明预测说:Fe2+肯定既有还原性又有氧化性。你认为他预测的依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)小明欲用实验证明他的预测。实验室提供了下列试剂:3%的H2O2溶液、锌粒、铜片、 0.1 mol·L-1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水。
①对于证明Fe2+具有氧化性,小明认为金属单质都具有还原性,并分别将铜片、锌粒投入FeCl2溶液中,结果铜片没变化,锌粒逐渐变小。由此说明三种金属的还原性由强至弱的顺序为________________。
②若小明计划在0.1 mol·L-1 FeCl2溶液中滴入新制氯水,探究Fe2+的还原性,你预计可能发生的反应是______________________________________________(写离子方程式),溶液由浅绿色变为________色。
③实验中,小明发现现象不太明显,老师分析可能是产物的含量太低,建议可以通过检验Fe2+被氧化的产物Fe3+的存在以获取证据。你认为可选______________滴入小明所得的混合液中,并通过溶液出现______________色的现象,证明小明的观点和实验方案都是正确的。
(3)小明分析H2O2中氧元素显-1价(中间价),并提出疑问:H2O2与FeCl2反应时,Fe2+还做氧化剂吗?
①请你为小明梳理相关问题:若Fe2+在反应中表现出氧化性应转化成________________(填化学符号,下同),若Fe2+在反应中表现出还原性应转化成______________________。
②实际上Fe2+的还原性较强,实验室中的FeCl2溶液常因氧化而变质。除杂的方法是________________________________________________________________________
__________________。
四、食品中的铁元素
12.茶是中国人喜爱的一种饮品,茶叶中含有铁元素,可以用以下实验操作检验茶叶中的铁元素:
A.取少量茶叶
B.检验滤液中的 Fe3+
C.过滤得到滤液
D.将茶叶灼烧为茶叶灰
E.用足量稀盐酸溶解茶叶灰,并加蒸馏水稀释
请回答下列问题。
(1)上述实验操作的正确顺序是____________(填字母)。
(2)操作 D 所用仪器有:酒精灯、三脚架、泥三角、__________、____________。
(3)检验滤液中的Fe3+的方法是________________________,观察到的现象是___________________________________。
(4)越来越多的人喜欢用铁壶泡茶,铁壶泡茶时壶中的铁与茶水中的 Fe3+能发生反应,有关的离子方程式是______________________________________________________。
13.下图是某儿童微量元素体检报告单的部分数据:
根据以上数据,回答下列问题:
(1)该儿童________元素含量偏低。
(2)报告单中“μmol·L-1”是_______________(填“质量”“体积”或“浓度”)的单位。
(3)服用维生素C可使食物中的Fe3+转化为Fe2+。在这个过程中体现维生素C的_____________________________________(填“氧化性”或“还原性”)。
(4)缺铁性贫血患者应补充Fe2+。一些补铁剂以硫酸亚铁为主要成分,将硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣,推测糖衣的作用是______________________。
14.为严厉打击食品生产经营中违法添加非食用物质、滥用食品添加剂,卫生部、农业部等部门联合公布了包含硫酸亚铁在内的22种“易滥用食品添加剂”名单。某同学为探究富含硫酸亚铁且保存时间较长的食品情况,设计了如下实验方案:
→……→淡血红色溶液
(1)试剂1的主要成分的化学式是_____________________________________________。
(2)加入新制氯水后溶液血红色加深的原因是______________________(用离子方程式表示)。
(3)该同学在实验中加入了过量氯水,放置一段时间后,发现深血红色褪去,现对褪色原因进行探究。
①提出假设
假设1 溶液中的+3价铁被氧化为更高价态的铁;
假设2 ______________________________________________________。
②设计方案
为了对你所提出的假设2进行验证,请写出一种实验方案:_________________________
________________________________________________________________________。
(4)应用拓展
写出一种保存FeSO4固体的方法:__________________________________________________。
阶段重点突破练(六)
1.D 2.C 3.D 4.A
5.(1)高炉 (2)①② (3)制造还原剂CO,维持炉温 (4)节约金属资源
(5)设理论上可炼出纯铁的质量为x,
3CO + Fe2O3 2Fe+3CO2
160 112
800 t×60% x
=
x=336 t。
答:理论上可炼出纯铁336 t。
6.C [混合粉末中加入过量的稀硫酸反应后,仍有红色固体铜存在,说明所得溶液中一定有Fe2+,一定没有Fe3+,可能有Cu2+,C项正确。]
7.D [本题涉及的物质的性质有:CuO与盐酸的反应,Fe、Fe2O3与盐酸的反应,Fe3+与Fe、Cu的反应,Fe与Cu2+的反应等。表面氧化物较少,溶于盐酸后,生成的Fe3+和Cu2+较少,分别被Fe还原为Fe2+和Cu,Cu与盐酸不反应,Fe与盐酸反应生成Fe2+。]
8.(1)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+ FeCl3(或Fe3+)
(2)Fe3+、Fe2+和Cu2+
(3)取少量待测液于试管中,加入KSCN溶液,若溶液变为血红色,则证明含有Fe3+;反之,则不含Fe3+
(4)①过量铁粉和稀盐酸,过滤 2Fe3++Fe===3Fe2+、Cu2++Fe===Cu+Fe2+、2H++Fe===Fe2++H2↑ ②Cl2 (或H2O2) 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-(或2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O)
9.B [溶液中的Fe2+与加入的新制氯水发生反应:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,故氧化性:Fe3+10.C [铁离子与铁反应生成浅绿色的亚铁离子,①正确;铁离子与硫氰化钾溶液反应显血红色,据此能够检验铁离子,②正确;硫酸铜与氯化铁不发生反应,混合后溶液不会变成无色,③错误;氯化铁与硝酸银反应生成白色氯化银沉淀,该性质不是铁离子的性质,④错误;铁离子与氢氧化钠溶液反应生成红褐色的氢氧化铁沉淀,据此可以检验是否存在铁离子,⑤正确。]
11.(1)因为Fe2+中铁元素的化合价处于中间价态,既可以升高也可以降低
(2)①Zn>Fe>Cu ②Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+ 棕黄 ③KSCN溶液 血红
(3)①Fe Fe3+ ②加入适量铁粉
12.(1)ADECB (2)坩埚 玻璃棒 (3)取少量滤液于试管中,向其中滴加KSCN溶液 溶液变成血红色 (4)Fe+2Fe3+===3Fe2+
解析 (2)固体灼烧需要坩埚,同时需要玻璃棒搅拌,则操作D所用仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、玻璃棒。
(3)一般用KSCN溶液检验铁离子,则检验滤液中Fe3+的方法是取少量滤液于试管中,向其中滴加KSCN溶液,观察到的现象是溶液变成血红色。
(4)铁能与溶液中的Fe3+发生反应生成亚铁离子,反应的离子方程式是Fe+2Fe3+===3Fe2+。
13.(1)铁(或Fe) (2)浓度 (3)还原性 (4)防止Fe2+被氧化
解析 (1)从检测结果与参考范围看,该儿童Fe元素的含量比参考范围略低。(2)μmol·L-1为浓度的单位。(3)Fe3+转化为Fe2+,铁元素的化合价降低,发生还原反应,故维生素C体现还原性。(4)糖衣可以防止硫酸亚铁与空气接触,起到防止Fe2+被氧化的作用。
14.(1)KSCN
(2)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
(3)①SCN-被过量的氯水氧化
②取少量褪色后的溶液,滴加过量KSCN溶液,若出现血红色,则说明假设2成立,若不出现血红色,则说明假设2不成立
(4)密封保存
解析 (1)向淡黄色溶液中加入试剂1生成了淡血红色溶液,说明食品中的FeSO4被空气中的O2氧化生成了Fe3+,Fe3+与KSCN溶液反应生成血红色Fe(SCN)3。(2)淡血红色溶液中还含有较多的Fe2+,向其中加入新制氯水时,Cl2将Fe2+氧化成Fe3+,溶液中Fe3+浓度增大,生成的Fe(SCN)3浓度也增大,溶液颜色加深。(3)①实验中加入过量氯水,放置一段时间后,深血红色褪去,说明Fe(SCN)3逐渐消失,而Fe(SCN)3的生成与Fe3+、SCN-有关,根据假设1,溶液中的+3价铁被Cl2氧化为更高价态的铁,分析SCN-中各元素的化合价可知,S为-2价,C为+4价,N为-3价,所以SCN-也具有还原性,故也可能是SCN-被过量的氯水氧化导致深血红色褪去。②假设Fe3+没有被氧化,而是SCN-被氧化,只要向褪色后的溶液中补充SCN-,若出现血红色,说明假设2成立;若不出现血红色,说明假设2不成立。(4)由于FeSO4易被空气中的O2氧化,所以FeSO4应密封保存。