苏教版必修第二册2023-2024学年高中化学专题9金属与人类文明测评B卷（含解析）

专题9测评(B)
(时间:60分钟　满分:100分)
一、选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2023陕西西安月考)2022年11月,我国神舟十四号、神舟十五号载人飞船的两个乘组成功实现太空“会师”。下列关于我国科技成果说法不正确的是(　　)。
A.火箭箭体采用的高强度新型钛合金结构属于金属材料,其熔点低于单质钛
B.制造太阳能电池板的单晶硅不属于新型无机非金属材料
C.飞船返回舱外表面使用的耐高温氮化硅陶瓷属于新型陶瓷
D.制造月球探测器中的瞄准镜时使用的光导纤维,其主要成分是SiO2
2.用于制造飞机的材料应具备高比强度(断裂强度/密度),还应具备密度小、质地轻的特点。你认为下列材料中可用于飞机制造业的是(　　)。
A.Mg-Al合金
B.黄铜(Cu-Zn合金)
C.Na-K合金
D.生铁(Fe-C合金)
3.碲锌镉(Te-Zn-Cd)晶体可以用于制造红外探测器的基础材料,下列有关它的叙述中不正确的是(　　)。
A.它是由Te、Zn、Cd按一定比例混合而成的,无固定的熔点
B.它易导电、导热,具有延展性
C.它的熔点比Zn的低
D.它的硬度和强度比Cd的大
4.氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法不正确的是(　　)。
A.电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中,钠离子被还原,氯离子被氧化
B.湿法炼铜与火法炼铜的反应中,铜元素都发生还原反应
C.用磁铁矿炼铁的反应中,1 mol Fe3O4被CO还原成Fe,转移9 mol电子
D.铝热法还原铁的反应中,放出的热量能使铁熔化
5.①热分解法、②高温还原法、③电解法是工业上制取金属的三种常用方法。下列金属与冶炼方法对应正确的是(　　)。
选项 金属 冶炼方法
A K、Na ③
B Ca、Cu ②
C Fe、Mg ③
D Al、Hg ①
6.常温下在溶液中可发生以下反应:①2Fe2++Br22Fe3++2Br-　②2Br-+Cl2Br2+2Cl-　③2Fe3++2I-2Fe2++I2。下列说法正确的是(　　)。
A.铁元素在反应①中被还原,在③中被氧化
B.反应②中当有1 mol Cl2被氧化时,有2 mol电子转移
C.氧化性强弱顺序:Cl2>I2>Br2>Fe3+
D.还原性强弱顺序:I->Fe2+>Br->Cl-
7.为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验,其中实验方案设计错误的是(　　)。
A.②⑤ B.①③
C.③④ D.①②③④⑤
8.“拟晶”是一种具有凸多面体规则外形但不同于晶体的固态物质。Al65Cu23Fe12是20世纪发现的几百种拟晶之一,具有合金的某些优良物理性能。下列有关这种拟晶的说法正确的是(　　)。
A.无法确定Al65Cu23Fe12中三种金属的化合价
B.Al65Cu23Fe12的硬度小于金属铁
C.Al65Cu23Fe12不可用作长期浸泡在海水中的材料
D.1 mol Al65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时共失去265 mol电子
二、不定项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
9.某金属与盐酸反应时,生成H2的质量与消耗金属质量的关系如下图所示,此金属可能是(　　)。
A.纯锌 B.纯铁
C.镁铝合金 D.铜铁合金
10.以下是工业上以铬铁矿(主要成分FeO·Cr2O3)、碳酸钠、氧气和硫酸为原料生产重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O)的主要反应:①4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2□+8CO2
②2Na2CrO4+H2SO4Na2SO4+Na2Cr2O7+H2O。下列说法正确的是(　　)。
A.反应①和②均为氧化还原反应
B.反应①的氧化剂是O2,还原剂是FeO·Cr2O3
C.□内物质是Fe2O3
D.反应②中生成1 mol Na2Cr2O7时共转移6 mol电子
11.利用Fe(NO3)3溶液可清洗附着在试管内壁的银。某同学欲从洗银废液中回收金属银并重新获得Fe(NO3)3溶液,设计了如图路线。下列说法错误的是(　　)。
A.Fe(NO3)3溶液洗银的离子方程式为Fe3++3AgFe+3Ag+
B.溶液2加入KSCN溶液观察不到红色
C.该路线Ⅲ中的H2O2溶液不可用Cl2代替
D.固体是铁和银的混合物
12.常温时,将0.1 mol Fe(NO3)3和1 mol H2SO4溶于水得2 L混合溶液,然后向该溶液投入m g铁粉使其充分反应后,滴加KSCN溶液不变血红色。下列有关说法正确的是(　　)。
A.由于氧化性Fe3+>H+,首先发生的反应是Fe+2Fe3+3Fe2+
B.当加入16.8 g铁粉时,可生成标准状况下6.72 L气体
C.在铁粉充分反应后的溶液中,铁元素以Fe2+和Fe3+的形式存在
D.充分反应后,至少耗铁28 g
13.(14分)某学生小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如下一组综合实验,根据实验流程回答相关问题。
(1)请写出Fe2O3与①反应的离子方程式: 　　　　　　　　。
(2)物质②为　　　　　　　　　　。
(3)请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式: 　　　　　　　　。
(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液,该过程的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　,此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表示)　 　　　　　　　　。
(5)小组同学通过研究pH对FeSO4稳定性的影响,得到如图所示结果,分析图像可知增强Fe2+稳定性的措施为 　　　　　　　　。
14.(10分)近年来,我国某些地区出现了私自开采黄金的现象。试回答下列问题:
(1)提炼黄金的过程一般要使用化学药品氰化物,其直接后果是　　　　(填字母)。
①污染水体;②破坏臭氧层;③危害工人的生命与健康;④破坏植被
A.①② B.①②③
C.②④ D.①③④
(2)古代的“药金”外观与金相似,常被误认为金子。它的冶炼方法如下:将ZnCO3、赤铜(Cu2O)、木炭混合加热到800 ℃,得到金光闪闪的“药金”,则“药金”的主要成分是　　　　　　　,有关化学方程式为　 　　　　　　　　。
(3)用“药金”制成的假金元宝欺骗人的事件屡有发生。下列能区别其真伪的方法是　　　　(填字母)。
A.测定密度 B.放入硝酸中
C.放入盐酸中 D.观察外表
15.(14分)某校的化学小组学生利用下图所示装置(夹持装置已略去)进行“铁与水反应及相关性质”的实验。
(1)装置B中发生反应的化学方程式是 　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)装置E中的现象是　　　　　　　　　　　　　　　;
作用是　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)若小组同学称取16.8 g Fe粉放于硬质玻璃管B中,用酒精喷灯加热一段时间后停止加热,冷却后称得固体质量为20.0 g,则实验后的固体物质中氧化物的质量为　　　 g。
(4)将探究小组分为两组,按题图装置进行对比实验,甲组用酒精喷灯、乙组用酒精灯加热,反应产物均为黑色粉末(纯净物),两组分别用产物进行以下实验。
步骤 操作 甲组现象 乙组现象
1 取黑色粉末加入稀硫酸 溶解,无气泡 溶解,无气泡
2 取步骤1中溶液,滴加酸性KMnO4溶液 紫色褪去 紫色褪去
3 取步骤1中溶液,滴加KSCN溶液 变血红色 无明显现象
4 向步骤3溶液中滴加新制氯水 红色褪去 先变血红 色,后褪色
①乙组得到的黑色粉末是　　　　　　　　　　。
②甲组步骤1中反应的离子方程式为 　　　　　　　　。
③乙组步骤4中,溶液变血红色的原因为　　　　　　　　,　　　　　　　　　　。(用离子方程式表示)
16.(14分)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下。
回答下列问题。
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是　　　　　　　　　。
(2)步骤②需要加热的目的是　　 　　　　, 温度保持80~95 ℃,采用的合适加热方式是　　　　　　。铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为
　　　　(填字母)。
(3)步骤③中选用足量的H2O2溶液,理由是　　　　　　　　。
(4)步骤⑤的具体实验操作有　　　　　　　　　　　　　　　　　　,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法可测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水个数,将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水,失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为　　　　　　　　　　　　。
专题9测评(B)
(时间:60分钟　满分:100分)
一、选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2023陕西西安月考)2022年11月,我国神舟十四号、神舟十五号载人飞船的两个乘组成功实现太空“会师”。下列关于我国科技成果说法不正确的是(　　)。
A.火箭箭体采用的高强度新型钛合金结构属于金属材料,其熔点低于单质钛
B.制造太阳能电池板的单晶硅不属于新型无机非金属材料
C.飞船返回舱外表面使用的耐高温氮化硅陶瓷属于新型陶瓷
D.制造月球探测器中的瞄准镜时使用的光导纤维,其主要成分是SiO2
答案:B
解析:金属材料包括金属单质和合金,新型钛合金属于金属材料,合金的熔点一般低于成分金属的熔点,因此该钛合金的熔点低于单质钛,A项正确;单晶硅为非金属单质,是良好的半导体材料,属于新型无机非金属材料,B项错误;氮化硅陶瓷具有耐高温的特性,是新型无机非金属材料,属于新型陶瓷,C项正确;二氧化硅具有良好的导光性,可用作光学仪器,D项正确。
2.用于制造飞机的材料应具备高比强度(断裂强度/密度),还应具备密度小、质地轻的特点。你认为下列材料中可用于飞机制造业的是(　　)。
A.Mg-Al合金
B.黄铜(Cu-Zn合金)
C.Na-K合金
D.生铁(Fe-C合金)
答案:A
解析:黄铜、生铁密度较大,且生铁易断裂;Na-K合金熔点低,常温下为液体,选项B、C、D不正确。
3.碲锌镉(Te-Zn-Cd)晶体可以用于制造红外探测器的基础材料,下列有关它的叙述中不正确的是(　　)。
A.它是由Te、Zn、Cd按一定比例混合而成的,无固定的熔点
B.它易导电、导热,具有延展性
C.它的熔点比Zn的低
D.它的硬度和强度比Cd的大
答案:A
解析:碲锌镉晶体是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的具有金属特性的合金,只要比例确定,其组成就固定,因而有固定的熔点;多数合金具有比各组分金属低的熔点,比各组分金属高的硬度和强度。
4.氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法不正确的是(　　)。
A.电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中,钠离子被还原,氯离子被氧化
B.湿法炼铜与火法炼铜的反应中,铜元素都发生还原反应
C.用磁铁矿炼铁的反应中,1 mol Fe3O4被CO还原成Fe,转移9 mol电子
D.铝热法还原铁的反应中,放出的热量能使铁熔化
答案:C
解析:Fe3O4中Fe元素显+2价和+3价,1molFe3O4被CO还原成Fe,转移8mol电子。
5.①热分解法、②高温还原法、③电解法是工业上制取金属的三种常用方法。下列金属与冶炼方法对应正确的是(　　)。
选项 金属 冶炼方法
A K、Na ③
B Ca、Cu ②
C Fe、Mg ③
D Al、Hg ①
答案:A
解析:K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属应使用电解法,Cu、Fe等金属应使用高温还原法,Hg、Ag等不活泼金属应使用热分解法。
6.常温下在溶液中可发生以下反应:①2Fe2++Br22Fe3++2Br-　②2Br-+Cl2Br2+2Cl-　③2Fe3++2I-2Fe2++I2。下列说法正确的是(　　)。
A.铁元素在反应①中被还原,在③中被氧化
B.反应②中当有1 mol Cl2被氧化时,有2 mol电子转移
C.氧化性强弱顺序:Cl2>I2>Br2>Fe3+
D.还原性强弱顺序:I->Fe2+>Br->Cl-
答案:D
解析:铁元素在反应①中化合价升高,被氧化,在③中化合价降低,被还原,A项错误;反应②中当有1molCl2被还原时,有2mol电子转移,B项错误;根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知氧化性强弱顺序为Cl2>Br2>Fe3+>I2,C项错误;根据氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物的还原性可知还原性强弱顺序为I->Fe2+>Br->Cl-,D项正确。
7.为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验,其中实验方案设计错误的是(　　)。
A.②⑤ B.①③
C.③④ D.①②③④⑤
答案:C
解析:③不反应,实验方案及现象均错;④检验的是Cl-,与Fe3+的性质无关。
8.“拟晶”是一种具有凸多面体规则外形但不同于晶体的固态物质。Al65Cu23Fe12是20世纪发现的几百种拟晶之一,具有合金的某些优良物理性能。下列有关这种拟晶的说法正确的是(　　)。
A.无法确定Al65Cu23Fe12中三种金属的化合价
B.Al65Cu23Fe12的硬度小于金属铁
C.Al65Cu23Fe12不可用作长期浸泡在海水中的材料
D.1 mol Al65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时共失去265 mol电子
答案:C
解析:拟晶Al65Cu23Fe12是由三种金属元素组成的,由于金属无负价,根据化合价代数和为0的原则,三种金属的化合价均可视作0价,A项错误;拟晶具有合金的某些优良物理性能,合金的硬度一般比各组分金属大,B项错误;Al65Cu23Fe12与海水可以构成原电池,会加速金属的腐蚀,因此不可用作长期浸泡在海水中的材料,C项正确;溶于过量的硝酸时,Al与Fe均变为+3价,Cu变为+2价,故1molAl65Cu23Fe12失电子的物质的量为(65×3+23×2+12×3)mol=277mol,D项错误。
二、不定项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
9.某金属与盐酸反应时,生成H2的质量与消耗金属质量的关系如下图所示,此金属可能是(　　)。
A.纯锌 B.纯铁
C.镁铝合金 D.铜铁合金
答案:D
解析:首先由图可知,消耗金属质量为30g时,产生氢气的质量为1g,即0.5mol。用极值法:假设每一种金属都与酸反应产生0.5molH2,然后分别计算出消耗金属的质量。A项需32.5g,B项需28g,C项需9~12g,D项大于28g。
10.以下是工业上以铬铁矿(主要成分FeO·Cr2O3)、碳酸钠、氧气和硫酸为原料生产重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O)的主要反应:①4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2□+8CO2
②2Na2CrO4+H2SO4Na2SO4+Na2Cr2O7+H2O。下列说法正确的是(　　)。
A.反应①和②均为氧化还原反应
B.反应①的氧化剂是O2,还原剂是FeO·Cr2O3
C.□内物质是Fe2O3
D.反应②中生成1 mol Na2Cr2O7时共转移6 mol电子
答案:BC
解析:反应②不是氧化还原反应,生成1molNa2Cr2O7时没有电子转移。
11.利用Fe(NO3)3溶液可清洗附着在试管内壁的银。某同学欲从洗银废液中回收金属银并重新获得Fe(NO3)3溶液,设计了如图路线。下列说法错误的是(　　)。
A.Fe(NO3)3溶液洗银的离子方程式为Fe3++3AgFe+3Ag+
B.溶液2加入KSCN溶液观察不到红色
C.该路线Ⅲ中的H2O2溶液不可用Cl2代替
D.固体是铁和银的混合物
答案:A
解析:洗银废液(Fe3+、Fe2+、Ag+、N)中加入Fe粉,Fe3+、Ag+与Fe反应生成Fe2+、Ag,过滤,滤渣中含有Fe和Ag,加稀盐酸,Fe溶解生成亚铁离子,过滤得到银单质,滤液只含有亚铁离子,加H2O2溶液,亚铁离子被氧化为铁离子。A项,涉及的离子方程式为Fe3++AgFe2++Ag+,错误;B项,固体含有Fe、Ag,加入稀盐酸,生成的溶液2中含有氯化亚铁,与KSCN不反应,溶液不变红色,正确;C项,如用氯气代替,则生成氯化铁,引入新杂质,正确;D项,试剂1为过量的铁,则得到固体为铁和银的混合物,正确。
12.常温时,将0.1 mol Fe(NO3)3和1 mol H2SO4溶于水得2 L混合溶液,然后向该溶液投入m g铁粉使其充分反应后,滴加KSCN溶液不变血红色。下列有关说法正确的是(　　)。
A.由于氧化性Fe3+>H+,首先发生的反应是Fe+2Fe3+3Fe2+
B.当加入16.8 g铁粉时,可生成标准状况下6.72 L气体
C.在铁粉充分反应后的溶液中,铁元素以Fe2+和Fe3+的形式存在
D.充分反应后,至少耗铁28 g
答案:BD
解析:酸性条件下,N有强氧化性,因此首先发生的反应是Fe+N+4H+NO↑+Fe3++2H2O,然后发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,Fe+2H+Fe2++H2↑,A项错误;当加入16.8g铁粉时,通过计算可知,只发生上述第一个反应,且N恰好完全反应生成标准状况下6.72LNO气体,此时消耗1.2molH+,B项正确;滴加KSCN溶液不变血红色说明溶液不含Fe3+,C项错误;当第二个反应恰好结束时,滴加KSCN溶液不变血红色,根据方程式计算则至少消耗铁16.8g+(0.1+0.3)mol×0.5×56g·mol-1=28g,D项正确。
三、非选择题:本题共4小题,共52分。
13.(14分)某学生小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如下一组综合实验,根据实验流程回答相关问题。
(1)请写出Fe2O3与①反应的离子方程式: 　　　　　　　　。
(2)物质②为　　　　　　　　　　。
(3)请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式: 　　　　　　　　。
(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液,该过程的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　,此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表示)　 　　　　　　　　。
(5)小组同学通过研究pH对FeSO4稳定性的影响,得到如图所示结果,分析图像可知增强Fe2+稳定性的措施为 　　　　　　　　。
答案:(1)Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O
(2)NaOH溶液(其他合理答案也可)
(3)Fe+2FeCl33FeCl2
(4)生成白色絮状沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(5)增强溶液的酸性(或降低溶液的pH)
解析:(1)Fe2O3为碱性氧化物,能够与盐酸反应生成FeCl3和H2O。
(2)FeCl3溶液能够与碱反应生成Fe(OH)3,物质②可以是NaOH、NH3·H2O等。
(3)Fe3+具有氧化性,能够氧化Fe,反应的化学方程式为Fe+2FeCl33FeCl2。
(4)Fe(OH)2是白色沉淀,能迅速被氧气氧化,会看到沉淀由白色迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,发生的氧化还原反应为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。
(5)由图可知,pH越小,Fe2+越不容易被氧化,即Fe2+越稳定,所以增强Fe2+稳定性的措施为降低溶液的pH或增强溶液的酸性。
14.(10分)近年来,我国某些地区出现了私自开采黄金的现象。试回答下列问题:
(1)提炼黄金的过程一般要使用化学药品氰化物,其直接后果是　　　　(填字母)。
①污染水体;②破坏臭氧层;③危害工人的生命与健康;④破坏植被
A.①② B.①②③
C.②④ D.①③④
(2)古代的“药金”外观与金相似,常被误认为金子。它的冶炼方法如下:将ZnCO3、赤铜(Cu2O)、木炭混合加热到800 ℃,得到金光闪闪的“药金”,则“药金”的主要成分是　　　　　　　,有关化学方程式为　 　　　　　　　　。
(3)用“药金”制成的假金元宝欺骗人的事件屡有发生。下列能区别其真伪的方法是　　　　(填字母)。
A.测定密度 B.放入硝酸中
C.放入盐酸中 D.观察外表
答案:(1)D
(2)铜锌合金　ZnCO3ZnO+CO2↑,C+2Cu2O4Cu+CO2↑,C+2ZnO2Zn+CO2↑
(3)ABC
解析:(1)提炼黄金所使用的氰化物为剧毒物质,危害工人的身体健康,排入环境会污染水体,破坏植被。(2)由题中所给信息可知,发生的反应为ZnCO3的分解、碳还原氧化锌和氧化亚铜,所得“药金”为铜锌合金。(3)利用金的不活泼性和铜锌合金中的锌较为活泼的性质,可用酸对其进行鉴别,能部分溶解的为“药金”, 也可用密度的大小对其进行鉴别。
15.(14分)某校的化学小组学生利用下图所示装置(夹持装置已略去)进行“铁与水反应及相关性质”的实验。
(1)装置B中发生反应的化学方程式是 　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)装置E中的现象是　　　　　　　　　　　　　　　;
作用是　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)若小组同学称取16.8 g Fe粉放于硬质玻璃管B中,用酒精喷灯加热一段时间后停止加热,冷却后称得固体质量为20.0 g,则实验后的固体物质中氧化物的质量为　　　 g。
(4)将探究小组分为两组,按题图装置进行对比实验,甲组用酒精喷灯、乙组用酒精灯加热,反应产物均为黑色粉末(纯净物),两组分别用产物进行以下实验。
步骤 操作 甲组现象 乙组现象
1 取黑色粉末加入稀硫酸 溶解,无气泡 溶解,无气泡
2 取步骤1中溶液,滴加酸性KMnO4溶液 紫色褪去 紫色褪去
3 取步骤1中溶液,滴加KSCN溶液 变血红色 无明显现象
4 向步骤3溶液中滴加新制氯水 红色褪去 先变血红 色,后褪色
①乙组得到的黑色粉末是　　　　　　　　　　。
②甲组步骤1中反应的离子方程式为 　　　　　　　　。
③乙组步骤4中,溶液变血红色的原因为　　　　　　　　,　　　　　　　　　　。(用离子方程式表示)
答案:(1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(2)固体粉末由黑色变为紫红色　检验产物H2
(3)11.6
(4)①FeO　②Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O　③Cl2+2Fe2+2Fe3++2Cl-　Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
解析:(1)在加热条件下,装置B中Fe与水蒸气发生氧化还原反应生成四氧化三铁和氢气,化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。
(2)装置E中氢气还原CuO生成紫红色的Cu,所以看到的现象是固体粉末由黑色变为紫红色,可以检验生成的是H2。
(3)16.8gFe粉和水蒸气反应后得到固体质量为20.0g,根据差量法进行计算:
3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2　Δm
168 232 64
m(Fe3O4) 20g-16.8g
,解得m(Fe3O4)=11.6g。
(4)①乙组黑色粉末加入稀硫酸中,溶解且无气泡生成,说明Fe没有剩余且生成物能与稀硫酸反应;加入酸性高锰酸钾溶液,酸性高锰酸钾溶液褪色,说明含有亚铁离子;加入KSCN溶液无明显现象,说明不含铁离子;加入氯水先变血红色后褪色,说明含有亚铁离子,所以乙组黑色粉末是FeO;
②甲中加入稀硫酸,溶解且没有气体生成,说明不含铁单质,加入酸性高锰酸钾溶液褪色,说明含有亚铁离子,加入KSCN溶液变血红色,说明含有铁离子,则该固体为Fe3O4,离子方程式为Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O;
③氯气与亚铁离子反应生成铁离子,铁离子与KSCN反应而使溶液呈血红色,涉及的离子方程式为Cl2+2Fe2+2Fe3++2Cl-,Fe3++3SCN-Fe(SCN)3。
16.(14分)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下。
回答下列问题。
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是　　　　　　　　　。
(2)步骤②需要加热的目的是　　 　　　　, 温度保持80~95 ℃,采用的合适加热方式是　　　　　　。铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为
　　　　(填字母)。
(3)步骤③中选用足量的H2O2溶液,理由是　　　　　　　　。
(4)步骤⑤的具体实验操作有　　　　　　　　　　　　　　　　　　,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法可测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水个数,将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水,失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为　　　　　　　　　　　　。
答案:(1)碱煮水洗
(2)加快反应　热水浴　C
(3)将Fe2+全部氧化为Fe3+,且不引入新杂质
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O
解析:(1)油污在热的碱性条件下易水解,故去除废铁屑表面的油污的方法是碱煮水洗。
(2)适当加热可增大反应速率。加热温度为80~95℃,低于100℃,可用热水浴加热。铁屑中含有少量硫化物,与H2SO4反应生成H2S气体,H2S能溶于水,但溶解度较小,H2S易与NaOH溶液反应,为防倒吸,C装置适合。
(3)足量的H2O2溶液可充分将Fe2+氧化为Fe3+,且不会引入新的杂质。
(4)在过程④后溶液中存在大量的Fe3+、N、S,从溶液中提取晶体的操作有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等。
(5)设硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]晶体的物质的量为1mol,失去水的物质的量为1.5mol,由此可知×100%=5.6%,解得x=12,故硫酸铁铵晶体的化学式为
NH4Fe(SO4)2·12H2O。