专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼
1.[高考组合改编题]下列说法中正确的有()
①[2017海南,7A]稀硫酸和铜粉反应可制备硫酸铜
②[2017海南,7D]铝箔在氯气中燃烧可制备无水三氯化铝
③[2017天津理综,4B改编]蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液,可制备无水AlCl3
④[2017天津理综,1B]用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物
⑤[2017浙江4月选考,6D]氯化铁溶液可用于制作印刷铜电路板
⑥[2017浙江4月选考,10D]金属镁失火不可用水来灭火
⑦[2017全国卷Ⅱ,13A改编]向2 mL 0.1 mol∙L-1的FeCl3溶液中加足量铁粉,振荡,看到黄色逐渐消失,加1滴KSCN溶液,溶液颜色不变,证明还原性:Fe>Fe2+
A.3个
B.4个
C.5个
D.6个
2.[高考组合题]下列离子方程式书写正确的是()
A.[2017海南,6B]硫化亚铁与浓硫酸混合加热:2H++FeS H2S↑+Fe2+
B.[2017海南,6C]向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液:2Al3++3C O32-Al2(CO3)3↓
C.[2017浙江4月选考,13C]酸性氯化亚铁溶液中加入双氧水:2Fe2++H2O22Fe3++O2↑+2H+
D.[2016天津理综,4B]用氢氧化钠溶液除去镁粉中的杂质铝:2Al+2OH-+2H2O2Al O2-+3H2↑
3.[2017浙江4月选考,24,2分]由硫铁矿烧渣(主要成分:Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O),再通过绿矾制备铁黄[FeO(OH)]的流程如下:
烧渣溶液绿矾铁黄
已知:FeS2和铁黄均难溶于水。
下列说法不正确的是()
A.步骤①,最好用硫酸来溶解烧渣
B.步骤②,涉及的离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O15Fe2++2S O42-+16H+
C.步骤③,将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,可得纯净绿矾
D.步骤④,反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)3
4.[2016全国卷Ⅲ,7,6分]化学在生活中有着广泛的应用,下列对应关系错误的是()
化学性质实际应用
A Al2(SO4)3和小苏打反应泡沫灭火器灭火
B 铁比铜金属性强FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板
C 次氯酸盐具有氧化性漂白粉漂白织物
D HF与SiO2反应氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记
5.[2015新课标全国卷Ⅰ,10,6分]下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是()
选项实验现象结论
A 将稀硝酸加入过量铁粉中,充
分反应后滴加KSCN溶液
有气体生成,溶液呈
血红色
稀硝酸将Fe氧化为Fe3+
B 将铜粉加入1.0 mol·L-1
Fe2(SO4)3溶液中
溶液变蓝、有黑色
固体出现
金属铁比铜活泼
C 用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔
细打磨过的铝箔在酒精灯上加
热
熔化后的液态铝滴
落下来
金属铝的熔点较低
D 将0.1 mol·L-1 MgSO4溶液滴入
NaOH溶液至不再有沉淀产生,
再滴加0.1 mol·L-1 CuSO4溶液
先有白色沉淀生成,
后变为浅蓝色沉淀
Cu(OH)2
的溶度积
比Mg(OH)2
的小
6.[2014山东理综,9,5分]等质量的下列物质与足量稀硝酸反应,放出NO物质的量最多的是
()
A.FeO
B.Fe2O3
C.FeSO4
D.Fe3O4
7.[2014新课标全国卷Ⅱ,9,6分]下列反应中,反应后固体物质增重的是()
A.氢气通过灼热的CuO粉末
B.二氧化碳通过Na2O2粉末
C.铝与Fe2O3发生铝热反应
D.将锌粒投入Cu(NO3)2溶液
8.[2017全国卷Ⅲ,27,15分]重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿制备,铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3,还含有硅、铝等杂质。
制备流程如图所示:
回答下列问题:
(1)步骤①的主要反应为:
FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2
上述反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为。
该步骤不能使用陶瓷容器,原因是。
(2)滤渣1中含量最多的金属元素是,滤渣2的主要成分是及含硅杂质。
(3)步骤④调滤液2的pH使之变(填“大”或“小”),原因是(用离子方程式表示)。
(4)有关物质的溶解度如图所示。
向“滤液3”中加入适量KCl,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到
K2Cr2O7固体。
冷却到(填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。
a.80 ℃
b.60 ℃
c.40 ℃
d.10 ℃
步骤⑤的反应类型是。
(5)某工厂用m1 kg铬铁矿粉(含Cr2O3 40%)制备K2Cr2O7,最终得到产品m2 kg,产率为。
9.[2017北京理综,28,16分]某小组在验证反应“Fe+2Ag+Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。
向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。
(1)检验产物
①取出少量黑色固体,洗涤后,(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。
②取上层清液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有。
(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是
(用离子方程式表示)。
针对两种观点继续实验:
①取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。
同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:
序号取样时间
/min
现象
ⅰ 3 产生大量白色沉淀;溶液呈红色
ⅱ30 产生白色沉淀,较3 min时量少;溶液红色较3 min 时加深
ⅲ120 产生白色沉淀,较30 min时量少;溶液红色较30 min时变浅
(资料:Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)
②对Fe3+产生的原因作出如下假设:
假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+;
假设b:空气中存在O2,由于(用离子方程式表示),可产生Fe3+;
假设c:酸性溶液中的N O3-具有氧化性,可产生Fe3+;
假设d:根据现象,判断溶液中存在Ag+,可产生Fe3+。
③下述实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。
实验Ⅱ可证实假设d成立。
实验Ⅰ:向硝酸酸化的溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。
3 min 时溶液呈浅红色,30 min后溶液几乎无色。
实验Ⅱ:装置如下图。
其中甲溶液是,操作及现象是。
(3)根据实验现象,结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中Fe 3+浓度变化的原因: 。
10.[2017海南,17,10分]以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO 4·7H 2O 的过程如图所示:
硼镁泥的主要成分如下表:
MgO SiO 2 FeO 、
Fe 2O 3
CaO Al 2O 3 B 2O 3 30%~40%
20%~25% 5%~15% 2%~3% 1%~2% 1%~2%
回答下列问题:
(1)“酸解”时应该加入的酸是 ,“滤渣1”中主要含有 (写化学式)。
(2)“除杂”时加入次氯酸钙、氧化镁的作用分别是 、 。
(3)判断“除杂”基本完成的检验方法是 。
(4)分离滤渣3应趁热过滤的原因是 。
11.[2015天津理综,9,18分]废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。
湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。
某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如下:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ是将Cu 转化为Cu(NH 3)4
2+,反应中H 2O 2的作用是 。
写出操作①的名称: 。
(2)反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu(NH 3)4
2+与有机物RH 反应,写出该反应的离子方程式: 。
操作②用到的主要仪器名称为 ,其目的是(填序号) 。
a.富集铜元素
b.使铜元素与水溶液中的物质分离
c.增加Cu 2+在水中的溶解度
(3)反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和。
若操作③使用如
图装置,图中存在的错误是。
(4)操作④以石墨作电极电解CuSO4溶液。
阴极析出铜,阳极产物是。
操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是。
(5)流程中有三处实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是。
循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是。
(满分64分35 分钟)
一、选择题(每小题6分,共30分)
1.[2018山东、安徽名校大联考,2]《本草纲目》在绿矾(FeSO4·7H2O)“发明”项载:“盖此矾色绿,味酸,烧之则赤……”。
下列叙述正确的是()
A.绿矾能电离出H+,所以有“味酸”
B.绿矾煅烧后的固体产物为FeO
C.可用无水CuSO4检验煅烧绿矾生成的H2O
D.通入Ba(NO3)2溶液可检验煅烧产物中的SO3
2.[2018银川一中第三次考试,6]FeCl3易潮解、易升华,实验室制备FeCl3的装置如图所示(加热和夹持装置略去)。
下列说法正确的是()
A.导管g的作用是增强装置的气密性
B.试剂X和试剂Y分别为浓硫酸、饱和食盐水
C.与用细导管连接相比,直接用E接收产物的优点是可防止堵塞
D.F中浓硫酸的作用是防止G中氢氧化钠进入E
3.[2018湖北重点中学新起点考试,7]现有Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)六种物质,它们之间的关系如图所示,图中每条线两端的物质之间都可以发生反应,下列推断不合理的是()
A.X可能为Al或Cl2
B.Y一定为NaOH(aq)
C.N一定是HCl(aq)
D.Q、Z中的一种必为Al2O3
4.[2018辽宁五校协作体联合模拟,12]已知反应:2Fe3++2I-2Fe2++I2,用KI溶液和FeCl3溶液进行如下实验。
下列说法不正确的是()
A.实验ⅰ中现象说明有Fe2+生成
B.实验ⅱ中现象说明反应后溶液中含有Fe3+
C.实验ⅲ水溶液中c(Fe2+)大于实验ⅰ中c(Fe2+)
D.实验ⅲ中再加入4滴0.1 mol·L-1 FeCl2溶液,振荡静置,CCl4层溶液颜色无变化
5.[2016重庆适应性检测,2]下列反应描述错误的是()
A.室温下,Cu与过量浓HNO3反应,生成的气体呈红棕色
B.足量H2通过灼热的CuO粉末后,生成的固体为红色
C.向BaCl2溶液中通入少量CO2,生成白色沉淀;再通入CO2,白色沉淀消失
D.物质的量相同的CH3COOH与NaOH反应后滴加酚酞,溶液显红色
二、非选择题(共34分)
6.[2018皖南八校高三模拟,18,11分]镁铝合金在工业上有着广泛的用途,氧化铝是冶炼金属铝的主要原料。
从铝土矿(主要成分是Al2O3,含有SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)Al2O3、SiO2、Fe2O3、MgO四种物质中,属于酸性氧化物的是,属于碱性氧化物的是。
(2)流程一中,沉淀③是(填化学式,下同),沉淀⑥是。
(3)流程二中,加入烧碱溶解SiO2的化学方程式为。
(4)滤液⑤中的可溶性盐是NaCl、(填化学式),滤液⑨与过量氨水反应的离子方程式为。
(5)在电解氧化铝制取金属铝的反应中,氧化产物与还原产物的质量之比为。
7.[2018合肥调研检测,16,14分]氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂,通常是一种白色粉末,微溶于水,不溶于乙醇,溶于浓盐酸,在潮湿空气中易水解氧化。
某学习小组用工业废渣(主要成分为Cu2S和Fe2O3)制取氯化亚铜并同时生成电路板蚀刻液。
其流程如下:
回答下列问题:
(1)固体A的成分为;为提高固体A在盐酸中的溶解速率,可采取的措施有
(写出1条即可)。
(2)向混合液中加入氧化铜的作用是;用蚀刻液腐蚀铜制电路板的化学方程式为。
(3)在Na2SO3溶液中逐滴加入CuCl2溶液,再加入少量浓盐酸混合均匀,得到CuCl沉淀。
该反应的离子方程式为。
(4)CuCl沉淀的洗涤需要经过酸洗、水洗和醇洗。
其中醇洗的原因
是。
(5)氯化亚铜的定量分析:①称取样品0.25 g,加入过量FeCl3溶液使其完全溶解;②用0.10 mol·L-1硫酸铈标准溶液滴定至终点;③重复三次,消耗硫酸铈标准溶液的平均体积为25.00 mL。
则CuCl的纯度为。
(已知:CuCl+Fe3+Cu2++Fe2++Cl-;Fe2++Ce4+
Fe3++Ce3+)
8.[2018湖北重点中学新起点考试,18,9分]工业上回收利用某合金废料(主要含Fe、Cu、Co、Li等,已知Co、Fe都是中等活泼金属)的工艺流程如图所示:
(1)金属M为。
(2)加入H2O2的作用是(用离子方程式表示),加入氨水的作用是。
(3)CoC2O4·2H2O高温焙烧的化学方程式为。
(4)已知Li2CO3微溶于水,其饱和溶液的浓度与温度的关系如表所示。
温度/℃10 30 60 90
浓度
0.21 0.17 0.14 0.10
/(mol·L-1)
操作2中,蒸发浓缩后必须趁热过滤,其目的是。
(满分68分40 分钟)
一、选择题(每小题6分,共18分)
1.某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质,操作正确且能达到目的的是()
A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,置镁片于其中探究Mg的活泼性
B.将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,观察Mg(OH)2沉淀的生成
C.将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀
D.将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中,加足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体
2.铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅,工业上经过如图所示工艺可以冶炼金属铝。
有关说法中不正确的是()
铝土矿a b c d Al
A.①②中除加试剂外,还需要进行过滤操作
B.a、b中铝元素的化合价相同
C.③中需要通入过量的氨气
D.④进行的操作是过滤、加热,而且d一定是氧化铝
3.下列除杂质的操作中不正确的是()
A.铁粉中混有铝粉:加入过量烧碱溶液充分反应后过滤
B.FeCl2溶液中混有FeCl3:加入过量铁粉充分反应后过滤
C.CuCl2溶液中混有少量FeCl3:加入NaOH溶液充分反应后过滤
D.Al(OH)3中混有Mg(OH)2:加入足量烧碱溶液后过滤,向滤液中通入过量CO2后过滤
二、非选择题(共50分)
4.[13分]甲、乙两化学小组拟根据氨气还原氧化铜反应的原理测定某铜粉样品(混有CuO粉末)中金属铜的含量。
(1)甲小组利用下图装置(可以重复选用),通过测定反应生成水的质量来达到实验目的。
A B
C D
①按气流方向连接各仪器接口,顺序为
(填小写字母序号)。
②装置B中固体试剂的名称为。
③装置A的作用为。
④下列两步操作应该先进行的是(填序号):ⅰ.加热反应管ⅱ.向锥形瓶中逐滴滴加浓氨水,原因为。
(2)乙小组利用上述装置通过测定反应前后装置C中固体的质量变化来达到实验目的。
①按气流方向连接各装置,顺序为(填大写字母序号)。
②称取m1 g铜粉样品,测得反应前装置C的质量为m2 g,充分反应后装置C的质量为m3 g。
写出样品中金属铜的质量分数表达式。
(3)从稀盐酸、浓硝酸、蒸馏水、双氧水中选用合适的试剂,重新设计一个测定样品中金属铜
含量的实验方案(写出主要步骤,不必描述操作过程的细节)。
5.[15分]某化学兴趣小组为探究生铁与浓硫酸反应所得溶液和气体的成分,他们将一定量的生铁与浓硫酸混合加热,观察到固体完全溶解,并产生大量气体。
实验室现有试剂:0.01 mol·L -1酸性KMnO 4溶液、0.10 mol·L -1 KI 溶液、新制氯水、淀粉溶液、蒸馏水。
一、提出猜想
Ⅰ.所得溶液中可能含有Fe 2+和Fe 3+中的一种或两种;
Ⅱ.所得气体中能闻到刺激性气味,说明气体中肯定含有 (填分子式)。
二、实验探究
目的 实验操作
预期现象 结论 验证Ⅰ 步骤①:取少量酸性KMnO 4
溶液,滴入所得溶液中
含有Fe 2+ 步骤②:
含有Fe 3+
验证Ⅱ
将所得气体通入如下装置:
含有两种或两种以上气体 三、问题讨论
(1)有人提出:若选用KSCN 溶液和新制氯水就可以完成猜想Ⅰ的所有探究,这种方法是否可行? (填“可行”或“不可行”),原因是 。
(2)有人提出:试管中的气体可能是H 2和X,为此设计了如下实验装置(图中夹持仪器已省略)。
① 气体X 产生的原因是(用化学方程式表示) 。
②为了验证X 的存在,M 中盛放的试剂为 ,并将M 置于 (选填序号)。
a.A 之前 b.A —B 间 c.B —C 间 d.C —D 间
③气体中存在X 的实验现象是 。
6.[12分]钛及其化合物在现代工业生产及人们的日常生活中有着重要的用途。
工业上用钛铁矿石(主要成分为FeTiO 3,含FeO 、Al 2O 3、SiO 2等杂质)经如图所示工艺流程制备TiO 2:
其中,步骤③发生的反应为2H 2SO 4+FeTiO 3TiOSO 4+FeSO 4+2H 2O 。
(1)净化钛铁矿石时, (填“需要”或“不需要”)除去杂质FeO 。
(2)净化钛铁矿石时,需用浓氢氧化钠溶液处理,写出该过程中两性氧化物发生反应的离子方程式:。
(3)步骤④中加入的X可能是(填字母),④⑤两步的目的是。
A.H2O2
B.KMnO4
C.KOH
D.SO2
(4)写出步骤⑥中发生反应的化学方程式:。
(5)可通过电解TiO2来获得Ti(同时产生O2),将处理过的TiO2作阴极,石墨作阳极,熔融CaCl2为电解液,用炭块作电解槽。
阴极的电极反应式为。
电解过程中需定期向电解槽中加入炭块的原因是。
7.[10分]污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。
某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO2,另含有少量铁、铝、铜、镍等金属的化合物)作脱硫剂,通过如图所示简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2,又制得电池材料MnO2(反应条件已省略)。
请回答下列问题:
(1)用MnCO3能除去溶液中的Al3+和Fe3+,其原因是。
(2)已知:25 ℃、101 kPa时,Mn(s)+O2(g)MnO2(s)
ΔH=-520 kJ·mol-1;S(s)+O2(g)SO2(g)ΔH=-297 kJ·mol-1;Mn(s)+S(s)+2O2(g)MnSO4(s)ΔH=-1 065 kJ·mol-1。
SO2与MnO2反应生成MnSO4的热化学方程式是。
(3)MnO2可作超级电容器材料。
用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2,阳极的电极反应式为。
(4)MnO2是碱性锌锰电池的正极材料。
放电时,正极的电极反应式为。
(5)假设脱除的SO2只与软锰矿浆中的MnO2反应。
按照图示流程,将a m3(标准状况)含SO2的体积分数为b%的尾气通入矿浆,若SO2的脱除率为89.6%,最终得到MnO2的质量为c kg,则除去铁、铝、铜、镍等杂质时,所引入的锰元素相当于MnO2kg。
答案
1.C根据金属活动性顺序表,稀硫酸与铜不能发生反应,①错误;铝箔可以在氯气中燃烧生成三氯化铝,②正确;铝与盐酸反应生成氯化铝溶液,加热蒸发,氯化铝水解生成氢氧化铝,而无法
得到AlCl3,化学方程式为AlCl3+3H2O Al(OH)3+3HCl↑,③错误;铝盐和铁盐水解都可以生成对应的氢氧化物胶体,可以处理水中的悬浮物,④正确;氯化铁可以溶解铜从而制作电路板,⑤正确;镁与水在加热条件下反应生成可燃性气体氢气,所以不能用水灭火,⑥正确;根据实验现象说明2Fe3++Fe3Fe2+,依据还原性:还原剂>还原产物,⑦正确。
共有5项正确。
2.D硫化亚铁具有还原性,浓硫酸具有强氧化性,二者应该发生氧化还原反应而不是复分解反应,A项错误;硫酸铝与碳酸钠发生相互促进的水解反应2Al3++3C O32-+3H2O2Al(OH)3↓+3CO2↑,B项错误;氯化亚铁与H2O2发生氧化还原反应,H2O2为氧化剂,对应的还原产物应该为H2O,方程式为H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O,C项错误。
3.C本题考查陌生离子方程式的书写、物质的分离和提纯、反应条件的控制和试剂选择。
要制得绿矾,为了不引入其他杂质,步骤①最好选用硫酸来溶解烧渣,A项正确;加入FeS2后得到的溶液经步骤③可得到绿矾,故步骤②中FeS2和Fe3+发生氧化还原反应,生成了FeSO4,离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O15Fe2++2S O42-+16H+,B项正确;步骤③,由FeSO4溶液得到绿矾应蒸发浓缩、冷却结晶而不是蒸发结晶,C项错误;步骤④中若反应条件控制不当,则会使铁黄中混有Fe(OH)3,D项正确。
4.B Al2(SO4)3溶液与NaHCO3溶液发生相互促进的水解反应生成CO2、Al(OH)3和Na2SO4,这就是泡沫灭火器产生CO2的原理,A项正确。
FeCl3腐蚀Cu,是由于F e3+的氧化性强于Cu2+的,故Fe3+能将Cu氧化为Cu2+,自身被还原为Fe2+,B项错误。
HClO因具有强氧化性而具有漂白性,漂白粉中的Ca(ClO)2与H2O、CO2反应生成的HClO具有氧化性而漂白织物,C项正确。
SiO2与HF发生反应:SiO2+4HF SiF4↑+2H2O,玻璃器皿的主要成分为SiO2,所以氢氟酸能在玻璃器皿上刻蚀标记,D项正确。
5.D解决该类试题要认真看清题干,该试题的正确选项需要满足三点:现象正确、结论正确、现象与结论间具有因果关系。
A项,铁粉过量,反应生成Fe2+,加入KSCN溶液不显红色,现象错误;B项,Cu和Fe3+发生氧化还原反应,反应方程式为Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,所以没有黑色沉淀生成,现象、结论错误;C项,将铝箔用坩埚钳夹住放在酒精灯火焰上加热,铝和氧气反应生成了氧化铝,形成氧化膜,Al2O3的熔点高于铝的熔点,包住了熔化的铝,所以加热铝箔时铝熔化了但是不会滴落,现象、结论错误;D项,将0.1 mol∙L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,说明NaOH完全反应,再滴加0.1 mol∙L-1CuSO4溶液,先有白色沉淀生成后变为浅蓝色沉淀,说明发生了沉淀的转化,溶度积大的物质向溶度积小的物质转化,所以Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小,正确。
6.A FeO、FeSO4及Fe3O4(可写成Fe2O3·FeO)与稀硝酸反应时均为铁元素被氧化,且氧化产物均为Fe3+,还原产物均为NO。
等质量的还原剂与稀硝酸反应时转移电子的物质的量越多,放出NO的物质的量越多,由FeO、FeSO4及Fe3O4的化学式及铁元素的化合价看出等质量的三种物质参与反应时,FeO转移电子的物质的量最多。
Fe2O3与稀硝酸反应时无NO气体放出。
7.B氢气通过灼热的氧化铜粉末后,氧化铜变成铜,固体质量减少,A项不符合题意;二氧化碳通过过氧化钠粉末,发生反应2CO2+2Na2O22Na2CO3+O2,固体质量增加,B项符合题意;铝热反应前后固体质量不变,C项不符合题意;将锌粒投入硝酸铜溶液中,发生反应Zn+Cu(NO3)2 Zn(NO3)2+Cu,固体质量减少,D项不符合题意。
8.(1)2∶7陶瓷在高温下会与Na2CO3反应(2)Fe Al(OH)3(3)小2Cr O42-+2H+
Cr2O72-+H2O(4)d复分解反应(5)190m2
×100%
147m1
【解析】本题考查以铬铁矿为原料制备重铬酸钾的工艺流程分析。
(1)1 mol FeO·Cr2O3参与反应共失去7 mol电子,而1 mol NaNO3参与反应得到2 mol电子,根据得失电子守恒,二者的系数比为2∶7。
由于高温下碳酸钠能与陶瓷中的二氧化硅发生反应,所以该步骤不能使用陶瓷容器。
(2)步骤①中生成的氧化铁因不溶于水而进入滤渣1,所以滤渣1中含量最多的金属元素是Fe。
结合流程图可知,滤渣2的主要成分是氢氧化铝及含硅杂质。
(3)滤液2中存在平衡:2Cr O42-+2H+Cr2O72-+H2O,氢离子浓度越大(pH越小),越有利于平衡正向移动,所以步骤④应调节滤液2的pH使之变小。
(4)根据题图,可知温度越低,K2Cr2O7的溶解度越小,析出的
重铬酸钾固体越多,故d 项正确。
步骤⑤中发生的反应为Na 2Cr 2O 7+2KCl
K 2Cr 2O 7↓+2NaCl,其属于复分解反应。
(5)该铬铁矿粉中Cr 2O 3的物质的量为m 1×103g×40%152 g ·mol -1,根据铬元素守恒可求得K 2Cr 2O 7的理论质量m 0=
m 1×103g×40%152 g ·mol -1×294 g·mol -1×10-3 kg·g -1=147m 1190 kg,所以产品的产率为m 2
m 0×100%=190m 2147m 1×100%。
9.(1)①加硝酸加热溶解固体,再滴加稀盐酸,产生白色沉淀(2分) ②Fe 2+(1分) (2)2Fe 3++Fe 3Fe 2+(1分) ②4Fe 2++O 2+ 4H +4Fe 3++2H 2O(2分) 加入KSCN 溶液后产生白色沉淀(2分) ③0.05 mol·L -1 NaNO 3(2分) FeSO 4溶液(2分) 分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN 溶液,后者红色更深(2分) (3)溶液中存在反应:①2Ag ++Fe Fe 2++2Ag,②Ag ++Fe 2+Fe 3++Ag,③Fe+ 2Fe 3+3Fe 2+。
反应开始时,c (Ag +)大,以反应①、②为主,c (Fe 3+)增大。
约30 min 后,c (Ag +)小,以反应③为主,c (Fe 3+)减小(2分)
【解析】 (1)①黑色固体溶于热的硝酸溶液后,向其中加入稀盐酸,产生白色沉淀,可证明黑色固体中含有Ag 。
②可利用K 3[Fe(CN)6]检验Fe 2+的存在。
(2)过量的铁粉会与Fe 3+反应。
②空气中的O 2会与Fe 2+发生氧化还原反应,产生Fe 3+;加入KSCN 溶液后产生白色沉淀,说明溶液中存在Ag +,Ag +可与Fe 2+反应产生Fe 3+。
③实验Ⅰ可证实假设a 、b 、c 不是产生F e 3+的主要原因,只要将原实验反应体系中的A g +替换,其他微粒的种类及浓度保持不变,做对比实验即可,所以可选用0.05 mol·L -1 NaNO 3溶液(pH≈2);实验Ⅱ利用原电池装置证明反应Ag + + Fe 2+Ag + Fe 3+能发生,所以甲溶液是FeSO 4溶液。
操作和现象:分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN 溶液,后者红色更深。
10.(1)H 2SO 4(1分) SiO 2(1分) (2)将Fe 2+氧化为Fe 3+(2分) 调节溶液pH,使Fe 3+、Al 3+形成氢氧化物沉淀除去(2分) (3)取滤液将其酸化后滴加KSCN 溶液,若溶液未变红,则说明除杂完全(2分) (4)防止MgSO 4·7H 2O 结晶析出(2分)
【解析】 (1)由于制取的产品是MgSO 4·7H 2O,所以“酸解”时应加入硫酸。
根据硼镁泥的主要成分可知,“滤渣1”中主要含有SiO 2。
(2)次氯酸钙具有强氧化性,能将Fe 2+氧化为Fe 3+,加入MgO 可以消耗过量的硫酸,调节溶液的pH,从而使Fe 3+、Al 3+形成氢氧化物沉淀而除去。
(3)“除杂”基本完成时,滤液中不存在Fe 3+,可以通过检验滤液中是否含有Fe 3+来判断“除杂”是否完成。
(4)较低温度下,MgSO 4·7H 2O 的溶解度减小,会结晶析出,造成产品损失,所以分离滤渣3应趁热过滤。
11.(1)作氧化剂(2分) 过滤(2分) (2)Cu(NH 3)42++2RH 2N H 4++2NH 3+CuR 2(2分) 分液漏斗(1分) ab(1分) (3)RH(1分) 分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁、液体过多(2分)
(4)O 2、H 2SO 4(2分) 加热浓缩、冷却结晶、过滤(2分) (5)H 2SO 4(1分) 防止由于溶液中c (OH -)过高,生成Cu(OH)2沉淀(2分)
【解析】 (1)反应Ⅰ中Cu 被氧化,是还原剂,则H 2O 2是氧化剂。
由于操作①得到溶液和残渣
(难溶物),所以是过滤。
(2)反应Ⅱ是Cu(NH 3)4
2+与RH 反应,生成CuR 2,同时生成N H 4+和NH 3,据此即可写出反应的离子方程式。
操作②得到水层和有机层,所以是分液,主要仪器是分液漏斗。
该操作的主要目的是将铜氨溶液中的铜元素转化为有机物CuR 2,并通过萃取得以富集。
(3)CuR2与稀硫酸发生复分解反应,生成CuSO4和有机物RH。
萃取时,分液漏斗尖端要靠近烧杯内壁以防止液体溅出,并且所盛液体不能过多,否则无法进行振荡、放气等操作。
(4)电解CuSO4溶液时,阳极的电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,生成物是O2和H2SO4。
由硫酸铜溶液制取胆矾的主要步骤有加热浓缩、冷却结晶、过滤。
(5)电解硫酸铜溶液得到的硫酸可循环使用。
反应Ⅰ中NH4Cl的作用是降低溶液的pH,防止c(OH-)过高,生成Cu(OH)2沉淀。
1.C绿矾是硫酸亚铁晶体,不能电离出H+,之所以有“味酸”,是溶解时Fe2+水解的结果,故A错误;绿矾煅烧后生成“赤”色的产物为Fe2O3,故B错误;水蒸气遇到无水CuSO4,无水CuSO4会变成蓝色,因此可以用无水CuSO4检验煅烧绿矾生成的H2O,故C正确;酸性溶液中N O3-具有强氧化性,生成的二氧化硫,也会被氧化生成S O42-,进而生成硫酸钡沉淀,故D错误。
2.C氯化铁易潮解,一定要在干燥环境中制备,反应气Cl2需要干燥,装置尾部也需要干燥装置,以防止外界空气中的水蒸气进入。
依据氯化铁易升华的性质,氯化铁的收集原理为加热使氯化铁升华,通过较粗的玻璃管(不能用细导管,细导管会使氯化铁凝华,从而堵塞导管)进入收集瓶中。
所以制备FeCl3要防潮解、防堵塞。
导管g的主要作用是平衡气压,使分液漏斗中的液体顺利流下,A项错误;X、Y是对氯气的净化试剂,应该先用饱和氯化钠除去HCl,再用浓硫酸进行干燥,B项错误;F中的浓硫酸是防止G中的水蒸气进入D中,从而使氯化铁潮解,D项错误。
3.A本题为无机物推断题,推断的关键是找准突破口。
推断时首先根据题图,可知Y能与其他五种物质反应,则Y为NaOH(aq),又HCl(aq)和Cl2不反应,与其他四种物质都反应,则N为HCl(aq),X为Cl2,Al、Al2O3、Al(OH)3都既能与HCl(aq)反应也能和NaOH(aq)反应,且只有Al 能与Cl2反应,则M为Al,Q、Z中的一种为Al2O3,另一种为Al(OH)3。
X一定为Cl2,A项不合理。
4.D Fe2+能与铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀,故实验ⅰ中现象说明有Fe2+生成,A项正确;Fe3+能使KSCN溶液显红色,故实验ⅱ中现象说明反应后溶液中含有Fe3+,B项正确;实验ⅲ中生成的I2被萃取到CCl4层,从而使实验ⅲ水溶液中的平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2正向移动,故实验ⅲ水溶液中c(Fe2+)大于实验ⅰ中c(Fe2+),C项正确;实验ⅲ中再加入4滴0.1 mol·L-1 FeCl2溶液,会使平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2逆向移动,生成的I2浓度降低,从而使CCl4层溶液颜色变浅,D项错误。
5.C Cu与浓硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO2、H2O,室温下NO2为红棕色气体,A项正确;足量H2与灼热的CuO发生反应:CuO+H2Cu+H2O,生成的单质Cu为红色,B项正确;向BaCl2溶液中通入少量CO2,不生成白色沉淀,C项错误;CH3COOH和NaOH恰好完全反应,得到CH3COONa溶液,由于CH3COO-水解,溶液呈碱性,故滴加酚酞后,溶液呈红色,D项正确。
6.(1)SiO2Fe2O3、MgO(2)Fe(OH)3、Mg(OH)2Al(OH)3(3)SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O (4)NaHCO3H++NH3·H2O N H4++H2O、Al3++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3N H4+(5)8∶9 【解析】(1)能与碱反应生成盐和水的氧化物属于酸性氧化物,如SiO2;能与酸反应生成盐和水的化合物属于碱性氧化物,如Fe2O3、MgO;与酸和碱反应都能生成盐和水的氧化物属于两性氧化物,如Al2O3。
(2)流程一中,加入盐酸后,铝土矿中的Al2O3、Fe2O3、MgO能和盐酸反应而溶解,滤液②中含有Al3+、Fe3+和Mg2+,加入过量氢氧化钠溶液,分别转化为偏铝酸钠、氢氧。
