杂质,故B错误;步骤④,若pH偏小则Fe水解程度太弱,若pH偏大则形成Fe(OH)3沉淀,因此需要加稀硫酸调节pH在一定范围内,故C正确;步骤⑤,为了防止聚合硫酸铁分解,可以减压蒸发,有利于降低蒸发温度,故D正确。
24.某混合物X由Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2中的一种或几种组成。现进行如下实验:
3+
下列有关说法正确的是( )
A.步骤Ⅰ中质量减少3 g的固体一定是混合物 B.步骤Ⅱ中质量减少的物质一定是Cu
C.根据上述步骤Ⅱ可以得出m(Fe2O3)∶m(Cu)=1∶1
D.根据步骤Ⅰ、Ⅱ可以判断混合物X的成分为Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2
答案 C 9.4 g X与过量的氢氧化钠溶液反应后得到6.4 g不溶物,固体部分溶解,原固体中至少含有Al2O3、SiO2中的一种物质;6.4 g固体与过量的盐酸反应得到蓝色溶液,蓝色溶液中存在铜离子,发生了反应:Fe2O3+6H
+
2Fe+3H2O、Cu+2Fe
3+3+
2Fe+Cu,说明混合物中一定存在铜和Fe2O3,1.92 g固体为铜。
2+2+
Al2O3、SiO2都能够与NaOH溶液反应,所以步骤Ⅰ中减少的3 g固体可能为氧化铝或二氧化硅,不一定为混合物,A错误;步骤Ⅱ中发生了反应:Fe2O3+6H
+
2Fe+3H2O、Cu+2Fe
3+3+
2Fe+Cu,6.4 g固体为铜和
2+2+
Fe2O3的混合物,减少的为铜和氧化铁,B错误;6.4 g变成1.92 g,质量减少:6.4 g-1.92 g=4.48 g,减少的质量为Fe2O3和部分Cu,剩余的1.92 g为铜,设参加反应的铜的物质的量为x,根据反应Cu+2Fe
2+
2+
3+
2Fe+Cu可知氧化铁的物质的量也为x,则6 g/mol·x+160 g/mol·x= . 8 g,解得x=0.02 mol,氧化铁的质量是0.02 mol×160 g/mol= .2 g,铜的质量是6.4 g-3.2 g=3.2 g,则m(Fe2O3)∶m(Cu)=1∶1,C正确;根据以上分析可知氧化铝和二氧化硅至少含有一种,D错误。
25.某硫酸厂产生的烧渣(主要含Fe2O3、FeO,还有一定量的SiO2)可用于制备FeCO3,其流程如下:
已知:“还原”时,FeS2与H2SO4不反应,Fe通过反应Ⅰ、Ⅱ被还原,其中反应Ⅰ为FeS2+14Fe+8H2O
15Fe+2S 2 +16H。
2+
+
3+
3+
下列说法不正确的是( )
A.“还原”后可以用KSCN溶液检验Fe是否反应完全 B.“还原”时反应Ⅱ的离子方程式为2Fe+FeS2
3+3+
2S↓+ Fe
9
2+
C.“沉淀”时,可以先将溶液调节成强碱性,再加入(NH4)2CO3
D.所得FeCO3需充分洗涤,可以用稀盐酸和BaCl2溶液检验FeCO3是否已洗涤干净
答案 C Fe可与KSCN溶液反应生成血红色溶液,所以“还原”后可以用KSCN溶液检验Fe是否反应完全,A正确;由题中信息可知,Fe通过反应Ⅰ、Ⅱ被还原,其中反应Ⅰ为FeS2+14Fe+8H2O
15Fe+2S 2 +16H,还原后过滤所得滤渣中含有S,所以“还原”时反应Ⅱ的离子方程式为2Fe+FeS2
2+
+
3+
3+
3+
3+
3+
2S↓+ Fe,B正确;“沉淀”时,若先将溶液调节成强碱性,则Fe转化为氢氧化亚铁沉淀,再加入(NH4)2CO3,得不到碳酸亚铁,C不正确;所得FeCO3需充分洗涤,取最后一次洗涤液,用稀盐酸和BaCl2溶液检
验洗涤液中是否含有S 2 ,确定FeCO3是否已洗涤干净,D正确。
2+2+
二、非选择题(本大题共7小题,共50分)
26.(4分)把11.6 g FeO和Fe2O3的固体混合物分成等质量的两份。第一份混合物用氢气完全还原后生成水的质量为1.80 g;第二份混合物中加入100 mL HI溶液充分反应,在反应后的溶液中加入硫氰化钾溶液,无现象。试计算:
(1)原混合物中Fe2O3的质量为 g。 (2)HI溶液的物质的量浓度c(HI)= 。 答案 (1)8.00 (2)2.00 mol·L
解析 (1)设每一份中FeO和Fe2O3的物质的量分别是x mol、y mol,则72x+160y=11.6/2,
x+ y=1.8÷18,解得x=y=0.025,因此原混合物中Fe2O3的质量为0.025 mol×2×160 g/mol=8.00 g。(2)第二份混合物中加入100 mL HI溶液充分反应,在反应后的溶液中加入硫氰化钾溶液,无现象,说明全部转化为碘化亚铁、单质碘和水,根据氧原子守恒可知生成水是0.1 mol,所以HI的物质的量是0.2 mol,则HI溶液的物质的量浓度c(HI)=0.2 mol÷0.1 L=2.00 mol·L。
27.(6分)为探究黄色固体A(仅含三种元素)的组成和性质,设计并完成如下实验:
-1
-1
已知:a.气体C能使品红溶液褪色; b.溶液D遇KSCN溶液显血红色;
c.溶液D中加入过量铁粉,充分反应后铁粉质量减少32 g。 请回答:
10
(1)A的化学式是 。
(2)固体A与O2反应生成B和C的化学方程式为 。
(3)少量Mg在气体C中完全燃烧,产生的固体产物中含有单质、氧化物,有人认为还可能存在一种含氧酸盐,请推测该盐的成分,并设计实验方案验证 。 答案 (1)FeCuS2 (2)4FeCuS2+13O2
2Fe2O3+4CuO+8SO2
(3)MgSO3,取少量固体加盐酸,有气体产生,证明存在MgSO3
解析 36.8 g固体A与足量氧气在加热条件下反应生成32 g固体B和气体C,气体C能使品红溶液褪色,说明C为二氧化硫,说明A中含有S元素;固体B被盐酸溶解生成溶液D,溶液D遇KSCN溶液显血红色,说明D中含有Fe,则B中含有氧化铁;溶液D中加入过量铁粉,生成固体E和氢气,其中固体E中含有红色固体,说明溶液D中还含有Cu、H,因此固体B中还含有氧化铜,则A中含有Cu、Fe和S三种元素。 (1)假设溶液D中含有的Fe和Cu、H的物质的量分别为x、y、z。生成的氢气为0.5 mol,则z=1 mol。根据固体B的质量为32 g,有①2×160 g/mol+y×80 g/mol= 2 g,溶液D中加入过量铁粉,充分反应后铁粉质量减少32 g,有②×56 g/mol+×56 g/mol-y×8 g/mol= 2 g,根据①②解得,x=0.2 mol,y=0.2 mol,
2
2
3+
2+
+
2+
+
3+
根据固体A的质量为36.8 g,则S元素的物质的量为
6 8 0 2 56 0 2 6
2
mol=0.4 mol,则A的化学式为FeCuS2。
(2)固体A与O2反应生成B和C的化学方程式为4FeCuS2+13O2 2Fe2O3+4CuO+8SO2。
(3)少量Mg在二氧化硫中完全燃烧,产生的固体产物中含有单质、氧化物,可能是硫和氧化镁,有人认为还可能存在一种含氧酸盐,可能是氧化镁与二氧化硫化合生成的亚硫酸镁,验证是否为亚硫酸镁,可以取少量固体加盐酸,有气体产生,证明存在MgSO3。
28.(4分)将19.20 g Cu和Fe2O3的混合物完全溶解在400 mL稀硫酸中,然后向溶液中加铁粉,剩余固体质量与加入铁粉质量的关系如图。
(1)混合物中n(Cu)∶n(Fe2O3)为 ; (2)稀硫酸的浓度为 。
11
答案 (1)1∶2 (2)1.00 mol·L
解析 将Cu和Fe2O3的混合物完全溶解在400 mL稀硫酸中,先发生的反应为Fe2O3与H生成Fe,Fe再与Cu反应,然后加入铁粉,先和Fe反应,再和Cu反应。所以由图像知混合物中铜的质量为3.2 g,物质的量为0.05 mol;Fe2O3的质量为19.20 g-3.2 g=16.00 g,物质的量为0.1 mol,所以混合物中n(Cu)∶n(Fe2O3)为1∶2。
(2)最后溶液为硫酸亚铁溶液FeSO4,加入的n(Fe)=0.2 mol,原混合物中Fe2O3的物质的量为0.1 mol,铁元素的物质的量为0.2 mol.,所以总的铁为n(Fe)=0.4 mol,n(FeSO4)=0.4 mol,稀硫酸的浓度为1.00 mol·L。
29.(6分)某学习小组在研究CH4还原Fe2O3的实验中,发现生成的黑色粉末能被磁铁吸引。查阅资料得知:在温度不同、受热不均时会生成具有磁性的Fe3O4。为进一步探究黑色粉末的组成及含量,他们进行了如下实验。
(1)往黑色粉末中滴加盐酸,观察到有气泡产生,则黑色粉末中一定有 (填化学式)。 (2)用以下装置可以说明产物中有Fe3O4存在:首先检查装置的气密性,然后往装置中添加相应的药品,接下来的一步操作为 。
-1
3+
2+
+
3+
3+
-1
(3)为进一步探究黑色粉末中是否含Fe3O4,某同学设计实验方案如下:取少量黑色粉末于试管中,加足量盐酸,充分振荡使黑色粉末完全溶解,滴入KSCN溶液,观察现象。请分析此方案是否可行,并解释原因:
。
3+
2+
答案 (1)Fe (2)打开止水夹K (3)不可行,黑色粉末中有铁,铁能将Fe还原为Fe 解析 (1)往黑色粉末中滴加盐酸,观察到有气泡产生,证明含有金属铁。
(2)操作步骤为:检查装置的气密性,往装置中添加药品,然后打开止水夹K使氢气通过各装置,持续一段时间后再点燃C处的酒精灯。
(3)Fe能和Fe反应生成Fe,所以方案不可行。
3+
2+
12