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2020-2021高考化学综合题专练∶铁及其化合物推断题含详细答案

来源:用户分享 时间:2025/9/13 4:43:31 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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溶液显血红色则亚铁盐溶液已变质;若溶液不显血红色则亚铁盐溶液未变质 在亚铁盐溶液中加入铁粉或铁钉 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 【解析】 【详解】

(1)探究铁及其化合物的氧化性和还原性,需要在试管中滴加试剂发生反应,则本实验必不可缺少的一种玻璃仪器是试管;

(2)①在FeCl2溶液中滴入适量氯水,生成氯化铁,离子反应为Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+,Fe元素的化合价升高,则Fe2+具有还原性;

②FeCl2中Fe元素的化合价升高,则Fe2+具有氧化性; ③FeCl3中Fe元素的化合价降低,则Fe3+具有氧化性;

④在FeCl3溶液中加入铜片,反应生成氯化亚铁、氯化铜,离子反应为Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+,FeCl3中Fe元素的化合价降低,则Fe3+具有氧化性,

则得到实验结论为Fe只有还原性,Fe3+只有氧化性,Fe2+既有氧化性,又有还原性; (3)亚铁盐被氧化生成铁盐,铁离子遇KSCN溶液变为红色,则检验亚铁盐溶液是否被氧化的实验操作为取少许亚铁盐溶液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液显血红色则亚铁盐溶液已变质;若溶液不显血红色则亚铁盐溶液未变质;保存亚铁盐溶液时,在亚铁盐溶液中加入铁粉或铁钉防止亚铁盐被氧化;

(4)直接向亚铁盐溶液中滴加烧碱溶液,往往得不到白色絮状Fe(OH)2沉淀,Fe(OH)2易被氧化,发生4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。 【点睛】

直接向亚铁盐溶液中滴加烧碱溶液,往往得不到白色絮状Fe(OH)2沉淀,可以看到生成白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变成红褐色。

6.以下是与氧气性质有关的实验,回答相关问题。

(1)写出铜和氧气反应的化学方程式__。

(2)写出铁丝在氧气中燃烧的化学方程式__,该反应的实验现象为__。

(3)硫燃烧时瓶底盛少量水的作用是__,硫在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈的原因是因为___不同。 【答案】2Cu+O2【解析】 【详解】

(1)该实验的原理是:铜粉与氧气反应生成氧化铜;发生反应的化学方程式为

2CuO 3Fe+2O2

Fe3O4 剧烈燃烧,火星四射,放出热量,生成黑色

固体 吸收生成的二氧化硫气体,防止污染空气 氧气浓度

2Cu+O2

? 2CuO;

(2)该铁丝在氧气中燃烧生成了四氧化三铁,该反应的化学方程式是:

点燃 3Fe+2O2

Fe3O4 ;反应的实验现象是:剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体;

(3)由于二氧化硫是对大气有污染的气体,做硫在氧气燃烧的实验时瓶底盛放少量水的作用是:吸收二氧化硫防止污染空气;

硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰、在氧气中燃烧蓝紫色火焰,氧气中氧气的浓度比空气中氧气的浓度要大。

7.稀土元素包括钪、钇和镧系(含Ce、Eu )共17种元素, 是重要的战略资源,我省稀土资源非常丰富.某彩色电视机显示屏生产过程中产生大量的废荧光粉末含 ( Eu2O3、SiO2、Fe2O3、CeO2、MnO 等物质).某课题组以此粉末为原料, 设计如下工艺流程对资源进行回收,得到较为纯净的CeO2和Eu2O3 (氧化铕).

已知:CeO2 不溶于桸硫酸,也不溶于NaOH 溶液,Eu2O3可溶于稀硫酸

(1)往滤渣中加稀硫酸和H2O2进行酸浸,反应的离子方程式____________ 。为了提高酸浸率,可以适当提高反应温度,但温度偏高浸出率反而会减小,其原因是________________________________。

(2)有机物HR能将Ce3+从水溶液中萃取出来.该过程可表示为:Ce3+(水层)+3HR(有机层)

CeR3(有机层)+3H+(水层)。向 CeR3(有机层)中加入稀硫酸进行反萃取能获得

较纯的含Ce3+水溶液,从平衡角度解释其原因:________________________。 (3)流程中由含 Ce3+滤液生成Ce(OH)4的离子方程式____________________。

(4)取上述流程中得到的Ce(OH)4 产品 0.52 g, 加硫酸溶解后,用浓度为 0.1000mol?L-1FeSO4标准溶液滴定至终点时,铈被还原为Ce3+ , 消耗 24.00 mL 标准溶液。该产品中 Ce(OH)4的质量分数为___________。

(5)已知含 Ce3+溶液也可以先加碱调 pH后再通入氧气氧化可得到Ce(OH)4。298K

时,Ksp[Ce(OH)3]=5×10-20,若溶液中c(Ce3+)=0.05mol?L-1, 加碱调节pH 到_____时Ce3+开始沉淀(忽略加碱过程中溶液体积变化).

(6)萃取剂对金属离子的萃取率与 pH的关系如图所示.流程中为了用萃取剂除去金属杂质离子,进行萃取2 最适宜的pH 是_______(填选项序号).其原因是 _____。

A. 2.0 左右 B . 3.0 左右 C.5.0 左右

【答案】2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O 温度升高,H2O2受热易分解,造成浸出率偏低; 加入稀硫酸时,c(H+)增大,平衡向形成Ce3+的方向移动, 4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4 96% 8 B 使Fe3+、Mn2+完全除去,并防止Eu3+被萃取导致损失 【解析】 【分析】

+

废荧光粉末含 ( Eu2O3、SiO2、Fe2O3、CeO2、MnO 等物质),加入硫酸,滤液含有Eu3、

Fe3+、Mn2+等,经萃取,可除去Fe3+、Mn2+等,加入氨水,可生成Eu(OH)3,加热分解可生成Eu2O3;滤渣中含有CeO2 、SiO2,加入稀硫酸和过氧化氢,经萃取、反萃取,可得到含有Ce3的溶液,加入氢氧化钠并通入氧气,可生成Ce(OH)4,加热可生成CeO2。 【详解】

(1)在酸浸时发生的离子反应为2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O,H2O2受热易分解,为防止其分解,则温度不宜太高,故答案为:2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O;温度升高,H2O2受热易分解,造成浸出率偏低; (2)根据平衡Ce3+(水层)+3HR(有机层)

CeR3(有机层)+3H+(水层),向 CeR3(有机

层)中加入稀硫酸时,c(H+)增大,平衡向形成Ce3+的方向移动,则Ce3+从水溶液中被萃取出来,故答案为:加入稀硫酸时,c(H+)增大,平衡向形成Ce3+的方向移动; (3)流程中Ce3+与氧气、氢氧化钠反应生成 Ce(OH)4,离子方程式为4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4,故答案为:4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4;

(4)Ce(OH)4加硫酸溶解后,被FeSO4还原为Ce3+ ,则有Ce(OH)4~ Ce3+~ FeSO4,则n[Ce(OH)4]=0.1×24×10-3mol=2.4×10-3mol,m[Ce(OH)4]=2.4×10-3mol×208g/mol=0.4992g,该产品的纯度为:

+

0.4992g?100%=96%,故答案为:96%;

0.520g(5)298K时,Ksp[Ce(OH)3]=5×10-20,若溶液中c(Ce3+)=0.05mol?L-1, Ce3+开始沉淀,则c

-205?10(OH)=3mol/L=1?10-6mol/L,则pH=8,故答案为:8;

0.05-

(6)溶液中存在Eu3+、Mn2+金属离子,由萃取剂对金属离子的萃取率与 pH的关系图可知,调节pH在3.0左右,可使Fe3+、Mn2+完全除去,并防止Eu3+被萃取导致损失,故答案为:B;使Fe3+、Mn2+完全除去,并防止Eu3+被萃取导致损失。

8.无水氯化锰?MnCl2?在电子技术和精细化工领域有重要应用。一种由粗锰粉(主要杂质

为Fe、Ni、Pb等金属单质)制备无水氯化锰的工艺如下(部分操作和条件略)。

I.向粗锰粉中加入盐酸,控制溶液的pH约为5,测定离子的初始浓度。静置一段时间后锰粉仍略有剩余,过滤;

II.向I的滤液中加入一定量盐酸,再加入H2O2溶液,充分反应后加入MnCO3固体调节溶液的pH约为5,过滤;

III.向II的滤液中通入H2S气体,待充分反应后加热一段时间,冷却后过滤; IV.浓缩、结晶、过滤、洗涤、脱水得到无水MnCl2。 各步骤中对杂质离子的去除情况

–初始浓度/mg·L1 Fe2+ 21.02 12.85 0.25 0.10(达标) Ni2+ 4.95 3.80 3.76 3.19(未达标) Pb2+ 5.86 3.39 3.38 0.12(达标) 步骤I后/ mg·L1 –步骤II后/ mg·L1 –步骤III后/ mg·L1 – 已知:金属活动性Mn>Fe>Ni>Pb (1)锰和盐酸反应的化学方程式是_______。 (2)步骤I中:

①Fe2+浓度降低,滤渣中存在Fe?OH?3。结合离子方程式解释原因:_______。 ②Pb2+浓度降低,分析步骤I中发生的反应为:Pb + 2H+ = Pb2+ + H2↑、______。 (3)步骤II中:

①H2O2酸性溶液的作用:_______。

②结合离子方程式说明MnCO3的作用: _______。

(4)步骤III通入H2S后, Ni2+不达标而Pb2+达标。推测溶解度:PbS_____NiS(填“>”或“<”)。

(5)测定无水MnCl2的含量:将a g 样品溶于一定量硫酸和磷酸的混合溶液中,加入稍过量

NH4NO3,使Mn2+氧化为Mn3+。待充分反应后持续加热一段时间,冷却后用b mol/L硫

3+酸亚铁铵???NH4?2Fe?SO4?2??滴定Mn,消耗c mL 硫酸亚铁铵。(已知:滴定过程中发生

的反应为:Fe2+ + Mn3+ = Fe3+ + Mn2+)

①样品中MnCl2的质量分数是_____(已知:MnCl2的摩尔质量是126 g·mol-1)。 ②“持续加热”的目的是使过量的NH4NO3分解。若不加热,测定结果会______(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

【答案】Mn + 2HCl = MnCl2 + H2↑ 空气中的O2 将部分Fe2+氧化为Fe(OH)3沉淀,相关的离子方程式为:4Fe2+ + O2 + 10H2O = 4Fe(OH)3↓+ 8H+ Pb2+ + Mn = Pb + Mn2+ 将剩余Fe2+氧化为Fe3+,调节pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去

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