高三化学一轮复习 第11章 过渡元素 第3节 铁及其重要化合物习题详解（含解析）（实验班）

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第三节　铁及其重要化合物 非选择题 1．用、等新型净水剂替代传统的净水剂对淡水进行消毒是城市饮用水处理新技术。和水处理过程中被还原为和。 （1）能净水的原因有__________________________________________________。 （2）是一种黄绿色有刺激性气味的气体，熔点为℃、沸点为11.0℃，易溶于水。可看作是亚氯酸与氯酸的混合酸酐。工业上用稍潮湿的和草酸在60℃条件下反应制得，某学生用如图11-7所示的装置模拟工业制取及收集，其中为发生装置，为凝集装置，为尾气吸收装置。 （1）部分还应添加温度控制装置，如用__________加热，部分还应补充__________装置，中应装的试剂是__________溶液。 （2）中和中发生反应的化学方程式为__________和__________。 解析：（1）具有强氧化性，能杀菌消毒，还原产物为，能水解生成胶体吸附水中杂质形成沉淀而净水。 （2）水浴；冷凝；；；。 2．某核素具有放射性，其原子核内中子数比质子数多43，由它组成的固体单质，在一定条件下密度为。用射线研究其固体表明，在边长为的立方体中含有20个原子。在化学反应中常表现为、价，在溶液中稳定，而有强氧化性，可将氧化为。氧化物的性质与相似，的另一种质量数比少2的同位素较为稳定，与铁可形成合金，在潮湿环境中易形成铁锈。的单质及化合物在工农业生产、医疗卫生、科学技术等各个领域都有很多用途。请回答： （1）原子的摩尔质量为__________。 （2）元素处于元素周期表第__________周期__________族。 （3）将少量加入溶液中能否发生反应？若“否”，其原因是__________；若“是”，其离子方程式是________________________________________。 （4）已知可写成的形式，若将其看作一种盐，又可以写成的形式。根据化合价规律和这种书写方法，若将用上述氧化物形式表示，其化学式可写成__________，若看成盐则可写成__________。等物质的量的和分别在一定条件下和浓盐酸反应时，所消耗的物质的量相等，不同的是：高价的能将盐酸氧化而产生氯气。试写出、分别和浓盐酸反应的化学方程式：__________。 （5）因具有氧化性，被大量用于油漆涂料，涂在钢铁的表面，有利于形成耐腐蚀的钝化层，与足量的反应，生成的氧化物、的硝酸盐和水三种物质，此反应的化学方程式为__________。 （6）据报道，1994年11月9日德国科学家利用数亿个镍原子对数亿个原子连续轰击数天后，得到了一种新原子（暂时用表示），它属于一种新元素，但存在的时间不到千分之一秒。下列关于该元素的说法中正确的是（ ）。 A．这种元素与属于同一族 B．这种元素属于第六周期元素 C．这种新原子的中子数为159 D．这种元素肯定属于金属元素 （7）据最新报道，1996年2月9日欧洲一科学家小组，由和两原子经核聚合并放出一定数目的中子后，制得了第112号元素的质量数为227的核素。则两原子在核聚合过程中放出的中子数目是（ ）。 A．47 B．115 C．142 D．162 （8）天然放射性同位素（钍）经过一系列衰变和衰变后变成。下列论断中正确的是（ ）。 A．核比钍核少24个中子 B．衰变过程中共有4次衰变和8次衰变 C．核比钍核少8个质子 D．衰变过程中共有6次衰变和4次衰变 解析：（1）有关立方晶体结构的基本运算方法为：先求出一个正方体的体积及一个立方体中实际拥有的微粒（泛指分子、原子或其他微粒组合）个数；然后求出一个微粒所占的体积；再求出微粒的质量；最后求阿伏加德罗常数个微粒的质量（即微粒的质量，亦即摩尔质量）。 由题意可知，核素的晶体结构属立方晶体，20个原子的体积为，据此不难求得阿伏加德罗常数个原子的体积，因此其摩尔质量为。 （2）20号元素以后的主族元素在元素周期表中位置的快速判断法：记住各周期的稀有气体元素的原子序数（根据各周期之间同主族元素原子序数之差值规律推算）．依次为2、10、18、36、54、86；然后根据未知元素原子序数大小及所处范围推导即可。 因核素的质量数在数值上近似等于其摩尔质量，因此的核内质子数（即原子序数）；又因82介于54～86之间，因此必处于第六周期，再根据可推知应处于稀有气体元素族往左数的第四个纵行，即第Ⅳ族的铅元素（）。 （3）由提供信息“有强氧化性，可将氧化为”知，的氧化性比还强，而能被氧化为，因此，一定能氧化，其离子方程式为：。 （4）解本小题极易因机械模仿而将的氧化物形式写成，但仔细分析中元素的化合价（和），便不难发现上式的错误（此式中的化合价为和）。根据化合价规律不难推出中有两个价和一个价的，因此，其化学式应为：；根据无机盐的命名规则可知，应该是“偏铁酸亚铁”，由此可类推看成盐时的学名应为“铅酸亚铅”，即化学式为：。 为顺利写出与盐酸反应的化学方程式，可借助其氧化物形式来理解：与盐酸的反应可看成、分别与盐酸反应的化学方程式的叠加！于是便得到反应的化学方程式：；同理可知，与盐酸反应的化学方程式也可看成、（注意2∶1的比例）分别与盐酸反应时的叠加，不过因“高价的能将盐酸氧化而产生氯气”，由此类比实验室制取氯气的反应，写出与盐酸反应的化学方程式：，再与叠加便可得到总反应的化学方程式：。 （5）观察的氧化物表示形式，结合题意“与足量的反应，生成的氧化物、的硝酸盐和水种物质”及“在溶液中稳定”可推知：与反应时，应该是会溶解，而则木溶于。因此反应的化学方程式为：。 （6）因为第七周期的稀有气体元素的原子序数为，结合元素周期表的结构可知，该元素应该在第七周期第Ⅷ族（肯定是金属元素），其中子数为；因此答案应为C、D。 （7）根据核反应方程式，依质量守恒原理可知。选项A正确。 （8）与相比，其质量数之差为，质子数之差为，那么，其中子数之差为。因此，经过6次衰变（放出6个氦核）后质量数减少，质子数减少；再经过4次衰变（放出4个电子后有4个中子转化为质子）又增加4个质子就会生成。因此选项C、D正确。 3．莫尔盐是硫酸盐的一种复盐，是一种重要的化学试剂，它的水溶液中加入不显红色，并有如图11-8所示的反应： 根据以上关系，按要求填空： （1）气体的分子式为____________________。 （2）莫尔盐的化学式为____________________。 （3）部分沉淀与稀反应的离子方程式是____________________。 解析：①依题意知，莫尔盐是硫酸盐的一种复盐，则莫尔盐中一定含有和至少两种简单阳离子。 ②莫尔盐的水溶液中加入不显红色，说明溶液中不含。但由框图可知，莫尔盐溶液中加入后能生成黑色沉淀，黑色沉淀高温锻烧得红棕色固体，根据中学所学化学知识推测，红棕色固体只能是，黑色沉淀是，则莫尔盐溶液中含有。 ③莫尔盐溶液中加过量得无色气体和沉淀。因是碱，能与碱反应生成的无色气体只能是，由此说明莫尔盐溶液中含有。综合①②③得知莫尔盐中含有、、三种离子，从而可推出沉淀中含有和两种物质。加稀能溶解的是，因此溶液是，无色气体是，红棕色气体是。再由电荷守恒，可写出莫尔盐的化学式。 本题答案为： （1）气体的分子式为。 （2）莫尔盐的化学式为或。 （3）部分沉淀与稀反应的离子方程式是：。 4．的浓溶液溶解粉的离子方程式如下：，现在溶液中加入铜粉，搅拌使之完全溶解，再向其中加入铁粉充分反应后过滤得滤渣。若已知，试推断滤渣是什么物质？由此推出上述滤液中存在哪些阳离子？写出简要推断过程。 解析：发生的反应有（1）；（2）；（3）。根据、、的大小关系分析出铁粉全部溶解，铜部分被置换，溶液中无（若铁粉过量则铜全部被置换不合题意），所以滤渣的成分为，溶液中含、。具体讨论如下： （1）若滤渣为铁粉和铜粉，则溶液中被完全置换：过量铁粉铜粉质量，不合题意； （2）若滤渣为铁粉，则必有铜被置换，不合题意； （3）若滤渣为铜粉，则溶液中被部分置换，且溶液中含有、，符合关系及反应原理。 5．含铁的物质在日常生活中有很多。请在课后开展两项小课题研究： （1）红砖中氧化铁成分的检验； （2）以废铁屑和废硫酸为原料制备硫酸亚铁晶体。 要求设计实验方案，写出实验步骤，然后开展实验。 解析：（1）实验方案：验证红砖中氧化铁成分，我们可以转化成验证是否红砖中含有。 方案一：利用溶液来检验。 取少量红砖样品于试管中，向试管中滴加稀盐酸，振荡，静置，取上层清液于试管中，滴加溶液，若溶液显红色，证明溶液中有，说明红砖中有氧化铁成分。 方案二：利用溶液来检验。 取少量红砖样品与试管中，向试管中滴加稀盐酸，振荡，静置，取上层清液于另一支试管中，加入适量氢氧化钠溶液，若溶液有红褐色沉淀生成即可证明有价铁存在。 （2）实验方案：将废铁屑表面油污洗净，与稀硫酸反应，趁热过滤，冷却结晶，再进行洗涤干燥，可制得硫酸亚铁晶体。 实验步骤： 1．制备硫酸亚铁：用碱液除去废铁屑表面的油污，将氢氧化钠溶液和硫酸溶液进行加热煮沸，然后用橡皮塞密封在两支试管中冷却至室温，用胶头滴管吸满一滴管煮沸过的溶液，往另一支试管中加入稍过量的废铁屑，再迅速加入稀溶液，立即往溶液中加入一些煤油进行油封，然后把准备好的胶头滴管伸入试管底部，再挤出溶液。 2．趁热过滤：用少量热水冲洗过滤装置（漏斗及内部的滤纸），以提高它的温度（防止溶液在漏斗中析出晶体），然后将溶液趁热过滤。将滤液转入试管中，用橡皮塞塞住试管口（防止空气进入），静置、冷却、结晶，观察滤液在冷却过程中生长出浅绿色硫酸亚铁晶体的现象。 3．待结晶完毕后，取出晶体，用少量水洗涤2～3次，再用滤纸将晶体吸干。 4．把制得的硫酸亚铁晶体放在小广口瓶中，密闭保存。 6．制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结论不可能出现的是（ ）。 A．烧杯中有铜无铁 B．烧杯中有铁无铜 C．烧杯中铁、铜都有 D．烧杯中铁、铜都无 解析：向盛有溶液的烧杯内加入铁粉和铜粉，铜能与氯化铁反应生成氯化亚铁和氯化铜，铁能与氯化铁反应生成氯化亚铁，铁能与生成的氯化铜反应生成氯化亚铁和铜。 如果烧杯中有铁无铜，说明全部的铁转化成，铜有剩余，选项A正确。 如果烧杯中有铁无铜，说明铜全部生成了，而会与剩余的铁发生反应，这种现象不可能发生。并且加入铁和铜的混合物，首先铁与氯化铁反应，铜之后参加反应，不会出现有铁无铜的情形，选项B错误。 如果溶液中氯化铁的量少，加入的铁粉和铜粉都可能剩余，选项C正确。 如果溶液中氯化铁的量多，加入的铁粉和铜粉全部参加反应，都不会剩余，选项D正确。 本题答案为选项B。 7．下列图像是表示铁跟一定量硝酸反应时，铁和硝酸铁之间物质的量（）的关系，其中正确的是（ ）。 解析：该题考查与溶液反应的规律，要注意的是两个反应的比例关系。刚开始加入铁，铁与硝酸反应生成，继续增加铁的量，铁会将还原成，化学方程式为：；。由这两个化学方程式可以看出生成和消耗两份需要的物质的量之比为：2∶1。 本题答案为选项B。 8．向一定量的、、的混合物中，加入的盐酸；恰好使混合物完全溶解并放出标准状况下气体。向所得溶液中加入溶液无血红色出现，若用足量的在高温下还原相同质量的此混合物，能得到单质铁的质量为（ ）。 A． B． C． D．无法计算 解析：盐酸恰好使混合物完全溶解，无血红色出现说明铁是以价存在，所以都是氯化亚铁，并且盐酸没有剩余，根据元素守恒：，，所以还原得到单质铁也是，质量为。 本题答案为选项B。 9．将投入某浓度的稀中，再投入铁粉收集到（标准状况），同时，与均无剩余，为了中和过量的硫酸，且使溶液中铁元素完全沉淀，共消耗溶液。则原硫酸的物质的量浓度为（ ）。 A． B． C． D． 解析：由题可知：反应后只有在溶液中，且反应过程中无损耗，根据电中性原则：，由题知：，，则原硫酸的浓度为：。 本题答案为选项C。 10．电子工业中常用溶液腐蚀印刷电路板，欲从腐蚀后的废液中回收及制取纯净的溶液，需要的试剂是（ ）。 ①蒸馏水 ②铁粉 ③浓 ④浓盐酸 ⑤烧碱 ⑥浓氨水 ⑦ A．①②④⑦ B．①③④⑥ C．②④⑥⑦ D．①④⑥⑦ 解析：用溶液腐蚀印刷电路板发生的反应为：，用蒸馏水稀释腐蚀后的废液；其中存在和，加入足量铁粉，，过滤后可得到粉和粉的混合物，在混合物中再加入浓盐酸，将粉溶解后，过滤后即可回收。在刚刚得到的溶液中通入足量则可得到溶液，这里不可用浓硫酸代替，因为浓硫酸会将氧化成，并且从外界引入，不易除去。整理可得到所需试剂为：蒸馏水，铁粉，浓盐酸，氧气。 本题答案为选项A。