苏教版 (2019)必修 第二册专题9 金属与人类文明本单元综合与测试优质课件ppt
展开一、金属的冶炼1.下列说法不正确的是A.有些活泼金属如铝可作高温还原法的还原剂B.用电解熔融NaCl的方法来冶炼金属钠C.可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝D.回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物
解析 铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属,如2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3;金属钠是用电解熔融的NaCl的方法制取;铝是活泼金属,很难用还原剂把它还原出来;回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物。
2.下列化工生产原理错误的是①可以用电解熔融氧化钠的方法来制取金属钠②可以将钠加入到氯化镁饱和溶液中制取镁③用电解法冶炼铝时,原料是氯化铝④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的,故无需加热 A.②③ B.①③ C.①②③ D.②③④
解析 ②钠可以和氯化镁饱和溶液中的水反应,故不能将镁置换出来;③电解法冶炼铝所用的原料为氧化铝;④炼铁高炉中所发生的反应CO2+C 2CO属于吸热反应。
3.(2019·西安高一检测)早在1807年化学家戴维电解熔融氢氧化钠制得钠:4NaOH(熔融) 4Na+O2↑+2H2O↑;后来盖·吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠,反应原理为3Fe+4NaOH(熔融) Fe3O4+2H2↑+4Na↑。下列有关说法正确的是A.电解熔融氢氧化钠制钠,阳极发生的电极反应为2OH--2e-===H2↑+O2↑B.戴维用电解熔融氢氧化钠法制钠(如图),电解槽中可以用石墨为阳极,铁为阴极C.盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强D.若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠,则两反 应中转移的电子总数也相同
铁的还原性比钠弱是事实,而盖·吕萨克法制钠原理是一个可逆反应,产物钠、氢气作为气体脱离反应体系,使反应得以向生成钠的方向移动,C错误;电解熔融NaOH法制得4 ml Na,则转移4 ml电子,盖·吕萨克法制得4 ml Na,则转移8 ml电子,D错误。
解析 电解熔融氢氧化钠的阳极反应为4OH--4e-===2H2O↑+O2↑,A错误;活泼金属铁作电解池阳极,易被氧化,故选用石墨作阳极,B正确;
4.(1)下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是________(填字母)。
(2)简要说明不符合工业实际的原因:________________________________________________________________________。
MgO熔点高,电解耗能大,实际工业生产中采用电解熔融态的MgCl2冶炼镁
5.炼铁厂以赤铁矿石(主要成分为Fe2O3)、焦炭、石灰石、空气等为主要原料炼铁,主要反应过程如图所示:
请根据所学知识回答相关问题:(1)炼铁厂用来炼铁的主要设备是______。(2)反应过程①②③中,属于化合反应的有_________。(3)原料中焦炭的作用有__________________________。(4)金属矿物的储量有限,而且不能再生,目前世界上已有50%以上的废钢铁得到回收利用,其目的是_______________(填“合理开采矿物”或“节约金属资源”)。
制造还原剂CO,维持炉温
(5)根据化学方程式计算:用含Fe2O3 60%的赤铁矿800 t,理论上可炼出纯铁多少吨?
答案 设理论上可炼出纯铁的质量为x,
160 112800 t×60% x
答:理论上可炼出纯铁336 t。
二、Fe3+与Fe2+相互转化时反应条件的控制6.向氧化铁、氧化铜、铁、铜的混合粉末中加入过量的稀硫酸,充分反应后,仍有红色粉末存在,则关于所得溶液中阳离子的判断正确的是A.只有Fe2+和Cu2+B.一定有Fe2+、Cu2+,可能有Fe3+C.一定有Fe2+,可能有Cu2+D.只有Fe2+
解析 混合粉末中加入过量的稀硫酸反应后,仍有红色固体铜存在,说明所得溶液中一定有Fe2+,一定没有Fe3+,可能有Cu2+,C项正确。
7.把表面有氧化物的相同大小的铜片和铁片一起放入盐酸中,充分反应后,所得溶液中的金属离子为A.Fe3+和Cu2+ B.Fe2+和Cu2+C.Fe2+和Fe3+ D.Fe2+
解析 本题涉及的物质的性质有:CuO与盐酸的反应,Fe、Fe2O3与盐酸的反应,Fe3+与Fe、Cu的反应,Fe与Cu2+的反应等。表面氧化物较少,溶于盐酸后,生成的Fe3+和Cu2+较少,分别被Fe还原为Fe2+和Cu,Cu与盐酸不反应,Fe与盐酸反应生成Fe2+。
8.(2020·惠州高一期末)某同学欲探究某袋敞口放置一段时间的名为“硫酸亚铁家庭园艺精品肥料”化肥的主要成分及相关性质。首先对该化肥的成分进行了如下假设:a.只含有FeSO4 b.含有FeSO4和Fe2(SO4)3 c.只含有Fe2(SO4)3将化肥固体粉末溶于水得到溶液(记为X),进行如下实验:
(1)实验ⅰ中加入的1 mL 1 ml·L-1NaOH溶液中含有NaOH______g。
解析 实验ⅰ中加入的1 mL 1 ml·L-1NaOH溶液中含有NaOH的质量为0.001 L×1 ml·L-1×40 g·ml-1=0.04 g。
(2)对实验ⅰ的预期现象是产生白色沉淀,变为灰绿色,最后出现红褐色沉淀,预期产生该现象的依据是(用化学方程式表示)_________________________________________、________________________________。
Na2SO4+Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
FeSO4+2NaOH===
解析 对实验ⅰ的预期现象是产生白色沉淀,变为灰绿色,最后出现红褐色沉淀,预期产生该现象的依据是FeSO4+2NaOH===Na2SO4+Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
(3)实验ⅱ现象说明假设____不成立。
解析 实验ⅱ现象说明溶液中含有Fe3+,则假设a不成立。
为进一步验证假设,小组同学进行了以下实验:
解析 实验ⅳ中,KMnO4 将Fe2+氧化为Fe3+,从而说明KMnO4 是该反应的氧化剂。
(4)实验ⅳ中,KMnO4 是该反应的________(填“氧化剂”或“还原剂”)。
(5)通过以上实验,可得到的结论是_______________________________________________。
该化肥的成分含有FeSO4和Fe2(SO4)3
解析 实验ⅲ表明溶液中含有Fe3+,实验ⅳ表明溶液中含有Fe2+,可得到的结论是该化肥的成分含有FeSO4和Fe2(SO4)3或假设b成立。
三、Fe3+的检验9.向某溶液中加入含Fe2+的溶液后,无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后,混合溶液变成血红色,则下列结论错误的是A.该溶液中一定含有SCN-B.氧化性:Fe3+>Cl2C.Fe2+与SCN-不能形成血红色物质D.Fe2+被氧化为Fe3+
解析 溶液中的Fe2+与加入的新制氯水发生反应:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,故氧化性:Fe3+
硫酸铜与氯化铁不发生反应,混合后溶液不会变成无色,③错误;氯化铁与硝酸银反应生成白色氯化银沉淀,该性质不是铁离子的性质,④错误;铁离子与氢氧化钠溶液反应生成红褐色的氢氧化铁沉淀,据此可以检验是否存在铁离子,⑤正确。
解析 铁离子与铁反应生成浅绿色的亚铁离子,①正确;铁离子与硫氰化钾溶液反应显血红色,据此能够检验铁离子,②正确;
四、无机框图推断题的解题方法思路11.已知A为常见的金属单质,根据如图所示的关系,下列叙述中正确的是A.A为Fe,B为FeOB.C→D溶液的颜色变化:浅绿色→棕黄色C.④的离子方程式:Fe+Fe3+===2Fe2+D.⑤的离子方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
解析 由“红褐色固体”可知F是Fe(OH)3,从而得出A为Fe,“黑色晶体”B为Fe3O4,继而推出C为FeCl2,D为FeCl3,E为Fe(OH)2。④的离子方程式为Fe+2Fe3+===3Fe2+,⑤的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
12.(2020·南昌十中期末)现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙以及物质D、E、F、G、H,它们之间的相互转化关系如图所示(图中有些反应的生成物和反应的条件没有标出)。提示:黄绿色气体乙是氯气。
请回答下列问题:(1)写出下列物质的化学式:B:______,丙:________,H:__________。
解析 由以上推断可知A是Na,B是Al,C是Fe,D是NaOH,E是盐酸,F是FeCl2,G是FeCl3,H是Fe(OH)2,I是Fe(OH)3。根据上述分析可知B为Al,丙为HCl,H为Fe(OH)2。
(2)根据要求回答:①D溶液和F溶液在空气中混合的现象:___________________________________________;
产生白色沉淀,迅速变成灰绿色,
解析 D是NaOH,F是FeCl2,二者发生复分解反应生成氢氧化亚铁白色沉淀,氢氧化亚铁不稳定,易被空气中的氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁沉淀,因此在空气中混合的现象为产生白色沉淀,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变为红褐色;
②反应③的离子方程式:_________________________________;
解析 反应③是Al与NaOH溶液反应产生NaAlO2和氢气,反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=== +3H2↑;
③反应⑦的离子方程式:______________________________;
解析 FeCl2具有还原性,Cl2具有强氧化性,二者发生氧化还原反应产生FeCl3,所以反应⑦的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Cl-+2Fe3+;
2Fe2++Cl2===2Cl-+2Fe3+
④反应⑥的化学方程式:_________________________________;
解析 Fe(OH)2不稳定,容易被氧气氧化产生Fe(OH)3,所以反应⑥的化学方程式为4Fe(OH)2+ O2+2H2O===4Fe(OH)3。
五、食品中的铁元素13.(2020·大连二中检测)茶是中国人喜爱的一种饮品,茶叶中含有铁元素,可以用以下实验操作检验茶叶中的铁元素:A.取少量茶叶B.检验滤液中的 Fe3+C.过滤得到滤液D.将茶叶灼烧为茶叶灰E.用足量稀盐酸溶解茶叶灰,并加蒸馏水稀释请回答下列问题。(1)上述实验操作的正确顺序是__________(填字母)。
解析 检验茶叶中的铁元素的正确操作:A.取少量茶叶;D.将茶叶灼烧为茶叶灰;E.用足量稀盐酸溶解茶叶灰,并加蒸馏水稀释;C.过滤得到滤液;B.检验滤液中的Fe3+。所以上述实验操作的正确顺序是ADECB。
(2)操作 D 所用仪器有:酒精灯、三脚架、泥三角、______、________。
解析 固体灼烧需要坩埚,同时需要玻璃棒搅拌,则操作D所用仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、玻璃棒。
(3)检验滤液中的Fe3+的方法是___________________________________________,观察到的现象是_________________。
取少量滤液于试管中,向其中滴加KSCN
解析 一般用KSCN溶液检验铁离子,则检验滤液中Fe3+的方法是取少量滤液于试管中,向其中滴加KSCN溶液,观察到的现象是溶液变成血红色。
(4)越来越多的人喜欢用铁壶泡茶,铁壶泡茶时壶中的铁与茶水中的 Fe3+能发生反应,有关的离子方程式是____________________。
Fe+2Fe3+===3Fe2+
解析 铁能与溶液中的Fe3+发生反应生成亚铁离子,反应的离子方程式是Fe+2Fe3+===3Fe2+。
14.如图是某儿童微量元素体检报告单的部分数据:
根据表的数据,回答下列问题:(1)该儿童________元素含量偏低。
解析 从检测结果与参考范围看,该儿童Fe元素的含量比参考范围略低。
(2)报告单中“μml·L-1”是________(填“质量”“体积”或“浓度”)的单位。
解析 μml·L-1为浓度的单位。
(3)服用维生素C可使食物中的Fe3+转化为Fe2+。在这个过程中体现维生素C的_________(填“氧化性”或“还原性”)。
解析 Fe3+转化为Fe2+,铁元素的化合价降低,发生还原反应,故维生素C体现还原性。
(4)缺铁性贫血患者应补充Fe2+。一些补铁剂以硫酸亚铁为主要成分,将硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣,推测糖衣的作用是________________。
解析 糖衣可以防止硫酸亚铁与空气接触,起到防止Fe2+被氧化的作用。
15.为严厉打击食品生产经营中违法添加非食用物质、滥用食品添加剂,卫生部、农业部等部门联合公布了包含硫酸亚铁在内的22种“易滥用食品添加剂”名单。某同学为探究富含硫酸亚铁且保存时间较长的食品情况,设计了如下实验方案:
(1)试剂1的主要成分的化学式是_________。
解析 向淡黄色溶液中加入试剂1生成了淡血红色溶液,说明食品中的FeSO4被空气中的O2氧化生成了Fe3+,Fe3+与KSCN溶液反应生成血红色Fe(SCN)3。
(2)加入新制氯水后溶液血红色加深的原因是________________________________________________________ (用离子方程式表示)。
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-、
解析 淡血红色溶液中还含有较多的Fe2+,向其中加入新制氯水时,Cl2将Fe2+氧化成Fe3+,溶液中Fe3+浓度增大,生成的Fe(SCN)3浓度也增大,溶液颜色加深。
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
(3)该同学在实验中加入了过量氯水,放置一段时间后,发现深血红色褪去,现对褪色原因进行探究。①提出假设假设1 溶液中的+3价铁被氧化为更高价态的铁;假设2 __________________________。
SCN-被过量的氯水氧化
解析 实验中加入过量氯水,放置一段时间后,深血红色褪去,说明Fe(SCN)3逐渐消失,而Fe(SCN)3的生成与Fe3+、SCN-有关,根据假设1,溶液中的+3价铁被Cl2氧化为更高价态的铁,分析SCN-中各元素的化合价可知,S为-2价,C为+4价,N为-3价,所以SCN-也具有还原性,故也可能是SCN-被过量的氯水氧化导致深血红色褪去。
②设计方案为了对你所提出的假设2进行验证,请写出一种实验方案:________________________________________________________________________________________________________。
取少量褪色后的溶液,滴加过量KSCN溶液,若出现红色,则说明假设2成立,若不出现血红色,则说明假设2不成立
解析 假设Fe3+没有被氧化,而是SCN-被氧化,只要向褪色后的溶液中补充SCN-,若出现血红色,说明假设2成立;若不出现血红色,说明假设2不成立。
(4)应用拓展写出一种保存FeSO4固体的方法:____________。
解析 由于FeSO4易被空气中的O2氧化,所以FeSO4应密封保存。
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