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人教版高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第3讲铁铜及其化合物含答案
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课时跟踪练8一、选择题1．“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能是( )A．土壤中含有铁粉、二氧化锰等B．黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是添加了红色耐高温染料C．土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色CuD．土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3解析：A项，土壤中不含铁粉；B项，黑砖瓦中含有C、Fe3O4、FeO等，红砖瓦含有Fe2O3；C项，煅烧生成Cu2O红色物质，不是Cu。答案：D2．下列说法正确的是( )A．铁是位于第四周期ⅦB族元素，是一种重要的过渡元素B．四氧化三铁是氧化铁和氧化亚铁组成的混合物C．14 g铁粉和7 g硫粉混合后高温下充分反应能生成21 g硫化亚铁D．铁在溴蒸气中点燃可生成FeBr3答案：D3．下列有关铜的化合物说法正确的是( )A．根据铁比铜金属性强，在实际应用中可用FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板B．CuSO4溶液与H2S溶液反应的离子方程式为Cu2＋＋S2－=== CuS↓C．用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2OD．化学反应：CuO＋COeq \o(=====,\s\up15(△))Cu＋CO2的实验现象为黑色固体变成红色固体解析：在实际应用中可用FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板，利用的是铁离子的氧化性，与铁比铜金属性强无关系，A项错误；H2S难电离，CuSO4溶液与H2S溶液反应的离子方程式为Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋，B项错误；铜锈的主要成分是碱式碳酸铜，用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O，C项错误；根据化学反应：CuO＋COeq \o(=====,\s\up15(△))Cu＋CO2可知其实验现象为黑色固体变成红色固体，D项正确。答案：D4．(2020·宁夏石嘴山模拟)下列关于Fe3＋、Fe2＋的说法错误的是( )A．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化B．配制FeCl3溶液时，先将FeCl3晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度C．用如图装置可以制备Fe(OH)2沉淀D．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2解析：Cl－也可使酸性KMnO4溶液褪色，故不能验证Fe2＋是否存在，D项错误。答案：D5．某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如下。下列说法正确的是( )A．焙烧过程中每消耗1 mol CuS则消耗3 mol O2B．焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色C．滤渣中主要含铁的氧化物D．将获得的CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体解析：A项，2CuS＋3O2eq \o(=====,\s\up15(高温))2CuO＋2SO2，由方程式可知，1 mol CuS消耗1.5 mol O2，错误；B项，废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C项，调节pH时，Fe3＋水解转化为Fe(OH)3而除去，故滤渣中主要含Fe(OH)3错误；D项，将CuCl2·2H2O直接加热脱水，Cu2＋水解，HCl挥发会产生Cu(OH)2，无法得到CuCl2，错误。答案：B6．下表中列出了几种物质的熔点，据此判断下列说法正确的是( )A．铜球掉入铁水中不会熔化B．水银温度计可测量－40 ℃的温度C．金有很好的延展性，易加工成各种装饰品D．用钨制成的灯丝不易熔化解析：铁的熔点高于铜的熔点，铜球掉入铁水(温度至少为1 535 ℃)会熔化，故A项错误；水银的熔点－38.8 ℃，低于此温度水银为固体，水银温度计不能测量－40 ℃的温度，故B项错误；表中数据不能说明金具有很好的延展性，故C项错误；钨的熔点为3 410 ℃，熔点高，用钨制成的灯丝不易熔化，故D项正确。答案：D7．下列各组物质不能实现直接转化的是( )A．Mg→MgO→MgCl2→Mg(OH)2B．Cu→CuCl2→Cu(NO3)2→Cu(OH)2C．Fe→Fe3O4→Fe(OH)3→Fe2O3D．Na→Na2O2→Na2CO3→NaCl解析：镁燃烧生成氧化镁，氧化镁与盐酸反应生成氯化镁，氯化镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁，故A项能实现；铜与氯气反应生成氯化铜，氯化铜与硝酸银反应生成硝酸铜，硝酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜，故B项能实现；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，四氧化三铁不能直接转化为氢氧化铁，故C项不能实现；钠燃烧生成过氧化钠，过氧化钠吸收二氧化碳生成碳酸钠，碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠，故D项能实现。答案：C8．(2020·湖南永州第一次模拟)一定量的某磁黄铁矿(主要成分FexS，S为－2价)与100 mL盐酸恰好完全反应(矿石中其他成分不与盐酸反应)，生成3.2 g硫单质、0.4 mol FeCl2和一定量H2S气体，且溶液中无Fe3＋。则下列说法正确的是( )A．该盐酸的物质的量浓度为4.0 mol·L－1B．该磁黄铁矿FexS中，Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比为2∶1C．生成的H2S气体在标准状况下的体积为8.96 LD．该磁黄铁矿中FexS的x＝0.85解析：n(S)＝3.2 g÷32 g·mol－1＝0.1 mol，根据转移电子守恒得n(Fe3＋)＝eq \f(0.1 mol×（2－0）,3－2)＝0.2 mol，则n(Fe2＋)＝0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol，所以n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.2 mol∶0.2 mol＝1∶1，据此分析解答。盐酸恰好反应生成FeCl2的物质的量为0.4 mol，根据Cl原子守恒可得c(HCl)＝eq \f(2×0.4 mol,0.1 L)＝8.0 mol·L－1，A项错误；由以上分析可知，该磁黄铁矿FexS中，Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝1∶1，B项错误；根据氢原子、氯原子守恒得n(H2S)＝eq \f(1,2)n(HCl)＝n(FeCl2)＝0.4 mol，V(H2S)＝0.4 mol×22.4 L·mol－1＝8.96 L，C项正确；FexS中n(S)＝0.1 mol＋0.4 mol＝0.5 mol，n(Fe)＝0.4 mol，所以n(Fe)∶n(S)＝0.4 mol∶0.5 mol＝0.8，所以x＝0.8，D项错误。答案：C二、非选择题9．硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上做补血剂。某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下：请回答下列问题：(1)证明步骤①滤液中含有Fe2＋的方法：取样，先滴加KSCN溶液，再滴加________，该过程的现象为______________________________________________________________________________。(2)步骤②加入过量H2O2的目的是______________________________________________________________________________。(3)步骤③中反应的离子方程式是_______________________。(4)步骤④中一系列处理的操作步骤：过滤、________、灼烧、________、称量。(5)若实验中铁无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为________g(用含a的代数式表示)。解析：(2)由于H2O2具有氧化性，加入过量H2O2的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋。(3)步骤③的目的是将Fe3＋全部转化为Fe(OH)3，所以步骤③需加入过量的氨水，反应的离子方程式是Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NHeq \o\al(＋,4)。(4)步骤④的目的是将产生的红褐色悬浊液分离，最终得到固体Fe2O3，所以步骤④的操作步骤是过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。(5)由于实验中铁无损耗，根据铁元素守恒得，每片补血剂中m(Fe)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2×56×a,2×56＋3×16)))÷10(g)＝0.07a g。答案：(1)氯水(或双氧水或稀硝酸或其他合理答案) 滴加KSCN无变化，滴加氯水后溶液由浅绿色变为红色 (2)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋ (3)Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NHeq \o\al(＋,4) (4)洗涤 冷却 (5)0.07a10．铁矿石是工业炼铁的主要原料之一，其主要成分为铁的氧化物(设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与H2SO4反应)。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究。请回答下列问题：Ⅰ.铁矿石中含氧量的测定。实验步骤：①按如图组装仪器，检查装置的气密性；②将5.0 g铁矿石放入硬质玻璃管中，装置B、C中的药品如图所示(夹持仪器均省略)；③从左端导气管口处不断地缓缓通入H2，待C装置出口处H2验纯后，点燃A处酒精灯；④充分反应后，撤掉酒精灯，再持续通入氢气至完全冷却。(1)装置C的作用为_____________________________________。(2)测得反应后装置B增重1.35 g，则铁矿石中氧的百分含量为________。(3)若将H2换成CO，则还需补充____________装置。Ⅱ.铁矿石中含铁量的测定。eq \x(\a\al(10.0 g,铁矿石))eq \o(――→,\s\up15(①足量稀硫酸),\s\do20(②过滤))eq \x(滤液A)eq \o(――→,\s\up15(③通入足量Cl2),\s\do20(④加热煮沸))eq \x(溶液B)eq \o(――→,\s\up15(⑤稀释至),\s\do20(250 mL))eq \x(\a\al(取20.00 mL,B的稀溶液))eq \o(――→,\s\up15(⑥用0.500 0 mol·L－1),\s\do20(的KI溶液滴定))eq \x(\a\al(消耗KI溶液,V mL))(4)步骤④中煮沸的作用是________________________________________________________________________________。(5)步骤⑤中用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还有____________________________。(6)若滴定过程中消耗0.500 0 mol·L－1的KI溶液20.00 mL，则铁矿石中铁的百分含量为________。(7)由Ⅰ、Ⅱ可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式________。解析：Ⅰ.(1)该实验中，氢气和氧化铁反应生成金属铁和水，根据固体质量的变化来计算铁的含量，B处的干燥管作用是吸收产生的水蒸气，所以C装置要防止空气中的水蒸气和CO2进入B中，影响测定结果。(2)测得反应后装置B增重1.35 g，根据反应的实质，氧元素的质量分数是eq \f(\f(1.35,18)×16,5.0)×100%＝24%。(3)因CO有毒，不能排放到空气中，应加尾气处理装置。Ⅱ.(4)向铁矿石中加入硫酸酸化，生成硫酸的铁盐溶液，还存在过量的硫酸溶液。测定过程中通入了过量的氯气，煮沸的作用是赶走溶液中溶解的过量的Cl2，否则会影响与KI的反应，带来实验误差。(5)若稀释到250 mL，采用的仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250 mL容量瓶。(6)由于所取溶液(含Fe3＋)的体积与消耗KI溶液的体积相等，反应的方程式为2Fe3＋＋2I－=== 2Fe2＋＋I2，结合方程式可知，c(Fe3＋)＝c(KI)＝0.5 mol·L－1，所以铁元素的百分含量为eq \f(0.5 mol·L－1×0.25 L×56 g·mol－1,10 g)×100%＝70%。(7)铁的质量分数是70%，氧元素的质量分数是24%，所以100 g铁矿石中，铁元素的质量是70 g，氧元素质量是24 g，铁元素和氧元素的物质的量比为eq \f(70,56)∶eq \f(24,16)＝5∶6，铁的氧化物的化学式为Fe5O6。答案：Ⅰ.(1)防止空气中的水蒸气和CO2进入B中，影响测定结果 (2)24% (3)尾气处理Ⅱ.(4)赶走溶液中溶解的过量的Cl2 (5)250 mL容量瓶 (6)70% (7)Fe5O611．(2020·惠州第二次调研节选)高铁酸钾(K2FeO4)具有高效的消毒作用，为一种新型非氯高效消毒剂。以废铁屑(含有少量Ni)为主要原料制备高铁酸钾的流程如下：资料显示：一些金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下：(1)高铁酸钾具有高效消毒主要是因其具有__________性所致。(2)步骤③反应的离子方程式是________________________________________________________________________________。(3)步骤④不能引入新杂质，调节pH所用的某种氧化物的化学式是__________，调节pH的范围是__________________________。(4)步骤⑤发生反应的离子方程式是____________________________________________________________________________。(5)该流程中可循环利用的物质是________(写化学式)。(6)步骤⑥中，由Na2FeO4得到粗K2FeO4的原理可能是_____________________________________________________。解析：(1)高铁酸钾中铁化合价处于最高价，具有高效消毒特性主要是因其具有强氧化性所致。(2)步骤③反应的离子方程式是2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)调节pH，应生成氢氧化铁沉淀，以分离铁离子和镍离子，应加入氧化铁，避免生成杂质，由表中数据可知调节pH的范围是2.94≤pH＜7.60。(4)步骤⑤是氢氧化铁和次氯酸钠发生氧化还原反应，因此反应的离子方程式是2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeOeq \o\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O。(5)该流程中高铁酸钠和氢氧化钾反应生成高铁酸钾和氢氧化钠，因此可循环利用的物质是氢氧化钠。(6)步骤⑥中，由于K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4的溶解度，加饱和KOH，析出更多Na2FeO4晶体。答案：(1)强氧化 (2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (3)Fe2O3 2.94≤pH＜7.60 (4)2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeOeq \o\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O (5)NaOH(6)K2FeO4的溶解度比Na2FeO4的小，加饱和KOH，析出更多Na2FeO4晶体12．(2020·贵州铜仁模拟)钴(Co)是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料，其金属性弱于Fe强于Cu。某硫钴铜矿的成分为CoS、CuFeS2、CaS、SiO2，一种利用生物浸出并回收其中钴和铜的工艺流程如图：回答下列问题：(1)Cu2＋的生物浸出原理如下：温度超过50 ℃浸出率急剧下降，其原因是______________________________________________________________________；其他金属离子的浸出原理与上图类似，写出由CoS浸出Co2＋的离子方程式：____________________________________________________________________________________________________。(2)浸出渣的主要成分为________________。(3)萃取分离铜的原理如下：Cu2＋＋2(HR)orgeq \o(,\s\up15(萃取),\s\do20(反萃取))(CuR2)org＋2H＋。根据流程，反萃取加入的试剂应该为________(写化学式)。(4)除铁步骤中加入H2O2，调节溶液的pH至4，将Fe2＋转化为FeOOH过滤除去，写出该转化的离子方程式为______________________________________________________________________。检验Fe2＋是否完全被转化的试剂为_______________________。解析：(1)温度过高细菌失活，浸出率急剧下降；根据Cu2＋的生物浸出可知矿物在细菌和Fe3＋作用下化合物中S元素转化为S单质，则Co2＋的生物浸出离子方程式为CoS＋2Fe3＋eq \o(=====,\s\up15(细菌))Co2＋＋2Fe2＋＋S。(2)由生物浸出原理图可知S元素最终转化为SOeq \o\al(2－,4)，与Ca2＋结合生成CaSO4，SiO2不参与反应，金属阳离子进入滤液，则浸出渣的主要成分为CaSO4、SiO2。(3)根据平衡移动原理可知，反萃取需加入酸，由流程图可知反萃取后得到CuSO4溶液。则应加入硫酸。(4)H2O2和Fe2＋反应生成FeOOH沉淀，离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H2O===2FeOOH↓＋4H＋。检验亚铁离子可用铁氰化钾溶液，若生成蓝色沉淀则存在亚铁离子。答案：(1)温度过高细菌失活 CoS＋2Fe3＋eq \o(=====,\s\up15(细菌))Co2＋＋2Fe2＋＋S (2)CaSO4、SiO2 (3)H2SO4 (4)H2O2＋2Fe2＋＋2H2O=== 2FeOOH↓＋4H＋ 铁氰化钾 物质的名称汞金铜铁钨熔点/℃－38.81 0641 0831 5353 410M(OH)npH开始沉淀完全沉淀Fe(OH)32.532.94Ni(OH)27.609.75
课时跟踪练8一、选择题1．“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能是( )A．土壤中含有铁粉、二氧化锰等B．黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是添加了红色耐高温染料C．土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色CuD．土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3解析：A项，土壤中不含铁粉；B项，黑砖瓦中含有C、Fe3O4、FeO等，红砖瓦含有Fe2O3；C项，煅烧生成Cu2O红色物质，不是Cu。答案：D2．下列说法正确的是( )A．铁是位于第四周期ⅦB族元素，是一种重要的过渡元素B．四氧化三铁是氧化铁和氧化亚铁组成的混合物C．14 g铁粉和7 g硫粉混合后高温下充分反应能生成21 g硫化亚铁D．铁在溴蒸气中点燃可生成FeBr3答案：D3．下列有关铜的化合物说法正确的是( )A．根据铁比铜金属性强，在实际应用中可用FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板B．CuSO4溶液与H2S溶液反应的离子方程式为Cu2＋＋S2－=== CuS↓C．用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2OD．化学反应：CuO＋COeq \o(=====,\s\up15(△))Cu＋CO2的实验现象为黑色固体变成红色固体解析：在实际应用中可用FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板，利用的是铁离子的氧化性，与铁比铜金属性强无关系，A项错误；H2S难电离，CuSO4溶液与H2S溶液反应的离子方程式为Cu2＋＋H2S===CuS↓＋2H＋，B项错误；铜锈的主要成分是碱式碳酸铜，用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O，C项错误；根据化学反应：CuO＋COeq \o(=====,\s\up15(△))Cu＋CO2可知其实验现象为黑色固体变成红色固体，D项正确。答案：D4．(2020·宁夏石嘴山模拟)下列关于Fe3＋、Fe2＋的说法错误的是( )A．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化B．配制FeCl3溶液时，先将FeCl3晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度C．用如图装置可以制备Fe(OH)2沉淀D．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2解析：Cl－也可使酸性KMnO4溶液褪色，故不能验证Fe2＋是否存在，D项错误。答案：D5．某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如下。下列说法正确的是( )A．焙烧过程中每消耗1 mol CuS则消耗3 mol O2B．焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色C．滤渣中主要含铁的氧化物D．将获得的CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体解析：A项，2CuS＋3O2eq \o(=====,\s\up15(高温))2CuO＋2SO2，由方程式可知，1 mol CuS消耗1.5 mol O2，错误；B项，废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C项，调节pH时，Fe3＋水解转化为Fe(OH)3而除去，故滤渣中主要含Fe(OH)3错误；D项，将CuCl2·2H2O直接加热脱水，Cu2＋水解，HCl挥发会产生Cu(OH)2，无法得到CuCl2，错误。答案：B6．下表中列出了几种物质的熔点，据此判断下列说法正确的是( )A．铜球掉入铁水中不会熔化B．水银温度计可测量－40 ℃的温度C．金有很好的延展性，易加工成各种装饰品D．用钨制成的灯丝不易熔化解析：铁的熔点高于铜的熔点，铜球掉入铁水(温度至少为1 535 ℃)会熔化，故A项错误；水银的熔点－38.8 ℃，低于此温度水银为固体，水银温度计不能测量－40 ℃的温度，故B项错误；表中数据不能说明金具有很好的延展性，故C项错误；钨的熔点为3 410 ℃，熔点高，用钨制成的灯丝不易熔化，故D项正确。答案：D7．下列各组物质不能实现直接转化的是( )A．Mg→MgO→MgCl2→Mg(OH)2B．Cu→CuCl2→Cu(NO3)2→Cu(OH)2C．Fe→Fe3O4→Fe(OH)3→Fe2O3D．Na→Na2O2→Na2CO3→NaCl解析：镁燃烧生成氧化镁，氧化镁与盐酸反应生成氯化镁，氯化镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁，故A项能实现；铜与氯气反应生成氯化铜，氯化铜与硝酸银反应生成硝酸铜，硝酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜，故B项能实现；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，四氧化三铁不能直接转化为氢氧化铁，故C项不能实现；钠燃烧生成过氧化钠，过氧化钠吸收二氧化碳生成碳酸钠，碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠，故D项能实现。答案：C8．(2020·湖南永州第一次模拟)一定量的某磁黄铁矿(主要成分FexS，S为－2价)与100 mL盐酸恰好完全反应(矿石中其他成分不与盐酸反应)，生成3.2 g硫单质、0.4 mol FeCl2和一定量H2S气体，且溶液中无Fe3＋。则下列说法正确的是( )A．该盐酸的物质的量浓度为4.0 mol·L－1B．该磁黄铁矿FexS中，Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比为2∶1C．生成的H2S气体在标准状况下的体积为8.96 LD．该磁黄铁矿中FexS的x＝0.85解析：n(S)＝3.2 g÷32 g·mol－1＝0.1 mol，根据转移电子守恒得n(Fe3＋)＝eq \f(0.1 mol×（2－0）,3－2)＝0.2 mol，则n(Fe2＋)＝0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol，所以n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.2 mol∶0.2 mol＝1∶1，据此分析解答。盐酸恰好反应生成FeCl2的物质的量为0.4 mol，根据Cl原子守恒可得c(HCl)＝eq \f(2×0.4 mol,0.1 L)＝8.0 mol·L－1，A项错误；由以上分析可知，该磁黄铁矿FexS中，Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝1∶1，B项错误；根据氢原子、氯原子守恒得n(H2S)＝eq \f(1,2)n(HCl)＝n(FeCl2)＝0.4 mol，V(H2S)＝0.4 mol×22.4 L·mol－1＝8.96 L，C项正确；FexS中n(S)＝0.1 mol＋0.4 mol＝0.5 mol，n(Fe)＝0.4 mol，所以n(Fe)∶n(S)＝0.4 mol∶0.5 mol＝0.8，所以x＝0.8，D项错误。答案：C二、非选择题9．硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上做补血剂。某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下：请回答下列问题：(1)证明步骤①滤液中含有Fe2＋的方法：取样，先滴加KSCN溶液，再滴加________，该过程的现象为______________________________________________________________________________。(2)步骤②加入过量H2O2的目的是______________________________________________________________________________。(3)步骤③中反应的离子方程式是_______________________。(4)步骤④中一系列处理的操作步骤：过滤、________、灼烧、________、称量。(5)若实验中铁无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为________g(用含a的代数式表示)。解析：(2)由于H2O2具有氧化性，加入过量H2O2的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋。(3)步骤③的目的是将Fe3＋全部转化为Fe(OH)3，所以步骤③需加入过量的氨水，反应的离子方程式是Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NHeq \o\al(＋,4)。(4)步骤④的目的是将产生的红褐色悬浊液分离，最终得到固体Fe2O3，所以步骤④的操作步骤是过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。(5)由于实验中铁无损耗，根据铁元素守恒得，每片补血剂中m(Fe)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2×56×a,2×56＋3×16)))÷10(g)＝0.07a g。答案：(1)氯水(或双氧水或稀硝酸或其他合理答案) 滴加KSCN无变化，滴加氯水后溶液由浅绿色变为红色 (2)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋ (3)Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NHeq \o\al(＋,4) (4)洗涤 冷却 (5)0.07a10．铁矿石是工业炼铁的主要原料之一，其主要成分为铁的氧化物(设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与H2SO4反应)。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究。请回答下列问题：Ⅰ.铁矿石中含氧量的测定。实验步骤：①按如图组装仪器，检查装置的气密性；②将5.0 g铁矿石放入硬质玻璃管中，装置B、C中的药品如图所示(夹持仪器均省略)；③从左端导气管口处不断地缓缓通入H2，待C装置出口处H2验纯后，点燃A处酒精灯；④充分反应后，撤掉酒精灯，再持续通入氢气至完全冷却。(1)装置C的作用为_____________________________________。(2)测得反应后装置B增重1.35 g，则铁矿石中氧的百分含量为________。(3)若将H2换成CO，则还需补充____________装置。Ⅱ.铁矿石中含铁量的测定。eq \x(\a\al(10.0 g,铁矿石))eq \o(――→,\s\up15(①足量稀硫酸),\s\do20(②过滤))eq \x(滤液A)eq \o(――→,\s\up15(③通入足量Cl2),\s\do20(④加热煮沸))eq \x(溶液B)eq \o(――→,\s\up15(⑤稀释至),\s\do20(250 mL))eq \x(\a\al(取20.00 mL,B的稀溶液))eq \o(――→,\s\up15(⑥用0.500 0 mol·L－1),\s\do20(的KI溶液滴定))eq \x(\a\al(消耗KI溶液,V mL))(4)步骤④中煮沸的作用是________________________________________________________________________________。(5)步骤⑤中用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还有____________________________。(6)若滴定过程中消耗0.500 0 mol·L－1的KI溶液20.00 mL，则铁矿石中铁的百分含量为________。(7)由Ⅰ、Ⅱ可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式________。解析：Ⅰ.(1)该实验中，氢气和氧化铁反应生成金属铁和水，根据固体质量的变化来计算铁的含量，B处的干燥管作用是吸收产生的水蒸气，所以C装置要防止空气中的水蒸气和CO2进入B中，影响测定结果。(2)测得反应后装置B增重1.35 g，根据反应的实质，氧元素的质量分数是eq \f(\f(1.35,18)×16,5.0)×100%＝24%。(3)因CO有毒，不能排放到空气中，应加尾气处理装置。Ⅱ.(4)向铁矿石中加入硫酸酸化，生成硫酸的铁盐溶液，还存在过量的硫酸溶液。测定过程中通入了过量的氯气，煮沸的作用是赶走溶液中溶解的过量的Cl2，否则会影响与KI的反应，带来实验误差。(5)若稀释到250 mL，采用的仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250 mL容量瓶。(6)由于所取溶液(含Fe3＋)的体积与消耗KI溶液的体积相等，反应的方程式为2Fe3＋＋2I－=== 2Fe2＋＋I2，结合方程式可知，c(Fe3＋)＝c(KI)＝0.5 mol·L－1，所以铁元素的百分含量为eq \f(0.5 mol·L－1×0.25 L×56 g·mol－1,10 g)×100%＝70%。(7)铁的质量分数是70%，氧元素的质量分数是24%，所以100 g铁矿石中，铁元素的质量是70 g，氧元素质量是24 g，铁元素和氧元素的物质的量比为eq \f(70,56)∶eq \f(24,16)＝5∶6，铁的氧化物的化学式为Fe5O6。答案：Ⅰ.(1)防止空气中的水蒸气和CO2进入B中，影响测定结果 (2)24% (3)尾气处理Ⅱ.(4)赶走溶液中溶解的过量的Cl2 (5)250 mL容量瓶 (6)70% (7)Fe5O611．(2020·惠州第二次调研节选)高铁酸钾(K2FeO4)具有高效的消毒作用，为一种新型非氯高效消毒剂。以废铁屑(含有少量Ni)为主要原料制备高铁酸钾的流程如下：资料显示：一些金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下：(1)高铁酸钾具有高效消毒主要是因其具有__________性所致。(2)步骤③反应的离子方程式是________________________________________________________________________________。(3)步骤④不能引入新杂质，调节pH所用的某种氧化物的化学式是__________，调节pH的范围是__________________________。(4)步骤⑤发生反应的离子方程式是____________________________________________________________________________。(5)该流程中可循环利用的物质是________(写化学式)。(6)步骤⑥中，由Na2FeO4得到粗K2FeO4的原理可能是_____________________________________________________。解析：(1)高铁酸钾中铁化合价处于最高价，具有高效消毒特性主要是因其具有强氧化性所致。(2)步骤③反应的离子方程式是2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)调节pH，应生成氢氧化铁沉淀，以分离铁离子和镍离子，应加入氧化铁，避免生成杂质，由表中数据可知调节pH的范围是2.94≤pH＜7.60。(4)步骤⑤是氢氧化铁和次氯酸钠发生氧化还原反应，因此反应的离子方程式是2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeOeq \o\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O。(5)该流程中高铁酸钠和氢氧化钾反应生成高铁酸钾和氢氧化钠，因此可循环利用的物质是氢氧化钠。(6)步骤⑥中，由于K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4的溶解度，加饱和KOH，析出更多Na2FeO4晶体。答案：(1)强氧化 (2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (3)Fe2O3 2.94≤pH＜7.60 (4)2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeOeq \o\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O (5)NaOH(6)K2FeO4的溶解度比Na2FeO4的小，加饱和KOH，析出更多Na2FeO4晶体12．(2020·贵州铜仁模拟)钴(Co)是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料，其金属性弱于Fe强于Cu。某硫钴铜矿的成分为CoS、CuFeS2、CaS、SiO2，一种利用生物浸出并回收其中钴和铜的工艺流程如图：回答下列问题：(1)Cu2＋的生物浸出原理如下：温度超过50 ℃浸出率急剧下降，其原因是______________________________________________________________________；其他金属离子的浸出原理与上图类似，写出由CoS浸出Co2＋的离子方程式：____________________________________________________________________________________________________。(2)浸出渣的主要成分为________________。(3)萃取分离铜的原理如下：Cu2＋＋2(HR)orgeq \o(,\s\up15(萃取),\s\do20(反萃取))(CuR2)org＋2H＋。根据流程，反萃取加入的试剂应该为________(写化学式)。(4)除铁步骤中加入H2O2，调节溶液的pH至4，将Fe2＋转化为FeOOH过滤除去，写出该转化的离子方程式为______________________________________________________________________。检验Fe2＋是否完全被转化的试剂为_______________________。解析：(1)温度过高细菌失活，浸出率急剧下降；根据Cu2＋的生物浸出可知矿物在细菌和Fe3＋作用下化合物中S元素转化为S单质，则Co2＋的生物浸出离子方程式为CoS＋2Fe3＋eq \o(=====,\s\up15(细菌))Co2＋＋2Fe2＋＋S。(2)由生物浸出原理图可知S元素最终转化为SOeq \o\al(2－,4)，与Ca2＋结合生成CaSO4，SiO2不参与反应，金属阳离子进入滤液，则浸出渣的主要成分为CaSO4、SiO2。(3)根据平衡移动原理可知，反萃取需加入酸，由流程图可知反萃取后得到CuSO4溶液。则应加入硫酸。(4)H2O2和Fe2＋反应生成FeOOH沉淀，离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H2O===2FeOOH↓＋4H＋。检验亚铁离子可用铁氰化钾溶液，若生成蓝色沉淀则存在亚铁离子。答案：(1)温度过高细菌失活 CoS＋2Fe3＋eq \o(=====,\s\up15(细菌))Co2＋＋2Fe2＋＋S (2)CaSO4、SiO2 (3)H2SO4 (4)H2O2＋2Fe2＋＋2H2O=== 2FeOOH↓＋4H＋ 铁氰化钾 物质的名称汞金铜铁钨熔点/℃－38.81 0641 0831 5353 410M(OH)npH开始沉淀完全沉淀Fe(OH)32.532.94Ni(OH)27.609.75
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