必修 第一册第二节 金属材料练习题

第三章　铁　金属材料

注意事项

1.全卷满分100分。考试用时90分钟。

2.可能用到的相对原子质量:H 1　C 12　O 16　Na 23　Mg 24　Al 27　Fe 56　Cu 64。

一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)

1.中国人民从古代到现代,一直都在创造着辉煌。下列生产或制造的物品中,其主要成分不属于合金的是(　　)

2.下列有关金属及其化合物的说法正确的是(　　)

A.铝和氢氧化钠溶液反应生成Al(OH)3和H2O

B.钠在空气中燃烧生成Na2O

C.不锈钢表面的氧化膜被破坏后将变得容易被腐蚀

D.稀土元素被称为“冶金工业的维生素”

3.中华优秀传统文化涉及很多化学知识,下列有关说法错误的是(　　)

A.《本草纲目》记载的“金刚石”与“石墨”都属于碳元素的同素异形体

B.古剑“以剂钢为刃,柔铁为茎干,不尔则多断折”中“剂钢”是铁合金

C.古代湿法炼铜“曾青得铁则化为铜”中矿石“曾青”的主要成分为CuO

D.“灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”中的“碱”是K2CO3

4.化学在生产和日常生活中有重要的应用。下列说法不正确的是(　　)

A.目前我国流通的硬币是由合金材料制造的

B.生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加

C.烟花的绚烂色彩与某些金属元素的焰色有关

D.铝比铁活泼,但在空气中铝制品比铁制品耐腐蚀

5.下列关于合金与新型合金材料说法不正确的是(　　)

A.钠和钾的合金可用于快中子反应堆的热交换剂

B.钛合金生物相容性好,强度大,可用作人造骨骼

C.生铁和钢是含碳量不同的铁碳合金,故合金均为混合物

D.合金的熔点比其成分金属的熔点高

6.对实验Ⅰ~Ⅳ的实验操作现象判断正确的是(　　)

A.实验Ⅰ:制得Fe(OH)3胶体,产生红褐色沉淀

B.实验Ⅱ:溶液颜色变红

C.实验Ⅲ:放出大量气体

D.实验Ⅳ:铜片表面有黑色固体生成

7.下列各组物质中,所加除杂试剂正确的是(　　)

8.现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样,利用其与水的反应测定Na2O2试样的纯度。若开始时测得样品的质量为2.0 g,反应结束后测得生成气体体积为224 mL(标准状况下),则Na2O2试样中Na2O2的质量分数为(　　)

A.39%　　B.52%　　C.78%　　D.91%

9.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100 mL 1 mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全反应,放出11.2 mL(标准状况下)气体,向所得溶液中加入KSCN溶液不变红色。用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,所得铁的质量为(　　)

A.2.8 g　　B.11.2 g　　C.5.6 g　　D.无法计算

10.下列反应对应的离子方程式正确的是(　　)

A.将FeSO4溶液与酸性KMnO4溶液混合:5Fe2++2Mn+16H+ 5Fe3++2Mn2++8H2O

B.向稀硫酸中加入少量四氧化三铁:Fe3O4+8H+ 2Fe3++Fe2++4H2O

C.向稀盐酸中加入少量铁粉:6H++2Fe 2Fe3++3H2↑

D.向氢氧化钠稀溶液中加入适量氧化铝:Al2O3+2Na++2OH- 2NaAlO2↓+H2O

11.有BaCl2和KCl的混合溶液a L,将其平均分成两份。一份滴加稀硫酸,使Ba2+完全沉淀,消耗x mol H2SO4;另一份滴加AgNO3溶液,使Cl-完全沉淀,消耗y mol AgNO3。据此得知原混合溶液中c(K+)为(　　)

A. mol·L-1　　　　B. mol·L-1

C. mol·L-1　　　　D. mol·L-1

12.向含有一定物质的量的FeCl3和CuCl2的混合溶液中逐渐加入Fe粉至过量,该溶液的质量随加入Fe粉的质量的变化关系图为(　　)

13.高铁酸钾(K2FeO4)是环保、高效、多功能饮用水处理剂,制备流程如图所示:

下列叙述错误的是(　　)

A.反应Ⅰ不能在常温下进行

B.“尾气”可用FeCl2溶液吸收,其离子方程式为2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-

C.反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3

D.最后一步能制取K2FeO4的原因可能是相同温度下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4

14.在200 g 8%的NaOH溶液中通入一定量的CO2后,再向溶液中逐滴滴加稀盐酸至150 g时开始产生气体,继续滴加稀盐酸到200 g时,气体质量最大(假设CO2全部逸出)。溶液中产生CO2的质量与加入盐酸的质量关系如图所示。下列说法正确的是(设盐酸的密度为1 g/mL)(　　)

A.B点时所得溶液的溶质为NaHCO3

B.AB段发生的反应只有Na2CO3+HCl NaHCO3+NaCl

C.最初通入的CO2的质量为8.8 g

D.OA段发生的反应只有中和反应

15.为确定Fe2O3和Cu混合物的组成(假设混合均匀),某兴趣小组称取五份不同质量的样品,分别投入30.0 mL某浓度的稀硫酸中。充分反应后,每组样品剩余固体的质量与原样品质量的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A.各组样品均发生反应:Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O、2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+

B.1.76 g样品充分反应后,溶液中一定存在Fe2+和Cu2+,一定不存在Fe3+

C.该混合物中n(Fe2O3)∶n(Cu)=1∶3

D.稀硫酸的浓度为3.00 mol·L-1

二、非选择题(本题共5小题,共55分)

16.(9分)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题:

(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 mol/L的溶液。为防止Fe2+被氧化,FeCl2溶液中需加入　　　　,反应的化学方程式为　　　　　　　　　。 

(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液,加入1滴KSCN溶液,再加入几滴氯水,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。

(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入1滴KSCN溶液和几滴氯水,溶液变红,煤油的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

(4)丙组同学取5 mL 0.1 mol/L KI溶液,加入6 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验:

①第一支试管中加入1滴淀粉溶液,溶液显　　　　色; 

②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀;

③第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。

实验②检验的离子可能是　　　(填离子符号);写出KI与FeCl3反应的离子方程式:　　　　　　　　　　。 

17.(12分)含镁3%~5%的铝镁合金是轮船制造、化工生产、机械制造等行业的重要原料。现有一块质量为m g的铝镁合金,欲测定其中镁的质量分数,几位同学设计了以下不同的实验方案:

方案1:铝镁合金与足量盐酸反应,测定气体在标准状况下的体积(V1 L)。

方案2:铝镁合金与足量氢氧化钠溶液反应,过滤、洗涤、烘干,测定剩余固体质量(w1 g)。

方案3:铝镁合金与过量的盐酸反应,在溶液中加入过量的氢氧化钠溶液,过滤、洗涤、灼烧,测定固体的质量(w2 g)。

(1)某化学实验小组利用如图所示的装置,按照方案1进行了实验。

①装置中仪器a、b的名称分别是　　　　　　　、　　　　　　　。

②实验装置中有两处明显错误,请指出:　　　　　　　   　　　

　　　　　、　　　　　　　　　　　　　;绘出正确的装置图。 

(2)方案2中的离子方程式为　　　　　　　　　　　。 

(3)方案3中“过滤”操作中用到玻璃棒,玻璃棒的作用是　　　　　　　　　　　　,若按方案3进行实验,测得的镁的质量分数为　　　　　　。 

(4)请你设计一个不同于上述方案的实验方案,简述实验原理:　　　　　　　　　　　 　　　　　  　　　　　　 

　　　　　　　　　　　　。 

18.(11分)某校化学小组学生利用如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验,并对产物组成进行探究(图中夹持及尾气处理装置均已略去)。请回答下列问题:

(1)装置A的作用是　　　　　　　　。 

(2)硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　。 

(3)实验中先点燃酒精灯a再点燃酒精喷灯,可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)装置E中的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(5)利用反应后的固体物质进行如下实验:

①某同学发现实验中加入过量新制氯水,放置一段时间后,深红色会逐渐褪去,褪色后的溶液中继续滴加KSCN溶液,又出现红色,则褪色的原因可能是　　　　　　　　　　　　　。 

②该同学将上述实验中的新制氯水改为H2O2溶液,也能出现深红色溶液,用离子方程式表示溶液颜色加深的原因　　　　　　　　　。 

③电子工业中,人们常用FeCl3溶液腐蚀铜板来制作印刷电路板,请写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　。 

19.(13分)我国某现代化铜冶炼厂排放的废水中含有较多的Fe2+、Fe3+、Cu2+、S和少量的Na+,为了减少污染并变废为宝,该铜冶炼厂以该废水为原料制备硫酸钠、硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)并回收金属铜,设计了如下流程(流程中加入的试剂均过量)。

已知:加入的试剂①为NaOH溶液。回答下列问题:

(1)操作a的名称为　　　　,在实验室进行该操作时需要用到的玻璃仪器有　　　　　　　　　　;溶液A中所含的溶质为　　　　　

　　(填化学式)。 

(2)加入的试剂③为　　　　(填试剂名称)。 

(3)检验溶液D中的金属阳离子的具体操作及现象为　　 　　　

　　　　　　　　　　　　　　　,写出检验过程中属于氧化还原反应的离子方程式并用双线桥法标出电子转移的数目和方向:　  　　

　　　　　　　　。 

(4)若取2 mL溶液D加入试管中,然后滴加氢氧化钠溶液,可观察到的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,此现象中涉及的氧化还原反应的化学方程式为　　　　　             　　　

　　　　　　　。 

20.(10分)为验证氧化性Cl2>Fe3+>SO2,某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已省略,气密性已检验)。

实验过程:

Ⅰ.打开止水夹K1~K4,通入一段时间N2,再将T型导管插入B中,继续通入N2,然后关闭K1、K3、K4。

Ⅱ.打开活塞a,滴加一定量的浓盐酸,给A加热。

Ⅲ.当B中溶液变黄时,停止加热,关闭K2。

Ⅳ.打开活塞b,使约2 mL的溶液流入D试管中,检验其中的离子。

Ⅴ.打开K3和活塞c,加入70%的硫酸溶液,一段时间后关闭K3。

Ⅵ.更换试管D,重复过程Ⅳ,检验B中溶液的离子。

(1)过程Ⅰ的目的是　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)若向过程ⅢB中的黄色溶液中通入H2S气体,会观察到有淡黄色沉淀生成,写出该反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　。 

(3)若将制取的SO2通入硫酸酸化的高锰酸钾溶液可使溶液褪色,其反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。 

(4)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验,结论如下表所示。他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl2>Fe3+>SO2的是　　　　(填“甲”“乙”或“丙”)。 

(5)将B中的FeCl2溶液换成100 mL FeBr2溶液并向其中通入2.24 L Cl2(标准状况下),若溶液中有的Br-被氧化成单质Br2,则原FeBr2溶液中FeBr2的物质的量浓度为　　　　　　。 

答案全解全析

1.D　铝钛合金、青铜和不锈钢均为合金,西周玉鹿的主要成分不属于合金。

2.D　Al和NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2,A项错误;Na在空气中燃烧生成Na2O2,Na在常温下与O2反应生成Na2O,B项错误;不锈钢的内部结构导致其不易被腐蚀,即使表面氧化膜被破坏后仍不易被腐蚀,C项错误;在合金中加入适量稀土金属,能大大改善合金的性能,故稀土元素被称为“冶金工业的维生素”,D项正确。

3.C　“曾青得铁则化为铜”描述的是硫酸铜与铁的置换反应,“曾青”的主要成分为CuSO4,C项错误。

4.B　目前流通的硬币的主要成分属于合金,A项正确;生铁含碳量为2.0%~4.3%,其含碳量比普通钢和不锈钢的高,B项错误;节日燃放的五彩缤纷的烟花,所呈现的就是某些金属元素的焰色,C项正确;在空气中铝的表面易形成一层致密的氧化膜,故不易被腐蚀,D项正确。

5.D　一般来说,合金的熔点比其组成成分金属的熔点低,D项错误。

6.C　沸水中滴入FeCl3饱和溶液继续煮沸至出现红褐色液体,即制得Fe(OH)3胶体,不会产生红褐色沉淀,A项错误;Fe2+遇KSCN溶液不会出现红色,B项错误;向Al粉中加入NaOH溶液,反应生成NaAlO2和H2,即放出大量气体,C项正确;Fe2(SO4)3与Cu反应生成CuSO4和FeSO4,不会有黑色固体生成,D项错误。

7.C　FeCl3可与Fe反应生成FeCl2,除杂时应加铁粉,A项错误;FeCl3和CuCl2都可与Fe反应,最终生成FeCl2,B项错误;通入CO2可将Na2CO3转化为NaHCO3,C项正确;Fe2(SO4)3可与Fe反应生成FeSO4,加Cu会引入Cu2+,D项错误。

易错警示

　　除杂时不能引入新杂质,且所加试剂应和杂质反应,而不能和主体物质反应。

8.C　根据2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑和生成224 mL(标准状况下)O2,即生成n(O2)==0.01 mol,可得n(Na2O2)=2n(O2)=0.02 mol,m(Na2O2)=78 g/mol×0.02 mol=1.56 g,则该试样中Na2O2的质量分数为×100%=78%。

9.A　根据题中信息可知Fe、FeO、Fe2O3的混合物与盐酸恰好完全反应,并放出H2,加入KSCN溶液不变红色,即所得溶液中溶质只含FeCl2,根据Cl-的物质的量守恒,可知n(FeCl2)=n(HCl)=×100×10-3 L×1 mol·L-1=0.05 mol,即固体混合物中含Fe元素为0.05 mol,用足量CO还原也应生成0.05 mol Fe,其质量为0.05 mol×56 g·mol-1=2.8 g,A项正确。

10.B　A项,该离子方程式不符合得失电子守恒,正确的离子方程式应为5Fe2++Mn+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O;B项,Fe3O4中Fe2+和Fe3+的物质的量之比为1∶2,即用盐酸溶解后溶液中Fe2+和Fe3+物质的量之比仍为1∶2,离子方程式正确;C项,盐酸和Fe反应生成FeCl2和H2,离子方程式应为2H++Fe Fe2++H2↑;D项,NaAlO2是易溶于水、易电离的物质,其离子方程式应为Al2O3+2OH- 2Al+H2O。

11.B　根据题意可知每份溶液的体积为 L,一份溶液中发生反应Ba2++S BaSO4↓,结合消耗x mol H2SO4,可知每份溶液中含x mol Ba2+;另一份溶液中发生反应Cl-+Ag+ AgCl↓且消耗y mol AgNO3,可知每份溶液中含y mol Cl-,根据溶液呈电中性可知每份溶液中含n(K+)=n(Cl-)-2n(Ba2+)=(y-2x)mol,则原溶液中c(K+)== mol·L-1。

12.A　根据氧化性:Fe3+>Cu2+,可知向该混合溶液中逐渐加入Fe粉至过量时,溶液中依次发生的反应为①2FeCl3+Fe 3FeCl2、②CuCl2+Fe FeCl2+Cu。当发生反应①时溶液质量增加,当发生反应②时,由于析出固体Cu,溶液的质量将减小,当反应②结束后,随着Fe粉的加入,溶液的质量不再发生变化。四个图像中只有A项符合题意。

13.C　反应Ⅰ中Fe和Cl2的反应应在加热条件下进行,A项正确;尾气的主要成分是Cl2,Cl2能与FeCl2发生氧化还原反应,即尾气可用FeCl2溶液处理,离子方程式为2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,B项正确;结合图示可写出反应Ⅱ为2FeCl3+3NaClO+10NaOH 2Na2FeO4+3NaCl+6NaCl+5H2O,反应中NaClO为氧化剂,FeCl3为还原剂,即氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2,C项错误;最后一步能得到粗K2FeO4晶体,可能是溶解度:K2FeO4<Na2FeO4,D项正确。

14.D　200 g 8%的NaOH溶液含n(NaOH)=0.4 mol;反应中放出CO2最多为4.4 g,即n(CO2)=0.1 mol,向该NaOH溶液中通入的CO2也为0.1 mol,所发生的反应为2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O,则通入CO2后溶液中含0.1 mol Na2CO3和0.2 mol NaOH。随着盐酸滴入溶液中依次发生反应①NaOH+HCl NaCl+H2O、②Na2CO3+HCl NaCl+NaHCO3、③NaHCO3+HCl NaCl+CO2↑+H2O。结合图像可知B点溶液中溶质为NaCl和NaHCO3,A项错误;据图可知加入0~100 g盐酸发生反应①,加入100~150 g盐酸发生反应②,加入150~200 g盐酸发生反应③,即AB段依次发生反应①和②,B项错误;最初通入的CO2与反应放出CO2的最大质量相同,均为4.4 g,C项错误;结合上述分析可知OA段只发生反应①,即只发生中和反应,D项正确。

15.D　由前三组反应数据可知,随着样品质量的增加剩余固体的质量呈正比例增加,所以前三组中Fe2O3全部反应,对应的反应为Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O,生成的Fe3+继续和Cu反应,对应的反应为2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+。a、b、c、d、e五组样品质量都有减少,说明Fe2O3一定和硫酸反应生成了Fe3+,因此一定发生了反应2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,故A正确;由以上分析可知a组硫酸溶液过量,因此溶液中一定存在Fe2+和Cu2+,一定不存在Fe3+,故B正确;以a组数据为例,设1.76 g样品中含Cu x mol,含Fe2O3 y mol,可列方程组:64x+160y=1.76,2y=2(x-0.01),解得x=0.015,y=0.005,所以n(Fe2O3)∶n(Cu)=1∶3,故C正确;以e组的样品为分析对象,此时硫酸完全反应,Fe2O3部分反应,Cu部分反应,由反应Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O、2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+计算可得稀硫酸的浓度为

1.50 mol·L-1,故D错误。

16.答案　(9分,除标注外每空1分)

(1)少量铁屑　Fe+2FeCl3 3FeCl2(2分)

(3)防止溶液与空气接触,排除氧气对实验的影响(2分)

(4)蓝　Fe2+　2Fe3++2I- 2Fe2++I2(2分)

解析　(1)在FeCl2溶液中加入少量铁屑可防止FeCl2被氧化;有关反应的化学方程式为Fe+2FeCl3 3FeCl2。(3)煤油的密度比水小,且不溶于水,在FeCl2溶液上层,可防止溶液与空气接触,能排除O2对实验的影响。(4)Fe3+与I-在溶液中发生氧化还原反应生成Fe2+和I2。实验①中加入淀粉溶液,溶液呈蓝色,可证明有I2生成。实验②中生成蓝色沉淀,可证明溶液中有Fe2+。结合上述分析可写出KI与FeCl3反应的离子方程式为2Fe3++2I- 2Fe2++I2。

17.答案　(12分,除标注外每空2分)

(1)①分液漏斗(1分)　圆底烧瓶(1分)　②收集气体的集气瓶中进气管插入液面下(1分)　导管在量筒刻度线以上(1分)　(1分)

(2)2Al+2OH-+2H2O 2Al+3H2↑

(3)引流,避免液体外溅(1分)　%

(4)铝镁合金与足量的NaOH溶液反应,测定反应前后装置与药品总质量,质量之差等于Al与NaOH溶液产生H2的质量,根据H2的质量计算Al的质量,进而计算镁的质量分数

解析　(1)①仪器a、b的名称分别是分液漏斗、圆底烧瓶。②方案1利用铝镁合金与盐酸反应产生的H2,将集气瓶中的水压入量筒中,间接测量H2的体积,集气瓶中应短管进气,排液管应插到液面以下;测定气体体积时,要使集气瓶和右侧量筒中液面在同一高度,即量筒中导管应插到量筒中下部,图中导管在刻度线以上,不能调平液面。(2)该合金中只有Al能和NaOH溶液反应,其离子方程式为2Al+2OH-+2H2O 2Al+3H2↑。(3)过滤时玻璃棒起引流作用,避免液体外溅。方案3中得到的固体是MgO,则m(MgO)=w2 g,根据镁原子守恒,可求得合金中Mg的质量为0.6w2 g,故合金中Mg的质量分数为%。

18.答案　(11分,除标注外每空2分)

(1)为反应提供水蒸气(1分)

(2)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2

(3)防止铁粉被装置中的空气(或O2)氧化(1分)

(4)黑色的粉末变成紫红色,且管壁产生水珠

(5)①SCN-被过量的氯水氧化(1分)　②2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O　③2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+

解析　(1)装置A通过加热能为反应提供水蒸气。(2)装置B中Fe和水蒸气反应生成Fe3O4和H2,其化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。(3)玻璃管内有空气,若先点燃酒精喷灯,玻璃管内Fe会被O2氧化,故实验中先点燃酒精灯a排出装置中的空气再点燃酒精喷灯。(4)装置E中H2和CuO反应生成Cu和水,可看到E中黑色的粉末变成紫红色,且管壁产生水珠。(5)固体物质加盐酸溶解得淡黄色溶液,向淡黄色溶液中加入KSCN溶液后得淡红色溶液,则固体物质中含Fe3+,加新制氯水后溶液变为深红色,则原固体物质中含Fe2+。①放置一段时间后,深红色会逐渐褪去,褪色的原因可能是SCN-被过量的氯水氧化。②新制氯水改为H2O2溶液,也能出现深红色溶液,说明H2O2能将Fe2+氧化为Fe3+,其离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O。③FeCl3溶液与Cu反应生成CuCl2、FeCl2,其离子方程式为2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+。

19.答案　(13分,除标注外每空2分)

(1)过滤(1分)　烧杯、漏斗、玻璃棒　Na2SO4、NaOH(1分)

(2)稀硫酸(1分)

(3)取少量溶液D于试管中,加入两滴KSCN溶液,无明显现象,再滴加少量新制氯水,溶液变红,证明有Fe2+　

(4)先产生白色沉淀,后迅速变成灰绿色,最终变成红褐色　4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3

解析　结合图示可知废水中加入NaOH溶液,得到Fe(OH)2、Fe(OH)3和Cu(OH)2沉淀,经操作a过滤得到的溶液A中所含溶质为Na2SO4、NaOH;向固体B中加入稀硫酸得到溶液C,向溶液C中加入②经操作b得到溶液D和固体E,结合实验目的可知②应为Fe粉,操作b为过滤,得到的固体E为Cu、Fe的混合物,溶液D为FeSO4溶液;试剂③应为稀硫酸,能将Fe溶解,再经操作c过滤得到的固体F为Cu,溶液G中含FeSO4,FeSO4溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等可得到FeSO4·7H2O晶体。(1)过滤时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。(2)结合上述分析可知试剂③为稀硫酸。(3)可用KSCN溶液和新制氯水检验Fe2+,具体操作为取少量溶液D于试管中,加入两滴KSCN溶液,无明显现象,再滴加少量新制氯水,溶液变红,证明有Fe2+。检验过程中发生的氧化还原反应的离子方程式为2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,根据反应前后Fe、Cl元素化合价变化,可标出电子转移的方向和数目为。(4)FeSO4溶液中滴加NaOH溶液,可观察到先产生白色沉淀,并迅速变成灰绿色,最终变成红褐色,其化学方程式分别为FeSO4+2NaOH Fe(OH)2↓+Na2SO4、4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,且后者属于氧化还原反应。

20.答案　(10分,每空2分)

(1)排出装置中的空气,防止干扰

(2)2FeCl3+H2S 2FeCl2+2HCl+S↓

(3)2Mn+5SO2+2H2O 2Mn2++5S+4H+

(4)甲、乙

(5)1 mol/L

解析　(1)打开K1~K4,通入一段时间N2,目的是排出装置中的空气,防止其氧化Fe2+,干扰实验。(2)Fe3+具有强氧化性,可以与H2S反应,反应的化学方程式为2FeCl3+H2S 2FeCl2+2HCl+S↓。(3)SO2具有还原性,酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,将SO2通入酸性高锰酸钾溶液中,SO2被氧化成硫酸,KMnO4被还原为MnSO4,根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒,可得离子方程式为2Mn+5SO2+2H2O 2Mn2++5S+4H+。(4)乙中过程Ⅳ,说明氯气不足,氯气氧化性大于铁离子,过程Ⅵ有硫酸根离子,说明发生SO2与Fe3+的反应,则氧化性:Fe3+>SO2;甲中过程Ⅳ有Fe3+,无Fe2+,则氧化性:Cl2>Fe3+,过程Ⅵ有Fe2+,说明发生SO2与Fe3+的反应,则氧化性:Fe3+>SO2。(5)设FeBr2的物质的量浓度为c,根据得失电子守恒可知,×2×1=c×0.1 L×(3-2)+c×0.1 L×2××(1-0),解得c=1 mol/L。