高考化学四海八荒易错集专题05金属元素单质及其化合物

高考化学四海八荒易错集专题05金属元素单质及其化合物

专题 05 金属元素单质及其化合物 1．(2016·全国Ⅲ卷)化学在生活中有着广泛的应用，下列对应关系错误的是( ) 选项 化学性质 实际应用 A Al2(SO4)3 和小苏打反应 泡沫灭火器灭火 B 铁比铜金属性强 FeCl3 腐蚀 Cu 刻制印刷电路板 C 次氯酸盐具有氧化性 漂白粉漂白织物 D HF 与 SiO2 反应 氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记 解析：A 项，Al2(SO4)3 与 NaHCO3 在溶液中能发生相互促进的水解反应，生成 Al(OH)3 沉淀和 CO2 气体，能灭 火；B 项，2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，只能说明还原性 Cu 强于 Fe2＋，无法说明 Fe 与 Cu 的金属性强弱； C 项，次氯酸盐具有强氧化性，可以漂白织物；D 项，氢氟酸与玻璃的主要成分 SiO2 反应，生成 SiF4 气体和 水，故氢氟酸可以刻蚀玻璃。 答案：B 2．(2015·江苏卷)在给定条件下，下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是( ) A．粗硅 ――→ Cl2 高温 SiCl4――→ H2 高温 Si B．Mg(OH)2――→ 盐酸 MgCl2(aq)――→ 电解 Mg C．Fe2O3――→ 盐酸 FeCl3(aq)――→ 蒸发 无水 FeCl3 D．AgNO3(aq) ――→ NH3·H2O [Ag(NH3)2]OH(aq)――→ 蔗糖 △ Ag 答案：A 3．下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确并且有因果关系的是( ) 选项 叙述Ⅰ 叙述Ⅱ A Fe3＋有氧化性 Fe2(SO4)3 可作净水剂 B 浓硫酸有腐蚀性 常温下浓硫酸不能用铁罐盛装 C Cl2 是非金属单质 Cl2 能使湿润的有色布条褪色 D 熔融状态的 Al2O3 中有自由移动的 Al3 ＋和 O2－ 电解熔融状态的 Al2O3 制备 Al 答案：D 4．(2016·上海卷)下列各组混合物，使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是( ) A．氧化镁中混有氧化铝 B．氯化铝溶液中混有氯化铁 C．氧化铁中混有二氧化硅 D．氯化亚铁溶液中混有氯化铜 解析：A.MgO 是碱性氧化物与 NaOH 溶液不能反应，而 Al2O3 是两性氧化物，可以与 NaOH 溶液发生反应产生 NaAlO2，过滤后洗涤，就得到纯净的 MgO；B.向溶液中加入过量的 NaOH 溶液，氯化铁变为 Fe(OH)3 沉淀，氯 化铝变为 NaAlO2，过滤，然后向溶液中加入适量的盐酸，当沉淀达到最大值中，过滤，得到 Al(OH)3，再分 别向两种物质的沉淀中加入适量的盐酸溶解，就得到氯化铝溶液，除去了杂质；C.二氧化硅是酸性氧化物， 可以与 NaOH 溶液发生反应，而氧化铁与 NaOH 溶液不能发生反应，加入过量的 NaOH 溶液，然后过滤洗涤， 就得到纯净的氧化铁，向滤液中加盐酸，过滤出的沉淀受热分解得 SiO2；D.二者都可以与 NaOH 发生反应， 当再向得到的沉淀中加入盐酸时，二者都溶解，不能分离、提纯二者，正确。 答案：D 5．(2015·课标全国Ⅰ卷)下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是( ) 选项 实验 现象 结论 A 将稀硝酸加入过量铁粉中，充分 反应后滴加 KSCN 溶液 有气体生成，溶液呈 血红色 稀硝酸将 Fe 氧化为 Fe3 ＋ B 将铜粉加入 1.0 mol/L Fe2(SO4)3 溶液中 溶液变蓝、有黑色固 体出现 金属铁比铜活泼 C 用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细 打磨过的铝箔在酒精灯上加热 熔化后的液态铝滴落 下来 金属铝的熔点较低 D 将 0.1 mol/L MgSO4 溶液滴入 NaOH 溶液至不再有沉淀产生，再滴加 0.1 mol/L CuSO4 溶液 先有白色沉淀生成， 后变为浅蓝色沉淀 Cu(OH)2 的 溶 度 积 比 Mg(OH)2 的小 答案：D 6．向含 Al2(SO4)3 和 AlCl3 的混合溶液中逐滴加入 1 mol/L Ba(OH)2 溶液至过量，加入 Ba(OH)2 溶液的体积和 所得沉淀的物质的量的关系如图，下列说法不正确的是( ) A．图中 C 点铝元素存在形式是[Al(OH)4]－ B．向 D 点溶液中通入 CO2 气体，立即产生白色沉淀 C．原混合溶液中 c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)＝1∶2 D．OA 段反应的离子方程式为：2Al3＋＋3SO2— 4 ＋3Ba2＋＋8OH－===2[Al(OH)4]－＋3BaSO4↓ 解析：C 点为 BaSO4 沉淀，其物质的量为 3 mol，此时铝元素以[Al(OH)4]－的形式存在；B 点为 Al(OH)3 和 BaSO4 沉淀，Al(OH)3 的物质的量为 7 mol－3 mol＝4 mol，故原混合液中有 1 mol Al2(SO4)3，AlCl3 为 4 mol－1 mol ×2＝2 mol，即 c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)＝1∶2；OA 段反应的离子方程式为：2Al3＋＋3SO2－ 4 ＋3Ba2＋＋6OH－ ===3BaSO4↓＋2Al(OH)3↓。 答案：D 7．将三种黑色粉末组成的混合物加入到足量的某热浓酸中，充分反应后得到蓝绿色溶液和两种气体。将从 蓝绿色溶液中分离得到的盐与 0.15 mol 还原铁粉恰好反应完全，可得浅绿色溶液和 6.4 g 红色沉淀；将上 述生成的两种气体通入足量饱和 NaHCO3 溶液中，仍然收集到两种气体，据此推断黑色粉末可能为( ) A．物质的量：FeS∶CuO∶Fe＝1∶1∶1 B．物质的量：C∶CuO∶Fe＝3∶2∶2 C．质量：MnO2∶CuO∶C＝5.5∶8∶12 D．质量：Fe∶C∶CuO＝7∶5∶3 答案：B 8．A、B、C 三种物质中均含有同一种元素，它们之间有如下图所示的转化关系(部分反应物已略去)。 (1)若 A 是一种两性氧化物，B 的水溶液呈酸性，请写出反应①和反应④(由 A 一步转化为 B 或 C)的离子方 程式：反应①_____________________________________________________； 反应④________________________________________________。 (2)若反应①为置换反应，反应④为化合反应，C 物质大量存在于海水中，是人体生理活动不可缺少的物质。 工业上可以用 C 来制取 A 或 B，请写出这两个反应的化学方程式：C→A______________； C→B________________________________________________； (3)若反应①②③均为化合反应，反应④为置换反应。当 A 为一种金属单质时，请写出反应②和③可能的离 子方程式：②__________________________；③____________________。 解析：(1)高中阶段具有两性的氧化物为 Al2O3，Al2O3 与 H＋反应生成 Al3＋和 H2O(反应①)，Al2O3 与 OH－反应生 成 AlO － 2 和 H2O(反应④)，AlO － 2 与过量的 H＋反应生成 Al3＋和 H2O(反应③)，Al3＋与过量的 OH－反应生成 AlO － 2 和 H2O(反应②)。 (2)首先确定 C 为 NaCl，电解熔融态 NaCl 生成 Na、Cl2，电解饱和 NaCl 溶液生成 NaOH、H2、Cl2，故 A 为 Na， B 为 NaOH。 (3)金属元素中，铁的价态变化复杂，所以首先联想 A 为 Fe，Fe 可与盐酸反应生成 FeCl2(反应④)，FeCl2 与 Cl2 反应生成 FeCl3(反应③)，FeCl3 与 Fe 反应生成 FeCl2(反应②)，Fe 可与 Cl2 反应生成 FeCl3(反应①)。 答案：(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O Al2O3＋2OH－===2AlO－ 2 ＋H2O (2)2NaCl(熔融)===== 通电 2Na＋Cl2↑ 2NaCl＋2H2O===== 通电 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ (3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(或 2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－) 9．(2016·海南卷)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐 (主要成分为 Al，含有少量的 Fe、Mg 杂质)制备明矾的过程如图所示。回答下列问题： 易拉罐 ――→ 试剂① 微热、过滤 滤液 A ――→ NH4HCO3 沉淀 B ――→ 稀 H2SO4 K2SO4 产物 (1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用________(填标号)。 A．HCl 溶液 B．H2SO4 溶液 C．氨水 D．NaOH 溶液 (2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为_____________ ______________________________________________________。 (3) 沉 淀 B 的 化 学 式 为 ________ ； 将 少 量 明 矾 溶 于 水 ， 溶 液 呈 弱 酸 性 ， 其 原 因 是 _____________________________________________。 (4)已知：KW＝1.0×10－14，Al(OH)3 AlO－ 2 ＋H＋＋H2O K＝2.0×10－13。Al(OH)3 溶于 NaOH 溶液反应的 平衡常数等于________。 10．氯化铜、氯化亚铜是重要的化工原料，广泛地用作有机合成催化剂。 实验室中以粗铜(含杂质 Fe)为原料，某种制备铜的氯化物的流程如下。 按要求回答下列问题： (1)操作①的名称是________，检验溶液 2 中是否含有杂质离子的试剂是________。操作②需在氯化氢气流 中经过加热浓缩、________、过滤、洗涤、干燥。 (2)上述流程中，所得固体 1 需要加稀盐酸溶解，其理由是 ______________________________________________________； 溶液 1 可加试剂 X 用于调节 pH 以除去杂质， X 可选用下列试剂中的(填序号)________。 a．NaOH b．NH3·H2O c．CuO d．CuSO4 (3)反应②是向溶液 2 中通入一定量的 SO2，加热一段时间后生成 CuCl 白色沉淀。写出制备 CuCl 的离子方 程式：_______________。 易错起源 1、Na2O2 的性质与有关计算 例 1、某化合物由两种单质直接反应生成，将其加入 Ba(HCO3)2 溶液中同时有气体和沉淀产生。下列化合物 中符合上述条件的是( ) A．AlCl3 B．Na2O C．FeCl2 D．SiO2 解析 A 项，AlCl3 可由 Al 与 Cl2 反应制得，将 AlCl3 加入 Ba(HCO3)2 溶液中生成 CO2 气体和 Al(OH)3 沉淀，正 确；B 项，Na2O 加入 Ba(HCO3)2 溶液中没有气体产生，错误；C 项，Fe 与 Cl2 反应生成 FeCl3，错误；D 项， SiO2 与 Ba(HCO3)2 不反应，错误。 答案 A 【变式探究】某学习小组做 Na2O2 与水反应的实验时，发现向 Na2O2 与水反应的溶液中滴加酚酞时溶液呈现红 色，但红色很快褪去。甲、乙、丙三位同学对此现象分别作了如下推测： 甲：因为该反应是放热反应，所以可能是温度升高使红色褪去。 乙：由于所加水量较少，红色褪去可能是 NaOH 溶液浓度较大的缘故。 丙：Na2O2 具有强氧化性，Na2O2 与水反应的产物中含有的 H2O2 等也具有强氧化性，可能是氧化漂白了红色物 质。你认为说法正确的是( ) A．甲同学推测正确 B．乙同学推测正确 C．丙同学推测正确 D．以上都不对 【答案】 C 【名师点睛】 1．Na2O2 的强氧化性、漂白性 (1)化合价与性质的关系 Na2O2 中氧元素为-1 价，Na2O2 既有氧化性，又有还原性，但主要表现氧化性。 (2)强氧化性的表现实例 【锦囊妙计，战胜自我】 有关 Na2O2 与 CO2、H2O 反应的重要关系 2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2 2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑ (1)物质的量关系 无论是 CO2 或 H2O 的单一物质还是二者的混合物，通过足量的 Na2O2 时，CO2 或 H2O 与放出 O2 的物质的量之比 均为 2∶1。 (2)气体体积关系 若 CO2 与水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量 Na2O2，气体体积的减少量等于原混合气体体积的 ，也 等于生成氧气的量。 (3)电子转移关系 当 Na2O2 与 CO2、H2O 反应时，物质的量关系为 2Na2O2～O2～2e－。 (4)固体质量关系 相当于固体(Na2O2)只吸收了 CO2 中的“CO”或 H2O 中的“H2”；可以看作发生相应的反应：Na2O2＋CO===Na2CO3、 Na2O2＋H2===2NaOH(实验上两反应不能发生)。 (5)先后顺序关系 一定量的 Na2O2 与一定量的 CO2 和 H2O(g)的混合物的反应，可视作 Na2O2 先与 CO2 反应，待 CO2 反应完全后，Na2O2 再与 H2O 发生反应。 易错起源 2、 Na2CO3 与 NaHCO3 的性质与计算 例 2．用如图所示装置进行下列实验：将①中溶液滴入②中，预测的现象与实际相符的是( ) 选项 ①中物质 ②中物质 预测②中的现象 A 稀盐酸 碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液 立即产生气泡 B 浓硝酸 用砂纸打磨过的铝条 产生红棕色气体 C 氯化铝溶液 浓氢氧化钠溶液 产生大量白色沉淀 D 草酸溶液 高锰酸钾酸性溶液 溶液逐渐褪色 解析 A 项，发生的反应依次为：NaOH＋HCl===NaCl＋H2O、Na2CO3＋HCl===NaHCO3＋NaCl、NaHCO3＋HCl===NaCl ＋H2O＋CO2↑，由此可知开始时无气泡，最后才有气泡产生，错误；B 项，常温下浓硝酸具有强氧化性，可 将铝钝化，不生成气体，错误；C 项，开始时 NaOH 过量，发生反应 Al3＋＋4OH－===AlO－ 2 ＋2H2O，无沉淀生成， 错误；D 项；草酸(乙二酸)具有还原性，能还原酸性高锰酸钾溶液，使其褪色，正确。 答案 D 【变式探究】有 A、B 两个完全相同的装置，某学生分别在它们的侧管中装入 1.06 g Na2CO3 和 0.84 g NaHCO3， A、B 中分别装有 10 mL 相同浓度的盐酸，将两个侧管中的物质同时倒入各自的试管中，下列叙述正确的是 ( ) A．A 装置的气球膨胀速率快 B．若最终两气球体积相同，则盐酸的浓度一定大于或等于 2 mol/L C．若最终两气球体积不同，则盐酸的浓度一定小于或等于 1 mol/L D．最终两试管中 Na＋、Cl－的物质的量一定相同 【答案】 B 【名师点睛】 1．Na2CO3、NaHCO3 的鉴别 (1)若为固体 可利用加热法，加热产生使石灰水变浑浊气体的是 NaHCO3。 (2)若为溶液 可利用沉淀法，加入 BaCl2 溶液，产生白色沉淀的是 Na2CO3；也可利用气体法，滴加稀盐酸，立即产生气泡 的是 NaHCO3，开始无气泡产生(或气泡较少)的是 Na2CO3。 2．Na2CO3、NaHCO3 和盐酸反应 (1)放出 CO2 的速率 NaHCO3 溶液与盐酸反应放出 CO2 的速率快。 (2)Na2CO3 溶液与盐酸的互滴鉴别 向 Na2CO3 溶液中逐滴加入盐酸，开始无气泡产生，而向盐酸中滴加 Na2CO3 溶液开始就有气泡产生。 (3)CO2 生成量比较 ①等物质的量的 Na2CO3、NaHCO3 分别与足量的盐酸反应，产生的 CO2 相等。 ②等质量的 Na2CO3、NaHCO3 分别与足量的酸反应，NaHCO3 产生的 CO2 多。 ③等量的盐酸与足量的 Na2CO3、NaHCO3 分别反应，NaHCO3 产生的 CO2 多。 ④一定量的 NaHCO3 受热分解产生的 CO2 的量与受热分解后的残留物与酸反应产生的 CO2 的量相等。 【锦囊妙计，战胜自我】 差量法在 NaHCO3 分解计算中的应用 在化学反应中，根据固体质量变化或相同条件下气体体积变化与原方程式中各种计量数成比例关系，进行 计算的方法。如： 2NaHCO3 =====△ Na2CO3 ＋ CO2↑ ＋ H2O Δm(固) 2×84 g 106 g 44 g 18 g 62 g 易错起源 3、 金属与酸或碱反应生成 H2 的量的关系 例 3．镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积(V)与时间(t)关系如图。反应中镁 和铝的( ) A．物质的量之比为 3∶2 B．质量之比为 3∶2 C．摩尔质量之比为 2∶3 D．反应速率之比为 2∶3 【答案】 A 【方法总结】 (1)等质量的铝分别与足量强酸、强碱反应时，消耗 H＋与 OH－的物质的量之比为 3∶1； (2)金属与酸或碱生成 H2 的量，最终取决于反应中金属失电子的物质的量。 【名师点睛】 金属与酸反应的计算 (1)实质：电子转移守恒 (2)规律 ①金属与酸反应产生氢原子的物质的量等于金属失去电子的物质的量。 ②相同物质的量的不同金属与足量酸反应产生 H2 的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。 (3)常用方法 ①守恒法：守恒法是化学计算中常用的方法，包括原子守恒、电荷守恒、电子得失守恒等。 ②平均值法：平均值法是混合物组分含量求解的常用方法，可设平均摩尔质量，要注意结合化合价进行转 化。 【锦囊妙计，战胜自我】 铝与酸或碱反应生成 H2 的量的关系 铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理： 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑， 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。 反应物量的关系 生成 H2 的关系 Al 稀盐酸、NaOH 溶液 等量 足量 n(HCl)(H2)＝ n(Al)， n(NaOH)(H2)＝ n(Al) n(HCl)(H2)∶n(NaOH)(H2)＝1∶1 足量 二者等物质的量 n(HCl)(H2)＝ n(HCl) n(NaOH)(H2)＝ n(NaOH) n(HCl)(H2)∶n(NaOH)(H2)＝1∶3 易错起源 4、 “铝三角”转化及 Al(OH)3 沉淀的分析 例 4．无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。 (1) 氯 化 铝 在 水 中 形 成 具 有 净 水 作 用 的 氢 氧 化 铝 胶 体 ， 其 反 应 的 离 子 方 程 式 为 __________________________________________________________________。 (2)工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3，含有 Fe2O3、SiO2 等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下： 已知： 物质 SiCl4 AlCl3 FeCl3 FeCl2 沸点/℃ 57.6 180(升华) 300 1 023 ①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是____________________________________(只要 求写出一种)。 ② 步 骤 Ⅱ 中 若 不 通 入 氯 气 和 氧 气 ， 则 反 应 生 成 相 对 原 子 质 量 比 硅 大 的 单 质 是 __________________________________________________________________。 ③已知： Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g) ΔH1＝＋1 344.1 kJ·mol－1 2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g) ΔH2＝＋1 169.2 kJ·mol－1 由 Al2O3、C 和 Cl2 反应生成 AlCl3 的热化学方程式为 __________________________________________________________________。 ④步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后，气体用足量的 NaOH 冷溶液吸收，生成的盐主要有 3 种，其化学式分别为 ________________________________________。 ⑤结合流程及相关数据分析，步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是_________________ _______________________________________________________。 【变式探究】将一定质量的镁、铝合金投入一定浓度的 100 mL 盐酸中，使合金全部溶解，向所得溶液中滴 加 5.00 mol·L－1 的 NaOH 溶液至过量，生成沉淀的质量与加入 NaOH 溶液的体积的关系如图所示。 试求：(1)原合金中铝的质量分数。 (2)盐酸的物质的量浓度。 【答案】 (1)36% (2)8.00 mol·L－1 【名师点睛】 1．“铝三角”转化关系 2．可溶性铝盐与强碱(如 NaOH)溶液反应，Al 元素存在形态分析 3．可溶性偏铝酸盐与酸(如盐酸)反应所得沉淀物质的量与反应物之间量的关系 4．Al(OH)3 沉淀的图象分析 (1)向 AlCl3 溶液中滴入 NaOH 溶液 (2)向 NaOH 溶液中滴入 AlCl3 溶液 【锦囊妙计，战胜自我】 “铝三角”的应用 (1)鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同) AlCl3 溶液中滴加 NaOH 溶液现象为：先生成白色沉淀，后沉淀又溶解。 NaOH 溶液中滴加 AlCl3 溶液现象为：开始无明显现象，后产生白色沉淀，不溶解。 (2)分离提纯 ①利用 Al 能溶于强碱溶液，分离 Al 与其他金属的混合物。 ②利用 Al2O3 能与强碱反应，分离 Al2O3 与其他金属氧化物。 ③利用 Al(OH)3 的两性，分离 Al3＋与其他金属阳离子。 易错起源 5、铁三角的转化关系 例 5．(2015·课标全国卷Ⅰ，27，14 分)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁 硼矿(主要成分为 Mg2B2O5·H2O 和 Fe3O4，还有少量 Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3 和 SiO2 等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示： 回答下列问题： (1)写出 Mg2B2O5·H2O 与硫酸反应的化学方程式________________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度 外，还可采取的措施有____________________ ________________________________________________________(写出两条)。 (2) 利 用 ________ 的 磁 性 ， 可 将 其 从 “ 浸 渣 ” 中 分 离 。 “ 浸 渣 ” 中 还 剩 余 的 物 质 是 ____________________________________________________(写化学式)。 (3)“净化除杂”需先加 H2O2 溶液，作用是_____________________________。然后再调节溶液的 pH 约为 5， 目的是___________________________________。 (4)“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称)。 (5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为________。 (6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表 示制备过程_______________________________。 【变式探究】FeCl3 可通过多种途径转化成 FeCl2。 (1)在 FeCl3 溶液中加入适量氢碘酸，发生反应的离子方程式为________________________________； (2)工业上常将无水 FeCl3 在氮气作保护气的条件下加热至 300～350℃，通入干燥的 H2，而制得 FeCl2。该反 应的化学方程式为___________________________； (3)工业上另一种制备 FeCl2 的 方法是：将无水的 FeCl3 与适量氯苯(C6H5Cl)，在 130℃持续加热约 3 小时， 可发生如下反应： 2FeCl3＋C6H5Cl ――→130℃ 2FeCl2＋C6H4Cl2＋HCl 根据有机反应规律，该反应中氯苯发生的是________(填有机反应类型)。 (4)分析上述三个反应，下列有关说法正确的是________(填序号)。 ①反应(1)中，氢碘酸既表现了酸性，又表现了还原性 ②反应(3)中，HCl 为氧化产物 ③上述三个反应中，FeCl2 均为还原产物 (5)请另写一个 FeCl3 转化成 FeCl2 的化学方程式： _________________________________________________。 【解析】 (1)Fe3＋有氧化性，I－有还原性，它们可以发生氧化还原反应；(2)根据信息 FeCl3 转化为 FeCl2， Fe 元素的化合价降低，那么 H 元素的化合价必定升高，这样就可以写出化学反应方程式；(3)根据反应产物， 可以确定为取代反应；(4)根据氧化还原反应概念，确定③是正确的；(5)FeCl3 转化为 FeCl2，另一种物质必 须是还原剂。 【答案】 (1)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 (2)2FeCl3＋H2 ==========300～350℃ 2FeCl2＋2HCl (3)取代反应 (4)③ (5)2FeCl3＋Fe===3FeCl2(其他答案合理均可) 【名师点睛】 铁三角的转化关系 1．Fe⇒Fe2＋ 铁与氧化性比较弱的非金属(如 S、I2)，非氧化性酸(如盐酸、稀 H2SO4)，不活泼金属的盐溶液(如 CuSO4 溶液)， FeCl3 溶液反应，都可实现这种转化。例如： Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4； Fe＋2FeCl3===3FeCl2；Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。 2．Fe2＋⇒Fe 比较活泼的金属(如 Al、Zn)、CO、H2、C 等能从亚铁化合物中置换出铁来。例如：FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe； FeO＋H2=====△ Fe＋H2O。 3．Fe⇒Fe3＋ 铁与强氧化剂，如 Cl2、H2O2、KMnO4(H＋)、HNO3、 浓 H2SO4 在一定条件下反应都会实现这种转化。例如： 2Fe＋3Cl2 =====点燃 2FeCl3。 4．Fe3＋⇒Fe 可通过较强还原剂实现，如 Al、CO 等。例如 Fe2O3＋3CO =====△ 2Fe＋3CO2； Fe2O3＋2Al=====△ 2Fe＋Al2O3。 5．Fe2＋⇒Fe3＋ 亚铁盐与强氧化剂反应，如 Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸、 KMnO4(H＋)、H2O2 等。例如：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。 6．Fe3＋⇒Fe2＋ 铁盐溶液与比较强的还原剂反应，如 Fe、Cu、碘化物、硫化物等。例如： 2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓； 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋； 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋； 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。 【锦囊妙计，战胜自我】 应用“铁三角”的转化关系可以解决的有关问题： (1)判断离子共存：如 Fe3＋与 S2－、I－因发生氧化还原反应不能大量共存。 (2)配制含 Fe2＋的溶液时，可向溶液中加入铁钉或铁粉以防止 Fe2＋被氧化。 易错起源 6、 Fe2＋、Fe3＋的检验及 Fe 与 HNO3 的反应 例 6．1．(2015·浙江理综，13，6 分)某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为 Fe2O3、SiO2、Al2O3， 不考虑其他杂质)制备七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如下流程： 下列说法不正确的是（ ） A.溶解烧渣选用足量硫酸，试剂 X 选用铁粉 B.固体 1 中一定有 SiO2，控制 pH 是为了使 Al3＋转化为 Al（OH）3 进入固体 2 C.从溶液 2 得到 FeSO4·7H2O 产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解 D.若改变方案，在溶液 1 中直接加 NaOH 至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到 FeSO4·7H2O 解析 根据题意，分析得出以下流程： 答案 D 【变式探究】下列有关 Fe2(SO4)3 溶液的叙述正确的是( ) A．该溶液中，K＋、Fe2＋、C6H5OH、Br－可以大量共存 B．和 KI 溶液反应的离子方程式：Fe3＋＋2I－===Fe2＋＋I2 C．和 Ba(OH)2 溶液反应的离子方程式：Fe3＋＋SO2－ 4 ＋Ba2＋＋3OH－===Fe(OH)3↓＋BaSO4↓ D．1 L 0.1 mol·L－1 该溶液和足量的 Zn 充分反应，生成 11.2 g Fe 答案：D 解析：本题以 Fe3＋的性质为中心，考查粒子共存问题、离子方程式的书写及相关的基本计算，意 在考查考生分析和解决问题的能力。A 项错误，Fe3＋与苯酚发生反应；B 项错误，离子方程式中电子得失不 守恒，电荷不守恒；C 项错误，没有遵循物料守恒原则；D 项正确，1 L 0.1 mol·L－1 的 Fe2(SO4)3 溶液中含 Fe3＋ 0.2 mol，足量的 Zn 可将 0.2 mol Fe3＋还原得到 0.2 mol 的 Fe，即质量为 11.2 g。 【名师点睛】 1．Fe3＋的检验 (1)加入 NaOH 等碱溶液，生成红褐色沉淀。 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色) (2)加入 KSCN 溶液，溶液变为红色。 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(红色) (3)加入苯酚稀溶液，出现紫色。 (4)加入亚铁氰化钾[K4Fe(CN)6]生成蓝色沉淀。 2．Fe2＋的检验 (1)在被检验的溶液中加碱，产生白色絮状沉淀，白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有 Fe2＋ 存在。 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3 (2)在被检验的溶液中，滴加 KSCN 溶液，无明显现象，再通入 Cl2，若变成红色溶液，证明有 Fe2＋存在。 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(红色) 3．Fe 与 HNO3 的反应 (1)铁与浓硝酸在常温下钝化，在加热时剧烈反应。 (2)铁与稀硝酸反应 HNO3 过量时： Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O…① Fe 过量时： 3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O…② 铁与稀硝酸反应有关量的问题，可用数轴表示为： ①当 n Fe n HNO3 ≤1 4 时，按反应①进行 产物仅有 Fe(NO3)3，HNO3 可能有剩余。 ② n Fe n HNO3 ≥3 8 ，按反应②进行，产物仅有 Fe(NO3)2，Fe 可能有剩余。 ③当1 4 < n Fe n HNO3 <3 8 ，则①②反应均发生，产物为 Fe(NO3)3 和 Fe(NO3)2。 【锦囊妙计，战胜自我】 (1)在上述反应①②中；硝酸都表现了强氧化性和酸性。 (2)在上述反应①②中，表现氧化性的硝酸的物质的量等于 NO 的物质的量。 (3)反应①和反应②，被还原的 HNO3 均占参加反应的 HNO3 的 1/4.(事实上，任何价态的金属与稀硝酸反应生 成 NO，参加反应的硝酸与被还原的硝酸的物质的量之比均为 4∶1） 1．化学知识在生产和生活中有着重要的应用。下列说法中正确的是( ) ①钠的还原性很强，可以用来冶炼金属钛、钽、铌、锆等 ②K、Na 合金可作原子反应堆的导热剂 ③发酵粉中主要含有碳酸氢钠，能使焙制出的糕点疏松多孔 ④Na2O2 既可作呼吸面具中 O2 的来源，又可漂白织物、麦杆、羽毛等 ⑤碳酸钠在医疗上是治疗胃酸过多的一种药剂 ⑥明矾常作为消毒剂 A．①②③④ B．①②③④⑤ C．①②③④⑥ D．①②③④⑤⑥ 2．“类推”这种思维方法在化学学习与研究中有时会产生错误结论，因此类推的结论最终要经过实践的检 验，才能决定其正确与否，下列几种类推结论中错误的是( ) ①钠与水反应生成 NaOH 和 H2；所有金属与水反应都生成碱和 H2 ②铁露置在空气中一段时间后就会生锈，性质更活泼的铝不能稳定存在于空气中 ③Al(OH)3、Cu(OH)2 受热易分解，Fe(OH)3 受热也易分解 ④不能用电解熔融 的 AlCl3 来制取金属铝；也不能用电解熔融的 MgCl2 来制取金属镁 A．①④ B．②④ C．①②④ D．①②③④ 解析：选 C。①钠与水反应生成 NaOH 和 H2；而 Fe 与水蒸气发生反应：3Fe＋4H2O(g)===== 高温 Fe3O4＋4H2。因此 不是所有金属与水反应都生成碱和 H2，错误；②铁露置在空气中一段时间后就会生锈，性质更活泼的铝在 空气中放置由于金属表面产生了一层致密的氧化物，对内层的金属起保护作用，因此 Al 能稳定存在于空气 中，错误；③Al(OH)3、Cu(OH)2 受热易分解产生金属氧化物和水，Fe(OH)3 受热也易分解产生氧化铁和水， 错误；④由于 AlCl3 是共价化合物，因此不能用电解熔融的 AlCl3 来制取金属铝；而 MgCl2 是离子化合物，因 此可以能用电解熔融的 MgCl2 来制取金属镁，错误。故上述类推错误的是①②④，选项 C 符合题意。 3．下列关于物质或离子检验的叙述正确的是( ) A．在溶液中加 KSCN，溶液显红色，证明原溶液中有 Fe3＋，无 Fe2＋ B．气体通过无水硫酸铜，粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气 C．灼烧白色粉末，火焰成黄色，证明原粉末中有 Na＋，无 K＋ D．将气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，证明原气体是 CO2 4．下列叙述正确的是( ) A．等量的铁分别与足量氯气和硫充分反应，生成物质的物质的量相同 B．等量的铜分别与足量浓、稀硝酸充分反应，生成气体的物质的量相同 C．等量的铝分别与氢氧化钠溶液和盐酸充分反应，生成气体体积一定相同 D．等量的氯气分别与足量氢氧化钠和硫化钠充分反应，转移的电子数相同 解析：选 A。A.根据化学反应，2Fe＋3Cl2===== △ 2FeCl3、Fe＋S===== △ FeS，铁的物质的量相等，生成物的物质 的量相同，A 正确；B.在铜与硝酸反应的过程中，铜失去电子的总数相等，浓硝酸中的 N 由＋5 价得一个电 子生成 NO2，而稀硝酸中的 N 由＋5 价得 3 个电子生成 NO，所以生成气体的物质的量不相同，B 错误；C.等 量的铝与盐酸或 NaOH 溶液反应，消耗酸碱的物质的量不相等，所以若酸碱不足，则生成的气体体积有可能 不相同，C 错误；D.根据化学反应 Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O 转移 1e－、Cl2＋Na2S===S↓＋2NaCl 转移 2e－，氯气的物质的量相等，转移电子数之比为 1∶2，不相同，D 错误；答案选 A。 5．在含有 FeCl3、FeCl2、AlCl3、NaCl 的溶液中，加入足量的 NaOH 溶液，在空气中充分搅拌反应后再加入 过量的稀盐酸，溶液中离子数目减少的是( ) A．Na＋ B．Fe3＋ C．Al3＋ D．Fe2＋ 解析：选 D。溶液中加入足量的氢氧化钠，反应生成氢氧化铁沉淀和氢氧化亚铁沉淀和偏铝酸钠，在空气中 搅拌氢氧化亚铁变成氢氧化铁，再加入过量的盐酸，氢氧化铁反应生成氯化铁，偏铝酸钠反应生成氯化铝， 亚铁离子减少，选 D。 6．某研究小组通过实验探究 Cu 及其化合物的性质，操作正确且实验结论正确的是( ) A．常温下将铜丝插入浓硫酸中，会产生有刺激性气味的气体，且溶液变为蓝色 B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察 CuCl2 的生成 C．将 CuCl2 溶液在蒸发皿中加热蒸干，无法得到无水 CuCl2 固体 D．将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入硝酸中浸泡，既除去铜绿，又不能损伤铜器 7．已知 A、B 为单质，C 为化合物，能实现上述转化关系的是( ) A＋B――→ 点燃 C――→ 溶于水 ――→ 惰性电极电解 A＋B ①若 C 溶于水后得到强碱溶液，则 A 可能是 Na ②若 C 溶液遇 Na2CO3 放出 CO2 气体，则 A 可能是 H2 ③若 C 溶液中滴加 KSCN 溶液显红色，则 B 可能为 Fe ④若 C 溶液中滴加 NaOH 溶液有蓝色沉淀生成，则 B 可能为 Cu A．①② B．①③ C．②④ D．③④ 解析：选 C。①若 A 是 Na，B 是 O2，则 C 是 Na2O2，C 的水溶液是 NaOH，电解 NaOH 溶液得到氢气和氧气，错 误；②若 C 溶液遇 Na2CO3 放出 CO2 气体，则 C 可能是 HCl、HBr、HI 等，电解 HCl、HBr、HI 等的水溶液就是 电解电解质本身，在阴极产生氢气，在阳极产生 Cl2、Br2、I2，因此 A 可能是 H2，正确；③若 C 溶液中滴加 KSCN 溶液显红色，则 C 中含有 Fe3＋，电解铁盐不可能产生金属 Fe，错误；④若 C 溶液中滴加 NaOH 溶液有 蓝色沉淀生成，则 C 中含有 Cu2＋，该盐可能是 CuCl2、CuBr2 溶液，电解 CuCl2、CuBr2 溶液会产生 Cu 和 Cl2、 Br2，因此 B 可能为 Cu ，正确。 8．研究发现，硝酸越稀，还原产物中氮元素的化合价越低。某同学取适量的铁铝合金与足量很稀的硝酸充 分反应，没有气体放出。在反应结束后的溶液中，逐滴加入 4 mol·L－1NaOH 溶液，所加 NaOH 溶液的体积(mL) 与产生的沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。下列说法不正确的是( ) A．OC 段离子反应方程式为：H＋＋OH－===H2O B．溶液中 n(NH＋ 4 )＝0.012 mol C．溶液中结合 OH－能力最强的离子是 H＋，最弱的离子是 Al3＋ D．欲测定 F 点沉淀的质量，实验步骤是：过滤、洗涤、干燥、称量 9．现有 Al、Cl2、Al2O3、HCl(aq)、Al(OH)3、NaOH(aq)六种物质，它们之间有如图所示的转化关系，图中每 条线两端的物质之间都可以发生反应，下列推断不合理的是( ) A．X 可能为 Al 或 Cl2 B．Y 一定为 NaOH(aq) C．N 一定是 HCl(aq) D．Q、Z 中的一种必为 Al2O3 10．用无机矿物资源生产部分材料，其产品流程示意图如下。下列有关说法错误的是( ) A．制取玻璃和粗硅时生成的气体产物均为 CO2 B．生产铝、铜及高纯硅的过程中都涉及氧化还原反应 C．粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次蒸馏的方法 D．黄铜矿冶炼铜时产生的 SO2 可用于生产硫酸，FeO 可用作冶炼铁的原料 解析：选 A。用纯碱、石灰石与石英制取玻璃，发生的反应是：Na2CO3＋SiO2===== 高温 Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋ SiO2===== 高温 CaSiO3＋CO2↑；反应产生 CO2，用石英与焦炭发生反应制取粗硅，反应方程式是：2C＋SiO2===== 高温 Si ＋2CO↑，粗硅时生成的气体产物为 CO，错误；B.生产铝、铜及高纯硅的过程中都有混合物转化为单质，因 此都涉及氧化还原反应，正确；C.粗硅中除含有 Si 外，还含有其他一些元素的单质，制高纯硅时，先使粗 硅与 Cl2 发生反应，杂质也都变化为氯化物，氯化物是分子晶体，物质的沸点不同，可以利用它们沸点的不 同用多次蒸馏的方法提纯四氯化硅，正确；D.黄铜矿冶炼铜时产生的 SO2 是生产硫酸的原料。因此可用于生 产硫酸，FeO 含有铁元素，可用作冶炼铁的原料，这样既使物质得到充分的利用，同时也减少了对环境造成 的污染，正确。 11．铁及其化合物在日常生活中用途比较广泛。 (1)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型的绿色消毒剂和高容量电池材料。将 Fe(NO3)3 与 NaClO 混合后，在碱性条 件下发生反应可制得高铁酸钠，该反应的离子方程式为 ____________________________________________________。 (2)四氧化三铁(Fe3O4)常用作颜料、磁流体材料、催化剂和电子材料等。共沉淀法是目前制备纳米 Fe3O4 的重 要方法之一，其流程如图所示： ①为得到较纯净的纳米 Fe3O4，FeSO4·7H2O 与 FeCl3·6H2O 的物质的量之比最好为________。但实际操作时， 却很难控制这一比例，原因是___________________________________________。 ②在最佳投料比条件下，检验 Fe3O4 是否沉淀完全的实验操作是______________________________。 (3)绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。测定绿矾产品中 FeSO4·7H2O 含量的方法如下： a．称取 3.0 g 绿矾产品，配制成 250.00 mL 溶液； b．量取 25.00 mL a 中溶液于锥形瓶中； c．用 0.010 00 mol·L－1 酸性 KMnO4 溶液滴定至终点，消耗 KMnO4 溶液的平均体积为 20.00 mL。滴定时发生 反应的离子方程式为 5Fe2＋＋MnO－ 4 ＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 ①0.010 00 mol·L－1KMnO4 溶液应置于如图所示仪器________(填“甲”或“乙”)中，滴定终点的现象是 _________________________________________________________________________________________。 ②产品中 FeSO4·7H2O 的质量分数为________(小数点后保留 1 位数字)。 ③若用上述方法测定的样品中 FeSO4·7H2O 的质量分数偏低(测定过程中产生的误差可忽略)，可能的原因有 _______________________________________________________________________。 12．2015 年 8 月 12 日晚 11 时，天津港国际物流中心区域内化学危险品仓库因起火而发生爆炸。其仓库存 储的桶装氰化钠，因爆炸冲击发生了泄漏。氰化钠是一种重要的基本化工原料，用于电镀、冶金等，因此 很多工业废水中也含氰化钠，此工业废水可与其他工业废水一同处理。下图是工业上处理含铬废水和含氰 废水的流程图： (1)含铬废水中的铬元素主要以 CrO 2－ 4 形式存在，酸化时 CrO 2－ 4 可转化为 Cr2O2－ 7 ，现象是 ______________________________________。 (2)酸性条件下，Cr2O 2－ 7 极易被还原剂还原为毒性较小的 Cr3＋。图中“反应Ⅰ”的离子方程式为 _______________________________。 (3)①在爆炸发生时有少量氰化钠炸出，有人指出可用双氧水处理，使之被氧化成无毒物质，已知二者反应 生成一种烘焙时常用的物质，并释放出一种有刺激性气味的气体，该气体易液化，液化后常用作制冷剂， 请写出氰化钠与过氧化氢反应的化学方程式 ____________________________________________。 ②除双氧水外，还可用硫代硫酸钠处理氰化钠，转化为 Na2SO3 及弱毒性的 NaSCN，写出两种物质发生反应的 化学方程式：___________________________________________________。 (4)pH＞10 时，“反应Ⅱ”中的 NaClO 可将氰离子(CN－)快速氧化为两种无毒的物质，写出该反应的离子方 程式：___________________________________________。 (5)经过“反应Ⅰ”和“反应Ⅱ”的两种废水“混合”的目的是___________________________________。 向混合后的溶液中加 NaOH 调为碱性的目的是___________________________________________。