题目内容

目前，铁是使用最广泛的金属之一，已知在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。 
应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”。

请回答下列的问题。
铁在周期表中的位置是_______
请写出该反应的化学方程式：                                       ；
（3）曾利用铝和铁的氧化物反应原理来焊接钢轨，该反应的化学方程式为             
（4）现有铁和铂组成的合金共a mol，其中Pt的物质的量分数为x，研成粉末状后全部投入含bmol HNO3的稀溶液中，使其充分反应，且HNO3的还原产物只有NO。试回答下列问题：
①随HNO3用量的增加，溶液中的金属离子和残留固体的成分依次有四种情况，请用粒子符号填写下表空白：

 
①
②
③
④
溶液中的金属离子
 
Fe2+
 
 
残留固体成分
Fe、Pt
 
Pt
Pt
 
②当x="0.5" ，且溶液中Fe3+与Fe2+和物质的量相等，在标准状况下共产生112mLNO。
则a =          ，b =             ，

（1）第四周期，第Ⅷ 族      (1分)
（2）3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2   (2分)
（3）2Al+Fe2O 3Al2O3 + 2Fe  (2分)     (答案合理即给分)
（4）①(2分)

 
①
②
③
④
溶液中的金属离子
Fe2+
Fe2+
Fe2+ Fe3+
Fe3+
残留固体成分
Fe、Pt
Pt
Pt
Pt
②a =0.012，b = 0.02              (2分)

解析试题分析：（1）Fe在元素周期表中位于第四周期，第Ⅷ 族。
（2）Fe与H2O（g）反应生成Fe3O4和H2，化学方程式为：3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2
（3）铝和铁的氧化物反应原理来焊接钢轨，化学方程式为：2Al+Fe2O 3Al2O3 + 2Fe 
（4）①因为有Fe剩余，所以溶液含有Fe2+；随着HNO3的增多，Fe全部反应，固体只有Pt；再增加HNO3，部分Fe2+被氧化为Fe3+，溶液含有Fe2+和Fe3+；HNO3达到足量，全部转化为Fe3+。
②溶液中Fe3+与Fe2+和物质的量相等，设Fe2+的物质的量为nmol，则Fe3+也为nmol，根据氧化还原反应电子守恒可知：2n+3n=0.112L÷22.4L/mol×3，得n=0.003mol，Fe2+、Fe3+均为0.003mol，Pt的物质的量分数为x=0.5，则Pt的物质的量为0.006mol，所以a=0.003mol+0.003mol+0.006mol=0.012mol；HNO3反应后转化为Fe(NO3)2、Fe(NO3)3、NO，所以HNO3的物质的量b=0.003mol×2+0.003mol×3+0.112L÷22.4L/mol=0.02mol。
考点：本题考查物质的性质、元素周期表、化学计算。

练习册系列答案
相关题目

（13分）某混合物A，含有KAl(SO4)2、Al2O3和Fe2O3，在一定条件下可实现下图所示的物质之间的变化：

据此回答下列问题：
（1）I、II、III、IV四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法是               。
（2）根据上述框图反应关系，写出下列B、 D所含物质的化学式
固体B                       ；沉淀D                       。
（3）写出①、②反应的离子方程式：
①                                                          ；②                                                          ；
（4）以Fe2O3为原料，可制备FeCl2溶液，请写出有关的化学反应方程式，试剂任选。
                                                                                     

铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石（Na3AlF6）混合熔融电解制得。
①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下：

②以萤石（CaF2）和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：

回答下列问题：
（1）写出反应1的化学方程式                           ；
（2）滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是        ，反应2的离子方程式为                   ；
（3）E可作为建筑材料，化合物C是      ，写出由D制备冰晶石的化学方程式           ；
（4）电解制铝的化学方程式是                               ，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是                    。

某混合物A，含有KAl（SO4）2、Al2O3和Fe2O3，在一定条件下可实现下图所示的物质之间的变化：

据此回答下列问题：
（1）图中涉及分离溶液与沉淀的方法是__________________。
（2）B、C、D 三种物质的化学式为：B_________     C_________     D_________
（3）沉淀E与稀硫酸反应的离子方程式为________________________________________。
（4）将沉淀F中存在的两种金属元素组成的合金溶于100 mL 4mol/LHCl溶液中，然后再滴加1 mol/L NaOH溶液，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化如下图所示。

已知V1＝160mL。根据以上信息回答：
①_________（填“能”或“不能”）计算出V3
②V2为_________mL（若能算出具体数字，请在横线上填写具体数字；若不能请在横线上填“不能确定”）

据新华社报道，发展改革委员会于2007年4月发出“遏制铝冶炼投资反弹”的紧急通知。原因是铝冶炼属高耗能产业，而且某些铝冶炼企业以污染环境为代价，得不偿失。
如图是传统的工业生产金属铝的基本流程图，阅读上述新闻信息，结合铝生产的流程图解答下列问题：

请回答：
（1）工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是________(填化学式)。石油炼制和煤的干馏产品____________(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。
（2）氧化铝熔点高达2050 ℃，工业上为了降低能量消耗，在金属铝的冶炼中采取的措施是__________________________。
（3）在冶炼过程中，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗，产生这种现象的原因是：__________________________________________(用化学方程式表示)。
（4）工业上制取金属镁时是电解MgCl2，电解反应方程式为_________________，镁和铝都是活泼金属，为什么在电解冶炼过程中，一个用氯化物，一个用氧化物？原因是：
________________________________________________________________。　

工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：
（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是                                                            。
（2）另称取铁钉6.0g放入15.0ml浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+，若要确认其中的Fe2+，应选用      （选填序号）。
a．KSCN溶液和氯水                   b．NaOH溶液
c．浓氨水                            d．酸性KMnO4溶液
②乙同学取336ml（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应：
SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得干燥固体2.33g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为           。
分析上述实验中SO2体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体。为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略）。

（3）装置B中试剂的作用是                                             。
（4）认为气体Y中还含有Q的理由是                                         （用化学方程式表示）。
（5）为确认Q的存在，需在装置中添加M于            （选填序号）。
a．A之前          b．A-B间          c．B-C间        d．C-D间
（6）如果气体Y中含有，预计实验现象应是                                  。

已知A、B、C、D为常见单质，其中B、C、D常温常压下为气体，甲、乙、丙、丁为化合物，乙常温下为液体，丙的焰色反应为黄色，下图为各种物质之间的相互反应

（1）写出下列物质的化学式：
A          ，B          ，D          ，丙         。
（2）丙电子式为             ，反应②中若有11．2L（标准状况下）B生成，则发生转移的电
子的物质的量为                         。
（3）写出反应③的化学方程式：                                              

用含有A12O3、SiO2和少量FeO·xFe2O3的铝灰制备A12(SO4)3·18H2O。，工艺流程如下(部分操作和条件略):
Ⅰ.向铝灰中加入过量稀H2SO4，过滤;
Ⅱ.向滤液中加入过量KMnO4溶液，调节溶液的pH约为3；
Ⅲ.加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色;
Ⅳ.加入MnSO4至紫红色消失，过滤；
Ⅴ.浓缩、结晶、分离，得到产品。
H2SO4溶解A12O3的离子方程式是                                
将KMnO4 氧化Fe2+的离子方程式补充完整：
MnO4-+□Fe2++□      =Mn2++□Fe3+ +□      
上式中氧化剂是              ,氧化产物是              。
（3）已知：生成氢氧化物沉淀的pH ks5u

 
Al（OH）3
Fe（OH）2
Fe（OH）3
开始沉淀时
3.4
6.3
1.5
完全沉淀时
4.7
8.3
2.8
注：金属离子的起始浓度为0.1mol·L-1
根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的：                              。
己知:一定条件下，MnO4 - 可与Mn2+反应生成MnO2。
① 向 Ⅲ 的沉淀中加入浓HCI并加热，能说明沉淀中存在MnO2的现象是             。
②Ⅳ 中加入MnSO4的目的是                      。

铁盐、亚铁盐在工农业生产、生活、污水处理等方面有着极其广泛的应用。

（1）用铁屑与稀硫酸反应制备FeSO4
①制备原理用离子方程式表示为        。若要提高FeSO4生成速率，采取下列措施中正确的是        。
A．使用浓硫酸与铁屑反应   
B．使用磨细的铁粉反应
C．控制温度在50～70℃     
D．控制温度在80～100℃
②在上述反应过程中，常会伴随发生反应：4Fe2++O2+4H+ 4Fe3++2H2O 
若要减少产品FeSO4中Fe3+的含量，采取下列措施中正确的是        。
A．控制稀硫酸的浓度不能太高     
B．用去O2蒸馏水注入浓硫酸配制反应所需的稀硫酸
C．反应中保持n(Fe)/n(H2SO4) >1   
D．反应中应经常添加Fe2（SO4）3搅拌
③反应结束后，将溶液进行          、冷却、过滤、洗涤即得FeSO4·7H2O晶体。
（2）工业上用含有少量Cu、Al的废铁屑制备Fe2（SO4）3
其反应及操作流程如下：

①加入NaHCO3并搅拌，将混合液pH调控至       范围内，使杂质沉淀过滤除去。

沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
Cu(OH)2
开始沉淀
2.3
7.5
3.4
4.7
完全沉淀
3.2
9.7
4.4
6.7
 
②反应Ⅱ中反应的离子方程式是：           。
③生产中，将反应Ⅱ产生的NO配比一种气体X，混合后重新通入反应Ⅱ中，该设计的目的是       ，气体X与NO配比的比例是       。
（3）用Fe2（SO4）3处理含S2-污水时，有黑色沉淀及淡黄色悬浮物产生，其反应的离子方程式是         。

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