铁及其化合物在日常生活中应用广泛.请根据下列实验回答问题．(1)生铁中含有一种铁碳化合物X(Fe3C)．X在足量的空气中高温煅烧.生成有磁性的固体Y.将Y溶于过量盐酸后溶液中大量存在的阳离子是Fe2+.Fe3+.H+,(2)某溶液中有Mg2+.Fe2+.Al3+.Cu2+等离子.向其中加入过量的NaOH溶液后.过滤.将滤渣高温灼烧.并将灼烧后的固体投入过量的稀盐酸中.所� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

15．铁及其化合物在日常生活中应用广泛，请根据下列实验回答问题．

（1）生铁中含有一种铁碳化合物X（Fe₃C）．X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，将Y溶于过量盐酸后溶液中大量存在的阳离子是Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺；
（2）某溶液中有Mg²⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Cu²⁺等离子，向其中加入过量的NaOH溶液后，过滤，将滤渣高温灼烧，并将灼烧后的固体投入过量的稀盐酸中，所得溶液与原溶液相比，溶液中大量减少的阳离子是BC．
A． Mg²⁺ B．Fe²⁺ C．Al³⁺ D．Cu²⁺
（3）氧化铁是重要的工业颜料，用废铁屑制备它的流程如图1：
回答下列问题：
①操作Ⅰ的名称是过滤；操作Ⅱ的名称是洗涤；
②请写出生成FeCO₃沉淀的离子方程式：Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O
（4）在一定条件下，氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应：
Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）；工业上有16t Fe₂O₃在200m³的容器中反应，1小时后测得Fe₂O₃的转化率为50%，则这段时间内CO的消耗速率为0.75mol/（L•h）．
（5）爱迪生蓄电池的反应式为：Fe+NiO₂+2H₂O$?_{充电}^{放电}$Fe（OH）₂+Ni（OH）₂；高铁酸钠（Na₂FeO₄）是一种新型饮水消毒剂．用如图2装置可以制取少量高铁酸钠．
①此装置中爱迪生蓄电池的负极是_a（填“a”或“b”）．
②写出阳极的电极反应式Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O_．
③当制得132.8g高铁酸钠时，阳极区减少的阴离子的物质的量为0.8mol．

分析（1）X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，Y为四氧化三铁，与盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁；
（2）加入过量的NaOH溶液后，Mg²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺转化为沉淀，灼烧后的固体投入过量的稀盐酸，溶液中存在Mg²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺；
（3）由制备流程可知，碳酸钠水解显碱性，可促进油污的水解，加稀硫酸除去碳酸钠，且溶解Fe，操作I为过滤，滤液中含Fe²⁺，与碳酸氢铵反应生成碳酸亚铁沉淀，操作II为洗涤，然后干燥、灼烧得到氧化铁；
（4）16t Fe₂O₃1小时后测得Fe₂O₃的转化率为50%，则根据反应方程式可知，反应中消耗CO的物质的量为3×50%×$\frac{1.6×1{0}^{7}}{160}$mol=1.5×10⁵mol，据此计算出CO的浓度的变化，根据$v=\frac{△c}{△t}$计算；
（5）①电解制高铁酸钠时，铁棒作阳极，碳棒作阴极，据此判断；
②铁失电子和氢氧根离子生成高铁酸根离子和水；
③132.8g高铁酸钠的物质的量为0.8mol，根据阳极的电极反应式进行计算．

解答解：（1）X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，Y为四氧化三铁，与盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁，Y溶于过量盐酸后溶液中大量存在的阳离子是Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺，
故答案为：Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺；
（2）加入过量的NaOH溶液后，Mg²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺转化为沉淀，灼烧后的固体投入过量的稀盐酸，溶液中存在Mg²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，则所得溶液与原溶液相比，溶液中大量减少的阳离子是Fe²⁺、Al³⁺，
故答案为：BC；
（3）由制备流程可知，碳酸钠水解显碱性，可促进油污的水解，加稀硫酸除去碳酸钠，且溶解Fe，操作I为过滤，滤液中含Fe²⁺，与碳酸氢铵反应生成碳酸亚铁沉淀，操作II为洗涤，然后干燥、灼烧得到氧化铁．
①由上述分析可知，操作I为过滤，操作II为洗涤，故答案为：过滤；洗涤；　
②生成FeCO₃沉淀的离子方程式为Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O，故答案为：Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（4）16t Fe₂O₃1小时后测得Fe₂O₃的转化率为50%，则根据反应方程式可知，反应中消耗CO的物质的量为3×50%×$\frac{1.6×1{0}^{7}}{160}$mol=1.5×10⁵mol，1小时后CO的浓度的变化为$\frac{1.5×10{\;}^{5}mol}{2×1{0}^{5}L}$=0.75mol/L，根据$v=\frac{△c}{△t}$可知，CO的消耗速率为$\frac{0.75mol/L}{1h}$=0.75mol/（L•h），
故答案为：0.75；
（5）①电解制时，铁作阳极，碳棒作阴极，所以爱迪生蓄电池放电时a是负极，b是正极，故答案为：a；
②阳极上铁失电子和氢氧根离子反应生成高铁酸根离子和水，离子方程式为：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，故答案为：Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；
③132.8g高铁酸钠的物质的量为0.8mol，根据阳极的电极反应式Fe-6e^-+8OH^-=FeO₄^2-+4H₂O可知，每产生1mol高铁酸根离子，要失去6mol电子，此时从阴极转移6mol氢氧根离子，同时反应中消耗8mol氢氧化根生成1mol高铁酸根离子，所以阳极区共减少1mol阴离子，所以生成0.8mo高铁酸钠l，阳极区减少的阴离子的物质的量为0.8mol，
故答案为：0.8mol．

点评本题考查物质的制备实验及混合物分离提纯方法选择、电解原理、原电池工作原理等知识点，注意把握流程中发生的反应、混合物分离方法、明确离子放电顺序等，侧重分析与应用能力的考查，题目难度中等．

练习册系列答案

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下列说法正确的是

A．在配制一定物质的量浓度溶液的实验中托盘天平，玻璃棒是必需仪器

B．实验室中，盛装NaOH等碱性溶液的试剂瓶用橡皮塞

C．加入稀NaOH溶液，没有产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则该未知液中不含NH4+

D．用pH试纸测定某溶液的pH时，需预先用蒸馏水湿润pH试纸

6．亚氯酸钠（NaClO₂）是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业．它在碱性环境中稳定存在．某同学查阅资料后设计生产NaClO₂的主要流程如下．

（1）Ⅰ、Ⅲ中发生反应的还原剂分别是Na₂SO₃、H₂O（填化学式）．
（2）Ⅱ中反应的离子方程式是2ClO₂+H₂O₂+2OH^-=2ClO₂^-+O₂↑+2H₂O．
（3）A的化学式是硫酸，装置Ⅲ中A在阳极区产生．
（4）ClO₂是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备．写出该制备反应的化学方程式5NaClO₂+4HCl=5NaCl+4ClO₂↑+2H₂O．
（5）NaClO₂变质可分解为NaClO₃和NaCl．取等质量变质前后的NaClO₂试样均配成溶液，分别与足量FeSO₄溶液反应时，消耗Fe²⁺的物质的量相同．（填“相同”，“不同”或“无法判断”）

3．硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）俗称保险粉，可用于照相业作定影剂，也可用于纸浆漂白作脱氯剂等．Na₂S₂O₃在中性、碱性溶液中较稳定，而在酸性溶液中能迅速反应．某实验室模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠，其反应装置如下图，制取方程式为：2Na₂S+Na₂CO₃+4SO₂=3Na₂S₂O₃+CO₂．
（1）本实验对Na₂S的纯度要求较高，利用图1所示的装置可将工业级的Na₂S提纯．已知Na₂S常温下微溶于酒精，加热时溶解度迅速增大，杂质不溶于酒精．提纯步骤为：

①将已称量好的工业Na₂S放入圆底烧瓶中，并加入一定质量的酒精和少量水；
②按图1所示装配所需仪器，向冷凝管的a处（填a或b）通入冷却水，同时水浴加热；
③待烧瓶中固体不再减少时，停止加热，将烧瓶取下；
④趁热过滤
⑤冷却结晶，过滤（填操作名称）
⑥将所得固体洗涤、干燥，得到Na₂S₂O₃•9H₂O晶体．
（2）用图2所示装置制取Na₂S₂O₃，其中NaOH溶液的作用是吸收SO₂等有害气体，防止污染空气装置C中制SO₂的方程式为：H₂SO₄+Na₂SO₃=Na₂SO₄+SO₂+H₂O如将分液漏斗中的H₂SO₄改成浓盐酸，则三颈烧瓶内除Na₂S₂O₃生成外，还有可能出现浑浊，写出该反应的化学方程式：4HCl+2Na₂S+SO₂=4NaCl+3S↓+2H₂O
（3）用该方法获得的Na₂S₂O₃．H₂O晶体中常混有一定量的杂质．为验证产品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄，该小组设计了以下实验方案，请将方案补充完整．（所需试剂从稀HNO₃、稀H₂SO₄、稀HCl、蒸馏水中选择）取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl₂溶液，有白色沉淀生成，再过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀盐酸，若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生，则可确定产品中含有Na₂SO₃和Na₂SO₄．

10．肉桂酸是香料、化妆品、医药、塑料和感光树脂等的重要原料．实验室用图1反应制取肉桂酸．
药品物理常数如表：

	苯甲醛	乙酸酐	肉桂酸	乙酸
溶解度（25℃，g/100g水）	0.3	遇热水水解	0.04	互溶
沸点（℃）	179.6	138.6	300	118
相对分子质量	106	102	148	60