题目内容
(12分)铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
（1）要确定铁的某氯化物FeClx的化学式。可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54g的FeClx样品，溶解后先进行阳离子交换预防处理，再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱，使Cl-和OH-发生交换。交换完成后，流出溶液的OH-用0.40mol·L-1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0mL。计算该样品中氯的物质的量为________mol，并求出FeClx中X值为__________。
（2）现有一含有FeCl2和FeCl3的混合样品，采用上述方法测得n(Fe): n(Cl)=1:2.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为____________。在实验室中，FeCl2可用铁粉和__________反应制备，FeCl3可用铁粉和_______反应制备
（3）铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中的一种新型净水剂，它的氧化性比高锰酸钾更强，本身在反应中被还原成三价铁离子达到净水的目的。它是由硝酸铁、氢氧化钠和氯气在一定条件下制得的，同时还生成硝酸钠和氯化钠等。
①写出制取铁酸钠的化学方程式： 。
②铁酸钠之所以有净水作用，除杀菌外，另一个原因是 。
（12 分）(1) 0.010 （2分）（写0.01给1分） 3（2分）(2)10%或0.10 （2分）
盐酸（1分） 氯气（1分）
(3)① 2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2═2Na2FeO4+6NaCl+6NaNO3+8H2O（2分）
②净水时，铁酸钠被还原成三价铁离子，Fe3+易水解生成氢氧化铁胶体，有吸附悬浮性杂质的作用，因而能净水。（2分）
解析试题分析：通过题干审清题意，（1）要测定铁的某氯化物FeClx的化学式，应接受离子交换这一信息，先进行阳离子交换预防处理，此时铁离子不在溶液中，再将Cl-和OH-发生1：1交换，再用盐酸滴定OH-，消耗25.0mL 0.40mol·L-1的盐酸，可知OH-的物质的量和HCl的相同，也就是Cl-的物质的量等于0.0250L ×0.40mol·L-1=0.010mol（注意有效数字）；再由0.54g的FeClx样品中含有0.010mol Cl-，列式0.54÷（56＋35.5X）=0.010÷X计算得X值为3。（2）假设FeCl2、 FeCl3的物质的量分别为X、Y，则由n(Fe): n(Cl)=1:2.1，可列式（X＋Y）：（2X＋3Y）==1:2.1，得到X：Y=9:1，假设FeCl2的物质的量为9mol，则FeCl3的物质的量为1mol，所以可求FeCl3的物质的量分数为（106.5×1）÷（106.5＋127×9）=10%。
铁和盐酸反应生成FeCl2，铁和氯气反应生成FeCl3 。（3）由硝酸铁、氢氧化钠和氯气在一定条件下制得Na2FeO4，同时还生成硝酸钠和氯化钠等，则有2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2===2Na2FeO4+6NaCl+6NaNO3+8H2O。铁酸钠本身在反应中被还原成三价铁离子达到净水的目的，所以净水时，生成了三价铁离子，Fe3+易水解生成氢氧化铁胶体，有吸附悬浮性杂质的作用，因而能净水。
考点：考查铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐的测定、制取、性质等知识，同时考查学生的计算能力，方程式书写能力。
点评：本题是信息给予题型，对学生的能力要求较高，属于较综合的难题。
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本题有A、B两题，分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修课程模块的内容，每题12分。请选择其中一题作答，若两题都作答，则以A题得分计入总分。
20A．过渡元素在生活、生产和科技等方面有广泛的用途。
（1）应用于合成氨反应的催化剂（铁）的表面上存在氮原子，右图为氮原子在铁的晶面上的单层附着局部示意图(图中小黑色球代表氮原子，灰色球代表铁原子）。则图示铁颗粒表面上氮原子与铁原子的个数比为 。
（2）现代污水处理工艺中常利用聚合铁{简称PFS，化学式为：[Fe2(OH）n(SO4）3-n／2]m，n<5，m<10}在水体中形成絮状物，以吸附重金属离子。下列说法中不正确的是 。（填序号）
A．PFS中铁显+3价
B．铁原子的价电子排布式是3d64s2
C．由FeSO4溶液制PFS需经过氧化、水解和聚合的过程
D．由下表可知气态Fe2+再失去一个电子比气态Mn2+再失去一个电子难
| 元素 | Mn | Fe | |
| 电离能 （kJ・mol－1） | I1 | 717 | 759 |
| I2 | 1509 | 1561 | |
| I3 | 3248 | 2957 |
（3）铬的配合物在药物应用、设计合成新磁材料领域和聚乙烯催化剂方面都有重要应用。现有铬（Ⅲ）与甲基丙烯酸根的配合物为：
①该化合物中存在的化学键类型有 。
②该化合物中一个Cr的配位数为 。
③甲基丙烯酸分子中C原子的杂化方式有 。
④等电子体是具有相同的价电子数和原子数的分子或离子，与H2O分子互为等电子体的微粒是 。（填一种即可）
⑤与铬同周期的所有元素中基态原子最外层电子数与铬原子相同的元素是
____ 。（填元素符号）
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20B．阿斯匹林(乙酰水杨酸）是由水杨酸和乙酸酐合成的：
在生成乙酰水杨酸的同时，水杨酸分子之间也能发生聚合反应，生成少量聚合物(副产物）。合成乙酰水杨酸的实验步骤如下：
①向150mL干燥锥形瓶中加入2 g水杨酸、5 mL乙酸酐和5滴浓硫酸，振荡，待其溶解后，控制温度在85℃～90℃条件下反应5～10 min，然后冷却，即有乙酰水杨酸晶体析出。
②减压过滤，用滤液淋洗锥形瓶，直至所有晶体收集到布氏漏斗中。抽滤时用少量冷水洗涤晶体几次，继续抽滤，尽量将溶剂抽干。然后将粗产品转移至表面皿上，在空气中风干。
③将粗产品置于100 mL烧杯中，搅拌并缓慢加入25 mL饱和碳酸氢钠溶液，加完后继续搅拌2～3 min，直到没有二氧化碳气体产生为止。过滤，用5～10 mL蒸馏水洗涤沉淀。合并滤液于烧杯中，不断搅拌，慢慢加入15 mL 4mol / L盐酸，将烧杯置于冰水中冷却，即有晶体析出。抽滤，用冷水洗涤晶体1～2次，再抽干水分，即得产品。
（1）第①步中，要控制温度在85℃～90℃，应采用的加热方法是 ，用这种方法加热需要的玻璃仪器有 。
（2）在第②步中，用冷水洗涤晶体，其目的是 、 。
（3）在第③步中，加入饱和碳酸氢钠溶液的作用是 ，加入盐酸的作用是 。
（4）如何检验产品中是否混有水杨酸？ 。
选做题
本题有A、B两题，分别对应于“物质结构与性质”和“实验化学”两个选修课程模块的内容，每题12分。请选择其中一题作答，若两题都作答，则以A题得分计入总分。
20A．过渡元素在生活、生产和科技等方面有广泛的用途。
（1）应用于合成氨反应的催化剂（铁）的表面上存在氮原子，右图为氮原子在铁的晶面上的单层附着局部示意图(图中小黑色球代表氮原子，灰色球代表铁原子）。则图示铁颗粒表面上氮原子与铁原子的个数比为 。
（2）现代污水处理工艺中常利用聚合铁{简称PFS，化学式为：[Fe2(OH）n(SO4）3-n／2]m，n<5，m<10}在水体中形成絮状物，以吸附重金属离子。下列说法中不正确的是 。（填序号）
A．PFS中铁显+3价
B．铁原子的价电子排布式是3d64s2
C．由FeSO4溶液制PFS需经过氧化、水解和聚合的过程
D．由下表可知气态Fe2+再失去一个电子比气态Mn2+再失去一个电子难
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元素 |
Mn |
Fe |
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电离能 （kJ・mol－1） |
I1 |
717 |
759 |
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I2 |
1509 |
1561 |
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I3 |
3248 |
2957 |
（3）铬的配合物在药物应用、设计合成新磁材料领域和聚乙烯催化剂方面都有重要应用。现有铬（Ⅲ）与甲基丙烯酸根的配合物为：
①该化合物中存在的化学键类型有 。
②该化合物中一个Cr的配位数为 。
③甲基丙烯酸分子中C原子的杂化方式有 。
④等电子体是具有相同的价电子数和原子数的分子或离子，与H2O分子互为等电子体的微粒是 。（填一种即可）
⑤与铬同周期的所有元素中基态原子最外层电子数与铬原子相同的元素是
____ 。（填元素符号）
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20B．阿斯匹林(乙酰水杨酸）是由水杨酸和乙酸酐合成的：
在生成乙酰水杨酸的同时，水杨酸分子之间也能发生聚合反应，生成少量聚合物(副产物）。合成乙酰水杨酸的实验步骤如下：
①向150 mL干燥锥形瓶中加入2 g水杨酸、5 mL乙酸酐和5滴浓硫酸，振荡，待其溶解后，控制温度在85℃～90℃条件下反应5～10 min，然后冷却，即有乙酰水杨酸晶体析出。
②减压过滤，用滤液淋洗锥形瓶，直至所有晶体收集到布氏漏斗中。抽滤时用少量冷水洗涤晶体几次，继续抽滤，尽量将溶剂抽干。然后将粗产品转移至表面皿上，在空气中风干。
③将粗产品置于100 mL烧杯中，搅拌并缓慢加入25 mL饱和碳酸氢钠溶液，加完后继续搅拌2～3 min，直到没有二氧化碳气体产生为止。过滤，用5～10 mL蒸馏水洗涤沉淀。合并滤液于烧杯中，不断搅拌，慢慢加入15 mL 4mol / L盐酸，将烧杯置于冰水中冷却，即有晶体析出。抽滤，用冷水洗涤晶体1～2次，再抽干水分，即得产品。
（1）第①步中，要控制温度在85℃～90℃，应采用的加热方法是 ，用这种方法加热需要的玻璃仪器有 。
（2）在第②步中，用冷水洗涤晶体，其目的是 、 。
（3）在第③步中，加入饱和碳酸氢钠溶液的作用是 ，加入盐酸的作用是 。
（4）如何检验产品中是否混有水杨酸？ 。