题目内容

铁是应用最广泛的金属,铁的卤化物、氧化物、硫酸盐以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物.
(1)在实验室中,FeCl2可用铁粉和盐酸反应制备,FeCl3可用铁粉和
 
反应制备;现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物的样品,测得样品中n(Fe)﹕n(Cl)=1﹕2.3,则该样品中FeCl3的物质的量分数为
 
.
(2)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式,可用离子交换和中和滴定的方法.实验中称取1.08g FeClx样品,溶解后先进行阳离子交换预处理,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0.80mol?L-1的盐酸滴定中和,恰好中和时消耗盐酸25.0mL.试求FeClx中的x值:
 
(列式并计算)
(3)高温下,Fe与水蒸气反应的化学方程式为
 
.
(4)硫酸亚铁、氯化亚铁溶液存放在实验室均易变质,出现红褐色沉淀,且溶液变黄棕色,则此反应的离子方程式为
 
.
(5)在氯化亚铁溶液中加入等物质的量的过氧化钠,发生反应的总的离子方程式为:
 
.
分析:(1)铁在氯气中燃烧生成氯化铁;依据元素守恒计算氯化亚铁和氯化铁物质的量之比,进一步计算氯化铁质量分数;
(2)根据离子交换关系中n(OH-)=n(Cl-)=n(H+),再根据1.08g FeClx中氯离子物质的量计算x值;
(3)高温下,铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气;
(4)亚铁离子不稳定易被氧气氧化生成铁离子,亚铁离子水解生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁易被氧气氧化生成氢氧化铁;
(5)过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气,氢氧化钠和亚铁离子反应生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁被氧气氧化生成氢氧化铁.
解答:解:(1)铁在氯气中燃烧生成氯化铁;
FeCl2和FeCl3的混合物的样品中FeCl2物质的量为x,FeCl3的物质的量为y,则(x+y):(2x+3y)=1:2.3,得到x:y=7:3,
氯化铁物质的量分数=
3
7+3
×100%=30%
,
故答案为:氯气;30%;
(2)n(Cl)=n(H+)=n(OH-)=0.0250L×0.80 mol?L-1=0.020 mol,1.08g FeClx样品中含有氯离子物质的量为
1.08g
(56+35.5x)g/mol
×3
=0.020 mol,解得x=3,
故答案为:n(Cl)=n(H+)=n(OH-)=0.0250L×0.80 mol?L-1=0.020 mol,1.08g FeClx样品中含有氯离子物质的量为
1.08g
(56+35.5x)g/mol
×3
=0.020 mol,解得x=3;
(3)高温下,铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,反应方程式为:4H2O(g)+3Fe
 高温 
.
 
Fe3O4+4H2,
故答案为:4H2O(g)+3Fe
 高温 
.
 
Fe3O4+4H2;
(4)亚铁离子不稳定易被氧气氧化生成铁离子,亚铁离子水解生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁易被氧气氧化生成氢氧化铁,所以离子方程式分别为:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O、Fe2++2H2O?Fe(OH)2+2H+、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,
故答案为:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O、Fe2++2H2O?Fe(OH)2+2H+、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;
(5)过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气,氢氧化钠和亚铁离子反应生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁被氧气氧化生成氢氧化铁,所以反应方程式为:4Na2O2+4FeCl2+6H2O=4Fe(OH)3↓+8NaCl+O2↑,
故答案为:4Na2O2+4FeCl2+6H2O=4Fe(OH)3↓+8NaCl+O2↑.
点评:本题考查了铁及其化合物的性质,注意亚铁离子不稳定,易被氧化,会利用原子守恒来分析解答,难度中等.
练习册系列答案
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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 FeClx样品,溶解后先进行阳离子交换预处理,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,并求出FeClx中的x值:
n(OH-)=n(H+)=n(Cl-)=0.0250L×0.40 mol?L-1=0.010 mol,
0.54g
56+35.5x
×x
=0.010mol,x=3
n(OH-)=n(H+)=n(Cl-)=0.0250L×0.40 mol?L-1=0.010 mol,
0.54g
56+35.5x
×x
=0.010mol,x=3
(列出计算过程)
(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物的样品,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
10%
10%
.在实验室中,FeCl2可用铁粉和
盐酸
盐酸
反应制备,FeCl3可用铁粉和
氯气
氯气
反应制备;
(3)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质,该反应的离子方程式为
2Fe3++2I-=2Fe2++I2
2Fe3++2I-=2Fe2++I2
.
(4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料.FeCl3 和KClO在强碱性条件下反应可生成K2FeO4,其反应的离子方程式为
2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O
2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O
.与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为
FeO42-+3eˉ+4H2O=Fe(OH)3+5OH-
FeO42-+3eˉ+4H2O=Fe(OH)3+5OH-
.该电池总反应的离子方程式为
3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH-
3Zn+2FeO42-+8H2O=3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH-
.
铁是应用最广泛的金属,工业上常采用热还原法制备铁。

(1)工业高炉炼铁采用焦炭、铁矿石等于高炉中共热,并鼓入适量空气,让高温下产生的CO气体还原铁矿石制得铁。这种方法不可避免地混入了非金属单质——碳。纯铁的抗腐蚀能力相当强,而铁碳合金却易发生电化腐蚀。

①写出钢铁发生吸氧腐蚀时的正极反应____________________________________。

②为保护钢铁制品不被腐蚀,可采用的电化学防护方法是(答出一种电化学防护方法的名称)____________________________________。

(2)焊接无缝钢轨时常采用铝热反应制备铁,中学教材中也有Al和Fe2O3的铝热反应实验。

①有人推测,铝热反应实验中所得熔融物中可能混有Al。若用一个简单实验证明含Al,则应选用的试剂是____________,能证明含铝的现象是__________________________。

②若经实验证实熔融物含铝,欲将该熔融物完全溶解,下列试剂中最适宜的是____________(填序号)。

A.浓硫酸                                            B.稀硫酸

C.稀HNO3                                          D.NaOH溶液

③实验研究发现,硝酸发生氧化还原反应时,硝酸的浓度越稀,对应还原产物中氮元素的化合价越低,直到还原成铵根离子()。某同学取一定量熔融物与一定量很稀的硝酸充分反应,反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中逐滴加入4 mol·L-1的NaOH溶液,所加NaOH溶液的体积(mL) 与产生沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示:

试回答下列问题:

Ⅰ.图中DE段沉淀的物质的量没有变化,此段发生反应的离子方程式为_________________。

Ⅱ.通过图象判断溶液中的离子结合OH-能力最强的是________________,最弱的是________________。

Ⅲ.EF段反应的离子方程式是________________,A与B 的差值是________________mol。

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