金属钠铝铁实验探究题解析.docx
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金属钠铝铁实验探究题解析
有关金属钠、铝、铁的实验题
1.某课外活动小组设计下列实验装置,验证“二氧化碳与水接触时才能和过氧化钠反应”。
（1）过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式是，该反应中，反应物的总能量（填“大于”或“小于”）生成物的总能量。
（2）装置Ⅰ中的试剂是（填序号）。
a.稀盐酸b.稀硫酸c.小苏打d.石灰石
（3）实验时，应先打开弹簧夹（填K1或K2），观察到预期现象后，关闭它，再打开另一个弹簧夹。
（4）实验过程中将带火星的木条置于a口，观察到带火星的木条始终不复燃。
①为观察到最终木条复燃，甲建议在Ⅲ后安装一个盛有碱石灰的干燥管，目的是；
②乙认为即使采纳甲的建议且最终观察到木条复燃，也不能证明CO2参与了反应，原因是。
（5）为进一步达到实验目的，应补充的实验是：
取最终反应后Ⅲ中所得固体，。
2、工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：
完成下列填空：
1）粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质（沉淀剂A来源于石灰窑厂），写出A、B的化学式。
AB
2）实验室提纯粗盐的实验操作依次为：
取样、、沉淀、、、冷却结晶、、烘干。
3）工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是。
碳酸化时没有析出碳酸钠晶体，其原因是。
4）碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是（填写化学式），检验这一成分的阴离子的具体方法是：
。
5）氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨。
加石灰水后所发生的反应的离子方程式为：
滤液D加石灰水前先要加热，原因是。
6）产品纯碱中含有碳酸氢钠。
如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为：
（注明你的表达式中所用的有关符号的含义）
3．工业上以锂辉石（Li2O·A12O3·4SiO2，含少量Ca、Mg元素）为原料生产碳酸锂。
其部分工艺流程如下：
已知：
①Li2O·Al2O3·4SiO2+H2SO4（浓）Li2SO4+Al2O3·4SiO2·H2O↓
②某些物质的溶解度（S）如下表所示。
T/℃
20
40
60
80
S（Li2CO3）/g
1.33
1.17
1.01
0.85
S（Li2SO4）/g
34.2
32.8
31.9
30.7
（1）从滤渣1中分离出Al2O3的部分流程如下图所示，括号表示加入的试剂，方框表示所得到的物质。
则步骤Ⅱ中反应的离子方程式是。
（2）已知滤渣2的主要成分有Mg（OH）2和CaCO3。
向滤液1中加入石灰乳的作用是（运用化学平衡原理简述）
。
（3）向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液，过滤后，用“热水洗涤”的原因是
。
（4）工业上，将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下。
a．将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液，LiOH溶液作阴极液，两者用离子选择透过膜隔开，用惰性电极电解。
b．电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液，过滤、烘干得高纯Li2CO3。
①a中，阳极的电极反应式是。
②b中，生成Li2CO3反应的化学方程式是。
1.（共14分）
（1）2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2大于
（2）bc（3）K2
（4）①除去未充分反应的CO2②水与Na2O2反应生成氧气
（5）加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水（合理答案均给分）
2、1）Ca（OH）2或CaO；Na2CO3；2）溶解；过滤；蒸发；过滤；3）有晶体析出（或出现浑浊）；碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大；4）NH4Cl；取样，加硝酸酸化，加硝酸银，有白色沉淀，该阴离子是氯离子；5）NH4++OH-→NH3↑+H2O；防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀；6）
。
3．
（1）Al3++3NH3·H2O===Al（OH）3↓+3NH4+
（2）Ca（OH）2（s）
Ca2++2OH－
（3）Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li2CO3的损失
（4）①2Cl――2e―===Cl2↑
②2LiOH+NH4HCO3===Li2CO3+NH3+2H2O
4.（16分）氯化铁是实验室中的重要试剂。
某同学用mg含有铁锈（Fe2O3）的废铁屑来制取FeCl3·6H2O晶体，同时测定废铁屑中铁的质量分数，为此设计了如下装置（夹持装置略，气密性已检验）：
操作步骤如下：
Ⅰ.打开弹簧夹K1、关闭弹簧夹K2，并打开活塞a，缓慢滴加盐酸。
Ⅱ.当……时，关闭弹簧夹K1、打开弹簧夹K2，当A中溶液完全进入烧杯后关闭活塞a。
Ⅲ.将烧杯中溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到FeCl3·6H2O晶体。
请回答：
（1）A中发生的置换反应的化学方程式是。
（2）操作Ⅱ中“……”的内容是,烧杯中的现象是，相应的离子方程式和化学方程式是、。
（3）操作Ⅲ不采用直接加热制FeCl3·6H2O晶体的原因是（用简要文字并结合离子方程式解释）。
（4）测得B中所得的气体是VmL（标准状况时），由此计算出该废铁屑中铁的质量分数是，该数值比实际数值偏低，若实验过程操作无误，偏低的原因是。
（5）为了准确测定铁的质量分数，还可以另取mg废铁屑和某种常见的还原剂气体在加热时充分反应到恒重，测得实验后剩余固体质量是wg。
由此求出铁的准确质量分数是（用含m、和w的式子表示）。
5．（12分）硫酸亚铁晶体（FeSO4·7H2O）在医药上作补血剂。
某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量。
实验步骤如下：
请回答下列问题：
（1）证明步骤①滤液中含有Fe2+的方法是。
（2）步骤②加入过量H2O2的目的：
。
（3）步骤③中反应的离子方程式：
。
（4）步骤④中一系列处理的操作步骤：
过滤、、灼烧、、称量。
（5）该小组有些同学认为用KMnO4溶液滴定也能进行铁元素含量的测定。
（5Fe2++MnO4—+8H+→5Fe3++Mn2++4H2O）
1实验前，首先要精确配制一定物质的量浓度的KMnO4溶液250mL，配制时需要的仪器除药匙、天平（附砝码）、玻棒、烧杯、胶头滴管外，还需。
②滴定到终点时的颜色为色。
（6）正常人每天应补充14mg左右的铁。
其中绝大部分来自于食物。
如果全部通过服用含FeSO4·7H2O的片剂。
来补充铁，则正常人每天服需用含mgFeSO4·7H2O片剂。
6．（10分）某硫酸铁样品含有少量硫酸亚铁杂质。
现要测定其中铁元素的质量分数，实验按以下步骤进行：
请根据上面流程，回答以下问题：
（1）操作I中除了烧杯、玻璃棒外还要用到的玻璃仪器是，
（2）操作II用到的仪器是。
A．碱式滴定管B．50mL量筒 C．10mL量筒D．25mL移液管
（3）若蒸发皿质量是W1g，蒸发皿与加热后固体总质量是W2g，则样品中铁元素的质量分数是（列出原始算式，不需化简）。
（4）某同学认为可以从操作Ⅱ后获得的250.00mL溶液开始，设计定量实验测定硫酸亚铁的含量，请你分析该同学的实验设计。
a取待测溶液25.00mL置于锥形瓶中；
b取某浓度的高锰酸钾酸性溶液装到酸式滴定管中，并调整好液面记录读数；
c滴定并记录读数；
d根据数据进行计算
①甲同学认为a、b间少了滴入指示剂的环节，请判断有无必要并说明理由。
。
②乙同学认为c、d间少了一个环节，请判断是何环节，并说明理由。
。
7．（12分）全世界每年被腐蚀损耗的钢铁约占全年钢铁产量的1/10，而在潮湿空气中发生吸氧腐蚀是钢铁腐蚀的主要原因。
（1）在潮湿空气中，钢铁发生吸氧腐蚀转化为Fe（OH）2的电池反应方程式为
▲。
（2）已知草酸（H2C2O4）分解的化学方程式为：
H2C2O4
CO↑+CO2↑+H2O，下列装置中，可用作草酸分解制取气体的是▲。
（填字母）
（3）某实验小组为测定铁锈样品的组成（假定铁锈中只有Fe2O3·nH2O和Fe两种成份），利用草酸分解产生的CO和铁锈反应，实验装置如下图所示。
①为得到干燥、纯净的CO气，洗气瓶A、B中盛放的试剂分别是▲、
▲。
②在点燃酒精灯之前应进行的操作是：
（a）检查装置气密性；（b）▲。
③准确称量样品的质量10.00g置于硬质玻璃管中，充分反应后冷却、称量（假设每步均完全反应），硬质玻璃管中剩余固体质量为8.32g，D中浓硫酸增重0.72g，则n=▲。
④在本实验中，下列情况会使测定结果n偏大的是▲。
（填字母）
a．缺少洗气瓶Bb．缺少装置Ec．反应后固体是铁和少量Fe2O3·nH2O
5．（12分）［（4）（5）两题每空１分，其余每空2分］
（1）取少量滤液先滴加KSCN溶液，再滴加氯水（或双氧水、稀硝酸等合理氧化剂），溶液由浅绿色变为血红色，证明有溶液中有Fe2+
（2）将Fe2+全部氧化为Fe3+（3）Fe3++3NH3·H2O→Fe（OH）3+3NH4+（4）洗涤冷却
（5）①250mL容量瓶（不写体积不给分）②紫（或紫红）（6）69.5mg
6．每空2分
（1）250mL容量瓶、胶头滴管。
（2）D。
（3）1120（W1-W2）/160a。
（4）①无必要，高锰酸钾溶液本身可起到指示剂的作用（有颜色）。
②重复操作2次（几次），使实验获得的数据可以采信（并可提高精确度）。
7．共12分。
（1）2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe（OH）2（2分）
（2）d（2分）
（3）①浓NaOH溶液（1分）浓硫酸（1分）
②通入混合气体一段时间（2分）③2（2分）④a（2分）
8.（12分）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
（1）以下为铝材表面处理的一种方法：
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是
（用离子方程式表示）。
为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的 .。
a．．NH3b．CO2c．NaOHd．HNO3
②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为____。
取少量废电解液，加入NaHCO，溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_____。
（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是______。
（3）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于______处。
若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_______。
海水
K
M
N
铁
X
加HNO3
大理石
过滤
滤液A
用氨水调节pH至8～9
过滤
滤渣B
滤液B
加（NH4）2CO3
过滤
纯CaCO3
滤液C
CaO2
加盐酸
操作①
CaCl2·2H2O晶体
260℃
干燥脱水
无水CaCl2
浓H2O2溶液
操作②
9．（15分）过氧化钙（CaO2）难溶于水，在常温下稳定，在潮湿空气及水中缓慢分解放出氧气，因而广泛应用于渔业、农业、环保等许多方面。
下图是以大理石（主要杂质是氧化铁）等为原料制取过氧化钙（CaO2）的流程。
^
请回答下列问题：
（1）操作①应包括下列操作中的 （填序号）。
A．溶解B．过滤C．蒸馏D．分液E．蒸发结晶
（2）用氨水调节pH至8～9的目的是 。
（3）若测得滤液C中c（CO32－）=10－3 mol/L，则Ca2+（填“是”或“否”）沉淀完全。
[已知c（Ca2+）≤10－5mol/L可视为沉淀完全；Ksp（CaCO3）＝4.96×10－9]
（4）若在滤液C中，加入HNO3使溶液呈酸性以得到副产物NH4NO3，则酸化后溶液中，
c（NH4＋） c（NO3－）（填“≥”、“≤”、“＜”、“＞”或“＝”）^
（5）操作②是：
在低温下，往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙进行反应，写出该反应的化学方程式
一段时间后，再加入氢氧化钠溶液，当调节溶液pH至9～11，才出现大量沉淀。
；用简要的文字解释需用氢氧化钠调节pH至9～11的原因 。
^
（6）已知大理石含CaCO3的质量分数为a，mg大理石可以制得ngCaO2，请计算：
CaCO3转化为CaO2过程中，Ca原子的利用率为 。
^
10某校化学研究性学习小组在学习了金属的知识后，探究Cu的常见化合物性质。
过程如下：
【提出问题】
①在周期表中，Cu、Al位置接近。
Cu不如Al活泼，Al（OH）3具有两性，Cu（OH）2也具有两性吗？
②通常情况下，＋2价Fe的稳定性小于＋3价Fe，＋1价Cu的稳定性也小于＋2价Cu吗？
③CuO有氧化性，能被H2、CO等还原，也能被NH3还原吗？
【实验方案】
⑴解决问题①需用到的药品有CuSO4溶液、（填试剂），同时进行相关实验。
⑵解决问题②的实验步骤和现象如下：
取98gCu（OH）2固体，加热至80℃～100℃时，得到黑色固体粉末，继续加热到1000℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末A。
冷却后称量，A的质量为72g，A的化学式为。
向A中加入适量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在。
⑶为解决问题③，设计的实验装置为（夹持及尾气处理装置未画出）：
实验中观察到CuO变为红色物质。
查资料可知，同时生成一种无污染的气体。
该气体的化学式为。
【实验结论】
⑴Cu（OH）2具有两性。
证明Cu（OH）2具有两性的实验现象是
。
⑵根据实验方案⑵，得出的＋1价Cu和＋2价Cu稳定性大小的结论是高温时；在酸性溶液中。
⑶CuO能够被NH3还原。
【问题讨论】
有同学认为NH3与CuO反应后生成的红色物质是Cu，也有同学认为NH3与CuO反应后生成的红色物质是Cu和A的混合物。
请你设计一个简单的实验检验NH3与CuO反应后生成的红色物质中是否含有A？
11.电镀含铬废水的处理方法较多。
Ⅰ.某工业废水中主要含有Cr3+，同时还含有少量的Cu2+、Fe2+、Fe3+和Al3+等，且酸性较强。
为回收利用，通常采用如下流程处理：
已知：
（1）Cr（OH）3NaCrO2Na2CrO4Na2Cr2O7
（2）Cu（OH）2能溶于氨水：
Cu（OH）2+4NH3·H2O=[Cu（NH3）4]2++2OH-+4H2O
请回答：
（1）操作I的名称，上述操作I、II、III相同，进行该实验操作所需要的主要玻璃仪器除烧杯、漏斗外，还有________________。
（2）滤渣I的主要成分为________________（写化学式），试剂乙的名称________。
（3）加入试剂甲的目的________________。
（4）废水处理流程中生成滤渣III的离子方程式：
________。
II.酸性条件下，六价铬主要以Cr2O72-形式存在。
工业上用以下方法处理处理含Cr2O72-的废水：
①往废水中加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe为电极进行电解，经过一段时间，最后有Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀产生；③过滤回收沉淀，废水达到排放标准。
（5）电解时能否用Cu电极来代替Fe电极?
______________（填“能”或“不能”），理由是
。
（6）已知某含Cr2O72-的酸性工业废水中铬元素的含量为104.5mg/L，处理后铬元素最高允许排放浓度为0.5mg/L。
处理该废水1000m3并达到排放标准，至少消耗铁的质量为kg。
8
（1）①2Al+2OH―+6H2O＝2[Al（OH）4]―+3H2（或2Al+2OH―+2H2O＝2AlO2―+3H2）
②2Al+3H2O＝Al2O3+6H++6e－
HCO3＿与H+反应使H+溶度减小，产生Al（OH）3沉淀（合理即得分）
（2）补充溶液中消耗的Cu2+，保持溶液中Cu2+溶度恒定
（3）N：
牺牲阳极的阴极保护法（或牺牲阳极保护法）
9\答案：
（15分）
（1）A、B、E
（2）除去Fe3+（3）是（4）＜
（5）CaCl2+H2O2
CaO2+2HCl（或CaCl2+H2O2+2NaOH＝CaO2↓+2NaCl+2H2O）
加入NaOH溶液使上述平衡向正反应方向，有利于CaO2沉淀的生成。
（6）25n/18am
10.答案:
（16分）
【实验方案】⑴H2SO4（HCl）溶液、浓NaOH溶液………………………………2分
⑵Cu2O……………………………………………………………………………………2分
（3）N2……………………………………………………………………………………2分
【实验结论】
⑴Cu（OH）2既能溶于盐酸，又能溶于浓NaOH溶液……………………………………2分
⑵＋1价Cu比＋2价Cu稳定……………………………………………2分
＋2价Cu比＋1价Cu稳定……………………………………………2分
【问题讨论】
取NH3与CuO反应后生成的红色物质少许，加入稀H2SO4，若溶液出现蓝色，说明红色物质中含有A，反之则无………………………………………………………………4分
11．（12分）
（1）过滤（1分）玻璃棒（1分）
（2）Cu（OH）2、Fe（OH）3（2分）氨水（1分）
（3）将Fe2+氧化成Fe3+（1分）（4）AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-（2分）
（5）不能（1分）
因阳极产生的Cu2+不能使Cr2O72-还原到低价态（1分，答案合理即给分）
（6）336（2分）
61．（8分）A、B、C、D都是中学化学中常见物质，其中A、B、C均含有同一种元素，在一定条件下相互转化关系如下（部分反应中的水已略去）。
（1）若A为氯碱工业的产品，C为厨房中的用品。
①D的电子式是。
②反应Ⅲ的离子方程式是。
③氯碱工业制备A的化学方程式是，其中两种产物可与KI溶液反应制得一种化工原料，若消耗0.1molKI转移电子0.6mol，则三种物质间反应的离子方程式是。
（2）若A、D均为单质，且A为气体，D元素的一种红棕色氧化物常用作颜料。
①反应Ⅲ的离子方程式是。
②B可作净水剂，其原理是（用离子方程式表示）。
在使用时发现B不能使酸性废水中的悬浮物沉降除去，其原因是。
62．（8分）铁是日常生活中用途最广、用量最大的金属材料。
（1）常温下，可用铁质容器盛装浓硫酸的原因是。
（2）某实验小组利用右图装置验证铁与水蒸气的反应。
①湿棉花的作用是，试管中反应的化学方程式是。
②实验结束后，取出少量反应后的固体于试管中，加入过量盐酸，固体完全溶解，所得溶液中存在的阳离子是_____（填序号）。
a．一定有Fe2+、H+和Fe3+b．一定有Fe2+、H+，可能有Fe3+
c．一定有Fe2+、Fe3+，可能有H+d．一定有Fe3+、H+，可能有Fe2+
（3）另称取一定量的铁钉放入适量的浓硫酸中，加热，充分反应后收集气体。
经测定气体中含有SO2、CO2和H2。
①铁与浓硫酸反应的化学方程式是。
②气体中混有CO2的原因是（用化学方程式表示）。
③将672mL（标准状况）收集到的气体通入足量溴水中，发生反应：
SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，然后加入足量BaCl2溶液，经洗涤、干燥得到固体4.66g。
由此推知收集到的气体中SO2的体积分数是。
63．（8分）有关FeSO4的转化关系如下图所示（无关物质已略去）。
已知：
①X由两种化合物组成，将X通入品红溶液，溶液褪色；通入BaCl2溶液，
产生白色沉淀。
②Y是红棕色的化合物。
（1）气体X的成分是（填化学式）。
（2）反应I的反应类型属于（填序号）。
a．分解反应b．复分解反应c．置换反应d．化合反应e．氧化还原反应
（3）溶液2中金属阳离子的检验方法是。
（4）若经反应I得到16g固体Y，产生的气体X恰好被0.4L1mol/LNaOH溶液完全吸收，则反应IV中生成FeSO4的离子方程式是。
64．（14分）某酸性工业废水中含有一定量的Fe3+、Cu2+、Au3+等离子。
实验室用下图模拟工艺流程，利用常用的酸、碱和废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。
过量甲
过程Ⅰ
工业废水
A
B
稀硫酸
过程Ⅱ
C
金
乙溶液
过程Ⅲ
E
F
G
丙溶液
过程Ⅳ
氢氧化钠溶液
搅拌
D
铁红
（1）甲的化学式是 ，乙的化学式是 ，G的化学式是 。
（2）过程Ⅰ中共发生了个化学反应，写出其中不属于置换反应的离子方程式 。
（3）过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中均进行的实验操作的名称是。
（4）过程Ⅱ中加入稀硫酸的目的是。
（5）由A生成D的实验现象是。
（6）由D生产铁红的化学方程式是。
67.（15分）Na2O2是常见的氧化剂，某化学小组的同学欲通过以下实验确定炭粉与Na2O2反应的产物。
【实验步骤】
I.按下图所示装置（部分仪器未画出）组装仪器，并检查装置气密性。
石灰水
ABC
II.将0.6g炭粉与3.9gNa2O2均匀混合，装入试管，在靠近试管口处放置一张湿润的
氯化钯试纸（湿润氯化钯试纸遇CO变黑，可用于检验是否有CO生成）。
III.用酒精灯微微加热试管底部。
【实验现象】
试管中发生剧烈反应并产生火花，氯化钯试纸未变黑，石灰水未变浑浊。
请回答：
（1）在图中方框内绘出仪器装置简图，使仪器装置图完整。
△
（2）装置B的作用是。
（3）通过探究发现，装置A中发生的反应为2Na2O2+C===Na2CO3+X，X的电子式
是。
（4）CO在潮湿环境中可将氯化钯还原为黑色粉末状的钯（Pd），同时生成另外两种新物质。
已知反应过程中转移6.02×1023个电子时，生成53gPd，该反应的化学方程式为。
（5）将装置A中充分反应后所得产物溶于适量水中。
①所得溶液的溶质是（填化学式）。
②溶液中下列关系正确的是（填字母序号）。
a.c（Na+）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（HCO3-）
b.c（Na+）＞c（OH-）＞c（CO32-）＞c（HCO3-）
c.c（Na+）=2c（CO32-）+c（HCO3-）+c（H2CO3）
d.c（H+）+c（Na+）=c（OH-）+2c（CO32-）+c（HCO3-）
③若使所得溶液与100mL稀盐酸恰好完全反应至溶液pH=7，该盐酸的物质的
量浓度为
。
72．硫酸亚铁铵[（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O]较硫酸亚铁不易被氧气氧化，是分析化学中重要的试剂，常用于代替硫酸亚铁。
硫酸亚铁铵在500℃时隔绝
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