铁及其化合物计算题专练.docx

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铁及其化合物计算题专练

铁及其化合物计算题专练

一、单选题

1．由5mol

、4mol

和3molFe0组成的混合物,加入纯铁1mol并在高温下和

反应。

若纯铁完全反应，则反应后混合物中Fe0与

的物质的量之比不可能是

A4:

3B．3:

2C，3：

1D．2：

l

二、多选题

1．将2.4gFe、Mg合金投入到一定量的稀硝酸中，金属与硝酸恰好完全反应，共收集到标准状况下的气体VL（硝酸被还原成NO），若向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液，待金属元素全部沉淀后，再将沉淀过滤、洗涤、灼烧后称量，质量为3.6g。

则收集到的气体体积V的值可能为（）。

A．0.896　　B．1.10　C．1.69　D．2.24

2、将ag氧化铁和硫化亚铁组成的混合物溶解

在足量的稀盐酸中，结果得到bg沉淀，则原混合物中硫化亚铁的质量可能为

A．5bgB．（a—5b）gC．（a—11b/4）gD．11b/4g

3.向200mL0.1mol/L的F

e（NO3）2溶液中加入一定量NaOH，使Fe2+完全沉淀，加热、蒸干并灼烧混合物直至质量不再变化，此时固体的质量可能为

A.1.60gB.2.76gC.4.36gD.5.54g

4、将5.6g铁放入含有xmolFeCl3和ymolCuCl2的混合溶液中，充分反应后，固体粉末仍为5.6g。

则x:

y可能是

A．2:

7B．8:

7C．1:

7D．1:

1

5．实验室将9g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。

发生铝热反应之后，所

得固体中含金属单质为18g，则该氧化物粉末可能是

A．

B．

和

C．

和

D

和FeO

6.铁粉和铜粉的均匀混合物，平均分成四份，分别加入同浓度的稀硝酸，充分反应，在标准状况下生成NO的体积和剩余金属的质量如下表（设硝酸的还原产物只有NO）：

编号1234

稀硝酸的体积（ml）100200300400

剩余金属（g）18.09.600

NO体积（ml）224044806720V

下列计算结果正确的是（）

（A）1中溶解了5.6克Fe（B）硝酸的浓度为4mol/L

（C）2中溶解了9.6克Cu（D）4中V=8960

三、填空题

1．合成氨工业生产中所用的α－Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3

（1）某FeO、Fe2O3混合物中，铁、氧的物质的量之比为4︰5，其中Fe2＋与Fe3＋物质的量之比为___________。

（2）当催化剂中Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比为1︰2时，其催化活性最高，此时铁的氧化物混合物中铁的质量分数为___________（用小数表示，保留2位小数）。

（3）以Fe2O3为原料制备上述催化剂，可向其中加入适量炭粉，发生如下反应：

2Fe2O3＋C

4FeO＋CO2↑。

为制得这种活性最高的催化剂，应向480gFe2O3粉末中加入炭粉的质量为_________g。

2.用稀硫酸溶解FeS和Fe（OH）3的混合物28.3克可得1.6克硫，混合物中FeS的质量是

克。

当FeS为反应完成后在溶液中滴入NH4SCN溶液使溶液显血红色

3.在Fe2O3和Fe的混合物中加入足量的稀硫酸，充分反应后生成FeSO4溶液和H2。

若生成的Fe2＋与H2的质量比为112∶1，则

（1）Fe2＋与H2的物质的量之比为________

（2）若将生成的Fe2＋分成4等份，就其来源而言，其中____份来自Fe与H＋的反应，________份是Fe3＋的还原产物。

（3）原混合物中Fe2O3与Fe的质量比为10∶____

四、计算题

1.在2LFe2（SO4）3和CuSO4的混合溶液中，加入30g纯铁粉，最后得到2L0.25mol/L的FeSO4溶液和26g固体沉淀物。

求原混合溶液中Fe2（SO4）3和CuSO4的物质的量的浓度。

2、（13分）电子工业常用一定浓度的

溶液腐蚀敷有铜箔的绝缘板，制成印刷线路板．有关反应为：

2FeCl3+Cu=CuCl2+2FeCl2

　　现将一块敷有铜箔的绝缘板浸入

某

溶液A中，一段时间后，将该线路板取出，向所得溶液B中加入铁粉mg，充分反应后剩余固体ng；将固体滤出并从滤液C（忽略反应前后溶液体积的变化）中取出20.00mL，向其中滴入

溶液60.00mL时，溶液中的

恰好完全沉淀．请计算：

（1）溶液A中

的物质的量浓度为_________________

；

（2）假若铁粉不再溶解，向溶液B中加入的铁粉质量至少应当大于______________g；

　　（3）讨论当剩余固体的组成不同时m与n可能的取值范围，并填入下表

剩余固体的组成

m的取值范围

n的取值范围

只有铜

有铁且有铜

（用含m的代数式表示）

　　（4）当m＝100.0，n＝96.8时，溶液B中

的物质的量浓度为________

．

3、（8分）将一定量的混合均匀的铁粉和硫粉在隔绝空气的条件下共热，充分反应后冷却至室温，得到固体A。

将质量为m的固体A加入到300mL2mol·L－1盐酸中使之完全溶解，测得室温下加入的固体A的质量与收集到的气体体积（已换算成标准状况）的关系如图，（假设氢硫酸溶液饱和之前无硫化氢逸出）。

已知加入固体A的质量m≤3.2g时，收集到的气体为氢

气，当m>3.2g时收集到的气体为氢气和硫化氢的混合气。

试分析与计算：

（1）3.2g固体A中所含的物质有

（写化学式）。

（2）3.2g固体A中各物质的物质的量分别为。

溶于上述盐酸充分反应后，所得的溶液中氢硫酸的物质的量浓度为（忽略体积变化）。

（3）当固体A全部溶于上述盐酸，且A的质量m>3.2g时，收集到的气体体积（标准状况下）V=mL。

（用含m的代数式）

4、向100mLBaCl2、AlCl3、FeCl3的混合溶液A中，逐滴加入Na2SO4和NaOH的混合

溶液B，产生的沉淀和加入混合溶液B的体积关系如下图所示：

（1）加入B溶液110mL时，溶液中的沉淀是（填化学式或名称，下同），溶液中的溶质是。

（2）从90mL至100mL之间加入10mLB溶液时发生的离子反应方程式是：

Ba2++SO42—→BaSO4↓，Al（OH）3+OH—→AlO2—+2H2O

则溶液B中Na2SO4与NaOH的物质的量浓度之比为；

（3）将A、B溶液中各溶质的物质的量浓度填入下表：

溶质

Na2SO4

NaOH

BaCl2

AlCl3

FeCl3

浓度（mol•L—1）

5、（14分）为测定一置于空气中的某硫酸酸化的FeSO4溶液中Fe2+被氧化的百分率，某同学准确最取pH=1（忽略Fe2+、Fe3+的水解）的FeSO4溶液200mL，加入过量BaCl2溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥，得到沉淀28.0g；再另取同样的FeSO4溶液200mL，向其中加入过量NaOH溶液，搅拌使其充分反应，待沉淀全部变为红褐色后，过滤、洗涤并灼烧所得固体，最终得固体8.0g。

（1）通过计算，填写下表：

c（H+）

c（SO42－）

c（Fe2+、Fe3+）

注：

c（Fe2+、Fe3+）表示Fe2+和Fe3+的总的物质的量的浓度

（2）计算原溶液中Fe2+被氧化的百分率。

（3）当Fe2+部分被氧化时，试推导c（Fe2+、Fe3+）与c（H+）、c（SO42－的关系。

6、（12分）一包重41.6g的固体样品，其成分是硫和铁的化合物，将它充分煅烧后，硫和铁分别被氧化成SO2和Fe2O3，其中SO2在标准状况下为13.44L。

试求：

（1）样品中硫元素与铁元素的物质的量之比。

（2）样品化合物的成分是什么？

（3）样品中化合物的物质的量各为多少？

7、（10分）有三份不同质量的铁粉样品①②③，甲、乙、丙三位同学各取一份样品分别与含有0.8molHNO3的稀硝酸反应,反应后硝酸和铁均无剩余，且硝酸的还原产物只有NO。

据此回答下列问题：

⑴甲取样品①，反应后溶液中铁只以Fe3+离子形式存在，则样品①的质量为g。

⑵乙取样品②，反应后溶液中既含有Fe3+、又含有Fe2+离子，则样品②的质量（设为ag）范围是。

⑶丙取样品③，将其慢慢加入到稀硝酸中，并搅拌，反应过程中溶液里Fe3+、Fe2+、NO3—三种离子中的两种离子的物质的量的变化曲线如下图所示，则该曲线表示的是_____________物质的量变化的曲线，请你在此图中再画出另外2种离子的物质的量的变化曲线。

8．已知：

Fe2+能被稀硝酸氧化，反应方程式为：

3Fe（NO3）2+4HNO3（稀）→3Fe（NO3）3+NO↑+2H2O

现将一定量的铁和铜的混合物分为等质量的4份，分别加入等浓度不同体积的稀硝酸（假设反应中稀硝酸的还原产物只有NO），产生气体的体积与剩余固体的质量如下表：

硝酸体积（mL）

100

200

300

400

剩余固体（g）

18.0

9.6

0

0

放出气体的体积（mL）

2240

4480

6720

（1）放出2240mL气体时，消耗金属的质量为_______g

（2）稀硝酸的浓度为_______mol·L－1

（3）计算原混合物中铁和铜的物质的量比为多少？

（4）加入400mL稀硝酸，反应完全后，计算溶液中硝酸根离子的物质的量。

一、1a二、1ab2bd3cd4ac5ad6bd

三、1.

（1）2︰1

（2）0.72（3）6克

2、4.4克或15.6克。

当FeS是4.4克时反应完成后在溶液中滴入NH4SCN溶液使溶液显血红色

3、（8分）

（1）4：

1

（2）1，2（3）7

四、1、c[Fe2（SO4）3]=0.1/2=0.05（mol/L）;c[CuSO4]=0.2/2=0.1（mol/L）

2.

（1）3.00

————（1分）

（2）67.2g————（2分）

（3）（每空2分）

剩余固体的组成

m的取值范围

n的取值范围

只有铜

0＜m≤67.2

0＜n≤76.8

有铁且有铜

m＞67.2

x-67.2＜n≤x+9.6

（4）2.5

————（2分）

3.

（1）FeS,Fe.

（2）n（Fe）=0.01moln（FeS）=0.03mol.c（H2S）=0.1mol·L-1

（3）V=（280m-672）mL

4.

（1）BaSO4、Fe（OH）3（2分），NaCl、NaAlO2（2分）。

（2）1：

1（1分）

（3）（5分）

溶质

Na2SO4

NaOH

BaCl2

AlCl3

FeCl3

浓度（mol•L—1）

1

1

1

0.2

0.1

5.

（1）0.1mol/L0.6mol/L0.5mol/L（每空2分）

（2）Fe2+被氧化的百分率为：

（2分）

（3）若Fe2+没有被氧化，c（Fe2+、Fe3+）=c（SO42－）－

c（H+）

若Fe2+全部被氧化，c（Fe2+、Fe3+）=

c（SO42－）－

c（H+）

故当Fe2+部分被氧化时，c（Fe2+、Fe3+）与c（H+）、c（SO42－）的关系为：

c（SO42－）－

c（H+）＞c（Fe2+、Fe3+）＞

c（SO42－）－

c（H+）

6答案：

（1）3∶2（3分）

（2）FeS和FeS2（3分）

（3）FeS为0.2mol（3分），FeS2为0.2mol（3分）

说明答案

（2）也可以是Fe2S3（3）0.2mol

7.⑴11.2g（2分）⑵11.2

⑶NO3—（2分）

8．

（1）8.4（2分）

（2）4（2分）（3）2∶1（2分）（4）1.20

例析金属与酸反应的图像题

江苏省兴化楚水实验学校　陈金健

一般情况下，活泼金属可以与稀盐酸、稀硫酸等稀酸溶液发生反应生成氢气。

涉及金属与酸反应问题的图像题，侧重于考查金属的活动性、金属的相对原子质量、氢气的质量（或体积）、溶液的质量、溶质质量分数等相关量的变化关系。

解答这类题的关键是，读懂图像本意，审清图像内涵。

准确理解并应用图像中的相关信息，正确解题。

如图1，图中横坐标代表时间，纵坐标代表生成氢气的质量。

当金属与稀酸溶液反应时，随着反应的进行，生成氢气的质量越来越大，此时在图像上表现为一条上升的直线（如图1中OA段所示），且生成氢气越快，这条直线的斜率越大（即“坡度越陡”）。

因此，从图像上看生成氢气的快慢只须看“坡度陡、坡度缓”，“坡度越陡”表示生成氢气越快，线段OA的斜率与金属的活动性强弱有关。

金属活动性越强，线段斜率越大。

“坡度越缓”表示生成氢气越慢，金属活动性越弱，线段斜率越小。

当金属与稀酸溶液充分反应后，生成氢气的质量将不再变化，此后在图像上表现为一条水平直线（如图1中的AB段所示）。

生成氢气越多，这条直线表现在图像上就越高。

因此，从图像上看生成氢气的多少，只须看“线高、线低”，“线越高”表示生成氢气越多，“线越低”表示生成氢气越少。

综上所述，解决这类问题时，一般需要用到下列规律：

1.在温度、金属颗粒大小和稀酸溶液溶质质量分数一定的条件下，金属的活动性越强，生成氢气就越快；生成氢气越快，说明金属的活动性就越强。

2.当金属的化合价相同时，对于相同质量的金属，金属的相对原子质量越大，生成的氢气越少；生成的氢气越多，金属的相对原子质量越小。

例1.锌和稀硫酸反应生成氢气，几次实验的锌的用量不等，但稀硫酸的用量相同。

锌的用量（X轴），生在氢气的体积（Y轴）（在同温同压下测定）关系如图2，下列关于实验结果描述错误的是（）

A．线段AB（包括A点）表示锌过量、硫酸已耗尽

B．线段AB（不包括A点）表示锌过量、硫酸已耗尽

C．线段OA（包括A点）表示锌和过量的硫酸反应

D．线段OA（不包括A点）表示锌和过量的硫酸反应

解析：

一定质量的锌与足量的稀硫酸充分反应，图2中A点表示某一时刻，反应刚好停止。

线段OA（包括点A）表示金属和过量的稀硫酸反应。

线段AB（不包括点A）表示金属已经反应完，而稀硫酸过量。

不过，值得我们注意的是，如果是足量的锌与一定量的稀硫酸充分反应时，那么线段OA（包括点A）则表示过量的金属和稀硫酸反应。

线段AB（不包括点A）表示稀硫酸已经消耗完，而锌过量。

解答：

B、D

如图3，金属A的活动性要比金属B的活动性强。

如果金属A、B与相同质量分数的酸溶液反应后生成的化合物中元素化合价相同（如同为+2价等）那么，生成氢气的体积越多或质量越大，则该金属的相对原子质量越小。

图3中金属B的相对原子质量小于金属A的相对原子质量。

足量的A、B两种金属同时分别放入两份溶质质量分数相同的少量稀盐酸中，如果反应后出现一种金属有剩余或两种金属都有剩余，而稀盐酸完全消耗了，那么它们生成氢气的体积（或质量）相等，如图4所示。

练一练将物质的量相等的铝粉和铁粉分别与同体积、同浓度的稀硫酸反应。

反应情况如图5所示。

有关叙述中正确的是（）

A．铝粉、铁粉和硫酸均有剩余

B．铝粉、铁粉均反应完，硫酸有剩余

C．硫酸、铝粉均反应完，铁粉有剩余

D．硫酸、铁粉均反应完，铝粉有剩余

例2.某探究小组的同学对金属的性质很感兴趣，探究金属的活泼性。

取等质量的A、B金属，分别投入溶质质量分数相同的足量的盐酸中，生成氢气的质量（m）与时间（t）的关系如图6（已知A、B元素在生成物中的化合价相同）

1.由图6分析，甲、乙、丙三位同学的对话正确的是（）

甲：

时间t1时，产生氢气的质量A＜B

乙：

到时间t2时，金属均有剩余

丙：

两种金属原子的相对原子质量A＜B

2.结论：

金属A、B的活泼性强弱关系是（）

解析：

金属与酸反应涉及的量有：

①金属的质量；②金属元素在反应中显示的化合价；③金属的相对原子质量；④金属的活动性；⑤产生氢气的量；⑥产生氢气的时间；⑦酸的量。

这些量之间存在如下关系：

1.当金属的化合价相同时，对于相同质量的金属，金属的相对原子质量越大，生成的氢气越少；生成的氢气越多，金属的相对原子质量越小。

2.在温度、金属颗粒大小和稀酸溶液溶质质量分数一定的条件下，金属的活动性越强，生成氢气就越快；生成氢气越快，说明金属的活动性就越强。

可通过曲线的斜率来判断金属的活动性，斜率越大，反应的速率越快，则金属的活动性越强。

解决这类问题有时要讨论两种情况：

1.如果酸足量，由于A、B的相对原子质量不同，则产生氢气的量不同；

2.如果酸不足，产生氢气的量相同，相对原子质量小的金属一定过量，相对原子质量较大的金属可能过量，也可能正好完全反应。

本题中等质量的A、B金属，分别投入溶质质量分数相同的足量的盐酸中。

由图示产生氢气的量不相等，属于第一种情况。

解答：

1、甲、丙2、A＜B

练一练等质量的镁、锌、铁分别跟足量的稀硫酸在室温下起反应，图7中能够正确反映产生氢气质量m与反应时间t关系的图像为（）

练一练将质量相等的A、B、C三种金属，同时分别放入三份溶质质量分数相同且足量的稀盐酸中，反应生成H2的质量与反应时间的关系如图8所示。

根据图中所提供的信息，得出的结论正确的是（）（A、B、C在生成物中均为+2价）

A．放出H2的质量是A＞B＞C

B．金属活动性顺序是A＞B＞C

C．反应速率最大的是A

D．相对原子质量是C＞B＞A

练一练将等质量的镁、铁、锌，分别放入三份溶质质量分数相同的稀盐酸中，反应生成的H2质量与反应时间的关系如图9所示。

根据图中的信息，作出的判断不正确的是（）

A．图线x表示镁的反应情况

B．铁消耗的稀盐酸质量最大

C．镁、锌一定过量，铁可能反应完

D．镁一定过量，锌、铁可能反应完

我们在讨论金属与酸反应的图像问题时，一定要分清图像中X、Y轴所表示的具体含义，因为变换了X、Y轴的内容，所对应的图像就会出现不同的情形。

如果X轴表示参加反应的金属的质量，Y轴表示生成的氢气的质量，一定量的不同金属与足量的酸进行反应，如图10所示。

假设三种金属分别为铝、镁、铁，你能找出其中代表铁的线条吗？

这时，我们可采取以下方法：

1、在图像上画一条平行于X轴的直线与三个线条交于不同的三个点，比较这三个点的横坐标数值的大小，数值越大，表示产生等质量的氢气时，消耗的金属质量越多，数值越小，表示产生等质量的氢气时，消耗的金属质量越少；2、在图像上画一条平行于Y轴的直线与三个线条交于不同的三个点，比较这三个点的纵坐标数值的大小，数值越大，表示相等质量的金属完全反应后，产生的氢气越多；数值越小，表示相等质量的金属完全反应后，产生的氢气越少。

通过以上分析，我们不难看出，线条C表示的金属是铁。

练一练图11表示Fe、Zn、Mg、Al分别跟稀盐酸反应制取氢气的质量（m）与所用的金属质量（M）之间的关系图，其中正确的是（）

刚才提到，我们在讨论金属与酸反应的图像问题时，一定要分清图像中X、Y轴所表示的具体含义，因为变换了X、Y轴的内容，所对应的图像就会出现不同的情形。

进行变式训练时，有时还会出现如下的情况。

例3.向一定量的铁粉中逐滴加入稀硫酸至过量，图12是反应过程中某种物质的质量Y随加入稀硫酸的质量变化的关系，则Y不可能表示（）

A．消耗铁粉的质量B．生成硫酸亚铁的质量

C．溶液的总质量D．生成氢气的质量

解析：

根据金属与酸反应的原理与过程，图中确定了X轴的含义，表示稀硫酸的质量，那么一段时间后，消耗铁粉的质量从无到有，渐渐增多，完全消耗后，不再变化。

生成硫酸亚铁的质量也是从无到有，渐渐增多，反应停止后，不再变化。

生成氢气的质量也是从无到有，渐渐增多，反应停止后，不再变化。

而溶液的质量一开始不应该是0，并且反应后溶液的质量一直在增加。

所以Y轴有可能是消耗铁粉的质量、生成硫酸亚铁的质量、生成氢气的质量，Y轴不可能表示溶液的总质量。

解答：

C

练一练如图13表示等质量的金属Mg和Al分别与足量且质量分数相等的稀硫酸反应，下列叙述正确的是（）

A．X表示反应所用时间，Y表示生成氢气的质量

B．X表示生成氢气的质量，Y表示反应所用时间

C．X表示滴加稀硫酸的质量，Y表示生成氢气的质量

D．X表示参加反应的金属的质量，Y表示生成氢气的质量

提示：

质量相等的Mg和Al与足量且质量分数相等的稀硫酸反应，Al产生氢气的质量比Mg产生氢气的质量多，同时Al消耗的硫酸质量也比Mg消耗的硫酸质量多。

因为两种金属的活动性不相同，所以它们反应所需的时间也不相同。

例4.白铁是镀锌的铁，将白铁投入到稀硫酸溶液中，反应产生氢气的质量和反应时间的关系如图14，写出不同时间的化学方程式：

1.0-t1间不产生氢气：

2.t1-t2间产生氢气速度快：

3.t2后产生氢气较慢：

解析：

因为白铁是镀锌的铁，白铁最外层的锌与空气中的氧气反应生成致密的氧化锌。

将白铁投入到稀硫酸中，刚开始应是氧化锌与硫酸反应，此时没有气泡产生。

反应的化学方程式是：

ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O，除去氧化锌后，锌与稀硫酸接触，快速反应产生氢气，化学方程式是：

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，镀锌层消耗后，铁与稀硫酸接触，缓慢地产生氢气，反应的化学方程式是：

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑。

解答：

1.ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O2.Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑3.Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

练一练将相等质量的锌粒（X）与锌粉（Y）投入到相同体积相同质量分数的足量稀盐酸中，充分反应。

图15中能正确表示产生氢气的质量与反应的时间的关系的是（）

提示：

等质量的锌粒与锌粉与足量的稀盐酸充分反应后，生成的氢气的质量应该项相等。

反应物的颗粒大小影响了反应的速率，也就是反应所需的时间有区别，颗粒越小反应就越快，所需要的时间就越短。

练一练：

1、C2、A3、AD4、C5、D6、C7、A