5.鐵及其化合物在日常的生活中應(yīng)用廣泛,請根據(jù)下列實驗回答問題:
(1)鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕的正極反應(yīng)式為2H2O+O2+4e-=4OH-
(2)生鐵中含有一種鐵碳化合物X(Fe3C).X在足量的空氣中高溫煅燒,生成有磁性的固體Y,Y可溶于過量鹽酸,形成黃綠色的溶液,寫出Y與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:Fe3O4+3H2SO4=FeSO4+Fe2(SO43+4H2O.
若要檢驗反應(yīng)后溶液中的Fe2+離子,應(yīng)選用d(填寫序號).
a.KSCN溶液和氯水 b.鐵粉和KSCN溶液
c.濃氨水 d.酸性KMnO4溶液
(3)實驗研究發(fā)現(xiàn),硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)時,硝酸的濃度越稀,對應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價越低.現(xiàn)有一定量鋁粉和鐵粉的混合物與一定體積某濃度的稀硝酸充分反應(yīng),反應(yīng)過程中無氣體放出(N元素被還原為NH4+).在反應(yīng)結(jié)束后的溶液中,逐滴加入4mol•L-1的NaOH溶液,所加NaOH溶液的體積(mL)與產(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量關(guān)系如圖所示.則

①反應(yīng)過程中,寫出鋁與硝酸反應(yīng)的離子方程式:8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O.
②混合物與硝酸反應(yīng)后,F(xiàn)e的存在形式是Fe3+,理由是反應(yīng)中硝酸有剩余
③B與A的差值為0.008mol.
④C點對應(yīng)的溶液體積為7mL.

分析 (1)鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕,正極正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子;
(2)Fe3C在足量的空氣中高溫煅燒,生成有磁性的固體Y為四氧化三鐵,四氧化三鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵、硫酸亞鐵與水;
亞鐵離子具有還原性,可以是酸性高錳酸鉀溶液褪色褪色;
(3)①②通過題意,反應(yīng)始終沒有氣體生成,可以得出不會有氮的氧化物生成,又有硝酸的濃度越稀,對應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價越低,可以推測N元素由+5變成了-3價,由圖可得硝酸過量,鋁粉和鐵粉被氧化為Al3+、Fe3+,反應(yīng)后溶液加入氫氧化鈉溶液應(yīng)先與硝酸反應(yīng),再生成沉淀,當(dāng)沉淀完全后,由圖知繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液,沉淀量不變,可得與NH4+發(fā)生了反應(yīng),則隨著NaOH的滴加,發(fā)生的反應(yīng)依次有:
①H++OH-=H2O,②Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓,Al3++3OH-=Al(OH)3↓,③NH4++OH-═NH3•H2O,④Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O;
③B與A的差值為氫氧化鋁的物質(zhì)的量,由EF段消耗的氫氧化鈉,根據(jù)Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O,可以得出Al(OH)3的物質(zhì)的量;
④根據(jù)NH4++OH-=NH3•H2O 得出n(NH4+)=(34-31)×10-3L×5mol/L=0.03 mol,根據(jù)氧化還原反應(yīng),N元素由+5價變?yōu)?3價,而金屬都由0價變?yōu)?3價,運用電子守恒得出金屬的物質(zhì)的量,再計算CD段消耗氫氧化鈉溶液體積,進(jìn)而計算C點消耗NaOH的體積.

解答 解:(1)鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時構(gòu)成原電池,鐵易失電子作負(fù)極,碳作正極,正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子,電極反應(yīng)式為:2H2O+O2+4e-=4OH-,
故答案為:2H2O+O2+4e-=4OH-;
(2)Fe3C在足量的空氣中高溫煅燒,生成有磁性的固體Y為四氧化三鐵,四氧化三鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵、硫酸亞鐵與水,反應(yīng)方程式為:Fe3O4+3H2SO4=FeSO4+Fe2(SO43+4H2O;
a.原溶液中含有鐵離子,影響亞鐵離子檢驗,故a錯誤;
b.鐵粉與鐵離子反應(yīng),不能檢驗亞鐵離子,故b錯誤;
c.濃氨水與鐵離子反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀,會影響亞鐵離子檢驗,故c錯誤;
d.亞鐵離子具有還原性,可以使酸性KMnO4溶液溶液顏色褪去,可以檢驗亞鐵離子,故d正確,
故答案為:Fe3O4+3H2SO4=FeSO4+Fe2(SO43+4H2O;d;
(3)通過題意,反應(yīng)始終沒有氣體生成,可以得出不會有氮的氧化物生成,又有硝酸的濃度越稀,對應(yīng)還原產(chǎn)物中氮元素的化合價越低,可以推測N元素由+5變成了-3價,由圖可得硝酸過量,鋁粉和鐵粉被氧化為Al3+、Fe3+,反應(yīng)后溶液加入氫氧化鈉溶液應(yīng)先與硝酸反應(yīng),再生成沉淀,當(dāng)沉淀完全后,由圖知繼續(xù)加入氫氧化鈉溶液,沉淀量不變,可得與NH4+發(fā)生了反應(yīng),則隨著NaOH的滴加,發(fā)生的反應(yīng)依次有:
①H++OH-=H2O,②Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓,Al3++3OH-=Al(OH)3↓,③NH4++OH-═NH3•H2O,④Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O.
①反應(yīng)過程中,鋁與硝酸反應(yīng)的離子方程式:8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O,
故答案為:8Al+30H++3NO3-=8Al3++3NH4++9H2O;
②混合物與硝酸反應(yīng)后,F(xiàn)e的存在形式是Fe3+,理由是:反應(yīng)中硝酸有剩余,
故答案為:Fe3+;反應(yīng)中硝酸有剩余;
③由圖可知,EF段消耗的氫氧化鈉溶液為36mL-34m=2mL,故該計算參加反應(yīng)的氫氧化鈉為0.002L×4mol/L=0.008mol,根據(jù)Al(OH)3 +OH-=AlO2-+2H2O可知,Al(OH)3的物質(zhì)的量為0.008mol,
故答案為:0.008mol;
④由圖可知,DE段消耗的氫氧化鈉的體積為34mL-31m=3mL,故該階段參加反應(yīng)的氫氧化鈉為0.003L×4mol/L=0.012mol,根據(jù)NH4++OH-═NH3•H2O 可知,溶液中n(NH4+)=0.012ml,N元素由+5價變?yōu)?3價,而金屬都由0價變?yōu)?3價,由電子守恒得出金屬的物質(zhì)的量為0.012mol×8÷3=0.032 mol,所以CD段消耗NaOH的體積為:$\frac{0.032mol×3}{4mol/L}$=0.024L=24mL,則C點NaOH溶液體積為31mL-24mL=7mL,
故答案為:7.

點評 本題考查金屬與硝酸的反應(yīng)、離子方程式的書寫、氧化還原反應(yīng)、混合物計算、金屬電化學(xué)腐蝕等知識點,難度較大,清楚圖中各階段反應(yīng)過程,據(jù)此判斷出硝酸的還原產(chǎn)物以及電子轉(zhuǎn)移守恒的運用是解題關(guān)鍵.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

15.下列反應(yīng)中,不屬于取代反應(yīng)的是( 。
A.CH3CH3+Cl2$\stackrel{光}{→}$CH3CH2Cl+HClB.2CH3CHO+O2$→_{△}^{催化劑}$2CH3COOH
C.+Br2$\stackrel{Fe}{→}$+HBrD.+HNO3$→_{50-60℃}^{濃硫酸}$+H2O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

16.下列有關(guān)阿伏加德羅常數(shù)(NA)說法,不正確的是( 。
A.常溫常壓下,3.2g O2與O3所含的原子數(shù)為0.2NA
B.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,18g H2O所含的氧原子數(shù)目為NA
C.0.1mol Zn與含0.1mol HCl的鹽酸充分反應(yīng),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為0.2NA
D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2.24L CO2中含有的原子數(shù)為0.3NA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

13.下列離子方程式的書寫正確的是( 。
A.氯化銅溶液與鐵粉反應(yīng):Cu2++Fe═Fe3++Cu
B.Ba(OH)2溶液中滴加NaHSO4溶液至中性:Ba2++2OH-+2H++SO42-═BaSO4↓+2H2O
C.將Na投入到CuSO4溶液:2Na+Cu2+═2Na++Cu
D.用醋酸溶解CaCO3:CaCO3+2H+═Ca2++H2O+CO2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

20.取等物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液兩份A和B,每份10mL,分別向A、B中通入不等量的CO2,再繼續(xù)向兩溶液中逐滴加入鹽酸,標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)生的CO2氣體體積與所加的鹽酸溶液體積之間關(guān)系如圖所示.
試回答下列問題:
(1)原NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為0.75mol/L.
(2)曲線A表明,原NaOH溶液中通入CO2后,所得溶液中的溶質(zhì)成分是NaOH和Na2CO3,其物質(zhì)的量之比為3:1(和前空對應(yīng)).
(3)曲線B表明,原NaOH溶液中通入CO2后,所得溶液加鹽酸后產(chǎn)生CO2氣體體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的最大值為168mL.
(4)若將A、B通入CO2后生成的溶液混合,所得溶液中剛好只有Na2CO3,則a的值為15,所得溶液的物質(zhì)的量濃度為0.375mol/L(假設(shè)混合后溶液體積不變).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

10.如圖中所示的實驗方法、裝置或操作完全正確的是( 。
A.B.
C.D.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

17.將2份等物質(zhì)的量的鐵粉分別與足量的稀硫酸和稀鹽酸反應(yīng),則下列說法正確的是( 。
A.最終所得兩種溶液的質(zhì)量不相等
B.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,兩者產(chǎn)生的氫氣的體積相等
C.兩個實驗中,鐵粉均有剩余
D.比較兩個實驗中鐵粉失去的電子數(shù)目,前者多,后者少

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

8.在恒溫恒容的密閉容器中通入1mol N2和X mol H2發(fā)生如下反應(yīng):N2(g)+3H2(g)?2NH3(g).達(dá)到平衡后,測得反應(yīng)放出的熱量為36.8kJ,混合氣體的物質(zhì)的量為3.2mol,容器內(nèi)的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?0%.
(1)起始時充入H2物質(zhì)的量為3 mol;
(2)該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.0kJ/mol;
(3)若起始時加入N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為a mol、b mol、c mol,達(dá)到平衡時各組分物質(zhì)的量與上述平衡相同.
①若維持反應(yīng)向逆方向進(jìn)行,則起始時c的取值范圍是0.8mol≤c<2mol.
②若c=2mol,在相同條件下達(dá)到平衡時,該反應(yīng)吸收的熱量為55.2 kJ.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

9.下列說法錯誤的是( 。
A.實驗室制取蒸餾水不需要溫度計B.使用容量瓶前檢查是否漏水
C.用20mL量筒量取18.36mL水D.分液漏斗用于萃取和分液

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同步練習(xí)冊答案