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本章復習提升
易混易錯練
易錯點1　混淆Fe3+、Fe2+的檢驗與除雜方法
1.下列離子的檢驗方法合理的是 (　　)
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色,說明原溶液中不含Fe2+
B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液變紅色,說明原溶液中含有Fe2+
C.向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色,說明原溶液中含有Fe3+
D.向某溶液中滴入NaOH溶液得白色沉淀,又觀察到沉淀顏色最終變為紅褐色,說明原溶液中含有Fe2+,不含Mg2+
2.下列各組物質中,X是主體物質,Y是少量雜質,Z是為除去雜質所要加入的試劑,其中所加試劑正確的一組是 (　　)
A B C D
X CuCl2溶液 FeCl3溶液 Fe2O3 FeSO4溶液
Y FeCl3 CuCl2 Al2O3 Fe2(SO4)3
Z Cu Fe NaOH溶液 Cl2
易錯點2　不能正確理解鐵及其化合物間的轉化
3.在指定條件下,下列選項所示的物質或離子間轉化能實現的是 (　　)
A.FeCl3溶液 Fe(OH)3(膠體)
B.Fe Fe2O3
C.Fe2+溶液 Fe3+溶液
D.FeCl3 Fe
4.驗證Fe3+與Fe2+能夠相互轉化。
實驗序號 實驗操作 現象
① 向FeCl3溶液中加入過量鐵粉,過濾 溶液由棕黃色變成淺綠色
② 向濾液中滴加KSCN溶液 溶液無明顯變化
③ 再滴加幾滴氯水 溶液變紅
下列分析不合理的是 (　　)
A.解釋實驗①現象的反應:2Fe3++Fe 3Fe2+
B.實驗②與③可以調換順序
C.溶液變紅涉及的氧化還原反應:Cl2+2Fe2+ 2Cl-+2Fe3+
D.氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+
易錯點3　未掌握鋁與酸、堿溶液的反應,導致計算錯誤
甲、乙兩燒杯中分別盛有100 mL
2 mol/L的鹽酸、100 mL 2 mol/L的NaOH溶液,向兩燒杯中分別加入等質量的鋁粉,反應結束后,測得生成的H2為n(甲)∶n(乙)=1∶2,則加入鋁粉的質量為(　　)
A.5.4 g　　　　　B.3.6 g　　　　　C.2.7 g　　　　　D.1.8 g
6.在標準狀況下進行如下實驗:甲、乙、丙三個燒杯中各盛有30 mL相同濃度的鹽酸,分別加入質量不同、組成相同的鎂鋁合金粉末,有關數據如下表所示。
燒杯 甲 乙 丙
合金質量/mg 153 380 430
生成氣體的體積/mL 168 336 336
(1)甲、乙、丙三組實驗中,鹽酸不足的是　　　。
(2)HCl的物質的量濃度為　　　　mol/L。
(3)合金中鎂、鋁物質的量之比為　　　　。
思想方法練
利用“一般與特殊”“定性與定量”的化學思想解答框圖推斷題及工藝流程題
方法概述
　　一般與特殊思想:在無機框圖推斷中要運用已學的知識去認識掌握一般的規律,而且要分析制約一般規律的因素和成立的條件,熟悉常見物質的“特性”,尋找突破口。
定性與定量思想:定性分析是對研究對象進行“質”的分析,主要解決“有什么”或“是什么”的問題;定量分析是對研究對象進行“量”的分析,主要解決“有多少”的問題。定性與定量相結合是研究物質組成的重要方法。
1.某化學實驗室產生的廢液中含有Fe3+、Cu2+、Ag+三種金屬離子,甲同學設計了如圖所示的方案對廢液進行處理,以回收金屬,保護環境。據此分析,下列說法正確的是 (　　)
A.沉淀A中含有2種金屬單質
B.可用KSCN溶液來檢驗溶液B中所含的金屬離子
C.溶液A若只經過操作③最終將無法得到沉淀C
D.操作①②③中都需要用到玻璃棒、漏斗
2.部分元素的單質及其化合物(或化合物的溶液)的轉化關系如圖。已知A是生活中使用廣泛的金屬單質,常溫下B是無色無味的液體,E是胃酸的主要成分。
請回答下列問題。
(1)寫出下列物質的化學式:E　　　　;G　　　　。
(2)反應①的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　;寫出C在生產、生活中的一種用途:　　　　　　　　　。
(3)反應②的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)F溶液常溫下呈淺綠色,該溶液中金屬陽離子為　　　　(填離子符號),下列實驗操作及現象能證明溶液中含有該金屬陽離子的是　　　　(填字母),反應④中氧化劑和還原劑的物質的量之比為　　　　。
a.取樣,加入銅粉,無明顯現象
b.取樣,滴加NaOH溶液,產生白色沉淀,白色沉淀迅速變成灰綠色,最終變成紅褐色
3.已知A為淡黃色固體,T、R為兩種常見的用途很廣的金屬單質,D是具有磁性的黑色晶體,C是無色無味的氣體,H是白色沉淀,且在生成后迅速變為灰綠色,最終變為紅褐色固體M。
(1)寫出下列物質的化學式:A　　　　,D　　　　,R　　　　。
(2)按要求寫出下列方程式:
①H變成M的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　;
②B和R反應生成N的離子方程式:　　　　　　　　　　;
③M與鹽酸反應的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　。
(3)向W溶液中加入一定量T后,為檢驗所得溶液中金屬陽離子,甲、乙兩位同學做了如下實驗:甲同學取出少量反應后溶液,加入少量H2O2溶液,再滴加幾滴KSCN溶液,發現溶液顯紅色,由此得出結論:反應后的溶液中有Fe2+;乙同學取出少量反應后溶液,加入少量酸性KMnO4溶液,發現酸性KMnO4溶液紫色褪去,由此得出結論:反應后的溶液中有Fe2+。丙同學看了實驗過程后認為甲、乙同學的結論都有問題,你覺得丙同學判斷甲、乙同學結論的依據是:
甲同學:　　　　　　　　　　　　　　;
乙同學:　　　　　　　　　　　　　　　　　。
4.鐵泥(主要成分為Fe2O3、FeO、Fe,還含有少量雜質;雜質與酸不反應,且難溶于水)是一種常見的工業廢料,為了減少污染并變廢為寶,工程師設計了如下工藝(部分步驟已略去),用于生產七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)和檸檬酸鐵銨。
(1)過程Ⅰ
①Fe2O3與硫酸反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　。
②分離出雜質的操作是　　　　。
(2)制備檸檬酸鐵銨
①補全過程Ⅱ中發生反應的離子方程式:　　　+　H++　H2O2 　Fe3++　　　。
②過程Ⅲ中,加入氨水后,可觀察到的現象為　　　　　　　。
(3)制備FeSO4·7H2O
過程Ⅴ中,用離子方程式說明加入鐵屑的主要目的是　　　　。
5.下列轉化關系中,X、Y是生活中用途廣泛的兩種金屬單質,A、B是氧化物,A為紅棕色固體,B為兩性氧化物,C、D、E是中學常見的三種化合物。請根據轉化關系回答下列問題。
(1)請寫出反應①的化學方程式:　　　　　　　　　。
(2)由D到E的離子方程式為　　　　　　　　　　。
(3)若試劑a是NaOH溶液,寫出B與NaOH溶液反應的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)0.3 mol Y在高溫下與足量的水蒸氣充分反應,轉移的電子的物質的量為　　　　mol。
(5)在D和E的混合溶液中,檢驗其中E的金屬陽離子的試劑為　　　　,對應的現象是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)若試劑b是H2SO4,工業上用E、H2SO4和NaNO2為原料制取高效凈水劑Y(OH)SO4,產物還有NO和一種正鹽,則該反應的化學方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案與分層梯度式解析
易混易錯練
1.C 2.C 3.C 4.B 5.B
1.C　某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色,說明含Fe3+,但不能排除Fe2+的存在,A錯誤、C正確;某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液變紅色,可能原溶液中本來就有Fe3+存在,不一定是Fe2+被氧化生成的,B錯誤;Mg(OH)2是白色沉淀,其顏色能被紅褐色沉淀所遮擋,無法判斷是否含Mg2+,D錯誤。
易錯分析　解答本題易混淆檢驗Fe2+時試劑的加入順序。一定是先向待檢液中加入KSCN溶液不變色,即證明不含Fe3+,再通入Cl2出現紅色證明有Fe2+。若先通入Cl2后滴加KSCN溶液,出現紅色,則無法證明原溶液中是否含Fe2+或Fe3+。
2.C　Cu+2FeCl3 CuCl2+2FeCl2,加入Cu,會引入新的雜質FeCl2,A錯誤;加入Fe時,優先發生反應Fe+2FeCl3 3FeCl2,B錯誤;Al2O3是兩性氧化物,能與NaOH溶液反應,生成可溶于水的物質,而Fe2O3不能與NaOH溶液反應,經過濾能達到除雜目的,C正確;Cl2能將Fe2+氧化為Fe3+,不能達到除雜的目的,D錯誤。
3.C　向沸水中滴加飽和FeCl3溶液,繼續煮沸至液體呈紅褐色,可得到Fe(OH)3膠體,向FeCl3溶液中加入NaOH,得到Fe(OH)3紅褐色沉淀,A錯誤;Fe和水蒸氣在高溫下反應,生成Fe3O4和H2,B錯誤;溶液中Fe2+能被Cl2氧化為Fe3+,C正確;Fe3+與Cu發生氧化還原反應生成Fe2+、Cu2+,即2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,D錯誤。
易錯分析　忽略鐵及其化合物的某些特殊性質,導致分析物質轉化時出錯。如Fe和H2O(g)反應的產物是Fe3O4而非Fe2O3。
4.B　氯化鐵能氧化鐵生成氯化亞鐵,反應的離子方程式為2Fe3++Fe 3Fe2+,A正確;實驗②與③不可以調換順序,否則不能排除Fe3+的影響,B錯誤;氯氣將Fe2+氧化為Fe3+,Fe3+與SCN-結合成Fe(SCN)3使溶液變紅,所以涉及的氧化還原反應為Cl2+2Fe2+ 2Cl-+2Fe3+,C正確;根據氧化劑的氧化性強于氧化產物的氧化性可知,氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+,D正確。
5.B　甲、乙兩燒杯中分別發生反應2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+6H2O 2Na[Al(OH)4]+3H2↑;根據化學方程式可知,消耗等量鋁時,需要HCl的物質的量比NaOH多,反應中生成的H2為n(甲)∶n(乙)=1∶2,可知鹽酸完全參與反應,與NaOH溶液反應的鋁完全反應,根據H原子守恒可知n(甲)=0.1 L×2 mol/L÷2=0.1 mol,則n(乙)=0.2 mol,根據反應的化學方程式可知n(Al)=×0.2 mol,則m(Al)=×0.2 mol×27 g/mol=3.6 g。
易錯分析　未熟練掌握鋁的性質,導致鋁的有關計算出錯。在進行化學計算時,如果題目信息中已知多種反應物的用量,應首先根據化學方程式分析各反應物是否恰好完全反應;若有反應物過量,應利用完全反應的物質進行計算。
6.答案　(1)乙、丙　(2)1　(3)1∶1
解析　(1)鹽酸濃度、體積一定,甲中合金質量小于乙中合金質量,且甲中生成氣體體積小于乙中氣體體積,乙中合金質量是甲中合金質量的≈2.48倍,而乙中生成的氫氣體積是甲中生成氫氣體積的=2倍,說明甲中鹽酸過量、合金完全反應,乙中鹽酸完全反應,合金過量,故甲、乙、丙三組實驗中,乙和丙實驗鹽酸均不足。
(2)乙、丙中鹽酸完全反應,反應生成氫氣的物質的量為=0.015 mol,根據氫原子守恒可知n(HCl)=2n(H2)=2×0.015 mol=0.03 mol,故HCl的物質的量濃度為=1 mol/L。
(3)甲中鹽酸有剩余,合金完全反應,生成氫氣的物質的量為=0.007 5 mol,設鎂、鋁的物質的量分別為a mol、b mol,根據二者質量有:24a+27b=0.153,根據得失電子守恒有:2a+3b=0.007 5×2,聯立兩式解得:a=0.003、b=0.003,故合金中鎂與鋁的物質的量之比為0.003 mol∶0.003 mol=1∶1。
思想方法練
1.B　Ag+、Fe3+、Cu2+都具有氧化性,加入過量鐵屑時,Ag+、Cu2+與Fe反應分別生成Ag和Cu,而Fe3+與Fe反應生成Fe2+,經過濾得到的溶液A中含Fe2+,而沉淀A中含有Ag、Cu和過量的Fe,即沉淀A中含3種金屬單質,A錯誤;Fe2+具有還原性,能被H2O2氧化為Fe3+,Fe3+遇KSCN溶液呈紅色,故可用KSCN溶液檢驗溶液B中的Fe3+,B正確;溶液A中含Fe2+,加入堿生成Fe(OH)2,Fe(OH)2易被氧化為Fe(OH)3,C錯誤;操作②是加入H2O2,不需要漏斗,而操作①③均為過濾,需要玻璃棒和漏斗,D錯誤。
方法點津　解答本題的關鍵是弄清楚溶液中的轉化,注意反應中的“一般與特殊”關系。Ag+、Fe3+、Cu2+都具有氧化性,而Fe3+被Fe還原生成Fe2+,Ag+、Cu2+與Fe均發生置換反應;Fe3+在堿性條件下能直接轉化為Fe(OH)3,而Fe2+可間接轉化為Fe(OH)3。
2.答案　(1)HCl　FeCl3　(2)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2　用作燃料(答案合理即可)
(3)Fe3O4+8H+ Fe2++2Fe3++4H2O　(4)Fe2+　b　1∶2
解析　常溫下B是無色無味的液體,B為H2O,A是生活中使用廣泛的金屬單質,A與H2O在高溫下能反應,則A為Fe,E是胃酸的主要成分,E為HCl,A和B反應生成的C為H2,D為Fe3O4,A和E反應生成的F為FeCl2,則G為FeCl3。(2)反應①的化學方程式為3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2;H2在生產、生活中可用作燃料。(3)反應②為Fe3O4和HCl反應,其離子方程式為Fe3O4+8H+ Fe2++2Fe3++4H2O。(4)F為FeCl2,F溶液中含Fe2+。取樣,加入銅粉,兩者不反應,無明顯現象,不能證明Fe2+的存在,a錯誤;取樣,滴加NaOH溶液,產生Fe(OH)2白色沉淀,白色沉淀迅速變成灰綠色,最終變成Fe(OH)3紅褐色沉淀,可證明Fe2+的存在,b正確。反應④為2FeCl2+Cl2 2FeCl3,其中氧化劑為Cl2,還原劑為FeCl2,氧化劑和還原劑的物質的量之比為1∶2。
方法點津　解答這類無機推斷題的關鍵是抓住題中關鍵信息,快速找到解題的突破口,可根據物質的特殊顏色、特殊反應現象或特殊反應條件等分析。如本題金屬A和B(常溫下為無色無味的液體)在高溫下反應,可快速想到是Fe與H2O(g)的反應,找到解題的突破口后,根據題圖轉化可完成各物質的推斷,從而順利解題。這類試題體現了“一般與特殊”“定性與定量”化學思想的實際應用,也體現了證據推理與模型認知的化學學科核心素養。
3.答案　(1)Na2O2　Fe3O4　Al
(2)①4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3　②2Al+2OH-+6H2O 2[Al(OH)4]-+3H2↑　③Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O
(3)原溶液中可能有未反應完的Fe3+　Cl-也能被酸性KMnO4溶液氧化而使溶液紫色褪去
解析　A為淡黃色固體,且A能和水反應生成無色無味氣體C,則A是Na2O2,C是O2,B是NaOH;金屬T在氧氣中燃燒生成的D是具有磁性的黑色晶體,則T是Fe,D是Fe3O4,Fe3O4與鹽酸、足量的Fe反應得到E,E與B(NaOH)反應得到白色沉淀H,則E為FeCl2,H是Fe(OH)2,H可轉化為紅褐色固體M,M為Fe(OH)3,M與HCl反應生成W,結合題(3)中“W溶液”,可知W是FeCl3;金屬R和氧氣反應生成氧化物Q,R與Q都能和NaOH溶液反應生成N,則R是Al,Q是Al2O3,N是Na[Al(OH)4]。(3)向FeCl3溶液中加入一定量Fe后,Fe3+可能有剩余,檢驗Fe2+,應避免Fe3+的干擾,應先加入KSCN溶液,若溶液不變色,再加入過氧化氫溶液,若此時溶液變紅,說明有Fe2+;Cl-也能被酸性KMnO4溶液氧化而使溶液紫色褪去,因此檢驗時需要排除Cl-的干擾。
4.答案　(1)①Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O　②過濾
(2)①2Fe2+　2　1　2　2H2O　②產生紅褐色沉淀
(3)2Fe3++Fe 3Fe2+
解析　根據題干工藝流程圖可知,過程Ⅰ發生的反應為Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O、FeO+2H+ Fe2++H2O、Fe+2H+ Fe2++H2↑,過濾除去不與酸反應且難溶于水的雜質,得到FeSO4、Fe2(SO4)3的混合溶液;過程Ⅱ發生的反應為2Fe2++2H++H2O2 2Fe3++2H2O,溶液中的Fe2+全部轉化為Fe3+;過程Ⅲ即向含Fe3+的溶液中加入氨水,故產生紅褐色沉淀Fe(OH)3,反應原理為Fe3++3NH3·H2O Fe(OH)3↓+3N,過程Ⅳ加入檸檬酸得檸檬酸鐵,經過一系列轉化得到檸檬酸鐵銨;過程Ⅴ中加入Fe,發生的反應為2Fe3++Fe 3Fe2+。
5.答案　(1)Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3
(2)Fe+2Fe3+ 3Fe2+
(3)Al2O3+2OH-+3H2O 2[Al(OH)4]-
(4)0.8
(5)K3[Fe(CN)6]　生成藍色沉淀(合理即可)
(6)2FeSO4+H2SO4+2NaNO2 2Fe(OH)SO4+Na2SO4+2NO↑
解析　紅棕色氧化物A為Fe2O3,兩性氧化物B為Al2O3,X、Y是生活中用途廣泛的兩種金屬單質,X應為Al,Y應為Fe。D中加入Fe可轉化為E,則D中含Fe3+,E中含Fe2+,試劑b為酸;Al、Al2O3都能和試劑a反應生成C,試劑a可能是酸或堿。(1)反應①的化學方程式為Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3。(2)D→E為Fe3+被Fe還原為Fe2+,即Fe+2Fe3+ 3Fe2+。(3)Al2O3和NaOH溶液反應生成Na[Al(OH)4],其離子方程式為Al2O3+2OH-+3H2O 2[Al(OH)4]-。(4)由反應3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2可知,3 mol Fe參加反應轉移8 mol電子,則0.3 mol Fe參加反應時轉移0.8 mol電子。(5)Fe2+能和K3[Fe(CN)6]反應生成藍色沉淀,故可用K3[Fe(CN)6]檢驗Fe2+。(6)試劑b為H2SO4,則E為FeSO4,根據題意可知制備的凈水劑為Fe(OH)SO4,由反應前后Fe、N元素化合價變化和得失電子守恒等可寫出該反應的化學方程式為2FeSO4+H2SO4+2NaNO2 2Fe(OH)SO4+Na2SO4+2NO↑。
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