2023年高考二轮复习教材实验延伸(4)氢氧化铁和氢氧化亚铁制备

2021届高考化学二轮复习教材实验延伸(四)氢氧化铁和氢氧化
亚铁制备
1.下列有关化学现象和化学概念表述正确的是( )
A.四氯化碳的沸点高,所以四氯化碳可用于灭火
B.Fe(OH)3胶体做电泳实验时,由阴极区红色加深可知Fe(OH)3胶体带正电荷
C.鉴定FeCl3溶液中含有FeCl2可以滴加酸性KMnO4溶液,若褪色,则证明有FeCl2
D.1mol H3PO3最多可与2mol NaOH发生中和反应,因此Na2HPO3属于正盐
2.下列实验操作对应的现象和结论均正确的是( )
A.A
B.B
C.C
D.D
3.下列各图所示的实验中能较长时间看到
2
Fe(OH)白色沉淀的是( )
A.①②③
B.①②④
C.①②③④
D.②③④
4.下列实验现象预测正确的是( )
A.实验I:振荡后静置,上层溶液颜色保持不变
B.实验II:酸性KMnO 4溶液中出现气泡,但颜色无变化
C.实验III:微热稀HNO 3片刻,溶液中有气泡产生,广口瓶内始终保持无色
D.实验IV:煮沸溶液至红褐色,停止加热,光束通过体系时产生丁达尔效应
5.下列实验装置设计不能达到目的的是( )
A.实验I:所示装置可制备氨气
B.实验II:检验电解饱和食盐水的产物2Cl
C.实验III:制取并观察2Fe(OH)沉淀
D.实验IV:吸收2SO
6.下列有关实验的叙述正确的是( )
A.用图1装置将氯化铁溶液直接蒸干得到氯化铁固体
B.利用图2装置可制备()2Fe OH
HNO片刻,溶液中有气泡产生,广口瓶内始终保持无色
C.图3微热稀
3
D.利用图4可收集氯化氢并进行尾气吸收
7.下列实验操作不能达到实验目的的是( )
A.A
B.B
C.C
D.D
8.钛被称为继铁、铝之后的第三金属,性能优越,广泛用于航空航天等领域,有人说“21世纪将是钛的世纪”。

冶炼金属钛的主要原料为钛铁矿(主要成分为FeTiO3,含FeO、Fe2O3等杂质),其冶炼过程如图所示,除了得到金属钛,还可以得到副产物绿矾(FeSO4•7H2O)。

已知:FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O。

(1)钛铁矿用稀硫酸浸取前需充分研磨,目的是_____________。

(2)试剂A为_______________。

已知绿矾的溶解度随温度变化的曲线如图所示,则从溶液②中获得绿矾的操作方法为______________。

(3)已知25 ℃时,K sp[Fe(OH)2]=8×10-16,若溶液②中c(Fe2+)=0.5 mol•L-1,为防止生成Fe(OH)2沉淀,溶液的pH不超过(lg2≈0.3)。

(4)TiOSO4水解生成偏钛酸(H2TiO3)沉淀的化学方程式为____________。

虚线框内的流程是经过大量科学研究后得到的方法,科学家原来的设想为TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)
ΔH=+140kJ•mol-1,但无法实现,试从反应自发性角度来解释该设想无法实现的原
因:________________。

(5)TiCl4的水解程度很大,简述用TiCl4(s)配制TiC14溶液的操作过程:_______________。

9.高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型高效多功能的绿色消毒剂,已知K2FeO4易溶于水,其溶液呈浅紫红色,可溶于稀KOH溶液,但微溶于浓KOH溶液,在0℃~5℃的强碱性溶液中较稳定。

某小组同学用如图装置(夹持装置略)制备并探究K2FeO4的性质,制备原理为
3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O。

回答下列问题:
(1)图中左边方框需用到的装置有______(填序号),其中生成Cl2的反应的化学方程式为
____________________。

(2)实验时采用冰水浴的原因是__________________,NaOH 溶液的作用为
__________________。

(3)K 2FeO 4粗产品含有Fe(OH)3、KCl 等杂质,可用下列方法进行提纯:
第一次过滤和第二次过滤得到的固体的主要成分分别是______(填化学式,下同)、_______。

X 溶液为_____,上述洗涤操作中一般用乙醇进行洗涤,其目的是__________________。

(4)利用K 2FeO 4的强氧化性,可以将毒性较强的3
3AsO -氧化成毒性较弱的34AsO -,部分34AsO -凝
结成铁盐(FeAsO 4)沉淀而除去,写出上述反应的离子方程式_______________;对于高砷含量的废水,当高铁酸钾投量与原废水中砷元素浓度达到15:1以上能完全除去废水中的砷元素,若某废水中砷元素的浓度为0.01mol·L -1、要完全除去100L 该废水中的砷元素至少要使用_____g K 2FeO 4。

答案以及解析
1.答案：D
解析：四氯化碳既不燃烧,也不支持燃烧,所以四氯化碳可用于灭火,A 错误;Fe(OH)3胶体做电泳实验时,阴极区红色加深,说明Fe(OH)3胶体粒子带正电荷,而胶体呈电中性,B 错误;酸性条件下,氯离子能够被KMnO 4溶液氧化,而导致酸性KMnO 4溶液褪色,不能确定一定是亚铁离子与酸性KMnO 4溶液反应,C 错误;1mol H 3PO 3最多可与2mol NaOH 发生中和反应,说明H 3PO 3是二元酸,因此Na 2HPO 3属于正盐,D 正确。

2.答案：A
解析：A.相同温度下，测定等浓度的3NaHCO 和4NaHSO 溶液的pH ，前者pH 比后者大，说明酸性2324H CO H SO <，故A 正确；
B.盐酸是强酸、醋酸是弱酸，稀释相同倍数，弱酸存在电离平衡移动，弱酸的pH 变化小，若稀释后溶液pH 相同，则弱酸稀释的倍数大，即a<b ，故B 错误；
C.向25 mL 沸水中滴加5~6滴3FeCl 饱和溶液，继续煮沸，整个液体变为透明红褐色，制得Fe(OH)3胶体，故C 错误；
D.溶液变为棕黄色后迅速出现大量气泡，应该是3+Fe 催化22H O 发生分解反应生成2O ，故D 错误；
3.答案：B
解析：2Fe(OH)在空气中很容易被氧化为红褐色的3Fe(OH)，即发生反应：
22234Fe(OH)O 2H O 4Fe(OH)++=，因此想要较长时间看到2Fe(OH)白色沉淀，就要排出装置中的氧气或空气。

①、②都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成2Fe(OH)处在氢气的保护中，能较长时间看到2Fe(OH)白色沉淀；④中4FeSO 溶液液面上的苯阻止了空气进入，能较长时间看到2Fe(OH)白色沉淀；③由于空气中的氧气能迅速将2Fe(OH)氧化成3Fe(OH)，因而不能较长时间看到2Fe(OH)白色沉淀。

4.答案：D
解析：A 项,溴可与氢氧化钠溶液反应,振荡后静置,上层溶液呈无色,A 项错误;B 项,蔗糖与浓硫酸反应生成具有还原性的二氯化硫气体,可使酸性高锰酸钾溶液褪色.B 项错误;C 项,生成的NO 可与空气中的氧气反应生成红棕色的二氧化氮气体,C 项错误;D 项,饱和氯化铁溶液在沸水中水解生成氢氧化铁胶体,氢氧化铁胶体可以产生丁达尔效应,D 项正确
5.答案：D
解析：A. 浓氨水与CaO混合，为固液反应不需要加热装置，可制备氨气，则图中装置可制备，故A正确；B. Fe与负极相连，作阴极，则石墨为阳极，阳极上氯离子失去电子生成氯气，则KI淀粉溶液变蓝可检验氯气，故B正确；C. 苯的密度比水的密度小,可隔绝空气,则
Fe(OH)沉淀，故C正确；D. 盐酸的酸性大于亚硫酸的酸性,则二氧图中装置可制取并观察
2
SO，故D错误；故选D.
化硫与氯化钡不反应,则图中装置不能吸收
2
6.答案：B
解析：A. 加热促进氯化铁水解，且生成盐酸易挥发，则不能直接蒸干，应在HCl气流中蒸发，故A错误；B. Fe与稀硫酸反应生成氢气，氢气将空气排出，且NaOH与硫酸亚铁生成氢氧化亚铁，则图中装置可制备，故B正确；C. Cu与稀硝酸反应生成NO，NO与氧气反应生成二氧化氮，则无色变为红棕色，故C错误；D. HCl的密度比空气密度大，收集时导管应长进短出，故D错误；故选：B。

7.答案：D
解析：A. 除去乙酸乙酯中的乙酸和乙醇杂质,可以使用饱和碳酸钠溶液,碳酸钠能够与乙酸反应,乙醇易溶于水,故A正确;
B.氢氧化镁悬浊液中存在溶解平衡,加入氯化铵溶液,氯化铵溶液水解,溶液显酸性,水解生成的氢离子和氢氧根离子反应,促进氢氧化镁溶解,因此若看到氢氧化镁溶解,则可以验证氢氧化镁中存在溶解平衡,故B正确;
C. 向硫酸亚铁溶液中加入铁粉,可以防止亚铁离子被氧化,再加入氢氧化钠溶液,可以看到生成白色的氢氧化亚铁沉淀,故C正确;
D. 浓硝酸与淀粉不反应,没有明显的现象,应该选用碘水检验,故D错误;故选D。

8.答案：（1）增大反应物的接触面积，加快反应速率
（2）Fe ;加热至60 ℃浓缩、冷却结晶
（3）6.6
（4）TiOSO4+2H2O=H2TiO3↓+H2SO4；该反应为吸热、熵减的反应，无法自发进行
（5）先将TiCl4溶解在较浓的盐酸中，再加水稀释
解析：（1）充分研磨可以增大反应物的接触面积，加快反应速率。

（2）要得到绿矾，需要把溶液中的Fe 3+还原成Fe 2+，同时不能引入新杂质，故试剂A 为Fe 。

由题中所给的溶解度曲线可知，60 ℃时，绿矾的溶解度最大，故从溶液②中获得绿矾的操作方法为加热至60 ℃浓缩、冷却结晶。

（3）若溶液②中c （Fe 2+）=0.5 mol•L -1，为防止生成Fe(OH)2沉淀，c （OH -）最大为
-1L ==4×10-8 mol•L -1,此时c(H +)=14
-1w 810 mol L (OH )410
K c ---=⨯=2-2×10-6 mol•L -1，pH=-lg c(H +)=-lg(2-2×10-6)=6+2lg 2≈6.6。

（4）根据题中信息判断出反应物为TiOSO 4和H 2O ，水解反应化合价不变，除了生成H 2TiO 3，另一种生成物为H 2SO 4，化学方程式为TiOSO 4+2H 2O= H 2TiO 3↓+ H 2SO 4；根据题中给出的热化学方程式，可以判断出该反应为吸热、熵减的反应，无法自发进行，故该设想无法实现。

（5）TiC14易水解，为抑制TiCl 4水解，用TiCl 4（s ）配制TiCl 4溶液时，需要先将TiC14溶解在较浓的盐酸中，再加水稀释。

9.答案：(1)AD;2MnO 4HCl()+浓222MnCl Cl 2H O +↑+
(2)K 2FeO 4在0℃~5℃的强碱性溶液中较稳定，可防止副反应的发生；除多余的Cl 2，防止污染空气
(3)Fe(OH)3；K 2FeO 4；浓KOH 溶液(或饱和KOH 溶液);减少产品损失，易于干燥
(4)2
33432442FeO 3AsO 5H O 2FeAsO AsO 10OH ----++=↓++;2970
解析：(1)用二氧化锰和浓盐酸制取氯气时需要加热，制取的氯气中混有氯化氢，需用饱和食盐水除去，因后续实验在水溶液中进行，故无需用浓硫酸来干燥。

(2)实验时采用冰水浴的原因是K 2FeO 4在0℃~5℃的强碱性溶液中较稳定，可防止副反应的发生。

(3)Fe(OH)3不溶于KOH 溶液，K 2FeO 4溶于稀KOH 溶液，微溶于浓KOH 溶液，则X 溶液为浓KOH 溶液，第一次过滤所得固体的主要成分为Fe(OH)3,第二次过滤所得固体的主要成
分K2FeO4；由于K2FeO4易溶于水，不能用水洗涤，使用乙醇洗涤是为了减少产品损失，且易于干燥。

(4)要想完全除去废水中的砷元素，高铁酸钾的浓度最少为砷元素浓度的15倍，当废水中砷元素的浓度为0.01mol·L-1时，K2FeO4的浓度至少为0.15mol·L-1，处理100L该废水至少需要高锰酸钾的物质的量为0.15mol·L-1×100L=15mol,其质量为15mol×198g·mol-1=2970g。