5．已知：
Ⅰ、高溫下鐵跟水蒸氣可以發(fā)生反應(yīng)：3Fe+4H2O（g）=Fe3O4+4H2
Ⅱ、Fe3O4可以溶解在稀鹽酸中：Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O（在稀硫酸中也發(fā)生類似反應(yīng)）
某化學小組在一次實驗中，先將一定量的鐵跟水蒸氣反應(yīng)，再將反應(yīng)后得到的固體A溶于適量的稀硫酸中，使兩者恰好完全反應(yīng)得到溶液B．經(jīng)過測定，溶液B里金屬離子與硫酸根離子物質(zhì)的量之比為4：5．
回答下列問題：
（1）溶液B中溶質(zhì)的化學式為：FeSO4、Fe2（SO4）3．
（2）固體A的成分一定含有（寫化學式）Fe、Fe3O4，形成溶液B時除了發(fā)生類似類似反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)外，還可能發(fā)生的反應(yīng)有（用兩個離子方程式表示）：
①Fe+2H+=Fe2++H2↑，②2Fe3++Fe=3Fe2+．
（3）關(guān)于在同一溶液中，反應(yīng)①和②進行的先后順序，各位同學有不同觀點：甲認為①先于②；乙認為②先于①；丙認為…．
請就其中兩種假設(shè)的情況進行討論分析：
如果只發(fā)生①未發(fā)生②，則固體A中各成分的物質(zhì)的量之比應(yīng)為：1：1．
如果只發(fā)生②未發(fā)生①，則固體A中各成分的物質(zhì)的量之比應(yīng)為：1：5．

分析 （1）因固體A與稀硫酸恰好完全反應(yīng)，所得溶液中陽離子只能是Fe2+與Fe3+兩者中一種或兩種，若全部是FeSO4，則金屬離子與硫酸根離子之比為1：1，若全部為
Fe2（SO4）3，結(jié)合金屬離子與硫酸根離子之比為2：3進行判斷；
（2）根據(jù)反應(yīng)Fe3O4+8H2SO4=FeSO4+Fe2（SO4）3+4H2O可知，若只有Fe3O4，F(xiàn)e2+與Fe3+兩者之比為1：2，金屬離子與硫酸根離子的物質(zhì)的量之比為3：8，則A中含有Fe3O4、Fe；兩種固體均能與稀硫酸反應(yīng)，并且生成的Fe3+也能與Fe發(fā)生反應(yīng)，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
（3）設(shè)溶液B里Fe2+物質(zhì)的量為x，則Fe3+的物質(zhì)的量為4-x，硫酸根離子的物質(zhì)的量為5，則根據(jù)電荷守恒可得：2x+3（4-x）=5×2，解得：x=2，則y=4-2=2，說明反應(yīng)后溶液中Fe2+與Fe3+的物質(zhì)的量之比為1：1，然后通過討論判斷固體A中Fe與Fe3O4的物質(zhì)的量之比．

解答 解：（1）因固體A與稀硫酸恰好完全反應(yīng)，所得溶液中陽離子只能是Fe2+與Fe3+兩者中一種或兩種，若全部是FeSO4，則金屬離子與硫酸根離子之比為1：1，若全部為
Fe2（SO4）3，則金屬離子與硫酸根離子之比為2：3，而溶液中金屬離子與硫酸根離子之比為4：5，該比值大于2：3小于1：1，則溶液中含有Fe2+與Fe3+兩種離子，即溶液B中溶質(zhì)的化學式為：FeSO4、Fe2（SO4）3，
故答案為：FeSO4、Fe2（SO4）3；
（2）因為Fe3O4+8H2SO4=FeSO4+Fe2（SO4）3+4H2O，若只有Fe3O4，F(xiàn)e2+與Fe3+兩者之比為1：2，則A中除含有外Fe3O4，還含有Fe，即A中含有Fe3O4、Fe；
兩種固體均能與稀硫酸反應(yīng)，并且生成的Fe3+也能與Fe發(fā)生反應(yīng)，則反應(yīng)的離子方程式有：①Fe+2H+=Fe2++H2↑，②2Fe3++Fe=3Fe2+，
故答案為：Fe、Fe3O4；Fe+2H+=Fe2++H2↑；2Fe3++Fe=3Fe2+；
（3）設(shè)溶液B里Fe2+物質(zhì)的量為x，則Fe3+的物質(zhì)的量為4-x，硫酸根離子的物質(zhì)的量為5，
則根據(jù)電荷守恒可得：2x+3（4-x）=5×2，解得：x=2，則y=4-2=2，說明反應(yīng)后溶液中Fe2+與Fe3+的物質(zhì)的量之比為1：1，
如果只發(fā)生①未發(fā)生②，F(xiàn)e3O4中Fe2+與Fe3+兩者之比為1：2，若要滿足反應(yīng)后溶液中Fe2+與Fe3+的物質(zhì)的量之比為1：1，則Fe、Fe3O4的物質(zhì)的量之比為1：1；
如果只發(fā)生②未發(fā)生①，設(shè)Fe的物質(zhì)的量為xmol、Fe3O4的物質(zhì)的量為ymol，ymolFe3O4中含有ymolFe2+、2ymolFe3+，xmolFe發(fā)生反應(yīng)2Fe3++Fe=3Fe2+消耗2xmolFe3+，同時生成3xmolFe2+，則反應(yīng)后溶液中含有（y+3x）molFe2+、（2y-2x）mol Fe3+，由于反應(yīng)后溶液中Fe2+與Fe3+的物質(zhì)的量之比為1：1，則（y+3x）=（2y-2x），整理可得：x：y=1：5，即Fe與Fe3O4的物質(zhì)的量之比為1：5，
故答案為：1：1，1：5．

點評 本題考查了鐵及其化合物性質(zhì)，題目難度中等，明確常見元素及其化合物性質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意掌握討論法在化學計算中的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及邏輯推理能力．

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：實驗題

16．用圖中的簡易裝置可以進行氣體的發(fā)生和收集．
（1）實驗前應(yīng)如何檢查該裝置的氣密性？把導管b的下端浸入水中，用手緊握捂熱試管a，導管中會有氣泡冒出，松手后，水又會回升到導管b中
（2）撥開試管a的橡皮塞，加入10ml6mol•L-1稀HNO3和1g薄銅片，立即將帶有導管的橡皮塞塞緊試管口，反應(yīng)開始時速度緩慢，逐漸加快，請寫出試管a中所發(fā)生的所有反應(yīng)的方程式①3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O；②2NO+O2=2NO2；③3NO2+H2O=2HNO3+NO．
（3）從反應(yīng)開始到反應(yīng)結(jié)束，預期試管a中可觀察到哪些現(xiàn)象？請依次逐一寫出．①銅片和稀HNO3反應(yīng)，有無色氣泡產(chǎn)生，開始緩慢后來加快；②試管上部氣體由無色變?yōu)闇\棕色，又變?yōu)闊o色；③試管a中的溶液由無色變?yōu)闇\藍色；④反應(yīng)結(jié)束后，銅片全部消耗完
（4）在反應(yīng)開始時，可觀察到導管b中的水面先沿導管b慢慢上升到一定高度，此后又回落，然后有氣泡從管口冒出．試說明反應(yīng)開始時，導管中水面先上升的原因由于反應(yīng)開始時產(chǎn)生的NO和試管a上部空氣中的O2作用生成NO2，而NO2又易溶于水并與水反應(yīng)，使裝置內(nèi)氣體的壓強暫時減小，所以導管中的水面會先上升到一定高度，此后又落回．等到試管上部空氣中的O2消耗完以后，NO就會從管口冒出．
（5）試管c收集滿氣體后，用拇指堵住管口，取出水槽，將管口向上，松開拇指，片刻后，再次堵住管口，將試管又再倒置于水槽中，松開拇指，此時可觀察到什么現(xiàn)象？松開拇指后NO與空氣中的氧氣反應(yīng)：2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO，導致氣體體積減小，液面上升，試管內(nèi)氣體又變?yōu)闊o色．

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

17．化學與科學、技術(shù)、社會、環(huán)境密切相關(guān)，下列敘述正確的是（　�。�
A．石油裂解的主要目的是提高汽油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量與質(zhì)量
B．目前科學家已經(jīng)制得單原子層鍺，其電子遷移率是硅的10倍，有望取代硅用于制造更好的晶體管
C．汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化裝置可將尾氣中的NO和CO等有害氣體轉(zhuǎn)化為N2和CO2，該裝置中的催化劑可降低NO和CO反應(yīng)的活化能，有利于提高該反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率
D．近期在西非國家爆發(fā)的埃博拉疫情呈加速蔓延之勢，已知該病毒對化學藥品敏感，乙醇、次氯酸鈉溶液均可以將病毒氧化而達到消毒的目的

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

14．A、B、C、D四種芳香族化合物的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示：
請回答下列問題：
（1）D中含氧官能團的名稱酚羥基、羧基．
（2）用A、B、C、D填空：能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的有AC，既能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)又能與Na2CO3溶液反應(yīng)放出氣體的是D．
（3）按如圖C經(jīng)一步反應(yīng)可生成E，E是B的同分異構(gòu)體
則反應(yīng)①的反應(yīng)類型為：氧化反應(yīng)，寫出反應(yīng)②的化學方程式：；．
（4）G、H和D互為同分異構(gòu)體，它們具有如下特點：
①G和H是苯的二元取代物，這兩個取代基分別為羥基和含有-COO-結(jié)構(gòu)的基團；
②G和H苯環(huán)上的一氯代物有兩種不同結(jié)構(gòu)；
③G可以發(fā)生銀鏡反應(yīng)，H分子中苯環(huán)不與取代基碳原子直接相連．
寫出G和H的結(jié)構(gòu)簡式；G：；H：．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

1．海水是取之不盡的化工原料資源，可以從海水中提取各種化工原料．下圖是工業(yè)上對海水的幾項綜合利用的示意圖：

試回答下列問題：
（1）粗鹽中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質(zhì)，精制時所用試劑為：A．鹽酸；B．BaCl2溶液；C．NaOH溶液；D．Na2CO3溶液．   加入試劑的順序是BCDA（或CBDA）．
（2）電解飽和食鹽水時，其產(chǎn)物氯氣可用來制備漂白粉，反應(yīng)方程式是2Ca（OH）2+2Cl2=Ca（ClO）2+CaCl2+2H2O．
（3）海水中還可以提取溴，寫出提取溴過程中在吸收塔中與SO2的反應(yīng)方程式Br2+SO2+2H2O═2HBr+H2SO4．
（4）電解無水MgCl2反應(yīng)方程式MgCl2$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Mg+Cl2↑．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

10．碳酸亞鐵（FeCO3）是菱鐵礦的主要成分．將 FeCO3 加熱到 200℃開始分解為 FeO 和CO2，若在空氣中高溫煅燒 FeCO3 則生成 Fe2O3．一定條件下 Fe2O3 可被甲烷還原為“納米級”的金屬鐵．其反應(yīng)為：Fe2O3（s）+3CH4（g）?2Fe（s）+3CO（g）+6H2（g）△H=？
（1）反應(yīng)在 5L 的密閉容器中進行，2min 后達到平衡，測得固體質(zhì)量減少 4.8g．同時測得反應(yīng)吸收熱量 28.8KJ，則該段時間內(nèi) H2 的平均反應(yīng)速率為0.06mol•（L•min）-1．該反應(yīng)的△H=+288KJ/mol．
（2）將一定質(zhì)量的 Fe2O3（s）和 CH4（g）置于恒溫恒壓容器中，在一定條件下反應(yīng)，能表明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是A C．
A、固體的總質(zhì)量不變                      B、v正（CO）=2v逆（H 2）
C、混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變        D、CH4 的轉(zhuǎn)化率等于 CO 的產(chǎn)率
（3）已知：t℃時，F(xiàn)eO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO2（g）   K=0.5
若在 1L 密閉容器中加入 0.4mol FeO（s），并通入 x molCO，t℃時反應(yīng)達到平衡．此時 FeO（s）的轉(zhuǎn)化率為 20%，則 x=0.24 mol．
（4）FeCl3在溶液中分三步水解：
Fe3++H2O?Fe（OH）2++H+   K1
Fe（OH）2++H2O?Fe（OH）${\;}_{2}^{+}$+H+ K2
Fe（OH）${\;}_{2}^{+}$+H2O?Fe（OH）3+H+ K3
①以上水解反應(yīng)的平衡常數(shù) K1、K2、K3由大到小的順序是K1＞K2＞K3
②但中學化學通常要求書寫 Fe3+水解的離子方程式為Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+
（5）已知常溫下 Ksp[Fe（OH）3]=2.7×10-39，根據(jù)溶度積數(shù)據(jù)，請計算出氫氧化鐵固體與鹽酸反應(yīng)：Fe（OH）3+3H+?Fe3++3H2O 的平衡常數(shù)為2.7×103．

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

17．下列說法中正確的是（　�。�
A．熵減的吸熱反應(yīng)可能是自發(fā)反應(yīng)
B．需要加熱的化學反應(yīng)，生成物的總能量一定高于反應(yīng)物的總能量
C．使用催化劑既不會改變反應(yīng)的限度又不會改變反應(yīng)的焓變
D．已知2C（s）+2O2（g）═2CO2（g）△H1；2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H2，則△H1＞△H2

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

14．下列說法正確的是（　　）
A．在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶解；再加入Cu（NO3）2固體，銅粉仍不溶解
B．可用加熱氯化銨分解的方法制取氨氣
C．在BaCl2溶液中通入SO2氣體會產(chǎn)生白色沉淀
D．向某無色溶液中加入AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，再加入稀鹽酸，沉淀不消失，則該無色溶液中可能含有Cl-

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

15．相同物質(zhì)的量濃度的NaCN和NaClO相比，NaCN溶液的pH較大，則同溫同體積同濃度的HCN和HClO說法正確的是（　�。�
A．電離程度：HCN＞HClO
B．pH：HClO＞HCN
C．酸根離子濃度：c（CN-）＜c（ClO-）
D．與NaOH溶液恰好完全反應(yīng)時，消耗NaOH的物質(zhì)的量：HClO＞HCN

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