知识点挑题 - 高中化学 - 优优班--学霸训练营

1．某同学看到“利用零价铁还原脱除地下水中硝酸盐”的相关资料后，利用如下装置探究铁粉与溶液的反应．实验过程如下：
i．打开弹簧夹，缓慢通入，并保持后续反应均在氛围中进行；
ii．加入pH 已调至2.5 的 0.01mol•酸性溶液100mL，一段时间后铁粉部分溶解，
溶液逐渐变为浅绿色；待铁粉不再溶解，静置后发现，剩余固体表面有少量白色物质附着；
iii．过滤剩余固体时，表面的白色物质变为红褐色；
iv．检测到滤液中存在．
（1）通入并保持后续反应均在2N 氛围中进行的实验目的是 ______ ．
（2）白色物质是 ______ ，用化学方程式解释其变为红褐色的原因： ______ ．
（3）用检验滤液中的实验方案是 ______ ．
（4）取少量滤液，向其中加入几滴KSCN 溶液，无明显现象；再加入几滴稀硫酸，溶液呈红色．溶液变成红色的原因是 ______ ．
（5）该同学进一步查阅资料发现，用铁粉、碳粉的混合物脱除硝酸盐，效果更佳．他用上述溶液继续设计如下实验，探究碳粉的作用．

假设	实验操作	现象及结论
假设1：碳粉可用作还原剂，脱除硝酸盐	向烧杯中加入① ______ ，一段时间后，测定烧杯中NO₃^-的浓度	NO₃^-浓度无明显变化，说明假设Ⅰ不成立
假设2：碳粉、铁粉形成无数个微小的原电池，促进了硝酸盐的脱除	按图示组装实验装置，一段时间后，测定NO₃^-浓度	② ______ ，说明假设2成立

③关于碳粉的作用，还可以提出的假设是 ______ ．

难度：较易

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2．用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO₃^-）已成为环境修复研究的热点之一．

（1）Fe还原水体中NO₃^-的反应原理如图1所示．
①作负极的物质是    ．
②正极的电极反应式是    ．
（2）将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO₃^-的去除率和pH，结果如下：
初始pH pH=2.5 pH=4.5
NO₃^-的去除率接近100% ＜50%
24小时pH 接近中性接近中性
铁的最终物质形态
pH=4.5时，NO₃^-的去除率低．其原因是    ．
（3）实验发现：在初始pH=4.5的水体中投入足量铁粉的同时，补充一定量的Fe²⁺可以明显提高NO₃^-的去除率．对Fe²⁺的作用提出两种假设：
Ⅰ．Fe²⁺直接还原NO₃^-；
Ⅱ．Fe²⁺破坏FeO（OH）氧化层．
①做对比实验，结果如图2所示，可得到的结论是    ．
②同位素示踪法证实Fe²⁺能与FeO（OH）反应生成Fe₃O₄．结合该反应的离子方程式，解释加入Fe²⁺提高NO₃^-去除率的原因：    ．
（4）其他条件与（2）相同，经1小时测定NO₃^-的去除率和pH，结果如表：
初始pH pH=2.5 pH=4.5
NO₃^-的去除率约10% 约3%
1小时pH 接近中性接近中性
与（2）中数据对比，解释（2）中初始pH不同时，NO₃^-去除率和铁的最终物质形态不同的原因：    ．

难度：中等

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3．如图所示装置工作时均与H₂有关．

①图1所示装置中阳极的电极反应式为    ．
②图2所示装置中，通入H₂一极的电极反应式为    ．
③某同学按图3所示装置进行实验，实验结束后，将玻璃管内固体物质冷却后，溶于稀硫酸，充分反应后，滴加KSCN溶液，溶液不变红，再滴入新制氯水，溶液变为红色．该同学据此得出结论：铁与水蒸气反应生成FeO和H₂．该结论    （填“严密”或“不严密”），你的理由是    （用离子方程式表示）．

难度：较难

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4．甲、乙两同学用下图所示装置进行实验，探究硝酸与铁反应的产物．

文献记载：I．在浓硝酸和活泼金属反应过程中，随着硝酸浓度的降低，其生成的产物有+4、+2、-3价等氮的化合物．
II．FeSO₄+NO⇌Fe（NO）SO₄（棕色）△H＜0．
III．NO₂和NO都能被KMnO₄氧化吸收．
甲的实验操作和现象记录如下：

实验操作	实验现象
打开弹簧夹，通入一段时间CO₂，关闭弹簧夹．
打开分液漏斗活塞，将浓硝酸缓慢滴入烧瓶中，关闭活塞．	无明显现象．
加热烧瓶，反应开始后停止加热．	①A中有红棕色气体产生，一段时间后，气体颜色逐渐变浅； B中溶液变棕色； C中溶液紫色变浅． ②反应停止后，A中无固体剩余．

请回答下列问题：
（1）滴入浓硝酸加热前没有明显现象的原因是    ．
（2）检验是否生成-3价氮的化合物，应进行的实验操作是    ．
（3）甲取少量B中溶液，加热，实验现象是    ．请用化学平衡原理解释原因：    ．甲依据该现象得出的结论是A中有NO生成．
（4）乙认为甲得出A中有NO生成的证据不足．为获取充足的证据，乙仍采用该装置和操作进行对照实验，乙作出的改变是    ，证明有NO生成的实验现象是    ．
（5）证明A溶液中是否含有Fe²⁺和Fe³⁺，选择的药品是（填序号）    ．
a．铁粉   b．溴水    c．鉄氰化钾溶液    d．硫氰化钾溶液．

难度：中等

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5．某校高一某化学小组欲探如下实验，想请你帮助他们完成以下实验报告：
实验目的：探究铁及其化合物的氧化性和还原性；实验所用试剂：铁粉、FeCl₃溶液、FeCl₂溶液、氯水、碘化钾、淀粉溶液；实验记录：

序号	实验内容	实验现象	离子方程式	实验结论
①	在FeCl₂溶液中滴入适量氯水	溶液由浅绿色变为黄色		Fe²⁺具有还原性
②	在FeCl₃溶液中加入足量铁粉		Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺
③	在FeCl₃溶液中滴入适量KI溶液和淀粉溶液	溶液最终变为蓝色		Fe³⁺具有氧化性

实验结论：Fe只有还原性；Fe³⁺只有氧化性；Fe²⁺既有氧化性，又有还原性．

难度：中等

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6．无水三氯化铁是有机合成的催化剂，为棕黄色固体，易潮解产生白雾，200℃左右时升华．实验室可用氯气与铁反应制备无水三氯化铁，下图是甲组学生设计的制备装置．

（1）仪器A的名称是 ______ ；装置B的作用是 ______
（2）装置D中发生反应的化学方程式为 ______ ；装置D可观察到的现象是 ______
（3）装置D与E之间不用玻璃导气管连接，原因是 ______ ；点燃装置D处酒精灯的时机是 ______ ．
（4）装置F的作用是 ______ ；可能发生的反应有 ______ （用两个离子方程式表示）．
（5）与甲组设计对比，乙组同学去掉了装置C．实验时无论怎样改变铁粉的用量，装置D中都有少量的固体残留．乙组同学对残留固体的成分作如下两种推测：Ⅰ可能是氯化铁；Ⅱ可能是 ______ ，其依据是（用化学方程式表示） ______ ，验证该推测的实验方法是 ______ ．

难度：较易

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7．在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应，应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气反应的实验”．
请回答该实验中的问题．
（1）写出该反应的化学方程式 ______ ．
（2）实验前必须对整套装置进行的操作是 ______ ．
（3）圆底瓶中盛装的物质可以是 ______ ，作用是 ______ ．
（4）干燥管中盛装的物质可以是 ______ ，作用是 ______ ．
（5）试管中收集到的气体是 ______ ，如果要在A处玻璃管口处点燃该气体，则必须该气体进行 ______ ，这一操作的目的是 ______ ．

难度：较易

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8．李强在学习了高中化学《铁及其化合物》一节的知识后，对初中“铁丝在氧气中燃烧”实验中的产物产生了疑惑，他认为燃烧时溅落下来的黑色物质中除了Fe₃O₄外可能还含有其他物质，为了验证自己的猜想，他在实验室中重做该实验，并进行了如下探究活动：查阅资料：①自然界中铁的氧化物主要是Fe₃O₄和Fe₂O₃两种，FeO高温时极易被氧化为Fe₂O₃，而Fe₂O₃在高温时又容易分解成Fe₃O₄和一种气体；②铁的氧化物的分解温度及铁的熔点：
Fe₃O₄ Fe₂O₃ Fe
分解温度/°C 1538 1400 -
熔点/°C - - 1535
（1）根据以上资料，李强提出猜想：黑色物质的成分可能为 ______ ．为了确定黑色物质的成分，李强设计了如下几个实验方案：
方案1：取该黑色物质溶于足量的稀硫酸中，观察是否有大量气体生成．
方案2：称取碾碎成粉末状的黑色物质a g，在空气中充分灼烧，待反应完全后，在干燥器里冷却，再称重，反复多次直到固体恒重，称得质量为b g，比较a、b的关系．
方案3：取少量碾碎成粉末状的黑色物质，用磁铁吸引，看是否被吸起．
你认为能够证明李强猜想的合理实验方案是 ______ ，其他方案不合理的原因是 ______ （只说其中的一个理由）．
（2）针对李强的质疑，研究性学习小组又设计了新的探究方案，装置如下图所示．

a．若反应都进行完全，要想确定黑色固体成分必须测定下列物理量中的 ______ （只填序号）．
①通入氢气体积V　②反应前，黑色固体+硬质玻璃管的总质量m₁　③完全反应后黑色固体+硬质玻璃管的总质量m₂　④实验前，干燥管质量m₃　⑤硬质玻璃管质量m₄　⑥锌粒质量m₅　⑦稀硫酸中含溶质的量n　⑧实验后，干燥管质量m₆．
b．根据测定的实验数据，计算出黑色固体中Fe₃O₄的质量分数为 ______ ．
（3）向一定量FeO、Fe和Fe₃O₄的混合物中加入100 mL l.5 mol•L^-1的盐酸，使混合物完全溶解，放出224mL（标准状况）气体，再向反应后的溶液中加入1 mol•L^-1NaOH溶液，要使铁元素完全沉淀下来，所加入NaOH溶液的体积最少为 ______
A.90 mL B.100 mL C.150 mL D.200 mL．

难度：较易

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9．某化学兴趣小组利用如图所示装置（部分夹持仪器已省略）进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列问题．

（1）A装置的作用是 ______ ，B中反应的化学方程式为： ______ ．
（2）D的作用是 ______ ．
（3）实验过程中最后点燃 ______ 处的酒精（喷）灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是 ______ ．

难度：较易

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10．常温下没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁与水蒸气能反应．小明设计如下实验探究铁粉与水蒸气反应后的气体产物．
（1）试管尾部放一团湿棉花的目的是 ______ ．
（2）铁与水蒸气反应的化学方程式 ______
（3）探究生成的气体是什么？用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到空中．说明生成的气体是 ______ ．

难度：易

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初始pH	pH=2.5	pH=4.5
NO₃^-的去除率	接近100%	＜50%
24小时pH	接近中性	接近中性
铁的最终物质形态

	Fe₃O₄	Fe₂O₃	Fe
分解温度/°C	1538	1400	-
熔点/°C	-	-	1535