《几种重要金属总复习》

【例1　 准确称取6g铝土矿(含Al2O3，Fe2O3，SiO2)样品，放入盛有100mLH2SO4溶液的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10mol/L的NaOH溶液，产生沉淀的量与所加NaOH溶液的体积的关系如图8-1所示，试求： ①硫酸溶液的物质的量浓度。 ②若b=2.3，则铝土矿中各成分的质量分数分别是多少？ ③a值的范围在_______之间，在这个范围内，a值越大，_______的含量越少。 ④b的取值范围在________之间。解析　 铝土矿与H2SO4反应的离子方程式为： Al2O3+6H+=2Al3++3H2O Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O 滤液中加NaOH溶液的反应方程式为： Al3++3OH-=Al(OH)3↓ Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓ Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O H++OH-=H2O ①由以上离子方程式可知，产生沉淀最多时，消耗的OH-的物质的量等于原来H2SO4溶液中H+的物质的量，设原[H2SO4]为xmol/L，则： ②分析图可知原H2SO4过量，bmLNaOH溶液是中和过量H2SO4所用。沉淀量最大值ag为Al(OH)3和Fe(OH)3混合物，此时共用NaOH溶液35mL。沉淀量最少时为Fe(OH)3，所以Al(OH)3溶解时消耗的NaOH溶液的体积为45-35=10mL，由此可知沉淀Al3+需NaOH溶液30mL。关系式　 Al2O3→2Al3+→2Al(OH)3→2OH- 102　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2 x=85％(Al2O3质量分数) 沉淀Fe3+用NaOH溶液体积为35-30-2.3=2.7(mL) 2.7×10×10-3=2.7×10-2(mol) 含Fe2O3的质量：4.5×10-3×160=0.72(g) 含SiO2∶6-5.1-0.72=0.18(g) ③a的取值范围： (i)当无SiO2时，Fe2O3含量最多，为6-5.1=0.9(g)则Fe(OH)3为 故a最大值为：7.8+1.2=9 (ii)当无Fe2O3时，SiO2最多，此时沉淀量最小，故a=7.8g，所以a的取值范围为：(7.8～9) ④b的取值范围：沉淀Fe3+用碱为：35-30-b=5-b 分析：(i)若无Fe2O3时，5-b=0，b=5(最大) (ii)若无SiO2时，Fe2O3最大，b值最小　此时含Fe2O3为6-5.1=0.9(g) Fe2O3——2Fe3+——6OH- 即5-b=3.375， b=1.625 所以b值范围为(1.625～5) 【例2　 将Na，Al各2mol同时投入到同一足量水中，求反应后生成的气体在标准状况下的体积。解析　 反应原理：先是Na与水反应生成NaOH和H2，然后Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2(注意：在常规情况下，在无NaOH时Al与H2O不反应)。 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 2　　　　　　　　　　 2　　　　　　 1 2　　　　　　　　　　 y　　　　　　 x 　　　　　　　　　　　 x=1mol　 y=2mol 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 2　　　　 2　　　　　　　　　　　　　　　　　　 3 2　　　　 2　　　　　　　　　　　　　　　　　　 z 　　　　　　　　　　　　　　 z=3mol 产生H2共4mol，其体积为22.4×4=89.6(L)。【例3　 40g铁粉投入到500g稀HNO3中，若两物质恰好完全反应(HNO3的还原产物为NO)，求此稀HNO3的质量分数及生成的气体在标准状况下的体积。解析　 有3种不同情况： ①若生成物恰好全部为Fe3+； ②若生成物全部为Fe2+； ③若生成物是Fe3+与Fe2+共存的混合物。 ①生成物全部为Fe3+时情况：设用去HNO3为x 解得：x=180(g) 生成的NO体积：V1=16(L)； ②全部是Fe2+时情况：设HNO3质量为y V2=10.67(L)； ③若Fe3+与Fe2+共存，则放出的气体体积为： 10.67L＜V＜16L。HNO3的质量分数在24％～36％之间。【例4　 有一种生铁，除含铁外还含有Si，C，S等成分，取其样品10g，在氧气中充分煅烧，使各成分氧化，导出所产生的气体，在标准状况下测其体积为0.567L(已除去O2)，此混合气体通过HNO3后，再通入足量的澄清的石灰水，充分吸收后，生成白色沉淀2.5g。煅烧后的固体溶于盐酸，过滤、煅烧其残渣，称其质量为0.75g，问生铁中碳、硅、硫的质量分数各为多少？解析　 Fe，Si，C，S被充分氧化后的产物只能有CO2，SO2为气体，而SO2在通过HNO3时，被氧化成H2SO4。CO2被足量的石灰水吸收生成沉淀，铁的氧化物溶于盐酸，最后不溶物只有SiO2。设：10g生铁中含C为x，含Si为y 设样品中S的含量为z 此题利用上述的关系法处理，比较简单。【例5　 把适量的铁粉投入足量的盐酸中，反应完毕后，向溶液中通入少量的Cl2，再加入过量的烧碱溶液，这时有沉淀析出，充分搅拌后，过滤出沉淀物，再加强热，最后得残留物4.8g。求铁粉与盐酸反应时放出的H2的体积在标准状况下是多少？解析　 其变化关系如图式： 因Fe2+由于加少量Cl2而部分被氧化生成Fe3+，但最终与过量的NaOH溶液反应并充分搅拌时，可全部转化成Fe(OH)3，再加强热时转化成4.8gFe2O3。故设所生成的H2体积为x 解得，x=1.344(L)。借助于关系图式，理清各成分与所加试剂相互作用的关系，弄清题意，通过分析，各物质性质差异和量的关系是解此类题的一种有效的规律。【例6　 在热的稀硫酸溶液中溶解了11.4gFeSO4。当加入50mL 0.5mol/L KNO3溶液后，使其中的Fe2+全部转化成Fe3+，KNO3也反应完全，并有NxOy氮氧化物气体逸出。 □FeO4+□KNO3+□H2SO4→□K2SO4+ □Fe2(SO4)3+□NxOy+□H2O (1)推算出x=______，y=______＿ (2)配平该化学方程式(系数填写在上式方框内) (3)反应中氧化剂为______ (4)用短线和箭头标出电子转移的方向和总数。解析　 本题考氧化还原反应的基本问题。首先根据题目所给的数据，计算出FeSO4和KNO3的物质的量之比；再据失得电子数相等求得KNO3得电子数目，最后求NxOy中N的化合价和x、y值。 可知1molKNO3，得3mole，N从+5价→+2价所以x=y=1。 (1)x=1，y=1 (2)6FeSO4+2KNO3+4H2SO4=K2SO4+3Fe2(SO4)3+2NO↑+4H2O (3)氧化剂为KNO3 几种重要的金属专题测试