高考化学无机非金属材料推断题综合练习题附答案.docx
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高考化学无机非金属材料推断题综合练习题附答案
高考化学无机非金属材料推断题综合练习题附答案
一、无机非金属材料练习题(含详细答案解析)
1.甲、乙、丙、丁、戊五种物质是中学化学常见的物质,其中甲、乙均为单质,它们的转化关系如图所示
某些条件和部分产物已略去
。
下列说法正确的是
A.若甲可以与NaOH溶液反应放出H2,则丙一定是两性氧化物
B.若甲为短周期中最活泼的金属,且戊为碱,则丙生成戊一定是氧化还原反应
C.若丙、丁混合产生大量白烟,则乙可能具有漂白性
D.若甲、丙、戊都含有同一种元素,则三种物质中,该元素的化合价由低到高的顺序可能为甲
丙
戊
【答案】D
【解析】
【详解】
A.甲为单质,若甲可以与NaOH溶液反应放出
,则甲为Al或Si,所以丙可能是氧化铝,也可能是二氧化硅,不一定是两性氧化物,故A错误;
B.若甲为短周期中最活泼的金属,且戊为碱,则甲为Na,乙为氧气,所以丙可以为氧化钠或过氧化钠,当丙为氧化钠时,丙生成戊不是氧化还原反应,故B错误;
C.丙、丁混合产生白烟,则丙、丁可为HCl和
或
和
等,甲、乙均为单质,则乙可能是氯气或氢气或氮气,都不具有漂白性,故C错误;
D.若甲、丙、戊含有同一种元素,当甲为S,乙为氧气,丙为二氧化硫,丁为HClO等具有强氧化性的物质,戊为硫酸,则含S元素的化合价由低到高的顺序为甲
丙
戊,故D正确;
故答案为D。
2.下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()
①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素
②水泥、玻璃、陶瓷都是硅酸盐产品
③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
④普通玻璃是氧化物,成分可表示为SiO2
⑤粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应
⑥硅酸铜钡(BaCuSiOx,铜为+2价),x等于6,可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2
A.①②⑥B.①②③C.①②③④D.②③④⑤
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
①硅元素在自然界以化合态存在,主要是硅酸盐和二氧化硅,是构成一些岩石和矿物的基本元素,①正确;
②水泥、玻璃、陶瓷都是传统无机非金属材料,主要是硅酸盐产品,制备原料都要用到含硅元素的物质,②正确;
③光导纤维的成分是二氧化硅,高纯度的硅单质广泛用于制作硅能电池,③错误;
④玻璃是混合物不是氧化物,主要成分是硅酸钠、硅酸钙、石英的混合物,成分可用氧化物的形式表示为:
Na2O•CaO•6SiO2,④错误;
⑤粗硅制备单晶硅的反应是:
Si+2Cl2
SiCl4、SiCl4+2H2
Si+4HCl,在这个过程中涉及到的反应为氧化还原反应,⑤错误;
⑥硅酸盐改写成氧化物形式时,活泼的金属氧化物写在前面,再写SiO2,含有氢元素的H2O最后写,所以硅酸铜钡用氧化物形式表示:
BaO•CuO•2SiO2,⑥正确。
①②⑥正确,答案选A。
3.化学与生活密切相关,下列有关说法正确的是()
A.漂白粉既可做漂白棉麻纸张的漂白剂,又可做游泳池及环境的消毒剂和净水剂
B.燃放烟花呈现出多种颜色是由于烟花中添加了Na、Cu、Fe、Pt等金属的单质
C.合金材料的组成元素一定全部是金属元素
D.纯净的二氧化硅是制备光导纤维的原料
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.漂白粉具有强氧化性,既能杀菌消毒,又具有漂白性,所以漂白粉既可用来漂白棉、麻、纸张,也能用作游泳池及环境的消毒剂,但不能做净水剂,A错误;
B.燃放烟花呈现出多种颜色是由于烟花中添加了一些金属元素,而不是金属单质,B错误;
C.合金材料的组成元素不一定全部为金属元素,可能含有非金属元素,C错误;
D.光导纤维的原料为二氧化硅,D正确;
答案选D。
4.赏心悦目的雕花玻璃通常是用某种物质对玻璃进行刻蚀而制成的,则这种物质是()
A.盐酸B.氢氟酸C.烧碱D.纯碱
【答案】B
【解析】
【详解】
A、盐酸和二氧化硅不反应,不能用于在玻璃上进行刻蚀,故不选A;
B、氢氟酸与二氧化硅易反应,生产四氟化硅气体,能在玻璃上进行刻蚀,故选B;
C、二氧化硅与烧碱反应,但反应缓慢,不能用于在玻璃上进行刻蚀,故不选C;
D、纯碱与二氧化硅在高温下反应,不能用于在玻璃上进行刻蚀,故不选D。
5.下列除去杂质的方法正确的是()
物质
杂质
试剂
主要操作
A
Cl2(g)
HCl(g)
饱和食盐水、浓硫酸
洗气
B
SiO2
Fe2O3
氢氧化钠溶液
过滤
C
FeCl2
FeCl3
Cu
过滤
D
氢氧化铁胶体
氯化铁
过滤
A.AB.BC.CD.D
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A.Cl2难溶于饱和食盐水,HCl极易溶于水,然后用浓硫酸干燥,可以除去氯气中的HCl,A正确;
B.SiO2能和氢氧化钠溶液反应,Fe2O3与NaOH不反应,不能用来除去SiO2中的Fe2O3,B错误;
C.FeCl3和Cu发生反应:
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,除去了Fe3+,又引入了Cu2+,C错误;
D.氢氧化铁胶粒和氯化铁溶液都能通过滤纸,应该用渗析的方法除去氢氧化铁胶体中的氯化铁溶液,D错误;
答案选A。
【点睛】
除杂质时要注意不能除去了原有杂质,又引入新杂质。
6.下列说法中正确的是
A.由Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑可知,酸性H2SiO3>H2CO3
B.氢氟酸需要密封存放在橡胶塞的玻璃试剂瓶中
C.向硅酸钠溶液中加入盐酸产生白色沉淀,过量时沉淀溶解
D.瓷坩埚、氧化铝坩埚均不可作为融化NaOH固体的装置
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.强酸制弱酸都是在溶液中进行的反应,而SiO2与Na2CO3是高温下的反应,生成CO2气体逸出,有利于反应的进行,与最高价含氧酸的酸性无关,A项错误;
B.氢氟酸与玻璃中的成分反应,氢氟酸需要密封存放在橡胶塞的塑料试剂瓶中,B项错误;
C.向硅酸钠溶液中加入盐酸产生白色沉淀硅酸,硅酸与盐酸不反应,过量时沉淀不溶解,C项错误;
D.瓷坩埚、氧化铝坩埚都和NaOH反应,故均不可作为融化NaOH固体的装置,D项正确;
答案选D。
7.青石棉(cricidolite)是世界卫生组织确认的一种致癌物质,是《鹿特丹公约》中受限制的46种化学品之一,青石棉的化学式为:
Na2Fe5Si8O22(OH)2,青石棉用稀硝酸溶液处理时,还原产物只有NO,下列说法正确的是()
A.青石棉是一种易燃品且易溶于水
B.青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为:
Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O
C.1molNa2Fe5Si8O22(OH)2与足量的硝酸作用,至少需消耗6L3mol/LHNO3溶液
D.1molNa2Fe5Si8O22(OH)2与足量氢氟酸作用,至少需消耗5.5L2mol/LHF溶液
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
A.青石棉属于硅酸盐材料,不易燃,也不溶于水,故A错误;
B.硅酸盐写成氧化物形式的先后顺序为:
活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、二氧化硅、水,所以青石棉的化学组成用氧化物的形式可表示为:
Na2O⋅3FeO⋅Fe2O3⋅8SiO2⋅H2O,故B正确;
C.6L3mol/LHNO3溶液中硝酸的物质的量为18mol,1mol青石棉用稀硝酸溶液处理时,亚铁离子被氧化为铁离子,硝酸被还原为一氧化氮,根据转移电子守恒可知,产物为2molNaNO3、5molFe(NO3)3(有3mol的+2价铁氧化)、1molNO等,因此1mol该物质能和(2+5×3+1)mol=18molHNO3反应,故C正确;
D.5.5L2mol/LHF溶液中HF的物质的量为11mol,HF与二氧化硅反应的方程式为:
SiO2+4HF=SiF4+2H2O,由此可知HF的量不足,故D错误;
故答案为:
BC。
8.工业制玻璃主要原料有石英、纯碱和石灰石.在玻璃窑中发生主要反应的化学方程式为:
Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑
(1)普通玻璃的成份是Na2CaSi6O14,它的氧化物形式为________,则原料中SiO2、Na2CO3、CaCO3的物质的量之比为_________________________。
(2)在上述反应的反应物和生成物中,属于非极性分子的电子式___________________,有_____________种不同类型的晶体(填数字)
(3)在上述普通玻璃的组成元素中某元素与铝元素同周期且原子半径比铝原子半径大,该元素离子半径比铝离子半径___________(填“大”或“小”),该元素与铝元素两者的最高价氧化物的水化物之间发生反应的离子方程式为__________________________。
(4)在上述普通玻璃的组成元素中,与铝元素同周期的另一元素的原子最外层共有________种不同运动状态的电子、________种不同能级的电子。
【答案】Na2O·CaO·6SiO26:
1:
1
3大Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O42
【解析】
【分析】
根据普通玻璃的成份是Na2CaSi6O14和制取玻璃的反应原理进行分析解答。
【详解】
(1)普通玻璃的成份是Na2CaSi6O14,它的氧化物形式为Na2O·CaO·6SiO2,根据原子守恒,原料中SiO2、Na2CO3
Na2O、CaCO3
,所以物质的量之比为6:
1:
1,故答案:
Na2O·CaO·6SiO2;6:
1:
1;
(2)根据Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑,CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑,反应物和生成物中,Na2CO3、Na2SiO3、CaCO3、CaSiO3是离子化合物,属于离子晶体;SiO2是共价化合物,属于原子晶体;CO2属于分子晶体,且属于非极性分子,其电子式
,有3种不同类型的晶体,故答案:
;3;
(3)在上述普通玻璃的组成元素中某元素与铝元素同周期且原子半径比铝原子半径大,该元素为钠,钠离子半径比铝离子半径大,钠元素与铝元素两者的最高价氧化物的水化物分别为强碱NaOH和两性氢氧化物Al(OH)3,他们之间发生反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,故答案:
大;Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O;
(4)由普通玻璃的组成Na2CaSi6O14的元素中,与铝元素同周期的另一元素为Si,核外电子排布为1s22s22p63s23p2,原子最外层共有4种不同运动状态的电子、2种不同能级的电子,故答案:
4;2。
9.晶体硅是一种重要的非金属材料,有科学家认为硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”。
(1)工业上生产纯硅的工艺流程如下:
石英砂的主要成分是SiO2,在制备粗硅时,焦炭的作用是__________(填“氧化剂”或“还原剂”);在该反应中,若消耗了3.0gSiO2,则转移电子的总数为_______________。
(2)某实验室利用SiHCl3(沸点33.0℃)与过量H2在1000℃~1100℃反应制得纯硅。
已知SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃。
装置如图所示(热源及夹持装置略去)。
①装置B中的试剂是___________。
装置C中的烧瓶需要加热,其目的是_________________。
②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是______________________;装置D中发生反应的化学方程式为___________________________________。
③为检验产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需要加入的试剂有______(填字母)。
a.碘水b.氯水 c.Na2SO3溶液 d.KSCN溶液
【答案】还原剂1.204×1023或0.2NA浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化有固体物质生成SiHCl3+H2
Si+3HClbd
【解析】
【分析】
(1)根据工艺流程写出化学方程式,从化合价的变化判断焦炭的作用,根据化学方程式和质量关系求出转移的电子数;
(2)①A生成的氢气经过干燥,进入D与从C中汽化的SiHCl3反应制粗硅,B是干燥装置,②氢气和SiHCl3发生置换反应,写出化学方程式;
③选择检验亚铁离子的试剂;
【详解】
(1)根据流程可知,化学方程式为SiO2+2C
Si+2CO,碳的化合价升高,做还原剂,1molSiO2参加反应转移的电子数为4mol,反应中消耗了3.0gSiO2,n=
=0.05mol,转移电子为0.2mol,即1.204×1023或0.2NA;
(2)SiHCl3能与H2O强烈反应,需要用浓硫酸干燥氢气,反应需要的温度比较高,在D中反应,SiHCl3的沸点较低,C中的烧瓶需要加热是为了使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化;
②装置D中有硅单质生成,即有固体物质生成。
此反应为SiHCl3+H2
Si+3HCl;
③亚铁离子的检验通常用的方法是:
先向溶液中加入KSCN,溶液不变红色,再加入氯水溶液变红色,即可却确定有亚铁离子,答案为bd。
10.氮化硅可用作高温陶瓷复合材料,在航空航天、汽车发动机、机械等领域有着广泛的应用。
由石英砂合成氮化硅粉末的路线如下图所示:
其中—NH2中各元素的化合价与NH3相同。
请回答下列问题:
(1)石英砂不能与碱性物质共同存放,以NaOH为例,用化学反应方程式表示其原因:
_____________________。
(2)图示①~⑤的变化中,属于氧化还原反应的是_______________________。
(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解,产生白雾,军事工业中用于制造烟雾剂。
SiCl4水解的化学反应方程式为____________________________。
(4)在反应⑤中,3molSi(NH2)4在高温下加热可得1mol氮化硅粉末和8molA气体,则氮化硅的化学式为________________。
(5)在高温下将SiCl4在B和C两种气体的气氛中,也能反应生成氮化硅,B和C两种气体在一定条件下化合生成A。
写出SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式______________________。
【答案】SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O①②SiCl4+3H2O=4HCl↑+H2SiO3↓Si3N43SiCl4+2N2+6H2
Si3N4+12HCl
【解析】
【分析】
根据题中反应流程可知,石英砂在高温下被碳还原得到粗硅,粗硅与氯气反应生成粗四氯化硅,精馏后得到较纯的四氯化硅,四氯化硅在高温下与氨反应生成四氨基硅,四氨基硅高温下生成氮化硅,据此解答。
【详解】
(1)石英砂的主要成分是二氧化硅,二氧化硅与强碱氢氧化钠溶液反应生成可溶性硅酸钠和水,反应的化学方程式为SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O;
(2)①石英砂到粗硅,硅元素化合价降低,属于氧化还原反应;②粗硅与氯气反应生成四氯化硅,硅元素化合价升高,属于氧化还原反应;③四氯化硅精馏属于物理变化;④四氯化硅与氨气反应,不存在化合价的变化,不是氧化还原反应;⑤Si(NH2)4高温生成氮化硅,没有化合价的变化,不是氧化还原反应;答案为①②;
(3)SiCl4在潮湿的空气中剧烈水解,产生白雾,说明有氯化氢产生,反应的方程式为SiCl4+3H2O=4HCl↑+H2SiO3↓;
(4)3molSi(NH2)4在高温下加热可得1mol氮化硅粉末和8molA气体,结合原子守恒判断A是氨气,即3Si(NH2)4
Si3N4+8NH3↑,所以氮化硅的化学式为Si3N4;
(5)A是氨气,则B和C是氮气和氢气,则根据原子守恒可知SiCl4与B和C两种气体反应的化学方程式为3SiCl4+2N2+6H2
Si3N4+12HCl。
11.单质Z是一种常见的半导体材料,可由X通过如下图所示的路线制备,其中X为Z的氧化物,Y为氢化物,分子结构与甲烷相似,回答下列问题:
(1)能与X发生化学反应的酸是_________;由X制备Mg2Z的化学方程式为_________。
(2)由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为_________,Y分子的电子式为_________。
(3)Z、X中共价键的类型分别是_________。
【答案】氢氟酸SiO2+Mg
O2↑+Mg2SiMg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4
非极性键、极性键
【解析】
【详解】
单质Z是一种常见的半导体材料,则Z为Si,X为Z的氧化物,则X为SiO2,Y为氢化物,分子结构与甲烷相似,则Y为SiH4,加热SiH4分解得到Si与氢气。
(1)能与SiO2发生化学反应的酸是氢氟酸;由SiO2制备Mg2Si的化学方程式为:
SiO2+4Mg
2MgO+Mg2Si。
(2)由Mg2Z生成Y的化学反应方程式为:
Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4↑,Y为SiH4,电子式为
。
(3)Z为Si,周期表中位于第三周期IVA族,其单质属于原子晶体,化学键类型为非极性共价键;X为SiO2,属于原子晶体,含有的化学键属于极性共价键。
12.用图所示实验装置可以完成中学化学实验中的一些实验。
(1)现有稀硝酸、稀盐酸、稀硫酸、碳酸钠粉末、硅酸钠溶液五种试剂。
选择三种试剂利用如图装置证明酸性强弱:
H2SO4>H2CO3>H2SiO3
①仪器B的名称________,A中试剂________,B中试剂________
②C中发生反应的化学方程式:
________________________________
(2)利用如图装置实验,证明二氧化硫气体具有漂白性。
已知:
Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O。
在装置A中加入70%的硫酸溶液,B中加入Na2SO3粉末,
①C中应加入________溶液(填“品红”或“石蕊”)。
打开分液漏斗活塞,一段时间后观察到C中现象是________________________________,反应完全后,将C试管加热一段时间发生的现象是________________________
②如果仅用如图装置进行此实验,可能造成环境污染,此污染属于________(选填“白色污染”或“酸雨污染"),因此应该在C装置后加一个盛有________溶液的洗气瓶。
③将二氧化硫气体通入FeCl3溶液中反应一.段时间后,滴加KSCN溶液,溶液未变红色,请写出所发生反应的离子方程式:
________________________________
【答案】圆底烧瓶稀硫酸碳酸钠粉末CO2+H2O+Na2SiO3=H2SiO3↓+Na2CO3品红红色溶液褪色红色恢复酸雨污染NaOHSO2+2Fe3++2H2O=Fe2++SO42-+4H+
【解析】
【分析】
(1)强酸可以制弱酸,所以稀硫酸与碳酸钠粉末反应生成二氧化碳可证明酸性:
:
H2SO4>H2CO3;二氧化碳与硅酸钠溶液反应可生成硅酸沉淀说明酸性:
H2CO3>H2SiO3;
(2)装置A中加入70%的硫酸溶液,B中加入Na2SO3粉末,二者反应生成SO2,SO2可以使品红溶液褪色,所以装置C中盛放品红溶液可以检验SO2;二氧化硫会对空气造成污染,需要处理,其可与NaOH溶液反应,所以可用NaOH溶液吸收。
【详解】
(1)①根据仪器B的结构特点可知其为圆底烧瓶;根据分析可知A中应盛放稀硫酸;B中应盛放碳酸钠粉末;
②C中为二氧化碳与硅酸钠的反应,方程式为:
CO2+H2O+Na2SiO3=H2SiO3↓+Na2CO3;
(2)①品红溶液可以检验二氧化硫,所以C中应加入品红溶液,可观察到C中红色溶液褪色;完全反应后将C试管加热一段时间可观察到C中溶液颜色恢复;
②二氧化硫会造成酸雨,所以属于酸雨污染;可用NaOH溶液吸收二氧化硫;
③二氧化硫具有还原性,通入FeCl3溶液中反应一段时间后,滴加KSCN溶液,溶液未变红色,说明Fe3+被还原成Fe2+,离子方程式为:
SO2+2Fe3++2H2O=Fe2++SO42-+4H+。
13.晶体硅是一种重要的非金属材料,制备高纯硅的主要步骤如下:
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3:
Si+3HCl
SiHCl3+H2;
③SiHCl3与过量H2在1000~1100℃反应制得纯硅。
已知SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃。
请回答下列问题。
(1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为___。
(2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点31.8℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃),提纯SiHCl3采用的方法为__。
(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图(热源及夹持装置已略去)。
①装置B中的试剂是__,装置C中的烧瓶需要加热,其目的是__;
②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是__,装置D不能采用普通玻璃管的原因是__,装置D中发生反应的化学方程式为__;
③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置的气密性,控制好反应温度以及___;
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需再加入的试剂是___(填字母)。
a.碘水b.氯水c.NaOH溶液d.KSCN溶液e.Na2SO3溶液
【答案】SiO2+2C
Si+2CO↑分馏(或蒸馏)浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化石英管的内壁附有灰黑色晶体在该反应温度下,普通玻璃管会软化SiHCl3+H2
Si+3HCl排尽装置内的空气bd
【解析】
【分析】
(1)高温下,碳和二氧化硅反应生成硅和一氧化碳;
(2)利用沸点的不同提纯SiHCl3,可用蒸馏的方法;
(3)①生成的氢气含有水蒸气,用浓H2SO4干燥;加热促使SiHCl3气化;
②SiHCl3和氢气反应有硅单质生成,根据硅的颜色判断D装置中的现象;SiHCl3和H2反应生成硅和氯化氢;
③氢气是可燃性气体,易产生爆炸,SiHCl3在空气中易自燃,所以先通一段时间H2,将装置中的空气排尽;
④取少量产品于试管中加盐酸溶解,再滴加氯水和KSCN(aq),若溶液呈红色说明含Fe,若不呈红色说明不含Fe。
【详解】
(1)高温下,碳做还原剂时,生成CO,制粗硅的化学方程式为SiO2+2C
Si+2CO↑;
(2)利用沸点的不同提纯SiHCl3,可用分馏(或蒸馏)的方法;
(3)①锌和稀硫酸反应制得的氢气中含有水蒸气,而SiHCl3能与水剧烈反应,所以实验中应使用干燥的氢气,一般选用浓H2SO4干燥氢气;加热的目的是使SiHCl3汽化,进入装置D中;
②高温下,SiHCl3和氢气反应生成硅单质,硅单质是灰黑色固体,所以D装置中的现象是:
石英管的内壁附有灰黑色晶体,SiHCl3与过量的H2在1000℃~1100℃反应制得纯硅,化学方程式为SiHCl3+H2
Si+3HCl;装置D不能采用普通玻璃管的原因是:
温度太高,普通玻璃管易熔化;
③氢气是可燃性气体,当氢气的量达到一定时易产生爆炸,SiHCl3在空气中易自燃,所以实验的关键是检查装置的气密性、控制好温度,以及先通一段时间H2将装置中的空气排尽;
④铁能和稀盐酸反应生成亚铁离子,亚铁离子有还原性,亚铁离子能被氯水