1、课时规范练8铁及其重要化合物课时规范练第15页基础巩固1.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是()A.铁的化学性质比较活泼,所以铁在自然界中全部以化合态存在B.铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为+3价C.工业上可用铁质容器储存浓硝酸和浓硫酸,原因是铁在常温下与两种酸不反应D.工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的铁矿石炼铁答案D解析自然界中有少量铁以单质形式存在(如陨铁),A项错误;铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4,其中铁的化合价有+2价和+3价两种价态,B项错误;铁在常温下遇浓硫酸或浓硝酸钝化,形成了致密的氧化膜隔绝铁与酸的接触,C项错误,D项正确。2.(2020湖北黄
2、冈中学调研)下列离子的检验方法合理的是()A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明不含Fe2+B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+C.向某溶液中加入NaOH溶液,立即得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+答案C解析A项中只能说明含有Fe3+,不能说明不含Fe2+,不合理;B项原溶液中也可能只有Fe3+而没有Fe2+;D项中氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了生成的白色沉淀Mg(OH)2。3.(2020云南昆明质检)如图所示是物质
3、间发生化学反应的颜色变化,下列选项中正确的是()选项MNPQANH3H2OBa(OH)2铜石蕊溶液BNaOHBa(NO3)2锌粉KSCNCNaBaCl2FeOKSCNDNaHCO3MgCl2Fe石蕊溶液答案B解析A项中Ba(OH)2与Fe2(SO4)3溶液反应得到的是红褐色沉淀Fe(OH)3和白色沉淀BaSO4的混合物,A错误;B项正确;C项中FeO不能还原Fe3+,C错误;D项中MgCl2无法与Fe2(SO4)3反应生成白色沉淀,D错误。4.(2019湖北武汉武昌调研)向Cu、Fe和Fe2O3的混合物中加入足量稀硫酸发生反应。下列说法正确的是()A.反应后溶液可能呈中性B.反应停止后一定有固
4、体剩余C.反应过程中一定有氧化还原反应发生D.若只有Cu剩余,向溶液中滴入铁氰化钾溶液不会产生蓝色沉淀答案C解析反应后生成的盐属于强酸弱碱盐,溶液显酸性,A项错误;涉及的反应有:Fe+2H+Fe2+H2,Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O,Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+,Fe2O3足量时,不会有固体剩余,B项错误;Fe与H+的反应及Cu与Fe3+的反应均为氧化还原反应,C项正确;若有铜剩余,则溶液中无Fe3+,有Fe2+,滴入K3Fe(CN)6会产生蓝色沉淀,D项错误。5.球墨铸铁中含有一种铁碳化合物X。实验小组为测定化合物X的组成设计实验如下:化合物X18.0 g固体1溶液甲溶液乙固体
5、2(24.0 g)下列说法不正确的是()A.固体2是氧化铁B.X的化学式可以表示为Fe3C2C.溶液甲加热、蒸发、灼烧也可得到24.0 g固体D.X与足量的热浓硝酸反应有NO2和CO2生成答案B解析X在空气中煅烧转化为CO2气体与铁的氧化物,再经盐酸、氯气处理后得到FeCl3溶液(溶液乙),加热、蒸发时,FeCl3水解得到Fe(OH)3,灼烧Fe(OH)3得到固体Fe2O3(固体2),A正确;n(Fe2O3)=24.0 g160 gmol-1=0.15 mol,n(Fe)=0.3 mol,m(Fe)=16.8 g,m(C)=18.0 g-16.8 g=1.2 g,n(C)=0.1 mol,n(
6、Fe)n(C)=31,X的化学式可以表示为Fe3C,B错误;溶液甲加热、蒸发、灼烧过程中,Fe2+会被空气氧化为Fe3+,最后得到的固体也是Fe2O3,C正确;浓硝酸和铁碳化合物反应,碳元素被氧化成CO2,氮元素被还原为NO2,D正确。6.向FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是()A.加入KSCN溶液一定不变红色B.溶液中一定含Fe2+C.溶液中一定含Cu2+D.剩余固体中一定含铜答案C解析当固体为铁、铜时,溶液中的Fe3+、Cu2+全部参加反应生成Fe2+和Cu,反应的化学方程式为2FeCl3+Fe3FeCl2、CuCl2+FeCu+FeC
7、l2,所以溶液中一定没有Fe3+、Cu2+,一定含有Fe2+;当固体为铜时,溶液中一定没有Fe3+,Cu2+恰好全部参加反应或部分反应生成Fe2+和Cu,所以溶液中一定没有Fe3+,可能含有Cu2+,一定含有Fe2+。由于有固体存在,可能是铜或铜与铁,因此溶液中肯定没有铁离子,所以加入硫氰化钾一定不变红色,A项正确;氯化铁和铁反应或氯化铜与铁反应都生成亚铁离子,所以溶液中一定有亚铁离子,B项正确;铁粉可能剩余,则溶液中不一定有铜离子,C项错误;剩余固体一定有铜,D项正确。7.(2020河南开封调研)纳米材料一直是人们研究的重要课题,例如纳米级Fe粉表面积大,具有超强的磁性、高效催化性等优良的性
8、质。.实验室采用气相还原法制备纳米级Fe,其流程如图所示:(1)纳米级Fe和稀盐酸反应的离子方程式为。(2)如何将FeCl2nH2O固体加热脱水制得无水FeCl2:(用简要文字描述)。(3)生成纳米级Fe的化学方程式为。.查阅资料:在不同温度下,纳米级Fe粉与水蒸气反应的固体产物不同,温度低于570 时生成FeO,高于570 时生成Fe3O4。甲同学用图甲所示装置进行纳米级Fe粉与水蒸气反应的实验,乙同学用图乙所示的装置进行纳米级Fe粉与水蒸气的反应并验证产物。(4)甲装置中纳米级Fe粉与水蒸气反应的化学方程式是。(5)甲装置中仪器a的名称为。(6)乙同学为探究实验结束后试管内的固体物质成分,
9、进行了下列实验:实验步骤实验操作实验现象将反应后得到的黑色粉末X(假定为均匀的),取出少量放入另一试管中,加入少量盐酸,微热黑色粉末逐渐溶解,溶液呈浅绿色;有少量气泡产生向实验得到的溶液中滴加几滴KSCN溶液,振荡溶液没有出现红色根据以上实验,乙同学认为该条件下反应的固体产物为FeO。丙同学认为乙同学的结论不正确,他的理由是(用简要文字描述)。(7)丁同学称取5.60 g Fe粉,用乙装置反应一段时间后,停止加热。将试管内的固体物质在干燥器中冷却后,称得质量为6.88 g,则丁同学实验后的固体物质中氧化物的质量分数为(结果保留三位有效数字)。答案(1)Fe+2H+Fe2+H2(2)在干燥的HC
10、l气流中加热(3)FeCl2+H2Fe+2HCl(4)Fe+H2O(g)FeO+H2(5)蒸发皿(6)加入KSCN溶液,溶液没有出现红色,也可能是因为Fe过量,与生成的Fe3+反应转化为Fe2+(7)67.4%解析(1)纳米级Fe和稀盐酸反应生成FeCl2和H2,离子方程式为Fe+2H+Fe2+H2。(2)FeCl2nH2O固体加热脱水时,易发生水解,水解方程式为FeCl2+2H2OFe(OH)2+2HCl,为防止FeCl2水解,在加热脱水时,通常通入干燥的HCl气体,HCl能抑制FeCl2的水解,且通入的HCl气体可带走水蒸气,利于固体脱水。(3)根据流程可知,FeCl2nH2O固体加热脱水
11、得到FeCl2,然后在N2氛围中H2与FeCl2在高温条件下反应得到纳米级Fe,反应的化学方程式为FeCl2+H2Fe+2HCl。(4)根据已知“纳米级Fe粉与水蒸气反应,温度低于570 时生成FeO”,甲装置用酒精灯加热,反应温度较低,产物为FeO,Fe失电子,水中H得电子,生成氢气,则反应的化学方程式为Fe+H2O(g)FeO+H2。(5)装置甲中仪器a为蒸发皿。(6)加入KSCN溶液,溶液没有出现红色,说明溶液中没有Fe3+,可能是因为纳米级Fe粉与水蒸气反应的过程中Fe过量,Fe没有反应完,可能发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+,所以看不到红色。(7)用乙装置反应,反应温度高于570
12、,则Fe粉与水蒸气反应的固体产物为Fe3O4,反应后所得固体的质量为6.88 g,其中氧原子的质量为m(O)=6.88 g-5.60 g=1.28 g,则n(O)=1.28 g16 gmol-1=0.08 mol,由关系式Fe3O44O,可得n(Fe3O4)=0.02 mol,所以固体物质中氧化物的质量分数=m(Fe3O4)6.88 g100%=232 gmol-10.02 mol6.88 g100%67.4%。能力提升8.在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.1 mol的混合溶液中加入0.1 mol铁粉,充分搅拌后铁粉完全反应,同时析出0.1 mol A
13、g。则下列结论中不正确的是()A.向反应后的溶液中继续加入少量铁粉,铁粉可以继续溶解B.氧化性:Ag+Fe3+Cu2+Zn2+C.反应后溶液的质量减轻D.反应后溶液中Cu2+与Fe2+的物质的量之比为11答案D解析向混合溶液中加入0.1 mol铁粉,充分搅拌后铁完全反应,同时析出0.1 mol Ag,溶液中Fe3+、Ag+都完全反应。根据反应2Ag+FeFe2+2Ag、2Fe3+Fe3Fe2+可知,向反应后的溶液中继续加入少量铁粉,发生反应Fe+Cu2+Fe2+Cu,铁粉可以继续溶解,A正确;氧化性强弱顺序为Ag+Fe3+Cu2+Zn2+,B正确;由反应2Ag+FeFe2+2Ag可知,置换出0
14、.1 mol Ag,消耗Fe的质量小于0.1 mol Ag的质量,导致溶液质量减轻,C正确;由反应2Ag+FeFe2+2Ag和2Fe3+Fe3Fe2+可知,反应共生成0.2 mol Fe2+,而0.1 mol Cu2+没有参加反应,则反应后溶液中Cu2+与Fe2+的物质的量之比为12,D错误。9.(2020湖南株洲月考)某学生鉴定某可溶性甲盐的流程如图所示,下列说法正确的是()A.如果甲中含有S2-,则乙是硫黄沉淀B.如果乙是AgCl沉淀,那么甲是FeCl3C.丙中肯定含有Fe3+,所以甲是FeBr2D.甲中含有铁元素,可能显+2或者+3价答案D解析甲与酸化的硝酸银溶液反应可得乙与丙,乙为淡黄
15、色沉淀,丙与KSCN溶液反应呈红色,则丙中一定含有Fe3+,则甲中含有Fe2+或Fe3+。如果甲中含有S2-,硫化亚铁不溶于水,S2-与Fe3+发生氧化还原反应而不能共存,A错误;AgCl是白色沉淀,乙不可能是AgCl,B错误;甲可能是溴化亚铁,也可能是溴化铁,C错误,D正确。10.(2020天津静海调研)向FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,测定混合后溶液pH随混合前溶液中c(SO32-)c(Fe3+)变化的曲线如图所示。实验发现:.a点溶液澄清透明,向其中滴加NaOH溶液后,立即产生灰白色沉淀,滴入KSCN溶液显红色;.c点和d点溶液中产生红褐色沉淀,无气体逸出。取其上层清液滴加NaOH
16、溶液后无明显现象,滴加KSCN溶液显红色。下列分析合理的是()A.向a点溶液中滴加BaCl2溶液,无明显现象B.b点较a点溶液pH升高的主要原因是2Fe3+SO32-+H2O2Fe2+SO42-+2H+C.c点溶液中发生的主要反应:2Fe3+3SO32-+6H2O2Fe(OH)3+3H2SO3D.向d点上层清液中滴加KSCN溶液,溶液变红;再滴加NaOH溶液,红色加深答案C解析向a点溶液中加入NaOH溶液后有灰白色沉淀生成,说明a点溶液中含有Fe2+,即SO32-和Fe3+发生了氧化还原反应,SO32-被氧化为SO42-,SO42-能与BaCl2反应生成白色沉淀BaSO4,A项错误;a点到b点
17、pH升高,若反应生成H+,会使pH降低,B项错误;由中信息可知,c点溶液中含有Fe3+,且有Fe(OH)3生成,所以发生的反应为可逆反应,C项正确;滴加NaOH溶液,溶液中Fe(SCN)3的浓度降低,红色变浅,D项错误。11.(2019重庆一中月考)向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析错误的是()A.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,BC段产生H2B.A点溶液中的溶质为Fe(NO3)3和H2SO4C.原混合酸中NO3-物质的量为0.2 molD.原混合酸中H2SO4的物质的
18、量浓度为2 molL-1答案B解析分析图像中各阶段所发生的反应如下,OA段:Fe+NO3-+4H+Fe3+NO+2H2O;AB段:Fe+2Fe3+3Fe2+;BC段:Fe+2H+Fe2+H2。由此可知A正确;由OA段所发生的反应可知硝酸完全转化为NO,A点时溶液中不存在NO3-,故A点溶质应该是Fe2(SO4)3和H2SO4,B错误;由OA段氧化还原反应中得失电子守恒可知,n(NO3-)=n(Fe)=11.2 g56 g mol-1=0.2 mol,C正确;三个阶段共消耗铁为22.4 g,即22.4 g56 g mol-1=0.4 mol,C点溶质为FeSO4,由溶液中的电荷守恒可知n(SO4
19、2-)=n(Fe2+)=0.4 mol,由反应前后SO42-的量不变可知原混合酸中硫酸的浓度为2 molL-1,D正确。12.一定量的铁粉在氯气中充分燃烧,将所得固体完全溶解于稀盐酸,制得溶液A。(1)铁在氯气中燃烧的化学方程式为。(2)推测A中可能含有的金属阳离子:只有Fe3+;只有Fe2+;。甲同学为探究溶液的组成,实验如下:实验步骤实验现象实验结论及反应的离子方程式取少量溶液A置于试管中,加入KSCN溶液假设不成立,假设或成立;反应的离子方程式是(3)乙同学继续探究溶液A的组成。查阅资料:16HCl+2KMnO42KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O实验过程:另取少量溶液A置于试管中
20、,逐滴加入酸性KMnO4溶液,充分振荡,KMnO4溶液紫色退去,实验结论:(填字母)。a.可能有Fe2+b.可能无Fe2+c.一定有Fe2+根据你选择的实验结论,简述理由:答案(1)2Fe+3Cl22FeCl3(2)含有Fe2+和Fe3+溶液变红色Fe3+3SCN-Fe(SCN)3(3)ab因为还原性Fe2+Cl-,逐滴加入酸性KMnO4溶液,Fe2+将MnO4-还原为Mn2+,使紫色退去,故可能含有Fe2+;若溶液中无Fe2+,Cl-也能将MnO4-还原为Mn2+,紫色退去,因而溶液中也可能无Fe2+拓展深化13.绿矾(FeSO47H2O)是治疗缺铁性贫血的特效药。下面是以商品级纯度铁屑(含
21、少量锡等杂质)生产绿矾的一种方法:已知:在H2S饱和溶液中,SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6;FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0,沉淀完全时的pH为5.5。(1)检验所得绿矾晶体中是否含有Fe3+的实验操作是。(2)操作在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是;通入硫化氢至饱和的目的是:除去操作所得溶液中含有的Sn2+等杂质离子;。(3)操作的顺序依次为:、结晶、。(4)操作得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤,其目的是:除去晶体表面附着的硫酸等杂质;。(5)测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是:a.称取2.850 0 g绿矾产品,溶解,在250 mL容量瓶中定容;b.量取25.00 mL待测溶液置于锥形
22、瓶中;c.用硫酸酸化的0.010 00 molL-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL(滴定时发生反应的离子方程式为5Fe2+MnO4-+8H+5Fe3+Mn2+4H2O)。计算上述样品中FeSO47H2O的质量分数为。若用上述方法测定的样品中FeSO47H2O的质量分数偏低(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因有;。答案(1)取少量晶体溶于水,滴加KSCN溶液,若不出现红色,表明不含有Fe3+,反之则含有Fe3+(2)使Sn2+完全变成SnS沉淀,而Fe2+不沉淀防止Fe2+氧化(3)蒸发浓缩过滤(洗涤)(4)降低洗涤过程中FeSO47H2O的损耗
23、(5)97.54%样品中存在少量的杂质(如H2O、H2SO4等)样品部分被氧化(合理即可)解析(1)Fe3+遇SCN-会反应生成红色的Fe(SCN)3,可证明铁离子的存在。(2)已知在H2S饱和溶液中,SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6;FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0,沉淀完全时的pH为5.5,操作在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是,在溶液pH=2时,Sn2+完全沉淀,亚铁离子不沉淀,通入硫化氢至饱和的目的是:硫化氢具有强还原性,可以防止亚铁离子被氧化。(3)从溶液中得到晶体,需要对溶液进行蒸发浓缩、结晶析出、过滤(洗涤)等,所以操作的顺序依次为蒸浓缩发、结晶、过滤(洗涤)。(4)冰水温
24、度低,物质溶解度减小,可以洗去沉淀表面的杂质离子,也可避免绿矾溶解带来的损失。(5)a.称取2.850 0 g绿矾产品,溶解,在250 mL容量瓶中定容;b.量取25.00 mL待测溶液置于锥形瓶中;c.用硫酸酸化的0.010 00 molL-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL;依据反应方程式减小计算:5Fe2+ MnO4-+8H+5Fe3+Mn2+4H2O51n(Fe2+)0.010 00 molL-10.020 0 L计算得到n(Fe2+)=0.001 mol;则250 mL溶液中含Fe2+的物质的量为0.001 mol25025=0.01 mol,即FeSO47H2O的物质的量为0.01 mol,其质量为0.01 mol278 g mol-1=2.78 g,则样品中FeSO47H2O的质量分数=2.78 g2.85 g100%97.54%。用上述方法测定的样品中FeSO47H2O的质量分数偏低(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因是洗涤不彻底,亚铁离子被空气中的氧气部分氧化等。
