1、课时作业(十一)铁及其重要化合物1(2019福建龙岩质检)本草纲目中记载“慈石治肾家诸病，而通耳明目。慈石，色轻紫，石上皲涩，可吸连针铁，俗谓之熁铁石”。“慈石”的主要成分是()A铁B氧化铜C氧化铁D四氧化三铁D磁石，古代炼丹常用的矿物原料，又称作“慈石”，即四氧化三铁(Fe3O4)。2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D3(2019辽宁铁岭模拟)铁
2、屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是()AFe(OH)3Fe2O3BFe(OH)2Fe2O3CFe(OH)2Fe(OH)3DFe(OH)2Fe3O4答案B4(2019江西九江模拟)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Fe2B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Fe2C向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3D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
3、，不含有Mg2CA项，Fe2遇到KSCN不变色，Fe2是否存在不确定；B项，Fe3干扰Fe2的检验，若原溶液中含有Fe3不含Fe2，也会产生同样现象；D项，Mg(OH)2为白色沉淀，易被红褐色沉淀掩盖，不确定。5(2019河南安阳模拟)下列除杂的操作不正确的是()AMgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤BFeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤CCuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反应后过滤DCuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2氧化成Fe3，再加入CuO充分反应后过滤答案C6(2019江苏盐城调研)有一块铁的
4、“氧化物”样品，用140 mL 5.0 molL1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2全部转变为Fe3，则该样品可能的化学式为()AFe2O3BFe3O4CFe4O5DFe5O7D根据2Fe2Cl2=2Fe32Cl，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2)0.025 mol20.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2)3n(Fe3)n(Cl)，则n(Fe3)0.2 mol，故n(Fe2)n(Fe3)0.050.214，故该氧化物可表示为FeO2Fe2O3，即Fe5O7。7(2019湖北孝感模拟)从某含有FeCl2、FeCl3、C
5、uCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下：则下列说法正确的是()A试剂a是铁、试剂b是稀硫酸B操作、操作、操作所用仪器相同C试剂c是氯气，相应的反应为2Fe2Cl2=2Fe32ClD用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2CA项，由最终要得到氯化铁晶体及流程图知，b是盐酸，错误；B项，操作和操作是过滤，操作为蒸发结晶，所用仪器不相同，错误；C项，滤液Z和X中均含有氯化亚铁，因此c为氯气，正确；D项，高锰酸钾也能氧化氯离子而褪色，因此不能用于检验是否含有亚铁离子，错误。8(2019吉林中学一模)部分氧化的FeCu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处
6、理：下列说法不正确的是()A滤液A中的阳离子为Fe2、HB样品中铁元素的质量为2.24 gC样品中CuO的质量为4.0 gDV448 mLC生成的3.2 g滤渣是铜，金属铜可以和铁离子反应，所以滤液A中一定不含有铁离子，故A正确；灼烧后得到的固体为三氧化二铁，其物质的量为0.02 mol，铁元素的物质的量为0.02 mol20.04 mol，质量为0.04 mol56 g mol12.24 g，故B正确；根据B中分析可知铁元素质量为2.24 g，而样品质量为5.76 g，所以样品中CuO质量不超过5.76 g2.24 g3.52 g，故C错误；滤液A中溶质为H2SO4和FeSO4，而铁元素的物
7、质的量为0.04 mol，说明参加反应的硫酸的物质的量为0.04 mol，其中部分氢离子生成氢气，另外的氢离子和合金中的氧离子结合生成水，由于合金中氧离子的物质的量为0.02 mol，可结合氢离子0.04 mol，所以参与反应的硫酸中有0.04 mol20.04 mol0.04 mol H生成氢气，即生成0.02 mol氢气，标准状况下体积为448 mL，故D正确。9(2019广东东莞模拟)FeCl3易潮解、易升华，实验室制备FeCl3的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。下列说法正确的是()A导管g的作用是增强装置的气密性B试剂X和试剂Y分别为浓硫酸、饱和食盐水C直接用E接收产物比用导管连
8、接D、E的优点是可防止堵塞D出于简化装置的目的，F装置可拆除C导管g的作用是平衡气压，保证液体顺利滴下，A错误；为得到干燥纯净的Cl2，应先用饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸干燥气体，B错误；FeCl3易潮解，而F中的浓硫酸起到干燥的作用，防止G中水蒸气进入D中，不能拆除，D错误。10(2018江西赣州三模)铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛，利用FeSO4制备还原铁粉的工业流程如下：实验室中可用FeSO4(用铁粉和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3在如下装置模拟上述流程中的“转化”环节。(1)装置A的名称是_，装置B中盛放的药品是_，NH4HCO3盛放在装置_中。(2)实验过程中，欲将生成
9、的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是_，发生主要反应的离子方程式为_。FeSO4溶液要现用现配制的原因是_，检验久置的FeSO4是否变质的方法是_。(3)干燥过程的主要目的是脱去游离水，该过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为_，取干燥后的FeCO3样品12.49 g，与炭混合后焙烧，最终得到还原铁粉6.16 g，计算样品中杂质FeOOH的质量：_g。解析(1)装置A是分液漏斗，盛放稀硫酸，装置B中盛放铁粉，稀硫酸与铁粉反应生成H2和FeSO4。装置C中盛放NH4HCO3。(2)检验D处氢气已纯净时，表明装置中空气已排尽，关闭活塞3，打开活塞2
10、，在氢气作用下将FeSO4溶液压入C中发生反应。FeSO4具有还原性，易被O2氧化，故FeSO4溶液要现用现配。用KSCN溶液检验久置的FeSO4是否变质。(3)FeCO3、H2O、O2反应生成FeOOH和CO2。设干燥后的FeCO3样品中FeCO3、FeOOH的物质的量分别为x、y，则x116 g mol1y89 g mol112.49 g,56 g mol1(xy)6.16 g，解得：x0.1 mol，y0.01 mol。故m(FeOOH)0.89 g。答案(1)分液漏斗铁粉C(2)(待D处的氢气纯净后)关闭活塞3，打开活塞2Fe22HCO=FeCO3CO2H2O(或Fe2HCO=FeCO
11、3H、HCOH=CO2H2O)亚铁离子易被氧化取样品配成溶液，取少量溶液于试管中，再向试管中加入KSCN溶液，观察是否显红色(3)4FeCO3O22H2O=4FeOOH4CO20.8911(2019河南六市联考)工业生产硫酸的黄铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3及少量的FeS、SiO2、Cu、Au、Ag等)是工业三废之一，其综合利用是一条变废为宝的重要途径：.以黄铁矿烧渣为原料制备颜料铁红(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4的生产工艺流程如图。请回答下列问题：(1)能提高“废渣溶解”速率的措施有_(写出一条即可)，“氧化”的目的是_。(2)(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12中Fe的化合价
12、是_价。(3)该工艺流程图中，第二次加入氨水后，反应的离子方程式为_ _。.如图是以黄铁矿烧渣为原料制备颜料铁红的另外一种生产工艺流程。(4)在滤液中加入熟石灰，反应的化学方程式是_。(5)“氧化”反应较多，其中FeS可以看作被水溶液中的Cl2氧化，氧化后的溶液中滴加BaCl2溶液有不溶于盐酸的白色沉淀生成，则水溶液中FeS与Cl2反应的离子方程式为_。(6)试剂X为过量铁粉，其作用是_。解析.黄铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3及少量的FeS、SiO2、Cu、Au、Ag等)用硫酸溶解后的溶液中含有硫酸铁和硫酸亚铁，将2价铁氧化为3价铁后，加入氨水，生成碱式硫酸铁铵沉淀，碱式硫酸铁铵沉淀用水溶解后
13、的溶液中加入氨水，生成氢氧化铁沉淀，过滤后灼烧滤渣得到氧化铁；第二次过滤后的滤液中主要含有硫酸铵，可以回收得到硫酸铵晶体。(1)能提高“废渣溶解”速率的措施有将废渣粉碎、提高溶解温度、搅拌等，由上述分析可知，溶解后“氧化”可以将2价铁氧化为3价铁。(2)(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12中NH、SO、OH整体分别显1价、2价、1价，根据化合物中各元素化合价的代数和为0可得，Fe的化合价是3价。(3)第二次加入氨水后，反应的离子方程式为3NH3H2OFe3=Fe(OH)33NH。.根据流程图，黄铁矿烧渣用NaOH溶解，只有SiO2与NaOH发生反应，生成的溶液中含有Na2SiO3，滤渣中
14、含有Fe2O3及少量的FeS、Cu、Au、Ag等，滤渣用硫酸溶解，同时用次氯酸钠氧化Fe2，滤渣中含有Au、Ag等，滤液中含有Fe3和Cu2，需要除去Cu2，为了不引入新杂质，需要加入铁粉将Cu2还原，得到的滤液为FeSO4，加入NaOH生成Fe(OH)2，被氧化生成Fe(OH)3，灼烧得到氧化铁。(4)滤液中含有硅酸钠，加入熟石灰，发生复分解反应，生成硅酸钙沉淀，反应的化学方程式为Na2SiO3Ca(OH)2=2NaOHCaSiO3。(5)FeS被Cl2氧化后的溶液中滴加BaCl2溶液有不溶解于盐酸的白色沉淀生成，说明生成了SO，则水溶液中FeS与Cl2反应的离子方程式为2FeS9Cl28H
15、2O=2Fe32SO18Cl16H。(6)试剂X为过量铁粉，目的是把Cu2还原为Cu，还可以还原Fe3为Fe2。答案(1)将废渣粉碎、提高溶解温度等将2价铁氧化为3价铁(2)3(3)3NH3H2OFe3=Fe(OH)33NH(4)Na2SiO3Ca(OH)2=2NaOHCaSiO3(5)2FeS9Cl28H2O=2Fe32SO18Cl16H(6)把Cu2还原为Cu，还可以还原Fe3为Fe212(2019天津静海模拟)某学习小组研究溶液中Fe2的稳定性，进行如下实验，并记录下结果。【实验】0 min1 min1 h5 hFeSO4溶液淡黄色橘红色红色深红色(NH4)2Fe(SO4)2溶液几乎无色
16、淡黄色黄色橘红色(1)上述(NH4)2Fe(SO4)2溶液的pH小于FeSO4溶液的原因是_(用离子方程式表示)。溶液的稳定性：FeSO4_(NH4)2Fe(SO4)2(填“”或“”)。(2)甲同学提出实验中两溶液的稳定性差异可能是(NH4)2Fe(SO4)2溶液中的NH保护了Fe2，因为NH具有还原性。进行实验，否定了该观点，请补全该实验。【实验】操作现象取_，滴加_，观察与实验中(NH4)2Fe(SO4)2溶液现象相同(3)乙同学提出实验I中两溶液的稳定性差异是溶液酸性不同所致，进行实验：分别配制0.8 molL1pH为1、2、3、4的FeSO4溶液，观察，发现pH1的FeSO4溶液长时间
17、无明显变化，pH越大，FeSO4溶液变黄的时间越短。资料显示：亚铁盐溶液中存在反应：4Fe2O210H2O4Fe(OH)38H。由实验，乙同学可得出的实验结论是_，原因是_ _。(4)进一步研究在水溶液中Fe2的氧化机理。测定同浓度FeSO4溶液在不同pH条件下，Fe2的氧化速率与时间的关系如图(实验过程中溶液温度几乎无变化)。反应初期，氧化速率都逐渐增大的原因可能是_。(5)综合以上实验分析，增强Fe2稳定性的措施有_。解析(1)FeSO4溶液中只有Fe2的水解使溶液呈弱酸性，而(NH4)2Fe(SO4)2溶液中Fe2和NH都水解使溶液呈弱酸性，所以同浓度的(NH4)2Fe(SO4)2溶液的
18、pH小于FeSO4溶液；根据表中所示溶液颜色的变化快慢分析，FeSO4溶液与KSCN溶液反应1 min后的颜色和(NH4)2Fe(SO4)2溶液与KSCN溶液反应5 h后的颜色相同，说明FeSO4的稳定性弱于(NH4)2Fe(SO4)2。(2)甲同学提出实验中两溶液的稳定性差异可能是(NH4)2Fe(SO4)2溶液中的NH保护了Fe2，所以可以取用与(NH4)2Fe(SO4)2溶液体积相同、浓度相同、pH相同的不含NH的FeSO4溶液做对比实验。即取2 mL pH4.0的0.80 molL1FeSO4溶液，加2滴0.01 molL1KSCN溶液进行实验，现象与实验中(NH4)2Fe(SO4)2
19、溶液的实验现象相同，说明NH的存在不影响实验结果，从而否定了甲同学的观点。(3)实验的结果说明FeSO4溶液的pH越小，FeSO4越稳定；根据亚铁盐溶液中存在的化学平衡4Fe2O210H2O4Fe(OH)38H可知，pH越小，c(H)越大，对平衡正向进行的抑制作用越大，Fe2越稳定。(4)根据亚铁盐溶液中存在的化学平衡4Fe2O210H2O4Fe(OH)38H可推测，生成的Fe(OH)3对反应有催化作用，且反应初期生成的c(H)小，对反应正向进行的抑制作用很小。(5)分析实验结果，增强Fe2稳定性的措施可以是加入一定量的酸，增大c(H)，或进行密封保存，减少与空气的接触等。答案(1)NHH2ONH3H2OH(2)2 mL pH4.0的0.80 molL1 FeSO4溶液2滴0.01 molL1KSCN溶液(3)溶液pH越小，Fe2越稳定溶液中存在平衡4Fe2O210H2O4Fe(OH)38H，c(H)越大，对平衡正向进行的抑制作用越强，Fe2越稳定(4)生成的Fe(OH)3对反应有催化作用(5)加一定量的酸；密封保存