1、课时梯级作业 八铁及其重要化合物(45分钟100分)一、选择题(本题包括9小题,每题6分,共54分)1.新修本草是我国古代中药学著作之一,记载药物844种,其中有关于“青矾”的描述为“本来绿色,新出窟未见风者,正如琉璃烧之赤色”据此推测,“青矾”的主要成分为()A.CuSO45H2OB.FeSO47H2OC.KAl(SO4)212H2OD.Fe2(SO4)39H2O【解析】选B。“青矾”的描述为“本来绿色,新出窟未见风者,正如琉璃烧之赤色”,青矾是绿色,经煅烧后,分解成粒度非常细而活性又很强的Fe2O3超细粉末为红色,A项CuSO45H2O,是蓝色晶体,B项FeSO47H2O,是绿色晶体,C项
2、KAl(SO4)212H2O,是无色晶体,D项Fe2(SO4)39H2O,是黄色晶体,判断“青矾”的主要成分为FeSO47H2O,选B。2.下列反应的离子方程式书写正确的是()A.将铜屑加入含Fe3+的溶液中:2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+B.在Fe(NO3)2溶液中滴加NaHSO4溶液: Fe2+N+4H+Fe3+NO+2H2OC.向硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液:Fe2+2H2O2+4H+Fe3+4H2OD.将铁粉加入稀硫酸中:2Fe+6H+2Fe3+3H2【解析】选A。B项中的电荷不守恒,正确的离子方程式为3Fe2+ +N+4H+3Fe3+NO+2H2O;C项中电荷不守恒,错误;铁与稀
3、硫酸反应生成二价亚铁离子,D错误。【加固训练】如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是()A.Fe+4H+NFe3+NO+2H2OB.Fe3O4+8H+Fe2+2Fe3+4H2OC.Fe(OH)3+3H+Fe3+3H2OD.3Fe(OH)2+10H+N3Fe3+NO+8H2O【解析】选B。Fe3O4与稀硝酸反应时,Fe2+会被氧化为Fe3+,正确的离子方程式为3Fe3O4+28H+N9Fe3+NO+14H2O,B错误。3.高铁酸钾(K2FeO4)是一种既能杀菌、消毒,又能絮凝净水的水处理剂。工业制备高铁酸钾的离子方程式为Fe(OH)3+Cl
4、O-+OH-Fe+Cl-+H2O(未配平),下列有关说法不正确的是()A.由上述反应可知,Fe(OH)3的氧化性强于FeB.高铁酸钾中铁显+6价C.上述反应氧化剂和还原剂的物质的量之比为32D.K2FeO4处理水时,不仅能消毒、杀菌,而且生成的Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮杂质【解析】选A。Fe(OH)3作还原剂,Fe作氧化产物,Fe的氧化性大于氢氧化铁,A错误;高铁酸钾中铁显+6价,B正确;氧化剂是次氯酸根离子,还原剂是氢氧化铁,根据电子得失守恒,氧化剂和还原剂的物质的量之比为32,C正确;胶体的表面积较大,具有较强的吸附能力,D正确。4.以硫铁矿(主要成分为FeS2)为
5、原料制备氯化铁晶体(FeCl36H2O)的工艺流程如图所示,下列说法不正确的是()A.酸溶过程使用的酸也可以是硝酸,且过量B.为了防止污染,焙烧过程中产生的SO2要回收利用C.通氯气的目的是氧化Fe2+D.由FeCl36H2O制取无水FeCl3需要在氯化氢的气流中加热【解析】选A。若用过量硝酸酸溶,会引入N,A错误;SO2是一种污染气体,必须回收利用,B正确;通入Cl2的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+,C正确;为了防止Fe3+水解,由FeCl36H2O制取无水FeCl3时需要在HCl的气流中加热,D正确。【加固训练】如图是一种综合处理SO2废气的工艺流程。下列说法正确的是()A.向B溶液中
6、滴加KSCN溶液,溶液可能变为红色B.溶液B转化为溶液C发生反应的离子方程式为4H+2Fe2+O22Fe3+2H2OC.溶液酸性:ABD.加氧化亚铁可以使溶液C转化为溶液A【解析】选A。溶液A转化为溶液B发生反应:2Fe3+2H2O+SO22Fe2+S+4H+,向溶液B中滴加KSCN溶液,未与SO2反应的Fe3+与SCN-反应,有红色出现,A正确;溶液B转化为溶液C发生反应:4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O,B错误;根据反应方程式可知,溶液酸性:BA,C错误;溶液C中含有Fe3+和H+,溶液C转化为溶液A,可加入三价铁的氧化物,D错误。5.下列关于铁及其化合物的叙述正确的是()A.2F
7、e3+Fe3Fe2+成立,说明氧化性:Fe3+Fe2+B.25 ,pH=0的溶液中,Al3+、N、N、Fe2+可以大量共存C.5.6 g铁与足量的氯气反应失去电子为0.2 molD.硫酸亚铁溶液中加入氯水:Fe2+Cl2Fe3+2Cl-【解析】选A。2Fe3+Fe3Fe2+成立,则氧化性:Fe3+Fe2+,A正确;pH=0的溶液呈强酸性,Fe2+、N、H+不能大量共存,B错误;C项应为0.3 mol,错误;D项电荷不守恒,错误。6.某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3,向其中逐渐加入铁粉,溶液中Fe2+的浓度与加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示,则溶液中Fe(NO3)3
8、、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为()A.111B.131C.338D.114【解析】选D。依次发生的反应是Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO+2H2O,2Fe(NO3)3+Fe3Fe(NO3)2,Cu(NO3)2+FeFe(NO3)2+Cu,稀硝酸消耗1 mol Fe同时生成1 mol Fe(NO3)3,Fe(NO3)3消耗1 mol Fe,则原溶液中有4 mol HNO3、1 mol Fe(NO3)3, Cu(NO3)2消耗1 mol Fe,则溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为114。【加固训练】在FeCl3、CuCl2、FeCl2的
9、混合溶液中,Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量之比为321,现加入适量铁粉,使溶液中三种离子的物质的量之比变为124,则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为()A.21B.12C.13D.14【解析】选C。加入适量的铁粉,使溶液中Fe3+、Cu2+和Fe2+物质的量之比变为124,说明Fe3+有剩余,Cu2+不反应,设原溶液中含有Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol,反应后Fe3+、Cu2+和Fe2+物质的量之比变为124,则反应后Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量分别为1 mol、2 mol、4 mol,故反应的Fe3+为2 mo
10、l,参加反应的Fe为1 mol,参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为1 mol3 mol=13。7.下列有关Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是 ()A.该溶液中,K+、Fe2+、I-、Br-可以大量共存B.用该溶液溶解一定量铜粉,向所得溶液中再加入铁粉,若溶液中有Cu2+,则一定没有固体析出C.将该溶液蒸干,得到的固体中混有氢氧化铁D.100 mL 0.1 molL-1该溶液和足量的Zn充分反应,生成1.12 g Fe【解析】选D。Fe3+与I-不能大量共存,A错误;Fe2(SO4)3与Cu发生:Fe2(SO4)3+Cu2FeSO4+CuSO4,此时若Fe2(SO4)3恰好完全反
11、应,再向溶液中加入铁粉发生:Fe+CuSO4FeSO4+Cu,析出固体Cu,当Cu2+未反应完时,溶液中有Cu2+,也有Cu析出,B错误;Fe2(SO4)3溶液蒸干,得到的固体还是硫酸铁,C错误;100 mL 0.1 molL-1该溶液含有溶质0.01 mol,和足量的Zn充分反应,根据电子守恒及元素守恒可知反应生成0.02 mol Fe,其质量是1.12 g,D正确。8.某溶液中可能存在Fe3+、Fe2+、I-、HC、Cl-、N六种离子中的几种。现进行下列实验:取少量溶液滴加KSCN溶液,溶液呈红色;另取少量原溶液滴加盐酸,溶液的棕黄色加深。据此可以推断,该溶液中肯定不存在的离子是()A.I
12、-、HCB.Fe2+、HC、NC.I-、HC、Cl-D.Fe3+、I-、HC【解析】选A。由可知溶液中一定含有Fe3+,有Fe3+一定无I-和HC;由棕黄色加深可知溶液中Fe2+被氧化为Fe3+,所以一定含有N,可能含有Cl-。9.(能力挑战题)从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2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2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+【解析】选C。由最终要得到的氯化铁及流程图知b是盐酸,A错误;操
13、作和操作是过滤,操作为蒸发结晶,所用仪器有差异,B错误;滤液Z和X中均含有氯化亚铁,因此c为氯气,C正确;高锰酸钾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,D错误。二、非选择题(本题包括3小题,共46分)10.(14分)铁及其化合物在日常生活中应用广泛。(1)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常温下可将SO2转化为S,从而实现对SO2的治理。已知含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时,其中一个反应的离子方程式为4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O,则另一反应的离子方程式为_。(2)氧化铁是重要的工业颜料,下面是制备氧化铁的一种方法,其流程如下:操作的名称是_;操作为洗涤
14、,洗涤操作的具体方法为_。滤液A中加入稍过量的NH4HCO3溶液,生成沉淀的同时有一种气体产生,写出其化学方程式:_。(3)如果煅烧不充分,产品中将有FeO存在,称取3.0 g氧化铁产品,溶解,在250 mL容量瓶中定容;量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中,用酸化的0.010 00 molL-1 KMnO4溶液滴定至终点,重复滴定23次,消耗酸性KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。该实验中的KMnO4溶液需要酸化,用于酸化的酸是_(填序号)。a.稀硝酸b.稀盐酸c.稀硫酸d.浓硝酸上述产品中Fe2O3的质量分数为_。【解析】(1)根据离子方程式4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H
15、2O和信息知,另一个反应必为Fe3+将SO2氧化为S,同时自身被还原为Fe2+,从而Fe2+、Fe3+实现循环,达到催化作用。(2)根据流程图可知,操作是过滤;洗涤的具体操作方法:沿玻璃棒往漏斗中加入适量蒸馏水,浸没沉淀,让蒸馏水自然流下,重复23次。根据题给信息,化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3FeCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O。(3)由于高锰酸钾溶液具有强氧化性,盐酸在常温下即可被其氧化,又因Fe2+具有还原性,硝酸不论稀、浓均具有强氧化性,故需选用硫酸酸化。根据反应5Fe2+Mn+8H+5Fe3+Mn2+4H2O,可知样品中FeO的质量为0.02 L0.010 00
16、molL-1572 gmol-1 =0.72 g,所以产品中Fe2O3的质量分数为100%=76%。答案:(1)2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+S+4H+(2)过滤沿玻璃棒往漏斗中加入适量蒸馏水至浸没沉淀,让蒸馏水自然流下,重复23次FeSO4+2NH4HCO3FeCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O(3)c76%【加固训练】硫酸亚铁晶体(FeSO47H2O)在医药上作补血剂。某课外小组的同学欲测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下:请回答下列问题:(1)证明步骤滤液中含有Fe2+的方法是取样,先滴加KSCN溶液,再滴加_,该过程的现象为_。(2)步骤加入过量H2O2的目的是_。(
17、3)步骤反应的离子方程式是_。(4)步骤中一系列处理的操作步骤:过滤、_、灼烧、_、称量。(5)若实验中铁无损耗,则每片补血剂中含铁元素的质量为_g。【解析】(1)证明步骤滤液中含有Fe2+的方法是取样,先滴加KSCN溶液,再滴加氯水或双氧水、稀硝酸等,若滤液由浅绿色变为红色,则说明滤液中含有Fe2+。(2)由于H2O2具有氧化性,加入过量H2O2的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+。(3)步骤的目的是将Fe3+全部转化为Fe(OH)3,所以步骤需加入过量的NaOH溶液(或氨水),反应的离子方程式是Fe3+3OH-Fe(OH)3。(4)步骤的目的是将产生的红褐色悬浊液分离,最终得到固体Fe2O
18、3,所以步骤的操作步骤是过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。(5)由于实验中铁无损耗,根据铁元素守恒得,每片补血剂中m(Fe)=10=0.07a g。答案:(1)氯水(或双氧水、稀硝酸等合理氧化剂)溶液由浅绿色变为红色(2)将Fe2+全部氧化为Fe3+(3)Fe3+3OH-Fe(OH)3(4)洗涤冷却(5)0.07a11.(14分)(2018黄冈模拟)某化工厂欲以工业生产废料(金属铁、铝及其氧化物)为原料制取高效净水剂PAFC(聚合氯化铁铝),设计生产流程如下,请回答下列问题:(1)用10 molL-1的浓盐酸配制2 molL-1的稀盐酸,所用玻璃仪器除量筒和玻璃棒外,还有_。A.容量瓶B.烧杯C.
19、烧瓶D.胶头滴管(2)下列关于PAFC的说法中正确的是_。A.PAFC是一种有机高分子化合物B.PAFC中Fe显+2价C.PAFC溶于水能电离出OH-,是一种碱 D.PAFC在强酸性和强碱性溶液中均不能稳定存在(3)步骤中取样分析的目的是_。A.测定溶液中Fe2+与Fe3+的含量比B.测定原料是否完全溶解C.测定溶液中Fe2+的含量,以确定加入NaClO3的量D.测定溶液中Al3+的含量(4)写出向溶液中加入NaClO3时,发生反应的离子方程式为_。【解析】(1)用10 molL-1的浓盐酸配制2 molL-1的稀盐酸,所用玻璃仪器除量筒和玻璃棒外,还有容量瓶、烧杯和胶头滴管。(2)PAFC不
20、是有机高分子化合物,A错误;PAFC中Fe显+3价,B错误;PAFC溶于水能电离出OH-,但同时还有氯离子,不属于碱,C错误;PAFC能电离出Al3+、Fe3+和OH-,在强酸性和强碱性溶液中均不能稳定存在,D正确。(3)溶液中含有Fe2+需用NaClO3氧化,所以步骤取样分析的目的是测定溶液中Fe2+的含量,以确定加入NaClO3的量。(4) Cl与Fe2+反应的离子方程式为6Fe2+6H+Cl6Fe3+Cl-+3H2O。答案:(1)A、B、D(2)D(3)C(4)6Fe2+6H+Cl6Fe3+Cl-+3H2O12.(18分)(能力挑战题)某学生欲通过实验方法验证Fe2+的性质。(1)该同学
21、在实验前,依据Fe2+的_性,填写了下表。实验操作预期现象反应的离子方程式向盛有新制FeSO4溶液的试管中滴入数滴浓硝酸,振荡试管中产生红棕色气体,溶液颜色逐渐变黄Fe2+N+2H+Fe3+NO2+H2O依照表中操作,该同学进行实验,观察到液面上方气体逐渐变为红棕色,但试管中溶液颜色却变为深棕色。为了进一步探究溶液变为深棕色的原因,该同学进行如下实验。(2)向原新制FeSO4溶液和反应后溶液中均加入KSCN溶液,前者不变红色,后者变红,该现象的结论是_。(3)该同学通过查阅资料,认为溶液的深棕色可能是NO2或NO与溶液中Fe2+或Fe3+发生反应而得到的。为此他利用如图装置(气密性已检验,尾气
22、处理装置略)进行探究。.打开活塞a、关闭活塞b,甲装置中反应开始后,观察到丙中溶液逐渐变为深棕色,而丁中溶液无明显变化。.打开活塞b、关闭活塞a,一段时间后再停止甲中反应。.为与中实验进行对照,更换丙、丁后,使甲中反应继续,观察到的现象与步骤中相同。铜与足量浓硝酸反应的化学方程式是 _;装置乙的作用是_;步骤的目的是_;该实验可得出的结论是_。【解析】(1)产生的红棕色气体为NO2,说明HNO3被还原,溶液变为黄色,说明Fe2+被氧化为Fe3+,Fe2+表现了还原性。(2)Fe3+与SCN-作用显红色,是Fe3+的特征反应。(3)整个装置中,先将NO2通入丙、丁,然后将NO2转化成NO,来检验NO的影响。由于步骤后,装置乙之后的导气管中会有NO2剩余,所以需要除去以排除剩余NO2对NO的干扰。由于NO2、NO通入FeSO4溶液中,都产生深棕色,在Fe2(SO4)3溶液中都不变色,说明NO2、NO对Fe2+有影响,而对Fe3+无影响,从而得到结论。答案:(1)还原(2)Fe2+被硝酸氧化为Fe3+(3)Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O使NO2转化为NO排出乙右侧装置中残留的NO2溶液的深棕色是由NO或NO2与Fe2+作用得到的(或不是由NO或NO2与Fe3+作用得到的)
