PAGEPAGE10鐵及其重要化合物一、選擇題1.下列物質(zhì)能用化合反應(yīng)干脆制得的是 ()①FeCl2②Fe(OH)3③NaHSO3④Fe(OH)2A.②B.②③C.①②③D.①②③④【解析】選C。2FeCl3+Fe3FeCl2,4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,Na2SO3+H2O+SO22NaHSO3,以上反應(yīng)均為化合反應(yīng)。Fe(OH)2不能用化合反應(yīng)制得?！痉椒ㄒ?guī)律】不能通過化合反應(yīng)得到的物質(zhì)(1)常見不能通過單質(zhì)之間化合得到的物質(zhì)有FeCl2、Fe2S3、SO3、NO2等;(2)常見不能通過單質(zhì)之間化合得到,但可以通過化合反應(yīng)得到的物質(zhì)有FeCl2、SO3、NO2等;(3)常見不能通過氧化物與水化合得到的酸、堿有H2SiO3、Fe(OH)3、Fe(OH)2、Al(OH)3、Cu(OH)2等;(4)常見不能通過氧化物與水化合得到,但可以通過化合反應(yīng)得到的物質(zhì)有Fe(OH)3等。2.下列關(guān)于Fe3+、Fe2+性質(zhì)試驗(yàn)的說法錯(cuò)誤的是 ()A.用如圖裝置可以制備沉淀Fe(OH)2B.配制FeCl3溶液時(shí),先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中,再加水稀釋到所須要的濃度C.向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不變色,滴加氯水后溶液顯紅色,此現(xiàn)象不能確定溶液中含有Fe2+D.向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2+被氧化【解析】選C。反應(yīng)起先時(shí)生成的氫氣進(jìn)入B中,可排出氧氣,防止生成的氫氧化亞鐵被氧化,一段時(shí)間后關(guān)閉止水夾C,A中硫酸亞鐵進(jìn)入B中可生成Fe(OH)2,故A正確;FeCl3易水解,配制溶液時(shí)應(yīng)防止溶液因水解而生成氫氧化鐵沉淀,可先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中,再加水稀釋到所須要的濃度,故B正確;Fe3+與鐵反應(yīng)可生成Fe2+,則向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2+被氧化,故D正確。3.(2024·石家莊模擬)某學(xué)生鑒定甲鹽的流程如圖所示,下列說法正確的是()A.假如甲中含有S2-,則乙是硫黃沉淀B.假如乙是AgCl沉淀,那么甲是FeCl3C.丙中確定含有Fe3+,所以甲是FeBr3D.甲中含鐵元素,可能顯示+2或者+3價(jià)【解析】選D。假如甲中含有S2-,則乙應(yīng)為Ag2S沉淀,A項(xiàng)錯(cuò)誤;AgCl是白色沉淀,與題意不符,B項(xiàng)錯(cuò)誤;丙與KSCN溶液反應(yīng)后溶液顯紅色,則丙中確定含有Fe3+,又因?yàn)榧字械渭铀嵝訟gNO3溶液后得到丙,故甲中確定含有鐵元素,可能為+2價(jià),也可能為+3價(jià),C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。4.(2024·長沙模擬)用廢鐵屑制備磁性膠體粒子,制取過程如下:廢鐵屑溶液AFe3O4(膠體粒子)下列說法不正確的是 ()A.用Na2CO3溶液浸泡是為了除去廢鐵屑表面的油污B.通入N2是防止空氣中的O2氧化二價(jià)鐵元素C.加適量的H2O2是為了將部分Fe2+氧化為Fe3+,涉及反應(yīng)為H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2OD.溶液A中Fe2+和Fe3+的濃度比為2∶1【解析】選D。碳酸鈉的水溶液顯堿性,油污在堿中發(fā)生水解,因此碳酸鈉溶液浸泡可以除去廢鐵屑表面的油污,故A說法正確;Fe2+簡單被氧氣氧化,因此通入N2的目的是防止空氣中的氧氣氧化Fe2+,故B說法正確;利用H2O2的氧化性,把Fe2+氧化成Fe3+,涉及反應(yīng)為2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,故C說法正確;Fe3O4中Fe2+和Fe3+物質(zhì)的量之比為1∶2,故D說法錯(cuò)誤。二、非選擇題5.(2024·衡水模擬)依據(jù)下列轉(zhuǎn)化關(guān)系,回答有關(guān)問題。(1)淺綠色溶液D主要成分的化學(xué)式為________,試劑1是________。

(2)下列物質(zhì)不能作為試劑2的是________(填序號)。

a.Cl2b.新制氯水c.濃硫酸d.Se.硝酸(3)固體A溶于稀鹽酸的化學(xué)方程式為____________。

(4)溶液C到溶液F紅色加深的緣由是____________________________。

(5)某同學(xué)在試驗(yàn)時(shí)向E中加入了一種過量的固體,發(fā)覺淡黃色褪去,現(xiàn)對褪色緣由進(jìn)行探究。提出你的假設(shè):__________________________________;為了對你所提出的假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證,你設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方案是:________________。

【解析】從框圖可知,Fe和稀鹽酸反應(yīng)生成FeCl2溶液,為淺綠色,即D的主要成分為FeCl2,加入試劑2后變?yōu)樽攸S色溶液,聯(lián)想最終變成深紅色溶液F(硫氰化鐵溶液),可以推斷溶液E的主要成分為Fe3+,試劑2為強(qiáng)氧化劑,S不符合條件。Fe與H2O(g)反應(yīng)生成固體Fe3O4,Fe3O4與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2O,所以溶液B為FeCl3和FeCl2的混合溶液,加入試劑1(KSCN溶液或NH4SCN溶液)后,Fe3+變成Fe(SCN)3,加入試劑2(強(qiáng)氧化劑),Fe2+被氧化為Fe3+,并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為Fe(SCN)3,所以溶液紅色加深。(1)通過以上分析知,淡綠色溶液D主要成分的化學(xué)式為FeCl2,試劑1是KSCN。(2)試劑2應(yīng)當(dāng)具有強(qiáng)氧化性,能氧化亞鐵離子且不能引進(jìn)新的離子,可以用氯氣或氯水。(3)A是四氧化三鐵,四氧化三鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵、氯化亞鐵和水,反應(yīng)方程式為Fe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2O。(4)溶液C中亞鐵離子被氯氣氧化生成鐵離子,鐵離子濃度增大導(dǎo)致鐵離子和KSCN反應(yīng)的平衡正向移動,導(dǎo)致硫氰化鐵濃度增大,溶液顏色加深。(5)可能緣由是還原劑將Fe3+還原,其檢驗(yàn)方法為:用膠頭滴管取少量淡黃色褪去后的溶液于試管中,滴加少量KSCN溶液,再加入幾滴氯水,假如溶液起先不出現(xiàn)紅色,加氯水后出現(xiàn)紅色,則說明假設(shè)正確,假如溶液不變紅色,則假設(shè)不正確。答案:(1)FeCl2KSCN溶液(或NH4SCN溶液)(2)c、d、e(3)Fe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2O(4)溶液中的Fe2+被氧化劑氧化成Fe3+,使Fe3+濃度增大,從而生成更多的硫氰化鐵而使紅色加深(5)加入還原劑將Fe3+還原用膠頭滴管取少量淡黃色褪去后的溶液于試管中,滴加少量KSCN溶液,再加入幾滴氯水。假如溶液起先不出現(xiàn)紅色,加氯水后出現(xiàn)紅色,則說明假設(shè)正確;若溶液不變紅色,則假設(shè)不正確6.(2024·贛州模擬)硫酸鐵銨[aFe2(SO4)3·b(NH4)2SO4·cH2O]廣泛用于城鎮(zhèn)生活飲用水、工業(yè)循環(huán)水的凈化等。某化工廠以硫酸亞鐵(含少量硝酸鈣)和硫酸銨為原料,設(shè)計(jì)如圖所示工藝流程制取硫酸鐵銨。請回答下列問題:(1)硫酸亞鐵溶液加H2SO4酸化的主要目的是

______________________。

(2)下列物質(zhì)中最適合作氧化劑B的是________。

a.NaClOb.H2O2c.KMnO4d.K2Cr2O(3)操作甲的名稱是________。

(4)上述流程中,氧化之后和加熱蒸發(fā)之前,需加少量________(填化學(xué)式),檢驗(yàn)Fe2+是否已全部被氧化的方法______________________________________;

(5)稱取14.00g所得樣品,將其溶于水配制成100mL溶液,分成兩等份,向其中一份中加入足量NaOH溶液,過濾洗滌得到2.140.05molBa(NO3)2溶液,恰好完全反應(yīng)。則該硫酸鐵銨的化學(xué)式為____________________________________________。

【解析】(1)硫酸亞鐵溶液加H2SO4酸化,增大溶液中SO42-濃度,將Ca2+(2)氧化劑B的作用是將Fe2+氧化為Fe3+,H2O2的還原產(chǎn)物是水,是綠色氧化劑,不會引入新的雜質(zhì),而其他試劑都會引入新的雜質(zhì),故試劑B選H2O2。(3)依據(jù)流程,操作甲是從溶液中得到沉淀,操作名稱為冷卻結(jié)晶。(4)上述流程中,氧化之后和加熱蒸發(fā)之前,為了抑制Fe3+的水解,須要加入少量H2SO4。檢驗(yàn)Fe2+是否已全部被氧化,由于溶液中含有Fe3+,不能用KSCN溶液和氯水,應(yīng)加入K3[Fe(CN)6]溶液,若生成藍(lán)色沉淀,可說明含有亞鐵離子或滴加酸性KMnO4溶液,溶液褪色可說明含有亞鐵離子。(5)其中一份得到的2.14g沉淀為Fe(OH)3,則n(Fe3+)=2.14107=0.02mol,另一份消耗0.05molBa(NO3)2,則n(SO42-)=0.05mol,則兩份樣品中n[Fe2(SO4)3]=0.01mol,n[(NH4)2SO4]=0.05-0.01×3=0.02(mol),則n(H2O)=(7-400×0.01-132×0.02)18=0.02(mol),故該硫酸鐵銨中Fe2(SO4)3、(NH4)2SO4、H2O的物質(zhì)的量之比為1∶2∶答案:(1)增大溶液中SO42-濃度,將Ca2+(2)b(3)冷卻結(jié)晶(4)H2SO4加入K3[Fe(CN)6]溶液若生成藍(lán)色沉淀,可說明含有亞鐵離子或滴加酸性KMnO4溶液,溶液褪色可說明含有亞鐵離子(5)Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·2H2O一、選擇題1.下列試驗(yàn)操作和現(xiàn)象、結(jié)論或目的均正確的是 ()選項(xiàng)操作和現(xiàn)象結(jié)論或目的A向紅磚粉末中加入鹽酸,充分反應(yīng)后取上層清液于試管中,滴加KSCN溶液2～3滴,溶液呈紅色紅磚中含有氧化鐵BCO還原Fe2O3得到的黑色固體加入鹽酸溶解后再加入KSCN溶液,溶液不顯紅色黑色固體中沒有Fe3O4C取少量Fe(NO3)2試樣加水溶解,加稀硫酸酸化,滴加KSCN溶液,溶液變?yōu)榧t色該Fe(NO3)2試樣已經(jīng)變質(zhì)D向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液變紅色原溶液中含有Fe2+【解析】選A。B項(xiàng)中CO還原Fe2O3得到單質(zhì)Fe,即使有Fe3O4,其溶于鹽酸后產(chǎn)生的Fe3+與Fe發(fā)生反應(yīng):Fe+2Fe3+3Fe2+,加入KSCN溶液也不顯紅色,錯(cuò)誤;C項(xiàng)中NO3-+H+具有強(qiáng)氧化性,而Fe2+具有還原性,兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng),有Fe3+生成,遇KSCN溶液呈紅色,無法證明樣品是否變質(zhì),錯(cuò)誤;D項(xiàng)中若原溶液中無Fe2+,存在Fe3+2.從廢水中回收硫酸亞鐵固體和銅的流程如下:則下列說法正確的是 ()A.金屬X為ZnB.溶液Y為稀鹽酸C.硫酸亞鐵可用作食品的抗氧化劑D.無水硫酸銅可用于檢驗(yàn)水或作干燥劑【解析】選C。金屬X是除去廢水中CuSO4,X為鐵粉,A項(xiàng)錯(cuò)誤;不純的銅中含有過量的鐵粉,除去銅,并得到FeSO4,Y為稀硫酸,B項(xiàng)錯(cuò)誤;硫酸亞鐵具有還原性,可用作食品的抗氧化劑,C項(xiàng)正確;無水硫酸銅可用于檢驗(yàn)水,但不作干燥劑,D項(xiàng)錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】1.(2024·天門模擬)A由Al2O3、Fe3O4、Al、Cu中的某幾種粉末混合而成,設(shè)計(jì)成分分析方案如下:下列分析不正確的是 ()A.當(dāng)m1>m2時(shí),溶液a中陰離子只有一種B.生成藍(lán)色溶液的離子方程式為Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O和Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+C.要確定混合物中是否含Al,可取A加入適量稀鹽酸D.當(dāng)m2-m3=2.96g,Fe3O4【解析】選A。當(dāng)m1>m2時(shí),說明至少有Al2O3、Al兩者中的一種,且生成了偏鋁酸鈉溶液,因氫氧化鈉溶液過量,陰離子除AlO2-,還有OH-,A項(xiàng)不正確;Fe3O4與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和氯化亞鐵發(fā)生Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O,三價(jià)鐵離子有氧化性,發(fā)生Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,B項(xiàng)正確;金屬氧化物與酸反應(yīng)生成水,無氫氣,而銅與鹽酸不反應(yīng),可取A加入適量稀鹽酸,假如有氣體產(chǎn)生,則證明鋁存在,C項(xiàng)正確;發(fā)生固體質(zhì)量變更的金屬氧化物的溶解和三價(jià)鐵與銅單質(zhì)之間的氧化還原反應(yīng),Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,Fe3O4～2Fe3+～Cu,也就是四氧化三鐵和銅的物質(zhì)的量之比大于1∶1,m2-m3=2.96g才符合最小值,為1∶1,即2.96g×232232+64×100%2.確定質(zhì)量的某鐵的氧化物FexOy,與足量的4mol·L-1硝酸溶液充分反應(yīng),消耗硝酸溶液700mL,生成2.24LNO(標(biāo)準(zhǔn)狀況()A.FeO B.Fe2O3C.Fe3O4 D.Fe4O5【解析】選C。鐵的氧化物FexOy與足量的4mol·L-1硝酸溶液充分反應(yīng),生成Fe(NO3)3,硝酸被還原生成NO,NO的物質(zhì)的量為2.24L22.4L·mol-1=0.1mol,依據(jù)氮原子守恒,3n[Fe(NO3)3]+n(NO)=n(HNO3),故3n[Fe(NO3)3]+0.1mol=0.7L×4mol·L-1,解得n[Fe(NO3)3]=0.9mol,令氧化物FexOy中鐵元素的平均化合價(jià)為a,依據(jù)得失電子守恒,則0.9mol×(3-a)=0.1mol×(5-2),解得二、非選擇題3.鐵礦石是工業(yè)煉鐵的主要原料之一,其主要成分為鐵的氧化物(設(shè)雜質(zhì)中不含鐵元素和氧元素,且雜質(zhì)不與H2SO4反應(yīng))。某探討性學(xué)習(xí)小組對某鐵礦石中鐵的氧化物的化學(xué)式進(jìn)行探究。Ⅰ.鐵礦石中含氧量的測定①按如圖組裝儀器,檢查裝置的氣密性;②將5.0g鐵礦石放入硬質(zhì)玻璃管中,裝置B、C中的藥品如圖所示,③從左端導(dǎo)氣管口處不斷地緩緩?fù)ㄈ際2,待C裝置出口處H2驗(yàn)純后,點(diǎn)燃A處酒精燈;④充分反應(yīng)后,撤掉酒精燈,再持續(xù)通入氫氣至完全冷卻。(1)裝置C的作用為______________________。

(2)測得反應(yīng)后裝置B增重1.35g,則鐵礦石中氧的百分含量為________(3)若將H2換成CO,則還需補(bǔ)充________裝置。

Ⅱ.鐵礦石中含鐵量的測定(1)步驟④中煮沸的作用是__________________________。

(2)步驟⑤中用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外,還有________。

(3)下列有關(guān)步驟⑥的操作中說法正確的是________。

a.因?yàn)榈馑疄辄S色,所以滴定過程中不需加指示劑b.滴定過程中可利用淀粉溶液作為指示劑c.滴定管用蒸餾水洗滌后可以干脆裝液d.錐形瓶不須要用待測液潤洗e.滴定過程中,眼睛凝視滴定管中液面變更f.滴定結(jié)束后,30s內(nèi)溶液不復(fù)原原來的顏色,再讀數(shù)(4)若滴定過程中消耗0.5000mol·L-1的KI溶液20.00mL,則鐵礦石中鐵的百分含量為________。

Ⅲ.由Ⅰ、Ⅱ可以推算出該鐵礦石中鐵的氧化物的化學(xué)式____________________________________。

【解析】Ⅰ.(1)該試驗(yàn)中,氫氣和鐵的氧化物反應(yīng)生成金屬鐵和水,B處的干燥管作用是汲取產(chǎn)生的水蒸氣,所以C裝置要防止空氣中的水蒸氣和CO2進(jìn)入B中,影響測定結(jié)果。(2)測得反應(yīng)后裝置B增重1.35g,依據(jù)反應(yīng)的實(shí)質(zhì),氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是1.35(3)因CO有毒,不能排放到空氣中,應(yīng)加尾氣處理裝置。Ⅱ.(1)向鐵礦石中加入硫酸,酸化反應(yīng)生成硫酸的鐵鹽溶液,還存在過量的硫酸溶液,加入過量的氯氣,煮沸的作用是趕走溶液中溶解的過量的Cl2,否則會影響與KI的反應(yīng),帶來試驗(yàn)誤差。(2)若稀釋到250mL,采納的儀器有:燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、250mL容量瓶。(3)碘水為黃色,三價(jià)鐵離子也是黃色溶液,滴定過程中需加指示劑,a錯(cuò)誤;滴定過程中,三價(jià)鐵可以和碘離子發(fā)生反應(yīng)生成亞鐵離子和碘單質(zhì),碘單質(zhì)遇到淀粉溶液顯示藍(lán)色,但不能確定是否達(dá)到滴定終點(diǎn),b錯(cuò)誤;滴定管用蒸餾水洗滌后必需用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗,c錯(cuò)誤;錐形瓶不須要用待測液潤洗,d正確;滴定過程中,眼睛凝視錐形瓶中顏色的變更,e錯(cuò)誤;滴定結(jié)束后,30s內(nèi)溶液不復(fù)原原來的顏色再讀數(shù),f正確。(4)由于所取溶液(含F(xiàn)e3+)的體積與消耗KI溶液的體積相等,反應(yīng)的方程式為2Fe3++2I-2Fe2++I2,結(jié)合方程式可知,c(Fe3+)=c(KI)=0.5mol·L-1,所以鐵元素的百分含量為0.5molⅢ.鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是70%,氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是24%,所以100g鐵礦石中,鐵元素的質(zhì)量是70g,氧元素養(yǎng)量是24g,鐵元素和氧元素的物質(zhì)的量比為7056∶245∶6,鐵的氧化物的化學(xué)式為Fe5O6。答案:Ⅰ.(1)防止空氣中的水蒸氣和CO2進(jìn)入B中,影響測定結(jié)果(2)24%(3)尾氣處理Ⅱ.(1)趕走溶液中溶解的過量的Cl2(2)250mL容量瓶(3)df(4)70%Ⅲ.Fe5O64.鐵及其化合物在日常生活中應(yīng)用廣泛。(1)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常溫下可將SO2轉(zhuǎn)化為SO42-,從而實(shí)現(xiàn)對SO2的治理。已知含SO2的廢氣通入含F(xiàn)e2+、Fe3+的溶液時(shí),其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,則另一反應(yīng)的離子方程式為__________________(2)氧化鐵是重要的工業(yè)顏料,下面是制備氧化鐵的一種方法,其流程如下:①操作Ⅰ的名稱是________;操作Ⅱ?yàn)橄礈?洗滌操作的詳細(xì)方法為____________________________。

②濾液A中加入稍過量的NH4HCO3溶液,生成沉淀的同時(shí)有一種氣體產(chǎn)生,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式:__