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第三講 鐵及其重要化合物 [課后達標訓練] 一、選擇題 1.(2018深圳一模)《新修本草》是我國古代中藥學著作之一，其中關于“青礬”的記載：“本來綠色，新出窟未見風者，正如琉璃……燒之赤色……”。據(jù)此推測，“青礬”的主要成分為(　　) A.CuSO45H2O　　　　　　 B.Fe2(SO4)39H2O C.KAl(SO4)212H2O D.FeSO47H2O 解析：選D。CuSO45H2O俗稱膽礬，為藍色，A項錯誤；Fe2(SO4)39H2O為黃色，B項錯誤；KAl(SO4)212H2O俗稱明礬，為白色，C項錯誤；FeSO47H2O俗稱綠礬，經(jīng)煅燒氧化分解為紅色Fe2O3，D項正確。 2.鐵是人類應用較早，當前應用量最大的金屬元素。下列有關鐵及其化合物的說法中正確的是(　　) A.赤鐵礦的主要成分是Fe3O4 B.鐵與水蒸氣在高溫下的反應產(chǎn)物為Fe2O3和H2 C.除去FeCl2溶液中的FeCl3雜質(zhì)可以向溶液中加入鐵粉，然后過濾 D.Fe3＋與KSCN產(chǎn)生紅色沉淀 解析：選C。赤鐵礦的主要成分是Fe2O3；鐵與水蒸氣在高溫下的反應產(chǎn)物為Fe3O4和H2；＋3價鐵離子遇KSCN溶液變?yōu)榧t色，但沒有沉淀產(chǎn)生，一般可以用此方法檢驗＋3價鐵離子的存在。 3.在淺綠色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀鹽酸時，溶液顏色變化應是(　　) A.顏色變淺　　　　　　　　 B.逐漸變深綠 C.沒有改變 D.變棕黃色 解析：選D。Fe(NO3)2溶液中加入稀鹽酸時發(fā)生反應：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，有棕黃色的Fe3＋生成。 4.某學生以鐵絲和Cl2為原料進行下列三個實驗。下列從分類角度分析正確的是(　　) A.實驗①③反應制得的物質(zhì)均為純凈物 B.實驗②③均未發(fā)生氧化還原反應 C.實驗①③均為放熱反應 D.實驗①②所涉及的物質(zhì)均為電解質(zhì) 解析：選B。實驗③制得的是Fe(OH)3膠體，屬于混合物，且屬于吸熱反應，選項A、C錯誤；實驗①中涉及的物質(zhì)Cl2、鐵絲均為單質(zhì)，既不屬于電解質(zhì)，也不屬于非電解質(zhì)，選項D錯誤。 5.下列有關物質(zhì)檢驗方法不合理的是(　　) A.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，該溶液中一定含有Fe2＋ B.用酸性KMnO4溶液檢驗Fe2(SO4)3溶液中是否含有FeSO4 C.檢驗Fe(NO3)2是否已氧化變質(zhì)，可將Fe(NO3)2溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再觀察溶液是否變紅 D.向某溶液中加入NaOH溶液產(chǎn)生紅褐色沉淀，說明溶液中含有Fe3＋ 解析：選C。酸性條件下Fe2＋被NO氧化成Fe3＋，不能檢驗Fe(NO3)2是否已氧化變質(zhì)，C項不合理。 6.下列各組物質(zhì)中，X是主體物質(zhì)，Y是少量雜質(zhì)，Z是為除去雜質(zhì)所要加入的試劑，其中所加試劑正確的一組是(　　) A B C D X FeCl2溶液 FeCl3溶液 Fe FeSO4溶液 Y FeCl3 CuCl2 Al Fe2(SO4)3 Z Cl2 Fe NaOH溶液 Cu 解析：選C。Cl2與FeCl2反應，A錯誤；Fe與FeCl3、CuCl2均反應，B錯誤；D有新的雜質(zhì)CuSO4生成，D錯誤。 7.用FeCl3溶液腐蝕印刷電路板上的銅，所得溶液中加入鐵粉。對加入鐵粉充分反應后的溶液分析合理的是(　　) A.若無固體剩余，則溶液中一定有Fe3＋ B.若有固體存在，則溶液中一定有Fe2＋ C.若溶液中有Cu2＋，則一定沒有固體析出 D.若溶液中有Fe2＋，則一定有Cu析出 解析：選B。本題考查鐵及其化合物的性質(zhì)。FeCl3溶液腐蝕印刷電路板上銅的反應為2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，所得的溶液中存在FeCl2和CuCl2，還可能有過量的FeCl3溶液，加入鐵粉充分反應后，A項若無固體剩余，說明原溶液中含有Fe3＋，反應后不一定還含有；B項不管固體是鐵粉還是銅粉，溶液中一定含有Fe2＋；C項若溶液中有Cu2＋，可能有部分銅固體析出；D項若溶液中有Fe2＋，不一定有Cu析出。 8.某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，若向其中逐漸加入鐵粉，溶液中Fe2＋濃度和加入鐵粉的物質(zhì)的量之間的關系如圖所示。則稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物質(zhì)的量濃度之比為(　　) A.1∶1∶1 B.1∶3∶1 C.3∶3∶8 D.1∶1∶4 解析：選D。據(jù)氧化性由強到弱的順序：HNO3>Fe3＋>Cu2＋，可知隨鐵粉的增加，反應的方程式分別為 4HNO3(稀)＋Fe===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 4 mol　 1 mol　1 mol 2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2 2 mol 　　1 mol　3 mol Cu(NO3)2＋Fe===Fe(NO3)2＋Cu 1 mol　　 1 mol 1 mol 所以原溶液中，F(xiàn)e(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物質(zhì)的量之比為(2 mol－1 mol)∶1 mol∶4 mol＝1∶1∶4。 9.(2018江南十校聯(lián)考)研究反應物的化學計量數(shù)與產(chǎn)物之間的關系時，使用類似數(shù)軸的方法可以得到直觀形象的效果，下列表達不正確的是(　　) A.NaOH溶液與SO2反應時溶液中溶質(zhì)的情況 　 B.NaAlO2溶液與鹽酸反應后鋁的存在形式 　 C.Fe在Cl2中的燃燒產(chǎn)物 　 D.Fe和稀HNO3反應后，鐵的存在形式 　 解析：選C。A正確，因為發(fā)生的反應為SO2＋NaOH===NaHSO3和SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O。B正確，因為發(fā)生的反應為AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓和AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O。C不正確，因為不論反應物比例是多少，發(fā)生的反應總是2Fe＋3Cl22FeCl3。D正確，因為如果鐵過量，過量的鐵與生成的Fe3＋繼續(xù)反應，生成Fe2＋。 二、非選擇題 10.鐵是人類較早使用的金屬之一。運用鐵及其化合物的有關知識，回答下列問題： (1)鐵和鐵合金是生活中的常用材料，下列敘述中正確的是　　　　。 A.純鐵硬度比生鐵高 B.純鐵耐腐蝕性強，不易生銹 C.不銹鋼是鐵合金，只含金屬元素 D.鐵在一定條件下，可與水蒸氣反應 E.鐵在冷的濃硫酸中鈍化 (2)向沸水中逐滴滴加飽和FeCl3溶液，至液體呈透明的紅褐色，該反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　，形成該分散系的分散質(zhì)的微粒直徑范圍是　　　　　　　　　　　　。 (3)電子工業(yè)需用30%的FeCl3溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅，制造印刷電路板。請寫出 FeCl3溶液與銅反應的離子方程式：__________________________________________。 欲從腐蝕后的廢液中回收銅并重新獲得FeCl3溶液，現(xiàn)有下列試劑：①氯氣?、阼F粉?、蹪庀跛帷、軡恹}酸　⑤燒堿?、逎獍彼?，需要用到的一組試劑是　　　　。 A.①②④ 　　　　　　　　 B.①③④⑥ C.②④⑤ D.①④⑥ (4)高鐵酸鈉Na2FeO4 是一種新型凈水劑。 ①高鐵酸鈉主要通過如下反應制?。?2Fe(OH)3＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3X＋5H2O。 則X的化學式為　　　　　　　　。 ②高鐵酸鈉在水中可以發(fā)生如下反應： 4FeO＋10H2O4Fe(OH)3＋8OH－＋3O2↑。 由此看來，高鐵酸鈉能夠殺菌消毒是因為它具有______________________________ 性，而能夠除去水中懸浮物是因為__________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③下列物質(zhì)能作凈水劑的有　　　　。 A.KAl(SO4)212H2O B.[Fe(OH)(SO4)]n C.ClO2 D.“84”消毒液 解析：(1)A.純鐵硬度比生鐵低，錯誤；B.純鐵耐腐蝕性強，不易生銹，正確；C.不銹鋼是鐵合金，含F(xiàn)e、Mn等金屬元素，也含有C、Si等非金屬元素，錯誤；D.鐵在一定條件下，可與水蒸氣反應產(chǎn)生四氧化三鐵和氫氣，正確；E.鐵在室溫下遇濃硝酸、濃硫酸，在金屬表面會被氧化產(chǎn)生一薄層致密的氧化物保護膜，而阻止了金屬的進一步反應，因此Fe在冷的濃硫酸中鈍化，正確。(2)向沸水中逐滴滴加飽和FeCl3溶液，至液體呈透明的紅褐色，這時發(fā)生Fe3＋的水解反應，產(chǎn)生氫氧化鐵膠體和鹽酸，該反應的離子方程式為Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3H＋；形成的該分散系屬于膠體，分散質(zhì)的微粒直徑范圍是1～100 nm。(3)電子工業(yè)需用30%的FeCl3溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅，制造印刷電路板，F(xiàn)eCl3溶液與銅反應的離子方程式是2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；從腐蝕后的廢液中回收銅并重新獲得FeCl3溶液，應該首先向溶液中加入過量的Fe粉，發(fā)生反應得到FeCl2溶液，把過量的Fe和置換出的Cu過濾出去，向濾渣中加入鹽酸使Fe發(fā)生反應得到FeCl2溶液，再過濾除去Cu，把兩次的濾液合并，再向其中通入過量的氯氣就得到了FeCl3溶液，所以選項A符合題意，而選項B、C、D都會引入雜質(zhì)離子，不符合題意，錯誤。(4)①根據(jù)原子守恒可得X的化學式是NaCl；②根據(jù)方程式可知高鐵酸鈉能夠殺菌消毒是因為它可以得到電子，具有強氧化性，而能夠除去水中懸浮物是因為反應后產(chǎn)生的還原產(chǎn)物Fe(OH)3在水中形成膠體，有強的吸附能力，能吸附水中懸浮的雜質(zhì)使之形成沉淀而除去；③A.KAl(SO4)212H2O電離產(chǎn)生的Al3＋會發(fā)生水解反應產(chǎn)生Al(OH)3膠體，因此有凈水作用，正確；B.[Fe(OH)(SO4)]n會形成Fe(OH)3膠體，因此有凈水作用，正確；C.ClO2 有強氧化性，可以殺菌消毒，危害也小，因此可作凈水劑，正確；D.“84”消毒液有殺菌消毒作用，但是堿性太強，氣味太濃，不適宜水的凈化，錯誤。 答案：(1)BDE (2)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3H＋ 1～100 nm (3)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　A (4)①NaCl　②強氧化　生成的Fe(OH)3在水中形成膠體能夠吸附水中的懸浮雜質(zhì)?、跘BC 11.根據(jù)下列轉(zhuǎn)化關系，回答有關問題。 (1)淺綠色溶液D主要成分的化學式為　　　　，試劑1是　　　　。 (2)下列物質(zhì)不能作為試劑2的是　　　　(填序號)。 a.Cl2　 　b.新制氯水　　 c.濃硫酸　　 d.S　 　e.硝酸 (3)固體A溶于稀鹽酸的化學方程式為____________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)溶液C→溶液F紅色加深的原因是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)某同學在實驗時向E中加入了過量的一種固體物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)棕黃色褪去，現(xiàn)對褪色原因進行探究。提出你的假設：　　　　　　　　；為了對你所提出的假設進行驗證，你設計的實驗方案是_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：從框圖可知，F(xiàn)e和稀鹽酸反應生成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FeCl3，試劑2為強氧化劑，S不符合條件。Fe與H2O(g)反應生成固體Fe3O4，F(xiàn)e3O4與鹽酸反應的化學方程式為Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋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，F(xiàn)e3＋變成Fe(SCN)3，加入試劑2(強氧化劑)，F(xiàn)e2＋被氧化為Fe3＋，并進一步轉(zhuǎn)化為Fe(SCN)3，所以溶液紅色加深。 答案：(1)FeCl2　KSCN溶液(或NH4SCN溶液) (2)d　(3)Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋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，使紅色加深 (5)加入還原劑將Fe3＋還原　用膠頭滴管取少量棕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。若溶液開始不出現(xiàn)紅色，加氯水后出現(xiàn)紅色，則說明假設正確；若溶液始終不變紅色，則假設不正確(其他合理答案均可) 12.鐵及其化合物在日常生活中應用廣泛。 (1)利用Fe2＋、Fe3＋的催化作用，常溫下可將SO2轉(zhuǎn)化為SO，從而實現(xiàn)對SO2的治理。已知含SO2的廢氣通入含F(xiàn)e2＋、Fe3＋的溶液時，其中一個反應的離子方程式為4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，則另一反應的離子方程式為_________________________________。 (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為洗滌，洗滌操作的具體方法為____________ ________________________________________________________________________。 ②濾液A中加入稍過量的NH4HCO3溶液，生成沉淀的同時有一種氣體產(chǎn)生，寫出其化學方程式：_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)如果煅燒不充分，產(chǎn)品中將有FeO存在，稱取3.0 g氧化鐵產(chǎn)品，溶解，在250 mL容量瓶中定容；量取25.00 mL待測溶液于錐形瓶中，用酸化的0.0100 0 molL－1 KMnO4溶液滴定至終點，重復滴定2～3次，消耗酸性KMnO4溶液體積的平均值為20.00 mL。 ①該實驗中的KMnO4溶液需要酸化，用于酸化的酸是　　　　(填序號)。 a.稀硝酸 b.稀鹽酸 c.稀硫酸 d.濃硝酸 ②上述產(chǎn)品中Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)為　　　　。 解析：(1)根據(jù)離子方程式4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O和題干信息可知，另一個反應必為Fe3＋將SO2氧化為SO，同時自身被還原為Fe2＋，從而Fe2＋、Fe3＋實現(xiàn)循環(huán)，達到催化作用。 (2)①根據(jù)流程圖可知，操作Ⅰ是過濾；洗滌的具體操作方法：沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水，浸沒沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復2～3次。②根據(jù)題給信息，化學方程式為FeSO4＋2NH4HCO3===FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋CO2↑＋H2O。 (3)①由于高錳酸鉀溶液具有強氧化性，鹽酸在常溫下即可被其氧化，又因Fe2＋具有還原性，硝酸不論稀、濃均具有強氧化性，故需選用稀硫酸酸化。②根據(jù)反應5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，可知樣品中FeO的質(zhì)量為0.02 L0.010 00 molL－1572 gmol－1＝0.72 g，所以產(chǎn)品中Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)為100%＝76%。 答案：(1)2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋ (2)①過濾　沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水至浸沒沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復2～3次 ②FeSO4＋2NH4HCO3===FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋CO2↑＋H2O (3)①c　②76%