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專題10 鐵及其化合物 （滿分60分 時(shí)間30分鐘） 姓名：_______________ 班級：_______________ 得分：_______________ 1．鐵單質(zhì)及其化合物在生活、生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。請回答下列問題: （1）黃鐵礦(FeS2)是生產(chǎn)硫酸和冶煉鋼鐵的重要原料,其中發(fā)生的一個(gè)反應(yīng)為3FeS2+8O26SO2+Fe3O4,若有3 mol FeS2參加反應(yīng),則轉(zhuǎn)移_______mol電子。 （2）氯化鐵溶液常用作印刷電路銅板的腐蝕劑,反應(yīng)的離子方程式為________________。從腐蝕廢液中回收金屬銅還需要的試劑是__________。 （3）與明礬相似,硫酸鐵也可用于凈水,其作用原理是____________________(用離子方程式表示);在使用時(shí)發(fā)現(xiàn)硫酸鐵并不能使酸性廢水中懸浮物沉降除去,其原因是_______________。 （4）鐵紅是一種紅色顏料,其主要成分是Fe2O3。將一定量的鐵紅溶于160 mL 5 molL-1鹽酸中,再加入一定量鐵粉恰好溶解,收集到2.24 L氫氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況),經(jīng)檢測,溶液中無Fe3+,則參加反應(yīng)的鐵粉的質(zhì)量為_____。 【答案】322Fe3++Cu2Fe2++Cu2+　鐵粉、稀鹽酸(其他合理答案均可)Fe3++3H2OFe(OH)3(膠體)+3H+在酸性條件下抑制了鐵離子的水解,無法生成氫氧化鐵膠體,不能使懸浮物沉降除去11.2 g 【解析】 【詳解】 Fe3++3H2OFe(OH)3(膠體)+3H+；在酸性條件下抑制了鐵離子的水解,無法生成氫氧化鐵膠體,不能使懸浮物沉降除去； 2．鐵是生產(chǎn)、生活及生命中的重要元素。 （1）血紅蛋白中的鐵元素呈+2價(jià)，具有結(jié)合O2分子結(jié)合成氧合血紅蛋白的能力。如果誤服亞硝酸鹽，會使人中毒，因?yàn)槎r(jià)鐵被_______（填“氧化”或“還原”）。 （2）為防止FeCl2發(fā)生氧化反應(yīng)而變質(zhì)，存放時(shí)應(yīng)加入_____（填化學(xué)式）。現(xiàn)有一瓶久置的FeCl2溶液，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)其中是否含有Fe3+__________________________。 （3）高鐵酸鈉（Na2FeO4）是水處理過程中使用的一種新型消毒劑。在強(qiáng)堿溶液中次氯酸鈉與Fe(OH)3反應(yīng)生成Na2FeO4的離子方程式：__________________________；高鐵酸鈉對水消毒時(shí)轉(zhuǎn)化為Fe3+，F(xiàn)e3+ 凈水的有關(guān)離子方程式為___________________。 （4）球墨鑄鐵中含有一種鐵碳化合物X。實(shí)驗(yàn)小組為測定X的組成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下： 固體2的俗名是________，X的化學(xué)式可以表示為________。 （5）某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，向其中逐漸加入鐵粉，溶液中Fe2＋的濃度和加入鐵粉的物質(zhì)的量之間的關(guān)系如圖所示。則溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物質(zhì)的量濃度之比為________。 。 【答案】氧化Fe取少量待測液，滴加KSCN溶液，若溶液呈血紅色，說明原溶液中有Fe3+3ClO－＋2Fe(OH)3＋4OH－=2FeO42－＋5H2O＋3Cl－Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3H＋鐵紅Fe3C1∶1∶4 【解析】 【詳解】 （4） 化合物X在空氣中高溫煅燒生成固體1，固體1為鐵的氧化物，加入過量鹽酸，溶液甲中含有鐵的化合物，加入足量的Cl2，應(yīng)是將Fe2＋氧化成Fe3＋，加熱蒸發(fā)，灼燒得到Fe2O3，即固體2為Fe2O3，俗名為鐵紅，固體2中鐵原子的物質(zhì)的量為242/160mol，0.3mol，根據(jù)元素守恒，化合物X中鐵原子的物質(zhì)的量為0.3mol，C原子的物質(zhì)的量為(18－0.356)/12mol=0.1mol，化合物X的化學(xué)式為Fe3C； （5）氧化性強(qiáng)弱的順序是HNO3>Fe(NO3)3>Cu(NO3)2，加入鐵粉的反應(yīng)的離子方程式為①Fe＋4H＋＋NO3－=Fe3＋＋NO↑＋2H2O，②Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，③Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu2＋，0～1段發(fā)生反應(yīng)①，消耗HNO3的物質(zhì)的量為4mol，1～2段發(fā)生②，②消耗Fe3＋的物質(zhì)的量為2mol，反應(yīng)①生成Fe3＋的物質(zhì)的量為1mol，即原溶液中Fe(NO3)3的物質(zhì)的量為1mol，2～3段發(fā)生反應(yīng)③，消耗Cu(NO3)2的物質(zhì)的量為1mol，同一溶液體積相同，物質(zhì)的量濃度之比等于其物質(zhì)的量之比，即Fe(NO3)3、Cu(NO3)3、HNO3物質(zhì)的量之比為1：1：4。 【點(diǎn)睛】難點(diǎn)是氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，先根據(jù)題中信息，書寫出ClO－＋Fe(OH)3→FeO42－＋Cl－，根據(jù)化合價(jià)的升降法進(jìn)行配平，即3ClO－＋2Fe(OH)3→2FeO42－＋3Cl－，環(huán)境為堿性，且利用電荷守恒，OH－為反應(yīng)物，H2O為生成物，因此離子方程式為3ClO－＋2Fe(OH)3＋4OH－=2FeO42－＋5H2O＋3Cl－。 3．某?；瘜W(xué)小組學(xué)生利用如圖所示裝置進(jìn)行“鐵與水反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)，并利用產(chǎn)物進(jìn)一步制取FeCl36H2O晶體。 （1）裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________________。 （2）裝置E中的現(xiàn)象是_________________________________________。 （3）停止反應(yīng)，待B管冷卻后，取其中的固體，加入過量稀鹽酸充分反應(yīng)，過濾。簡述檢驗(yàn)濾液中Fe3＋的操作方法：________________________________________。 （4）該小組學(xué)生利用上述濾液制取FeCl36H2O晶體，設(shè)計(jì)流程如下 步驟Ⅰ中加入新制氯水的作用是__________________________________。 【答案】3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 黑色固體變紅，右端管壁有水珠生成 取少量濾液，滴入幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變紅色 將Fe2＋氧化成Fe3＋ 【解析】 溶液是否變紅色； （4）因?yàn)槁葰饩哂袕?qiáng)氧化性，所以能將二價(jià)鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，即為：將Fe2＋氧化成Fe3＋； 【點(diǎn)睛】本題考查了鐵及其化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，易錯(cuò)點(diǎn)：鐵與水蒸氣反應(yīng)原理。 4．（一）某班同學(xué)用如下實(shí)驗(yàn)探究Fe2+、Fe3+的性質(zhì)。回答下列問題： （1）分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體，均配制成0.1 mol/L 的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑，其目的是__________________________。 （2）甲組同學(xué)取2mLFeCl2溶液，加入幾滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液變紅，說明Cl2可將Fe2+氧化。FeCl2溶液與氯水反應(yīng)的離子方程式為_______________。 （3）乙組同學(xué)認(rèn)為甲組的實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，該組同學(xué)在2mLFeCl2溶液中先加入0．5mL煤油，再于液面下依次加入幾滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液變紅，煤油的作用是_____________。 （二）工業(yè)上用赤鐵礦（含F(xiàn)e2O3、FeO，也含有Al2O3、MnO2、CuO、SiO2等）制備綠礬FeSO47H2O的流程如下： （1）氫氧化鈉溶液加入赤鐵礦中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________；_________________。 （2）向?yàn)V渣Ⅰ中加入過量的試劑a為___________，過量的試劑b投入到濾液Ⅱ發(fā)生的所有反應(yīng)的離子方程式為______________；_________________；________________。 （3）實(shí)驗(yàn)室中操作①②③的名稱為_________________________。 （4）操作④隔絕空氣的目的是_______________________________________________。 【答案】防止Fe2+被氧化2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl—隔絕空氣（排除氧氣對實(shí)驗(yàn)的影響）Al2O3+2OH-=2AlO2－+H2OSiO2+2OH-=SiO32-+H2O硫酸(H2SO4)Fe＋2Fe3+＝3Fe2+Fe＋Cu2+＝Cu＋Fe2+Fe＋2H+＝H2↑＋Fe2+過濾防止溶液中的Fe2+被空氣氧化為Fe3+ 【解析】 【分析】 由制備流程可知，加NaOH溶液后，兩性氧化物Al2O3、酸性氧化物SiO2與NaOH溶液反應(yīng)，則濾液I中含有的離子為OH-、AlO2-、SiO32-，濾渣I中含F(xiàn)e2O3、FeO、MnO2、CuO；加入硫酸溶液，F(xiàn)e2O3、FeO、CuO溶于硫酸，得到含有硫酸、Fe2（SO4）3、FeSO4、CuSO4的混合液，則試劑a為硫酸；向混合液中加入Fe，F(xiàn)e與硫酸、Fe2（SO4）3、CuSO4反應(yīng)得到FeSO4溶液，則試劑b為Fe，濾渣Ⅲ為Cu、Fe，濾液Ⅲ為FeSO4溶液，F(xiàn)eSO4溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到綠礬。 【詳解】 【點(diǎn)睛】本題以鐵及其化合物為載體考查了實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和化學(xué)工藝流程，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾?，注意元素化合物與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，把握物質(zhì)的性質(zhì)、流程中發(fā)生的反應(yīng)、混合物分離方法為解答的關(guān)鍵。