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課時作業(yè)17　鐵的重要化合物 時間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(每小題4分，共48分) 1．已知硝酸能將Fe2＋氧化為Fe3＋。下列物質(zhì)反應后能使KSCN溶液變紅的是(　　) ①過量的Fe與Cl2反應 ②Fe與過量稀硫酸反應 ③FeCl2溶液中通入少量Cl2 ④Fe和Fe2O3的混合物溶于鹽酸中 ⑤向Fe(NO3)2溶液中加入過量稀硫酸 A．只有①　　　　　　　　　 B．只有①③⑤ C．只有①②③ D．全部 解析：要使KSCN溶液變紅，則一定要產(chǎn)生Fe3＋，①和③中Cl2可將鐵元素轉(zhuǎn)化為Fe3＋，⑤中相當于有HNO3，可將Fe2＋氧化為Fe3＋，④中Fe2O3溶于鹽酸后產(chǎn)生的Fe3＋能與Fe反應，若Fe過量，則無Fe3＋。 答案：B 2．將2.4 g Fe、Al混合粉末溶于75 mL 4 molL－1的鹽酸中，反應一段時間后，再加入250 mL 1.5 molL－1的NaOH溶液，反應完全后，溶液中大量存在的有(　　) A．Na＋、Fe2＋ B．Al3＋、Fe2＋ C．Fe3＋、AlO D．Na＋、AlO 解析：該題可用極值法進行判斷。n(HCl)＝0.3 mol，設2.4 g粉末全部為Al(0.089 mol)，由Al～3HCl可知，消耗0.089 mol Al需HCl 0.267 mol，鹽酸過量；設2.4 g粉末全部為Fe(0.043 mol)，由Fe～2HCl可知，消耗0.043 mol Fe需HCl 0.086 mol，所以金屬混合物全部溶于鹽酸中，反應后鹽酸有剩余。反應后溶液中剩余的HCl、生成的AlCl3、FeCl2都與NaOH溶液反應，假設Al3＋、Fe2＋沉淀完全，則此時溶液中的溶質(zhì)為NaCl，根據(jù)n(Na＋)＝n(Cl－)，則過量的NaOH的物質(zhì)的量為n(NaOH)＝0.375 mol－0.3 mol＝0.075 mol，所以Fe2＋被沉淀，Al3＋大部分或全部轉(zhuǎn)化為AlO，故反應后溶液中大量存在的離子為Na＋、AlO和Cl－。 答案：D 3．選擇合適試劑完成甲、乙兩組實驗。 甲組：檢驗含F(xiàn)e3＋的溶液中是否含有Fe2＋； 乙組：檢驗含F(xiàn)e2＋的溶液中是否含有Fe3＋。 下列試劑及加入試劑順序能達到實驗目的的是(　　) 解析：甲組，在Fe3＋存在的條件下檢驗Fe2＋，要排除Fe3＋干擾。所選試劑具備下列條件：一是能與Fe2＋發(fā)生有明顯現(xiàn)象的反應；二是與Fe3＋不反應。只有酸性KMnO4溶液符合條件：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，實驗現(xiàn)象是紫色變淺(或褪去)。乙組，在Fe2＋存在的條件下，檢驗Fe3＋，用KSCN溶液檢驗Fe3＋，F(xiàn)e2＋無干擾。 答案：B 4．將1.12 g鐵粉加入到25 mL 2 molL－1的氯化鐵溶液中，充分反應后，其結(jié)果是(　　) A．鐵粉剩余，溶液呈淺綠色，Cl－基本不變 B．向溶液中滴入無色KSCN溶液，仍無色 C．Fe2＋與Fe3＋物質(zhì)的量之比為61 D．氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為25 解析：n(Fe)＝0.02 mol，n(FeCl3)＝0.05 mol，由Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋知，F(xiàn)e3＋過量0.01 mol，鐵粉全部溶解，反應生成Fe2＋0.06 mol；Fe3＋過量，滴入無色KSCN溶液，溶液顯紅色；氧化生成的Fe2＋和還原生成的Fe2＋的物質(zhì)的量之比為12。 答案：C 5．FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的鐵粉，充分反應后仍有固體存在，則下列判斷不正確的是(　　) A．溶液中一定含Cu2＋ B．溶液中一定含F(xiàn)e2＋ C．加入KSCN溶液一定不變血紅色 D．剩余固體中一定含Cu 解析：加入鐵粉后，因為Fe3＋氧化性強于Cu2＋，鐵粉先與FeCl3反應，然后與CuCl2反應，充分反應后仍存在的固體一定含有Cu，可能含有Fe，D正確；所得溶液中一定不含F(xiàn)e3＋，可能含有Cu2＋，一定含有Fe2＋，加入KSCN一定不變紅色，B、C正確，A錯誤。 答案：A 6．“百煉成鋼”是指反復將熾熱的生鐵在空氣中錘打，轉(zhuǎn)化為堅硬的鋼，其實質(zhì)是對生鐵的不斷除雜過程。下列敘述不正確的是(　　) 選項 被提純物質(zhì) 雜質(zhì) 除雜試劑或方法 A FeCl3溶液 FeCl2 通入適量Cl2 B FeCl2溶液 FeCl3 加入過量鐵粉并過濾 C 鐵粉 鋁粉 加入過量NaOH溶液并過濾 D Fe(OH)3溶液 Fe(OH)2 在空氣中灼燒 解析：A項發(fā)生反應：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，正確；B項發(fā)生反應：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，正確；C項發(fā)生反應：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，而Fe不與NaOH溶液反應，正確；D項混合物在空氣中灼燒時會發(fā)生分解最終生成Fe2O3，錯誤。 答案：D 7．某溶液由相同物質(zhì)的量的CuCl2、FeCl3、AlCl3混合而成，向該溶液中加入鐵粉，充分攪拌后振蕩，鐵粉仍有剩余，此時得到的溶液中存在較多的金屬陽離子是(　　) A．Fe3＋、Cu2＋ B．Fe2＋、Al3＋ C．Fe3＋、Al3＋ D．Fe2＋、Fe3＋ 解析：向CuCl2、FeCl3、AlCl3混合溶液中加入鐵粉時，由于Al的活動性大于Fe的，所以Fe不與Al3＋反應，實際上是Cu2＋、Fe3＋與Fe反應。反應后Fe有剩余，則說明Cu2＋、Fe3＋與Fe分別完全反應：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，由此可知反應后溶液中存在較多的金屬陽離子為Fe2＋、Al3＋。 答案：B 8．將a g鐵和氧化鐵的混合物加入足量的鹽酸中，充分反應，固體無剩余。測得參加反應的HCl為0.08 mol，放出標準狀況下的氣體0.224 L。則下列判斷中正確的是(　　) A．原混合物中n(Fe)n(Fe2O3)＝21 B．向溶液中滴入KSCN溶液，顯紅色 C．無法計算原混合物的質(zhì)量 D．溶液中Fe2＋和Fe3＋的物質(zhì)的量之比為31 解析：因為Fe3＋和H＋的氧化性強弱順序為Fe3＋>H＋，所以當產(chǎn)生氫氣時，F(xiàn)e3＋已經(jīng)全部被還原為Fe2＋，故向溶液中滴入KSCN溶液，溶液不變紅色；根據(jù)題目給出的數(shù)據(jù)，可以計算出n(Fe)＝0.02 mol，n(Fe2O3)＝0.01 mol。 答案：A 9．有一鐵的氧化物樣品，用140 mL 5 molL－1的鹽酸恰好完全溶解，所得溶液還能與通入的0.56 L氯氣(標準狀況)反應，使Fe2＋全部轉(zhuǎn)化為Fe3＋，則此氧化物為(　　) A．Fe2O3　 　B．Fe3O4　 　C．Fe4O5　 　D．Fe5O7 解析：鐵的氧化物與稀鹽酸反應生成FeCl2、FeCl3和H2O。通入Cl2后Fe2＋被氧化為Fe3＋，則溶液中溶質(zhì)最終只有FeCl3，可由n(Cl)求n(Fe)。氧化物中的氧與鹽酸中的氫結(jié)合生成H2O，可由鹽酸中的n(H)求n(O)；再由求得鐵的氧化物的化學式。n(Cl)＝5 molL－10.14 L＋2＝0.75 mol；n(H)＝5 molL－10.14 L＝0.7 mol，所以＝＝＝，即該氧化物的化學式為Fe5O7。故正確答案為D。 答案：D 10．向200 mL 0.1 mol/L的Fe(NO3)2溶液中加入適量的NaOH溶液，使Fe2＋恰好完全沉淀，過濾，小心加熱沉淀，直到水分蒸干，再灼燒到質(zhì)量不再變化，此時固體的質(zhì)量為(　　) A．1.44 g B．1.6 g C．2.82 g D．4.36 g 解析：在實驗過程中發(fā)生如下反應：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，加熱、灼燒時又會發(fā)生下列變化：Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3，根據(jù)反應前后鐵元素守恒從而可得所得固體的質(zhì)量為1.6 g。 答案：B 11．已知下述三個實驗均能發(fā)生化學反應： ① ② ③ 將鐵釘放入硫酸銅溶液中 向硫酸亞鐵溶液中滴入幾滴氯水 將銅絲放入氯化鐵溶液中 下列判斷正確的是(　　) A．實驗①中鐵釘只做還原劑 B．實驗②中Fe2＋既顯氧化性又顯還原性 C．實驗③中發(fā)生的是置換反應 D．上述實驗證明氧化性：Fe3＋＞Fe2＋＞Cu2＋ 解析：實驗①中鐵釘做還原劑，氧化性Cu2＋＞Fe2＋；實驗②中Fe2＋只表現(xiàn)還原性，實驗③中反應為：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2不是置換反應，分析可知：氧化性：Fe3＋＞Cu2＋，綜上可知氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，故A正確，B、C、D錯誤。 答案：A 12．向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入100 mL 1 molL－1的鹽酸，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中不含F(xiàn)e3＋，若用過量的CO在高溫下還原相同質(zhì)量的原混合物，固體減少的質(zhì)量為(　　) A．3.2 g B．2.4 g C．1.6 g D．0.8 g 解析：Cu、Fe2O3的混合物若用過量的CO在高溫下還原，固體減少的質(zhì)量就是混合物中O的質(zhì)量，混合物中加入100 mL 1 molL－1的鹽酸，恰好使混合物完全溶解，則Fe2O3中的O生成了H2O，生成的H2O中的H來自鹽酸，物質(zhì)的量為n(H)＝0.1 L1 molL－1＝0.1 mol，則n(H2O)＝n(O)＝0.05 mol，氧元素的質(zhì)量為0.05 mol16 gmol－1＝0.8 g，選D。 答案：D 二、非選擇題(共52分) 13．(13分)下圖所示裝置可用來制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化時的顏色變化。實驗時必須使用鐵屑和6 mol/L的稀硫酸，其他試劑任選。 請回答下列問題： (1)B裝置中盛有一定量的NaOH溶液，A裝置中應預先加入的試劑是________，A裝置中發(fā)生反應的離子方程式是_____________。 (2)實驗開始時應先將活塞a________(填“打開”或“關閉”)。 (3)簡述制取Fe(OH)2的操作過程_________________________ _________________________________________________________。 (4)實驗完畢，拔去B裝置中的橡膠塞，放入一部分空氣，此時B裝置中發(fā)生反應的化學方程式為____________________________。 (5)在下圖中，裝置________(填序號)能較長時間觀察到Fe(OH)2白色沉淀。 解析：(1)題圖中A裝置的作用是產(chǎn)生H2，利用H2趕走整個裝置中的空氣，降低Fe2＋被氧化的速率，以便能較長時間觀察到Fe(OH)2白色沉淀，故A裝置中應預先加入的試劑為鐵屑：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。(2)實驗開始時打開活塞a，A裝置中產(chǎn)生的H2沿導管進入B裝置，趕走裝置中的空氣。(3)關閉活塞a，氣體不能逸出，壓迫A裝置中的液體通過導管進入B裝置，F(xiàn)eSO4與NaOH混合產(chǎn)生Fe(OH)2白色沉淀。(4)實驗完畢拔去B裝置的橡膠塞，空氣進入B裝置，O2與Fe(OH)2發(fā)生反應，使Fe(OH)2轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3紅褐色沉淀。(5)①裝置用H2SO4與Fe反應產(chǎn)生的H2趕出裝置中的空氣；②裝置與①裝置原理相似，只不過在兩個試管中進行；③裝置沒有隔絕空氣；④裝置中膠頭滴管插入液面以下，且有苯在上層隔離空氣，故①②④裝置都能較長時間觀察到Fe(OH)2白色沉淀。 答案：(1)鐵屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2)打開 (3)關閉活塞a，使FeSO4溶液壓入B裝置中進行反應 (4)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3↓ (5)①②④ 14．(13分)過去電子工業(yè)常用30%的FeCl3溶液腐蝕敷有銅箔的絕緣板，制成印刷線路板，發(fā)生反應的化學方程式為2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。 (1)檢驗腐蝕后的溶液中是否含有Fe3＋應選用的試劑是________。 (2)為了從使用過的廢腐蝕液中回收銅，并重新制得純凈的FeCl3溶液，可采用如下圖所示實驗步驟。請在各空格或括號內(nèi)填入適當?shù)奈镔|(zhì)使實驗達到預期目的。 (3)寫出有關反應的離子方程式__________________。 答案：(1)KSCN(或其他含SCN－可溶性鹽) (2)①Fe　③鹽酸?、軨l2　(A)FeCl2　(B)Fe、Cu　(C)Cu (3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，F(xiàn)e＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，F(xiàn)e＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 15.(13分)下圖中，A、B、C、D、E是單質(zhì)，G、H、I、F是B、C、D、E分別和A形成的二元化合物。已知： ①反應C＋GB＋H能放出大量的熱，該反應曾應用于鐵軌的焊接； ②I是一種常見的溫室氣體，它和E可以發(fā)生反應：2E＋I2F＋D，F(xiàn)中E元素的質(zhì)量分數(shù)為60%。 回答問題： (1)①中反應的化學方程式為____________________________； (2)1.6 g G溶于鹽酸，得到的溶液與銅粉完全反應，計算至少所需銅粉的質(zhì)量(寫出離子方程式和計算過程)； _________________________________________________________________________________________________________________。 (3)C與過量NaOH溶液反應的離子方程式為_______________；反應后溶液與過量化合物I反應的離子方程式為_______________ _________________________________________________________； (4)E在I中燃燒觀察到的現(xiàn)象是________________________。 解析：由①中反應C＋GB＋H曾應用于鐵軌的焊接，可知該反應為2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，又知G、H是B、C分別與A形成的二元化合物，可確定A為O2，C為Al，G為Fe2O3，B為Fe，H為Al2O3。由②中I是一種常見的溫室氣體，則I為CO2，又知I(CO2)是D和A(O2)形成的二元化合物，則D為碳。結(jié)合反應2E＋I2F＋D，F(xiàn)中E元素的質(zhì)量分數(shù)為60%可知，E為Mg，F(xiàn)為MgO。 Fe2O3溶于鹽酸生成Fe3＋，F(xiàn)e3＋與銅粉發(fā)生反應2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。n(Fe2O3)＝＝0.010 mol,0.010 mol Fe2O3生成0.020 mol Fe3＋，F(xiàn)e3＋與銅粉反應時消耗0.010 mol Cu，即0.64 g。 答案：(1)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe (2)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O,2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，n(Cu)＝n(Fe2O3)＝＝0.010 mol，銅粉的質(zhì)量＝0.010 mol64 gmol－1＝0.64 g (3)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO (注：不要求寫OH－＋CO2===HCO) (4)鎂條劇烈燃燒，生成白色粉末，反應器內(nèi)壁附著有黑色的固體 16．(13分)某同學利用如圖所示裝置進行鐵跟水蒸氣反應的實驗，并繼續(xù)研究鐵及其化合物的部分性質(zhì)。 (1)試管中發(fā)生反應的化學方程式為____________________。 (2)該同學欲確定反應一段時間后試管中固體物質(zhì)的成分，設計了如下方案： ①待試管冷卻，取其中固體少許溶于稀鹽酸得溶液B；②取少量溶液B滴加KSCN溶液，若溶液變紅，則試管中固體是________(只有一個選項符合題意)，若溶液未變紅，則試管中固體是________(只有一個選項符合題意)。 A．一定有Fe3O4，可能有Fe B．只有Fe(OH)3 C．一定有Fe3O4和Fe D．一定有Fe(OH)3，可能有Fe E．只有Fe3O4 (3)該同學按上述方案進行了實驗，溶液未變紅色，原因是______________________________________(用化學方程式表示)。  (4)該同學馬上另取少量溶液B，使其跟NaOH溶液反應。若按右圖所示的操作，可觀察到生成白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色的現(xiàn)象，請寫出與上述現(xiàn)象相關反應的化學方程式____________________________。 (5)一段時間后，該同學發(fā)現(xiàn)(3)中未變紅的溶液變成紅色。由此可知，實驗室FeCl2溶液需現(xiàn)用現(xiàn)配制的原因是________，并且配制時應加入少量________。 解析：(1)Fe在加熱條件下可與H2O(g)反應生成Fe3O4和H2。(2)(3)根據(jù)Fe與H2O(g)的反應可知，試管中固體的成分可能為Fe3O4或Fe3O4與Fe的混合物，與鹽酸發(fā)生反應Fe3O4＋8HCl===FeCl2＋2FeCl3＋4H2O，可能的反應為2FeCl3＋Fe===3FeCl2，F(xiàn)e＋2HCl===FeCl2＋H2↑；取溶 液B滴加KSCN溶液，若溶液變紅，則試管中固體一定有Fe3O4，可能含少量Fe；若不變紅，則試管中一定有Fe3O4和Fe。 (4)FeCl2溶液與NaOH溶液反應生成Fe(OH)2白色沉淀，F(xiàn)e(OH)2易被氧化，使沉淀發(fā)生顏色變化。 (5)FeCl2易被氧化而生成FeCl3，故FeCl2溶液應現(xiàn)用現(xiàn)配，并加入少量鐵粉以防止被氧化。 答案：(1)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (2)A　C (3)2FeCl3＋Fe===3FeCl2 (4)FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (5)FeCl2易被空氣氧化為FeCl3　鐵粉