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考點十七 鐵及其化合物 1．在火星上工作的美國“勇氣號”“機(jī)遇號”探測車的一個重要任務(wù)就是收集有關(guān)Fe2O3及其硫酸鹽的信息，用以證明火星上存在或曾經(jīng)存在過水。以下敘述正確的是(　　) A． Fe2O3與Fe3O4互為同素異形體 B． 制備Al用電解法，制備Fe、Cu可用還原法 C． 將SO2通入BaCl2溶液中至飽和，有沉淀產(chǎn)生 D． 檢驗從火星上帶回來的紅色物質(zhì)是否是Fe2O3的操作步驟為：樣品→粉碎→加水溶解→過濾→向濾液中滴加KSCN溶液 【答案】B 2．將Fe、Cu、FeCl2、FeCl3、CuCl2盛于同一容器中充分反應(yīng)，如Fe有剩余，則容器中只能有的金屬或金屬離子是 （ ） A． Cu、Fe3+ B． Fe2+、Fe3+ C． Cu、Cu2+、Fe D． Cu、Fe2+、Fe 【答案】D 【解析】將Fe、Cu、FeCl2、FeCl3、CuCl2盛于同一容器中充分反應(yīng)，因氧化性：FeCl3＞CuCl2＞FeCl2，還原性Fe＞Cu，如Fe有剩余，則剩余的金屬一定有Cu，溶液中不存在Fe3+、Cu2+，含有Fe2+，故答案選D。 3．下列裝置能達(dá)到相應(yīng)實驗?zāi)康牡氖牵? ） 【答案】A 【解析】A. 煤油隔絕空氣，防止生成的氫氧化亞鐵被氧化，則圖中裝置可制取Fe(OH)2并觀察其顏色，所以A選項是正確的；B. NH4Cl受熱分解生成氨氣和氯化氫，氨氣和氯化氫遇冷又生成NH4Cl，因此得不到氨氣，故B錯誤；C. 碘易溶于酒精，不分層，不能利用分液漏斗來分離，故C錯誤；D.二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮氣體，不能用排水法收集二氧化氮，故D錯誤。 4．下列實驗操作、現(xiàn)象及得出的結(jié)論均正確的是 選項 實驗操作 現(xiàn)象 結(jié)論 A 向Fe(NO3)2樣品溶于稀硫酸，滴入KSCN溶液 溶液變紅 稀硫酸能氧化Fe2＋ B Cu與濃硫酸反應(yīng)，將反應(yīng)混合物冷卻后，再向反應(yīng)器中加入冷水 溶液變藍(lán) 驗證生成Cu2＋ C 向盛有Na2SO3溶液的試管中向加入BaCl2溶液，再滴入稀硝酸 生成不溶于稀硝酸的白色沉淀 原Na2SO4溶液已被 空氣中O2氧化 D 電解FeCl2和鹽酸的混合溶液，電解一段時間后，在陽極附近滴加 KSCN溶液 陽極附近溶液變紅，并無氣泡產(chǎn)生 Fe2＋的還原性強(qiáng)于Cl－ 【答案】D 5．下列關(guān)于Fe3＋、Fe2＋的說法錯誤的是(　　) A． 用酸性KMnO4溶液檢驗FeCl3溶液中是否含有FeCl2 B． 配制FeCl3溶液時，先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中，再加水稀釋到所需要的濃度 C． 用如圖裝置可以制備Fe(OH)2沉淀 D． 向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2＋被氧化 【答案】A 6．下列實驗操作、實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)論不正確的是 選項 實驗操作 實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)論 A 將大小相同的金屬鈉分別投入水和乙醇中 鈉與水反應(yīng)比鈉與乙醇反應(yīng)劇烈 堿性：乙醇鈉＞氫氧化鈉 B 向KNO3和KOH混合溶液中加入鋁粉并加熱，管口放置濕潤的紅色石蕊試紙 試紙變?yōu)樗{(lán)色 NO3-被還原為NH3 C 向KI溶液中加少量苯，然后加FeCl3溶液 有機(jī)層呈橙紅色 還原性：Fe2+＞I- D 向1mL 0.1mo/L Na2S溶液中滴入1mL0.1mol/L ZnSO4溶液再加入0.1mol/L CuSO4溶液 開始有白色沉淀生成，后有黑色沉淀生成 Ksp(CuS)Fe3+。下列說法不正確的是( ) A． 鈰(Ce)元素在自然界中主要以化合態(tài)形式存在 B． 鈰溶于氫碘酸的化學(xué)方程式可表示為：Ce + 4HI = CeI4 + 2H2↑ C． 用Ce(SO4)2溶液滴定硫酸亞鐵溶液，其離子方程式為：Ce4++Fe2+ = Ce3++Fe3+ D． 四種穩(wěn)定的核素13658Ce、13858Ce、14058Ce、14258Ce，它們互稱為同位素 【答案】B 11．下列有關(guān)鐵元素的敘述中正確的是(　　) A． Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，說明穩(wěn)定性：Fe(OH)2溶液的酸堿性不同 20．高鐵酸鉀（K2Fe04）是一種理想的綠色高效水處理劑。某學(xué)習(xí)小組用如圖所示裝置（夾持儀器已略去）制備KClO溶液，并通過KClO溶液與Fe（NO3）3溶液的反應(yīng)制備K2Fe04。 查閱資料知K2FeO4的部分性質(zhì)如下：①可溶于水、微溶于濃KOH溶液； ②在0-5℃、強(qiáng)堿性溶液中比較穩(wěn)定； ③在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解； ④在酸性至弱堿性條件下，能與水反應(yīng)生成Fe(OH)3和O2。 請回答下列問題： （1）儀器C和D中都盛有KOH溶液，其中C中KOH溶液的用途是_____。 （2）Cl2與KOH的濃溶液在較高溫度下反應(yīng)生成KClO3。為保證反應(yīng)生成KClO，需要將反應(yīng)溫度控制在0-5℃，在不改變KOH溶液濃度的前提下，實驗中可以采取的措施是_____。 （3）在攪拌條件下，將Fe(NO3)3飽和溶液緩慢滴加到KClO飽和溶液中即可制取K2Fe04，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_____；該操作不能將KClO飽和溶液滴加到Fe(NO3)3飽和溶液中，其原因是_____。 （4）制得的粗產(chǎn)品中含有Fe(OH)3、KCl等雜質(zhì)。一種提純方案為：將一定量的K2Fe04粗產(chǎn)品溶于冷的3mol/LKOH溶液中，用砂芯漏斗過濾，將濾液置于冰水浴中，向濾液中加入飽和KOH溶液，攪拌、靜置，再用砂芯漏斗過濾，晶體用適量乙醇洗滌2-3次后，在真空干燥箱中干燥。 ①第一次和第二次過濾得到的固體分別對應(yīng)的是（填化學(xué)式）_____、_____。 ②晶體用乙醇洗滌的原因是_____。 【答案】和氯氣反應(yīng)制備KClO裝置C加冰水浴冷卻Fe(NO3)3＋3KClO＋10KOH=2K2FeO4＋3KCl＋6KNO3＋5H2O生成的K2FeO4在Fe3＋催化作用下會發(fā)生分解Fe(OH)3K2FeO4乙醇揮發(fā)時帶走水分，防止K2FeO4與水發(fā)生反應(yīng) 中，其原因是生成的K2FeO4在Fe3＋催化作用下會發(fā)生分解； （4）①因為Fe（OH）3不溶于水，所以第一次用砂芯漏斗過濾，除去Fe（OH）3，則得到的固體為Fe（OH）3，由于K2FeO4可溶于水、微溶于濃KOH溶液，將濾液置于冰水浴中，向濾液中加入飽和的KOH溶液，析出K2FeO4晶體，再進(jìn)行過濾，則第二次用砂芯漏斗過濾，得到K2FeO4晶體；②乙醇揮發(fā)時帶走水分，防止K2FeO4與水發(fā)生反應(yīng)． 21．鐵及其化合物有豐富多彩的化學(xué)性質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}： （1）鐵元素在周期表中的位置為第______周期_____族。 （2）FeCl3溶液可用于吸收尾氣中的SO2，寫出該反應(yīng)的離子方程式：_________。 （3）某化學(xué)興趣小組同學(xué)用如圖裝置，充分加熱硫酸亞鐵晶體(FeSO4xH2O)至完全分解。 ① 裝置A中需持續(xù)通入N2，其目的是______________________________。 ② 充分反應(yīng)一段時間后，小組同學(xué)觀察到實驗現(xiàn)象為：裝置A中殘留有紅棕色固體，裝置B中固體變藍(lán)，C中溶液褪色，請寫出FeSO4分解的化學(xué)方程式：______________。 ③ 裝置D中干燥管的作用為______________。 【答案】四Ⅷ2Fe3++SO2+2H2O＝2Fe2++SO42-+4H+持續(xù)充入氮氣，可排除裝置中的空氣，將晶體分解的氣體產(chǎn)物全部從A中排出2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑防止氫氧化鈉溶液倒吸； A中排出；因此，本題正確答案是:持續(xù)充入氮氣,可排除裝置中的空氣,將晶體分解的氣體產(chǎn)物全部從A中排出。 ②裝置A中殘留有紅棕色固體為氧化鐵，裝置B中固體變藍(lán)，說明有水生成，C中溶液褪色，說明產(chǎn)生二氧化硫氣體，結(jié)合原子及電子守恒可以知道,FeSO4分解的化學(xué)方程式：2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑；綜上所述，本題答案是：2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑。 ③裝置D中干燥管的作用為防止氫氧化鈉溶液倒吸；因此，本題正確答案是:防止氫氧化鈉溶液倒吸。 22．完成下列填空： （1）在Fe(NO3)3溶液中加入Na2SO3溶液,溶液先由棕黃色變?yōu)闇\綠色，過一會又變?yōu)樽攸S色，溶液先變?yōu)闇\綠色的原因是_________________（用文字表達(dá)），又變?yōu)樽攸S色的離子方程式是_____________________。 （2）近幾年開發(fā)的甲醇燃料電池采用鉑作電極催化劑，電池中的質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過。其工作原理的示意圖如下： Pt(a)電極是電池的________極，電極反應(yīng)式為________________________；Pt(b)電極發(fā)生________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)，電極反應(yīng)式為_________________________ （3）已知鉛蓄電池的工作原理為Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，現(xiàn)用如圖裝置進(jìn)行電解(電解液足量)，測得當(dāng)鉛蓄電池中轉(zhuǎn)移0.4 mol電子時鐵電極的質(zhì)量減少11.2 g。請回答下列問題。 ①A是鉛蓄電池的________極，鉛蓄電池正極反應(yīng)式為_____________________， ②Ag電極的電極反應(yīng)式是__________________________， ③Cu電極的電極反應(yīng)式是________________________________， CuSO4溶液的濃度________(填“減小”“增大”或“不變”)。 【答案】Fe3+被還原為Fe2+ 3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O負(fù)2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2↑+12H+還原3O2＋12H＋＋12e－=6H2O負(fù)PbO2+4H++SO42-+2e-═PbSO4+2H2O2H＋＋2e－=H2↑Cu－2e－=Cu2＋不變 23．工業(yè)上利用硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、FeO、SiO2等)為原料制備高檔顏料鐵紅(Fe2O3)，具體生產(chǎn)流程如下： 試回答下列問題： （1）濾液X中含有的金屬陽離子是______(填離子符號)。 （2）步驟Ⅲ中可選用____(填字母)調(diào)節(jié)溶液的pH。 A．稀硝酸　　 B．氨水 C．氫氧化鈉溶液　　 D．高錳酸鉀溶液 （3）步驟Ⅳ中，F(xiàn)eCO3沉淀完全后，溶液中含有少量Fe2＋，檢驗Fe2＋的方法是____________ （4）步驟Ⅳ的反應(yīng)溫度一般需控制在35 ℃以下，其目的是__________________________。 （5）在空氣中煅燒FeCO3生成產(chǎn)品氧化鐵的化學(xué)方程式為__________________________。 【答案】Fe2＋、Fe3＋B取少量溶液，加入硫氰化鉀溶液，不顯紅色，然后滴加氯水，溶液變?yōu)榧t色防止NH4HCO3分解，減少Fe2＋的水解4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2 24．以黃鐵礦(FeS2)、氯酸鈉和硫酸溶液混合反應(yīng)制備二氧化氯氣體，再用水吸收獲得二氧化氯溶液。在此過程中需要控制適宜的溫度，若溫度不當(dāng)，副反應(yīng)增加，影響生成ClO2氣體的純度，且會影響ClO2氣體的吸收率。具體情況如下圖所示。 請回答下列問題： (1)據(jù)圖可知，反應(yīng)時需要控制的適宜溫度是________ ℃，達(dá)到此要求采取的適宜措施是________。 (2)已知：黃鐵礦中的硫元素在酸性條件下被ClO3－氧化成SO42－，寫出制備二氧化氯的離子方程式：____________________________________。 (3)某?；瘜W(xué)學(xué)習(xí)小組擬以“m(ClO2)/m(NaClO3)”作為衡量ClO2產(chǎn)率的指標(biāo)。若取NaClO3樣品質(zhì)量6.0 g，通過反應(yīng)和吸收可得400 mL ClO2溶液，取出20 mL，加入37.00 mL 0.500 molL－1(NH4)2Fe(SO4)2溶液充分反應(yīng)，過量Fe2＋再用0.0500 molL－1 K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點，消耗20.00 mL。反應(yīng)原理如下： 4H＋＋ClO2＋5Fe2＋===Cl－＋5Fe3＋＋2H2O 14H＋＋6Fe2＋＋Cr2O72－===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O 試計算ClO2的“產(chǎn)率”為_________________________。 【答案】30　水浴加熱(或水浴控制恒溫)15ClO3－＋FeS2＋14H＋===15ClO2↑＋Fe3＋＋7H2O＋2SO42－56.25% 25．綠礬是含有一定量結(jié)晶水的硫酸亞鐵（FeSO4xH2O），在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的用途。某化學(xué)興趣小組對綠礬的一些性質(zhì)進(jìn)行探究。回答下列問題： （1）在試管中加入少量綠礬樣品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液顏色無明顯變化。再向試管中通入空氣，溶液逐漸變紅。由此可知：______________、_______________。 （2）為測定綠礬中結(jié)晶水含量，將石英玻璃管（帶端開關(guān)K1和K2）（設(shè)為裝置A）稱重，記為m1 g。將樣品裝入石英玻璃管中，再次將裝置A稱重，記為 m2 g。按下圖連接好裝置進(jìn)行實驗。 ①儀器B的名稱是____________________。 ②將下列實驗操作步驟正確排序___________________（填標(biāo)號）；重復(fù)上述操作步驟，直至A恒重，記為m3 g。 a.點燃酒精燈，加熱 b.熄滅酒精燈 c.關(guān)閉K1和K2 d.打開K1和K2，緩緩?fù)ㄈ隢2 e.稱量A f.冷卻至室溫 ③根據(jù)實驗記錄，計算綠礬化學(xué)式中結(jié)晶水?dāng)?shù)目x =________________（列式表示）。若實驗時按a、d次序操作，則使x__________（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。 （3）為探究硫酸亞鐵的分解產(chǎn)物，將（2）中已恒重的裝置A接入下圖所示的裝置中，打開K1和K2，緩緩?fù)ㄈ隢2，加熱。實驗后反應(yīng)管中殘留固體為紅色粉末。 C、D中的溶液依次為BaCl2溶液、品紅溶液。C、D中有氣泡冒出，并可觀察到的現(xiàn)象分別為產(chǎn)生白色沉淀、品紅溶液褪色。寫出硫酸亞鐵高溫分解反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________。 【答案】樣品中無Fe3+硫酸亞鐵易被空氣氧化為硫酸鐵干燥管dabfce76（m2-m3）9（m3-m1）偏小2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3 26．Fe元素是地殼中最豐富的元素之一，在金屬中僅次于鋁，鐵及其化合物在生活、生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。 （1）黃鐵礦(FeS2)是生產(chǎn)硫酸和冶煉鋼鐵的重要原料。其中一個反應(yīng)為：3FeS2＋8O26SO2+Fe3O4有3 mol FeS2參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移________mol電子。 （2）自來水廠常用高鐵酸鈉(Na2FeO4)改善水質(zhì)。簡述高鐵酸鈉用于殺菌消毒同時又起到凈水作用的原理______________________________________。 （3）氧化鐵是重要工業(yè)顏料，工業(yè)上利用廢鐵屑（含少量氧化鋁、氧化鐵等）生產(chǎn)它的工藝流程如下： 已知部分陽離子以氫氧化物形式沉淀的pH值見下表： 沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 開始沉淀 2.3 7.5 3.4 沉淀完全 3.2 9.7 4.4 回答下列問題： ①操作I、Ⅱ的名稱分別是_______________。 ②鐵屑與稀硫酸反應(yīng)前，應(yīng)用10% Na2CO3溶液浸泡幾分鐘，其目的是_____________________。 ③鐵屑與稀硫酸反應(yīng)時，需加入過量鐵屑的原因是（用離子反應(yīng)方程式表示）_____________。 ④加入少量NaHCO3的目的是調(diào)節(jié)溶液pH，應(yīng)控制pH的范圍為___________。 ⑤寫出在空氣中煅燒FeCO3的化學(xué)方程式__________________________________________。 ⑥有些同學(xué)認(rèn)為濾液Ⅰ中鐵元素含量可用一定濃度的KMnO4溶液來測定，其設(shè)計的下列滴定方式中，最合理的是_____________。（夾持部分略去）（填字母序號） 【答案】32FeO42－有強(qiáng)的氧化性，能殺菌消毒，本身被還原為Fe3+，F(xiàn)e3+發(fā)生水解生成氫氧化鐵膠體吸附水中的雜質(zhì)，達(dá)到凈水的目的過濾、洗滌除去鐵屑表面的油污Fe+2Fe3+ =3Fe2+4.4≤pH<7．54FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2b