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第3節(jié) 鐵及其化合物 課時跟蹤練 一、選擇題 1．唐代中藥學著作《新修本草》中，有關(guān)于“青礬”的記錄為：“本來綠色，新出窟未見風者，正如瑠璃……燒之赤色”。據(jù)此推測，“青礬”的主要成分為(　　) A．CuSO45H2O　　 B．FeSO47H2O C．KAl(SO4)212H2O D．Fe2(SO4)39H2O 解析：“青礬”的描述為：“本來綠色，新出窟未見風者，正如瑠璃……燒之赤色……”，青礬是綠色，經(jīng)煅燒后，分解成粒度非常細而活性又很強的Fe2O3超細粉末為紅色，A為藍色晶體；B為FeSO47H2O是綠色晶體；C為KAl(SO4)212H2O是無色晶體；D為Fe2(SO4)39H2O為黃色晶體，所以判斷“青礬”的主要成分為FeSO47H2O；故選B。 答案：B 2．有關(guān)鐵及其化合物的說法正確的是(　　) A．將NaOH濃溶液滴加到飽和的FeCl3溶液中，制備Fe(OH)3膠體 B．FeCl3腐蝕Cu刻制印刷電路板，說明鐵比銅金屬性強 C．配制氯化鐵溶液時，將氯化鐵溶解在較濃的鹽酸中再加水稀釋 D．Fe與Cl2反應生成FeCl3，推測Fe與I2反應生成FeI3 解析：A項，制備Fe(OH)3膠體，應將飽和氯化鐵溶液滴入沸水中，錯誤；B項，鐵離子與銅反應生成銅離子和亞鐵離子說明銅的還原性比亞鐵離子的還原性強，無法證明金屬性的強弱，錯誤；C項，在溶液中鐵離子極易發(fā)生水解反應，產(chǎn)生難溶性的氫氧化鐵，為了抑制鐵離子的水解，應該先將氯化鐵溶解在較濃的鹽酸中，然后再加水稀釋到相應的濃度，正確；D項，因I2的氧化性較弱，故與鐵反應生成FeI2，錯誤。 答案：C 3．坦克、導彈的制造材料主要是金屬合金，鋼鐵便是其中十分重要的一種。下列關(guān)于鐵的說法中，正確的是(　　) A．鐵元素屬于過渡元素，其原子序數(shù)為26 B．單質(zhì)鐵與濃硫酸在常溫下不反應 C．鐵單質(zhì)只具有還原性，其陽離子只具有氧化性 D．與相同濃度的鹽酸反應生成氫氣的速率，純鐵比生鐵的快 解析：鐵是26號元素，屬于第Ⅷ族元素，為過渡元素，故A正確；常溫下，鐵和濃硫酸反應生成一層致密的氧化物薄膜而阻止進一步反應，但并不是鐵和濃硫酸不反應，故B錯誤；亞鐵離子既有還原性，也有氧化性，故C錯誤；純鐵和稀鹽酸不能構(gòu)成原電池，生鐵中鐵、碳、鹽酸構(gòu)成原電池，能加快反應速率，所以生鐵反應速率比純鐵快，故D錯誤。 答案：A 4．將鐵屑溶于過量的稀鹽酸后，再加入下列物質(zhì)，會有Fe3＋生成的是(　　) A．硫酸　　　B．氯水　　　C．硫酸鋅　　　D．氯化銅 解析：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，選項中，H2SO4、ZnSO4、CuCl2均不能與FeCl2反應，但氯水中的Cl2能氧化Fe2＋生成Fe3＋，離子方程式為2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。 答案：B 5．(2018昆山模擬)鐵及其化合物是中學化學中的一類重要物質(zhì)，下列關(guān)于鐵元素的敘述中正確的是(　　) A．保存FeCl2溶液常常加一些鐵粉，其目的是抑制Fe2＋水解 B．25℃，pH＝0的溶液中，Al3＋、NH、NO、Fe2＋可以大量共存 C．制備AlCl3、FeCl3均可采用將溶液直接蒸干的方法 D．硫酸亞鐵溶液中加入過氧化氫溶液：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 解析：保存FeCl2溶液常常加一些鐵粉，其目的是防止Fe2＋被氧化，A不正確；pH＝0的溶液呈強酸性，F(xiàn)e2＋、NO、H＋不能大量共存，B不正確；制備AlCl3、FeCl3若將其溶液直接蒸干，會得到Al(OH)3、Fe(OH)3，C不正確；D項正確。 答案：D 6．在FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入鐵粉，充分反應后仍有固體存在，則下列判斷不正確的是(　　) A．加入KSCN溶液一定不變紅色 B．溶液中一定含F(xiàn)e2＋ C．溶液中一定含Cu2＋ D．剩余固體中一定含銅 解析：氧化性Fe3＋＞Cu2＋，加入Fe先還原Fe3＋，然后再還原Cu2＋。 答案：C 7．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(　　) 選項 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：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。 答案：C 8．將一定量的鐵粉加入一定濃度的稀硝酸中，金屬恰好完全溶解，反應后溶液中存在：c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝3∶2，則參加反應的Fe和HNO3的物質(zhì)的量之比為(　　) A．1∶1 B．5∶16 C．2∶3 D．3∶2 解析：由c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝3∶2可知，該溶液中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝3∶2，設亞鐵離子的物質(zhì)的量為3x mol，則鐵離子的物質(zhì)的量為2x mol，起酸性作用的硝酸的物質(zhì)的量＝3x mol2＋2x mol3＝12x mol；設作氧化劑的硝酸根離子的物質(zhì)的量為y mol，根據(jù)得失電子守恒有3x mol2＋2x mol3＝3y mol，y＝4x，所以參加反應的硝酸的物質(zhì)的量＝12x mol＋4x mol＝16x mol，則參加反應的Fe和HNO3的物質(zhì)的量之比為(5x mol)∶(16x mol)＝5∶16，故選B。 答案：B 9．有一塊鐵的“氧化物”樣品，用140 mL 5.0 molL－1鹽酸恰好將之完全溶解，所得溶液還能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3＋，則該樣品可能的化學式為(　　) A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7 解析：根據(jù)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知鐵的“氧化物”樣品用鹽酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol2＝0.05 mol，根據(jù)電荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，則n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故該氧化物可表示為FeO2Fe2O3，即Fe5O7。 答案：D 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(guān)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1 molL－1FeCl3溶液，至液體呈透明的紅褐色，該反應的離子方程式為______________________，形成該分散系的微粒粒度范圍是________________________。 (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②鐵粉③濃硝酸④濃鹽酸⑤燒堿⑥濃氨水，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?。?Fe(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＋10H2O4Fe(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)純鐵硬度比生鐵低，A錯誤；純鐵耐腐蝕性強，不易生銹，B正確；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，C錯誤；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，D正確；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，E正確。 (2)向沸水中逐滴滴加1 molL－1FeCl3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2Fe3＋＋3H2O2Fe(OH)3(膠體)＋3H＋；形成該分散系屬于膠體，分散質(zhì)的微粒粒度范圍是1 nm～100 nm之間； (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。則FeCl3溶液與銅反應的離子方程式是2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；若從腐蝕后的廢液中回收銅并重新獲得FeCl3溶液，提供的試劑有：①氯氣②鐵粉③濃硝酸④濃鹽酸⑤燒堿⑥濃氨水，則應該首先向溶液中加入過量的Fe粉，發(fā)生反應得到純凈的FeCl2溶液，把過量的Fe和置換出的Cu過濾出來，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，而其余選項都會引入雜質(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NaClO；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，具有強的氧化性，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，表面積大，有強的吸附能力，吸附水中懸浮的雜質(zhì)使之形成沉淀而除去；③KAl(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，A正確；[Fe(OH)(SO4)]n會形成Fe(OH)3膠體，因此有凈水作用，B正確；ClO2有強氧化性，可以殺菌消毒，危害也小，因此可以處理水，C正確；“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，D錯誤。 答案：(1)BDE　(2)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3H＋　1～100 nm　(3)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　A (4)①NaClO?、谘趸∩蒄e(OH)3在水中形成膠體能夠吸附水中懸浮雜質(zhì)?、跘BC 11．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________調(diào)節(jié)溶液的pH(填字母)。 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)品氧化鐵的化學方程式為 _______________________________________________________ ______________________________________________________。 解析：(1)硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、FeO、SiO2等)酸浸后過濾，SiO2為濾渣，濾液中含有的金屬陽離子是Fe2＋、Fe3＋。 (2)步驟Ⅲ要把pH調(diào)高，步驟Ⅳ還要加NH4HCO3，若使用氫氧化鈉溶液，產(chǎn)品中容易混入Na＋，所以選B。(4)NH4HCO3受熱易分解，高溫會促進Fe2＋水解。 答案：(1)Fe2＋、Fe3＋　(2)B (3)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 (4)防止NH4HCO3分解，減少Fe2＋水解 (5)4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2 12．(2016全國Ⅱ卷)某班同學用如下實驗探究Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}： (1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體，均配制成0.1 molL－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑，其目的是 _______________________________________________________ ______________________________________________________。 (2)甲組同學取2 mL FeCl2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溶液與氯水反應的離子方程式為________________________________________ ______________________________________________________。 (3)乙組同學認為甲組的實驗不夠嚴謹，該組同學在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL 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 _____________________________________________________。 (4)丙組同學取10 mL 0.1 molL－1KI溶液，加入6 mL 0.1 molL－1 FeCl3溶液混合。分別取 2 mL 此溶液于3支試管中進行如下實驗： ①第一支試管中加入1 mL CCl4充分振蕩、靜置，CCl4層顯紫色； ②第二支試管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍色沉淀； ③第三支試管中加入1滴KSCN溶液，溶液變紅。 實驗②檢驗的離子是________(填離子符號)；實驗①和③說明：在I－過量的情況下，溶液中仍含有________(填離子符號)，由此可以證明該氧化還原反應為________。 (5)丁組同學向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液，溶液變成棕黃色，發(fā)生反應的離子方程式為 _______________________________________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________； 一段時間后，溶液中有氣泡出現(xiàn)，并放熱，隨后有紅色沉淀生成。產(chǎn)生氣泡的原因是___________________________________________ _____________________________________________________。 解析：(1)亞鐵離子具有還原性，能被空氣中的氧氣氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量鐵屑的目的是防止Fe2＋被空氣氧化。(2)Cl2可將Fe2＋氧化成Fe3＋，自身得電子生成Cl－，反應的離子方程式為2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)煤油的作用是隔絕空氣，防止空氣中的氧氣將Fe2＋氧化，產(chǎn)生干擾。(4)根據(jù)Fe2＋的檢驗方法，向溶液中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍色沉淀，一定含有Fe2＋，則實驗②檢驗的離子是Fe2＋；碘易溶于CCl4，在CCl4中呈紫色，F(xiàn)e3＋遇KSCN溶液顯紅色，實驗①和③說明，在I－過量的情況下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以證明該氧化還原反應為可逆反應，反應為2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2。(5)H2O2溶液中加入幾滴酸化的FeCl2溶液，溶液變成棕黃色，發(fā)生的離子方程式為H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，鐵離子的溶液呈棕黃色；一段時間后，溶液中有氣泡出現(xiàn)，并放熱，隨后有紅褐色沉淀生成，產(chǎn)生氣泡的原因是反應產(chǎn)生的Fe3＋是H2O2分解的催化劑，促使H2O2分解生成O2，同時H2O2分解反應是放熱反應，并促進了Fe3＋水解平衡Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋向正向移動，產(chǎn)生較多Fe(OH)3，聚集形成沉淀。 答案：(1)防止Fe2＋被氧化 (2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (3)隔絕空氣(排除氧氣對實驗的影響) (4)Fe2＋　Fe3＋　可逆反應 (5)H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　Fe3＋催化H2O2分解產(chǎn)生O2