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1、考点规范练 8 铁及其重要化合物(时间:45分钟 满分:100 分)一、选择题(本题共 10 小题,每小题 5 分,共 50 分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.下列有关物质的性质类比正确的是()A.已知 Fe+S FeS,则 Cu+S CuS B.Fe与 CuSO4溶液反应,可知 Al 与 CuSO4溶液也能反应 C.CaSO3与稀盐酸反应生成 SO2,可知 CaSO3与稀硝酸反应也生成 SO2 D.已知 H2O2能氧化 I-,可知 H2O2也能氧化 Cl-2.为确定下列久置于空气中的物质是否变质,所选检验试剂(括号内物质)不能达到目的的是()A.Na2SO3溶液(BaCl2溶液)B.F
2、eCl2溶液(KSCN溶液)C.KI溶液(淀粉)D.NaOH溶液(盐酸)3.下列有关 Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是()A.该溶液中,K+、Fe2+、I-、Br-可以大量共存 B.用该溶液溶解一定量铜粉,向所得溶液中再加入铁粉,若溶液中有 Cu2+,则一定没有固体析出 C.将该溶液蒸干,得到的固体中混有氢氧化铁 D.100 mL 0.1 molL-1该溶液与足量的 Zn 充分反应,生成 1.12 g Fe 4.下列关于 Fe3+、Fe2+性质实验的说法错误的是()A.用如图装置可以制备 Fe(OH)2沉淀 B.配制 FeCl3溶液时,先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓
3、度 C.向某溶液中滴加 KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,此现象不能确定溶液中含有 Fe2+D.向 FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止 Fe2+被氧化 5.硫酸亚铁是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是()FeSO4 A.碱式硫酸铁水解能产生 Fe(OH)3胶体,可用作净水剂 B.为防止 NH4HCO3分解,生产 FeCO3需在较低温度下进行 C.可用 KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化 D.常温下,(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比 FeSO4的大 6.往 FeCl3和 BaCl2的混合溶液中通入 SO2,溶液颜
4、色由棕黄色变成浅绿色,同时有白色沉淀产生。下列说法正确的是()A.该实验表明 FeCl3有还原性 B.白色沉淀为 BaSO3 C.该实验表明 SO2有漂白性 D.反应后溶液酸性增强 7.有一种粉末是由铁的氧化物中的一种或者两种组成,取 3.04 g该粉末加热,同时通入足量的 CO使之完全反应,再用过量澄清石灰水把生成的气体充分吸收,产生 5 g沉淀,则该粉末的组成是()A.只有 Fe2O3 B.只有 FeO C.等物质的量的 Fe2O3和 Fe3O4 D.等物质的量的 FeO和 Fe3O4 8.酸性溶液中,Fe2+会被空气中的氧气缓慢氧化为 Fe3+。不同条件下,一定浓度的 Fe2+的氧化率随
5、时间变化关系如图所示。下列有关说法正确的是()A.该氧化过程的离子方程式为 Fe2+O2+4H+Fe3+2H2O B.pH=1.5时 Fe2+的氧化率一定比 pH=2.5的大 C.Fe2+的氧化率仅与溶液的 pH 和温度有关 D.其他条件相同,80 时 Fe2+的氧化率比 50 的大 9.常温时,将 0.1 mol Fe(NO3)3和 2 mol HCl溶于水得 2 L溶液,然后向该溶液投入m g 铁粉使其充分反应后,滴加 KSCN溶液不变红色。下列有关说法正确的是()A.由于氧化性 Fe3+H+,首先发生的反应是 Fe+2Fe3+3Fe2+B.当加入 16.8 g铁粉时,可生成标准状况下 6
6、.72 L气体 C.在铁粉充分反应后的溶液中,铁元素以 Fe2+和 Fe3+的形式存在 D.m至少等于 28 g,反应过程中溶液的质量一直在减小 10.已知酸性 K2Cr2O7溶液可与 FeSO4反应生成 Fe3+和 Cr3+。现将硫酸酸化的 K2Cr2O7溶液与 FeSO4溶液混合,充分反应后再向所得溶液中加入 KI 溶液,混合溶液中 Fe3+的物质的量随加入的 KI 的物质的量的变化关系如图所示,下列说法中不正确的是()A.图中AB段的氧化剂为 K2Cr2O7 B.图中BC段发生的反应为 2Fe3+2I-2Fe2+I2 C.若将上述过程中的 KI 溶液换为 K3Fe(CN)6 溶液,则AB
7、段有蓝色沉淀生成 D.开始加入的 K2Cr2O7为 0.25 mol 二、非选择题(本题共 3 个小题,共 50 分)11.(16 分)铁单质及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题:(1)黄铁矿(FeS2)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料,其中发生的一个反应为3FeS2+8O26SO2+Fe3O4,若有 3 mol FeS2参加反应,则转移 mol 电子。(2)氯化铁溶液常用作印刷电路铜板的腐蚀剂,反应的离子方程式为 。从腐蚀废液中回收金属铜需要的试剂是 。(3)与明矾相似,硫酸铁也可用于净水,其作用原理是 (用离子方程式表示);在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中悬浮物沉降除去,其
8、原因是 。(4)钢铁的电化学腐蚀简单示意图如图所示,发生吸氧腐蚀时,正极的电极反应式为 ;该图稍作修改即可成为钢铁电化学防护的简单示意图,请完成防护的简单示意图并标出电子流动的方向。(5)铁红是一种红色颜料,其主要成分是 Fe2O3。将一定量的铁红溶于 160 mL 5 molL-1盐酸中,再加入一定量铁粉恰好溶解,收集到 2.24 L氢气(标准状况),经检测,溶液中无 Fe3+,则参加反应的铁粉的质量为 。12.(2017课标全国)(18分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题:(1)在试管中加入少量绿矾样品,加
9、水溶解,滴加 KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。由此可知:、。(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关 K1和 K2)(设为装置 A)称重,记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置 A 称重,记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。仪器 B 的名称是 。将下列实验操作步骤正确排序 (填标号);重复上述操作步骤,直至 A 恒重,记为m3 g。a.点燃酒精灯,加热 b.熄灭酒精灯 c.关闭 K1和 K2 d.打开 K1和 K2,缓缓通入 N2 e.称量 A f.冷却到室温 根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x=(列式表示)。若实验时按
10、a、d 次序操作,则使x (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置 A 接入下图所示的装置中,打开 K1和 K2,缓缓通入 N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。C、D 中的溶液依次为 (填标号)。C、D 中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为 。a.品红 b.NaOH c.BaCl2 d.Ba(NO3)2 e.浓硫酸 写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式 。13.(16分)为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以 Fe2O3存在)转变成重要的化工原料 FeSO4(反应条件略)。活化硫铁矿
11、还原 Fe3+的主要反应为 FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O15FeSO4+8H2SO4,不考虑其他反应。请回答下列问题:(1)第步 H2SO4与 Fe2O3反应的离子方程式是 。(2)检验第步中 Fe3+是否完全还原,应选择 (填字母编号)。A.KMnO4溶液 B.K3Fe(CN)6 溶液 C.KSCN溶液(3)第步加 FeCO3调溶液 pH 到 5.8左右,然后在第步通入空气使溶液 pH=5.2,此时 Fe2+不沉淀,滤液中铝、硅杂质被除尽。通入空气引起溶液 pH 降低的原因是。(4)假如烧渣中的铁全部视为 Fe2O3,其含量为 50%。将a kg质量分数为b%的硫酸加入到c kg
12、烧渣中浸取,铁的浸取率为 96%,其他杂质浸出消耗的硫酸以及调 pH 后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程,第步应加入 FeCO3 kg。参考答案 考点规范练 8 铁及其重要化合物 1.B Cu 与 S 化合生成 Cu2S,A项错误;Fe能与 CuSO4溶液发生置换反应,Al比 Fe 活泼,故 Al 与CuSO4溶液也能发生置换反应,B 项正确;硝酸具有强氧化性,则 CaSO3与稀硝酸反应会生成 CaSO4,生成的气体是 NO 而不是 SO2,C 项错误;I-还原性较强,H2O2能氧化 I-,但 H2O2不能氧化 Cl-,D 项错误。2.A A 项,Na2SO3溶液变质后生成 Na2
13、SO4,二者均能与氯化钡反应生成沉淀,故加氯化钡不能达到检验目的;B 项,FeCl2溶液变质后生成 FeCl3,FeCl3遇 KSCN变红;C 项,KI变质生成碘单质,淀粉遇碘单质变蓝;D 项,NaOH在空气中变质生成碳酸钠,盐酸和碳酸钠反应生成二氧化碳气体。3.D Fe3+与 I-会发生氧化还原反应,不能大量共存,A 项错误;Fe2(SO4)3溶液溶解 Cu 时发生反应:Fe2(SO4)3+Cu2FeSO4+CuSO4,此时若 Fe2(SO4)3恰好完全反应,再向溶液中加入铁粉,则发生反应:Fe+CuSO4FeSO4+Cu,可析出固体 Cu,B项错误;Fe2(SO4)3是强酸弱碱盐,水解产生
14、氢氧化铁和硫酸,由于硫酸没有挥发性,二者会再发生反应生成硫酸铁,故将该溶液蒸干,得到的固体中不会是氢氧化铁,而是硫酸铁,C 项错误;100 mL 0.1 molL-1该溶液含有溶质 0.01 mol,和足量的 Zn 充分反应,根据电子守恒及元素守恒可知反应产生 0.02 mol Fe,其质量是 1.12 g,D项正确。4.C A 中反应开始时生成的氢气进入 B 中,可排出空气,防止生成的氢氧化亚铁被氧化,一段时间后关闭止水夹 C,A中硫酸亚铁溶液在气体压力下进入 B 中可生成 Fe(OH)2,故 A 项正确;FeCl3易水解,配制 FeCl3溶液时应防止溶液因水解而生成氢氧化铁沉淀,可先将氯化
15、铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度,故 B 项正确;Fe3+与铁反应可生成 Fe2+,则向 FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止 Fe2+被氧化,故 D 项正确。5.D 碱式硫酸铁电离产生 Fe3+,Fe3+能发生水解生成 Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体具有吸附性,可用作净水剂,故 A 项正确;NH4HCO3不稳定,受热易分解,所以为防止 NH4HCO3分解,生产 FeCO3需在较低温度下进行,故 B 项正确;KSCN溶液遇 Fe2+溶液无现象,(NH4)2Fe(SO4)2中的 Fe2+若被氧化则生成 Fe3+,KSCN溶液遇 Fe3+溶液变红,故 C 项正确;(NH4
16、)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比 FeSO4的小,所以 FeSO4才能与(NH4)2SO4反应生成(NH4)2Fe(SO4)2,故 D 项错误。6.D SO2通入混合液中,发生反应:SO2+2H2O+2FeCl3H2SO4+2FeCl2+2HCl,溶液由棕黄色变为浅绿色,FeCl3作氧化剂,表现氧化性,SO2表现还原性;H2SO4与 BaCl2反应得到 BaSO4白色沉淀和 HCl,故A、B、C 项错误,D 项正确。7.D 澄清石灰水将生成的气体充分吸收,产生 5 g 沉淀为碳酸钙,物质的量为=0.05 mol,根据碳原子守恒可知n(CO2)=0.05 mol,氧化物中氧原子的物质的量等于
17、二氧化碳的物质的量,即n(O)=n(CO2)=0.05 mol,n(Fe)=0.04 mol,n(Fe)n(O)=0.04 mol0.05 mol=45,所以该粉末是由铁的两种氧化物构成,若由等物质的量的 Fe2O3和 Fe3O4构成,则n(Fe)n(O)=57,不成立,所以该粉末是由 FeO 和 Fe3O4构成。设 FeO 和 Fe3O4的物质的量分别为x、y,则根据铁原子和氧原子守恒可得:解得:x=0.01 mol,y=0.01 mol 故该粉末是由等物质的量的 FeO 和 Fe3O4组成。8.D A 项中离子方程式电子转移数目不守恒,应为 4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O,A 项
18、错误;由图像知,Fe2+的氧化率受 pH 和温度的影响,所以 pH=1.5 时 Fe2+的氧化率不一定比 pH=2.5 时的大,B 项错误;Fe2+的氧化率不仅与溶液的 pH 和温度有关,还与离子的浓度等因素有关,C 项错误;由图像可知,其他条件相同温度不同时,Fe2+的氧化率与温度成正比,温度越高 Fe2+的氧化率越大,D 项正确。9.B 酸性条件下,N有强氧化性,因此首先发生的反应是 Fe+N+4H+NO+Fe3+2H2O,然后发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,Fe+2H+Fe2+H2,A 项错误;当加入 16.8 g 铁粉时,刚好发生上述反应,生成标准状况下的 6.72 L NO 气
19、体生成 0.3 mol Fe3+,消耗 1.2 mol H+,B 项正确;根据滴加 KSCN溶液不变红色说明溶液中不含 Fe3+,C 项错误;根据方程式计算则至少消耗铁 16.8 g+(0.1+0.3)0.556 g=28 g,但反应过程中溶液的质量一直在增大,D 项错误。10.C 根据图示可知开始时 Fe3+物质的量不变,则说明 Fe3+没有参加反应,因此AB段应为 K2Cr2O7和碘化钾的反应,K2Cr2O7为氧化剂,A 项正确;BC段 Fe3+物质的量逐渐减小,为铁离子和碘化钾的反应,反应的离子方程式为 2Fe3+2I-2Fe2+I2,B 项正确;与 K3Fe(CN)6 溶液反应有蓝色沉
20、淀生成的是Fe2+,但AB段没有 Fe2+,C 项错误;由氧化剂和还原剂得失电子数目相等可知反应的关系式为K2Cr2O76I-,共消耗的n(I-)=1.5 mol,则开始加入的 K2Cr2O7的物质的量为 0.25 mol,D项正确。11.答案(1)32(2)2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+铁粉、稀盐酸(其他合理答案均可)(3)Fe3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+在酸性条件下抑制了铁离子的水解,无法生成氢氧化铁胶体,不能使悬浮物沉降除去(4)O2+2H2O+4e-4OH-或(其他合理答案均可)(5)11.2 g 解析(1)反应过程中,氧元素从 0 价变为-2 价,每消耗 1 mol
21、 O2转移 4 mol 电子,当有 3 mol的FeS2参与反应时,消耗 8 mol的 O2,故转移 32 mol 的电子;(2)Fe3+与铜反应的离子方程式为2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+;腐蚀废液中的铜元素以 Cu2+的形式存在,故回收金属铜还需要的试剂是铁粉、稀盐酸;(3)硫酸铁的净水原理是 Fe3+水解生成 Fe(OH)3胶体:Fe3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+,Fe(OH)3胶体可以吸附水中的杂质;酸性废水中存在大量的 H+,从而抑制了 Fe3+的水解,故硫酸铁并不能使酸性废水中的悬浮物沉降;(4)钢铁发生吸氧腐蚀时,正极的电极反应式为 O2+2H2O+4e-4OH-
22、;利用原电池原理可保护铁,此时可将石墨电极调换为锌片,工作中电子由锌通过导线流向铁电极;还可利用电解池原理,将铁与电源的负极相连接,此时电子由石墨电极流出进入电源的正极,再由电源的负极流出进入铁电极上;(5)由加入铁粉后收集到 0.1 mol H2知,Fe2O3与盐酸反应后 HCl剩余 0.2 mol,故与 Fe2O3反应的 HCl的物质的量为(160510-3-0.2)mol=0.6 mol。结合Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O 可知,生成了 0.2 mol的 Fe3+。加入的铁粉先与 Fe3+反应:2Fe3+Fe 3Fe2+,故 Fe3+消耗 0.1 mol Fe,综上所述,共消
23、耗 0.2 mol Fe,质量为 11.2 g。12.答案(1)样品中没有 Fe3+Fe2+易被氧化成 Fe3+(2)干燥管 dabfce 偏小(3)c、a 产生白色沉淀、褪色 2FeSO4Fe2O3+SO2+SO3 解析(1)样品溶于水,滴加 KSCN溶液,溶液颜色无明显变化,说明样品中不存在 Fe3+;通入空气,溶液逐渐变红色,说明 Fe2+易被氧气氧化为 Fe3+。(2)B 为干燥管;在反应之前先通入 N2,目的是排除装置中的空气,防止 Fe2+被空气中的 O2氧化,再加热使绿矾隔绝空气分解,然后熄灭酒精灯使其在 N2中冷却到室温,再关闭 K1、K2,最后称量 A,根据前后质量变化,可得
24、出失去的结晶水质量。则操作步骤的正确排序是 dabfce。根据题意 FeSO4的质量为(m3-m1)g,结晶水的质量为(m2-m3)g,绿矾分解反应的化学方程式为:FeSO4xH2OFeSO4+xH2O 152 18x (m3-m1)g (m2-m3)g 则,得x=;若按 a、d 次序操作,Fe2+会被空气中的 O2氧化,导致m3增大,由表达式x=,可判断x偏小。(3)FeSO4分解看到有红色粉末,说明有 Fe2O3生成。将气体通入 BaCl2溶液中,若有沉淀生成,说明产物中有 SO3,SO2与 BaCl2不反应。继续通入品红溶液中,若红色褪去,说明产物中有 SO2,SO2并不能完全被品红吸收
25、,所以在最后要进行尾气处理。BaCl2溶液不能换成 Ba(NO3)2溶液,因为将 SO2和 SO3的混合气通入 Ba(NO3)2溶液,SO2和 SO3均能与 Ba(NO3)2溶液反应生成 BaSO4沉淀。由实验现象判断出分解产物有 Fe2O3、SO2和 SO3,则 FeSO4分解反应的化学方程式为 2FeSO4Fe2O3+SO2+SO3。13.答案(1)Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O(2)C(3)Fe2+被氧化为 Fe3+,Fe3+水解产生 H+(4)0.011 8ab-0.646c或 解析(1)碱性氧化物(Fe2O3)与酸(H2SO4)反应生成相应的盐Fe2(SO4)3 和水。(2)F
26、e3+的检验应选择 KSCN溶液,C 项正确;A、B 项均为检验 Fe2+溶液的所需试剂。(3)第步加活化硫铁矿还原 Fe3+后,滤液中含有大量 Fe2+,则通入空气引起溶液 pH 降低的原因是空气中的 O2将 Fe2+氧化为 Fe3+,Fe3+水解产生 H+,使溶液 pH 降低。(4)加入 FeCO3的目的是中和剩余 H2SO4和生成的 H2SO4,根据化学方程式Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O 和 FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O15FeSO4+8H2SO4知 1 mol Fe2O3生成 FeSO4实际消耗 mol H2SO4,根据化学方程式 FeCO3+H2SO4FeSO4+H2O+CO2,则消耗 FeCO3的物质的量即为剩余硫酸的物质的量=()103 mol,即应加入 FeCO3的质量为()103 mol116 gmol-1=(0.011 8ab-0.646c)kg。