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1、第2课时铁及其重要化合物题号知识易中难铁单质及其化合物的性质1,2铁单质及化合物的转化及应用3,4,567,8综合应用9,10一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.铁及其化合物应用广泛,下列关于铁单质及铁的化合物的说法错误的是(B)A.自然界中的铁单质主要来自陨石B.氧化亚铁(FeO)在空气中加热容易被氧气氧化为氧化铁(Fe2O3)C.氢氧化亚铁是一种还原性很强的白色难溶物质D.配制硫酸亚铁溶液时常加入少量的铁粉以防止亚铁离子被氧化 变质解析:自然界中的铁单质主要来自陨石中的陨铁,A正确;氧化亚铁(FeO)在空气中加热容易被氧气氧化为四氧化三铁(Fe3O4),B错误;氢氧化亚铁是一种白色
2、难溶物质,Fe元素化合价为+2价,具有很强的还原性,C正确;由于溶液中含有的Fe2+具有强的还原性,容易被氧化为Fe3+,加入Fe粉能够使Fe3+转化为Fe2+,故配制硫酸亚铁溶液时常加入少量的铁粉,D正确。2.(2021上海浦东新区二模)在铁粉与水蒸气反应后的残留固体X中,加入足量的稀硫酸,充分反应后得到溶液Y。下列说法正确的是(C)A.若X中含有铁,则反应时一定有气泡B.若向Y中滴入KSCN溶液显红色,则X中无铁单质C.Y一定能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.Y中滴入NaOH溶液,一定有沉淀产生解析:铁和水蒸气反应生成Fe3O4和氢气,残留固体为Fe3O4或Fe3O4和Fe的混合物。加入足量的稀
3、硫酸,Fe3O4和硫酸反应Fe3O4+4H2SO4FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O,若有铁剩余,由于氧化性Fe3+H+,所以还会依次发生反应Fe+Fe2(SO4)33FeSO4,Fe+H2SO4FeSO4+H2。若X中含有铁,但铁全部和Fe2(SO4)3反应,则没有气泡,故A错误;若向Y中滴入KSCN溶液显红色,说明Y中含Fe3+,可能X中无铁,也可能X中铁不足以将Fe2(SO4)3全部转化为FeSO4,故B错误;不论X是Fe3O4还是Fe3O4和Fe的混合物,和硫酸反应后都有Fe2+,所以一定能使酸性高锰酸钾溶液褪色,故C正确;若硫酸过量,则向Y中滴入NaOH溶液,硫酸消耗了NaOH
4、,则没有沉淀产生,故D错误。3.下列有关氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中,不正确的是(B)A.氢氧化亚铁易被空气氧化B.氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀C.可利用如图所示装置,制备氢氧化亚铁D.实验中所用氢氧化钠溶液应预先煮沸解析:氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁,故A正确;氢氧化亚铁为白色絮状沉淀,故B不正确;氢氧化亚铁的制备要隔绝空气,可将硫酸亚铁溶液滴入氢氧化钠溶液中,故C正确;氢氧化钠溶液预先煮沸可以将其中的空气排净,故D正确。4.下列说法正确的是(D)A.室温下,Fe与浓硫酸反应生成FeSO4(2020江苏卷)B.氧化亚铁溶于稀硝酸,离子方程式为FeO+2H+Fe2+H2O(2019
5、天津卷)C.向沸水中滴加饱和氯化铁溶液得到红褐色液体,离子方程式为Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+(2019天津卷)D.向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉,充分振荡后加1滴KSCN溶液,现象为黄色逐渐消失,加KSCN后溶液颜色不变(2019全国卷)解析:在室温下,Fe遇浓硫酸发生钝化,生成致密的氧化物薄膜,A项错误;硝酸具有强氧化性,FeO溶于稀硝酸发生氧化还原反应生成Fe3+,B项错误;沸水中滴加饱和氯化铁溶液生成的红褐色液体为胶体,不能写沉淀符号,C项错误;向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉,发生反应2FeCl3+Fe3FeCl2,溶液黄色逐渐消失,Fe2+遇KSCN不显色,
6、D项正确。5.用废铁屑制备磁性胶体粒子的过程如图。下列说法不正确的是(D)A.用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污B.通入N2是防止空气中的O2氧化Fe2+C.加适量的H2O2是为了将部分Fe2+氧化为Fe3+,涉及反应:H2O2+2Fe2+2H+2Fe3+2H2OD.溶液A中Fe2+和Fe3+的浓度比为21解析:Na2CO3溶液显碱性,油污在碱性溶液中发生水解,用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污,A正确;Fe2+容易被O2氧化,所以通入N2的目的是防止空气中的O2氧化Fe2+,B正确;利用H2O2的氧化性,把部分Fe2+氧化成Fe3+,涉及的反应为2Fe2+H2O2
7、+2H+2Fe3+2H2O,C正确;Fe3O4中二价铁和三价铁的物质的量之比为12,即溶液A中Fe2+和Fe3+的浓度比为12,D不正确。6.1 L溶液中含有Fe(NO3)3和H2SO4两种溶质,其浓度分别为 0.2 molL-1和1.5 molL-1,现向该溶液中加入39.2 g铁粉使其充分反应。下列有关说法正确的是(C)A.反应后溶液中Fe3+物质的量为0.8 molB.反应后产生13.44 L H2(标准状况)C.反应后溶液中Fe2+和Fe3+的物质的量之和为 0.9 molD.由于氧化性:Fe3+H+,故反应中先没有气体产生后产生气体解析:发生反应的顺序是Fe+4H+NO3-Fe3+2
8、H2O+NO,Fe+2Fe3+3Fe2+,如果硫酸有剩余,则有反应Fe+2H+Fe2+H2发生,溶液中n(Fe3+)=10.2 mol=0.2 mol,n(H+)=121.5 mol=3 mol,n(NO3-)=130.2 mol=0.6 mol,n(Fe)=39.2 g56 gmol-1=0.7 mol,根据上述反应的化学方程式,第一个化学方程式中NO3-不足,第二个化学方程式中Fe不足,Fe3+过量,反应后溶液中n(Fe3+)=0.6 mol、n(Fe2+)=0.3 mol,根据以上分析,A、B、D错误,C正确。二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)7.如图是一种综合处理SO2废气的
9、工艺流程。下列说法正确的是(A)A.向溶液B中滴加KSCN溶液,溶液可能变为红色B.溶液B转化为溶液C发生反应的离子方程式为4H+2Fe2+O22Fe3+2H2OC.溶液酸性:ABCD.加氧化亚铁可以使溶液C转化为溶液A解析:Fe3+与SO2发生氧化还原反应生成Fe2+,若二氧化硫足量,则溶液中无Fe3+,加入 KSCN溶液,溶液不变红色,若二氧化硫不足,则溶液中有Fe3+,加入KSCN溶液,溶液显红色,A正确;电荷不守恒,B错误;溶液A转化为溶液B后溶液酸性增强,C错误;FeO与H+反应生成Fe2+,故溶液C不能转化为溶液A,D错误。8.高铁酸钾纯品为暗紫色有光泽粉末。在198 以下干燥空气
10、中稳定,极易溶于水而形成浅紫红色溶液,静置后会分解放出氧气,并沉淀出水合三氧化二铁。溶液的碱性随分解而增大,在强碱性溶液中相当稳定,是极好的氧化剂。具有高效的消毒作用,比高锰酸钾具有更强的氧化性。高铁酸钾的分子式为K2FeO4,工业制备高铁酸钾的离子方程式为Fe(OH)3+ClO-+OH-FeO42-+Cl-+H2O(未配平),下列有关说法不正确的是(AC)A.由上述反应可知,Fe(OH)3的氧化性强于FeO42-B.高铁酸钾中铁显+6价C.上述反应氧化剂和还原剂的物质的量之比为23D.K2FeO4处理水时,不仅能消毒杀菌,而且生成的Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮杂质解析:
11、根据题干信息,工业制备高铁酸钾的离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-2FeO42-+3Cl-+5H2O,反应中Fe(OH)3中Fe的化合价升高,失去电子,发生氧化反应,则Fe(OH)3作还原剂,FeO42-为氧化产物,因此还原性Fe(OH)3FeO42-,则氧化性Fe(OH)3FeO42-,A不正确;K2FeO4中K元素为+1价,O元素为-2价,根据化合物显电中性可知,Fe的化合价为+6价,B正确;反应2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-2FeO42-+3Cl-+5H2O中氧化剂为ClO-,还原剂为Fe(OH)3,氧化剂和还原剂的物质的量之比为32,C不正确;K2FeO4具有强
12、氧化性,在处理水时,不仅能消毒杀菌,而且生成的Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮杂质,D正确。三、非选择题9.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。.硫酸亚铁晶体(FeSO47H2O)在医药上作补血剂。为测定该补血剂中铁元素的含量。设计如图实验步骤:(1)证明步骤滤液中含有Fe2+的方法:取样,先滴加KSCN溶液,再滴加,该过程的现象为。(2)步骤加入过量H2O2的目的是。(3)步骤中反应的离子方程式是。(4)若实验中铁无损耗,则每片补血剂中含铁元素的质量为 g。.为进一步探究硫酸亚铁的热稳定性及分
13、解产物,将适量硫酸亚铁样品加入装置A并接入如图所示的装置中,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。(1)C、D中的溶液依次为(填字母)。C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为 。a.品红b.NaOHc.BaCl2 d.Ba(NO3)2e.浓H2SO4(2)写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式: 。解析:.(2)由于H2O2具有氧化性,加入过量H2O2的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+。(3)步骤的目的是将Fe3+全部转化为Fe(OH)3,所以步骤需加入过量的氨水,反应的离子方程式是Fe3+3NH3H2OFe(OH)3+3NH4+。(4)由于实验中铁无损耗,
14、根据铁元素守恒得,每片补血剂中m(Fe)=256a256+31610 g=0.07a g。.(1)实验后反应管中残留的红色粉末为Fe2O3,根据得失电子守恒可知必然有SO2产生,根据元素守恒可知还会生成SO3,检验的试剂应选择品红溶液、BaCl2溶液,不能选择Ba(NO3)2溶液,因为SO2会与Ba(NO3)2溶液反应产生白色沉淀,干扰SO3的检验,由于SO3可与水反应生成硫酸,故应先检验SO3,再利用SO2能使品红褪色的原理检验SO2。(2)由题意可以得到硫酸亚铁分解的化学方程式为2FeSO4Fe2O3+SO2+ SO3。答案:.(1)氯水(或双氧水、稀硝酸等合理氧化剂)滴加KSCN溶液无变
15、化,滴加氯水后溶液由浅绿色变为红色(2)将Fe2+全部氧化为Fe3+(3)Fe3+3NH3H2OFe(OH)3+3NH4+ (4)0.07a.(1)c、a生成白色沉淀、褪色(2)2FeSO4Fe2O3+SO2+SO310.某化学课外小组在制备Fe(OH)2过程中观察到生成的白色沉淀迅速变为灰绿色,一段时间后变为红褐色。该小组同学对产生灰绿色沉淀的原因进行了实验探究。.甲同学猜测灰绿色沉淀是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物,设计并完成了以下实验。编号实验操作实验现象实验1向2 mL 0.1 molL-1 FeSO4溶液中滴加0.1 molL-1NaOH溶液(两溶液中均先加几滴维生素C溶液)
16、液面上方出现白色沉淀,一段时间后变为灰绿色,长时间后变为红褐色实验2取实验1中少量灰绿色沉淀,洗净后加盐酸溶解,分成两份。中加入试剂a,中加入试剂b中出现蓝色沉淀,中溶液未变成红色(1)实验中产生红褐色沉淀的化学方程式为 。(2)实验1中加入维生素C溶液是利用了该物质的性。(3)实验2中加入的试剂a为溶液,试剂b为溶液。实验2的现象说明甲同学的猜测 (填“正确”或“不正确”)。.乙同学查阅资料得知,Fe(OH)2沉淀具有较强的吸附性,猜测灰绿色可能是Fe(OH)2吸附Fe2+引起的,设计并完成了以下实验。编号实验操作实验现象实验3向10 mL 4 molL-1NaOH溶液中逐滴加入0.1 mo
17、lL-1 FeSO4溶液(两溶液中均先加几滴维生素C溶液)液面上方产生白色沉淀(带有较多灰绿色)。沉淀下沉后,部分灰绿色沉淀变为白色实验4向10 mL 8 molL-1 NaOH溶液中逐滴加入0.1 molL-1 FeSO4溶液(两溶液中均先加几滴维生素C溶液)液面上方产生白色沉淀(无灰绿色)。沉淀下沉后,仍为白色实验5取实验4中白色沉淀,洗净后放在潮湿的空气中(4)依据乙同学的猜测,实验4中沉淀无灰绿色的原因为 。(5)该小组同学依据实验5的实验现象,间接证明了乙同学猜测的正确性,则实验5的实验现象可能为 。.该小组同学再次查阅资料得知当沉淀形成时,若得到的沉淀单一,则沉淀结构均匀,也紧密;
18、若有杂质固体存在时,得到的沉淀便不够紧密,与溶液的接触面积会更大。(6)当溶液中存在Fe3+或溶解较多O2时,白色沉淀更容易变成灰绿色的原因为 。(7)该小组同学根据上述实验得出结论:制备Fe(OH)2时能较长时间观察到白色沉淀的适宜的条件和操作有 、。解析:(1)实验1中产生红褐色沉淀是因为Fe(OH)2被氧化生成Fe(OH)3,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3。(2)实验1中加入维生素C是为了防止Fe2+被氧化,利用了其还原性。(3)根据实验现象可知,中加入试剂a出现蓝色沉淀,是在检验Fe2+,试剂a为K3Fe(CN)6,中溶液是否变红是在检验Fe3+,试
19、剂b为KSCN,由于中溶液没有变红,则不存在Fe3+,即灰绿色沉淀中没有Fe(OH)3,甲同学的猜测不正确。(4)根据已知,Fe(OH)2沉淀具有较强的吸附性,灰绿色可能是Fe(OH)2吸附Fe2+引起的,而实验4中NaOH溶液浓度高,反应后溶液中Fe2+浓度较小,不易被吸附在Fe(OH)2表面,导致沉淀没有灰绿色。(5)当实验5中的现象为白色沉淀变为红褐色,中间过程无灰绿色出现时,可说明白色沉淀上没有或很少附着有Fe2+。(6)溶液中存在Fe3+或溶解较多O2时,O2能将Fe2+氧化成Fe3+,形成Fe(OH)3沉淀,根据题干信息可知,沉淀中混有Fe(OH)3,不够紧密,与溶液接触面积更大,
20、更容易吸附Fe2+,从而白色沉淀更容易变成灰绿色。(7)根据上述实验可知,当NaOH浓度高或者溶液中不存在Fe3+和O2时,制备Fe(OH)2时能较长时间观察到白色沉淀,其操作可以是向高浓度NaOH溶液中滴加FeSO4溶液或除去溶液中的Fe3+和O2。答案:(1)4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3 (2)还原(3)K3Fe(CN)6(或铁氰化钾)KSCN(或硫氰化钾)不正确(4)NaOH溶液浓度高,反应后溶液中Fe2+浓度较小,不易被吸附在Fe(OH)2表面(5)白色沉淀变为红褐色,中间过程无灰绿色出现(6)沉淀中混有Fe(OH)3,不够紧密,与溶液接触面积更大,更容易吸附Fe2+(7)向高浓度NaOH溶液中滴加FeSO4溶液除去溶液中的Fe3+和O2