23铁及其重要化合物Word格式.docx
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D
2.用铁制较纯净的氧化铁,下列实验方案最好的是( )
A.使铁在潮湿的空气中缓慢氧化
B.铁在氯气中燃烧,加水溶解,加入足量NaOH溶液,过滤、洗涤,然后充分加热分解
C.使铁溶解于稀硫酸,然后加入足量NaOH溶液,过滤、洗涤,然后充分加热分解
D.使铁与足量稀硝酸反应,然后加入足量NaOH溶液,过滤、洗涤,然后充分加热分解
铁在潮湿的空气中缓慢氧化,反应时间长,而且制得的氧化铁含有结晶水,A错误;
B、D项中都涉及了有毒物质的使用和生成,不符合绿色化学的原则;
易判断C项合理。
C
3.下列中学常见实验的现象或表述正确的是( )
A.过量的铁投入到一定量的稀硝酸中,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液显血红色
B.制备氢氧化亚铁时,向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液,边加边搅拌,即可制得白色的氢氧化亚铁
C.检验红砖中的氧化铁成分,向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液2~3滴即可
D.向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后,将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会,然后冷却、过滤,滤纸上的物体为“蓝色固体”
过量的铁投入到一定量的稀硝酸中得到的是硝酸亚铁,不会出现血红色,所以A错;
氢氧化亚铁很容易被氧气氧化,所以边加氢氧化钠溶液边搅拌的话很容易被氧化为氢氧化铁,所以B错;
CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu(OH)2沉淀,加热后过滤,滤纸上留有的是CuO,CuO为黑色固体,所以D错。
4.下列化学实验事实相应的离子方程式正确的是( )
A.往FeCl3溶液中加入Fe粉:
2Fe3++Fe===3Fe2+
B.往澄清石灰水中通入过量二氧化碳:
Ca2++2OH-+CO2===CaCO3↓+H2O
C.往FeCl3溶液中加入Cu粉:
Fe3++Cu===Fe2++Cu2+
D.氧化亚铁加入稀硝酸:
FeO+2H+===Fe2++H2O
Fe3+能氧化Fe,发生归中反应,A正确;
澄清石灰水中通入过量CO2生成Ca(HCO3)2,B错误;
电荷不守恒,C错误;
HNO3将Fe2+氧化成Fe3+,D错误。
A
5.已知某硫酸、硫酸亚铁、硫酸铁混合液100mL中,各阳离子浓度相等,硫酸根离子总浓度是6mol·
L-1,此溶液中还可溶解的铁粉的质量为( )
A.11.2gB.16.8gC.33.6gD.5.6g
设阳离子浓度为x,根据电荷守恒可以得出,x+2x+3x=6mol/L×
2,x=2mol/L;
n(H2SO4)=n[Fe2(SO4)3]=
=
=1mol/L;
由反应方程式H2SO4+Fe===FeSO4+H2↑和Fe2(SO4)3+Fe===3FeSO4可知:
等物质的量的硫酸或硫酸铁消耗等量的Fe,故还可以溶解Fe的物质的量为:
n(Fe)=2×
0.1L×
1mol/L=0.2mol,m(Fe)=0.2mol×
56g/mol=11.2g。
5-1.将Cu片放入0.1mol·
L-1FeCl3溶液中,反应一定时间后取出Cu片,溶液中c(Fe3+)c(Fe2+)=2
3,则Cu2+与Fe3+的物质的量之比为( )
A.32B.3
5C.34D.4
反应的化学方程式为Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+。
设溶液的体积为1L,生成的n(Fe2+)=2a,则消耗的n(Fe3+)=2a,生成的n(Cu2+)=a,因此反应后溶液中n(Fe3+)=0.1mol-2a,所以有关系式:
(0.1mol-2a)2a=2
3,得出a=0.03mol。
溶液中n(Cu2+)=0.03mol,反应后溶液中n(Fe3+)=(0.1-2×
0.03)mol=0.04mol,故溶液中Cu2+与Fe3+的物质的量之比为34。
6.下列说法正确的是( )
A.加入NaOH溶液产生红褐色沉淀,则原溶液中一定含有FeCl3
B.一定条件下铁和O2、H2O反应的产物均为Fe3O4
C.钢铁发生电化学腐蚀时负极反应式为Fe-3e-===Fe3+
D.过量的铁片与冷浓硝酸反应的化学方程式为Fe+4HNO3(浓)===Fe(NO3)2+2NO2↑+2H2O
只能说明溶液中含有Fe3+,是否含有Cl-无法确定,A错误;
铁在纯氧中燃烧生成Fe3O4,铁和水蒸气反应生成Fe3O4,B正确;
铁的氧化产物为Fe2+,C错误;
铁片在冷浓硝酸中发生钝化,D错误。
B
二、双项选择题
7.向FeI2、FeBr2的混合溶液中通入适量氯气,溶液中某些离子的物质的量变化如下图所示(已知:
2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-,2Fe3++2I-===2Fe2++I2)。
则下列有关说法中,不正确的是( )
A.还原性:
I->Br->Fe2+
B.原混合溶液中FeBr2的物质的量为6mol
C.当通入2molCl2时,溶液中已发生的离子反应可表示为2Fe2++2I-+2Cl2===2Fe3++I2+4Cl-
D.原溶液中:
n(Fe2+)n(I-)
n(Br-)=21
因为还原性I->Fe2+>Br-,所以通入的Cl2先与I-反应,随后与Fe2+反应,最后与Br-反应;
从图上可看出,n(I-)=2mol,n(Fe2+)=4mol,n(Br-)=6mol。
原混合溶液中FeBr2的物质的量为3mol,当通入2molCl2时,I-消耗1molCl2,剩余的1molCl2与Fe2+反应,溶液中已发生的离子反应可表示为2Fe2++2I-+2Cl2===2Fe3++I2+4Cl-。
故选A、B两项。
AB
8.下列离子的检验方法合理的是( )
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明不含Fe2+
B.向某溶液中加入酸性KMnO4溶液,溶液褪色,说明原溶液中一定含Fe2+
C.向某溶液中加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+
D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中含有Fe2+,可能含有Mg2+
说明含Fe3+,但不排除Fe2+的存在,A错误;
也可能含SO
等还原性离子,B错误;
红褐色沉淀只能是Fe(OH)3,而且是直接看到的红褐色沉淀,C正确;
Fe(OH)2和Mg(OH)2均是白色,但是Fe(OH)2会被氧化为Fe(OH)3,红褐色掩盖白色,D正确。
CD
三、非选择题
9.(2013·
北京卷)用含有Al2O3、SiO2和少量FeO·
xFe2O3的铝灰制备Al2(SO4)3·
18H2O,工艺流程如下(部分操作和条件略):
Ⅰ.向铝灰中加入过量稀H2SO4,过滤:
Ⅱ.向滤液中加入过量KMnO4溶液,调节溶液的pH约为3;
Ⅲ.加热,产生大量棕色沉淀,静置,上层溶液呈紫红色:
Ⅳ.加入MnSO4至紫红色消失,过滤;
Ⅴ.浓缩、结晶、分离,得到产品。
(1)H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是______________________________________________________。
(2)将MnO
氧化Fe2+的离子方程式补充完整:
MnO
+
Fe2++
________===
Mn2++
Fe3++
________
(3)已知:
生成氢氧化物沉淀的pH
Al(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
开始沉淀时
3.4
6.3
1.5
完全沉淀时
4.7
8.3
2.8
注:
金属离子的起始浓度为0.1mol·
L-1
根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的:
___________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)已知:
一定条件下,MnO
可与Mn2+反应生成MnO2,
①向Ⅲ的沉淀中加入浓HCl并加热,能说明沉淀中存在MnO2的现象是________________________________________。
②Ⅳ中加入MnSO4的目的是________________________________________________。
(1)氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝与水,注意写成离子方程式并配平;
(2)反应中MnO
→Mn2+,Fe2+→Fe3+,MnO
系数为1,根据得失电子守恒可知,Fe2+系数为:
=5,由元素守恒可知,Fe3+系数为5,由电荷守恒可知,有H+参加反应,其系数为8,根据元素守恒可知,有H2O生成,其系数为4,方程式配平为:
+5Fe2++8H+===Mn2++5Fe3++4H2O;
(3)滤液中含有Fe2+,由表中数据可知,Fe(OH)2开始沉淀的pH大于Al(OH)3完全沉淀的pH值,而Fe(OH)3完全沉淀的pH值小于Al(OH)3开始沉淀的pH值,pH值约为3时,Al3+、Fe2+不能沉淀,步骤Ⅱ是将Fe2+氧化为Fe3+,调节pH值使铁完全沉淀;
(4)①MnO2能将HCl氧化为Cl2,若有黄绿色气体生成说明沉淀中存在MnO2;
②Ⅲ的上层液呈紫红色,MnO
过量,加入MnSO4,MnO
可与Mn2+反应生成MnO2,从而可除去过量的MnO
。
(1)Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
(2)5 8 H+ 5 4 H2O
(3)pH约为3时,Fe2+和Al3+不能形成沉淀,将Fe2+氧化为Fe3+,可使铁完全沉淀
(4)①生成黄绿色气体 ②除去过量的MnO
10.某研究小组为了探究“铁与水蒸气”能否发生反应及反应的产物,进行了下列实验。
(1)用上图所示实验装置,在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物,加热并通入水蒸气,就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”(石棉绒是耐高温材料,不与水反应)。
反应一段时间后,有肥皂泡吹起时,用点燃的火柴靠近肥皂泡,当__________________________(填实验现象)时,说明“铁与水蒸气”能够进行反应。
(2)为了证明反应后的固体混合物中含有+3价的Fe,他们计划取出少量混合物于试管中,加入足量的盐酸,溶解、过滤。
向滤液中滴加KSCN溶液,观察溶液的颜色。
在下表中填写滴加KSCN溶液后可能观察到的现象、结论与解释(可以不填满)。
现象
结论与解释
可能①
可能②
(3)将反应后固体溶于足量的盐酸中充分溶解,可选用________试剂证明溶液中含有Fe2+。
a.Cl2和KSCN溶液b.NaOH溶液
c.KMnO4溶液d.Na2SO3溶液
(1)要证明Fe与水蒸气反应,只要证明生成了H2就能说明,由实验装置和H2的检验方法可用点燃法观察是否有爆鸣声;
(2)反应后的固体混合物中可能含有Fe和Fe3O4,在溶于酸时可发生如下反应:
Fe+2H+===Fe2++H2↑,Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O,Fe+2Fe3+===3Fe2+。
由于混合物中Fe的量不确定,可能有两种情况,一是Fe较少,溶于酸后Fe3+有剩余,二是Fe较多,Fe3+完全被Fe还原为Fe2+。
所以滤液中加KSCN溶液,可能变红也可能溶液为浅绿色;
(3)因为溶液中可能含有Fe3+,a、b试剂均不合适,可利用Fe2+的还原性,用紫色氧化剂KMnO4溶液还原褪色,进而证明。
(1)肥皂泡破裂,有爆鸣声。
(2)①溶液变为红色 混合物中含有+3价Fe,因为Fe3+遇KSCN变红色;
②溶液为浅绿色 反应后的固体中可能含有+3价Fe,也可能不含有+3价Fe。
因为若铁剩余较多,可将溶液中的Fe3+还原为Fe2+
(3)c
11.三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末,常用作颜料。
某学校化学兴趣小组通过实验来探究一红色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者混合物。
探究过程如下:
查阅资料:
Cu2O是一种碱性氧化物,溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4,在空气中加热生成CuO。
提出假设:
假设1:
红色粉末是Fe2O3;
假设2:
红色粉末是Cu2O;
假设3:
红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物。
设计探究实验:
取少量粉末放入足量稀硫酸中,在所得溶液中再滴加KSCN试剂。
(1)若假设1成立,则实验现象是_______________________。
(2)若滴加KSCN试剂后溶液不变红色,则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁。
你认为这种说法合理吗?
________。
简述你的理由(不需写出反应的方程式)________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)若固体粉末完全溶解无固体存在,滴加KSCN试剂时溶液不变红色,则证明原固体粉末是________,写出发生的氧化还原反应的离子方程式:
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
探究延伸:
经实验分析,确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物。
(4)实验小组欲利用加热法测定Cu2O的质量分数。
取9g固体粉末在空气中充分加热,质量不再变化时,称其质量为9.4g,则混合物中Cu2O的质量分数为________。
(5)实验小组欲利用该红色粉末制取较纯净的胆矾(CuSO4·
5H2O)。
经查阅资料得知,在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu2+、Fe2+、Fe3+分别生成沉淀的pH如下:
物质
Cu(OH)2
开始沉淀pH
6.0
7.5
1.4
沉淀完全pH
13
14
3.7
实验室有下列试剂可供选择:
A.氯水 B.H2O2 C.NaOH D.Cu2(OH)2CO3
实验小组设计如下实验方案:
试回答:
①试剂1为________,试剂2为________。
(填字母)
②固体X的化学式为________。
③操作Ⅰ为________________。
(1)如果溶液中存在Fe3+,加入KSCN溶液后会变红;
(2)如果假设3成立,生成的Cu将Fe3+还原,也可能有此现象;
(3)不变红说明假设1不成立,没有固体存在说明假设2不成立,只能是假设3,Fe3+和生成的Cu恰好完全反应;
(5)根据方案将Fe2+氧化为Fe3+,再利用Fe3+和Cu2+生成沉淀时pH不同,将Fe3+除去。
(1)固体完全溶解,溶液呈血红色
(2)不合理 当原固体粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物时,加入稀H2SO4后产生的Fe3+与Cu反应生成Fe2+,滴加KSCN溶液后也可以不变红色
(3)Fe2O3和Cu2O Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O、2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+ (4)40%
(5)①B D ②Fe(OH)3 ③蒸发浓缩,冷却结晶
12.用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一:
用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。
这样操作的理由是________________________________________。
方法二:
在如图装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备。
(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是______________。
(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是______________。
(3)为了制得白色的Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是________________________________________________________________________。
(1)稀硫酸、铁屑
(2)煮沸
(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
(1)稀硫酸、铁屑
(2)NaOH溶液
(3)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度,当排出的H2纯净时,再夹紧止水夹
(4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,且外界空气不容易进入
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- 23 及其 重要 化合物
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