23铁及其重要化合物.docx

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23铁及其重要化合物

第三节　铁及其重要化合物

题号

1

2

3

4

5

5－1

6

7

8

答案

一、单项选择题

1．某权威刊物中有这样一段描述：

“在所有元素中，铁的原子核是最稳定的，因此，铁在一些大而重的红热巨星的核心堆积……结果，在宇宙的重元素中铁是相当丰富的，在地球上铁也是丰富的。

”对该段文字的正确理解是（　　）

A．铁的化学性质很稳定

B．铁的化合物性质很稳定

C．铁的氧化物很稳定

D．铁元素很难因发生核聚变而变成其他元素

解析：

根据常识，铁在空气中容易生锈，可知铁化学性质活泼，A错误；铁的化合物如氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁、氯化铁、氯化亚铁等性质有的较活泼，B、C错误；存在于宇宙中的和地球上的铁并不一定是单质铁，且铁原子核稳定，化合态铁难以聚变，D正确。

答案：

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

解析：

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。

答案：

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”

解析：

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。

答案：

C

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

解析：

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。

答案：

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

解析：

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。

答案：

A

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

3

解析：

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。

答案：

C

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

解析：

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。

答案：

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

3

解析：

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。

答案：

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＋

解析：

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。

答案：

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________________________________________________。

解析：

（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：

MnO

＋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

。

答案：

（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

解析：

（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。

答案：

（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

Fe（OH）2

Fe（OH）3

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________________。

解析：

（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。

答案：

（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________________________________________________________________________。

答案：

方法一：

（1）稀硫酸、铁屑　

（2）煮沸

（3）避免生成的Fe（OH）2沉淀接触O2

方法二：

（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