第3講鐵及其化合物A組基礎題組1.關于綠礬的分解有如下描述:“綠礬形似樸硝(Na2SO410H2O)而綠色,取此一物置于鐵板上,聚炭,封之囊袋,吹令火熾,其礬即沸,流出,色赤如融金汁者是真也?！毕铝姓f法錯誤的是()A.“色赤”物質是Fe(OH)3B.流出的液體中可能含有硫酸C.可以通過焰色反應區(qū)分綠礬和樸硝D.綠礬分解過程中硫元素部分被還原答案A綠礬的化學式為FeSO47H2O。Fe(OH)3受熱易分解,與題意反應條件不符,Fe的氧化物只有氧化鐵為紅色,則“色赤”物質可能是Fe2O3,故A項錯誤;FeSO47H2O分解生成氧化鐵、二氧化硫、三氧化硫,三氧化硫與水結合生成硫酸,則流出的液體中可能含有硫酸,故項B正確;綠礬和樸硝中含有的金屬元素不同,可以通過焰色反應區(qū)分,故C項正確;綠礬分解過程中鐵元素被氧化,根據(jù)氧化還原反應的規(guī)律,硫元素會部分被還原,故D項正確。2.(2019山西晉中月考)要除去下列各組括號內(nèi)雜質,所選試劑不正確的是() A.FeCl2溶液(FeCl3) 鐵粉B.Al2O3(Fe2O3) 鹽酸C.NaHCO3溶液(Na2CO3) CO2D.Fe(OH)3Al(OH)3 氫氧化鈉溶液答案BFeCl3與鐵粉反應生成FeCl2,所以可用鐵粉除去FeCl2溶液中的FeCl3,故A正確;Al2O3、Fe2O3都能與鹽酸反應,所以不能用鹽酸除去Al2O3中的Fe2O3,故B錯誤;碳酸鈉、二氧化碳、水反應生成碳酸氫鈉,所以可用CO2除去NaHCO3溶液中的Na2CO3,故C正確 ;Al(OH)3與氫氧化鈉溶液反應生成NaAlO2,所以可用氫氧化鈉溶液除去Fe(OH)3中的Al(OH)3,故D正確。3.(2018上海崇明二模)下列各組內(nèi)物質反應產(chǎn)生的氣體分別通入FeSO4溶液中,能與FeSO4發(fā)生反應的是()A.Na2O2和H2OB.Al和NaOH溶液C.食鹽和濃硫酸共熱D.銅片和濃硫酸共熱答案A過氧化鈉和水反應生成氧氣,氧氣能將硫酸亞鐵氧化成硫酸鐵,故A正確;鋁和氫氧化鈉溶液反應生成氫氣,氫氣與硫酸亞鐵不反應,故B錯誤;食鹽和濃硫酸加熱生成氯化氫氣體,氯化氫氣體不與硫酸亞鐵發(fā)生反應,故C錯誤;銅和濃硫酸加熱生成二氧化硫氣體,二氧化硫具有還原性和氧化性,但氧化性弱于鐵離子,所以二氧化硫不能和硫酸亞鐵發(fā)生反應,故D錯誤。4.(2018陜西西安高二期末)某小組為探究草酸亞鐵(FeC2O4)的熱分解產(chǎn)物,按下面所示裝置進行實驗。以下說法錯誤的是()A.實驗中觀察到裝置B、F中石灰水變渾濁,E中固體變?yōu)榧t色,則證明分解產(chǎn)物中有CO2和CO氣體B.反應結束后,取A中固體溶于稀硫酸,向其中滴加12滴KSCN溶液,溶液無顏色變化,證明分解產(chǎn)物中不含F(xiàn)e2O3C.裝置C的作用是除去混合氣中的CO2D.反應結束后,應熄滅A、E處酒精燈后,持續(xù)通入N2直至溫度恢復至室溫答案BB中澄清石灰水變渾濁證明分解產(chǎn)物中一定含有CO2,E中固體變紅、F中澄清石灰水變渾濁證明分解產(chǎn)物中有還原性氣體CO,故A正確;由于反應中生成了一氧化碳,可能將部分鐵的氧化物還原成了鐵,反應結束后,用稀硫酸溶解A中固體,鐵將Fe2O3溶解生成的鐵離子還原,故再向其中滴加KSCN溶液,溶液無顏色變化,因此不能證明分解產(chǎn)物中不含F(xiàn)e2O3,故B錯誤;E和F是為了檢驗生成物中是否含有一氧化碳,二氧化碳會干擾檢驗,因此需要裝置C除去混合氣中的CO2,故C正確;反應結束后,為了防止倒吸,應熄滅A、E處酒精燈后,持續(xù)通入N2直至溫度恢復至室溫,故D正確。5.下列各組物質中,X是主體物質,Y是少量雜質,Z是為了除去雜質所要加入的試劑,其中所加試劑正確的一組是()選項ABCDXFeCl2溶液FeCl3溶液FeNa2SO4溶液YFeCl3CuCl2AlNa2CO3ZCl2FeNaOH溶液HCl溶液答案CA項,2FeCl2+Cl2 2FeCl3,除去了主體物質;B項,2FeCl3+Fe 3FeCl2,CuCl2+Fe Cu+FeCl2,主體物質和雜質均被消耗;C項,2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2,NaAlO2易溶,過濾即可;D項,Na2CO3+2HCl 2NaCl+CO2+H2O,但引入了新的雜質NaCl。6.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 molL-1的稀硝酸,恰好使混合物完全溶解,放出1.344 L NO(標準狀況),往所得溶液中加入KSCN溶液,無明顯變化。若用足量的CO在加熱條件下還原相同質量的混合物,能得到鐵的物質的量為() A.0.24 molB.0.21 molC.0.16 molD.0.14 mol答案Bn(HNO3)=0.12 L4 molL-1=0.48 mol,n(NO)=1.344 L22.4 Lmol-1=0.06 mol,往所得溶液中加入KSCN溶液,無明顯變化,說明全部生成Fe2+,溶液中溶質為Fe(NO3)2,則原混合物中鐵元素的物質的量為(0.48 mol-0.06 mol)2=0.21 mol,故用足量的CO在加熱條件下還原相同質量的混合物,最終得到鐵的物質的量為0.21 mol。7.某學生設計了如圖所示的方法,鑒定鹽溶液A的組成成分,由此分析,下列結論中正確的是()A.A中一定有Fe3+B.C中一定有Fe3+C.B為AgI沉淀D.A一定為FeBr2溶液答案BHNO3具有強氧化性,可氧化Fe2+,A中不一定有Fe3+,A錯誤;AgI為黃色沉淀,C錯誤;A可能是FeBr3溶液、FeBr2溶液或二者的混合物,D錯誤。8.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+全部轉變?yōu)镕e3+,則該樣品可能的化學式為() A.Fe2O3B.Fe3O4C.Fe4O5D.Fe5O7答案D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 mol0.2 mol=14,該氧化物可表示為FeO2Fe2O3,即Fe5O7。9.硫酸亞鐵銨晶體(NH4)2SO4FeSO46H2O為淺綠色晶體,實驗室中常以廢鐵屑為原料來制備,其步驟如下:步驟1將廢鐵屑放入碳酸鈉溶液中煮沸除油污,分離出液體,用水洗凈鐵屑。步驟2向處理過的鐵屑中加入過量的3 mol L-1 H2SO4溶液,在 60 左右使其反應到不再產(chǎn)生氣體,趁熱過濾,得FeSO4溶液。步驟3向所得FeSO4溶液中加入飽和(NH4)2SO4溶液,經(jīng)過“一系列操作”后得到硫酸亞鐵銨晶體。請回答下列問題:(1)在步驟1的操作中,下列儀器中不必用到的有。(填儀器編號)鐵架臺燃燒匙錐形瓶廣口瓶研缽玻璃棒酒精燈(2)在步驟1中需要煮沸,其目的是。(3)在步驟3中,“一系列操作”依次為、過濾、洗滌等。(4)本實驗制得的硫酸亞鐵銨晶體常含有Fe3+雜質。檢驗Fe3+常用的操作方法是。答案(1)(2)除去水中溶解的氧氣,防止得到的Fe2+被氧化而引入雜質(3)蒸發(fā)濃縮冷卻結晶(4)取樣,加入幾滴KSCN溶液,若溶液呈現(xiàn)紅色,則溶液中含有Fe3+解析(1)溶液加熱和過濾過程中用到的儀器有:鐵架臺、燒杯、玻璃棒、酒精燈、錐形瓶、濾紙等。(2)在步驟1中需要煮沸,其目的是除去水中溶解的氧氣,防止得到的Fe2+被氧化而引入雜質。(3)(NH4)2SO4溶液顯酸性,向所得FeSO4溶液中加入飽和(NH4)2SO4溶液,抑制Fe2+的水解。由溶液制晶體時,要經(jīng)過加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌等步驟。(4)檢驗Fe3+的方法是取待測液少許放入試管中,向試管中加入KSCN溶液,若加入KSCN溶液后,溶液顯紅色,說明Fe3+存在,反之沒有Fe3+。10.(2017北京理綜,28,16分)某小組在驗證反應“Fe+2Ag+ Fe2+2Ag”的實驗中檢測到Fe3+,發(fā)現(xiàn)和探究過程如下。向硝酸酸化的0.05 molL-1硝酸銀溶液(pH2)中加入過量鐵粉,攪拌后靜置,燒杯底部有黑色固體,溶液呈黃色。(1)檢驗產(chǎn)物取出少量黑色固體,洗滌后,(填操作和現(xiàn)象),證明黑色固體中含有Ag。取上層清液,滴加K3Fe(CN)6溶液,產(chǎn)生藍色沉淀,說明溶液中含有。(2)針對“溶液呈黃色”,甲認為溶液中有Fe3+,乙認為鐵粉過量時不可能有Fe3+,乙依據(jù)的原理是(用離子方程式表示)。針對兩種觀點繼續(xù)實驗:取上層清液,滴加KSCN溶液,溶液變紅,證實了甲的猜測。同時發(fā)現(xiàn)有白色沉淀產(chǎn)生,且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時間有關,對比實驗記錄如下:序號取樣時間/min現(xiàn)象3產(chǎn)生大量白色沉淀;溶液呈紅色30產(chǎn)生白色沉淀,較3 min時量少;溶液紅色較3 min時加深120產(chǎn)生白色沉淀,較30 min時量少;溶液紅色較30 min時變淺(資料:Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN)對Fe3+產(chǎn)生的原因作出如下假設:假設a:可能是鐵粉表面有氧化層,能產(chǎn)生Fe3+;假設b:空氣中存在O2,由于(用離子方程式表示),可產(chǎn)生Fe3+;假設c:酸性溶液中的NO3-具有氧化性,可產(chǎn)生Fe3+;假設d:根據(jù)現(xiàn)象,判斷溶液中存在Ag+,可產(chǎn)生Fe3+。下述實驗可證實假設a、b、c不是產(chǎn)生Fe3+的主要原因。實驗可證實假設d成立。實驗:向硝酸酸化的溶液(pH2)中加入過量鐵粉,攪拌后靜置,不同時間取上層清液滴加KSCN溶液。3 min時溶液呈淺紅色,30 min后溶液幾乎無色。實驗:裝置如下圖。其中甲溶液是,操作及現(xiàn)象是。(3)根據(jù)實驗現(xiàn)象,結合方程式推測實驗中Fe3+濃度變化的原因:。答案(1)加硝酸加熱溶解固體,再滴加稀鹽酸,產(chǎn)生白色沉淀Fe2+(2)2Fe3+Fe 3Fe2+4Fe2+O2+4H+ 4Fe3+2H2O加入KSCN溶液后產(chǎn)生白色沉淀0.05 molL-1 NaNO3FeSO4溶液分別取電池工作前與工作一段時間后左側燒杯中溶液,同時滴加KSCN溶液,后者紅色更深(3)溶液中存在反應:2Ag+Fe Fe2+2Ag,Ag+Fe2+ Fe3+Ag,Fe+2Fe3+ 3Fe2+。反應開始時,c(Ag+)大,以反應、為主,c(Fe3+)增大。約30 min后,c(Ag+)小,以反應為主,c(Fe3+)減小解析本題側重考查學生對實驗現(xiàn)象的分析判斷能力以及實驗設計能力。(1)燒杯底部的黑色固體中含有銀和過量的鐵,要證明Ag的存在,可加硝酸并加熱將固體溶解,然后用鹽酸來檢驗Ag+的存在。(2)要證實假設a、b、c不是產(chǎn)生Fe3+的主要原因,需將原實驗中的溶液換成c(H+)、c(NO3-)分別相同,但不含Ag+的溶液,可選用硝酸酸化的0.05 molL-1 NaNO3溶液(pH2),通過向上層清液中滴加KSCN溶液后的現(xiàn)象差異進行驗證。實驗中甲溶液是FeSO4溶液,電極反應為:負極Fe2+-e- Fe3+,正極Ag+e-Ag。一段時間后檢驗Fe3+的存在及濃度,即可得出Ag+能將Fe2+氧化成Fe3+的結論。(3)解題時要注意實驗過程中過量的鐵始終是存在的。B組提升題組11.(2018黑龍江哈爾濱四模)已知:2Fe3+2I- 2Fe2+I2,用KI溶液和FeCl3溶液進行如下實驗。下列說法不正確的是() A.實驗中現(xiàn)象說明有Fe2+生成B.實驗中現(xiàn)象說明反應后溶液中含有Fe3+C.實驗水溶液中c(Fe2+)大于中c(Fe2+)D.實驗中再加入4 滴0.1 mol L-1 FeCl2溶液,振蕩靜置,CCl4層溶液顏色無變化答案DA項,實驗向混合液中加入K3Fe(CN)6溶液產(chǎn)生藍色沉淀,說明混合液中有Fe2+,說明FeCl3與KI反應生成Fe2+,正確;B項,實驗向混合液中加入KSCN溶液,溶液變紅說明混合液中含有Fe3+,正確;C項,實驗中加入K3Fe(CN)6溶液發(fā)生反應:3Fe2+2Fe(CN)63- Fe3Fe(CN)62,Fe2+濃度減小,實驗中加入CCl4,CCl4將I2從其水溶液中萃取出來,平衡向正反應方向移動,Fe2+濃度增大,實驗水溶液中c(Fe2+)大于實驗中c(Fe2+),正確;D項,實驗中再加入4滴0.1 mol/L FeCl2溶液,Fe2+濃度增大,平衡向逆反應方向移動,I2濃度減小,振蕩靜置,CCl4層溶液顏色變淺,錯誤。12.(2018河北廊坊省級示范高中聯(lián)合體聯(lián)考)某同學采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考慮其他雜質)制取FeSO47H2O,設計了如下流程:下列說法不正確的是()A.溶解燒渣選用足量硫酸,試劑X選用鐵粉B.固體1中一定含有SiO2;控制pH是為了使Al3+轉化為Al(OH)3進入固體2C.若改變方案,在溶液1中直接加NaOH至過量,得到的沉淀用硫酸溶解,其溶液經(jīng)結晶分離也可得到FeSO47H2OD.從溶液2得到FeSO47H2O產(chǎn)品的過程中,須控制條件防止其被氧化和分解答案C分析流程可知,溶解燒渣選用足量硫酸,X為鐵粉,故A正確;分析流程可知,固體1中一定含有SiO2,調節(jié)pH使鋁離子完全生成氫氧化鋁沉淀,則固體2為氫氧化鋁,故B正確;溶液1中含有鐵離子和鋁離子,加過量的氫氧化鈉,鋁離子轉化為偏鋁酸根離子,鐵離子與氫氧根離子結合生成氫氧化鐵沉淀,最終得到的是硫酸鐵而不是硫酸亞鐵,故C錯誤;亞鐵離子易被空氣中的氧氣氧化,而且受熱易失去結晶水,所以從溶液2得到FeSO47H2O產(chǎn)品的過程中,須控制條件防止其被氧化和分解,故D正確。13.(2018廣東五校協(xié)作體第一次聯(lián)考)利用工業(yè)冶煉硫酸銅(含有Fe2+、AsO2-、Ca2+等雜質)提純制備電鍍硫酸銅的生產(chǎn)流程如下:已知:Fe3+、Cu2+開始沉淀的pH分別為2.7、5.4,完全沉淀的pH分別為3.7、6.4。KspCu(OH)2=210-20。AsO2-+H2O2+H+ H3AsO4,H3AsO4+Fe3+ FeAsO4+3H+。(1)溶解操作中需要配制含銅32 gL-1的硫酸銅溶液1.0 L,需要稱量冶煉級硫酸銅的質量至少為g。(2)測定溶解液中的Fe2+的濃度,可用KMnO4標準溶液滴定,取用KMnO4溶液應使用(填“酸式”或“堿式”)滴定管,其中反應的離子方程式為。若要檢驗調節(jié)pH后溶液中的Fe3+已除盡的方法是。(3)氧化后需要將溶液進行稀釋及調節(jié)溶液的pH=5,則稀釋后的溶液中銅離子濃度最大不能超過molL-1。(4)固體的主要成分除FeAsO4、Fe(OH)3外還有,由溶液獲得CuSO4H2O,需要經(jīng)過、過濾、洗滌、干燥操作。(5)利用以上電鍍級硫酸銅作為電解質,電解粗銅(含鋅、銀、鉑雜質)制備純銅,寫出陽極發(fā)生的電極反應:。答案(1)80(2)酸式MnO4-+5Fe2+8H+ Mn2+5Fe3+4H2O取少量溶液于試管中,滴加幾滴KSCN溶液,若溶液不出現(xiàn)血紅色,則說明Fe3+已經(jīng)除盡(3)210-2(4)CaCO3蒸發(fā)濃縮冷卻結晶(5)Zn-2e- Zn2+、Cu-2e- Cu2+解析(1)溶解操作中需要配制含銅32 gL-1的硫酸銅溶液1.0 L,需要稱量冶煉級硫酸銅的質量至少為m(CuSO4)=32gL-11.0L16064=80 g。(2)高錳酸鉀具有強氧化性,取用KMnO4溶液應使用酸式滴定管;MnO4-將Fe2+氧化為Fe3+,同時MnO4-被還原為Mn2+,發(fā)生反應的離子方程式為MnO4-+5Fe2+8H+ Mn2+5Fe3+4H2O;檢驗調節(jié)pH后溶液中的Fe3+已除盡的方法是取少量溶液于試管中,滴加幾滴KSCN溶液,若溶液不出現(xiàn)血紅色,則說明Fe3+已經(jīng)除盡。(3)溶液pH=5,c(OH-)=10-9 molL-1,則稀釋后的溶液中銅離子濃度最大不能超過210-20(10-9)2 molL-1=210-2 molL-1。(4)固體的主要成分除FeAsO4、Fe(OH)3外還有CaCO3,操作是從溶液中獲得晶體,需經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥操作。(5)電解粗銅(含鋅、銀、鉑雜質)制備純銅,陽極發(fā)生氧化反應,陽極發(fā)生的電極反應為Zn-2e- Zn2+、Cu-2e- Cu2+。