第3講鐵及其化合物A組基礎(chǔ)題組1.關(guān)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(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.“色赤”物質(zhì)是Fe(OH)3B.流出的液體中可能含有硫酸C.可以通過(guò)焰色反應(yīng)區(qū)分綠礬和樸硝D.綠礬分解過(guò)程中硫元素部分被還原答案A綠礬的化學(xué)式為FeSO47H2O。Fe(OH)3受熱易分解,與題意反應(yīng)條件不符,Fe的氧化物只有氧化鐵為紅色,則“色赤”物質(zhì)可能是Fe2O3,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;FeSO47H2O分解生成氧化鐵、二氧化硫、三氧化硫,三氧化硫與水結(jié)合生成硫酸,則流出的液體中可能含有硫酸,故項(xiàng)B正確;綠礬和樸硝中含有的金屬元素不同,可以通過(guò)焰色反應(yīng)區(qū)分,故C項(xiàng)正確;綠礬分解過(guò)程中鐵元素被氧化,根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律,硫元素會(huì)部分被還原,故D項(xiàng)正確。2.(2019山西晉中月考)要除去下列各組括號(hào)內(nèi)雜質(zhì),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(yīng)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(yīng),所以不能用鹽酸除去Al2O3中的Fe2O3,故B錯(cuò)誤;碳酸鈉、二氧化碳、水反應(yīng)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(yīng)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(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體分別通入FeSO4溶液中,能與FeSO4發(fā)生反應(yīng)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(guò)氧化鈉和水反應(yīng)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(yīng)生成氫氣,氫氣與硫酸亞鐵不反應(yīng),故B錯(cuò)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(yīng),故C錯(cuò)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(yīng),故D錯(cuò)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)。以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.實(shí)驗(yàn)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(yīng)結(jié)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(wú)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(yīng)結(jié)束后,應(yīng)熄滅A、E處酒精燈后,持續(xù)通入N2直至溫度恢復(fù)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(yīng)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(yīng)結(jié)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(wú)顏色變化,因此不能證明分解產(chǎn)物中不含F(xiàn)e2O3,故B錯(cuò)誤;E和F是為了檢驗(yàn)生成物中是否含有一氧化碳,二氧化碳會(huì)干擾檢驗(yàn),因此需要裝置C除去混合氣中的CO2,故C正確;反應(yīng)結(jié)束后,為了防止倒吸,應(yīng)熄滅A、E處酒精燈后,持續(xù)通入N2直至溫度恢復(fù)至室溫,故D正確。5.下列各組物質(zhì)中,X是主體物質(zhì),Y是少量雜質(zhì),Z是為了除去雜質(zhì)所要加入的試劑,其中所加試劑正確的一組是()選項(xiàng)ABCDXFeCl2溶液FeCl3溶液FeNa2SO4溶液YFeCl3CuCl2AlNa2CO3ZCl2FeNaOH溶液HCl溶液答案CA項(xiàng),2FeCl2+Cl2 2FeCl3,除去了主體物質(zhì);B項(xiàng),2FeCl3+Fe 3FeCl2,CuCl2+Fe Cu+FeCl2,主體物質(zhì)和雜質(zhì)均被消耗;C項(xiàng),2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2,NaAlO2易溶,過(guò)濾即可;D項(xiàng),Na2CO3+2HCl 2NaCl+CO2+H2O,但引入了新的雜質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)狀況),往所得溶液中加入KSCN溶液,無(wú)明顯變化。若用足量的CO在加熱條件下還原相同質(zhì)量的混合物,能得到鐵的物質(zhì)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(wú)明顯變化,說(shuō)明全部生成Fe2+,溶液中溶質(zhì)為Fe(NO3)2,則原混合物中鐵元素的物質(zhì)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(zhì)量的混合物,最終得到鐵的物質(zhì)的量為0.21 mol。7.某學(xué)生設(shè)計(jì)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(jié)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(qiáng)氧化性,可氧化Fe2+,A中不一定有Fe3+,A錯(cuò)誤;AgI為黃色沉淀,C錯(cuò)誤;A可能是FeBr3溶液、FeBr2溶液或二者的混合物,D錯(cuò)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(zhuǎn)變?yōu)镕e3+,則該樣品可能的化學(xué)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(shí)驗(yàn)室中常以廢鐵屑為原料來(lái)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(guò)的鐵屑中加入過(guò)量的3 mol L-1 H2SO4溶液,在 60 左右使其反應(yīng)到不再產(chǎn)生氣體,趁熱過(guò)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(guò)“一系列操作”后得到硫酸亞鐵銨晶體。請(qǐng)回答下列問(wèn)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(hào))鐵架臺(tái)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(guò)濾、洗滌等。(4)本實(shí)驗(yàn)制得的硫酸亞鐵銨晶體常含有Fe3+雜質(zhì)。檢驗(yàn)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(zhì)(3)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)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(guò)濾過(guò)程中用到的儀器有:鐵架臺(tái)、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(zhì)。(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(shí),要經(jīng)過(guò)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌等步驟。(4)檢驗(yàn)Fe3+的方法是取待測(cè)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(shuō)明Fe3+存在,反之沒(méi)有Fe3+。10.(2017北京理綜,28,16分)某小組在驗(yàn)證反應(yīng)“Fe+2Ag+ Fe2+2Ag”的實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)到Fe3+,發(fā)現(xiàn)和探究過(guò)程如下。向硝酸酸化的0.05 molL-1硝酸銀溶液(pH2)中加入過(guò)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(yàn)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(lán)色沉淀,說(shuō)明溶液中含有。(2)針對(duì)“溶液呈黃色”,甲認(rèn)為溶液中有Fe3+,乙認(rèn)為鐵粉過(guò)量時(shí)不可能有Fe3+,乙依據(jù)的原理是(用離子方程式表示)。針對(duì)兩種觀點(diǎn)繼續(xù)實(shí)驗(yàn):取上層清液,滴加KSCN溶液,溶液變紅,證實(shí)了甲的猜測(cè)。同時(shí)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(shí)間有關(guān),對(duì)比實(shí)驗(yàn)記錄如下:序號(hào)取樣時(shí)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(shí)量少;溶液紅色較3 min時(shí)加深120產(chǎn)生白色沉淀,較30 min時(shí)量少;溶液紅色較30 min時(shí)變淺(資料:Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN)對(duì)Fe3+產(chǎn)生的原因作出如下假設(shè):假設(shè)a:可能是鐵粉表面有氧化層,能產(chǎn)生Fe3+;假設(shè)b:空氣中存在O2,由于(用離子方程式表示),可產(chǎn)生Fe3+;假設(shè)c:酸性溶液中的NO3-具有氧化性,可產(chǎn)生Fe3+;假設(shè)d:根據(jù)現(xiàn)象,判斷溶液中存在Ag+,可產(chǎn)生Fe3+。下述實(shí)驗(yàn)可證實(shí)假設(shè)a、b、c不是產(chǎn)生Fe3+的主要原因。實(shí)驗(yàn)可證實(shí)假設(shè)d成立。實(shí)驗(yàn):向硝酸酸化的溶液(pH2)中加入過(guò)量鐵粉,攪拌后靜置,不同時(shí)間取上層清液滴加KSCN溶液。3 min時(shí)溶液呈淺紅色,30 min后溶液幾乎無(wú)色。實(shí)驗(yàn):裝置如下圖。其中甲溶液是,操作及現(xiàn)象是。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,結(jié)合方程式推測(cè)實(shí)驗(yàn)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(shí)間后左側(cè)燒杯中溶液,同時(shí)滴加KSCN溶液,后者紅色更深(3)溶液中存在反應(yīng):2Ag+Fe Fe2+2Ag,Ag+Fe2+ Fe3+Ag,Fe+2Fe3+ 3Fe2+。反應(yīng)開(kāi)始時(shí),c(Ag+)大,以反應(yīng)、為主,c(Fe3+)增大。約30 min后,c(Ag+)小,以反應(yīng)為主,c(Fe3+)減小解析本題側(cè)重考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析判斷能力以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。(1)燒杯底部的黑色固體中含有銀和過(guò)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(lái)檢驗(yàn)Ag+的存在。(2)要證實(shí)假設(shè)a、b、c不是產(chǎn)生Fe3+的主要原因,需將原實(shí)驗(yàn)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(guò)向上層清液中滴加KSCN溶液后的現(xiàn)象差異進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)中甲溶液是FeSO4溶液,電極反應(yīng)為:負(fù)極Fe2+-e- Fe3+,正極Ag+e-Ag。一段時(shí)間后檢驗(yàn)Fe3+的存在及濃度,即可得出Ag+能將Fe2+氧化成Fe3+的結(jié)論。(3)解題時(shí)要注意實(shí)驗(yàn)過(guò)程中過(guò)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(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)法不正確的是() A.實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象說(shuō)明有Fe2+生成B.實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象說(shuō)明反應(yīng)后溶液中含有Fe3+C.實(shí)驗(yàn)水溶液中c(Fe2+)大于中c(Fe2+)D.實(shí)驗(yàn)中再加入4 滴0.1 mol L-1 FeCl2溶液,振蕩?kù)o置,CCl4層溶液顏色無(wú)變化答案DA項(xiàng),實(shí)驗(yàn)向混合液中加入K3Fe(CN)6溶液產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,說(shuō)明混合液中有Fe2+,說(shuō)明FeCl3與KI反應(yīng)生成Fe2+,正確;B項(xiàng),實(shí)驗(yàn)向混合液中加入KSCN溶液,溶液變紅說(shuō)明混合液中含有Fe3+,正確;C項(xiàng),實(shí)驗(yàn)中加入K3Fe(CN)6溶液發(fā)生反應(yīng):3Fe2+2Fe(CN)63- Fe3Fe(CN)62,Fe2+濃度減小,實(shí)驗(yàn)中加入CCl4,CCl4將I2從其水溶液中萃取出來(lái),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),Fe2+濃度增大,實(shí)驗(yàn)水溶液中c(Fe2+)大于實(shí)驗(yàn)中c(Fe2+),正確;D項(xiàng),實(shí)驗(yàn)中再加入4滴0.1 mol/L FeCl2溶液,Fe2+濃度增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),I2濃度減小,振蕩?kù)o置,CCl4層溶液顏色變淺,錯(cuò)誤。12.(2018河北廊坊省級(jí)示范高中聯(lián)合體聯(lián)考)某同學(xué)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(zhì))制取FeSO47H2O,設(shè)計(jì)了如下流程:下列說(shuō)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(zhuǎn)化為Al(OH)3進(jìn)入固體2C.若改變方案,在溶液1中直接加NaOH至過(guò)量,得到的沉淀用硫酸溶解,其溶液經(jīng)結(jié)晶分離也可得到FeSO47H2OD.從溶液2得到FeSO47H2O產(chǎn)品的過(guò)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(diào)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(guò)量的氫氧化鈉,鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根離子,鐵離子與氫氧根離子結(jié)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(cuò)誤;亞鐵離子易被空氣中的氧氣氧化,而且受熱易失去結(jié)晶水,所以從溶液2得到FeSO47H2O產(chǎn)品的過(guò)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(zhì))提純制備電鍍硫酸銅的生產(chǎn)流程如下:已知:Fe3+、Cu2+開(kāi)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(chēng)量冶煉級(jí)硫酸銅的質(zhì)量至少為g。(2)測(cè)定溶解液中的Fe2+的濃度,可用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,取用KMnO4溶液應(yīng)使用(填“酸式”或“堿式”)滴定管,其中反應(yīng)的離子方程式為。若要檢驗(yàn)調(diào)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(jìn)行稀釋及調(diào)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(guò)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(guò)、過(guò)濾、洗滌、干燥操作。(5)利用以上電鍍級(jí)硫酸銅作為電解質(zhì),電解粗銅(含鋅、銀、鉑雜質(zhì))制備純銅,寫(xiě)出陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng):。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(shuō)明Fe3+已經(jīng)除盡(3)210-2(4)CaCO3蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)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(chēng)量冶煉級(jí)硫酸銅的質(zhì)量至少為m(CuSO4)=32gL-11.0L16064=80 g。(2)高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性,取用KMnO4溶液應(yīng)使用酸式滴定管;MnO4-將Fe2+氧化為Fe3+,同時(shí)MnO4-被還原為Mn2+,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO4-+5Fe2+8H+ Mn2+5Fe3+4H2O;檢驗(yàn)調(diào)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(shuō)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(guò)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(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥操作。(5)電解粗銅(含鋅、銀、鉑雜質(zhì))制備純銅,陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為Zn-2e- Zn2+、Cu-2e- Cu2+。