第三章第2講鐵及其化合物一、選擇題(每小題只有一個選項符合題意)1．鐵是日常生活中使用最廣泛的金屬，下列關于鐵的一些說法正確的是()A．常溫下濃硫酸與鐵不反應，故常溫下可用鐵制容器貯藏貯運濃硫酸B．鐵是較活潑的金屬，它與鹵素單質(X2)反應的生成物均為FeX3C．Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，說明穩定性：Fe(OH)2<Fe(OH)3D．Fe3O4溶解于鹽酸既有FeCl2又有FeCl3生成，故Fe3O4屬于混合物解析：C常溫下鐵在濃硫酸中鈍化，“鈍化”是化學變化，A項錯誤；鐵與I2化合生成FeI2，B項錯誤；Fe(OH)2在空氣中易被氧化成Fe(OH)3而穩定存在，故Fe(OH)2的穩定性小于Fe(OH)3的穩定性，C項正確；Fe3O4是純凈物，D項錯誤。2．鐵與水蒸氣反應實驗改進前后的裝置如圖所示：下列說法錯誤的是()A．將濕棉花改為浸水的尿不濕，酒精燈由單頭改為雙頭，可提供足量的水蒸氣B．用具支試管可將試管口附近冷凝的水導出，避免冷凝水與灼熱鐵粉接觸C．肥皂水改為吹泡泡水，收集H2效果更好，點燃效果更明顯D．懸掛的磁鐵僅能吸引反應鐵粉，不能吸引反應產物解析：D鐵、四氧化三鐵均可被磁鐵吸引，則懸掛的磁鐵不僅能吸引鐵粉，也能吸引反應產物四氧化三鐵，故D錯誤。3．向銅屑、稀鹽酸和鐵鹽的混合溶液中持續通入空氣可制備氯化銅。其反應過程如圖所示。下列說法不正確的是()A．Fe3＋對該反應有催化作用B．該過程中的Fe3＋可由Fe(NO3)3提供C．可用K3[Fe(CN)6]溶液區分Fe3＋與Fe2＋D．制備CuCl2的總反應為2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O解析：B依據題圖可知，Cu與Fe3＋反應生成Fe2＋和Cu2＋，Fe2＋與O2、HCl反應生成Fe3＋和H2O，將兩步反應聯立得2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O，所以Fe3＋作催化劑，故A、D正確；Fe(NO3)3溶液為強酸弱堿鹽，NOeq\o\al(－,3)酸性環境下能夠氧化Cu，本身被還原為NO，NO會引起空氣污染，故B錯誤；K3[Fe(CN)6]溶液遇到Fe2＋反應生成藍色沉淀，所以可以用K3[Fe(CN)6]溶液區分Fe3＋與Fe2＋，故C正確。4．下列有關實驗操作、現象和解釋或結論都正確的是()選項實驗操作現象解釋或結論A過量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反應后，滴入KSCN溶液溶液呈紅色稀HNO3將Fe氧化為Fe3＋B向溶液中加入少量酸性高錳酸鉀溶液紫色褪去可以證明溶液中不含Fe3＋，可能含有Fe2＋CFe放入冷的濃硫酸中無現象鐵不與濃硫酸反應D向硫酸亞鐵溶液中加入氯水，再加入KSCN溶液溶液變為紅色不能說明硫酸亞鐵溶液中存在Fe3＋解析：D過量的Fe粉會與Fe3＋反應，最后溶液中有Fe2＋無Fe3＋，A項錯誤；不論溶液中是否含有Fe3＋，只要溶液中有還原性物質，都能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，B項錯誤；鈍化也屬于化學變化，C項錯誤；加氯水后，可以把Fe2＋氧化為Fe3＋，D項正確。5．鐵及其化合物是中學化學中的一類重要物質，下列關于鐵元素的敘述中正確的是()A．2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋成立，說明氧化性：Fe3＋>Fe2＋B．25℃，pH＝0的溶液中，Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)、NOeq\o\al(－,3)、Fe2＋可以大量共存C．5.6g鐵與足量的氯氣反應失去電子0.2molD．硫酸亞鐵溶液中加入過氧化氫溶液：Fe2＋＋2H2O2＋4H＋=Fe3＋＋4H2O解析：A在2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋中，Fe3＋是氧化劑，Fe2＋既是氧化產物又是還原產物，氧化性：Fe3＋＞Fe2＋，A項正確；pH＝0的溶液呈強酸性，Fe2＋、NOeq\o\al(－,3)、H＋不能大量共存，B項錯誤；5.6g鐵與足量的氯氣反應失去0.3mol電子，C項錯誤；D項電荷和得失電子不守恒，錯誤。6．高磷鮞狀赤鐵礦(主要含有Fe2O3、少量Al2O3、CaO、SiO2等)是我國一種重要的沉積型鐵礦資源，以高磷鮞狀赤鐵礦為原料制備純度較高的鐵紅，其流程如圖所示。下列說法錯誤的是()A．鐵紅可用于油漆、油墨、建筑物著色劑B．酸浸液遇K3[Fe(CN)6]溶液生成藍色沉淀C．洗滌濾渣時要用玻璃棒不斷攪拌D．氧化時選用的試劑可以是H2O2、NaClO溶液解析：C鐵紅的主要成分是氧化鐵，為紅棕色，可用于油漆、油墨、建筑物的著色劑，A項正確；酸浸液中含有Fe2＋，遇K3[Fe(CN)6]溶液生成藍色的沉淀，B項正確；用玻璃棒不斷攪拌會損壞濾紙，C項錯誤；氧化Fe2＋時可選用H2O2、NaClO溶液作為氧化劑，將Fe2＋氧化為Fe3＋，D項正確。二、選擇題(每小題有一個或兩個選項符合題意)7．下列關于Fe3＋、Fe2＋性質實驗的說法錯誤的是()A．用如圖裝置可以制備Fe(OH)2沉淀B．配制FeCl3溶液時，先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中，再加水稀釋到所需要的濃度C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變色，滴加氯水后溶液顯紅色，此現象不能確定溶液中含有Fe2＋D．向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2＋被氧化解析：CA項，反應開始時打開止水夾C，使生成的氫氣進入B中，可排出裝置中的空氣，防止生成的氫氧化亞鐵被氧化；一段時間后關閉止水夾C，A中硫酸亞鐵溶液進入B中反應生成Fe(OH)2，A項正確；B項，FeCl3易水解，配制其溶液時為抑制Fe3＋水解，可先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中，再加水稀釋到所需要的濃度，B項正確；Fe3＋與鐵反應可生成Fe2＋，故向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2＋被氧化，D項正確。8．某研究性學習小組從腐蝕印刷電路板的廢液(含有FeCl2、FeCl3、CuCl2)中回收銅并制備氯化鐵晶體，設計流程如下：下列說法正確的是()A．試劑a是鐵、試劑b是稀硫酸B．操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都用到玻璃棒C．若試劑c是雙氧水和鹽酸，相應的反應為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2OD．用酸性KMnO4溶液可檢驗溶液W中是否含有Fe2＋解析：BC由分析知試劑b為鹽酸，若用硫酸，則會引入雜質SOeq\o\al(2－,4)，A錯誤；操作Ⅰ、Ⅱ為過濾，需用玻璃棒引流液體，操作Ⅲ涉及蒸發操作，需用玻璃棒攪拌，防止液體飛濺，B正確；H2O2可將Fe2＋氧化為Fe3＋，根據電荷守恒添加H＋配平，相應離子方程式為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，C正確；溶液W中過量的鹽酸與KMnO4也反應，故此處不能用KMnO4檢驗Fe2＋，D錯誤。9．某工廠以平板電視顯示屏廠的廢玻璃粉末(含CeO2、SiO2、Fe2O3、FeO等物質)為原料，設計如圖所示工藝流程，制得純凈的CeO2和硫酸鐵銨晶體。已知：CeO2通常既不溶于強酸，也不溶于強堿。下列有關說法中，不正確的是()A．稀酸A最好選擇稀硫酸B．反應1和反應2中H2O2均作氧化劑C．2mol硫酸鐵銨晶體與1mol硫酸鐵相比，去除水中懸浮物時的效率一樣D．檢驗“濾液1”中是否含有Fe2＋，可選用鐵氰化鉀溶液解析：BC由于最后要得到硫酸鐵銨，所以過程中加入的酸為稀硫酸，以免引入雜質，A正確；反應1中H2O2作氧化劑，將亞鐵離子氧化為鐵離子，而反應2中H2O2作還原劑，將CeO2還原為Ce3＋，B錯誤；硫酸鐵銨和硫酸鐵作凈水劑的原理均為鐵離子水解得到氫氧化鐵膠體吸附水中的懸浮物，2mol硫酸鐵銨晶體與1mol硫酸鐵所含的Fe3＋均為2mol，但是前者NHeq\o\al(＋,4)水解抑制了Fe3＋的水解，因此產生的氫氧化鐵膠粒要少，凈水效率要低，C錯誤；Fe2＋與鐵氰化鉀溶液反應產生藍色沉淀，可用此法檢驗Fe2＋，D正確。10．向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120mL4mol·L－1的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，放出1.344LNO(標準狀況)，向所得溶液中加入KSCN溶液，無紅色出現。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．0.24mol B．0.21molC．0.16mol D．0.14mol解析：B根據題意可知反應后的溶液中溶質為Fe(NO3)2，根據氮原子守恒可知n(Fe)＝eq\f(1,2)×(0.12×4mol－eq\f(1.344,22.4)mol)＝0.21mol，故根據鐵原子守恒，相同質量的混合物與足量CO反應，得到的Fe的物質的量為0.21mol，B項正確。三、非選擇題11．某小組在驗證反應“Fe＋2Ag＋=Fe2＋＋2Ag”的實驗中檢測到Fe3＋，發現和探究過程如下。向硝酸酸化的0.05mol·L－1硝酸銀溶液(pH≈2)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)檢驗產物①取出少量黑色固體，洗滌后，______________________________(填操作和現象)，證明黑色固體中含有Ag。②取上層清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，產生藍色沉淀，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＋，乙依據的原理是____________________________(用離子方程式表示)。針對兩種觀點繼續實驗：①取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實了甲的猜測。同時發現有白色沉淀產生，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現象Ⅰ3產生大量白色沉淀；溶液呈紅色Ⅱ30產生白色沉淀；較3min時量少；溶液紅色較3min時加深Ⅲ120產生白色沉淀；較30min時量少；溶液紅色較30min時變淺(資料：Ag＋與SCN－生成白色沉淀AgSCN)②對Fe3＋產生的原因做出如下假設：假設a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產生Fe3＋；假設b：空氣中存在O2，由于_______________________________(用離子方程式表示)，可產生Fe3＋；假設c：酸性溶液中NOeq\o\al(－,3)具有氧化性，可產生Fe3＋；假設d：根據_________________________________現象，判斷溶液中存在Ag＋，可產生Fe3＋。解析：(1)①加入足量稀鹽酸(或稀硫酸)酸化，固體未完全溶解。②K3[Fe(CN)6]是檢驗Fe2＋的試劑，所以產生藍色沉淀說明含有Fe2＋。(2)過量鐵粉與Fe3＋反應生成Fe2＋，Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋。②O2氧化Fe2＋反應為4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O。白色沉淀是AgSCN，所以實驗可以說明含有Ag＋，Ag＋可能氧化Fe2＋生成Fe3＋。答案：(1)①加入足量稀鹽酸(或稀硫酸)酸化，固體未完全溶解②Fe2＋(2)Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋②4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O加入KSCN溶液后生成白色沉淀12．(東北三省三校2021聯考)某化學課外小組在制備Fe(OH)2實驗過程中觀察到生成的白色沉淀迅速變為灰綠色，一段時間后變為紅褐色。該小組同學對產生灰綠色沉淀的原因，進行了以下實驗探究。Ⅰ.甲同學猜測灰綠色沉淀是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物，設計并完成了實驗1和實驗2。編號實驗操作實驗現象實驗1向2mL0.1mol·L－1FeSO4溶液中滴加0.1mol·L－1NaOH溶液(兩溶液中均先加幾滴維生素C溶液)溶液上層出現白色沉淀，一段時間后變為灰綠色，長時間后變為紅褐色實驗2取實驗1中少量灰綠色沉淀，洗凈后加鹽酸溶解，分成兩份。①中加入試劑a，②中加入試劑b①中出現藍色沉淀，②中溶液未變成紅色(1)實驗1中產生紅褐色沉淀的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)實驗1中加入維生素C溶液是利用了該物質的________性。(3)實驗2中加入的試劑a為____________溶液，試劑b為__________溶液。實驗2的現象說明甲同學的猜測________(填“正確”或“不正確”)。Ⅱ.乙同學查閱資料得知，Fe(OH)2沉淀具有較強的吸附性，猜測灰綠色可能是Fe(OH)2吸附Fe2＋引起的，設計并完成了實驗3～實驗5。編號實驗操作實驗現象實驗3向10mL4mol·L－1NaOH溶液中逐滴加入0.1mol·L－1FeSO4溶液(兩溶液中均先加幾滴維生素C溶液)溶液上層產生白色沉淀(帶有較多灰綠色)。沉淀下沉后，部分灰綠色沉淀變為白色實驗4向10mL8mol·L－1NaOH溶液中逐滴加入0.1mol·L－1FeSO4溶液(兩溶液中均先加幾滴維生素C溶液)溶液上層產生白色沉淀(無灰綠色)。沉淀下沉后，仍為白色實驗5取實驗4中白色沉淀，洗凈后放在潮濕的空氣中______________(4)依據乙同學的猜測，實驗4中沉淀無灰綠色的原因為_____________________。(5)該小組同學依據實驗5的實驗現象，間接證明了乙同學猜測的正確性，則實驗5的實驗現象可能為_____________________________________________。Ⅲ.該小組同學再次查閱資料得知：當沉淀形成時，若得到的沉淀單一，則沉淀結構均勻，也緊密；若有雜質固體存在，得到的沉淀便不夠緊密，與溶液的接觸面積會更大。(6)當溶液中存在Fe3＋或溶解較多O2時，白色沉淀更容易變成灰綠色的原因為___________________________________。(7)該小組同學根據上述實驗得出結論：制備Fe(OH)2時能較長時間觀察到白色沉淀的適宜的條件和操作有___________________________________。解析：(1)實驗1中產生紅褐色沉淀是因為Fe(OH)2被氧化為Fe(OH)3，反應的化學方程式為4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3。(2)實驗1中加入維生素C是為了防止Fe2＋被氧化，利用了維生素C的還原性。(3)根據實驗2中現象可知，①中加入試劑a出現藍色沉淀，說明含有Fe2＋，則試劑a為K3[Fe(CN)6]，②中溶液未變紅說明不存在Fe3＋，則試劑b為KSCN，②中溶液沒有變紅，即灰綠色沉淀中沒有Fe(OH)3，則甲同學的猜測不正確。(4)由題中信息可知，Fe(OH)2沉淀具有較強的吸附性，灰綠色可能是Fe(OH)2吸附Fe2＋引起的，而實驗4中NaOH溶液濃度較大，反應后溶液中Fe2＋濃度較小，不易被吸附在Fe(OH)2表面，導致沉淀不帶有灰綠色。(5)當實驗5中的現象為白色沉淀變為紅褐色，中間過程無灰綠色出現時，可說明灰綠色是由Fe(OH)2吸附Fe2＋引起的。(6)溶液中存在Fe3＋或溶解較多O2時，O2能將Fe2＋氧化成Fe3＋，形成Fe(OH)3沉淀，根據題干信息可知，沉淀中混有Fe(OH)3，不夠緊密，與溶液接觸面積更大，更容易吸附Fe2＋，從而使白色沉淀更容易變成灰綠色。(7)根據上述實驗可知，當NaOH濃度較高或溶液中不存在Fe3＋和O2時，制備Fe(OH)2時能較長時間觀察到白色沉淀。答案：(1)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3(2)還原(3)K3[Fe(CN)6](或鐵氰化鉀)KSCN(或硫氰化鉀)不正確(4)NaOH溶液濃度大，反應后溶液中Fe2＋濃度較小，不易被吸附在Fe(OH)2表面(5)白色沉淀變為紅褐色，中間過程無灰綠色出現(6)沉淀中混有Fe(OH)3，不夠緊密，與溶液接觸面積更大，更容易吸附Fe2＋(7)條件：①在無Fe3＋和O2的環境中反應；②無大量Fe2＋剩余。操作：向高濃度的NaOH溶液中滴加新制純凈FeSO4溶液。13．硫酸鐵銨aFe2(SO4)3·b(NH4)2SO4·cH2O廣泛用于城鎮生活飲用水、工業循環水的凈化處理等。某化工廠以硫酸亞鐵(含少量硝酸鈣)和硫酸銨為原料，設計了如下工藝流程制取硫酸鐵銨。請回答下列問題：(1)濾渣A的主要成分是_______________________________________。(2)下列物質中最適合的氧化劑B是_______________________________；反應的離子方程式為。a．NaClOb．H2O2c．KMnO4d．K2Cr2O7(3)操作甲、乙的名稱分別是：甲________，乙________。(4)上述流程中，氧化之后和加熱蒸發之前，需取少量溶液檢驗Fe2＋是否已全部被氧化，所加試劑能否用酸性的KMnO4溶液？____________(填“能”或“不能”)，理由是：________________。(可用語言或方程式說明)(5)檢驗硫酸鐵銨中NHeq\o\al(＋,4)的方法是______________________________________。(6)稱取14.00g樣品，將其溶于水配制成100mL溶液，分成兩等份，向其中一份溶液中加入足量NaOH溶液，過濾洗滌得到2.14g沉淀；向另一份溶液中加入0.05molBa(NO3)2溶液，恰好完全反應。則該硫酸鐵銨的化學式為_______________________________。解析：(1)加入硫酸，可增大溶液中SOeq\o\al(2－,4)的濃度，將Ca2＋轉化為沉淀，生成CaSO4，同時抑制Fe2＋水解。(2)為避免引入新雜質，應加入過氧化氫作為氧化劑，還原產物是水，反應的離子方程式為H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。(3)在80℃下反應可生成硫酸鐵銨，經蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌，最后經常溫晾曬可得到純凈的硫酸