内容正文:
课时提升训练(10) 铁及其重要化合物
1.下列有关铁及其化合物的叙述正确的是( )
A.Fe(OH)2易被氧化成 Fe(OH)3,说明稳定性:Fe(OH)2<Fe(OH)3
B.铁是较活泼的金属,其与卤素(X2)反应的生成物均为 FeX3
C.氢氧化铁与氢碘酸反应:Fe(OH)3+3HI===FeI3+3H2O
D.将饱和FeCl3溶液滴入 NaOH 溶液中可制备Fe(OH)3胶体
答案:A
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关铁及其化合物说法正确的是( )
A.5.6 g Fe与足量的Cl2反应,转移电子的数目为0.2NA
B.10 mL 0.1 mol/L的Fe(NO3)3溶液中含有Fe3+的数目为0.001NA
C.1 mol [Fe(CN)6]3-中含有σ键的数目为12NA
D.0.1 mol基态Fe2+中未成对电子的数目为0.6NA
C 解析:5.6 g Fe的物质的量为0.1 mol,与足量的Cl2反应生成0.1 mol FeCl3,转移电子数为0.3NA,A错误;Fe3+会因水解而消耗一部分,所以10 mL 0.1 mol/L的Fe(NO3)3溶液中Fe3+数目小于0.001NA,B错误;每个CN-含有1个σ键,1个CN-与Fe3+形成1个配位键,配位键也属于σ键,故1 mol [Fe(CN)6]3-中含有12 mol σ键,C正确;基态Fe2+的价层电子排布式为3d6,未成对电子数为4,0.1 mol基态Fe2+中未成对电子数为0.4NA,D错误。
3.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )
操作和现象
结论或目的
A
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,溶液呈红色
红砖中含有氧化铁
B
向CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸,溶解后再加入KSCN溶液,溶液不显红色
黑色固体中没有Fe3O4
C
取少量Fe(NO3)2试样加水溶解,加稀硫酸酸化,滴加KSCN溶液,溶液变为红色
该Fe(NO3)2试样已经变质
D
向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液,变红色
原溶液中含有Fe2+
答案:A
4.下列说法正确的是( )
①
②
③
④
A.图①:进行化学实验时,需要佩戴护目镜,以保护眼睛
B.图②:配制FeCl3溶液
C.图③:制取乙烯
D.图④:制备少量氢氧化亚铁,并观察其颜色
A 解析:进行化学实验时,需要佩戴护目镜,以保护眼睛,A正确;溶解FeCl3固体不能在容量瓶中进行,B错误;乙醇发生消去反应制乙烯时,需要用温度计控制反应液的温度为170 ℃左右,C错误;弹簧夹A关闭时,不能将硫酸亚铁溶液压入NaOH溶液中,因此该装置无法制备少量氢氧化亚铁,并观察其颜色,正确的装置图应该是,操作为打开左侧弹簧夹A,用生成的氢气排尽装置中的空气,然后关闭弹簧夹A,利用压强差将生成的硫酸亚铁溶液压入右侧三颈烧瓶中,从而生成氢氧化亚铁沉淀,D错误。
5.(2024·浙江高中发展共同体联考)某同学为探究FeCl3溶液的性质进行如下实验,操作如图所示,根据实验现象,下列分析正确的是( )
A.向②后试管加入足量稀盐酸,沉淀全部溶解
B.①~④的变化中,有1处涉及氧化还原反应
C.若将FeCl3溶液滴加到Na2S溶液中,产生的现象与图中①②现象相同
D.若用Na2SO3代替Na2S进行实验,溶液不可能变为淡绿色
答案:B
6.(2024·浙江杭州四校联考)某化学兴趣小组的同学利用药品:铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液,用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。下列说法不正确的是( )
A.仪器1中应该盛放稀硫酸
B.本实验通过控制A、B、C三个开关,将仪器中的空气排尽后,先关闭开关A,再打开开关B就可观察到氢氧化亚铁的颜色
C.实验时为防止仪器2中铁粉通过导管进入仪器3中,可在仪器2底部放上一块吸铁石
D.本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间地保持白色状态
答案:B
7.碳酸亚铁与砂糖混用为补血剂。实验室用如下装置和步骤可以制备FeCO3(FeCO3易被氧化)。
步骤一:实验中先关闭活塞2,打开活塞1和3;
步骤二:一段时间后,关闭活塞3,打开活塞2,在装置c中得到产品。
下列说法错误的是( )
A.步骤一的目的是排尽装置中的空气,防止Fe2+被氧化
B.步骤二可使FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合
C.装置c中发生的离子反应为Fe2++2HCO===FeCO3↓+CO2↑+H2O
D.装置d的主要作用:吸收尾气,防止污染空气
答案:D
8.(2024·浙江Z20联盟联考)实验室可用赤血盐{K3[Fe(CN)6]}溶液检验Fe2+,用黄血盐{K4[Fe(CN)6]}溶液检验Fe3+。Fe2O3是重要的化工原料,Au/Fe2O3可用作反应CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)的催化剂。硫铁矿烧渣中含有大量Fe2O3,工业上常用于制取绿矾(FeSO4·7H2O)。由硫铁矿烧渣(主要含Fe2O3、Al2O3、SiO2)制取绿矾的流程如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.“酸溶”时先将硫铁矿烧渣粉碎并不断搅拌,可提高铁元素的浸出率
B.“反应”时发生的主要反应为2Fe3++Fe===3Fe2+
C.“检验”时可用K4[Fe(CN)6]溶液检验上一步“反应”是否进行完全
D.将第二次“过滤”所得滤液加热,经蒸发结晶可以制得绿矾
答案:D
9.用磁铁矿(主要成分Fe3O4、含Al2O3和SiO2等杂质)制取FeCO3的工艺流程如图所示。
氢氧化物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Fe(OH)2
开始沉淀的pH
1.5
4.0
6.5
完全沉淀的pH
3.3
5.2
9.7
下列说法正确的是( )
A.“酸浸”过程中加入过量硫酸能抑制金属离子水解和提高铁元素的浸出率
B.“调节pH”时应控制溶液的pH大于3.3
C.“沉铁”时应将过滤1的滤液滴加到Na2CO3溶液中,并不断搅拌
D.“过滤2”所得滤液中的溶质为Na2SO4
A 解析:硫酸亚铁、硫酸铁和硫酸铝均为强酸弱碱盐,水解呈酸性,“酸浸”过程中加入过量硫酸可以抑制Fe3+等离子的水解,同时可以增大浸取的反应速率,提高磁铁矿的浸取效率,A正确;加入20%氨水调节pH,使Al3+沉淀完全而Fe2+不沉淀,则pH大于5.2,小于6.5, B错误;沉铁反应为Fe2+与CO反应生成FeCO3,由于碳酸钠溶液碱性较强,若将过滤1的滤液滴加到Na2CO3溶液中,会产生氢氧化亚铁沉淀而使产品不纯,故应将Na2CO3溶液滴加到过滤1的滤液中,C错误;过滤1的滤液中含硫酸铵,则“过滤2”所得滤液中的溶质除了Na2SO4外,还有硫酸铵,D错误。
10.(2024·浙江Z20联盟联考)某化学兴趣小组的同学称取3.60 g FeC2O4·xH2O,在空气中用热重法对其进行分析,得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A.反应 Ⅰ 阶段是晶体失去结晶水
B.x=2
C.反应 Ⅱ 阶段的化学方程式为FeC2O4FeO+CO↑+CO2↑
D.将晶体加入酸性高锰酸钾溶液中,若溶液紫色褪去,不能说明晶体中含Fe2+
C 解析:FeC2O4·xH2O受热 Ⅰ 阶段是失去结晶水的过程,A正确;反应 Ⅰ 阶段失去水的质量为3.6 g-2.88 g=0.72 g,其物质的量为0.04 mol,草酸亚铁的质量为2.88 g,其物质的量为0.02 mol,n(FeC2O4)∶n(H2O)=1∶2,则有x=2,B正确;反应 Ⅱ 阶段FeC2O4分解并与空气中氧气发生反应:4FeC2O4+3O22Fe2O3+8CO2,C错误;C2O能将MnO还原而使酸性高锰酸钾溶液褪色,将晶体加入酸性高锰酸钾溶液中,若溶液紫色褪去,不能说明晶体中含Fe2+,D正确。
11.为探究FeCl3的性质,进行了如下实验(FeCl3和Na2SO3溶液浓度均为0.1 mol/L)。
实验
操作与现象
①
在5 mL水中滴加2滴FeCl3溶液,呈棕黄色;煮沸,溶液变红褐色。
②
在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴Na2SO3溶液,变红褐色;再滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀。
③
在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴FeCl3溶液,变红褐色;将上述混合液分成两份,一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液,无蓝色沉淀生成;另一份煮沸,产生红褐色沉淀。
依据上述实验现象,结论不合理的是( )
A.实验①说明加热促进Fe3+水解反应
B.实验②说明Fe3+既发生了水解反应,又发生了还原反应
C.实验③说明Fe3+发生了水解反应,但没有发生还原反应
D.整个实验说明SO对Fe3+的水解反应无影响,但对还原反应有影响
D 解析:铁离子水解显酸性,亚硫酸根离子水解显碱性,两者之间存在相互促进的水解反应,同时铁离子具有氧化性,亚硫酸根离子具有还原性,两者还会发生氧化还原反应,在同一反应体系中,铁离子的水解反应与还原反应共存并相互竞争,结合实验分析如下:实验①为对照实验,说明铁离子在水溶液中显棕黄色,存在水解反应Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,煮沸,促进水解平衡正向移动,得到红褐色的氢氧化铁胶体;实验②说明少量亚硫酸根离子加入FeCl3溶液中后,SO与Fe3+发生相互促进的水解反应得到红褐色的氢氧化铁胶体;根据铁氰化钾检测结果可知,同时发生氧化还原反应,使铁离子被还原为亚铁离子,而出现蓝色沉淀;实验③通过反滴操作,根据现象描述可知,溶液仍存在铁离子的水解反应,但由于铁离子少量,没检测出亚铁离子的存在,说明铁离子的水解反应速率快,铁离子的还原反应未来得及发生。铁离子的水解反应为吸热反应,加热煮沸可促进水解平衡正向移动,使水解程度加深,生成较多的氢氧化铁,从而使溶液显红褐色,A正确;在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴同浓度的Na2SO3溶液,根据现象和分析可知,Fe3+既发生了水解反应,生成红褐色的氢氧化铁,又被亚硫酸根离子还原,得到亚铁离子,加入铁氰化钾溶液后,出现蓝色沉淀,B正确;实验③中在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴同浓度少量FeCl3溶液,根据现象和分析可知,仍发生铁离子的水解反应,但未来得及发生铁离子的还原反应,即水解反应比氧化还原反应速率快,C正确;结合三组实验,说明铁离子与亚硫酸根离子混合时,铁离子的水解反应占主导作用,比氧化还原反应的速率快,因证据不足,不能说明亚硫酸离子对铁离子的水解反应无影响,事实上,亚硫酸根离子水解显碱性,可促进铁离子的水解反应,D错误。
12.化合物X由4种元素组成,按如图所示流程进行探究:
已知:混合气体E与G的成分及成分之间的比例相同,且G的质量是E的1.5倍。
请回答下列问题:
(1)组成X的四种元素为________________(填元素符号),X的化学式为________________________________________________________________________。
(2)写出固体B使酸性高锰酸钾溶液褪色的离子方程式:__________________________。
(3)X分解成A、B、C的化学方程式为___________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)探究固体D时把H2O2溶液改为氯水,逐滴加入氯水至过量的过程中,溶液先变红色后褪色,褪色的原因可能是______________________________。请设计实验证明:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)Fe、K、C、O K3[Fe(C2O4)3]
(2)5C2O+16H++2MnO===10CO2↑+2Mn2++8H2O
(3)2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑
(4)过量氯水将SCN-氧化 往褪色后的溶液中加足量KSCN溶液,若溶液又变为红色,则证明原褪色原因是SCN-被氧化
解析:由向固体D加入盐酸、过氧化氢溶液和硫氰化钾溶液后溶液呈红色可知,固体D、A、X中含有铁元素;由固体F的焰色为紫色可知,固体F、B、X中含有钾元素;由混合气体E能与澄清石灰水反应生成白色沉淀、与足量灼热氧化铜反应生成红色固体可知,白色沉淀H为碳酸钙、红色固体I为铜,由化合物X由4种元素组成可知,混合气体E为一氧化碳和二氧化碳的混合气体,固体A和X中含有碳元素、氧元素,则化合物X中含有钾、铁、碳、氧四种元素;由碳原子个数守恒可知,混合气体E中n(CO2)=n(CaCO3)==0.02 mol,m(CO2)=0.02 mol×44 g/mol=0.88 g,由铜的质量为1.28 g可知,混合气体E中n(CO)=n(Cu)==0.02 mol,m(CO)=0.02 mol×28 g/mol=0.56 g;由混合气体E与G的成分及成分之间的比例相同,且G的质量是E的1.5倍可知,G的质量为(0.88 g+0.56 g)×1.5=2.16 g,由物质的转化和性质可知,固体A为草酸亚铁、固体B为草酸钾、固体D为氧化亚铁、固体F为碳酸钾;由气体C能与澄清石灰水反应生成白色沉淀可知,C为二氧化碳,气体C的质量为×44 g/mol=0.88 g,由质量守恒定律可知,固体B的质量为8.74 g-2.88 g-0.88 g=4.98 g,固体X分解生成草酸亚铁的物质的量为=0.02 mol、草酸钾的物质的量为=0.03 mol、二氧化碳的物质的量为=0.02 mol,由原子个数守恒可知,固体X的化学式为K3[Fe(C2O4)3],光照时X发生分解反应的化学方程式为2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑。
(2)由分析可知,固体B为草酸钾,草酸钾溶液与酸性高锰酸钾溶液反应生成硫酸钾、硫酸锰、二氧化碳和水,反应的离子方程式为5C2O+16H++2MnO===10CO2↑+2Mn2++8H2O。
(4)探究固体D时将过氧化氢溶液改为氯水,逐滴加入氯水至过量的过程中,溶液先变红色后褪色,可能是过量氯水将SCN-氧化,若往褪色后的溶液中加足量KSCN溶液,溶液又变为红色,则证明褪色原因是SCN-被过量氯水氧化。
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