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课时微练(十一)
铁盐、亚铁盐及相互转化
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1.《天工开物》记载:“其黄矾所出又奇甚,乃即炼皂矾,炉侧土 墙,……刮取下来,名曰黄矾。染家用之,金色淡者涂炙,立成紫赤也[皂矾FeSO4·7H2O;黄矾Fe2(SO4)3·10H2O;赤矾Fe2O3]”。下列有关说法正确的是( )
A.皂矾可用于碱性花木土壤补铁
B.皂矾变为黄矾是受热脱水过程
C.黄矾受热分解可以获得赤矾
D.矾是含结晶水的硫酸盐矿石
基础训练
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FeSO4溶液呈酸性,不能用于碱性花木土壤补铁,A项错误;FeSO4·7H2O变为Fe2(SO4)3·10H2O是氧化过程,B项错误;Fe2(SO4)3·10H2O受热分解可以生成Fe2O3、SO3、H2O,C项正 确;赤矾Fe2O3不是硫酸盐,D项错误。
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2.向下列物质分别与少量氯水反应所得的溶液中滴入KSCN溶液,不一定显红色的是( )
A.氧化铁
B.铜铁合金
C.Fe(OH)3
D.FeCl2
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溶液中含有Fe3+时滴入KSCN溶液显红色。Fe2O3与氯水中的H+发生反应生成Fe3+,A项不符合题意;铜铁合金中,Fe比Cu活泼,Fe与氯水中的Cl2反应生成Fe3+,Fe3+还可能与Cu或Fe反应生成Fe2+,不一定存在Fe3+,B项符合题意;Fe(OH)3与氯水中的H+反应生成Fe3+,C项不符合题意;氯水能将Fe2+氧化成Fe3+,D项不符合题 意。
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3.取某含铁元素的固体A进行如下实验:
根据以上转化关系,下列叙述不正确的是( )
A.试剂1是KSCN溶液
B.试剂2可以是新制氯水
C.溶液B中只有Fe3+无Fe2+
D.溶液C→溶液F红色加深的原因是溶液中的Fe2+被氧化剂氧化成
Fe3+,使Fe3+浓度增大
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4.已知:①绿茶中含有大量的鞣酸;②鞣酸亚铁溶液为无色,鞣酸铁溶液为蓝黑色。根据如图所示的实验流程分析,下列叙述错误的是( )
A.绿茶叶水与硫酸亚铁反应生成的鞣酸亚铁易被氧化成鞣酸铁而呈蓝黑色
B.反应②中维生素C体现出氧化性
C.反应④中H2O2可以替换为新制氯水
D.绿茶叶水不宜与补铁剂同时服用
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绿茶中含有大量的鞣酸,与FeSO4反应生成鞣酸亚铁,溶液为无 色,鞣酸亚铁被氧化生成鞣酸铁而呈蓝黑色,A项正确;向蓝黑色溶液中加入维生素C,溶液由蓝黑色恢复原色,说明维生素C能将鞣酸铁还原成鞣酸亚铁,表现还原性,B项错误;H2O2和新制氯水均具有氧化性,能将Fe2+氧化为Fe3+,所以反应④中H2O2可以替换为新制氯水,C项正确;因为绿茶叶水中的鞣酸与补铁剂中的Fe2+反应生成鞣酸亚铁,鞣酸亚铁不稳定,易被氧化为鞣酸 铁,故服用补铁剂时不宜喝绿茶,D项正确。
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5.下列实验操作和现象、结论或目的不正确的是( )
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选项 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 CO还原Fe2O3得到的黑色固体中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FeCl2试样加水溶解,加稀硫酸酸化,滴加KSCN溶液,溶液变为红色 该FeCl2试样已经变质
D 向某溶液中先加入KSCN溶液不变色,后通入Cl2,溶液变红 原溶液中含有Fe2+
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CO还原Fe2O3得到单质Fe,黑色固体中即使有Fe3O4,其溶于盐酸后产生的Fe3+与Fe发生反应Fe+2Fe3+===3Fe2+,加入KSCN溶液也不显红色,B项错误。
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6.为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实 验,其中实验方案设计不合理的是( )
A.④ B.③ C.③④ D.①②③④⑤
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Fe3+与铁反应生成Fe2+,使溶液显浅绿色,体现了Fe3+的氧化性, ①合理;Fe3+与硫氰化钾反应使溶液显红色,据此能够检验Fe3+,②合理;硫酸铜溶液与氯化铁溶液不反应,混合后溶液不会变成无色,③不合理;氯化铁溶液与硝酸银溶液反应生成氯化银白色沉 淀,由于实际上Fe3+没有参与反应,该现象不能体现Fe3+的性质,④不合理;Fe3+与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铁红褐色沉淀,据此可以检验是否存在Fe3+,⑤合理。综上所述,③④不合理,故选C。
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7.室温下,探究0.1 mol·L-1 FeSO4溶液的性质,下列实验方案能达到探究目的的是( )
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选项 探究目的 实验方案
A 溶液中是否含有Fe3+ 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴新制氯水,再滴加KSCN溶液,观察溶液颜色变化
B Fe2+是否有还原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,观察溶液颜色变化
C Fe2+是否水解 向2 mL FeSO4溶液中滴加2~3滴酚酞溶液,观察溶液颜色变化
D Fe2+能否催化H2O2分解 向2 mL 5%的H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液,观察气泡产生情况
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先加新制氯水,会将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,检验FeSO4溶液中是否含有Fe3+,应直接加KSCN溶液,A不能达到探究目的;酸性KMnO4溶液(紫红色)具有强氧化性,能将Fe2+氧化为Fe3+,自身颜色变浅或褪色,可用于检验Fe2+的还原性,B能达到探究目的;FeSO4属于强酸弱碱盐,水解使溶液显酸性,探究Fe2+是否水解,应向FeSO4溶液中滴加紫色石蕊试液,看溶液是否变红,C不能达
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到探究目的;探究Fe2+能否催化H2O2分解,应设置对照实验,即一组实验H2O2中加Fe2+溶液,另一组实验H2O2中加不含Fe2+而含S的溶液,而不能直接向2 mL 5%的H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液,通过观察气泡产生情况进行判断,D不能达到探究目的。
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8.实验室制备FeCO3的流程如图所示。
下列说法错误的是( )
A.可利用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质
B.FeSO4溶液保存时需加入铁粉
C.过滤操作的常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒
D.产品FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO
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FeSO4具有还原性,其被氧化变质后有Fe3+生成,硫氰化钾溶液遇Fe3+会变红色,据此检验FeSO4溶液是否变质,A项正确;FeSO4具有强的还原性,其容易被氧化变为Fe2(SO4)3,为防止FeSO4变 质,通常会加入Fe粉,这时会发生反应Fe+Fe2(SO4)3===3FeSO4,使物质变为原来的物质,B项正确;过滤是分离难溶性固体与可溶性液体混合物的操作,常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒,C项正确。
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9.FeCl3 具有净水作用,但腐蚀设备,而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂,处理污水比FeCl3 高效,且腐蚀性小。回答下列问题:
(1)FeCl3 净水的原理是________________________________________
_____________(用文字描述)。FeCl3 溶液腐蚀钢铁设备,除H+作用外,另一主要原因是 (用离子方程式表示)。
(2)工业上用NaClO3 氧化酸性FeCl2 溶液得到FeCl3 。完成NaClO3 氧化FeCl2 的离子方程式:
Cl+ Fe2++ === Cl-+ Fe3++ 。
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Fe3+水解产生的Fe(OH)3胶体,能吸附水中悬浮的杂质
2Fe3++Fe===3Fe2+
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3H2O
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bd
2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+
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(1)FeCl3具有较强的氧化性,可与Fe反应生成FeCl2而腐蚀钢铁设备。(2)该反应中Cl元素由+5价降低到-1价,Fe元素由+2价升高到+3价,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒配平可得Cl+6Fe2++6H+===Cl-+6Fe3++3H2O。(3)盐类的水解反应是吸热反应,降低温度平衡逆向移动,a项错误;加水稀释,水解平衡正向移动,b项正确;加入NH4Cl,N与Fe3+均发生水解反应,相互抑制,使Fe3+的水解平衡逆向移动,c项错误;加入NH4HCO3,
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H+与HC反应生成CO2和H2O,使Fe3+的水解平衡正向移动,d项正确。(4)FeCl3与H2S发生氧化还原反应生成FeCl2、S和HCl,离子方程式为2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+。
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10.硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上作补血剂。某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下:
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回答下列问题:
(1)证明步骤①滤液中含有Fe2+的方法:取样,先滴加KSCN溶液,再滴加 ,该过程的现象为_______________________。
(2)步骤②加入过量H2O2溶液的目的是 。
(3)步骤③中反应的离子方程式是___________________________________。
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氯水(或双氧水、稀硝酸等合理氧化剂)
溶液由浅绿色变为红色
将Fe2+全部氧化为Fe3+
Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3N
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(4)步骤④中一系列处理的操作步骤:过滤、 、灼烧、 、称量。
(5)若实验中铁无损耗, 则每片补血剂中含铁元素的质量为 g。
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洗涤
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0.07a
(1)证明步骤①滤液中含有Fe2+的方法是取样,先滴加KSCN溶液,再滴加氯水(或双氧水、稀硝酸等),若滤液由浅绿色变为红色,则说明滤液中含有Fe2+。(2)由于H2O2具有氧化性,加入过量H2O2溶液的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+。
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11.绿矾(FeSO4·7H2O)是自然界存在的一种矿石,翠绿如宝石,很早就引起人们的重视。
材料一 《唐本草》和《天工开物》等古籍都记载了中国很早就能焙烧绿矾制备铁红(主要成分是Fe2O3)。铁红颜色鲜艳,稳定无毒,是中国传统红色颜料的重要着色剂。
材料二 公元8世纪,阿拉伯炼金家查比尔曾提出,把绿矾焙烧可以蒸馏出“矾精”,它具有比较大的溶解力。绿矾焙烧是一种生产硫酸的古老方法。
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某研究性学习小组用如图所示试验装置对绿矾的焙烧反应进行探 究。
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(1)实验过程中,装置A玻璃管中可观察到的实验现象是____________
____________。
(2)装置C的作用是_______________________________。
(3)该小组学生设计如下实验方案验证“矾精”是硫酸溶液:取少许U形管中的溶液于试管中,滴入紫色石蕊溶液,溶液呈红色,说明“矾精”中含有H+;检验“矾精”中含有S的方法是_____________________
_________________________________________________________________________。
(4)某工厂计划用绿矾焙烧工艺生产高纯度铁红(Fe2O3)160 kg,计算理论上所需绿矾的质量: 。
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绿色晶体变为
红棕色粉末
吸收尾气SO2,防止污染环境
取样少许于试管中,先加盐酸,无现象,再加氯化钡溶液,若有白色沉淀生成,则原试样中含有S
556 kg
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12.无水FeCl3是有机合成催化剂,还可作水处理剂等。实验室可用FeCl3·6H2O和亚硫酰氯(SOCl2)制备无水FeCl3,装置如图所示(加热及夹持装置略)。已知无水FeCl3能吸收空气里的水分而潮解;SOCl2的沸点为76 ℃,遇水极易反应生成两种酸性气体。
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回答下列问题:
(1)仪器F的名称是 。
(2)SOCl2遇水发生反应的化学方程式为 ,将FeCl3溶液蒸干灼烧得不到无水FeCl3,而将SOCl2与FeCl3·6H2O混合加热,可得到无水FeCl3,解释原因:_________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________。
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球形干燥管
SOCl2+H2O===SO2+2HCl
3HCl,加热促进水解,而将SOCl2与FeCl3·6H2O混合加热,SOCl2与其中的结晶水反应生成HCl,抑制FeCl3的水解,可得到无水FeCl3
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(3)反应后通入N2的目的是排出装置内的酸性气体,装置F中盛装的物质是 ,其作用为___________________________________
______________。
(4)为了检验D中最终产品是否含有FeCl2,取少量产品溶于盐酸,可证明产品中含有FeCl2的最佳试剂是 (填字母)。
A.NaOH溶液 B.铁氰化钾溶液
C.酸性高锰酸钾溶液 D.KSCN溶液
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碱石灰
吸收SO2和HCl并防止空气中的水蒸气进入B、D
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(2)SOCl2中Cl元素为-1价,O元素为-2价,S元素为+4价,遇水极易反应生成两种酸性气体,其中一种应含Cl元素,为HCl,另一种含S元素,为SO2,反应的化学方程式为SOCl2+H2O===SO2+2HCl。(3)酸性气体为SO2和HCl,均会污染空气,同时要避免空气中的水蒸气进入D中使氯化铁潮解,故F中盛装的物质是碱石灰,作用是吸收SO2和HCl并防止空气中的水蒸气进入B、D。(4)D中产品中含Fe3+,加NaOH溶液会生成红褐色沉淀覆盖白色,故不能用NaOH
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溶液,A项不符合题意;铁氰化钾溶液与亚铁离子反应生成蓝色沉淀,不受铁离子干扰,能用,B项符合题意;酸性高锰酸钾溶液能氧化Cl-,不能用酸性高锰酸钾溶液,C项不符合题意;KSCN溶液遇亚铁离子无特征现象,不能用,D项不符合题意。
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13.以FeCl3溶液为实验对象,研究物质之间反应的复杂多样性。实验如下:
Ⅰ.金属与FeCl3溶液反应
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装置 序号 金属 现象及产物检验
ⅰ 镁条 立即产生大量气体,溶液颜色变红棕色;
片刻后气泡减少,金属表面产生红褐色沉淀
ⅱ 锌粒 开始时无明显气泡,半分钟后有气体产生,溶液颜色慢慢加深;一段时间后,金属表面产生红棕色沉淀
ⅲ 铜粉 无气体产生,溶液逐渐变为蓝绿色
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(1)配制FeCl3溶液,需要FeCl3将固体先溶于浓盐酸,再稀释至指定浓度,原因是 。
(2)根据实验ⅰ中的现象,推测红棕色液体为胶体,通过____________
可以快速判断其是否为胶体。
(3)FeCl3溶液与Cu反应的离子方程式为 ,实验ⅰ和ⅱ均先有气体生成,后有溶液颜色的变化,甲同学认为产生该现象的原因可能是此实验条件下氧化性H+>Fe3+,乙同学认为可以根据ⅲ判断氧化性H+<Fe3+,理由是__________________________________。
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抑制FeCl3水解
丁达尔效应
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
Fe3+可以氧化铜单质,但铜不与H+反应
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Ⅱ.Na2SO3溶液与FeCl3溶液反应
(4)取红棕色溶液少许,加入K3[Fe(CN)6],产生蓝色沉淀,推测FeCl3与Na2SO3反应的离子方程式是_________________________________。
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2Fe3+++H2O===2Fe2+++2H+
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(5)另取少许红棕色溶液,检测其为胶体,向其中继续滴加Na2SO3溶液,发现溶液红褐色变深且产生刺激性气味的气体,该气体是______。
(6)结合(4)(5),推测FeCl3溶液与Na2SO3溶液反应同时存在 反应和 ____反应(填字母)。
A.复分解 B.双水解
C.置换 D.氧化还原
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SO2
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(4)取少许红棕色溶液,加入K3[Fe(CN)6],产生蓝色沉淀,可知此溶液中有亚铁离子,推测FeCl3与Na2SO3反应可生成亚铁离子和硫酸根离子,离子方程式为2Fe3++S+H2O===2Fe2++S+2H+。(5)另取少许红棕色溶液,检测其为胶体,向其中继续滴加Na2SO3溶液,发现溶液红褐色变深且产生刺激性气味的气体, 说明铁离子和亚硫酸根离子发生双水解反应生成氢氧化铁胶体和二氧化硫,该气体是二氧化硫。(6)结合(4)(5),推测FeCl3溶液与Na2SO3溶液反应同时存在氧化还原反应和双水解反应。
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高考复习顶层设计 化学
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微在字里 赢在行间
从题图可知,A和稀盐酸反应生成棕黄色溶液B,加入试剂1变成淡红色溶液C,可以推断溶液B中含有Fe3+,加入KSCN溶液生成红色的Fe(SCN)3;加入试剂2得到深红色溶液F,可知试剂2为强氧化剂,溶液B中含有Fe2+,加入试剂2(强氧化剂),Fe2+被氧化为Fe3+,使Fe3++3SCN-Fe(SCN)3平衡正向移动,Fe(SCN)3浓度变大,所以溶液红色加深。故选C。
(3)通过控制条件,FeCl3 在溶液中水解生成聚合氧化铁,离子方程式为xFe3++yH2OFex(OH+yH+。欲使平衡正向移动可采用的方法是 (填字母)。
a.降温 b.加水稀释
c.加入NH4Cl d.加入NH4HCO3
(4)工业上常用FeCl3溶液吸收尾气中的H2S,得到单质硫;过滤后,再以石墨为电极,在一定条件下电解再生FeCl3并回收H2。FeCl3与H2S反应的离子方程式为 。
(3)步骤③的目的是将Fe3+全部转化为Fe(OH)3,所以步骤③需加入过量的氨水,反应的离子方程式是Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+ 3N。(4)步骤④的目的是将产生的红褐色悬浊液分离,最终得到固体Fe2O3,所以步骤④的操作步骤是过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。(5)由于实验中铁无损耗,根据铁元素守恒得,每片补血剂中m(Fe)=÷10 g=0.07a g。
(1)绿矾(FeSO4·7H2O)是绿色固体,高温下与空气反应得到红棕色氧化铁,故实验过程中,装置A玻璃管中可观察到的实验现象是绿色晶体变为红棕色粉末。(2)装置C中的氢氧化钠可以吸收酸性气体,故装置C的作用是吸收尾气SO2,防止污染环境。(4)根据铁元素守恒,建立关系式2FeSO4·7H2O~Fe2O3,则建立等式=,解得x=556 kg。
FeCl3+3H2OFe(OH)3+
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