1、1第 3 讲 铁及其化合物A 组 基础题组1.关于绿矾的分解有如下描述:“绿矾形似朴硝(Na 2SO410H2O)而绿色,取此一物置于铁板上,聚炭,封之囊袋,吹令火炽,其矾即沸,流出,色赤如融金汁者是真也。”下列说法错误的是( )A.“色赤”物质是 Fe(OH)3B.流出的液体中可能含有硫酸C.可以通过焰色反应区分绿矾和朴硝D.绿矾分解过程中硫元素部分被还原答案 A 绿矾的化学式为 FeSO47H2O。Fe(OH) 3受热易分解,与题意反应条件不符,Fe 的氧化物只有氧化铁为红色,则“色赤”物质可能是 Fe2O3,故 A 项错误;FeSO 47H2O 分解生成氧化铁、二氧化硫、三氧化硫,三氧化
2、硫与水结合生成硫酸,则流出的液体中可能含有硫酸,故项 B 正确;绿矾和朴硝中含有的金属元素不同,可以通过焰色反应区分,故 C 项正确;绿矾分解过程中铁元素被氧化,根据氧化还原反应的规律,硫元素会部分被还原,故 D 项正确。2.(2019 山西晋中月考)要除去下列各组括号内杂质,所选试剂不正确的是( )A.FeCl2溶液(FeCl 3) 铁粉B.Al2O3(Fe2O3) 盐酸C.NaHCO3溶液(Na 2CO3) CO2D.Fe(OH)3Al(OH)3 氢氧化钠溶液答案 B FeCl 3与铁粉反应生成 FeCl2,所以可用铁粉除去 FeCl2溶液中的 FeCl3,故 A 正确;Al 2O3、Fe
3、 2O3都能与盐酸反应,所以不能用盐酸除去 Al2O3中的 Fe2O3,故 B 错误;碳酸钠、二氧化碳、水反应生成碳酸氢钠,所以可用 CO2除去 NaHCO3溶液中的 Na2CO3,故 C 正确 ;Al(OH) 3与氢氧化钠溶液反应生成 NaAlO2,所以可用氢氧化钠溶液除去 Fe(OH)3中的 Al(OH)3,故 D 正确。3.(2018 上海崇明二模)下列各组内物质反应产生的气体分别通入 FeSO4溶液中,能与 FeSO4发生反应的是( )A.Na2O2和 H2OB.Al 和 NaOH 溶液C.食盐和浓硫酸共热D.铜片和浓硫酸共热2答案 A 过氧化钠和水反应生成氧气,氧气能将硫酸亚铁氧化成
4、硫酸铁,故 A 正确;铝和氢氧化钠溶液反应生成氢气,氢气与硫酸亚铁不反应,故 B 错误;食盐和浓硫酸加热生成氯化氢气体,氯化氢气体不与硫酸亚铁发生反应,故 C 错误;铜和浓硫酸加热生成二氧化硫气体,二氧化硫具有还原性和氧化性,但氧化性弱于铁离子,所以二氧化硫不能和硫酸亚铁发生反应,故 D 错误。4.(2018 陕西西安高二期末)某小组为探究草酸亚铁(FeC 2O4)的热分解产物,按下面所示装置进行实验。以下说法错误的是( )A.实验中观察到装置 B、F 中石灰水变浑浊,E 中固体变为红色,则证明分解产物中有 CO2和 CO 气体B.反应结束后,取 A 中固体溶于稀硫酸,向其中滴加 12 滴 K
5、SCN 溶液,溶液无颜色变化,证明分解产物中不含 Fe2O3C.装置 C 的作用是除去混合气中的 CO2D.反应结束后,应熄灭 A、E 处酒精灯后,持续通入 N2直至温度恢复至室温答案 B B 中澄清石灰水变浑浊证明分解产物中一定含有 CO2,E 中固体变红、F 中澄清石灰水变浑浊证明分解产物中有还原性气体 CO,故 A 正确;由于反应中生成了一氧化碳,可能将部分铁的氧化物还原成了铁,反应结束后,用稀硫酸溶解 A 中固体,铁将 Fe2O3溶解生成的铁离子还原,故再向其中滴加 KSCN 溶液,溶液无颜色变化,因此不能证明分解产物中不含 Fe2O3,故 B 错误;E 和 F 是为了检验生成物中是否
6、含有一氧化碳,二氧化碳会干扰检验,因此需要装置 C 除去混合气中的 CO2,故 C 正确;反应结束后,为了防止倒吸,应熄灭 A、E 处酒精灯后,持续通入 N2直至温度恢复至室温,故 D 正确。5.下列各组物质中,X 是主体物质,Y 是少量杂质,Z 是为了除去杂质所要加入的试剂,其中所加试剂正确的一组是( )选项 A B C DX FeCl2溶液 FeCl3溶液 Fe Na2SO4溶液Y FeCl3 CuCl2 Al Na2CO3Z Cl2 Fe NaOH 溶液 HCl 溶液3答案 C A 项,2FeCl 2+Cl2 2FeCl3,除去了主体物质;B 项,2FeCl 3+Fe 3FeCl2,Cu
7、Cl2+Fe Cu+FeCl2,主体物质和杂质均被消耗;C 项,2Al+2NaOH+2H 2O 2NaAlO2+3H2,NaAlO 2易溶,过滤即可;D项,Na 2CO3+2HCl 2NaCl+CO2+H 2O,但引入了新的杂质 NaCl。6.向一定量的 Fe、FeO、Fe 2O3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(标准状况),往所得溶液中加入 KSCN 溶液,无明显变化。若用足量的 CO 在加热条件下还原相同质量的混合物,能得到铁的物质的量为( )A.0.24 mol B.0.21 molC.0.16 mol D.0.14
8、 mol答案 B n(HNO 3)=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,无明显变化,说明全部生成 Fe2+,溶液中溶质为 Fe(NO3)2,则原混合物中铁元素的物质的量为(0.48 mol-0.06 mol)2=0.21 mol,故用足量的 CO 在加热条件下还原相同质量的混合物,最终得到铁的物质的量为 0.21 mol。7.某学生设计了如图所示的方法,鉴定盐溶液 A 的组成成分,由此分析,下列结论中正确的是( )A.A 中一定有 Fe3+ B.C 中一定有 Fe3+C.B 为 A
9、gI 沉淀 D.A 一定为 FeBr2溶液答案 B HNO 3具有强氧化性,可氧化 Fe2+,A 中不一定有 Fe3+,A 错误;AgI 为黄色沉淀,C 错误;A 可能是FeBr3溶液、FeBr 2溶液或二者的混合物,D 错误。8.有一块铁的氧化物样品,用 140 mL 5.0 molL-1盐酸恰好将之完全溶解,所得溶液还能吸收 0.025 mol Cl2,恰好使其中的 Fe2+全部转变为 Fe3+,则该样品可能的化学式为( )A.Fe2O3 B.Fe3O4 C.Fe4O5 D.Fe5O7答案 D 根据 2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-,可知铁的氧化物样品用盐酸溶解后所得溶液中 n(Fe2
10、+)=0.025 mol2=0.05 mol,根据电荷守恒得 2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=n(Cl-),则 n(Fe3+)=0.2 mol,故 n(Fe2+)n(Fe 3+)=0.05 mol0.2 mol=14,该氧化物可表示为 FeO2Fe2O3,即 Fe5O7。9.硫酸亚铁铵晶体(NH 4)2SO4FeSO46H2O为浅绿色晶体,实验室中常以废铁屑为原料来制备,其步骤如下:步骤 1 将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污,分离出液体,用水洗净铁屑。4步骤 2 向处理过的铁屑中加入过量的 3 mol L-1 H2SO4溶液,在 60 左右使其反应到不再产生气体,趁热过滤,得 FeSO4
11、溶液。步骤 3 向所得 FeSO4溶液中加入饱和(NH 4)2SO4溶液,经过“一系列操作”后得到硫酸亚铁铵晶体。请回答下列问题:(1)在步骤 1 的操作中,下列仪器中不必用到的有 。(填仪器编号) 铁架台 燃烧匙 锥形瓶 广口瓶 研钵 玻璃棒 酒精灯(2)在步骤 1 中需要煮沸,其目的是 。 (3)在步骤 3 中,“一系列操作”依次为 、 、过滤、洗涤等。 (4)本实验制得的硫酸亚铁铵晶体常含有 Fe3+杂质。检验 Fe3+常用的操作方法是 。 答案 (1)(2)除去水中溶解的氧气,防止得到的 Fe2+被氧化而引入杂质(3)蒸发浓缩 冷却结晶(4)取样,加入几滴 KSCN 溶液,若溶液呈现红
12、色,则溶液中含有 Fe3+解析 (1)溶液加热和过滤过程中用到的仪器有:铁架台、烧杯、玻璃棒、酒精灯、锥形瓶、滤纸等。(2)在步骤 1 中需要煮沸,其目的是除去水中溶解的氧气,防止得到的 Fe2+被氧化而引入杂质。(3)(NH4)2SO4溶液显酸性,向所得 FeSO4溶液中加入饱和(NH 4)2SO4溶液,抑制 Fe2+的水解。由溶液制晶体时,要经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等步骤。(4)检验 Fe3+的方法是取待测液少许放入试管中,向试管中加入 KSCN 溶液,若加入 KSCN 溶液后,溶液显红色,说明 Fe3+存在,反之没有 Fe3+。10.(2017 北京理综,28,16 分)某小组
13、在验证反应“Fe+2Ag + Fe2+2Ag”的实验中检测到 Fe3+,发现和探究过程如下。向硝酸酸化的 0.05 molL-1硝酸银溶液(pH2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。(1)检验产物取出少量黑色固体,洗涤后, (填操作和现象),证明黑色固体中含有 Ag。 取上层清液,滴加 K3Fe(CN)6溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有 。 5(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有 Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有 Fe3+,乙依据的原理是 (用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验: 取上层清液,滴加 KSCN 溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉
14、淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:序号 取样时间/min 现象 3 产生大量白色沉淀;溶液呈红色 30 产生白色沉淀,较 3 min 时量少;溶液红色较 3 min 时加深 120 产生白色沉淀,较 30 min 时量少;溶液红色较 30 min 时变浅(资料:Ag +与 SCN-生成白色沉淀 AgSCN)对 Fe3+产生的原因作出如下假设:假设 a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生 Fe3+;假设 b:空气中存在 O2,由于 (用离子方程式表示),可产生 Fe3+; 假设 c:酸性溶液中的 N 具有氧化性,可产生 Fe3+;O-3假设 d:根据 现象,判断溶液
15、中存在 Ag+,可产生 Fe3+。 下述实验可证实假设 a、b、c 不是产生 Fe3+的主要原因。实验可证实假设 d 成立。实验:向硝酸酸化的 溶液(pH2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加 KSCN 溶液。3 min 时溶液呈浅红色,30 min 后溶液几乎无色。 实验:装置如下图。其中甲溶液是 ,操作及现象是 。 (3)根据实验现象,结合方程式推测实验中 Fe3+浓度变化的原因: 。 答案 (1)加硝酸加热溶解固体,再滴加稀盐酸,产生白色沉淀Fe 2+(2)2Fe3+Fe 3Fe2+4Fe 2+O2+4H+ 4Fe3+2H2O加入 KSCN 溶液后产生白色沉淀0.05 m
16、olL -1 NaNO3 FeSO 4溶液6分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加 KSCN 溶液,后者红色更深(3)溶液中存在反应:2Ag +Fe Fe2+2Ag,Ag +Fe2+ Fe3+Ag,Fe+2Fe 3+ 3Fe2+。反应开始时,c(Ag+)大,以反应、为主,c(Fe 3+)增大。约 30 min 后,c(Ag +)小,以反应为主,c(Fe 3+)减小解析 本题侧重考查学生对实验现象的分析判断能力以及实验设计能力。(1)烧杯底部的黑色固体中含有银和过量的铁,要证明 Ag 的存在,可加硝酸并加热将固体溶解,然后用盐酸来检验 Ag+的存在。(2)要证实假设 a、b、c
17、 不是产生 Fe3+的主要原因,需将原实验中的溶液换成 c(H+)、c(N )分别相O-3同,但不含 Ag+的溶液,可选用硝酸酸化的 0.05 molL-1 NaNO3溶液(pH2),通过向上层清液中滴加KSCN 溶液后的现象差异进行验证。实验中甲溶液是 FeSO4溶液,电极反应为:负极 Fe2+-e- Fe3+,正极 Ag+e- Ag。一段时间后检验 Fe3+的存在及浓度,即可得出 Ag+能将 Fe2+氧化成 Fe3+的结论。(3)解题时要注意实验过程中过量的铁始终是存在的。B 组 提升题组11.(2018 黑龙江哈尔滨四模)已知:2Fe 3+2I- 2Fe2+I2,用 KI 溶液和 FeC
18、l3溶液进行如下实验。下列说法不正确的是 ( )A.实验中现象说明有 Fe2+生成B.实验中现象说明反应后溶液中含有 Fe3+C.实验水溶液中 c(Fe2+)大于中 c(Fe2+)D.实验中再加入 4 滴 0.1 mol L-1 FeCl2溶液,振荡静置,CCl 4层溶液颜色无变化答案 D A 项,实验向混合液中加入 K3Fe(CN)6溶液产生蓝色沉淀,说明混合液中有 Fe2+,说明 FeCl3与 KI 反应生成 Fe2+,正确;B 项,实验向混合液中加入 KSCN 溶液,溶液变红说明混合液中含有 Fe3+,正确;C 项,实验中加入 K3Fe(CN)6溶液发生反应:3Fe 2+2Fe(CN)6
19、3- Fe3Fe(CN)62,Fe 2+浓度减小,实验中加入 CCl4,CCl4将 I2从其水溶液中萃取出来,平衡向正反应方向移动,Fe 2+浓度增大,实验7水溶液中 c(Fe2+)大于实验中 c(Fe2+),正确;D 项,实验中再加入 4 滴 0.1 mol/L FeCl2溶液,Fe 2+浓度增大,平衡向逆反应方向移动,I 2浓度减小,振荡静置,CCl 4层溶液颜色变浅,错误。12.(2018 河北廊坊省级示范高中联合体联考)某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO 2、Al 2O3,不考虑其他杂质)制取 FeSO47H2O,设计了如下流程:下列说法不正确的是( )A.
20、溶解烧渣选用足量硫酸,试剂 X 选用铁粉B.固体 1 中一定含有 SiO2;控制 pH 是为了使 Al3+转化为 Al(OH)3进入固体 2C.若改变方案,在溶液 1 中直接加 NaOH 至过量,得到的沉淀用硫酸溶解,其溶液经结晶分离也可得到FeSO47H2OD.从溶液 2 得到 FeSO47H2O 产品的过程中,须控制条件防止其被氧化和分解答案 C 分析流程可知,溶解烧渣选用足量硫酸,X 为铁粉,故 A 正确;分析流程可知,固体 1 中一定含有SiO2,调节 pH 使铝离子完全生成氢氧化铝沉淀,则固体 2 为氢氧化铝,故 B 正确;溶液 1 中含有铁离子和铝离子,加过量的氢氧化钠,铝离子转化
21、为偏铝酸根离子,铁离子与氢氧根离子结合生成氢氧化铁沉淀,最终得到的是硫酸铁而不是硫酸亚铁,故 C 错误;亚铁离子易被空气中的氧气氧化,而且受热易失去结晶水,所以从溶液 2 得到 FeSO47H2O 产品的过程中,须控制条件防止其被氧化和分解,故 D 正确。13.(2018 广东五校协作体第一次联考)利用工业冶炼硫酸铜(含有 Fe2+、As 、Ca 2+等杂质)提纯制备电O-2镀硫酸铜的生产流程如下:已知:Fe 3+、Cu 2+开始沉淀的 pH 分别为 2.7、5.4,完全沉淀的 pH 分别为 3.7、6.4。K spCu(OH)2=210-20。As +H2O2+H+ H3AsO4,H3AsO
22、4+Fe3+ FeAsO4+3H +。O-2(1)溶解操作中需要配制含铜 32 gL-1的硫酸铜溶液 1.0 L,需要称量冶炼级硫酸铜的质量至少为 g。 (2)测定溶解液中的 Fe2+的浓度,可用 KMnO4标准溶液滴定,取用 KMnO4溶液应使用 (填“酸式”或“碱式”)滴定管,其中反应的离子方程式为 。若要检验调节 pH 后溶液中的 Fe3+已除尽的方法是 8。 (3)氧化后需要将溶液进行稀释及调节溶液的 pH=5,则稀释后的溶液中铜离子浓度最大不能超过 molL-1。 (4)固体的主要成分除 FeAsO4、Fe(OH) 3外还有 ,由溶液获得 CuSO4H2O,需要经过 、 、过滤、洗涤
23、、干燥操作。 (5)利用以上电镀级硫酸铜作为电解质,电解粗铜(含锌、银、铂杂质)制备纯铜,写出阳极发生的电极反应: 。 答案 (1)80 (2)酸式 Mn +5Fe2+8H+ Mn2+5Fe3+4H2O 取少量溶液于试管中,滴加几滴 KSCNO-4溶液,若溶液不出现血红色,则说明 Fe3+已经除尽 (3)210 -2 (4)CaCO 3 蒸发浓缩 冷却结晶 (5)Zn-2e- Zn2+、Cu-2e - Cu2+解析 (1)溶解操作中需要配制含铜 32 gL-1的硫酸铜溶液 1.0 L,需要称量冶炼级硫酸铜的质量至少为 m(CuSO4)= =80 g。32gL-11.0L16064(2)高锰酸钾
24、具有强氧化性,取用 KMnO4溶液应使用酸式滴定管;Mn 将 Fe2+氧化为 Fe3+,同时 Mn 被O-4 O-4还原为 Mn2+,发生反应的离子方程式为 Mn +5Fe2+8H+ Mn2+5Fe3+4H2O;检验调节 pH 后溶液中的O-4Fe3+已除尽的方法是取少量溶液于试管中,滴加几滴 KSCN 溶液,若溶液不出现血红色,则说明 Fe3+已经除尽。(3)溶液 pH=5,c(OH-)=10-9 molL-1,则稀释后的溶液中铜离子浓度最大不能超过 molL-210-20(10-9)21=210-2 molL-1。(4)固体的主要成分除 FeAsO4、Fe(OH) 3外还有 CaCO3,操作是从溶液中获得晶体,需经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥操作。(5)电解粗铜(含锌、银、铂杂质)制备纯铜,阳极发生氧化反应,阳极发生的电极反应为 Zn-2e- Zn2+、Cu-2e - Cu2+。9
