课时跟踪检测（八） 铁及其化合物

PAGE第8页共8页课时跟踪检测（八）铁及其化合物1．铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。下列有关铁及其化合物的说法中正确的是()A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入过量铁粉，然后过滤D．Fe3＋与KSCN产生红色沉淀解析：选C赤铁矿的主要成分是Fe2O3；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2；Fe3＋遇KSCN溶液变为红色，但没有沉淀产生，一般可以用此方法检验Fe3＋的存在。2．(2021·浙江选考)下列“类比”合理的是()A．Na与H2O反应生成NaOH和H2，则Fe与H2O反应生成Fe(OH)3和H2B．NaClO溶液与CO2反应生成NaHCO3和HClO，则NaClO溶液与SO2反应生成NaHSO3和HClOC．Na3N与盐酸反应生成NaCl和NH4Cl，则Mg3N2与盐酸反应生成MgCl2和NH4ClD．NaOH溶液与少量AgNO3溶液反应生成Ag2O和NaNO3，则氨水与少量AgNO3溶液反应生成Ag2O和NH4NO3解析：选CFe与H2O(g)反应生成Fe3O4和H2，A错误；HSOeq\o\al(－,3)可以与HClO反应生成SOeq\o\al(2－,4)，B错误；过量氨水与AgNO3反应可生成[Ag(NH3)2]＋，D错误。3．铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为()A．FeO·3Fe2O3 B．2FeO·3Fe2O3C．FeO·2Fe2O3 D．2FeO·Fe2O3解析：选B化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物，设化学式为nFeO·mFe2O3，则eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(n＋2m＝8，,n＋3m＝11，))解得n＝2，m＝3，该化合物可以表示为2FeO·3Fe2O3。4．根据FeCl3溶液滴入不同试剂中的实验现象，所得结论不正确的是()试剂现象结论AH2S溶液溶液变浑浊Fe3＋有氧化性BNH4SCN溶液溶液变红色NHeq\o\al(＋,4)抑制了Fe3＋水解CAgNO3溶液产生白色沉淀发生复分解反应D沸水沸水变红褐色有氢氧化铁胶体生成解析：选BFeCl3溶液滴入H2S溶液，二者会发生反应：2Fe3＋＋H2S=2Fe2＋＋S↓＋2H＋，溶液变浑浊，A项正确；FeCl3溶液滴入NH4SCN溶液，溶液变红色，发生反应：Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3，Fe(SCN)3呈红色，B项错误；FeCl3溶液滴入AgNO3溶液，发生复分解反应生成AgCl沉淀，C项正确；FeCl3溶液滴入沸水中，生成红褐色氢氧化铁胶体，D项正确。5．下列关于Fe3＋、Fe2＋性质实验的说法错误的是()A．用如图装置可以制备沉淀Fe(OH)2B．配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，此现象不能确定溶液中含有Fe2＋D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化解析：选C反应开始时生成的H2进入b中，可排出其中的空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化，一段时间后关闭止水夹c，a中硫酸亚铁溶液进入b中可生成Fe(OH)2，A正确；FeCl3易水解，为防止水解配制溶液时先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度，B正确；Fe3＋与铁反应可生成Fe2＋，则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化，D正确。6．向铜屑、稀盐酸和铁盐的混合溶液中持续通入空气可制备氯化铜。其反应过程如图所示。下列说法不正确的是()A．Fe3＋对该反应有催化作用B．该过程中的Fe3＋可由Fe(NO3)3提供C．可用K3[Fe(CN)6]溶液区分Fe3＋与Fe2＋D．制备CuCl2的总反应为2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O解析：选B依据题图可知，Cu与Fe3＋反应生成Fe2＋和Cu2＋，Fe2＋与O2、HCl反应生成Fe3＋和H2O，将两步反应联立得2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O，所以Fe3＋作催化剂，故A、D正确；Fe(NO3)3溶液为强酸弱碱盐，NOeq\o\al(－,3)酸性环境下能够氧化Cu，本身被还原为NO，NO会引起空气污染，故B错误；K3[Fe(CN)6]溶液遇到Fe2＋反应生成蓝色沉淀，所以可以用K3[Fe(CN)6]溶液区分Fe3＋与Fe2＋，故C正确。7．(2020·浙江选考)下列说法正确的是()A．Na2O在空气中加热可得固体Na2O2B．Mg加入到过量FeCl3溶液中可得FeC．FeS2在沸腾炉中与O2反应主要生成SO3D．H2O2溶液中加入少量MnO2粉末生成H2和O2解析：选ANa2O不稳定，在空气中加热可得到Na2O2，A项正确；镁加入过量的FeCl3溶液中只发生反应Mg＋2Fe3＋=Mg2＋＋2Fe2＋，得不到Fe，B项错误；FeS2在沸腾炉中与氧气反应只能得到SO2，不能得到SO3，C项错误；二氧化锰能催化过氧化氢分解，过氧化氢分解得到氧气和水，D项错误。8．(2021·永州调研)硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是()A．碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂B．为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行C．可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化D．常温下，(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O在水中的溶解度比FeSO4的大解析：选D碱式硫酸铁能发生水解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有较强的吸附性，可用作净水剂，A项正确；NH4HCO3不稳定，受热易分解，所以为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行，B项正确；KSCN溶液遇Fe2＋无明显现象，(NH4)2Fe(SO4)2若被氧化，其中的Fe2＋变成Fe3＋，KSCN溶液遇Fe3＋变红，C项正确；FeSO4与(NH4)2SO4溶液反应冷却时有(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O析出，说明(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O在水中的溶解度比FeSO4的小，D项错误。9．[双选]FeCl3易潮解、易升华，实验室制备FeCl3的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。下列说法正确的是()A．导管g的作用是平衡气压，便于液体滴下B．试剂X和试剂Y分别为浓硫酸、饱和食盐水C．直接用E接收产物比用导管连接D、E的优点是可防止堵塞D．出于简化装置的目的，F装置可拆除解析：选AC为得到干燥纯净的Cl2，应先用饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸干燥气体，B错误；FeCl3易潮解，而F中的浓硫酸起到干燥的作用，防止G中水蒸气进入D中，不能拆除，D错误。10．[双选]常温时，将0.1molFe(NO3)3和2molHCl溶于水得2L混合溶液，然后向该溶液投入mg铁粉使其充分反应后，滴加KSCN溶液不变红色。下列有关说法正确的是()A．由于氧化性Fe3＋＞H＋，首先发生的反应是Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋B．当加入16.8g铁粉时，可生成标准状况下6.72L气体C．在铁粉充分反应后的溶液中，铁元素以Fe2＋和Fe3＋的形式存在D．m至少等于28，反应过程中溶液的质量一直在增大解析：选BD酸性条件下，NOeq\o\al(－,3)有氧化性，因此首先发生的反应是①Fe＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=NO↑＋Fe3＋＋2H2O，然后发生反应②：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，再发生③Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，A错误；当加入16.8g铁粉时，发生①反应，生成标准状况下的6.72LNO气体，生成0.3molFe3＋，消耗1.2molH＋，B正确；根据滴加KSCN溶液不变红色说明溶液中不含Fe3＋，C错误；根据方程式计算则至少消耗铁16.8g＋(0.1＋0.3)×0.5×56g＝28g，但反应过程中溶液的质量一直在增大，D正确。11．(1)下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。(2)用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入______。②除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。③生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是______________________________。解析：(1)因为Fe(OH)2在空气中容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①、②原理相同，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。(2)①Fe2＋易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加Fe粉防止Fe2＋被氧化。②气体的溶解度随温度升高而降低，所以用煮沸的方法除去水中溶解的O2。答案：(1)①②③⑤(2)①稀硫酸、铁屑②煮沸③避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O212．某小组在验证反应“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0.05mol·L－1硝酸银溶液(pH≈2)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①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。②取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有__________。(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：①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ⅰ3产生大量白色沉淀；溶液呈红色ⅱ30产生白色沉淀，较3min时量少；溶液红色较3min时加深ⅲ120产生白色沉淀，较30min时量少；溶液红色较30min时变浅(资料：Ag＋与SCN－生成白色沉淀AgSCN)②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NOeq\o\al(－,3)具有氧化性，可产生Fe3＋；假设d：根据______________________________________现象，判断溶液中存在Ag＋，可产生Fe3＋。③下述实验可证实假设a、b、c不是产生Fe3＋的主要原因。实验：向硝酸酸化的__________溶液(pH≈2)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。3min时溶液呈浅红色，30min后溶液几乎无色。解析：(1)①黑色固体溶于热的硝酸溶液后，向其中加入稀盐酸，产生白色沉淀，可证明黑色固体中含有Ag。②可利用K3[Fe(CN)6]检验Fe2＋的存在。(2)Fe3＋具有较强的氧化性，过量的铁粉会与Fe3＋反应：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋。②空气中的O2会与Fe2＋发生氧化还原反应，产生Fe3＋；加入KSCN溶液后产生白色沉淀，说明溶液中存在Ag＋，Ag＋可与Fe2＋反应产生Fe3＋。③实验可证明假设a、b、c不是产生Fe3＋的主要原因，只要将原实验反应体系中的Ag＋替换，其他微粒的种类及浓度保持不变，做对比实验即可，所以可选用0.05mol·L－1NaNO3溶液(pH≈2)。答案：(1)①加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀②Fe2＋(2)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋②4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O加入KSCN溶液后产生白色沉淀③0.05mol·L－1NaNO313．(2019·全国卷Ⅲ)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如图所示。回答下列问题：相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Mn2＋Fe2＋Fe3＋Al3＋Mg2＋Zn2＋Ni2＋开始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9(1)“滤渣1”含有S和________；写出“溶浸”______________________________________________________________________。(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________。(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为______～6之间。(4)“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度过高，Mg2＋______________________________________________________________________。(6)写出“沉锰”的离子方程式______________________________________________________________________________________________________________________。(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为＋2、＋3、＋4。当x＝y＝eq\f(1,3)时，z＝________。解析：(1)硫化锰矿及二氧化锰粉末中加入硫酸后，发生氧化还原反应：MnO2＋MnS＋2H2SO4=2MnSO4＋S＋2H2O，故滤渣1的主要成分为S和SiO2(不溶性硅酸盐)。(2)Fe2＋沉淀完全时，Mn2＋已经开始沉淀，故加入MnO2是为了将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，便于除去。(3)除去Fe3＋及Al3＋，应使二者沉淀完全，故pH应大于4.7。(4)锌和镍的硫化物都难溶于水，故“滤渣3”(5)“除杂1”步骤结束后，杂质金属阳离子只有Mg2＋，加入MnF2形成MgF2沉淀而除去Mg2＋，若溶液酸度过高，H＋浓度偏大，则F－与H＋结合形成HF，使MgF2(6)“沉锰”时加入NH4HCO3发生反应：Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O。(7)根据化合物中各元素化合价代数和为0的原则，求得z＝eq\f(1,3)。答案：(1)SiO2(不溶性硅酸盐)MnO2＋MnS＋2H2SO4=2MnSO4＋S＋2H2O(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋(3)4.7(4)NiS和ZnS(5)F－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF2Mg2＋＋2F－平衡向右移动(6)Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O(7)eq\f(1,3)14．(2021·广东五校联考)实验室用图1所示装置制备KClO溶液，并通过KClO溶液与FeCl3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。已知K2FeO4具有下列性质：①可溶于水，微溶于饱和KOH溶液；②在0～5℃的强碱性溶液中比较稳定；③在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下发生分解；④在酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成Fe(OH)3和O2(1)装置A用于产生氯气，若选用图2中的甲装置，反应的离子方程式是______________________________________________________________________。若选用装置乙，其中的导管a的作用是________