2021届高考化学一轮复习铁及其重要化合物作业
核心素养提升练 八
铁及其重要化合物
(25分钟 50分)
一、选择题(本题包括5小题,每题6分,共30分)
1.(2019·日照模拟)铁是日常生活中使用最广泛的金属,下列关于铁的一些说法正确的是 ( )
A.常温下浓硫酸与铁不反应,故常温下可用铁制容器贮藏贮运浓硫酸
B.铁是较活泼的金属,它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3
C.Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3,说明稳定性:Fe(OH)2
Fe2+
B.25 ℃,pH=0的溶液中,Al3+、N、N、Fe2+可以大量共存
C.5.6 g铁与足量的氯气反应失去电子0.2 mol
D.硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液:Fe2++2H2O2+4H+Fe3++4H2O
【解析】选A。pH=0的溶液呈强酸性,Fe2+、N、H+不能大量共存,B项不正确;C项失去电子的物质的量应为0.3 mol,不正确;D项电荷和电子得失不守恒,不正确。
3.(2019·湘潭模拟)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150 mL
4 mol·L-1的稀硝酸,恰好使混合物完全溶解,放出2.24 L NO(标准状况),往所得溶液中加入KSCN溶液,无红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物,所得到的铁的物质的量为 ( )
A.0.21 mol B.0.25 mol
C.0.3 mol D.0.35 mol
【解析】选B。n(HNO3)=0.6 mol,n(NO)=0.1 mol,反应后铁元素的存在形式为Fe(NO3)2,根据元素守恒,可知反应后溶液中的n(N)=0.5 mol,n(Fe2+)=0.25 mol,即n(Fe)=0.25 mol。
4.(2019·深圳模拟)向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量,溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是 ( )
A.a表示n(Fe3+)的变化曲线
B.n1=0.75
C.P点时,n(Fe2+)=0.562 5 mol
D.向P点溶液中加入铜粉,最多可溶解14.4 g
【解析】选C。该反应可以看作两步:①Fe+4H++NFe3++NO↑+2H2O,硝酸根离子过量,氢离子不足;②2Fe3++Fe3Fe2+。a表示Fe3+的物质的量变化曲线,A正确;溶液中共有3 mol H+参加反应,消耗铁为0.75 mol,B正确;P点
n(Fe2+)=n(Fe3+),二者均为0.45 mol,C错误;剩余0.45 mol Fe3+,消耗0.225 mol(14.4 g)铜,D正确。
5.玻璃制造行业需要消耗大量硼酸(H3BO3)。工业上以铁硼矿(主要成分为2MgO·B2O3·H2O和Fe3O4,还含有少量Fe2O3、FeO、CaCO3、Al2O3和SiO2等)为原料生产硼酸的工艺流程如下:
资料:(1)H3BO3的溶解度在20 ℃、40 ℃、60 ℃、100 ℃时分别为5.0 g、8.7 g、14.8 g、40.2 g;
(2)Fe3O4是一种铁氧体磁性物质,不溶于水和酸;
(3)Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4;
(4)母液呈酸性。
则下列推断不正确的是 ( )
A.浸出渣中只含SiO2
B.热过滤的目的是防止温度降低时H3BO3从溶液中析出
C.除杂时需向浸出液中依次加入H2O2和MgO,以除去Fe2+、Fe3+、Al3+等杂质离子
D.回收母液可以制得硫酸镁晶体
【解析】选A。结合题给信息可知,Fe3O4也不与硫酸反应,故浸出渣中还含有Fe3O4,A错误;由资料(1)可知,为防止温度降低时H3BO3从溶液中析出,应采取热过滤,B正确;为使铁元素以氢氧化铁形式沉淀,加入H2O2氧化Fe2+,
为防止引入其他离子,加入MgO调节溶液pH,C正确;降温结晶得到硼酸晶体,母液中的溶质主要是硫酸镁,D正确。
【加固训练】
从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下:
则下列说法正确的是 ( )
A.试剂a是铁、试剂b是稀硫酸
B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C.试剂c是氯气,相应的反应为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+
【解析】选C。由最终要得到的氯化铁及流程图知b是盐酸,A错误;操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤,操作Ⅲ为蒸发结晶,所用仪器有差异,B错误;滤液Z和X中均含有氯化亚铁,因此c为氯气,C正确;高锰酸钾能氧化氯离子而褪色,因此不能用于检验是否含有亚铁离子,D错误。二、非选择题(本题包括1小题,共20分)
6.(2019·邢台模拟)某同学为了验证Fe3+是否能将H2SO3氧化成S,用50 mL
0.1 mol·L-1 FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后,进行以下实验:
(1)检验吸收液中S的操作为_______________, 证明Fe3+能够把H2SO3氧化成S。
(2)请配平并完成上述反应中的化学方程式:2FeCl3+SO2+______ ________+ H2SO4+________,反应中的氧化产物是________(写化学式)。
(3)吸收液中除了含有H+、Cl-、S以外,对其他成分(Fe3+、Fe2+、H2SO3)的可能组合进行探究:
①提出假设。
假设1:溶液中存在Fe2+;
假设2:溶液中存在Fe3+、Fe2+;
假设3:溶液中存在__________________________________________。
②设计方案,进行实验,验证假设。
请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。限选实验试剂和仪器:试管、滴管、0.1 mol·L-1 KMnO4溶液、0.1 mol·L-1 KSCN溶液、品红稀溶液。
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:用试管取样品溶液2～3 mL,并滴入______
若出现红色,则假设2成立,1、3不成立;若未出现红色,则假设2不成立(或假设1或3成立)
步骤2:
步骤3:
【解析】(1)检验S常用稀盐酸和BaCl2溶液。
(2)SO2被氧化成了H2SO4,则FeCl3被还原成FeCl2。
(3)对于溶液中三种微粒可能存在的情况:假设1,若Fe3+与H2SO3正好反应则只存在Fe2+;假设2,若Fe3+过量则存在Fe3+与Fe2+;假设3,若Fe3+不足,则存在Fe2+与H2SO3;区别三种假设的不同之处在于假设2中含有Fe3+,假设3中含有H2SO3,可通过设计实验方案进行探究。
答案:(1)取少量样品溶液于试管中,先滴入足量的稀盐酸无现象,再滴入氯化钡溶液,如果有白色沉淀生成则证明吸收液中有S
(2)2H2O 2FeCl2 2HCl H2SO4
(3)①Fe2+、H2SO3
②
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:1～2滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液
步骤2:另取2～3 mL样品溶液于试管中,滴入1～2 mL品红稀溶液
若品红溶液红色褪去,则假设3成立;若品红溶液不褪色,则假设3不成立(或假设1成立)
【加固训练】
某学生欲通过实验方法验证Fe2+的性质。
(1)该同学在实验前,依据Fe2+的________性,填写了下表。
实验操作
预期现象
反应的离子方程式
向盛有新制FeSO4溶液的试管中滴入数滴浓硝酸,振荡
试管中产生红棕色气体,溶液颜色逐渐变黄
Fe2++N+2H+Fe3++NO2↑+H2O
依照表中操作,该同学进行实验,观察到液面上方气体逐渐变为红棕色,但试管中溶液颜色却变为深棕色。为了进一步探究溶液变为深棕色的原因,该同学进行如下实验。
(2)向原新制FeSO4溶液和反应后溶液中均加入KSCN溶液,前者不变红色,后者变红,该现象的结论是______________________。
(3)该同学通过查阅资料,认为溶液的深棕色可能是NO2或NO与溶液中Fe2+或Fe3+发生反应而得到的。为此他利用如图装置(气密性已检验,尾气处理装置略)进行探究。
Ⅰ.打开活塞a、关闭活塞b,甲装置中反应开始后,观察到丙中溶液逐渐变为深棕色,而丁中溶液无明显变化。
Ⅱ.打开活塞b、关闭活塞a,一段时间后再停止甲中反应。
Ⅲ.为与Ⅰ中实验进行对照,更换丙、丁后,使甲中反应继续,观察到的现象与步骤Ⅰ中相同。
①铜与足量浓硝酸反应的化学方程式是 ____________________________;
②装置乙的作用是______________________________________________;
③步骤Ⅱ的目的是______________________________________________;
④该实验可得出的结论是 ________________________________________。
【解析】(1)产生的红棕色气体为NO2,说明HNO3被还原,溶液变为黄色,说明Fe2+被氧化为Fe3+,Fe2+表现了还原性。
(2)Fe3+与SCN-作用显红色,是Fe3+的特征反应。
(3)整个装置中,先将NO2通入丙、丁,然后将NO2转化成NO,来检验NO的影响。由于步骤Ⅰ后,装置乙之后的导气管中会有NO2剩余,所以需要除去以排除剩余NO2对NO的干扰。由于NO2、NO通入FeSO4溶液中,都产生深棕色,在Fe2(SO4)3溶液中都不变色,说明NO2、NO对Fe2+有影响,而对Fe3+无影响,从而得到结论。
答案:(1)还原 (2)Fe2+被硝酸氧化为Fe3+
(3)①Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O ②使NO2转化为NO
③排出乙右侧装置中残留的NO2
④溶液的深棕色是由NO或NO2与Fe2+作用得到的(或不是由NO或NO2与Fe3+作用得到的)
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