2020届一轮复习人教通用版第8讲铁及其重要化合物作业

2020届一轮复习人教通用版第8讲铁及其重要化合物作业

练案[8]第三章　金属及其重要化合物 第8讲　铁及其重要化合物 A组　基础必做题 ‎1．(2019·甘肃兰州模拟)人们习惯上把金、银、铜、铁、锡五种金属统称为“五金”。在“五金”顺序中，把一种金属的位置向后移一位，正好符合某化学规律。这种金属和该化学规律是(　A　)‎ A．铁；金属活动性顺序 B．金；质量守恒定律 C．银；元素周期律 D．铜；金属密度顺序 ‎[解析]　金、银、铜、铁、锡五种金属的金属活动性由弱到强的顺序为金、银、铜、锡、铁，A项正确。‎ ‎2．(2019·山东泰安模拟)下列关于Fe、Cu、Mg、Al四种金属元素的说法中正确的是(　B　)‎ A．四种单质都能和盐酸反应，生成相应的盐和氢气 B．制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能将溶液直接蒸干 C．将Mg棒和Al棒作为原电池的两个电极插入NaOH溶液中，用导线连接后Mg棒上发生氧化反应 D．铁锈主要成分是氧化铁，铜锈主要成分是氧化铜 ‎[解析]　A项，Cu单质不与盐酸反应；C项，一般情况下，在原电池中，金属性强的电极作负极，但也要根据电解质溶液的实际情况考虑，Mg的金属性强于Al，但是Mg不与NaOH溶液反应，Al可与NaOH溶液反应，所以此时Al棒作负极，发生氧化反应；D项，铁锈的主要成分是氧化铁，铜锈的主要成分是碱式碳酸铜。‎ ‎3．(2019·安徽安庆模拟)下列叙述中不正确的是(　B　)‎ ‎①Fe与S混合加热生成FeS2‎ ‎②Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应 ‎③过量的铁与浓硝酸加热反应有气体生成 ‎④FeCl3溶液能与Cu反应，可用于蚀刻印刷电路板 A．①③ B．①②‎ C．②④ D．②③‎ ‎[解析]　Fe遇强氧化剂(如HNO3、Cl2等)生成Fe3＋，遇弱氧化剂(如S或I2等)生成Fe2＋，故Fe与S混合加热生成FeS，①错误；Fe与稀硝酸反应生成的气体为NO，该反应不是置换反应，②错误。‎ ‎4．(2019·试题调研)某同学欲探究铁及其化合物的性质，下列实验方案可行的是(　D　)‎ A．将铁粉加入热的浓硫酸中：探究铁的活泼性 B．将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：制备Fe(OH)3胶体 C．在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液：制备FeSO4·6H2O晶体 D．将铜粉加入FeCl3溶液中：验证Fe3＋的氧化性强于Cu2＋‎ ‎[解析]　热的浓硫酸不仅能与铁反应．还能与铜等不活泼金属反应，因此将铁粉加入热的浓硫酸中，不能用于探究铁的活泼性，故A项方案不可行；将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中，会得到氢氧化铁沉淀而不是氢氧化铁胶体，故B项方案不可行；在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液，一方面氧气可将FeSO4氧化，另一方面会得到不含结晶水的化合物，故C项方案不可行；将铜粉加入FeCl3溶液中，发生反应：Cu＋2Fe3＋＝Cu2＋＋2Fe2＋，该反应说明Fe3＋的氧化性强于Cu2＋，故D项方案可行。‎ ‎5．(新题选萃)如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是(　B　)‎ A．Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O B．Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O C．Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O D．3Fe(OH)2＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O ‎[解析]　Fe3O4与稀硝酸反应时，Fe2＋会被氧化为Fe3＋，正确的离子方程式为3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O。‎ ‎6．(2019·福建福州检测)下列检验试剂选用正确的是(　C　)‎ A．用氯水、KSCN溶液检验FeCl3中是否有FeCl2‎ B．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3中是否有FeCl2‎ C．用NaOH溶液检验MgCl2中是否有FeCl2‎ D．用硝酸检验某黄色固体是纯铜还是黄铜 ‎[解析]　A项，Fe3＋产生的干扰无法消除，不符合题意；B项，酸性KMnO4溶液还能氧化Cl－，不符合题意；C项，虽然Mg2＋也能形成白色沉淀，但若有Fe2＋，则生成的白色沉淀颜色会发生变化，符合题意；D项，纯铜和黄铜均能溶解在硝酸中，不符合题意。‎ ‎7．(2019·浙江宁波镇海中学模拟)如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验提供的试剂：铁屑、6 mol·L－1硫酸溶液、NaOH溶液。下列说法错误的是(　B　)‎ A．B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是铁屑 B．实验开始时应先将活塞E关闭 C．生成Fe(OH)2的操作：关闭E，使A中溶液压入B中 D．取下装置B中的橡皮塞，使空气进入，有关反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3‎ ‎[解析]　制取硫酸亚铁需要铁屑，蒸馏烧瓶中应预先加入的试剂是铁屑，A项正确，稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气，如果不打开活塞E，会造成实验失败，B项错误；铁和硫酸反应有氢气生成，关闭活塞E，氢气所产生的压强逐渐增大，导致FeSO4溶液被压入B瓶中进行反应生成氢氧化亚铁，所以操作为：关闭活塞E，使FeSO4溶液被压入B瓶进行反应，C项正确；氧氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化，最终生成红褐色的氢氧化铁，反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，D项正确。‎ ‎8．(2019·广西南宁二中月考)Ⅰ.铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物，氯化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。已知氧化铁是一种重要的化工原料，无水氯化铁遇潮湿空气极易吸水生成FeCl3·nH2O。‎ ‎(1)某学习小组用如图装置在实验室制备无水氯化铁，请你一起参与该小组的活动。‎ ‎①装置A中发生反应的离子方程式是__MnO2＋4H＋＋2Cl－Cl2↑＋Mn2＋＋2H2O____。‎ ‎②装置B的作用是__除去HCl___，C中的试剂是__浓硫酸___。‎ ‎③实验开始时先点燃__A___处酒精灯；装置E的作用为__防止外界空气中的水蒸气进入D，并吸收尾气___。‎ ‎(2)工业上制备无水氯化铁的一种工艺流程如下：‎ ‎①吸收塔中发生反应的离子方程式为__2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－____。‎ ‎②简述由FeCl3·6H2O晶体得到无水氯化铁的操作：__在HCl气流中加热蒸干___。‎ Ⅱ.利用如图所示装置，可以验证NH3和HCl的有关性质。实验前a、b、c活塞均关闭。‎ ‎(1)若要在烧瓶Ⅱ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅰ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是__先打开a、b活塞，再挤压胶头滴管(或先挤压胶头滴管，再打开a、b活塞)___。‎ ‎(2)若先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管(假设NH3不能被完全吸收)，在烧瓶Ⅱ中可观察到的现象是__Ⅱ中导管口处出现白烟___。‎ ‎(3)通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关，要在烧瓶Ⅰ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅱ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是__先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管(或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞)，片刻后关闭a活塞，再打开b活寨___。‎ ‎[解析]　Ⅰ.(1)实验室制备无水氯化铁，需要先制取氯气，用装置A制取氯气，装置B用于除去氯气中的氯化氢，装置C用于干燥氯气，由于无水氯化铁遇潮湿空气极易吸水生成FeCl3·nH2O，所以装置E可防止空气中的水蒸气进入装置D，同时吸收未反应的氯气，防止污染空气。①根据图示，装置A是制备氯气的装置，发生反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Cl2↑＋Mn2＋＋2H2O。②装置B的作用是除去氯气中的氯化氯，装置C用于干燥氯气，C中的试剂可以为浓硫酸。③实验开始时先点燃A处酒精灯，排尽装置中的空气，防止铁粉与氧气、水蒸气反应；装置E的作用为阻止外界空气中的水蒸气进入D，吸收尾气。‎ ‎(2)氯气与铁在反应炉中反应生成氯化铁，尾气用吸收剂Q处理得到氯化铁，故Q为氯化亚铁，氯化铁溶液蒸发浓缩、冷却结晶得到氯化铁晶体，为防止氯化铁水解，在HCl气流中加热蒸干氯化铁晶体得到氯化铁。①吸收塔中发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。②为防止氯化铁水解，需要在HCl气流中加热蒸干。‎ Ⅱ.(1)若要在烧瓶Ⅱ中产生“喷泉”，烧瓶Ⅰ中不产生“喷泉”现象，应该先打开a、b活塞，再挤压胶头滴管(或先挤压胶头滴管，再打开a、b活塞)，则在Ⅱ中氨气被水吸收，形成负压，而产生“喷泉”。‎ ‎(2)若先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，Ⅰ中氨气溶于水，压强减小，Ⅰ中氯化氢进入Ⅱ中，氯化氧和氨气反应生成固体氯化铵，出现白烟。‎ ‎(3)要在烧瓶Ⅰ中形成喷泉，就要形成负压：先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，Ⅰ中氯化氢部分进入Ⅱ中，使Ⅰ中形成负压，关闭a活塞，再打开b活塞，烧杯中水进入Ⅰ中，形成喷泉。‎ B组　能力提升题 ‎9．(2019·试题调研)若用铁制取较纯净的氧化铁，且要求符合“绿色化学”思想，下列实验方案最好的是(　C　)‎ A．使铁在潮湿的空气中缓慢氧化 B．铁在氯气中燃烧，加水溶解，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，最后充分加热分解 C．使铁溶解于稀硫酸中，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，最后充分加热分解 D．使铁与足量稀硝酸反应，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，最后充分加热分解 ‎[解析]　铁在潮湿的空气中缓慢氧化，反应时间长，而且制得的氧化铁纯度低，A项错误；B、D项中都涉及有污染性物质的使用或生成，不符合“绿色化学”的要求。‎ ‎10．(2019·广东深圳调研)将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应，下列对反应情况设想的评价正确的是(　D　)‎ 选项 反应情况设想 评价 A 当铁、铜均不剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，一定无Fe3＋‎ 正确，Fe3＋和Fe、Cu均可反应 B 当铁、铜均有剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，无Fe3＋‎ 正确，Fe和Cu均可与Fe3＋反应，故有Fe2＋和Cu2＋，无Fe3＋‎ C 当铜有剩余，铁无剩余时，溶液中一定只有Fe2＋，无Cu2＋‎ 正确，Cu有剩余，故无Cu2＋‎ D 当铁有剩余，铜无剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋‎ 不正确，不可能有Fe剩余而无Cu剩余，因为Fe比Cu优先与Fe3＋反应 ‎[解析]　当铁、铜均无剩余时，溶液中可能有Fe3＋存在，A项错误；当铁过量时，溶液中无Cu2＋和Fe3＋，B项错误；铜有剩余则溶液中一定无Fe3＋，可能有Cu2＋，C项错误；铁比铜活泼，不可能有铁剩余而无铜剩余，D项正确。‎ ‎11．(2019·吉林省实验中学一模)部分氧化的Fe－Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：‎ 下列说法不正确的是(　C　)‎ A．滤液A中的阳离子为Fe2＋、H＋‎ B．样品中铁元素的质量为2.24 g C．样品中CuO的质量为4.0 g D．V＝448 mL ‎[解析]　生成的3.2 g滤渣是铜，金属铜可以和铁离子反应，所以滤液A中一定不含有铁离子，故A正确；灼烧后得到的固体为三氧化二铁，其物质的量为＝0.02 mol，铁元素的物质的量为0.02 mol×2＝0.04 mol，质量为0.04 mol×56 g·mol－1＝2.24 g，故B正确；根据B中分析可知铁元素质最为2.24 g，而样品质量为5.76 g，所以样品中CuO质量不超过5.76 g－2.24 g＝3.52 g，故C错误；滤液A中溶质为H2SO4和FeSO4‎ ‎，而铁元素的物质的量为0.04 mol，说明参加反应的硫酸的物质的量为0.04 mol，其中部分氢离子生成氢气，另外的氢离子和合金中的氧离子结合生成水，由于合金中氧离子的物质的量为＝0.02 mol，可结合氢离子0.04 mol，所以参与反应的硫酸中有0.04 mol×2－0.04 mol＝0.04 mol H＋生成氢气，即生成0.02 mol氢气，标准状况下体积为448 mL，故D正确。‎ ‎12．(2019·湖南衡阳联考)某课外兴趣小组同学利用如图装置测定FeSO4·xH2O中结晶水含量，实验前测得装置A(包括石英玻璃管及两端开关K1和K2)的质量为m1 g，装入样品测得装置A的质量为m2 g。下列有关说法错误的是(　B　)‎ A．仪器B的名称为球形干燥管，其中可装入碱石灰 B．加热前先通入一段时间的N2以排出装置中的空气，目的是防止发生爆炸 C．若加热至恒重时，装置A的质量为m3 g，则x＝ D．若先加热一段时间后再通入N2或撤去B装置都会使x值偏低 ‎[解析]　FeSO4·xH2O受热分解生成硫酸亚铁和水，碱石灰的作用是防止外界空气中的水蒸气进入A装置，干扰实验，A正确；加热前先通入一段时间的N2以排出装置中的空气，目的是防止硫酸亚铁被空气中的氧气氧化，B错误；根据题意可知，FeSO4的质量为(m3－m1) g，FeSO4晶体的质量为(m2－m1) g，结晶水的质量为(m2－m3) g，n(FeSO4)＝ mol，n(H2O)＝ mol，结晶水的数目x＝＝＝，C正确；若先加热一段时间后再通入N2或撤去B装置，都会导致剩余固体质量增大，会使测定的x值偏低，D正确。‎ ‎13．(2018·课标理综)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一，采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：‎ 下列叙述错误的是(　D　)‎ A．合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用 B．从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li C．“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋‎ D．上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠 ‎[解析]　废旧电池随意丢弃既会对环境造成污染又会浪费资源，合理处理废旧电池既有利于保护环境，又能实现资源再利用，A正确；正极片与碱液反应生成偏铝酸钠，则可以回收金属铝，磷酸亚铁锂中含有锂元素和铁元素，分步沉淀可以回收金属铁和锂，B正确；含磷酸亚铁锂滤渣与硫酸和硝酸的混合溶液反应，因硝酸有强氧化性，可以把亚铁离子氧化为铁离子，故含Li、P、Fe等滤液中Fe元素以Fe3＋形式存在，加入碱液后Fe3＋与氢氧根离子反应生成氢氧化铁沉淀，C正确；最后滤液中的锂离子与碳酸钠中的碳酸根离子结合生成碳酸锂沉淀，由对角线规则可知，锂及其化合物的性质与镁及其化合物的性质相似，由碳酸镁难溶于水推知碳酸锂难溶于水，由硫酸镁易溶于水推知硫酸锂也易溶于水，故不能用硫酸钠代替碳酸钠，D错误。‎ ‎14．(2019·河南商丘九校联考)现有一包铝热剂是铝粉和氧化铁粉末的混合物，在高温下使之充分反应，将反应后的固体分为两等份，进行如下实验(计算pH时假定溶液体积没有变化)：①向其中一份固体中加入100 mL 2.0 mol·L－1的NaOH溶液，加热使其充分反应后过滤，常温下测得滤液的pH＝14。②向另一份固体中加入140 mL 4.0 mol·L－1的HCl溶液，使固体全部溶解，测得反应后所得溶液中只有H＋、Fe2＋和Al3＋三种阳离子，且pH＝0。‎ ‎(1)写出该铝热反应的化学方程式：‎ ‎__2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3____。‎ ‎(2)这包铝热剂中铝粉的质量为__5.4 g___，氧化铁粉末的质量为__9.6 g___。‎ ‎[解析]　(1)铝与氧化铁发生铝热反应的化学方程式为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3。‎ ‎(2)①中反应后氢氧根离子的物质的量为1 mol·L－1×0.1 L＝0.1 mol，反应中消耗的氢氧化钠的物质的量为2 mol·L－1×0.1 L－0.1 mol＝0.1 mol，氢氧化钠与铝反应生成偏铝酸钠：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，则偏铝酸钠的物质的量为0.1 mol，根据铝原子守恒可知原混合物中金属铝的物质的量是0.2 mol，质量是0.2 mol×27 g·mol－1＝5.4 g。②中反应后pH＝0，则反应后氢离子的物质的量是0.14 L×1 mol·L－1＝0.14 mol，由①可知，每份固体中含0.1 mol Al，金属铝消耗的HCl的物质的量为0.3 mol，HCl的总物质的量为0.14 L×4 mol·L－1＝0.56 mol，所以根据氯原子守恒可知，生成氯化亚铁的物质的量为＝0.06 mol；由Fe元素守恒可知，整包铝热剂中氧化铁的物质的量是0.06 mol，质量是0.06 mol×160 g·mol－1＝9.6 g。‎ ‎15．(新题选萃)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__还原___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＋＋NO＋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__Fe2＋被硝酸氧化为Fe3＋___。‎ ‎(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 ‎__Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O____；‎ ‎②装置乙的作用是__使NO2转化为NO___；‎ ‎③步骤Ⅱ的目的是__排出乙右侧装置中残留的NO2___；‎ ‎④该实验可得出的结论是__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)___。‎ ‎[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。‎