2021届高考化学一轮复习铁及其重要化合物作业

2021届高考化学一轮复习铁及其重要化合物作业

考点规范练8　铁及其重要化合物 ‎(时间:45分钟　满分:100分)‎ ‎　考点规范练第16页　 ‎ 一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。每小题只有一个选项符合题目要求)‎ ‎1.通过对实验现象的观察、分析、推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是(　　)。‎ 选项 操作、现象 解　释 A 向淀粉KI溶液中加入FeCl3溶液,溶液变蓝 Fe3+能与淀粉溶液发生显色反应 B 把生铁放置于潮湿的空气中,铁表面有一层红棕色的斑点 铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3‎ C 向稀硝酸中加入少量铁粉,有气泡产生 说明Fe置换出溶液中的氢,生成了氢气 D 新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间,白色物质变成了红褐色 说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3‎ 答案:D 解析:Fe3+与I-发生反应:2Fe3++2I-I2+2Fe2+,生成的碘单质使淀粉溶液变蓝,A错误;铁在潮湿的空气中易生锈,铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,B错误;铁与稀硝酸反应生成的气体为NO,不能得到氢气,C错误;Fe(OH)2露置于空气中,易被O2氧化成Fe(OH)3,由白色变为红褐色,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,D正确。‎ ‎2.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,其中实验方案设计错误的是(　　)。‎ A.④ B.③‎ C.③④ D.①②③④⑤‎ 答案:C 解析:③不反应,实验方案及现象均错误;④检验的是Cl-,与Fe3+的性质无关。‎ ‎3.下列化合物能用相应元素的单质直接化合生成的是(　　)。‎ ‎①CuS　②FeS　③Al2S3　④Fe2S3　⑤Cu2S　⑥FeCl2　⑦H2S ‎⑧FeCl3‎ A.②③⑤⑦⑧ B.①④⑥⑦‎ C.①②③⑦⑧ D.②③⑤⑥⑦⑧‎ 答案:A 解析:硫的氧化性较弱,与铜反应生成Cu2S;硫与铁反应生成FeS;硫与铝反应可以生成硫化铝;氯气有强氧化性,与铁反应生成氯化铁;硫与氢气可以生成硫化氢,故A项正确。‎ ‎4.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 H2SO4溶液、NaOH溶液。下列说法错误的是(　　)。‎ 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中的橡胶塞,使空气进入,有关反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3‎ 答案:B 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;稀硫酸与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;铁与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;氢氧化亚铁不稳定,容易被空气中的氧气氧化,最终生成红褐色的氢氧化铁,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,D项正确。‎ ‎5.(2019浙江温州新力量联盟期末)某化学实验室产生的废液中含有Fe3+、Cu2+、Ag+三种金属离子,甲同学设计了如下图所示的方案对废液进行处理,以回收金属,保护环境。据此分析,下列说法正确的是(　　)。‎ A.沉淀Ⅰ中含有2种金属单质 B.可用KSCN溶液来检验溶液Ⅱ中所含的金属离子 C.溶液Ⅰ若只经过操作③最终将无法得到沉淀Ⅲ D.操作①②③中都需要用到玻璃棒、漏斗 答案:B 解析:废液中含有Fe3+、Cu2+、Ag+三种金属离子,加入过量的铁粉后,Fe3+被还原为Fe2+,Cu2+被还原为Cu,Ag+被还原为Ag,所以沉淀Ⅰ中含有铜、银和过量的铁三种金属单质,A项错误;溶液Ⅱ中含有的金属阳离子为Fe3+,因为Fe3+遇SCN-会发生反应:Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,溶液呈红色,所以检验溶液Ⅱ中含有的金属阳离子可用KSCN溶液,B项正确;溶液Ⅰ中含有Fe2+,加入碱后生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁不稳定,易被氧气氧化生成氢氧化铁,C项错误;操作②加入H2O2,为亚铁离子的氧化过程,不需要漏斗,D项错误。‎ ‎6.往FeCl3和BaCl2的混合溶液中通入SO2,溶液颜色由棕黄色变成浅绿色,同时有白色沉淀产生。下列说法正确的是(　　)。‎ A.该实验表明FeCl3有还原性 B.白色沉淀为BaSO3‎ C.该实验表明SO2有漂白性 D.反应后溶液酸性增强 答案:D 解析:SO2通入混合液中,发生反应:SO2+2H2O+2FeCl3H2SO4+2FeCl2+2HCl,溶液由棕黄色变为浅绿色,FeCl3作氧化剂,表现氧化性,SO2表现还原性;H2SO4与BaCl2反应得到BaSO4白色沉淀和HCl,故A、B、C项错误,D项正确。‎ ‎7.有一种粉末是由铁的氧化物中的一种或者两种组成,取3.04 g该粉末加热,同时通入足量的CO使之完全反应,再用过量澄清石灰水把生成的气体充分吸收,产生5 g沉淀,则该粉末的组成是(　　)。‎ A.只有Fe2O3‎ B.只有FeO C.等物质的量的Fe2O3和Fe3O4‎ D.等物质的量的FeO和Fe3O4‎ 答案:D 解析:澄清石灰水将生成的气体充分吸收,产生5 g沉淀为碳酸钙,物质的量为‎5 g‎100 g·mol‎-1‎=0.05 mol,根据碳原子守恒可知n(CO2)=0.05 mol,氧化物中氧原子的物质的量等于二氧化碳的物质的量,即n(O)=n(CO2)=0.05 mol,n(Fe)=mM‎=‎‎3.04 g-0.05mol×16 g·mol‎-1‎‎56 g·mol‎-1‎=0.04 mol,n(Fe)∶n(O)=0.04 mol∶0.05 mol=4∶5,所以该粉末是由铁的两种氧化物构成,若由等物质的量的Fe2O3和Fe3O4构成,则n(Fe)∶n(O)=5∶7,不成立,所以该粉末是由FeO和Fe3O4构成。‎ 设FeO和Fe3O4的物质的量分别为x、y,则根据铁原子和氧原子守恒可得:‎ x+3y=0.04molx+4y=0.05mol‎ ‎ 解得:x=0.01 mol,y=0.01 mol 故该粉末是由等物质的量的FeO和Fe3O4组成。‎ ‎8.酸性溶液中,Fe2+会被空气中的氧气缓慢氧化为Fe3+。不同条件下,一定浓度的Fe2+的氧化率随时间变化关系如图所示。下列有关说法正确的是(　　)。‎ A.该氧化过程的离子方程式为Fe2++O2+4H+Fe3++2H2O B.pH=1.5时Fe2+的氧化率一定比pH=2.5的大 C.Fe2+的氧化率仅与溶液的pH和温度有关 D.其他条件相同,80 ℃时Fe2+的氧化率比50 ℃的大 答案:D 解析:A项中离子方程式电子转移数目不守恒,应为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,A项错误;由图像知,Fe2+的氧化率受pH和温度的影响,所以pH=1.5时Fe2+的氧化率不一定比pH=2.5时的大,B项错误;Fe2+的氧化率不仅与溶液的pH和温度有关,还与离子的浓度等因素有关,C项错误;由图像可知,其他条件相同温度不同时,Fe2+的氧化率与温度成正比,温度越高Fe2+的氧化率越大,D项正确。‎ ‎9.常温时,将0.1 mol Fe(NO3)3和2 mol HCl溶于水得2 L溶液,然后向该溶液投入m g 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16.8 g铁粉时,可生成标准状况下6.72 L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 g,反应过程中溶液的质量一直在减小 答案:B 解析:酸性条件下,NO‎3‎‎-‎有强氧化性,因此首先发生的反应是Fe+NO‎3‎‎-‎+4H+NO↑+Fe3++2H2O　①,然后发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+　②,Fe+2H+Fe2++H2↑　③,A项错误;当加入16.8 g铁粉时,刚好发生上述①反应,生成标准状况下的6.72 L NO气体,生成0.3 mol Fe3+,消耗1.2 mol H+,B项正确;根据滴加KSCN溶液不变红色说明溶液中不含Fe3+,C项错误;根据方程式计算则至少消耗铁16.8 g+(0.1+0.3)×0.5×56 g=28 g,但反应过程中溶液的质量一直在增大,D项错误。‎ ‎10.已知酸性K2Cr2O7溶液可与FeSO4反应生成Fe3+和Cr3+。现将硫酸酸化的K2Cr2O7溶液与FeSO4溶液混合,充分反应后再向所得溶液中加入KI溶液,混合溶液中Fe3+的物质的量随加入的KI的物质的量的变化关系如图所示,下列说法中不正确的是(　　)。‎ A.图中AB段的氧化剂为K2Cr2O7‎ B.图中BC段发生的反应为2Fe3++2I-2Fe2++I2‎ C.若将上述过程中的KI溶液换为K3[Fe(CN)6]溶液,则AB段有蓝色沉淀生成 D.开始加入的K2Cr2O7为0.25 mol 答案:C 解析:根据图示可知开始时Fe3+物质的量不变,则说明Fe3+没有参加反应,因此AB段应为K2Cr2O7和碘化钾的反应,K2Cr2O7为氧化剂,A项正确;BC段Fe3+物质的量逐渐减小,为铁离子和碘化钾的反应,反应的离子方程式为2Fe3++2I-2Fe2++I2,B项正确;与K3[Fe(CN)6]溶液反应有蓝色沉淀生成的是Fe2+,但AB段没有Fe2+,C项错误;由氧化剂和还原剂得失电子数目相等可知反应的关系式为K2Cr2O7~6I-,共消耗的n(I-)=1.5 mol,则开始加入的K2Cr2O7的物质的量为0.25 mol,D项正确。‎ 二、非选择题(本题共3个小题,共50分)‎ ‎11.(16分)铁单质及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题:‎ ‎(1)黄铁矿(FeS2)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料,其中发生的一个反应为3FeS2+8O26SO2+Fe3O4,若有3 mol FeS2参加反应,则转移　　　　mol电子。 ‎ ‎(2)氯化铁溶液常用作印刷电路铜板的腐蚀剂,反应的离子方程式为 　　　　 　。从腐蚀废液中回收金属铜需要的试剂是　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)与明矾相似,硫酸铁也可用于净水,其作用原理是   (用离子方程式表示);在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中悬浮物沉降除去,其原因是  　　　　　　　 。 ‎ ‎(4)钢铁的电化学腐蚀简单示意图如图所示,发生吸氧腐蚀时,正极的电极反应式为 　 ;‎ 该图稍做修改即可成为钢铁电化学防护的简单示意图,请完成防护的简单示意图并标出电子流动的方向。‎ ‎(5)铁红是一种红色颜料,其主要成分是Fe2O3。将一定量的铁红溶于160 mL 5 mol·L-1盐酸中,再加入一定量铁粉恰好溶解,收集到2.24 L氢气(标准状况),经检测,溶液中无Fe3+,则参加反应的铁粉的质量为　　　　。 ‎ 答案:(1)32‎ ‎(2)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+　铁粉、稀盐酸(其他合理答案均可)‎ ‎(3)Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+　在酸性条件下抑制了铁离子的水解,无法生成氢氧化铁胶体,不能使悬浮物沉降除去 ‎(4)O2+2H2O+4e-4OH-‎ 或 ‎(其他合理答案均可)‎ ‎(5)11.2 g 解析:(1)反应过程中,氧元素从0价变为-2价,每消耗1 mol O2转移4 mol 电子,当有3 mol的FeS2参与反应时,消耗8 mol的O2,故转移32 mol 的电子;(2)Fe3+与铜反应的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+;腐蚀废液中的铜元素以Cu2+的形式存在,故回收金属铜还需要的试剂是铁粉、稀盐酸;(3)硫酸铁的净水原理是Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体:Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+,Fe(OH)3胶体可以吸附水中的杂质;酸性废水中存在大量的H+,从而抑制了Fe3+的水解,故硫酸铁并不能使酸性废水 中的悬浮物沉降;(4)钢铁发生吸氧腐蚀时,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-;利用原电池原理可保护铁,此时可将石墨电极调换为锌片,工作中电子由锌通过导线流向铁电极;还可利用电解池原理,将铁与电源的负极相连接,此时电子由石墨电极流出进入电源的正极,再由电源的负极流出进入铁电极上;(5)由加入铁粉后收集到0.1 mol H2知,Fe2O3与盐酸反应后HCl剩余0.2 mol,故与Fe2O3反应的HCl的物质的量为(160×5×10-3-0.2)mol=0.6 mol。结合Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O可知,生成了0.2 mol的Fe3+。加入的铁粉先与Fe3+反应:2Fe3++Fe3Fe2+,故Fe3+消耗0.1 mol Fe,综上所述,共消耗0.2 mol Fe,质量为11.2 g。‎ ‎12.(2017全国Ⅲ)(18分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题:‎ ‎(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。由此可知:　　　　　　　　、　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。‎ ‎①仪器B的名称是　　　　　　　　。 ‎ ‎②将下列实验操作步骤正确排序　　　　(填标号);重复上述操作步骤,直至A恒重,记为m3 g。 ‎ ‎　　　　 　　　　　　　 　　　　‎ a.点燃酒精灯,加热 b.熄灭酒精灯 c.关闭K1和K2‎ d.打开K1和K2,缓缓通入N2‎ e.称量A f.冷却到室温 ‎③根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x=　　　　　　　　(列式表示)。若实验时按a、d次序操作,则使x　　　　　　(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 ‎ ‎(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。‎ ‎①C、D中的溶液依次为　　　　　(填标号)。C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ a.品红　　b.NaOH　　c.BaCl2　　d.Ba(NO3)2‎ e.浓硫酸 ‎②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式 　 。 ‎ 答案:(1)样品中没有Fe3+　Fe2+易被氧化成Fe3+‎ ‎(2)①干燥管　②dabfce　③‎76(m‎2‎-m‎3‎)‎‎9(m‎3‎-m‎1‎)‎　偏小 ‎(3)①c、a　产生白色沉淀、褪色　②2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑‎ 解析:(1)样品溶于水,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化,说明样品中不存在Fe3+;通入空气,溶液逐渐变红色,说明Fe2+易被氧气氧化为Fe3+。(2)①B为干燥管;②在反应之前先通入N2,目的是排除装置中的空气,防止Fe2+被空气中的O2氧化,再加热使绿矾隔绝空气分解,然后熄灭酒精灯使其在N2中冷却到室温,再关闭K1、K2,最后称量A,根据前后质量变化,可得出失去的结晶水质量。则操作步骤的正确排序是dabfce。③根据题意FeSO4的质量为(m3-m1) g,结晶水的质量为(m2-m3) g,绿矾分解反应的化学方程式为:‎ FeSO4·xH2OFeSO4　+　xH2O ‎152 18x ‎ (m3-m1) g (m2-m3) g 则‎152‎‎(m‎3‎-m‎1‎) g‎=‎‎18x‎(m‎2‎-m‎3‎) g,得x=‎76(m‎2‎-m‎3‎)‎‎9(m‎3‎-m‎1‎)‎;若按a、d次序操作,Fe2+会被空气中的O2氧化,导致m3增大,由表达式x=‎76(m‎2‎-m‎3‎)‎‎9(m‎3‎-m‎1‎)‎,可判断x偏小。(3)①FeSO4分解看到有红色粉末,说明有Fe2O3生成。将气体通入BaCl2溶液中,若有沉淀生成,说明产物中有SO3,SO2与BaCl2不反应。继续通入品红溶液中,若红色褪去,说明产物中有SO2,SO2并不能完全被品红吸收,所以在最后要进行尾气处理。BaCl2溶液不能换成Ba(NO3)2溶液,因为将SO2和SO3的混合气通入Ba(NO3)2溶液,SO2和SO3均能与Ba(NO3)2溶液反应生成BaSO4沉淀。②由实验现象判断出分解产物有Fe2O3、SO2和SO3,则FeSO4分解反应的化学方程式为2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑。‎ ‎13.(16分)为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)。‎ 活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O15FeSO4+8H2SO4,不考虑其他反应。请回答下列问题:‎ ‎(1)第Ⅰ步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是 　 。 ‎ ‎(2)检验第Ⅱ步中Fe3+是否完全还原,应选择　　　(填字母)。 ‎ A.KMnO4溶液 B.K3[Fe(CN)6]溶液 C.KSCN溶液 ‎(3)第Ⅲ步加FeCO3调溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH=5.2,此时Fe2+不沉淀,滤液中铝、硅杂质被除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是　。 ‎ ‎(4)假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3,其含量为50%。将a kg质量分数为b%的硫酸加入c kg烧渣中浸取,铁的浸取率为96%,其他杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程,第Ⅲ步应加入FeCO3　　　　　　　　　　　　　　　　　　 kg。 ‎ 答案:(1)Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O ‎(2)C ‎(3)Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+水解产生H+‎ ‎(4)0.011 8ab-0.646c或‎29ab‎2 450‎‎-‎‎1 131c‎1 750‎ 解析:(1)碱性氧化物(Fe2O3)与酸(H2SO4)反应生成相应的盐[Fe2(SO4)3]和水。‎ ‎(2)Fe3+的检验应选择KSCN溶液,C项正确;A、B项均为检验Fe2+溶液的所需试剂。‎ ‎(3)第Ⅱ步加活化硫铁矿还原Fe3+后,滤液中含有大量Fe2+,则通入空气引起溶液pH降低的原因是空气中的O2将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+水解产生H+,使溶液pH降低。‎ ‎(4)加入FeCO3的目的是中和剩余H2SO4和生成的H2SO4,根据化学方程式Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O和FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O15FeSO4+8H2SO4知1 mol Fe2O3生成FeSO4实际消耗‎13‎‎7‎ mol H2SO4,根据化学方程式FeCO3+H2SO4FeSO4+H2O+CO2↑,则消耗FeCO3的物质的量即为剩余硫酸的物质的量=(a×b%‎‎98‎‎-c×50%×96%‎‎160‎×‎‎13‎‎7‎)×103 mol,即应加入FeCO3的质量为(a×b%‎‎98‎‎-c×50%×96%‎‎160‎×‎‎13‎‎7‎)×103 mol×116 g·mol-1=(0.011 8ab-0.646c)kg。‎