2021届一轮复习鲁科版铁及其重要化合物作业

2021届一轮复习鲁科版铁及其重要化合物作业

铁及其重要化合物 基础巩固 ‎1.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是(　　)‎ A.铁的化学性质比较活泼,所以铁在自然界中全部以化合态存在 B.铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为+3价 C.工业上可用铁质容器储存浓硝酸和浓硫酸,原因是铁在常温下与两种酸不反应 D.工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的铁矿石炼铁 答案D 解析自然界中有少量铁以单质形式存在(如陨铁),A项错误;铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4,其中铁的化合价有+2价和+3价两种价态,B项错误;铁在常温下遇浓硫酸或浓硝酸钝化,形成了致密的氧化膜隔绝铁与酸的接触,C项错误,D项正确。‎ ‎2.(2020湖北黄冈中学调研)下列离子的检验方法合理的是(　　)‎ A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明不含Fe2+‎ B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+‎ C.向某溶液中加入NaOH溶液,立即得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+‎ D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+‎ 答案C 解析A项中只能说明含有Fe3+,不能说明不含Fe2+,不合理;B项原溶液中也可能只有Fe3+而没有Fe2+;D项中氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了生成的白色沉淀Mg(OH)2。‎ ‎3.(2020云南昆明质检)如图所示是物质间发生化学反应的颜色变化,下列选项中正确的是(　　)‎ 选项 M N P Q A NH3·H2O Ba(OH)2‎ 铜 石蕊溶液 B NaOH Ba(NO3)2‎ 锌粉 KSCN C Na BaCl2‎ FeO KSCN D NaHCO3‎ MgCl2‎ Fe 石蕊溶液 答案B 解析A项中Ba(OH)2与Fe2(SO4)3溶液反应得到的是红褐色沉淀Fe(OH)3和白色沉淀BaSO4的混合物,A错误;B项正确;C项中FeO不能还原Fe3+,C错误;D项中MgCl2无法与Fe2(SO4)3反应生成白色沉淀,D错误。‎ ‎4.(2019湖北武汉武昌调研)向Cu、Fe和Fe2O3的混合物中加入足量稀硫酸发生反应。下列说法正确的是(　　)‎ A.反应后溶液可能呈中性 B.反应停止后一定有固体剩余 C.反应过程中一定有氧化还原反应发生 D.若只有Cu剩余,向溶液中滴入铁氰化钾溶液不会产生蓝色沉淀 答案C 解析反应后生成的盐属于强酸弱碱盐,溶液显酸性,A项错误;涉及的反应有:Fe+2H+Fe2++H2↑,Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O,Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,Fe2O3足量时,不会有固体剩余,B项错误;Fe与H+的反应及Cu与Fe3+的反应均为氧化还原反应,C项正确;若有铜剩余,则溶液中无Fe3+,有Fe2+,滴入K3[Fe(CN)6]会产生蓝色沉淀,D项错误。‎ ‎5.球墨铸铁中含有一种铁碳化合物X。实验小组为测定化合物X的组成设计实验如下:‎ 化合物X 18.0 g固体1溶液甲溶液乙固体2(24.0 g)‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.固体2是氧化铁 B.X的化学式可以表示为Fe3C2‎ C.溶液甲加热、蒸发、灼烧也可得到24.0 g固体 D.X与足量的热浓硝酸反应有NO2和CO2生成 答案B 解析X在空气中煅烧转化为CO2气体与铁的氧化物,再经盐酸、氯气处理后得到FeCl3溶液(溶液乙),加热、蒸发时,FeCl3水解得到Fe(OH)3,灼烧Fe(OH)3得到固体Fe2O3(固体2),A正确;n(Fe2O3)=‎24.0 g‎160 g·mol‎-1‎=0.15 mol,n(Fe)=0.3 mol,m(Fe)=16.8 g,m(C)=18.0 g-16.8 g=1.2 g,n(C)=0.1 mol,n(Fe)∶n(C)=3∶1,X的化学式可以表示为Fe3C,B错误;溶液甲加热、蒸发、灼烧过程中,Fe2+会被空气氧化为Fe3+,最后得到的固体也是Fe2O3,C正确;浓硝酸和铁碳化合物反应,碳元素被氧化成CO2,氮元素被还原为NO2,D正确。‎ ‎6.向FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是(　　)‎ A.加入KSCN溶液一定不变红色 B.溶液中一定含Fe2+‎ C.溶液中一定含Cu2+‎ D.剩余固体中一定含铜 答案C 解析①当固体为铁、铜时,溶液中的Fe3+、Cu2+全部参加反应生成Fe2+和Cu,反应的化学方程式为2FeCl3+Fe3FeCl2、CuCl2+FeCu+FeCl2,所以溶液中一定没有Fe3+、Cu2+,一定含有Fe2+;②当固体为铜时,溶液中一定没有Fe3+,Cu2+恰好全部参加反应或部分反应生成Fe2+和Cu,所以溶液中一定没有Fe3+,可能含有Cu2+,一定含有Fe2+。由于有固体存在,可能是铜或铜与铁,因此溶液中肯定没有铁离子,所以加入硫氰化钾一定不变红色,A项正确;氯化铁和铁反应或氯化铜与铁反应都生成亚铁离子,‎ 所以溶液中一定有亚铁离子,B项正确;铁粉可能剩余,则溶液中不一定有铜离子,C项错误;剩余固体一定有铜,D项正确。‎ ‎7.(2020河南开封调研)纳米材料一直是人们研究的重要课题,例如纳米级Fe粉表面积大,具有超强的磁性、高效催化性等优良的性质。‎ Ⅰ.实验室采用气相还原法制备纳米级Fe,其流程如图所示:‎ ‎(1)纳米级Fe和稀盐酸反应的离子方程式为 ‎ ‎　。 ‎ ‎(2)如何将FeCl2·nH2O固体加热脱水制得无水FeCl2:‎ ‎　　　　　　　　　　　(用简要文字描述)。 ‎ ‎(3)生成纳米级Fe的化学方程式为 ‎ ‎　。 ‎ Ⅱ.查阅资料:在不同温度下,纳米级Fe粉与水蒸气反应的固体产物不同,温度低于570 ℃时生成FeO,高于570 ℃时生成Fe3O4。甲同学用图甲所示装置进行纳米级Fe粉与水蒸气反应的实验,乙同学用图乙所示的装置进行纳米级Fe粉与水蒸气的反应并验证产物。‎ ‎(4)甲装置中纳米级Fe粉与水蒸气反应的化学方程式是 ‎ ‎　。 ‎ ‎(5)甲装置中仪器a的名称为　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(6)乙同学为探究实验结束后试管内的固体物质成分,进行了下列实验:‎ 实验步骤 实验操作 实验现象 Ⅰ 将反应后得到的黑色粉末X(假定为均匀的),取出少量放入另一试管中,加入少量盐酸,微热 黑色粉末逐渐溶解,溶液呈浅绿色;有少量气泡产生 Ⅱ 向实验Ⅰ得到的溶液中滴加几滴KSCN溶液,振荡 溶液没有出现红色 根据以上实验,乙同学认为该条件下反应的固体产物为FeO。‎ 丙同学认为乙同学的结论不正确,他的理由是　　　　　　　　　　(用简要文字描述)。 ‎ ‎(7)丁同学称取5.60 g Fe粉,用乙装置反应一段时间后,停止加热。将试管内的固体物质在干燥器中冷却后,称得质量为6.88 g,则丁同学实验后的固体物质中氧化物的质量分数为　　　　　(结果保留三位有效数字)。 ‎ 答案(1)Fe+2H+Fe2++H2↑‎ ‎(2)在干燥的HCl气流中加热 ‎(3)FeCl2+H2Fe+2HCl ‎(4)Fe+H2O(g)FeO+H2　(5)蒸发皿 ‎(6)加入KSCN溶液,溶液没有出现红色,也可能是因为Fe过量,与生成的Fe3+反应转化为Fe2+‎ ‎(7)67.4%‎ 解析(1)纳米级Fe和稀盐酸反应生成FeCl2和H2,离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑。‎ ‎(2)FeCl2·nH2O固体加热脱水时,易发生水解,水解方程式为FeCl2+2H2OFe(OH)2+2HCl,为防止FeCl2水解,在加热脱水时,通常通入干燥的HCl气体,HCl能抑制FeCl2的水解,且通入的HCl气体可带走水蒸气,利于固体脱水。‎ ‎(3)根据流程可知,FeCl2·nH2O固体加热脱水得到FeCl2,然后在N2氛围中H2与FeCl2在高温条件下反应得到纳米级Fe,反应的化学方程式为FeCl2+H2Fe+2HCl。‎ ‎(4)根据已知“纳米级Fe粉与水蒸气反应,温度低于570 ℃时生成FeO”,甲装置用酒精灯加热,反应温度较低,产物为FeO,Fe失电子,水中H得电子,生成氢气,则反应的化学方程式为Fe+H2O(g)FeO+H2。‎ ‎(5)装置甲中仪器a为蒸发皿。‎ ‎(6)加入KSCN溶液,溶液没有出现红色,说明溶液中没有Fe3+,可能是因为纳米级Fe粉与水蒸气反应的过程中Fe过量,Fe没有反应完,可能发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+,所以看不到红色。‎ ‎(7)用乙装置反应,反应温度高于570 ℃,则Fe粉与水蒸气反应的固体产物为Fe3O4,反应后所得固体的质量为6.88 g,其中氧原子的质量为m(O)=6.88 g-5.60 g=1.28 g,则n(O)=‎1.28 g‎16 g·mol‎-1‎=0.08 mol,由关系式Fe3O4~4O,可得n(Fe3O4)=0.02 mol,所以固体物质中氧化物的质量分数=m(Fe‎3‎O‎4‎)‎‎6.88 g×100%=‎232 g·mol‎-1‎×0.02 mol‎6.88 g×100%≈67.4%。‎ 能力提升 ‎8.在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.1 mol的混合溶液中加入0.1 mol铁粉,充分搅拌后铁粉完全反应,同时析出0.1 mol Ag。则下列结论中不正确的是(　　)‎ A.向反应后的溶液中继续加入少量铁粉,铁粉可以继续溶解 B.氧化性:Ag+>Fe3+>Cu2+>Zn2+‎ C.反应后溶液的质量减轻 D.反应后溶液中Cu2+与Fe2+的物质的量之比为1∶1‎ 答案D 解析向混合溶液中加入0.1 mol铁粉,充分搅拌后铁完全反应,同时析出0.1 mol Ag,溶液中Fe3+、Ag+都完全反应。根据反应2Ag++FeFe2++2Ag、2Fe3++Fe3Fe2+可知,向反应后的溶液中继续加入少量铁粉,发生反应Fe+Cu2+Fe2++Cu,铁粉可以继续溶解,A正确;氧化性强弱顺序为Ag+>Fe3+>Cu2+>Zn2+,B正确;由反应2Ag++FeFe2++2Ag可知,置换出0.1 mol Ag,消耗Fe的质量小于0.1 mol Ag的质量,导致溶液质量减轻,C正确;由反应2Ag++FeFe2++2Ag和2Fe3++Fe3Fe2+可知,反应共生成0.2 mol Fe2+,而0.1 mol Cu2+没有参加反应,则反应后溶液中Cu2+与Fe2+的物质的量之比为1∶2,D错误。‎ ‎9.(2020湖南株洲月考)某学生鉴定某可溶性甲盐的流程如图所示,下列说法正确的是(　　)‎ A.如果甲中含有S2-,则乙是硫黄沉淀 B.如果乙是AgCl沉淀,那么甲是FeCl3‎ C.丙中肯定含有Fe3+,所以甲是FeBr2‎ D.甲中含有铁元素,可能显+2或者+3价 答案D 解析甲与酸化的硝酸银溶液反应可得乙与丙,乙为淡黄色沉淀,丙与KSCN溶液反应呈红色,则丙中一定含有Fe3+,则甲中含有Fe2+或Fe3+。如果甲中含有S2-,硫化亚铁不溶于水,S2-与Fe3+发生氧化还原反应而不能共存,A错误;AgCl是白色沉淀,乙不可能是AgCl,B错误;甲可能是溴化亚铁,也可能是溴化铁,C错误,D正确。‎ ‎10.(2020天津静海调研)向FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,测定混合后溶液pH随混合前溶液中c(SO‎3‎‎2-‎)‎c(Fe‎3+‎)‎变化的曲线如图所示。‎ 实验发现:‎ ⅰ.a点溶液澄清透明,向其中滴加NaOH溶液后,立即产生灰白色沉淀,滴入KSCN溶液显红色;‎ ⅱ.c点和d点溶液中产生红褐色沉淀,无气体逸出。取其上层清液滴加NaOH溶液后无明显现象,滴加KSCN溶液显红色。‎ 下列分析合理的是(　　)‎ A.向a点溶液中滴加BaCl2溶液,无明显现象 B.b点较a点溶液pH升高的主要原因是2Fe3++SO‎3‎‎2-‎+H2O2Fe2++SO‎4‎‎2-‎+2H+‎ C.c点溶液中发生的主要反应:2Fe3++3SO‎3‎‎2-‎+6H2O2Fe(OH)3+3H2SO3‎ D.向d点上层清液中滴加KSCN溶液,溶液变红;再滴加NaOH溶液,红色加深 答案C 解析向a点溶液中加入NaOH溶液后有灰白色沉淀生成,说明a点溶液中含有Fe2+,即SO‎3‎‎2-‎和Fe3+发生了氧化还原反应,SO‎3‎‎2-‎被氧化为SO‎4‎‎2-‎,SO‎4‎‎2-‎能与BaCl2反应生成白色沉淀BaSO4,A项错误;a点到b点pH升高,若反应生成H+,会使pH降低,B项错误;由ⅱ中信息可知,c点溶液中含有Fe3+,且有Fe(OH)3生成,所以发生的反应为可逆反应,C项正确;滴加NaOH溶液,溶液中Fe(SCN)3的浓度降低,红色变浅,D项错误。‎ ‎11.(2019重庆一中月考)向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析错误的是(　　)‎ A.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,BC段产生H2‎ B.A点溶液中的溶质为Fe(NO3)3和H2SO4‎ C.原混合酸中NO‎3‎‎-‎物质的量为0.2 mol D.原混合酸中H2SO4的物质的量浓度为2 mol·L-1‎ 答案B 解析分析图像中各阶段所发生的反应如下,‎ OA段:Fe+NO‎3‎‎-‎+4H+Fe3++NO↑+2H2O;‎ AB段:Fe+2Fe3+3Fe2+;‎ BC段:Fe+2H+Fe2++H2↑。‎ 由此可知A正确;由OA段所发生的反应可知硝酸完全转化为NO,A点时溶液中不存在NO‎3‎‎-‎,故A点溶质应该是Fe2(SO4)3和H2SO4,B错误;由OA段氧化还原反应中得失电子守恒可知,n(NO‎3‎‎-‎)=n(Fe)=‎11.2 g‎56 g· mol‎-1‎=0.2 mol,C正确;三个阶段共消耗铁为22.4 g,即‎22.4 g‎56 g· mol‎-1‎=0.4 mol,C点溶质为FeSO4,由溶液中的电荷守恒可知n(SO‎4‎‎2-‎)=n(Fe2+)=0.4 mol,由反应前后SO‎4‎‎2-‎的量不变可知原混合酸中硫酸的浓度为2 mol·L-1,D正确。‎ ‎12.一定量的铁粉在氯气中充分燃烧,将所得固体完全溶解于稀盐酸,制得溶液A。‎ ‎(1)铁在氯气中燃烧的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)推测A中可能含有的金属阳离子:①只有Fe3+;②只有Fe2+;③　　　　　　　　　。 ‎ 甲同学为探究溶液的组成,实验如下:‎ 实验步骤 实验现象 实验结论及反应的离子 方程式 取少量溶液A置于试管中,加入KSCN溶液 假设②不成立,假设①或③成立;反应的离子方程式是 ‎ ‎ ‎ ‎(3)乙同学继续探究溶液A的组成。‎ 查阅资料:16HCl+2KMnO42KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O 实验过程:另取少量溶液A置于试管中,逐滴加入酸性KMnO4溶液,充分振荡,KMnO4溶液紫色退去,实验结论:　　　(填字母)。 ‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ a.可能有Fe2+‎ b.可能无Fe2+‎ c.一定有Fe2+‎ 根据你选择的实验结论,简述理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ‎ 答案(1)2Fe+3Cl22FeCl3‎ ‎(2)含有Fe2+和Fe3+　溶液变红色 Fe3++3SCN-Fe(SCN)3‎ ‎(3)ab　因为还原性Fe2+>Cl-,逐滴加入酸性KMnO4溶液,Fe2+将MnO‎4‎‎-‎还原为Mn2+,使紫色退去,故可能含有Fe2+;若溶液中无Fe2+,Cl-也能将MnO‎4‎‎-‎还原为Mn2+,紫色退去,因而溶液中也可能无Fe2+‎ 拓展深化 ‎13.绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血的特效药。下面是以商品级纯度铁屑(含少量锡等杂质)生产绿矾的一种方法:‎ 已知:在H2S饱和溶液中,SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6;FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0,沉淀完全时的pH为5.5。‎ ‎(1)检验所得绿矾晶体中是否含有Fe3+的实验操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是　　　　　;通入硫化氢至饱和的目的是: ‎ ‎①除去操作Ⅰ所得溶液中含有的Sn2+等杂质离子;‎ ‎②　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)操作Ⅳ的顺序依次为:　　　、结晶、　　　。 ‎ ‎(4)操作Ⅳ得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤,其目的是:‎ ‎①除去晶体表面附着的硫酸等杂质;‎ ‎②　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是:‎ a.称取2.850 0 g绿矾产品,溶解,在250 mL容量瓶中定容;‎ b.量取25.00 mL待测溶液置于锥形瓶中;‎ c.用硫酸酸化的0.010 00 mol·L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL(滴定时发生反应的离子方程式为5Fe2++MnO‎4‎‎-‎+8H+5Fe3++Mn2++4H2O)。‎ ‎①计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为　　　　　　。 ‎ ‎②若用上述方法测定的样品中FeSO4·7H2O的质量分数偏低(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因有　　　　　　　　;　　　　　　　　。 ‎ 答案(1)取少量晶体溶于水,滴加KSCN溶液,若不出现红色,表明不含有Fe3+,反之则含有Fe3+‎ ‎(2)使Sn2+完全变成SnS沉淀,而Fe2+不沉淀　防止Fe2+氧化　(3)蒸发浓缩　过滤(洗涤)‎ ‎(4)降低洗涤过程中FeSO4·7H2O的损耗 ‎(5)①97.54%　②样品中存在少量的杂质(如H2O、H2SO4等)　样品部分被氧化(合理即可)‎ 解析(1)Fe3+遇SCN-会反应生成红色的Fe(SCN)3,可证明铁离子的存在。‎ ‎(2)已知在H2S饱和溶液中,SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6;FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0,沉淀完全时的pH为5.5,操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是,在溶液pH=2时,Sn2+完全沉淀,亚铁离子不沉淀,通入硫化氢至饱和的目的是:硫化氢具有强还原性,可以防止亚铁离子被氧化。‎ ‎(3)从溶液中得到晶体,需要对溶液进行蒸发浓缩、结晶析出、过滤(洗涤)等,所以操作Ⅳ的顺序依次为蒸浓缩发、结晶、过滤(洗涤)。‎ ‎(4)冰水温度低,物质溶解度减小,可以洗去沉淀表面的杂质离子,也可避免绿矾溶解带来的损失。‎ ‎(5)①a.称取2.850 0 g绿矾产品,溶解,在250 mL容量瓶中定容;‎ b.量取25.00 mL待测溶液置于锥形瓶中;‎ c.用硫酸酸化的0.010 00 mol·L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL;依据反应方程式减小计算:‎ ‎5Fe2++ MnO‎4‎‎-‎+8H+5Fe3++Mn2++4H2O ‎5 1‎ n(Fe2+) 0.010 00 mol·L-1×0.020 0 L 计算得到n(Fe2+)=0.001 mol;则250 mL溶液中含Fe2+的物质的量为0.001 mol×‎250‎‎25‎=0.01 mol,即FeSO4·7H2O的物质的量为0.01 mol,其质量为0.01 mol×278 g· mol-1=2.78 g,则样品中FeSO4·7H2O的质量分数=‎2.78 g‎2.85 g×100%≈97.54%。‎ ‎②用上述方法测定的样品中FeSO4·7H2O的质量分数偏低(测定过程中产生的误差可忽略),其可能原因是洗涤不彻底,亚铁离子被空气中的氧气部分氧化等。‎