2020届高考化学一轮复习（山西专用版）铁及其化合物作业 9页

第3讲　铁及其化合物 A组　基础题组 ‎1.关于绿矾的分解有如下描述:“绿矾形似朴硝(Na2SO4·10H2O)而绿色,取此一物置于铁板上,聚炭,封之囊袋,吹令火炽,其矾即沸,流出,色赤如融金汁者是真也。”下列说法错误的是(　　)‎ A.“色赤”物质是Fe(OH)3‎ B.流出的液体中可能含有硫酸 C.可以通过焰色反应区分绿矾和朴硝 D.绿矾分解过程中硫元素部分被还原 答案　A　绿矾的化学式为FeSO4·7H2O。Fe(OH)3受热易分解,与题意反应条件不符,Fe的氧化物只有氧化铁为红色,则“色赤”物质可能是Fe2O3,故A项错误;FeSO4·7H2O分解生成氧化铁、二氧化硫、三氧化硫,三氧化硫与水结合生成硫酸,则流出的液体中可能含有硫酸,故项B正确;绿矾和朴硝中含有的金属元素不同,可以通过焰色反应区分,故C项正确;绿矾分解过程中铁元素被氧化,根据氧化还原反应的规律,硫元素会部分被还原,故D项正确。‎ ‎2.(2019山西晋中月考)要除去下列各组括号内杂质,所选试剂不正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.FeCl2溶液(FeCl3) 铁粉 B.Al2O3(Fe2O3) 盐酸 C.NaHCO3溶液(Na2CO3) CO2‎ D.Fe(OH)3[Al(OH)3] 氢氧化钠溶液 答案　B　FeCl3与铁粉反应生成FeCl2,所以可用铁粉除去FeCl2溶液中的FeCl3,故A正确;Al2O3、Fe2O3都能与盐酸反应,所以不能用盐酸除去Al2O3中的Fe2O3,故B错误;碳酸钠、二氧化碳、水反应生成碳酸氢钠,所以可用CO2除去NaHCO3溶液中的Na2CO3,故C正确 ;Al(OH)3与氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2,所以可用氢氧化钠溶液除去Fe(OH)3中的Al(OH)3,故D正确。‎ ‎3.(2018上海崇明二模)下列各组内物质反应产生的气体分别通入FeSO4溶液中,能与FeSO4发生反应的是(　　)‎ A.Na2O2和H2O B.Al和NaOH溶液 C.食盐和浓硫酸共热 D.铜片和浓硫酸共热 答案　A　过氧化钠和水反应生成氧气,氧气能将硫酸亚铁氧化成硫酸铁,故A正确;铝和氢氧化钠溶液反应生成氢气,氢气与硫酸亚铁不反应,故B错误;食盐和浓硫酸加热生成氯化氢气体,氯化氢气体不与硫酸亚铁发生反应,故C错误;铜和浓硫酸加热生成二氧化硫气体,二氧化硫具有还原性和氧化性,但氧化性弱于铁离子,所以二氧化硫不能和硫酸亚铁发生反应,故D错误。‎ ‎4.(2018陕西西安高二期末)某小组为探究草酸亚铁(FeC2O4)的热分解产物,按下面所示装置进行实验。‎ 以下说法错误的是(　　)‎ A.实验中观察到装置B、F中石灰水变浑浊,E中固体变为红色,则证明分解产物中有CO2和CO气体 B.反应结束后,取A中固体溶于稀硫酸,向其中滴加1~2滴KSCN溶液,溶液无颜色变化,证明分解产物中不含Fe2O3‎ C.装置C的作用是除去混合气中的CO2‎ D.反应结束后,应熄灭A、E处酒精灯后,持续通入N2直至温度恢复至室温 答案　B　B中澄清石灰水变浑浊证明分解产物中一定含有CO2,E中固体变红、F中澄清石灰水变浑浊证明分解产物中有还原性气体CO,故A正确;由于反应中生成了一氧化碳,可能将部分铁的氧化物还原成了铁,反应结束后,用稀硫酸溶解A中固体,铁将Fe2O3溶解生成的铁离子还原,故再向其中滴加KSCN溶液,溶液无颜色变化,因此不能证明分解产物中不含Fe2O3,故B错误;E和F是为了检验生成物中是否含有一氧化碳,二氧化碳会干扰检验,因此需要装置C除去混合气中的CO2,故C正确;反应结束后,为了防止倒吸,应熄灭A、E处酒精灯后,持续通入N2直至温度恢复至室温,故D正确。‎ ‎5.下列各组物质中,X是主体物质,Y是少量杂质,Z是为了除去杂质所要加入的试剂,其中所加试剂正确的一组是(　　)‎ 选项 A B C D X FeCl2溶液 FeCl3溶液 Fe Na2SO4溶液 Y FeCl3‎ CuCl2‎ Al Na2CO3‎ Z Cl2‎ Fe NaOH溶液 HCl溶液 答案　C　A项,2FeCl2+Cl2 2FeCl3,除去了主体物质;B项,2FeCl3+Fe 3FeCl2,CuCl2+Fe Cu+FeCl2,主体物质和杂质均被消耗;C项,2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑,NaAlO2易溶,过滤即可;D项,Na2CO3+2HCl 2NaCl+CO2↑+H2O,但引入了新的杂质NaCl。‎ ‎6.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 mol·L-1的稀硝酸,恰好使混合物完全溶解,放出1.344 L NO(标准状况),往所得溶液中加入KSCN溶液,无明显变化。若用足量的CO在加热条件下还原相同质量的混合物,能得到铁的物质的量为(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.0.24 mol B.0.21 mol C.0.16 mol D.0.14 mol 答案　B　n(HNO3)=0.12 L×4 mol·L-1=0.48 mol,n(NO)=1.344 L÷22.4 L·mol-1=0.06 mol,往所得溶液中加入KSCN溶液,无明显变化,说明全部生成Fe2+,溶液中溶质为Fe(NO3)2,则原混合物中铁元素的物质的量为(0.48 mol-0.06 mol)÷2=0.21 mol,故用足量的CO在加热条件下还原相同质量的混合物,最终得到铁的物质的量为0.21 mol。‎ ‎7.某学生设计了如图所示的方法,鉴定盐溶液A的组成成分,由此分析,下列结论中正确的是(　　)‎ A.A中一定有Fe3+ B.C中一定有Fe3+‎ C.B为AgI沉淀 D.A一定为FeBr2溶液 答案　B　HNO3具有强氧化性,可氧化Fe2+,A中不一定有Fe3+,A错误;AgI为黄色沉淀,C错误;A可能是FeBr3溶液、FeBr2溶液或二者的混合物,D错误。‎ ‎8.有一块铁的氧化物样品,用140 mL 5.0 mol·L-1盐酸恰好将之完全溶解,所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2,恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+,则该样品可能的化学式为(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.Fe2O3 B.Fe3O4 C.Fe4O5 D.Fe5O7‎ 答案　D　根据2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,可知铁的氧化物样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2+)=0.025 mol×2=0.05 mol,根据电荷守恒得2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=n(Cl-),则n(Fe3+)=0.2 mol,故n(Fe2+)∶n(Fe3+)=0.05 mol∶0.2 mol=1∶4,该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3,即Fe5O7。‎ ‎9.硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]为浅绿色晶体,实验室中常以废铁屑为原料来制备,其步骤如下:‎ 步骤1　将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污,分离出液体,用水洗净铁屑。‎ 步骤2　向处理过的铁屑中加入过量的3 mol· L-1 H2SO4溶液,在 60 ℃左右使其反应到不再产生气体,趁热过滤,得FeSO4溶液。‎ 步骤3　向所得FeSO4溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液,经过“一系列操作”后得到硫酸亚铁铵晶体。‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)在步骤1的操作中,下列仪器中不必用到的有　　　　。(填仪器编号) ‎ ‎①铁架台　②燃烧匙　③锥形瓶　④广口瓶　⑤研钵　⑥玻璃棒　⑦酒精灯 ‎(2)在步骤1中需要煮沸,其目的是 ‎ ‎　。 ‎ ‎(3)在步骤3中,“一系列操作”依次为　　　　、　　　　、过滤、洗涤等。 ‎ ‎(4)本实验制得的硫酸亚铁铵晶体常含有Fe3+杂质。检验Fe3+常用的操作方法是 ‎ ‎　。 ‎ 答案　(1)②④⑤‎ ‎(2)除去水中溶解的氧气,防止得到的Fe2+被氧化而引入杂质 ‎(3)蒸发浓缩　冷却结晶 ‎(4)取样,加入几滴KSCN溶液,若溶液呈现红色,则溶液中含有Fe3+‎ 解析　(1)溶液加热和过滤过程中用到的仪器有:铁架台、烧杯、玻璃棒、酒精灯、锥形瓶、滤纸等。‎ ‎(2)在步骤1中需要煮沸,其目的是除去水中溶解的氧气,防止得到的Fe2+被氧化而引入杂质。‎ ‎(3)(NH4)2SO4溶液显酸性,向所得FeSO4溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液,抑制Fe2+的水解。由溶液制晶体时,要经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等步骤。‎ ‎(4)检验Fe3+的方法是取待测液少许放入试管中,向试管中加入KSCN溶液,若加入KSCN溶液后,溶液显红色,说明Fe3+存在,反之没有Fe3+。‎ ‎10.(2017北京理综,28,16分)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0.05 mol·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 ⅰ ‎3‎ 产生大量白色沉淀;溶液呈红色 ⅱ ‎30‎ 产生白色沉淀,较3 min时量少;溶液红色较3 min时加深 ⅲ ‎120‎ 产生白色沉淀,较30 min时量少;溶液红色较30 min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NO‎3‎‎-‎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Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。‎ 实验Ⅰ: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。3 min时溶液呈浅红色,30 min后溶液几乎无色。 ‎ 实验Ⅱ:装置如下图。其中甲溶液是　　　　　,操作及现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)根据实验现象,结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中Fe3+浓度变化的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 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 ‎③0.05 mol·L-1 NaNO3　FeSO4溶液 分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液,后者红色更深 ‎(3)溶液中存在反应:①2Ag++Fe Fe2++2Ag,②Ag++Fe2+ Fe3++Ag,③Fe+2Fe3+ 3Fe2+。反应开始时,c(Ag+)大,以反应①、②为主,c(Fe3+)增大。约30 min后,c(Ag+)小,以反应③为主,c(Fe3+)减小 解析　本题侧重考查学生对实验现象的分析判断能力以及实验设计能力。‎ ‎(1)①烧杯底部的黑色固体中含有银和过量的铁,要证明Ag的存在,可加硝酸并加热将固体溶解,然后用盐酸来检验Ag+的存在。‎ ‎(2)③要证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因,需将原实验中的溶液换成c(H+)、c(NO‎3‎‎-‎)分别相同,但不含Ag+的溶液,可选用硝酸酸化的0.05 mol·L-1 NaNO3溶液(pH≈2),通过向上层清液中滴加KSCN溶液后的现象差异进行验证。实验Ⅱ中甲溶液是FeSO4溶液,电极反应为:负极Fe2+-e- Fe3+,正极Ag++e-Ag。一段时间后检验Fe3+的存在及浓度,即可得出Ag+能将Fe2+氧化成Fe3+的结论。‎ ‎(3)解题时要注意实验过程中过量的铁始终是存在的。‎ B组　提升题组 ‎11.(2018黑龙江哈尔滨四模)已知:2Fe3++2I- 2Fe2++I2,用KI溶液和FeCl3溶液进行如下实验。下列说法不正确的是　(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.实验ⅰ中现象说明有Fe2+生成 B.实验ⅱ中现象说明反应后溶液中含有Fe3+‎ C.实验ⅲ水溶液中c(Fe2+)大于ⅰ中c(Fe2+)‎ D.实验ⅲ中再加入4 滴0.1 mol· L-1 FeCl2溶液,振荡静置,CCl4层溶液颜色无变化 答案　D　A项,实验ⅰ向混合液中加入K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀,说明混合液中有Fe2+,说明FeCl3与KI反应生成Fe2+,正确;B项,实验ⅱ向混合液中加入KSCN溶液,溶液变红说明混合液中含有Fe3+,正确;C项,实验ⅰ中加入K3[Fe(CN)6]溶液发生反应:3Fe2++2[Fe(CN)6]3- Fe3[Fe(CN)6]2↓,Fe2+浓度减小,实验ⅲ中加入CCl4,CCl4将I2从其水溶液中萃取出来,平衡向正反应方向移动,Fe2+浓度增大,实验ⅲ水溶液中c(Fe2+)大于实验ⅰ中c(Fe2+),正确;D项,实验ⅲ中再加入4滴0.1 mol/L FeCl2溶液,Fe2+浓度增大,平衡向逆反应方向移动,I2浓度减小,振荡静置,CCl4层溶液颜色变浅,错误。‎ ‎12.(2018河北廊坊省级示范高中联合体联考)某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考虑其他杂质)制取FeSO4·7H2O,设计了如下流程:‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.溶解烧渣选用足量硫酸,试剂X选用铁粉 B.固体1中一定含有SiO2;控制pH是为了使Al3+转化为Al(OH)3进入固体2‎ C.若改变方案,在溶液1中直接加NaOH至过量,得到的沉淀用硫酸溶解,其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O D.从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中,须控制条件防止其被氧化和分解 答案　C　分析流程可知,溶解烧渣选用足量硫酸,X为铁粉,故A正确;分析流程可知,固体1中一定含有SiO2,调节pH使铝离子完全生成氢氧化铝沉淀,则固体2为氢氧化铝,故B正确;溶液1中含有铁离子和铝离子,加过量的氢氧化钠,铝离子转化为偏铝酸根离子,铁离子与氢氧根离子结合生成氢氧化铁沉淀,最终得到的是硫酸铁而不是硫酸亚铁,故C错误;亚铁离子易被空气中的氧气氧化,而且受热易失去结晶水,所以从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中,须控制条件防止其被氧化和分解,故D正确。‎ ‎13.(2018广东五校协作体第一次联考)利用工业冶炼硫酸铜(含有Fe2+、AsO‎2‎‎-‎、Ca2+等杂质)提纯制备电镀硫酸铜的生产流程如下:‎ 已知:①Fe3+、Cu2+开始沉淀的pH分别为2.7、5.4,完全沉淀的pH分别为3.7、6.4。‎ ‎②Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20。‎ ‎③AsO‎2‎‎-‎+H2O2+H+ H3AsO4,H3AsO4+Fe3+ FeAsO4↓+3H+。‎ ‎(1)溶解操作中需要配制含铜32 g·L-1的硫酸铜溶液1.0 L,需要称量冶炼级硫酸铜的质量至少为　　　　g。 ‎ ‎(2)测定溶解液中的Fe2+的浓度,可用KMnO4标准溶液滴定,取用KMnO4溶液应使用　　　　(填“酸式”或“碱式”)滴定管,其中反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。若要检验调节pH后溶液中的Fe3+已除尽的方法是　 ‎ ‎　。 ‎ ‎(3)氧化后需要将溶液进行稀释及调节溶液的pH=5,则稀释后的溶液中铜离子浓度最大不能超过　　　mol·L-1。 ‎ ‎(4)固体Ⅰ的主要成分除FeAsO4、Fe(OH)3外还有　　　　,由溶液Ⅰ获得CuSO4·H2O,需要经过　　　　　　、　　　　　　、过滤、洗涤、干燥操作。 ‎ ‎(5)利用以上电镀级硫酸铜作为电解质,电解粗铜(含锌、银、铂杂质)制备纯铜,写出阳极发生的电极反应:　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)80　(2)酸式　MnO‎4‎‎-‎+5Fe2++8H+ Mn2++5Fe3++4H2O　取少量溶液Ⅰ于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液不出现血红色,则说明Fe3+已经除尽　(3)2×10-2　(4)CaCO3　蒸发浓缩　冷却结晶　(5)Zn-2e- Zn2+、Cu-2e- Cu2+‎ 解析　(1)溶解操作中需要配制含铜32 g·L-1的硫酸铜溶液1.0 L,需要称量冶炼级硫酸铜的质量至少为m(CuSO4)=‎32 g·L‎-1‎×1.0 L×160‎‎64‎=80 g。‎ ‎(2)高锰酸钾具有强氧化性,取用KMnO4溶液应使用酸式滴定管;MnO‎4‎‎-‎将Fe2+氧化为Fe3+,同时MnO‎4‎‎-‎被还原为Mn2+,发生反应的离子方程式为MnO‎4‎‎-‎+5Fe2++8H+ Mn2++5Fe3++4H2O;检验调节pH后溶液中的Fe3+已除尽的方法是取少量溶液Ⅰ于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液不出现血红色,则说明Fe3+已经除尽。‎ ‎(3)溶液pH=5,c(OH-)=10-9 mol·L-1,则稀释后的溶液中铜离子浓度最大不能超过‎2×1‎‎0‎‎-20‎‎(1‎‎0‎‎-9‎‎)‎‎2‎ mol·L-1=2×10-2 mol·L-1。‎ ‎(4)固体Ⅰ的主要成分除FeAsO4、Fe(OH)3外还有CaCO3,操作Ⅰ是从溶液中获得晶体,需经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥操作。‎ ‎(5)电解粗铜(含锌、银、铂杂质)制备纯铜,阳极发生氧化反应,阳极发生的电极反应为Zn-2e- Zn2+、Cu-2e- Cu2+。‎