PAGEPAGE1第3講鐵及其化合物A組基礎題組1.關于綠礬的分解有如下描述:“綠礬形似樸硝(Na2SO4·10H2O)而綠色,取此一物置于鐵板上,聚炭,封之囊袋,吹令火熾,其礬即沸,流出,色赤如融金汁者是真也。”下列說法錯誤的是()A.“色赤”物質是Fe(OH)3B.流出的液體中可能含有硫酸C.可以通過焰色反應區分綠礬和樸硝D.綠礬分解過程中硫元素部分被還原答案A綠礬的化學式為FeSO4·7H2O。Fe(OH)3受熱易分解,與題意反應條件不符,Fe的氧化物只有氧化鐵為紅色,則“色赤”物質可能是Fe2O3,故A項錯誤;FeSO4·7H2O分解生成氧化鐵、二氧化硫、三氧化硫,三氧化硫與水結合生成硫酸,則流出的液體中可能含有硫酸,故項B正確;綠礬和樸硝中含有的金屬元素不同,可以通過焰色反應區分,故C項正確;綠礬分解過程中鐵元素被氧化,依據氧化還原反應的規律,硫元素會部分被還原,故D項正確。2.(2024山西晉中月考)要除去下列各組括號內雜質,所選試劑不正確的是()A.FeCl2溶液(FeCl3)鐵粉B.Al2O3(Fe2O3)鹽酸C.NaHCO3溶液(Na2CO3)CO2D.Fe(OH)3[Al(OH)3]氫氧化鈉溶液答案BFeCl3與鐵粉反應生成FeCl2,所以可用鐵粉除去FeCl2溶液中的FeCl3,故A正確;Al2O3、Fe2O3都能與鹽酸反應,所以不能用鹽酸除去Al2O3中的Fe2O3,故B錯誤;碳酸鈉、二氧化碳、水反應生成碳酸氫鈉,所以可用CO2除去NaHCO3溶液中的Na2CO3,故C正確;Al(OH)3與氫氧化鈉溶液反應生成NaAlO2,所以可用氫氧化鈉溶液除去Fe(OH)3中的Al(OH)3,故D正確。3.(2024上海崇明二模)下列各組內物質反應產生的氣體分別通入FeSO4溶液中,能與FeSO4發生反應的是()A.Na2O2和H2OB.Al和NaOH溶液C.食鹽和濃硫酸共熱D.銅片和濃硫酸共熱答案A過氧化鈉和水反應生成氧氣,氧氣能將硫酸亞鐵氧化成硫酸鐵,故A正確;鋁和氫氧化鈉溶液反應生成氫氣,氫氣與硫酸亞鐵不反應,故B錯誤;食鹽和濃硫酸加熱生成氯化氫氣體,氯化氫氣體不與硫酸亞鐵發生反應,故C錯誤;銅和濃硫酸加熱生成二氧化硫氣體,二氧化硫具有還原性和氧化性,但氧化性弱于鐵離子,所以二氧化硫不能和硫酸亞鐵發生反應,故D錯誤。4.(2024陜西西安高二期末)某小組為探究草酸亞鐵(FeC2O4)的熱分解產物,按下面所示裝置進行試驗。以下說法錯誤的是()A.試驗中視察到裝置B、F中石灰水變渾濁,E中固體變為紅色,則證明分解產物中有CO2和CO氣體B.反應結束后,取A中固體溶于稀硫酸,向其中滴加1~2滴KSCN溶液,溶液無顏色變更,證明分解產物中不含Fe2O3C.裝置C的作用是除去混合氣中的CO2D.反應結束后,應熄滅A、E處酒精燈后,持續通入N2直至溫度復原至室溫答案BB中澄清石灰水變渾濁證明分解產物中肯定含有CO2,E中固體變紅、F中澄清石灰水變渾濁證明分解產物中有還原性氣體CO,故A正確;由于反應中生成了一氧化碳,可能將部分鐵的氧化物還原成了鐵,反應結束后,用稀硫酸溶解A中固體,鐵將Fe2O3溶解生成的鐵離子還原,故再向其中滴加KSCN溶液,溶液無顏色變更,因此不能證明分解產物中不含Fe2O3,故B錯誤;E和F是為了檢驗生成物中是否含有一氧化碳,二氧化碳會干擾檢驗,因此須要裝置C除去混合氣中的CO2,故C正確;反應結束后,為了防止倒吸,應熄滅A、E處酒精燈后,持續通入N2直至溫度復原至室溫,故D正確。5.下列各組物質中,X是主體物質,Y是少量雜質,Z是為了除去雜質所要加入的試劑,其中所加試劑正確的一組是()選項ABCDXFeCl2溶液FeCl3溶液FeNa2SO4溶液YFeCl3CuCl2AlNa2CO3ZCl2FeNaOH溶液HCl溶液答案CA項,2FeCl2+Cl22FeCl3,除去了主體物質;B項,2FeCl3+Fe3FeCl2,CuCl2+FeCu+FeCl2,主體物質和雜質均被消耗;C項,2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,NaAlO2易溶,過濾即可;D項,Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2↑+H2O,但引入了新的雜質NaCl。6.向肯定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入120mL4mol·L-1的稀硝酸,恰好使混合物完全溶解,放出1.344LNO(標準狀況),往所得溶液中加入KSCN溶液,無明顯變更。若用足量的CO在加熱條件下還原相同質量的混合物,能得到鐵的物質的量為()A.0.24mol B.0.21molC.0.16mol D.0.14mol答案Bn(HNO3)=0.12L×4mol·L-1=0.48mol,n(NO)=1.344L÷22.4L·mol-1=0.06mol,往所得溶液中加入KSCN溶液,無明顯變更,說明全部生成Fe2+,溶液中溶質為Fe(NO3)2,則原混合物中鐵元素的物質的量為(0.48mol-0.06mol)÷2=0.21mol,故用足量的CO在加熱條件下還原相同質量的混合物,最終得到鐵的物質的量為0.21mol。7.某學生設計了如圖所示的方法,鑒定鹽溶液A的組成成分,由此分析,下列結論中正確的是()A.A中肯定有Fe3+ B.C中肯定有Fe3+C.B為AgI沉淀 D.A肯定為FeBr2溶液答案BHNO3具有強氧化性,可氧化Fe2+,A中不肯定有Fe3+,A錯誤;AgI為黃色沉淀,C錯誤;A可能是FeBr3溶液、FeBr2溶液或二者的混合物,D錯誤。8.有一塊鐵的氧化物樣品,用140mL5.0mol·L-1鹽酸恰好將之完全溶解,所得溶液還能汲取0.025molCl2,恰好使其中的Fe2+全部轉變為Fe3+,則該樣品可能的化學式為()A.Fe2O3 B.Fe3O4 C.Fe4O5 D.Fe5O7答案D依據2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,可知鐵的氧化物樣品用鹽酸溶解后所得溶液中n(Fe2+)=0.025mol×2=0.05mol,依據電荷守恒得2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=n(Cl-),則n(Fe3+)=0.2mol,故n(Fe2+)∶n(Fe3+)=0.05mol∶0.2mol=1∶4,該氧化物可表示為FeO·2Fe2O3,即Fe5O7。9.硫酸亞鐵銨晶體[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]為淺綠色晶體,試驗室中常以廢鐵屑為原料來制備,其步驟如下:步驟1將廢鐵屑放入碳酸鈉溶液中煮沸除油污,分別出液體,用水洗凈鐵屑。步驟2向處理過的鐵屑中加入過量的3mol·L-1H2SO4溶液,在60℃左右使其反應到不再產生氣體,趁熱過濾,得FeSO4溶液。步驟3向所得FeSO4溶液中加入飽和(NH4)2SO4溶液,經過“一系列操作”后得到硫酸亞鐵銨晶體。請回答下列問題:(1)在步驟1的操作中,下列儀器中不必用到的有。(填儀器編號)

①鐵架臺②燃燒匙③錐形瓶④廣口瓶⑤研缽⑥玻璃棒⑦酒精燈(2)在步驟1中須要煮沸,其目的是

。

(3)在步驟3中,“一系列操作”依次為、、過濾、洗滌等。

(4)本試驗制得的硫酸亞鐵銨晶體常含有Fe3+雜質。檢驗Fe3+常用的操作方法是

。

答案(1)②④⑤(2)除去水中溶解的氧氣,防止得到的Fe2+被氧化而引入雜質(3)蒸發濃縮冷卻結晶(4)取樣,加入幾滴KSCN溶液,若溶液呈現紅色,則溶液中含有Fe3+解析(1)溶液加熱和過濾過程中用到的儀器有:鐵架臺、燒杯、玻璃棒、酒精燈、錐形瓶、濾紙等。(2)在步驟1中須要煮沸,其目的是除去水中溶解的氧氣,防止得到的Fe2+被氧化而引入雜質。(3)(NH4)2SO4溶液顯酸性,向所得FeSO4溶液中加入飽和(NH4)2SO4溶液,抑制Fe2+的水解。由溶液制晶體時,要經過加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌等步驟。(4)檢驗Fe3+的方法是取待測液少許放入試管中,向試管中加入KSCN溶液,若加入KSCN溶液后,溶液顯紅色,說明Fe3+存在,反之沒有Fe3+。10.(2024北京理綜,28,16分)某小組在驗證反應“Fe+2Ag+Fe2++2Ag”的試驗中檢測到Fe3+,發覺和探究過程如下。向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸銀溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉,攪拌后靜置,燒杯底部有黑色固體,溶液呈黃色。(1)檢驗產物①取出少量黑色固體,洗滌后,(填操作和現象),證明黑色固體中含有Ag。

②取上層清液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,產生藍色沉淀,說明溶液中含有。

(2)針對“溶液呈黃色”,甲認為溶液中有Fe3+,乙認為鐵粉過量時不行能有Fe3+,乙依據的原理是(用離子方程式表示)。針對兩種觀點接著試驗:

①取上層清液,滴加KSCN溶液,溶液變紅,證明了甲的揣測。同時發覺有白色沉淀產生,且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時間有關,對比試驗記錄如下:序號取樣時間/min現象ⅰ3產生大量白色沉淀;溶液呈紅色ⅱ30產生白色沉淀,較3min時量少;溶液紅色較3min時加深ⅲ120產生白色沉淀,較30min時量少;溶液紅色較30min時變淺(資料:Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN)②對Fe3+產生的緣由作出如下假設:假設a:可能是鐵粉表面有氧化層,能產生Fe3+;假設b:空氣中存在O2,由于(用離子方程式表示),可產生Fe3+;

假設c:酸性溶液中的NO3-具有氧化性,可產生Fe假設d:依據現象,推斷溶液中存在Ag+,可產生Fe3+。

③下述試驗Ⅰ可證明假設a、b、c不是產生Fe3+的主要緣由。試驗Ⅱ可證明假設d成立。試驗Ⅰ:向硝酸酸化的溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉,攪拌后靜置,不同時間取上層清液滴加KSCN溶液。3min時溶液呈淺紅色,30min后溶液幾乎無色。

試驗Ⅱ:裝置如下圖。其中甲溶液是,操作及現象是。

(3)依據試驗現象,結合方程式推想試驗ⅰ~ⅲ中Fe3+濃度變更的緣由:。

答案(1)①加硝酸加熱溶解固體,再滴加稀鹽酸,產生白色沉淀②Fe2+(2)2Fe3++Fe3Fe2+②4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O加入KSCN溶液后產生白色沉淀③0.05mol·L-1NaNO3FeSO4溶液分別取電池工作前與工作一段時間后左側燒杯中溶液,同時滴加KSCN溶液,后者紅色更深(3)溶液中存在反應:①2Ag++FeFe2++2Ag,②Ag++Fe2+Fe3++Ag,③Fe+2Fe3+3Fe2+。反應起先時,c(Ag+)大,以反應①、②為主,c(Fe3+)增大。約30min后,c(Ag+)小,以反應③為主,c(Fe3+)減小解析本題側重考查學生對試驗現象的分析推斷實力以及試驗設計實力。(1)①燒杯底部的黑色固體中含有銀和過量的鐵,要證明Ag的存在,可加硝酸并加熱將固體溶解,然后用鹽酸來檢驗Ag+的存在。(2)③要證明假設a、b、c不是產生Fe3+的主要緣由,需將原試驗中的溶液換成c(H+)、c(NO3-)分別相同,但不含Ag+的溶液,可選用硝酸酸化的0.05mol·L-1NaNO3溶液(pH≈2),通過向上層清液中滴加KSCN溶液后的現象差異進行驗證。試驗Ⅱ中甲溶液是FeSO4溶液,電極反應為:負極Fe2+-e-Fe3+,正極Ag++e-Ag。一段時間后檢驗Fe3+的存在及濃度,即可得出Ag+能將Fe2+氧化成Fe3+的結論。(3)解題時要留意試驗過程中過量的鐵始終是存在的。B組提升題組11.(2024黑龍江哈爾濱四模)已知:2Fe3++2I-2Fe2++I2,用KI溶液和FeCl3溶液進行如下試驗。下列說法不正確的是()A.試驗ⅰ中現象說明有Fe2+生成B.試驗ⅱ中現象說明反應后溶液中含有Fe3+C.試驗ⅲ水溶液中c(Fe2+)大于ⅰ中c(Fe2+)D.試驗ⅲ中再加入4滴0.1mol·L-1FeCl2溶液,振蕩靜置,CCl4層溶液顏色無變更答案DA項,試驗ⅰ向混合液中加入K3[Fe(CN)6]溶液產生藍色沉淀,說明混合液中有Fe2+,說明FeCl3與KI反應生成Fe2+,正確;B項,試驗ⅱ向混合液中加入KSCN溶液,溶液變紅說明混合液中含有Fe3+,正確;C項,試驗ⅰ中加入K3[Fe(CN)6]溶液發生反應:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-Fe3[Fe(CN)6]2↓,Fe2+濃度減小,試驗ⅲ中加入CCl4,CCl4將I2從其水溶液中萃取出來,平衡向正反應方向移動,Fe2+濃度增大,試驗ⅲ水溶液中c(Fe2+)大于試驗ⅰ中c(Fe2+),正確;D項,試驗ⅲ中再加入4滴0.1mol/LFeCl2溶液,Fe2+濃度增大,平衡向逆反應方向移動,I2濃度減小,振蕩靜置,CCl4層溶液顏色變淺,錯誤。12.(2024河北廊坊省級示范中學聯合體聯考)某同學采納硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考慮其他雜質)制取FeSO4·7H2O,設計了如下流程:下列說法不正確的是()A.溶解燒渣選用足量硫酸,試劑X選用鐵粉B.固體1中肯定含有SiO2;限制pH是為了使Al3+轉化為Al(OH)3進入固體2C.若變更方案,在溶液1中干脆加NaOH至過量,得到的沉淀用硫酸溶解,其溶液經結晶分別也可得到FeSO4·7H2OD.從溶液2得到FeSO4·7H2O產品的過程中,須限制條件防止其被氧化和分解答案C分析流程可知,溶解燒渣選用足量硫酸,X為鐵粉,故A正確;分析流程可知,固體1中肯定含有SiO2,調整pH使鋁離子完全生成氫氧化鋁沉淀,則固體2為氫氧化鋁,故B正確;溶液1中含有鐵離子和鋁離子,加過量的氫氧化鈉,鋁離子轉化為偏鋁酸根離子,鐵離子與氫氧根離子結合生成氫氧化鐵沉淀,最終得到的是硫酸鐵而不是硫酸亞鐵,故C錯誤;亞鐵離子易被空氣中的氧氣氧化,而且受熱易失去結晶水,所以從溶液2得到FeSO4·7H2O產品的過程中,須限制條件防止其被氧化和分解,故D正確。13.(2024廣東五校協作體第一次聯考)利用工業冶煉硫酸銅(含有Fe2+、AsO2-、Ca已知:①Fe3+、Cu2+起先沉淀的pH分別為2.7、5.4,完全沉淀的pH分別為3.7、6.4。②Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20。③AsO2-+H2O2+H+H3AsO4,H3AsO4+Fe3+FeAsO4↓+3H+。(1)溶解操作中須要配制含銅32g·L-1的硫酸銅溶液1.0L,須要稱量冶煉級硫酸銅的質量至少為g。

(2)測定溶解液中的Fe2+的濃度,可用KMnO4標準溶液滴定,取用KMnO4溶液應運用(填“酸式”或“堿式”)滴定管,其中反應的離子方程式為。若要檢驗調整pH后溶液中的Fe3+已除盡的方法是

。

(3)氧化