1、第三讲 铁及其化合物1.下列关于铁的叙述正确的是()A 铁是人类发现和使用最早的金属B 铁是地壳中含量最多的金属元素C 纯铁的熔点比生铁的低D 铁能与高温水蒸气反应【答案】D【解析】铁的金属活动性强于铜，铁在自然界主要以化合态存在，由于铜的活动性较弱，易于冶炼，所以铜是人类最早使用的金属，故A错误；地壳中含量最多的金属元素是铝，故B错误；合金的熔点一般低于纯金属的熔点，故C错误；铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，该反应的化学方程式为3Fe4H2O(g)Fe3O44H2，故D正确。2.化学在生产和日常生活中有着重要的作用。下列说法中不正确的是()A Na2FeO4能与水缓慢反应生成Fe
2、(OH)3和O2，故可用作水的消毒剂和净化剂B 钢铁表面烤蓝生成一层致密的Fe3O4，能起到防腐蚀作用C 常温下氨能与氯气反应生成氯化氢和氮气，因此可用浓氨水检查氯气管道泄漏情况D 开发利用可燃冰(固态甲烷水合物)，有助于海洋生态环境的治理【答案】D【解析】A项，NaFeO4具有强氧化性，能作消毒剂，生成的Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮颗粒，能作净化剂，正确；B项，钢铁表面烤蓝生成一层致密的Fe3O4，能起到防腐蚀作用，正确；C项，常温下氨能与氯气反应生成氯化氢和氮气，氯化氢与氨气生成氯化铵现象是有白烟生成，所以可用浓氨水检查氯气管道某处泄漏，正确；D项，过分开发可燃冰，会影响海洋生态环境
3、，错误3.下列各离子组能大量共存的是()A Fe3、NH、H、SO B Fe3、Br、Na、IC Fe2、AlO、Na、NO D Fe3、HCO、NH、NO【答案】A【解析】B项中Fe3与I易发生氧化还原反应不能大量共存；C项中Fe2与AlO发生双水解反应不能大量共存；D项中Fe3与HCO发生双水解反应不能大量共存。4.铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质，下列关于铁元素的叙述中正确的是()A 2Fe3Fe=3Fe2成立说明氧化性：Fe3Fe2B 25 时，pH0的溶液中，Al3、NH、NO、Fe2可以大量共存C 5.6 g铁与足量的氯气反应失去电子为0.2 molD 硫酸亚铁溶液中加入过氧
4、化氢溶液：Fe22H2O24H=Fe34H2O【答案】A【解析】B项pH0的溶液呈强酸性，Fe2、NO、H不能大量共存，不正确；C项应为0.3 mol，不正确；D项电荷不守恒，不正确。5.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()A Fe4HNO=Fe3NO2H2OB Fe3O48H=Fe22Fe34H2OC Fe(OH)33H=Fe33H2OD 3Fe(OH)210HNO=3Fe3NO8H2O【答案】B【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3Fe3O428HNO=9Fe3NO14H2O。6.下列有关
5、Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是()A 该溶液中，K、Fe2、C6H5OH、Br可以大量共存B 和KI溶液反应的离子方程式：Fe32I=Fe2I2C 和Ba(OH)2溶液反应的离子方程式：Fe3SOBa23OH=Fe(OH)3BaSO4D 1 L 0.1 molL1该溶液和足量的Zn充分反应，生成11.2 g Fe【答案】D【解析】A项，Fe3与C6H5OH发生反应，不能大量共存，错误；B项，该离子方程式电荷不守恒，正确的离子方程式应为2Fe32I=2Fe2I2，错误；C项，Fe2(SO4)3和Ba(OH)2反应的化学方程式为Fe2(SO4)33Ba(OH)2=2Fe(OH)33BaSO4
6、，所以离子方程式应为2Fe33SO3Ba26OH=2Fe(OH)33BaSO4，错误；D项，Fe2(SO4)3与足量的Zn反应的化学方程式为Fe2(SO4)33Zn=3ZnSO42Fe，可见0.1 mol Fe2(SO4)3生成0.2 mol Fe，质量为11.2 g，正确。7.在含有Fe3、Fe2、Al3、，NH的稀溶液中加入足量Na2O2固体，充分作用后，再加入过量稀盐酸，完全反应，则离子数目没有变化的是 ()A Fe3、Al3 B Al3C Fe2、NH D Fe3【答案】B【解析】2Na2O22H2O=4NaOHO2，Fe2转变为Fe3，Fe3转变为Fe(OH)3沉淀析出，Al3转变为
7、AlO，NH为NH3气体，NH减少。没有过滤，再加入过量稀盐酸，Fe(OH)3沉淀转变为Fe3，所以Fe2减少，Fe3增多，AlO再转变为Al3，几乎不变。8.为了验证Fe3的性质，某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是 ()A B C D 【答案】C【解析】不反应，实验方案及现象均错；检验的是Cl，与Fe3的性质无关。9.将几滴KSCN(SCN是“类卤离子”)溶液加入酸性的含有Fe3的溶液中，溶液变成红色，将该红色溶液分为两份，一份中加入适量KMnO4溶液，红色褪去；向另一份中通入SO2，红色也褪去。下列说法不正确的是()A 红色褪去的原因是KMnO4将SCN氧化，
8、使Fe(SCN)3消失B 红色褪去的原因是SO2将Fe3还原为Fe2C 红色褪去的原因是SO2将SCN还原D SCN在适当条件下可失去电子被氧化剂氧化为(SCN)2【答案】C【解析】由于SCN是“类卤离子”，与卤素离子性质相似，可以被KMnO4(H)氧化为(SCN)2，而使红色消失。Fe3具有氧化性，可被SO2还原为Fe2，也可使红色消失。综上分析可知C项错误。10.某学生设计了如下方法对X盐进行鉴定：由此分析，下列结论中正确的是 ()A X中一定有Fe3 B Z中一定有Fe3C Y为AgI沉淀 D X一定为FeBr2溶液【答案】B【解析】由反应过程可知，Z与KSCN溶液反应后溶液显红色，Z中
9、一定有Fe3；而X中不一定有Fe3，也可能是Fe2被酸化硝酸根氧化为Fe3，AgI沉淀为黄色而不是淡黄色，AgBr为淡黄色沉淀，所以只有B项正确。11.下列中学常见实验的现象或表述正确的是()A 过量的铁投入到一定量的稀硝酸中，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液显血红色B 制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁C 检验红砖中的氧化铁成分，向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液23滴，溶液显血红色即可证明D 向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会，然后冷
10、却、过滤，滤纸上的物体为“蓝色固体”【答案】C【解析】过量的铁粉与一定量的稀硝酸反应最终生成的是Fe2，A错误；制备氢氧化亚铁应避免被氧气氧化，向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把长胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌，B错误；CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu(OH)2沉淀，加热后过滤，滤纸上留有的是CuO(黑色)，D错误。 12.在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。Fe3Fe2Fe、Fe2 Fe2、Fe3(1)AB段铁元素以_形式存在。(2)BC段铁元素以_
11、形式存在。(3)CD段铁元素以_形式存在。【答案】(1)(2)(3)【解析】向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应2Fe3Fe=3Fe2，最后全部转化为Fe2。13.有关FeSO4的转化关系如图所示(无关物质已略去)。已知：X由两种化合物组成，将X通入品红溶液，溶液褪色；通入BaCl2溶液，产生白色沉淀。Y是红棕色的化合物。(1)气体X的成分是(填化学式)_。(2)反应的反应类型属于(填序号)_。a分解反应 b复分解反应c置换反应 d化合反应e氧化还原反应(3)溶液2中金属阳离子的检验方法是_。(4)若经反应得到16 g固体Y
12、，产生的气体X恰好被0.4 L 1 molL1NaOH溶液完全吸收，则反应中生成FeSO4的离子方程式是_。【答案】(1)SO2、SO3(2)ae(3)取溶液少量于试管，滴加硫氰化钾溶液，溶液变为红色，有Fe3(4)SO2Fe3H2O=SO2Fe22H【解析】(1)硫酸亚铁受热分解产物中使品红溶液褪色的是SO2；通入BaCl2溶液产生白色沉淀的是SO3，Y是红棕色的化合物是Fe2O3。(2)从硫酸亚铁受热分解的方程式可看出由硫酸亚铁一种化合物分解，生成三种化合物，是分解反应；硫元素从6价变成产物中的二氧化硫中的4价，铁从2价，变成产物中的3价。(4)反应中为Na2SO3与Fe2(SO4)3溶液
13、发生氧化还原反应。14.铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛，请根据下列实验回答问题：(1)生铁中含有一种铁碳化合物X(Fe3C)。X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，将Y溶于过量盐酸的溶液中含有的大量阳离子是_。(2)某溶液中有Mg2、Fe2、Al3、Cu2四种离子，向其中加入过量的NaOH溶液后，过滤，将滤渣高温灼烧并将灼烧后的固体投入到过量的稀盐酸中，所得溶液与原溶液相比，溶液中大量减少的阳离子是_(填字母)。AMg2BFe2CAl3DCu2(3)氧化铁是重要工业颜料，用废铁屑制备它的流程如下：回答下列问题：操作的名称是_，操作的名称是_。写出在空气中煅烧FeCO3的
14、化学方程式_14.无水FeCl3呈棕红色，极易潮解， 100 左右时升华，工业上常用作有机合成催化剂。实验室可用下列装置(夹持仪器略去)制备并收集无水FeCl3。(1)装置A中反应的离子方程式为_。(2)装置F中所加的试剂为_。(3)导管b的作用为_；装置B的作用为_。(4)实验时应先点燃A处的酒精灯，反应一会儿后，再点燃D处的酒精灯，原因_。(5)反应结束后，拆卸装置前，必须进行的操作是_。(6)为检验所得产品为FeCl3，可进行如下实验：取E中收集的产物少许，加水溶解，向所得溶液中加入_(填试剂名称和现象)。【答案】(1)MnO24H2Cl= Mn2Cl22H2O(2)浓硫酸(或浓H2SO
15、4)(3)平衡压强(或使浓盐酸顺利流下)除去Cl2中的HCl气体，判断实验过程中导管是否被产品堵塞(4)排尽实验装置中的空气(5)打开活塞a，通入空气把装置内残留的Cl2排出，保证吸收更彻底(其他合理答案均可)(6)KSCN溶液，溶液变红【解析】(2)FeCl3极易潮解，气体必须干燥，因而F中盛放的是浓硫酸；(3)当烧瓶中产生大量气体时压强增大，分液漏斗中的液体可能无法滴下，而导管b将烧瓶和分液漏斗上端连接，使压强相同，液体便能顺利滴下；装置B盛放饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体，若装置中有堵塞，体系的压强增大，长颈漏斗中的液面就会上升；(4)若先点燃D处酒精灯，铁丝会与装置中的空气反应，所
16、以先点燃A处酒精灯的作用是利用生成的氯气排装置中的空气；(5)因氯气有毒拆装置前必须进行尾气吸收。(6)检验产品中含有Fe3。15.氯化铁是常见的水处理剂，无水FeCl3易升华。工业上制备无水的FeCl3的一种工艺如图所示：(1)加入吸收塔的吸收剂X应是 _(填字母编号)。aNaOH溶液 b饱和食盐水cFeCl2溶液 d淀粉KI溶液(2)取0.5 mL饱和FeCl3溶液滴入50 mL沸水中，得红褐色氢氧化铁胶体，则发生反应的离子方程式为 _，胶体粒子的直径一般不超过 _。(3)实验室中从FeCl3溶液制得FeCl36H2O晶体的过程中，需先加入 _且保持过量，然后进行的操作依次为_、冷却结晶、
17、过滤。(4)将H2S气体通入FeCl3溶液中会出现浑浊，则其反应的离子方程式为_。(5)铁铬氯化还原液流电池是一种低成本的储能电池，电池结构如图所示(电极材料为石墨)，工作原理：则电池放电时，Cl将移向 _极(填“正”或“负”)；充电时，阴极的电极反应式为 _。【答案】(1)c(2)Fe33H2OFe(OH)3(胶体)3H100 nm(3)盐酸蒸发浓缩(4)H2S2Fe3=2Fe2S2H(5)负Cr3e=Cr2【解析】(1)通过工业上制备无水FeCl3的工艺流程图可知，从反应炉中排出的尾气是反应剩余的Cl2，与吸收剂X在吸收塔中反应生成FeCl3溶液，则吸收剂X应是FeCl2溶液。(2)FeC
18、l3溶液滴入50 mL沸水中，FeCl3发生水解，再煮沸片刻得红褐色透明液体，形成氢氧化铁胶体；胶体粒子的直径为1100 nm。(3)根据Fe3的水解，需先加入盐酸且保持过量，然后依次进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作。(4)H2S气体通入FeCl3溶液中，Fe3将H2S氧化为S，Fe3被还原为Fe2。(5)电池工作时，电解质溶液中的阴离子移向负极；充电时，阴极阳离子得到电子发生还原反应。 16.一定量的铁粉在氯气中充分燃烧后，将所得固体完全溶于稀盐酸，制得溶液A。(1)铁在氯气中燃烧的化学方程式是_。(2)推测A中可能含有的金属阳离子：只有Fe3；只有Fe2；_。甲同学为探究溶液的组成，实验
19、如下：(3)乙同学继续探究溶液A的组成。查阅资料：16HCl2KMnO4=2KCl2MnCl25Cl28H2O实验过程：另取少量溶液A于试管中，逐滴加入酸性KMnO4溶液，充分振荡，KMnO4溶液紫色褪去。实验结论：_(填写字母序号)。a可能有Fe2b可能无Fe2c一定有Fe2根据你选择的实验结论，简述理由：_。【答案】(1)2Fe3Cl22FeCl3(2)含有Fe3和Fe2(3)a因为还原性Fe2Cl，逐滴加入的酸性KMnO4溶液，先将Fe2氧化，而使KMnO4紫色褪去，故可能含有Fe2(或b溶液中可能无Fe2，加入的酸性KMnO4溶液，将Cl氧化，而使KMnO4紫色褪去)【解析】Fe3可以和铁单质反应生成Fe2，Fe3只有氧化性，Fe2既有氧化性又有还原性，氯气具有强氧化性，与铁反应生成Fe3。将一定量的铁粉在氯气中充分燃烧后所得固体完全溶于稀盐酸，假如铁粉剩余，在所得溶液中铁粉可以把Fe3还原为Fe2，所以在溶液中可能含有的金属阳离子为Fe3；Fe2；Fe3和Fe2。在溶液中检验Fe3常使用KSCN溶液，若加入KSCN溶液后溶液变为红色，说明溶液中含有Fe3；若不变红色，说明不含Fe3。向溶液A中加入酸性高锰酸钾溶液时，酸性高锰酸钾可以氧化Fe2，也可以氧化Cl，故不能确定溶液中是否含有Fe2。9