課時跟蹤檢測（八） 鐵及其化合物

PAGE第8頁共8頁課時跟蹤檢測（八）鐵及其化合物1．鐵是人類應用較早，當前應用量最大的金屬元素。下列有關鐵及其化合物的說法中正確的是()A．赤鐵礦的主要成分是Fe3O4B．鐵與水蒸氣在高溫下的反應產(chǎn)物為Fe2O3和H2C．除去FeCl2溶液中的FeCl3雜質(zhì)可以向溶液中加入過量鐵粉，然后過濾D．Fe3＋與KSCN產(chǎn)生紅色沉淀解析：選C赤鐵礦的主要成分是Fe2O3；鐵與水蒸氣在高溫下的反應產(chǎn)物為Fe3O4和H2；Fe3＋遇KSCN溶液變?yōu)榧t色，但沒有沉淀產(chǎn)生，一般可以用此方法檢驗Fe3＋的存在。2．(2021·浙江選考)下列“類比”合理的是()A．Na與H2O反應生成NaOH和H2，則Fe與H2O反應生成Fe(OH)3和H2B．NaClO溶液與CO2反應生成NaHCO3和HClO，則NaClO溶液與SO2反應生成NaHSO3和HClOC．Na3N與鹽酸反應生成NaCl和NH4Cl，則Mg3N2與鹽酸反應生成MgCl2和NH4ClD．NaOH溶液與少量AgNO3溶液反應生成Ag2O和NaNO3，則氨水與少量AgNO3溶液反應生成Ag2O和NH4NO3解析：選CFe與H2O(g)反應生成Fe3O4和H2，A錯誤；HSOeq\o\al(－,3)可以與HClO反應生成SOeq\o\al(2－,4)，B錯誤；過量氨水與AgNO3反應可生成[Ag(NH3)2]＋，D錯誤。3．鐵的常見化合價有＋2價和＋3價。據(jù)研究，鐵在濃HNO3中發(fā)生鈍化時，可生成一種化學式為Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3組成的復雜氧化物。該化合物可以表示為()A．FeO·3Fe2O3 B．2FeO·3Fe2O3C．FeO·2Fe2O3 D．2FeO·Fe2O3解析：選B化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3組成的復雜氧化物，設化學式為nFeO·mFe2O3，則eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(n＋2m＝8，,n＋3m＝11，))解得n＝2，m＝3，該化合物可以表示為2FeO·3Fe2O3。4．根據(jù)FeCl3溶液滴入不同試劑中的實驗現(xiàn)象，所得結(jié)論不正確的是()試劑現(xiàn)象結(jié)論AH2S溶液溶液變渾濁Fe3＋有氧化性BNH4SCN溶液溶液變紅色NHeq\o\al(＋,4)抑制了Fe3＋水解CAgNO3溶液產(chǎn)生白色沉淀發(fā)生復分解反應D沸水沸水變紅褐色有氫氧化鐵膠體生成解析：選BFeCl3溶液滴入H2S溶液，二者會發(fā)生反應：2Fe3＋＋H2S=2Fe2＋＋S↓＋2H＋，溶液變渾濁，A項正確；FeCl3溶液滴入NH4SCN溶液，溶液變紅色，發(fā)生反應：Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3，F(xiàn)e(SCN)3呈紅色，B項錯誤；FeCl3溶液滴入AgNO3溶液，發(fā)生復分解反應生成AgCl沉淀，C項正確；FeCl3溶液滴入沸水中，生成紅褐色氫氧化鐵膠體，D項正確。5．下列關于Fe3＋、Fe2＋性質(zhì)實驗的說法錯誤的是()A．用如圖裝置可以制備沉淀Fe(OH)2B．配制FeCl3溶液時，先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中，再加水稀釋到所需要的濃度C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變色，滴加氯水后溶液顯紅色，此現(xiàn)象不能確定溶液中含有Fe2＋D．向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2＋被氧化解析：選C反應開始時生成的H2進入b中，可排出其中的空氣，防止生成的Fe(OH)2被氧化，一段時間后關閉止水夾c，a中硫酸亞鐵溶液進入b中可生成Fe(OH)2，A正確；FeCl3易水解，為防止水解配制溶液時先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中，再加水稀釋到所需要的濃度，B正確；Fe3＋與鐵反應可生成Fe2＋，則向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2＋被氧化，D正確。6．向銅屑、稀鹽酸和鐵鹽的混合溶液中持續(xù)通入空氣可制備氯化銅。其反應過程如圖所示。下列說法不正確的是()A．Fe3＋對該反應有催化作用B．該過程中的Fe3＋可由Fe(NO3)3提供C．可用K3[Fe(CN)6]溶液區(qū)分Fe3＋與Fe2＋D．制備CuCl2的總反應為2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O解析：選B依據(jù)題圖可知，Cu與Fe3＋反應生成Fe2＋和Cu2＋，F(xiàn)e2＋與O2、HCl反應生成Fe3＋和H2O，將兩步反應聯(lián)立得2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O，所以Fe3＋作催化劑，故A、D正確；Fe(NO3)3溶液為強酸弱堿鹽，NOeq\o\al(－,3)酸性環(huán)境下能夠氧化Cu，本身被還原為NO，NO會引起空氣污染，故B錯誤；K3[Fe(CN)6]溶液遇到Fe2＋反應生成藍色沉淀，所以可以用K3[Fe(CN)6]溶液區(qū)分Fe3＋與Fe2＋，故C正確。7．(2020·浙江選考)下列說法正確的是()A．Na2O在空氣中加熱可得固體Na2O2B．Mg加入到過量FeCl3溶液中可得FeC．FeS2在沸騰爐中與O2反應主要生成SO3D．H2O2溶液中加入少量MnO2粉末生成H2和O2解析：選ANa2O不穩(wěn)定，在空氣中加熱可得到Na2O2，A項正確；鎂加入過量的FeCl3溶液中只發(fā)生反應Mg＋2Fe3＋=Mg2＋＋2Fe2＋，得不到Fe，B項錯誤；FeS2在沸騰爐中與氧氣反應只能得到SO2，不能得到SO3，C項錯誤；二氧化錳能催化過氧化氫分解，過氧化氫分解得到氧氣和水，D項錯誤。8．(2021·永州調(diào)研)硫酸亞鐵是一種重要的化工原料，可以制備一系列物質(zhì)(如圖所示)。下列說法錯誤的是()A．堿式硫酸鐵水解能產(chǎn)生Fe(OH)3膠體，可用作凈水劑B．為防止NH4HCO3分解，生產(chǎn)FeCO3需在較低溫度下進行C．可用KSCN溶液檢驗(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化D．常溫下，(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O在水中的溶解度比FeSO4的大解析：選D堿式硫酸鐵能發(fā)生水解生成Fe(OH)3膠體，F(xiàn)e(OH)3膠體具有較強的吸附性，可用作凈水劑，A項正確；NH4HCO3不穩(wěn)定，受熱易分解，所以為防止NH4HCO3分解，生產(chǎn)FeCO3需在較低溫度下進行，B項正確；KSCN溶液遇Fe2＋無明顯現(xiàn)象，(NH4)2Fe(SO4)2若被氧化，其中的Fe2＋變成Fe3＋，KSCN溶液遇Fe3＋變紅，C項正確；FeSO4與(NH4)2SO4溶液反應冷卻時有(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O析出，說明(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O在水中的溶解度比FeSO4的小，D項錯誤。9．[雙選]FeCl3易潮解、易升華，實驗室制備FeCl3的裝置如圖所示(加熱和夾持裝置已略去)。下列說法正確的是()A．導管g的作用是平衡氣壓，便于液體滴下B．試劑X和試劑Y分別為濃硫酸、飽和食鹽水C．直接用E接收產(chǎn)物比用導管連接D、E的優(yōu)點是可防止堵塞D．出于簡化裝置的目的，F(xiàn)裝置可拆除解析：選AC為得到干燥純凈的Cl2，應先用飽和食鹽水除去HCl，再通過濃硫酸干燥氣體，B錯誤；FeCl3易潮解，而F中的濃硫酸起到干燥的作用，防止G中水蒸氣進入D中，不能拆除，D錯誤。10．[雙選]常溫時，將0.1molFe(NO3)3和2molHCl溶于水得2L混合溶液，然后向該溶液投入mg鐵粉使其充分反應后，滴加KSCN溶液不變紅色。下列有關說法正確的是()A．由于氧化性Fe3＋＞H＋，首先發(fā)生的反應是Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋B．當加入16.8g鐵粉時，可生成標準狀況下6.72L氣體C．在鐵粉充分反應后的溶液中，鐵元素以Fe2＋和Fe3＋的形式存在D．m至少等于28，反應過程中溶液的質(zhì)量一直在增大解析：選BD酸性條件下，NOeq\o\al(－,3)有氧化性，因此首先發(fā)生的反應是①Fe＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=NO↑＋Fe3＋＋2H2O，然后發(fā)生反應②：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，再發(fā)生③Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，A錯誤；當加入16.8g鐵粉時，發(fā)生①反應，生成標準狀況下的6.72LNO氣體，生成0.3molFe3＋，消耗1.2molH＋，B正確；根據(jù)滴加KSCN溶液不變紅色說明溶液中不含F(xiàn)e3＋，C錯誤；根據(jù)方程式計算則至少消耗鐵16.8g＋(0.1＋0.3)×0.5×56g＝28g，但反應過程中溶液的質(zhì)量一直在增大，D正確。11．(1)下列各圖示中，能較長時間觀察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。(2)用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含F(xiàn)e3＋的FeSO4溶液與用不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應制備。①用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時還需加入______。②除去蒸餾水中溶解的O2常采用________的方法。③生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是______________________________。解析：(1)因為Fe(OH)2在空氣中容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3，因此要較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除裝置中的氧氣或空氣。①、②原理相同，都是先用氫氣將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護中；③的原理為鐵作陽極產(chǎn)生Fe2＋，與電解水產(chǎn)生的OH－結(jié)合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保護，能防止空氣進入；⑤中液面加苯阻止了空氣進入；④由于帶入空氣中的氧氣，能迅速將Fe(OH)2氧化，因而不能較長時間看到白色沉淀。(2)①Fe2＋易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe2＋易被空氣中的O2氧化，要加Fe粉防止Fe2＋被氧化。②氣體的溶解度隨溫度升高而降低，所以用煮沸的方法除去水中溶解的O2。答案：(1)①②③⑤(2)①稀硫酸、鐵屑②煮沸③避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O212．某小組在驗證反應“Fe＋2Ag＋=Fe2＋＋2Ag”的實驗中檢測到Fe3＋，發(fā)現(xiàn)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(chǎn)物①取出少量黑色固體，洗滌后，____________________________________(填操作和現(xiàn)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(chǎn)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可能有Fe3＋，乙依據(jù)的原理是____________________________________________(用離子方程式表示)。針對兩種觀點繼續(xù)實驗：①取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實了甲的猜測。同時發(fā)現(xiàn)有白色沉淀產(chǎn)生，且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時間有關，對比實驗記錄如下。序號取樣時間/min現(xiàn)象ⅰ3產(chǎn)生大量白色沉淀；溶液呈紅色ⅱ30產(chǎn)生白色沉淀，較3min時量少；溶液紅色較3min時加深ⅲ120產(chǎn)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(chǎn)生的原因作出如下假設。假設a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產(chǎn)生Fe3＋；假設b：空氣中存在O2，由于________________________(用離子方程式表示)，可產(chǎn)生Fe3＋；假設c：酸性溶液中的NOeq\o\al(－,3)具有氧化性，可產(chǎn)生Fe3＋；假設d：根據(jù)______________________________________現(xiàn)象，判斷溶液中存在Ag＋，可產(chǎn)生Fe3＋。③下述實驗可證實假設a、b、c不是產(chǎn)生Fe3＋的主要原因。實驗：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。解析：(1)①黑色固體溶于熱的硝酸溶液后，向其中加入稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀，可證明黑色固體中含有Ag。②可利用K3[Fe(CN)6]檢驗Fe2＋的存在。(2)Fe3＋具有較強的氧化性，過量的鐵粉會與Fe3＋反應：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋。②空氣中的O2會與Fe2＋發(fā)生氧化還原反應，產(chǎn)生Fe3＋；加入KSCN溶液后產(chǎn)生白色沉淀，說明溶液中存在Ag＋，Ag＋可與Fe2＋反應產(chǎn)生Fe3＋。③實驗可證明假設a、b、c不是產(chǎn)生Fe3＋的主要原因，只要將原實驗反應體系中的Ag＋替換，其他微粒的種類及濃度保持不變，做對比實驗即可，所以可選用0.05mol·L－1NaNO3溶液(pH≈2)。答案：(1)①加硝酸加熱溶解固體，再滴加稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀②Fe2＋(2)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋②4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O加入KSCN溶液后產(chǎn)生白色沉淀③0.05mol·L－1NaNO313．(2019·全國卷Ⅲ)高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦(還含F(xiàn)e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制備，工藝如圖所示。回答下列問題：相關金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Mn2＋Fe2＋Fe3＋Al3＋Mg2＋Zn2＋Ni2＋開始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9(1)“濾渣1”含有S和________；寫出“溶浸”______________________________________________________________________。(2)“氧化”中添加適量的MnO2的作用是________。(3)“調(diào)pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應調(diào)節(jié)為______～6之間。(4)“除雜1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“濾渣3(5)“除雜2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度過高，Mg2＋______________________________________________________________________。(6)寫出“沉錳”的離子方程式______________________________________________________________________________________________________________________。(7)層狀鎳鈷錳三元材料可作為鋰離子電池正極材料，其化學式為LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合價分別為＋2、＋3、＋4。當x＝y(tǒng)＝eq\f(1,3)時，z＝________。解析：(1)硫化錳礦及二氧化錳粉末中加入硫酸后，發(fā)生氧化還原反應：MnO2＋MnS＋2H2SO4=2MnSO4＋S＋2H2O，故濾渣1的主要成分為S和SiO2(不溶性硅酸鹽)。(2)Fe2＋沉淀完全時，Mn2＋已經(jīng)開始沉淀，故加入MnO2是為了將溶液中的Fe2＋氧化為Fe3＋，便于除去。(3)除去Fe3＋及Al3＋，應使二者沉淀完全，故pH應大于4.7。(4)鋅和鎳的硫化物都難溶于水，故“濾渣3”(5)“除雜1”步驟結(jié)束后，雜質(zhì)金屬陽離子只有Mg2＋，加入MnF2形成MgF2沉淀而除去Mg2＋，若溶液酸度過高，H＋濃度偏大，則F－與H＋結(jié)合形成HF，使MgF2(6)“沉錳”時加入NH4HCO3發(fā)生反應：Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O。(7)根據(jù)化合物中各元素化合價代數(shù)和為0的原則，求得z＝eq\f(1,3)。答案：(1)SiO2(不溶性硅酸鹽)MnO2＋MnS＋2H2SO4=2MnSO4＋S＋2H2O(2)將Fe2＋氧化為Fe3＋(3)4.7(4)NiS和ZnS(5)F－與H＋結(jié)合形成弱電解質(zhì)HF，MgF2Mg2＋＋2F－平衡向右移動(6)Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O(7)eq\f(1,3)14．(2021·廣東五校聯(lián)考)實驗室用圖1所示裝置制備KClO溶液，并通過KClO溶液與FeCl3溶液的反應制備高效水處理劑K2FeO4。已知K2FeO4具有下列性質(zhì)：①可溶于水，微溶于飽和KOH溶液；②在0～5℃的強堿性溶液中比較穩(wěn)定；③在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解；④在酸性至弱堿性條件下，能與水反應生成Fe(OH)3和O2(1)裝置A用于產(chǎn)生氯氣，若選用圖2中的甲裝置，反應的離子方程式是______________________________________________________________________。若選用裝置乙，其中的導管a的作用是________