19高考化学一轮复习第2章元素与物质世界跟踪检测(十)铁及其化合物鲁科.doc
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跟踪检测(十)铁及其化合物
1.下列离子方程式正确的是( )
A.铁屑与稀硫酸反应:
2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑
B.FeCl3溶液腐蚀铜板:
Fe3++Cu===Fe2++Cu2+
C.FeO与稀硝酸反应:
FeO+2H+===Fe2++H2O
D.Fe3O4与稀硝酸反应:
3Fe3O4+28H++NO===9Fe3++NO↑+14H2O
解析:
选D A项,应为Fe+2H+===Fe2++H2↑;B项,应为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+;C项,应为3FeO+10H++NO===3Fe3++NO↑+5H2O。
2.为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验,其中实验方案设计错误的是( )
A.④ B.③
C.③④ D.①②③④⑤
解析:
选C ③不反应,实验方案及现象均错误;④检验的是Cl-,与Fe3+的性质无关。
3.通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。
对下列实验事实的解释正确的是( )
选项
操作、现象
解释
A
向KI淀粉溶液中加入FeCl3溶液,溶液变蓝
Fe3+能与淀粉发生显色反应
B
把生铁放置于潮湿的空气中,铁表面有一层红棕色的斑点
铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
C
向稀硝酸中加入少量铁粉,有气泡产生
说明Fe置换出硝酸中的氢,生成了氢气
D
新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间,白色物质变成了红褐色
说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3
解析:
选D A项中Fe3+将I-氧化为I2,淀粉遇碘变蓝;B项中红棕色斑点是Fe2O3·xH2O;C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO。
4.(2018·洛阳期末)中科院化学所研制的晶体材料——纳米四氧化三铁,在核磁共振造影及医药上有广泛用途,其生产过程的部分流程如下所示。
FeCl3·6H2OFeOOH纳米四氧化三铁
下列有关叙述不合理的是( )
A.纳米四氧化三铁具有磁性,可作为药物载体用于治疗疾病
B.纳米四氧化三铁可分散在水中,它与FeCl3溶液的分散质直径大小相等
C.在反应①中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解
D.反应②的化学方程式是6FeOOH+CO===2Fe3O4+3H2O+CO2
解析:
选B 纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料,可作为药物载体用于疾病的治疗,A项正确;纳米四氧化三铁分散在适当的分散剂中形成的分散系属于胶体,不同于溶液中溶质微粒的直径,B项错误;反应①中环丙胺不参加反应,但加入环丙胺后FeCl3发生水解生成FeOOH,即环丙胺会促进氯化铁的水解,C项正确;由制备过程可知,反应②的反应物为FeOOH和CO,由一种生成物为Fe3O4和质量守恒定律可知反应为6FeOOH+CO===2Fe3O4+3H2O+CO2,D项正确。
5.下列说法正确的是( )
A.制备无水FeCl3的转化均能一步实现:
Fe2O3FeCl3(aq)蒸发,无水FeCl3
B.铁表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化
C.将试管①中铁粉与水蒸气加热,试管②中肥皂水冒泡,说明铁与水蒸气在加热条件下发生了反应
D.Fe2O3是红棕色粉末,俗称铁红,常用作红色油漆和涂料
解析:
选D 因FeCl3能够发生水解反应,故蒸发FeCl3溶液不能得到无水FeCl3,A错误;铁表面的氧化层疏松,不能阻止铁的进一步氧化,B错误;因加热试管①时,试管①中气体受热膨胀,在试管②处也会有气泡产生,所以试管②中肥皂水冒泡不能说明Fe与水蒸气发生了反应,C错误。
6.下列关于Fe3+、Fe2+性质实验的说法错误的是( )
A.用如图装置可以制备Fe(OH)2
B.配制FeCl3溶液时,先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度
C.向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,此现象不能确定溶液中含有Fe2+
D.向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化
解析:
选C 反应开始时生成的H2进入B中,可排出其中的空气,防止生成的Fe(OH)2被氧化,一段时间后关闭止水夹C,A中硫酸亚铁进入B中可生成Fe(OH)2,A正确;FeCl3易水解,为防止水解配制溶液时先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度,B正确;Fe3+与铁反应可生成Fe2+,则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化,D正确。
7.粗制的CuSO4·5H2O晶体中含有Fe2+。
提纯时,为了除去Fe2+,常加入少量H2O2,然后再加入少量碱至溶液pH=4,即可以除去Fe3+而不损失硫酸铜。
下列说法不正确的是( )
A.溶解CuSO4·5H2O晶体时要加入少量稀H2SO4
B.加入H2O2除去Fe2+的离子方程式为2Fe2++H2O2+4OH-===2Fe(OH)3↓
C.由于CuSO4的催化作用,会使部分H2O2分解而损失
D.调溶液pH=4的依据是当pH=4时Fe3+沉淀完全,而Cu2+还未开始沉淀
解析:
选B CuSO4·5H2O晶体溶解后Cu2+会发生水解生成Cu(OH)2和H2SO4,所以溶解时加入少量的稀硫酸可抑制Cu2+的水解,A正确;因为氧化Fe2+时,溶液为强酸性,在强酸性条件下,不可能大量存在OH-,B错误;Cu2+对过氧化氢的分解具有催化作用,所以使部分过氧化氢损失,C正确;因为该操作的目的是除去Fe3+且硫酸铜不损失,所以调节溶液的pH=4,应是Fe3+完全沉淀而Cu2+还未开始沉淀,D正确。
8.在Fe2(SO4)3溶液中,加入ag铜,完全溶解后,再加bg铁,充分反应后得到cg残余固体,且a>c,下列说法正确的是( )
A.残余固体是铜和铁
B.最后得到的溶液中一定含有Cu2+
C.将残余固体加入稀硫酸中,有气泡产生
D.最后得到的溶液中可能含有Fe3+
解析:
选B 因为a>c,说明bg铁完全反应,溶液中含Cu2+、Fe2+,不含Fe3+,B正确。
9.(2018·合肥质量检测)磁黄铁矿(主要成分是Fe1-nS,S为-2价)导电性好,且略具磁性,主要用于提取硫、生产硫酸等。
将mg该磁黄铁矿与200mL盐酸恰好完全反应(矿石中其他成分不与盐酸反应),生成硫单质4.8g、FeCl20.85mol和一定量H2S气体,向反应后的溶液中加入KSCN溶液无现象。
下列说法正确的是( )
A.mg该磁黄铁矿中含+2价的铁0.75mol
B.200mL盐酸中HCl物质的量浓度为4.25mol·L-1
C.生成的H2S气体在标准状况下的体积为16.8L
D.该磁黄铁矿中Fe1-nS的n=0.15
解析:
选D 依据题意可知,磁黄铁矿中硫元素为-2价,铁元素既有+2价又有+3价;n(S)=4.8g÷32g·mol-1=0.15mol,根据得失电子守恒得n(Fe3+)=0.15mol×(2-0)/(3-2)=0.30mol,则n(Fe2+)=0.85mol-0.30mol=0.55mol,A错误;盐酸恰好反应生成FeCl20.85mol,根据氯原子守恒得c(HCl)=0.85mol×2/0.2L=8.5mol·L-1,B错误;根据氢原子、氯原子守恒得n(H2S)=n(HCl)=n(FeCl2)=0.85mol,故标准状况下,V(H2S)=0.85mol×22.4L·mol-1=19.04L,C错误;在Fe1-nS中n′(S)=0.85mol+0.15mol=1.0mol,n(Fe)=0.85mol,所以n(Fe)∶n′(S)=0.85mol∶1.0mol=0.85,所以1-n=0.85,n=0.15,D正确。
10.向含有1molHNO3和1molH2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量,溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。
下列有关判断不正确的是( )
A.a表示n(Fe3+)的变化曲线
B.n1=0.75
C.P点时,n(Fe2+)=0.5625mol
D.向P点溶液中加入铜粉,最多可溶解14.4g
解析:
选C 该反应可以看作两步:
①Fe+4H++NO===Fe3++NO↑+2H2O,硝酸根离子过量,氢离子不足;②2Fe3++Fe===3Fe2+。
a表示Fe3+的物质的量变化曲线,A正确;溶液中共有3molH+参加反应,消耗铁为0.75mol,B正确;P点n(Fe2+)=n(Fe3+),二者均为0.45mol,C错误;剩余0.45molFe3+,消耗0.225mol(14.4g)铜,D正确。
11.(2018·贵州高三期末)玻璃制造行业需要消耗大量硼酸(H3BO3)。
工业上以铁硼矿(主要成分为2MgO·B2O3·H2O和Fe3O4,还含有少量Fe2O3、FeO、CaCO3、Al2O3和SiO2等)为原料生产硼酸的工艺流程如下:
资料:
(1)H3BO3的溶解度在20℃、40℃、60℃、100℃时分别为5.0g、8.7g、14.8g、40.2g;
(2)Fe3O4是一种铁氧体磁性物质,不溶于水和酸;
(3)Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4;
(4)母液呈酸性。
则下列推断不正确的是( )
A.浸出渣中只含SiO2
B.热过滤的目的是防止温度降低时H3BO3从溶液中析出
C.除杂时需向浸出液中依次加入H2O2和MgO,以除去Fe2+、Fe3+、Al3+等杂质离子
D.回收母液可以制得硫酸镁晶体
解析:
选A 结合题给信息可知Fe3O4也不与硫酸反应,故浸出渣中还含有Fe3O4,A项错误;由资料
(1)可知,为防止温度降低时H3BO3从溶液中析出,应采取热过滤,B项正确;为使铁元素以氢氧化铁形式沉淀,加入H2O2氧化Fe2+,为防止引入其他离子,加入MgO调节溶液pH,C项正确;降温结晶得到硼酸晶体,母液中的溶质主要是硫酸镁,D项正确。
12.(2018·衡阳八中月考)氯化铁是常见的水处理剂,利用废铁屑可制备无水氯化铁。
实验室制备装置和工业制备流程图如下:
已知:
①无水FeCl3熔点为555K、沸点为588K。
②废铁屑中的杂质不与盐酸反应。
③不同温度下六水合氯化铁在水中的溶解度如下:
温度/℃
0
20
80
100
溶解度(g/100gH2O)
74.4
91.8
525.8
535.7
实验室制备操作步骤如下:
Ⅰ.打开弹簧夹K1,关闭活塞K2,并打开活塞a,缓慢滴加盐酸。
Ⅱ.当……时,关闭弹簧夹K1,打开弹簧夹K2,当A中溶液完全进入烧杯后关闭活塞a。
Ⅲ.将烧杯中溶液经过一系列操作后得到FeCl3·6H2O晶体。
(1)烧杯中足量的H2O2溶液的作用是______________________________________。
(2)为了测定废铁屑中铁的质量分数,操作Ⅱ中“……”的内容是___________________。
(3)从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的操作步骤是:
加入________后、________、过滤、洗涤、干燥。
(4)试写出吸收塔中反应的离子方程式:
_____________________________________
________________________________________________________________________。
(5)捕集器温度超过673K时,存在相对分子质量为325的铁的氯化物,该物质的分子式为____________。
(6)样品中FeCl3的质量分数通常可用碘量法测定:
称取mg无水氯化铁样品,溶于稀盐酸,配制成100mL溶液;取出10.00mL,加入稍过量的KI溶液,充分反应后,滴入几滴淀粉溶液,并用cmol·L-1Na2S2O3溶液滴定,消耗VmL(已知:
I2+2S2O===2I-+S4O)。
样品中氯化铁的质量分数为________________。
解析:
(1)根据实验装置和操作步骤可知,实验室制备无水FeCl3的原理为利用铁与盐酸反应生成FeCl2,然后把FeCl2氧化成FeCl3,先制得FeCl3·6H2O晶体,再脱结晶水制得无水FeCl3。
烧杯中足量的H2O2溶液是作氧化剂,把Fe2+全部氧化成Fe3+。
(2)铁与盐酸完全反应时,不再产生氢气,所以装置A中不产生气泡或量气管和水准管的液面不再变化时,可根据产生H2的量计算废铁屑中铁的质量分数。
(3)从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的操作步骤是加入盐酸后、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
(4)从工业制备流程图分析可知,反应炉中进行的反应是2Fe+3Cl2===2FeCl3,因此,进入吸收塔中的尾气是没有参加反应的氯气,在吸收塔中氯气被吸收剂吸收,反应后生成FeCl3溶液,所以吸收剂应是FeCl2溶液,反应为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
(5)捕集器收集的是气态FeCl3,FeCl3的相对分子质量是162.5,由相对分子质量为325的铁的氯化物可以推出,当温度超过673K时,两分子气态FeCl3可以聚合生成双聚体Fe2Cl6。
(6)由反应:
2Fe3++2I-===2Fe2++I2、I2+2S2O===2I-+S4O,可得关系式:
2Fe3+~I2~2S2O
2 2
n cV×10-3
2∶2=n∶(cV×10-3),则n(Fe3+)=cV×10-3mol,则样品中氯化铁的质量分数为
w(FeCl3)=×100%=%。
答案:
(1)把Fe2+全部氧化成Fe3+
(2)装置A中不产生气泡或量气管和水准管液面不再改变(其他合理答案也可)
(3)盐酸 蒸发(加热)浓缩、冷却结晶
(4)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
(5)Fe2Cl6 (6)%
13.绿矾被广泛用于医药和工业领域,工业上两种制备绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如图所示,根据题意回答下列问题:
方法一:
利用黄铜矿粉(主要成分为CuFeS2)制取绿矾
(1)试剂a和试剂b分别是________________,操作1的名称是________。
(2)有一种细菌在有氧气存在的稀硫酸中,可以将CuFeS2氧化成硫酸盐,写出该反应的化学方程式:
____________________________________________________
________________________________________________________________________。
方法二:
利用工业废铁屑制取绿矾
(3)加入适量Na2CO3溶液的作用是____________。
(4)操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器名称有____________________________________。
(5)通过检验CO来判断操作Ⅰ是否洗涤干净,检验的方法是______________________
________________________________________________________________________。
解析:
(1)由流程图可知滤渣2为Fe(OH)3,而目标产物为绿矾(FeSO4·7H2O),所以试剂a为稀H2SO4,起溶解作用,b为铁粉,起还原作用;由流程图可知操作1为过滤,其作用为除去过量的铁粉。
(2)由题意可知,在细菌的作用下,氧气氧化黄铜矿的反应方程式为4CuFeS2+17O2+2H2SO4===4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O。
(3)CO水解时使溶液呈碱性,可以除去油污。
(4)因为操作Ⅰ为过滤与洗涤,所用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗。
答案:
(1)稀H2SO4、铁粉 过滤
(2)4CuFeS2+17O2+2H2SO4===4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O (3)除去油污 (4)烧杯、玻璃棒、漏斗 (5)取少量最后一次的洗涤液于试管中,滴加BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则已经洗涤干净;若有白色沉淀生成,则未洗涤干净
14.(2018·东北三省四市一模)炼锌厂的铜镉废渣中含有铜、锌、镉、铁、砷等元素,其含量依次减少。
对这些元素进行提取分离能减少环境污染,同时制得ZnSO4·7H2O实现资源的再利用。
其流程图如下。
已知FeAsO4难溶于水;ZnSO4·7H2O易溶于水,难溶于酒精。
金属离子
Fe3+
Zn2+
Mn2+
Cu2+
Cd2+
开始沉淀pH
2.7
6.5
7.7
5.2
6.9
沉淀完全pH
3.2
8.0
9.8
6.4
9.4
请回答下列问题:
(1)提高浸出率可以采用的方法是(写出其中一点即可)______________________。
(2)滤液Ⅰ中有少量的AsO,若不除去,则AsO与Cd反应会产生一种有毒氢化物气体,该气体的分子式为________。
向滤液Ⅰ中逐滴滴入酸性KMnO4溶液可与AsO反应生成FeAsO4,完成该反应的离子方程式:
___Fe2++___AsO+___MnO+____===____Mn2++____FeAsO4↓+____,判断该滴定终点的现象是_________________________________________________。
(3)流程中②调节pH时可以选用的试剂为__________,滤渣Ⅱ的主要成分为__________。
(4)常温下Zn(OH)2的溶度积Ksp=________。
(5)制得的ZnSO4·7H2O需洗涤,洗涤晶体时应选用试剂为____________________。
解析:
(4)当Zn2+沉淀完全时溶液中c(Zn2+)≤10-5mol·L-1,则Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)·c2(OH-)=10-5×(10-6)2=10-17。
答案:
(1)适当增大硫酸浓度、升高溶液温度、搅拌、将铜镉渣磨碎成小颗粒等(合理答案均可)
(2)AsH3 5Fe2++5AsO+3MnO+14H+===3Mn2++5FeAsO4↓+7H2O 滴最后一滴KMnO4,溶液变为粉红色且半分钟内不恢复为原色,则反应滴定到终点
(3)ZnO、ZnCO3、Zn(OH)2等合理答案均可
FeAsO4、Fe(OH)3
(4)10-17 (5)乙醇(或饱和硫酸锌溶液)
9
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- 19 高考 化学 一轮 复习 元素 物质 世界 跟踪 检测 及其 化合物