1、第 3 讲 铁及其重要化合物(时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题包括 10 小题 ,每小题 5 分,共 50 分,每小题只有一个选项符合题意) 1.将下列物质的粉末与铜粉混合后,投入足量的稀硫酸中,一定有固体剩余的是( ) A.硝酸铜 B.氧化铁 C.氧化亚铁 D.四氧化三铁 【解析】 硝酸铜电离出的硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,能溶解铜单质;氧化铁和四氧化三铁溶于稀硫酸中产生的三价铁离子在溶液中能和铜反应,即能溶解铜。 【答案】 C 2.浅绿色的 溶液中存在着如下的平衡: 若32()FeNO2FeHO 2()FeH在此溶液中加入盐酸,则溶液的颜色变化为( ) A.绿色
2、变深 B.浅绿色变得更浅 C.变黄 D.无明显变化 【解析】 加入盐酸后形成酸性环境 在酸性环境中具有强氧化性,从而将 氧化成3NO 2Fe溶液颜色将由浅绿色变成黄色。 3Fe【答案】 C 3.已知氯化铁溶液中通入硫化氢可发生反应: = 。在32FeClHS2eClSHl标准状况下,向 100 mL 溶液中通入 a L 的 气体恰好反应后,再加入足量的铁粉充3FeCl分反应。所得溶液经测定金属阳离子的浓度为 3 若反应过程中溶液体积不变,则原1mol溶液的物质的量浓度为( ) 3FeClA.1.5 B.2 1moL1olLC.1 D.无法确定 l【解析】 最后所得溶液为 溶液,则 c 为 6
3、根据 守恒可推出原2FeCl()l1molLCl溶液的物质的量浓度为 2 。 3FeCl 1moL【答案】 B 4.在含有 、 、 、NaCl 的溶液中,加入足量的 固体,在空气中充分搅3l2el3Al 2NaO拌反应后再加入过量的稀盐酸,溶液中离子数目变化最小的是( ) A. B. Na3lC. D. 3Fe2Fe【解析】 溶液) 3(Cl; 溶液) 3()FeOHNaCl3()Fe3FeCl2(使 减2()224()lOH34()2()eOH少 增多,故再与盐酸反应时 减少 增多; 溶液) 3()Fe 2Fe33(AlC数目基本不变;因加入 故 数目增加。 2AlO3Al 2NaO【答案】
4、 B 5.将 Cu 片放入 0.1 溶液中,反应一定时间后取出 Cu 片,溶液中 c c1molL3FeCl 3()Fe3,则 与 的物质的量之比为( ) 2()Fe2uA.32 B.35 C.43 D.34 【解析】 由 = 知生成 3 mol 同时生成 1.5 mol 故溶3eC2Feu2Fe2Cu液中 n n 1.52=34。 2()u()【答案】 D 6.(2012 福建三明二中阶段测试 )从反应结果分析,下列关于 ”反应先后顺序”的评价中正确的是( ) A.向物质的量之比为 11 的 和 NaOH 的混合溶液中通入少量 先发生23NaCO2CONaH反应 B.向体积比为 11 的 和
5、 的混合气体中加入少量氨水 先发生反应 2S 2C.向物质的量之比为 11 的 和 混合溶液中加入少量 Fe 粉 先被还原 3Fel2ul 2uD.向 溶液中滴加少量 NaOH 溶液 先发生反应 42()NHAlO4NH【解析】 根据” 强者先行” 的原则:即与同一酸反应时,强碱先反应,与同一碱反应时,强酸先反应,与同一氧化剂反应时,还原性强的先反应,与同一还原剂反应时,氧化性强的先反应。A 项正确,B、C 项错误。对于强酸制弱酸或强碱制弱碱的反应来说,则” 弱者优先”,D 项错误。 【答案】 A 7.分析硫铁矿中 的含量(不考虑杂质的反应,所加试剂均足量), 某研究性小组设计了如下2FeS四
6、种实验方案,不正确的是( ) 【解析】 D 项中因加入了还原剂铁粉,且铁粉在酸性环境中也能溶解,故最后滴定时无法确定硫铁矿石中 的含量。 2FeS【答案】 D 8.下图是氧气氧化某浓度 生成 过程的实验结果,下列有关说法正确的是( ) 23FeA.pH=1.5 时氧化率一定比 pH=2.5 时大 B.其他条件相同时,80 的氧化率比 50 大 C. 的氧化率仅与溶液的 pH 和温度有关 2FeD.该氧化过程的离子方程式为 : = 24FeOH32FeO【解析】 由图中看出 ,同温时 pH 越小,氧化率越高,温度越高氧化率越高,但无法判断氧化率是否只与溶液的 pH 和温度有关 ,故 A 项、C
7、项错误;D 项电荷不守恒,错误。 【答案】 B 9.(2012 江西师大附中月考)某含铬 废水用硫酸亚铁铵 27()r 42()eSNH处理,反应中铁元素和铬元素完全转化为沉淀。该沉淀干燥后得到 n mol 426SOHFeOFeyCrx 不考虑处理过程中的实际损耗 ,下列叙述错误的是( ) 3A.消耗硫酸亚铁铵的物质的量为 n(2-x) mol B.处理废水中 的物质的量为 mol 27CrOnx2C.反应中发生转移的电子数为 3nx mol D.在 FeOFeyCrx 中 3x=y 3【解析】 根据 Cr 原子守恒,B 项正确; 根据 Fe 原子守恒,消耗硫酸亚铁铵的物质量为 n(1+y)
8、 mol,A 项错误;根据得失电子守恒,C、D 项正确。 【答案】 A 10.m g Fe 粉与 组成的混合物中加入稀硫酸 ,在标准状况下收集到 V L 所得溶液23FeO2H中加入 KSCN 溶液不显红色,则混合物中 的物质的量为 ( ) 23FeOA.2.5V mol B. mol m25V16C. mol D. mol m25V18 2【解析】 所得溶液中加入 KSCN 溶液不显红色,则知反应后的溶液中无 仅有 则3Fe2反应的化学方程式为: Fe + = 24HSO4Fe2H56 g 22.4 L 2.5V g V L 设混合物中 的物质的量 x,则 23eFe + = 4FOHS42
9、3FeOHx mol x mol 依题意有:56 x+160 x=m g-2.5V g,x mol。 1gmol 1gol m25V16【答案】 B 二、非选择题(本题包括 4 个小题 ,共 50 分) 11.(14 分) 某校化学兴趣小组为探究铁与浓硫酸的反应,设计了图 1、图 2 所示装置进行实验。图 1图 2(1)比较两个实验装置,图 2 装置的优点是: 能更好的吸收有毒气体 防止其污染环境; SO 。 (2)导气管 e 有两个主要作用:一是在反应过程中,因导管插入液面下,可起到”液封”作用阻止气体逸出而防止污染环境;二是 。 2SO(3)能说明有 气体产生的实验现象是 。 2(4)反应
10、一段时间后,用滴管吸取 A 试管中的溶液滴入到适量水中作为试样,试样中所含金属离子的成分有以下三种可能: :只含有 ;:只含有 ;:既有 又有 。 3Fe2e3Fe2为验证、的可能性,选用如下试剂,填写下列空格: A.稀 HCl 溶液 B.稀硫酸 C.KSCN 溶液 D.酸性 溶液 4KMnOE.NaOH 溶液 F.淀粉 KI 溶液 G. 溶液 2HO验证:取试样,先滴加少量的(填试剂序号,下同),振荡,再滴加少量的 ,根据溶液颜色的变化可确定假设是否正确。 验证:步骤 1.取试样,滴加少量的 (填试剂序号),溶液的颜色变 色;则试样中含有 发生反应的离子方程式为 。 3Fe步骤 2.再取适量
11、的试样滴加少量的 (填试剂序号),溶液颜色的变化为 ,则试样中含有 。 2【解析】 (4)检验 可利用其不与 KSCN 发生显色反应,而被氧化后生成的 可与2Fe 3FeKSCN 发生显色反应的性质。在含有 的情况下检验 的存在可以利用其还原性(如3e2Fe能使酸性 溶液褪色)。 4KMnO【答案】 (1)便于控制反应的发生和停止 (2)停止加热时,能防止倒吸或平衡压强( 凡合理答案均可) (3)品红溶液褪色 (4)验证:C G 验证:步骤 1:C(或 F) 红(或蓝 ) = 或 = 3FeSCN3FeS32eI2)FeI步骤 2:D 酸性 溶液的浅红色褪去 4KMnO12.(12 分) 下图
12、是部分常见元素的单质及其化合物的转化关系图(有关反应的条件及生成的部分产物已略去)。 已知:E 为红棕色固体,K 为浅绿色溶液; 反应、都是化工生产中的重要反应;B、C、D、H 是单质;B 、C、 D、F、G 、H 常温下是气态; F、P 和 H 的水溶液均具有漂白作用,且 F 是形成酸雨的主要物质之一;N 是一种常见的氮肥;化合物 G 为四原子 10 电子分子,化合物 M 由两种元素组成,分子内共有 58 个电子。 (1)写出 F 的化学式 、P 的电子式 ; (2)在 G 的水溶液中 ,阳离子浓度最大的是 (用离子符号表示) (3)写出 K 与 H 反应的离子方程式 ;G 与 H 反应的化
13、学方程式 。 (4)在实验室中,向饱和 H 水溶液中加入 粉末,充分反应后过滤,可制得浓度较大的 P3CaO的水溶液。用化学平衡移动的原理加以解释 。 【解析】 由 K 为浅绿色溶液 ,推测 K 可能为亚铁盐的溶液,结合 E 为红棕色固体,则 J 为铁盐,则根据 J、K 之间的转化可知 F 必具有还原性,H 必具有氧化性 ,结合 F、P 和 H 的水溶液均具有漂白作用,且 F 是形成酸雨的主要物质之一可知 F、H 分别为二氧化硫和氯气。又知反应是化工生产中的重要反应,则推出 A、B 反应为铁矿石的煅烧,则 A 为含硫铁矿石,B为氧气,E 为氧化铁,J 为氯化铁,K 为氯化亚铁。化合物 G 为四
14、原子 10 电子分子,则 G 为氨气,根据框图关系可知 L 为亚硫酸铵,N 为氯化铵,逆推可知 C、D 为氮气和氢气;P 的水溶液具有漂白性,结合 P 的元素来源可知 P 为次氯酸,再根据 M 由两种元素组成,分子内共有 58 个电子可推出 M 为 。 3NCl【答案】 (1) 2SO4(2)H= = 3Fe2Cl3Fel324NHCl34lNHCl(4)饱和氯水中存在平衡: 加入的 粉末能与2ClHOClHlO3Ca反应,使 浓度减小,平衡正向移动,HClO 浓度增大 H13.(12 分) 某化学兴趣小组在探究次氯酸钠溶液的性质时发现: 向过量 溶液中滴入几4FeS滴 NaClO 溶液,并加
15、入适量硫酸 ,溶液立即变黄。请你协助他们完成该反应还原产物的探究。(1)甲同学推测该反应的还原产物为 ;乙同学推测该反应的还原产物为 。 2Cl(2)你认为甲同学的推测是否正确? (填”正确” 或 ”不正确”) 。请用简要的文字或离子方程式说明理由 。根据乙同学的推测,上述反应的离子方程式为 。 (3)请你设计一个实验方案,验证乙同学的推测( 还原产物)是否正确。要求按下表格式写出实验步骤、预期现象和结论: 【解析】 NaClO 中氯元素为+1 价,故其还原产物只可能为氯气或 。而验证乙同学结论Cl正确只需要验证有 生成即可,验证时应该先排除 的干扰。 Cl 24SO【答案】 (或 NaCl)
16、 1)(2)不正确 因为 过量,反应中有剩余 能将 继续氧化,因此还原产物不可能为4FeSO2Cl2Fe或 = 2(Cl2l32)le= eH 2lHO(3)14.(12 分) 四氧化三铁纳米微粒可用于涂料、油墨、隐身材料、磁记录、电极材料、催化剂等多个领域,实验室可用如下的方法来制备这种材料并进行检测。 .制备 (1)溶解、沉淀操作中不断通入氮气有两个作用:是通过在反应过程中通入气体形成微型气泡,将刚生成的四氧化三铁微粒包围,来阻止微粒的长大或聚集成团; 。 (2)操作的名称是 。 .产品检测 一、定性检测:产品中铁元素价态检测 试剂主要有:3 硫酸、0.1 氢氧化钠溶液、 20%硫氰化钾溶
17、液、0.01 1molL 1molL酸性高锰酸钾溶液、氯水 (其他用品任选) 。 1olL(3)请选用上述试剂完成下表 二、定量测定: 称取 23.2 g 样品于烧杯中,加入加热煮沸后的稀硫酸充分溶解,并不断加热、搅拌,待固体完全溶解后,向所得溶液中加入 10.0 g 铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体 3.6 g。取滤液体积的 1/10 用浓度为 0.200 的酸性 溶液滴定,至终点时消耗1molL4KMnO溶液 29.80 mL。 4KMnO(4)产品中 和 的物质的量之比为 。 3Fe2.结果讨论 (5)产品中 和 的物质的量之比略大于 21 的可能原因是 32。 【解析】 亚铁离
18、子易被氧化,吹入氮气形成保护气流能防止氧化,经操作过滤、洗涤,干燥后得到产品。铁的氧化物中可能含有亚铁离子,为防止氧化,加入酸溶解之前,应将酸加热煮沸除去氧气。经煮沸的酸溶解样品后加入硫氰化钾溶液若溶液呈现血红色则说明铁的氧化物中含有铁离子,加入具有氧化性的高锰酸钾溶液紫色褪去说明铁的氧化物中含有亚铁离子。= 计算出 n n .2 mol。电荷守恒确定滤液32CuFe22uFe3()e2()0F中 n .298 mol,因此原混合物中 n .098 mol,产品()100985molLe 2()0e中 和 的物质的量之比为 20.98。若在制备过程中亚铁离子被氧化则产品中3e2和 的物质的量之比略大于 21。 F【答案】 (1)作保护气,防止 被氧化 Fe(2)过滤、洗涤 (3)步骤 1:取一定量 3 硫酸于试管中,加热煮沸去除溶解的氧气 1molL步骤 3:溶液呈血红色 步骤 4:取少量步骤 2 配好的溶液于试管中 ,滴加几滴 0.01 酸性高锰酸钾溶液,振荡 1molL高锰酸钾溶液紫色褪去 (4)20.98 (或 10049) (5)制备或测定过程中少量 被氧化了( 其他合理答案也给分)2Fe
