课时跟踪检测(十) 铁及其化合物

课时跟踪检测（十） 铁及其化合物

1．下列说法正确的是( )

A．铁是位于第四周期ⅧB族元素，是一种重要的过渡元素 B．四氧化三铁是氧化铁和氧化亚铁组成的混合物

C．14 g铁粉和7 g硫粉混合后高温下充分反应能生成21 g硫化亚铁 D．铁在溴蒸气中点燃可生成FeBr3

解析：选D A项，铁是位于第四周期Ⅷ族元素，是一种重要的过渡元素，错误；B项，四氧化三铁是纯净物，错误；C项，14 g铁粉和7 g硫粉混合后高温下充分反应，硫粉不足，FeS的质量小于21 g，错误。

2．(2016·德州模拟)下列有关铁及其化合物的有关说法中正确的是( ) A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4

B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2

C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤 D．Fe3与KSCN产生血红色沉淀

＋

解析：选C 赤铁矿的主要成分是Fe2O3，故A错误；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2，故B错误；铁粉把FeCl3还原成FeCl2，从而除去FeCl3，故C正确；Fe3

＋

与KSCN产生血红色溶液，不是沉淀，故D错误。

3．(2016·扬州模拟)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沉淀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 反应开始时生成的氢气进入B中，可排出氧气，防止生成的氢氧化亚铁被氧化，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，故A正确；FeCl3易水解，配制溶液时应防止溶液因水解而生成氢氧化铁沉淀，可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，故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，故D正确。

＋

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4．(2016·宣城模拟)为了除去硫酸铜溶液中含有的Fe2杂质，先加入合适的氧化剂使

＋

Fe2氧化为Fe3，下列物质中最好选用( )

＋

＋

A．KMnO4溶液 C．氯水

B．H2O2溶液 D．HNO3溶液

＋

＋

解析：选B A、C、D三项中的氧化剂虽均能使Fe2氧化为Fe3，但同时会引入新的杂质，故此三项不符合题意；双氧水具有氧化性，能氧化亚铁离子为铁离子，还原产物为水，不引入新杂质，故选B。

5．在FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是( )

A．加入KSCN溶液一定不变红色 B．溶液中一定含Fe2

＋

C．溶液中一定含Cu2

＋

D．剩余固体中一定含铜

解析：选C 氧化性Fe3＞Cu2，加入Fe先还原Fe3，然后再还原Cu2。

＋

＋

＋

＋

6．(2016·黑河模拟)硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是( )

A．碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂 B．为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行 C．可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化 D．常温下，(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的大

解析：选D 碱式硫酸铁电离产生Fe3，Fe3能发生水解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3

＋

＋

胶体具有吸附性，可用作净水剂，故A正确；NH4HCO3不稳定，受热易分解，所以为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行，故B正确；KSCN溶液遇Fe2溶液无

＋

现象，(NH4)2Fe(SO4)2若被氧化则生成Fe3，KSCN溶液遇Fe3溶液变红，故C正确；

＋

＋

(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小，所以FeSO4才能与(NH4)2SO4反应生成(NH4)2Fe(SO4)2，故D错误。

7．下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )

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选项 A 操作和现象 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2～3滴，溶液呈红色 CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液，溶液不显红色 取少量Fe(NO3)2试样加水溶解，加稀H2SO4酸化，滴加KSCN溶液，溶液变为红色 向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色 结论或目的 红砖中含有氧化铁 B 黑色固体中没有Fe3O4 该Fe(NO3)2试样已经变质 原溶液中含有Fe2 ＋C D 解析：选A B项中CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使有Fe3O4，其溶于盐酸后产生的Fe3与Fe发生反应：Fe＋2Fe3===3Fe2，加入KSCN溶液也不显红色，错误；C项中NO3

＋

＋

＋

＋

＋

＋＋

＋

－

＋H具有强氧化性，而Fe2具有还原性，两者发生氧化还原反应，有Fe3生成，遇KSCN溶液呈红色，无法证明样品是否变质，错误；D项中若原溶液中无Fe2存在Fe3，也有此现象，错误。

8．(2016·孝感模拟)向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300 mL 1 mol·L

＋

－1

的盐酸，

恰好使混合物完全溶解，所得溶液中不含Fe3，若用过量的CO在高温下还原相同质量的原混合物，固体减少的质量为( )

A．2.4 g C．6.4 g

B．4.8 g D．1.6 g

＋

解析：选A 加入盐酸后先后发生：Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O①，2Fe3＋11＋＋

Cu===2Fe2＋Cu2②，由①可得n(O)＝3n(Fe2O3)＝n(HCl)＝0.3×1×＝0.15 mol，由质

22量守恒可得，固体减少的质量为Fe2O3中氧的质量，为0.15×16＝2.4 g，A正确。

9．FeCO3与砂糖混用可以作补血剂，实验室里制备FeCO3的流程如图所示，下列说法错误的是( )

A.可利用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质 B.沉淀过程中有CO2气体放出

C.过滤操作中常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒 D.产品FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO

解析：选D FeSO4溶液中加碳酸氢铵生成FeCO3，过滤、洗涤，即可得到FeCO3固体。亚铁离子变质会生成铁离子，则可利用KSCN溶液检验，故A正确；FeSO4与碳酸氢

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铵发生的反应为：Fe2＋2HCO3===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑，则沉淀过程中有CO2气体放

＋

－

出，故B正确；过滤操作中过滤时用到漏斗，用玻璃棒引流，烧杯盛放溶液，所以过滤操作中常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，故C正确；二价铁在空气中加热易被氧化为三价铁，所以FeCO3在空气中高温分解不能得到FeO，故D错误。

10.将9.0 g铜和铁的混合物投入100 mL稀中并加热，充分反应后得到标准状况下1.12 L NO，剩余4.8 g金属；继续加入100 mL等浓度的稀，金属完全溶解，又得到标准状况下1.12 L NO。若向反应后的溶液中加入KSCN溶液，溶液不变红，则下列说法正确的是 

A.第一次与100 mL稀反应后剩余的4.8 g金属为铜和铁 B.反应前稀的物质的量浓度无法计算

C.若向上述最后所得溶液中再加入足量稀，还可得到标准状况下1.12 L NO D.原混合物中铜和铁的物质的量均为0.075 mol

解析：选D 由题目信息“向反应后的溶液中加入KSCN溶液，溶液不变红”可知，反应后溶液中的金属离子为Fe2、Cu2。设混合物中Cu、Fe的物质的量分别为a、b，则

＋

＋

根据氧化还原反应中得失电子守恒列等式：2a＋2b＝3×1.12 L＋1.12 L/22.4 L·mol1，另

－

外根据铜和铁混合物的质量列等式： g·mol1a＋56 g·mol1b＝9.0 g，解得a＝b＝0.075

－

－

mol，D项正确；第一次与100 mL稀反应，得到电子的物质的量为3×1.12 L/22.4 L·mol1＝0.15 mol，而0.075 mol Fe参与反应转化为Fe2，失去电子的物质的量也是0.15

－

＋

mol，故剩余的金属只有铜，A项错误；根据第一次反应可知的物质的量浓度为2×0.075 mol＋1.12 L/22.4 L·mol1/0.1 L＝2.0 mol·L1，B项错误；向上述最后所得溶液中再加入足

－

－

量稀，发生反应：3Fe2＋4H＋NO3===3Fe3＋NO↑＋2H2O，生成NO的物质的量

＋

＋

－

＋

为0.075 mol/3＝0.025 mol，即标况下0.56 L，C项错误。

11.2016·安阳模拟铁矿石是工业炼铁的主要原料之一，其主要成分为铁的氧化物设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与H2SO4反应。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究。

Ⅰ.铁矿石中含氧量的测定

①按如图组装仪器，检查装置的气密性；

②将5.0 g铁矿石放入硬质玻璃管中，装置B、C中的药品如图所示夹持仪器均省略； ③从左端导气管口处不断地缓缓通入H2，待C装置出口处H2验纯后，点燃A处酒精灯；

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④充分反应后，撤掉酒精灯，再持续通入氢气至完全冷却。

1装置C的作用为_______________________________________________________。 2测得反应后装置B增重1.35 g，则铁矿石中氧的百分含量为___________________。 3若将H2换成CO，则还需补充 装置。

(4)步骤④中煮沸的作用是___________________________________________________。 (5)步骤⑤中用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还有________________________________________________________________________。

(6)下列有关步骤⑥的操作中说法正确的是__________。 a．因为碘水为黄色，所以滴定过程中不需加指示剂 b．滴定过程中可利用淀粉溶液作为指示剂 c．滴定管用蒸馏水洗涤后可以直接装液 d．锥形瓶不需要用待测液润洗

e．滴定过程中，眼睛注视滴定管中液面变化

f．滴定结束后，30 s内溶液不恢复原来的颜色，再读数 (7)若滴定过程中消耗0.500 0 mol·L为________。

Ⅲ.(8)由Ⅰ、Ⅱ可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式__________。

解析：Ⅰ.(1)该实验中，氢气和氧化铁反应生成金属铁和水，根据固体质量的变化来计算铁的含量，B处的干燥管作用是吸收产生的水蒸气，所以C装置要防止空气中的水蒸气和CO2进入B中，影响测定结果。

1.35

×1618

(2)测得反应后装置B增重1.35 g，根据反应的实质，氧元素的质量分数是

5.0×100%＝24%。

(3)因CO有毒，不能排放到空气中，应加尾气处理装置。

Ⅱ.(4)向铁矿石中加入硫酸，酸化反应生成硫酸的铁盐溶液，还存在过量的硫酸溶液，加入过量的氯气，煮沸的作用是赶走溶液中溶解的过量的Cl2，否则会影响与KI的反应，带来实验误差。

(5)若稀释到250 mL，采用的仪器有：烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250 mL容量瓶。 (6)a.碘水为黄色，三价铁离子也是黄色溶液，滴定过程中需加指示剂，故a错误；

－1

的KI溶液20.00 mL，则铁矿石中铁的百分含量

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b．滴定过程中，三价铁可以和碘离子发生反应生成亚铁离子和碘单质，碘单质遇到淀粉溶液显示蓝色，但不能确定是否达到滴定终点，故b错误；

c．滴定管用蒸馏水洗涤后必须用标准液润洗，故c错误； d．锥形瓶不需要用待测液润洗，故d正确；

e．滴定过程中，眼睛注视锥形瓶中颜色的变化，故e错误； f．滴定结束后，30 s内溶液不恢复原来的颜色再读数，故f正确。

(7)由于所取溶液(含Fe3)的体积与消耗KI溶液的体积相等，反应的方程式为2Fe3＋

＋

＋

2I===2Fe2＋I2，结合方程式可知，c(Fe3)＝c(KI)＝0.5 mol·L1，所以铁元素的百分含量

－

＋

＋

－

0.5 mol·L1×0.25 L×56 g·mol1为×100%＝70%。

10 g

－

－

Ⅲ.(8)铁的质量分数是70%，氧元素的质量分数是24%，所以100 g铁矿石中，铁元素7024

的质量是70 g，氧元素质量是24 g，铁元素和氧元素的物质的量比为∶＝5∶6，铁的

5616氧化物的化学式为Fe5O6。

答案：(1)防止空气中的水蒸气和CO2进入B中，影响测定结果 (2)24% (3)尾气处理 (4)赶走溶液中溶解的过量的Cl2 (5)250 mL容量瓶 (6)df (7)70% (8)Fe5O6

12．某学生欲通过实验方法验证Fe2的性质。

＋

(1)该同学在实验前，依据Fe2的__________性，填写了下表。

＋

实验操作 向盛有新制FeSO4溶液的试管中滴入数滴浓，振荡 预期现象 试管中产生红棕色气体，溶液颜色逐渐变黄 ＋反应的离子方程式 Fe2＋NO3＋2H===Fe3＋－＋＋NO2↑＋H2O 依照表中操作，该同学进行实验，观察到液面上方气体逐渐变为红棕色，但试管中溶液颜色却变为深棕色。

为了进一步探究溶液变为深棕色的原因，该同学进行如下实验。

(2)向原新制FeSO4溶液和反应后溶液中均加入KSCN溶液，前者不变红色，后者变红，该现象的结论是__________________________________________________________

________________________________________________________________________。 (3)该同学通过查阅资料，认为溶液的深棕色可能是NO2或NO与溶液中Fe2或Fe3

＋

＋

发生反应而得到的。为此他利用如图装置(气密性已检验，尾气处理装置略)进行探究。

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ⅰ.打开活塞a、关闭活塞b，甲装置中反应开始后，观察到丙中溶液逐渐变为深棕色，而丁中溶液无明显变化。

ⅱ.打开活塞b、关闭活塞a，一段时间后再停止甲中反应。

ⅲ.为与ⅰ中实验进行对照，更换丙、丁后，使甲中反应继续，观察到的现象与步骤ⅰ中相同。

①铜与足量浓反应的化学方程式是_______________________________________ ________________________________________________________________________； ②装置乙的作用是___________________________________________________； ③步骤ⅱ的目的是___________________________________________________； ④该实验可得出的结论是________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)该同学重新进行(1)中实验，观察到了预期现象，其实验操作是________________________________________________________________________。

解析：(1)产生的红棕色气体为NO2，说明HNO3被还原，溶液变为黄色，说明Fe2被

＋

氧化为Fe3，Fe2表现了还原性。(2)Fe3与SCN作用显红色，是Fe3的特征反应。(3)整

＋

＋

＋

－

＋

个装置中，先将NO2通入丙、丁，然后将NO2转化成NO，来检验NO的影响。由于步骤ⅰ后，装置乙之后的导气管中会有NO2剩余，所以需要除去以排除剩余NO2对NO的干扰。由于NO2、NO通入FeSO4溶液中，都产生深棕色，在Fe2(SO4)3溶液中都不变色，说明NO2、NO对Fe2有影响，而对Fe3无影响，从而得出结论。

＋

＋

答案：(1)还原

(2)Fe2被氧化为Fe3

＋

＋

(3)①Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O ②使NO2转化为NO

③排出乙右侧装置中残留的NO2

④溶液的深棕色是由NO或NO2与Fe2作用得到的(或不是由NO或NO2与Fe3作用

＋

＋

得到的)

(4)向盛有浓的试管中滴入数滴新制FeSO4溶液

13．(2015·四川高考)为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)。

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活化硫铁矿还原Fe3的主要反应为FeS2＋7Fe2(SO4)3＋8H2O===15FeSO4＋8H2SO4，不

＋

考虑其他反应。请回答下列问题：

(1)第Ⅰ步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是

________________________________________________________________________。 (2)检验第Ⅱ步中Fe3是否完全还原，应选择__________(填字母编号)。

＋

A．KMnO4溶液 B．K3[Fe(CN)6]溶液 C．KSCN溶液

(3)第Ⅲ步加FeCO3调溶液pH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH降到5.2，此时Fe2不沉淀，滤液中铝、硅杂质被除尽 。通入空气引起溶液pH降低的原因是

＋

_______________________________________________________________________。

(4)假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3，其含量为50%。将a kg质量分数为b%的硫酸加入c kg烧渣中浸取。铁的浸取率为96%，其他杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程，第Ⅲ步应加入FeCO3________kg。

解析：(1)碱性氧化物(Fe2O3)与酸(H2SO4)反应生成盐[Fe2(SO4)3]和水，离子方程式为Fe2O3＋6H===2Fe3＋3H2O。

＋

＋

(2)Fe3的检验应选择KSCN溶液，C项正确；A、B项均为检验Fe2的试剂。

＋

＋

(3)通入空气引起溶液pH降低的原因：Fe2被氧化为Fe3，Fe3水解产生H。

＋

＋

＋

＋

(4)加入FeCO3的目的是中和剩余H2SO4和生成的H2SO4，根据化学方程式Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O和FeS2＋7Fe2(SO4)3＋8H2O===15FeSO4＋8H2SO4知，1 mol Fe2O3生成FeSO4实际消耗

13

mol H2SO4，根据化学方程式FeCO3＋H2SO4===FeSO4＋H2O7

＋CO2↑，则消耗FeCO3的物质的量等于剩余硫酸的物质的量，剩余硫酸的物质的量＝a×b%c×50%×96%13a×b%c×50%×96%13

－×，则消耗FeCO3的质量＝－××116 kg981607981607＝(0.011 8ab－0.6c)kg或

＋

29ab1 131c

－kg。 2 4501 750

＋

答案：(1)Fe2O3＋6H===2Fe3＋3H2O (2)C (3)Fe2被氧化为Fe3，Fe3水解产生H

＋

＋

＋

＋

(4)0.011 8ab－0.6c或

29ab1 131c

－ 2 4501 750