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第3课时 铁的重要化合物
课后篇巩固提升
基础巩固
1.有关铁的氧化物的说法正确的是( )
A.Fe3O4是黑色固体,有磁性
B.Fe2O3既不溶于水也不溶于酸
C.FeO是碱性氧化物,可与H2O反应生成Fe(OH)2
D.FeO、Fe2O3、Fe3O4中铁的化合价相同
解析:Fe2O3能溶于酸,B错误;FeO是碱性氧化物,但不能与H2O反应生成Fe(OH)2,C错误;FeO中铁的化合价为+2价、Fe2O3中铁的化合价为+3价、Fe3O4中铁的化合价为+2价和+3价,D错误。
答案:A
2.为了检验某FeCl2溶液是否变质,可向溶液中加入( )
A.NaOH溶液 B.铁片
C.KSCN溶液 D.石蕊溶液
解析:Fe2+易被氧化为Fe3+,可用KSCN溶液检验是否存在Fe3+。
答案:C
3.下列反应,其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是( )
①金属钠在纯氧中燃烧 ②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液,并在空气中放置一段时间 ③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液 ④无水硫酸铜放入医用酒精中
A.②③①④ B.③②①④
C.③①②④ D.①②③④
解析:①钠在纯氧中燃烧生成淡黄色的Na2O2;②FeSO4与NaOH反应生成Fe(OH)2,在空气中放置生成红褐色Fe(OH)3;③FeCl3与KSCN反应生成红色Fe(SCN)3;④CuSO4遇医用酒精中的水变蓝色。
答案:B
4.下列物质反应后一定有+3价铁生成的是( )
①过量的Fe与Cl2反应
②Fe与过量稀硫酸反应
③FeCl2溶液中通入少量Cl2
④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A.① B.①③
C.①②③ D.①②③④
解析:①中的Cl2氧化性强,它能将铁氧化为+3价,由于不是在溶液中反应,因此过量的铁不会将氯化铁还原。②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2+。③在溶液中Fe2+被Cl2氧化生成Fe3+。④中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2,Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应,但题中未给出反应物间相对量的关系,若铁是足量的,则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。
答案:B
5.将铁粉放入盐酸、MgCl2溶液、FeCl3溶液、CuCl2溶液组成的混合液中,充分反应后,铁粉有剩余,则此时溶液中含有的大量阳离子是( )
A.Cu2+和Fe2+ B.Fe2+和Mg2+
C.Fe3+和Fe2+ D.H+和Cu2+
解析:混合溶液中加入铁粉依次发生如下反应:2Fe3++Fe3Fe2+、Cu2++FeFe2++Cu、2H++FeFe2++H2↑,由于铁粉有剩余,故此时溶液中阳离子主要有Mg2+和Fe2+。
答案:B
6.将过量的Na2O2投入FeCl2溶液中,可观察到的现象是 ( )
A.有白色沉淀生成 B.有红褐色沉淀生成
C.溶液由浅绿色变为黄色 D.不可能有无色气体产生
解析:Na2O2能把Fe2+氧化成Fe3+,Na2O2又与H2O反应生成NaOH和O2,故可生成红褐色沉淀。
答案:B
7.下列关于氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中,不正确的是( )
A.氢氧化亚铁易被空气氧化
B.氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀
C.可利用如图所示装置制备氢氧化亚铁
D.实验中所用氢氧化钠溶液应预先煮沸
解析:氢氧化亚铁(纯净的)是白色絮状沉淀,在空气中易被氧气氧化,B项错误;实验室可利用亚铁盐溶液与碱溶液反应制备氢氧化亚铁,例如用FeSO4溶液与NaOH溶液反应来制备Fe(OH)2,为了防止Fe(OH)2被空气中的氧气氧化,所用氢氧化钠溶液应预先煮沸将氧气排出,然后利用题给装置制备Fe(OH)2,且滴加NaOH溶液的胶头滴管应插入FeSO4溶液中,当制得的Fe(OH)2部分被氧化时,沉淀呈灰绿色。故A、C、D三项均正确。
答案:B
8.选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组:检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+;
乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。
下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是( )
试剂
选项
甲 组
乙 组
A
新制氯水、KSCN溶液
NaOH溶液
B
酸性KMnO4溶液
KSCN溶液
C
KOH溶液
溴水
D
溴水
酸性KMnO4溶液
解析:甲组,在Fe3+存在的条件下,检验Fe2+,要排除Fe3+干扰。所选试剂具备下列条件:一是能与Fe2+发生有明显现象的反应;二是Fe3+不反应,不干扰Fe2+的检验。酸性KMnO4溶液符合条件:5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O,现象是紫色变浅(或褪去)。乙组,在Fe2+存在的条件下,检验Fe3+,用KSCN溶液检验Fe3+,Fe2+无干扰。
答案:B
9.将1.12 g铁粉加入到25 mL 2 mol·L-1的氯化铁溶液中,充分反应后,其结果是( )
A.铁粉剩余,溶液呈浅绿色,Cl-基本不变
B.向溶液中滴入无色KSCN溶液,仍无色
C.Fe2+与Fe3+物质的量之比为6∶1
D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5
解析:n(Fe)=0.02 mol,n(FeCl3)=0.05 mol,由Fe+2Fe3+3Fe2+知,Fe3+过量0.01 mol,铁粉全部溶解,反应生成Fe2+ 0.06 mol;Fe3+过量,滴入无色KSCN溶液,溶液显红色;氧化生成的Fe2+和还原生成的Fe2+的物质的量之比为1∶2。
答案:C
10.将铁粉投入盛有Cu2+、Ag+、Fe3+的溶液中,反应完毕时,若烧杯底部有铁粉剩余,溶液中一定不含有的金属离子是 ,若烧杯中没有铁粉剩余,则溶液中一定含有的金属离子是 ,若溶液中不含有Cu2+时,则一定不含有的金属离子还有 。
解析:溶液中三种离子的氧化性由强到弱的顺序是Ag+>Fe3+>Cu2+,Fe先与氧化性强的离子反应,之后才与氧化性弱的离子反应,离子方程式依次为①Fe+2Ag+Fe2++2Ag,②Fe+2Fe3+3Fe2+,③Fe+Cu2+Fe2++Cu。当Fe剩余时,溶液中Ag+、Fe3+、Cu2+均不存在;若烧杯中没有铁粉,说明至少会发生反应①,是否发生反应②③不确定,故溶液中一定存在的是Fe2+,其他离子均不能确定;若溶液中不含Cu2+,说明反应①②③已进行完全,则Ag+、Fe3+均不会存在。
答案:Ag+、Fe3+、Cu2+ Fe2+ Ag+、Fe3+
11.今有:①铁粉、②溴水、③NaOH溶液、④酸性高锰酸钾溶液、⑤KSCN溶液。用代表它们的序号填空:
(1)与FeCl3溶液反应溶液变红色的是 。
(2)与FeCl3溶液反应产生红褐色沉淀的是 。反应的离子方程式为 。
(3)能将FeCl3转化为FeCl2的是 。反应的离子方程式为 。
解析:由题给试剂可知,与FeCl3溶液反应溶液变红色的为⑤,产生红褐色沉淀的为③,能将FeCl3还原为FeCl2的为①。
答案:(1)⑤ (2)③ Fe3++3OH-Fe(OH)3↓ (3)① 2Fe3++Fe3Fe2+
12.将Fe和Fe2O3的混合物15 g加入150 mL稀硫酸中,生成标准状况下的H2 1.68 L,同时Fe和Fe2O3均无剩余,向溶液中加入KSCN溶液,未见颜色变化。为中和过量的硫酸,且使Fe全部转化为Fe(OH)2,共消耗3 mol·L-1 NaOH溶液200 mL。原硫酸的物质的量浓度为 。
解析:本题涉及的反应非常繁杂,数据又多,若用常规方法很难解答。可以采用整体分析法(也叫终态法或终态分析法,实质为守恒法)——根据题意,反应终了溶液中的溶质只有Na2SO4,根据溶液中的电荷守恒,有:n(Na+)=2n(S),即:n(S)==3 mol·L-1×0.2 L÷2=0.3 mol,c(H2SO4)==2 mol·L-1。
答案:2 mol·L-1
能力提升
1.已知下述三个实验均能发生化学反应:
①
②
③
将铁钉放入硫酸铜溶液中
向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水
将铜丝放入氯化铁溶液中
下列判断正确的是( )
A.实验①中铁钉只作还原剂
B.实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性
C.实验③中发生的是置换反应
D.上述实验证明氧化性:Fe3+>Fe2+>Cu2+
解析:实验①中铁钉作还原剂,氧化性:Cu2+>Fe2+;实验②中Fe2+只表现还原性;实验③中反应为2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,不是置换反应,分析可知,氧化性:Fe3+>Cu2+。综上可知氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,故A正确,B、C、D错误。
答案:A
2.导学号35474072a g铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液恰好完全反应后,得到a g铜,则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为( )
A.7∶1 B.1∶7 C.7∶8 D.8∶7
解析:设参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量分别为x、y。
Fe+Cu2+Fe2++Cu
x x x
Fe+ 2H+Fe2++ H2↑
y 2y
由题意得:56(x+y)=64x
解得:x∶y=7∶1
答案:A
3.下列各图示中,不能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
解析:C项,由于液面上方没有采取隔离措施,因此只能看到白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。
答案:C
4.向一定量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出标准状况下的气体224 mL,在溶液中加入KSCN溶液无红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同量的此混合物,能得到铁的质量为( )
A.11.2 g B.5.6 g
C.2.8 g D.无法计算
解析:根据题意可得,恰好反应后溶液中只存在FeCl2,根据元素守恒可建立关系式:n(Fe)=n(Fe2+)=n(Cl-)=n(HCl)=×0.1 L×1 mol·L-1=0.05 mol,m(Fe)=0.05 mol×56 g·mol-1=2.8 g。
答案:C
5.已知A为常见的金属单质,根据下图所示的关系:
(1)确定A、B、C、D、E、F的化学式,A为 ,B为 ,C为 ,D为 ,E为 ,F为 。
(2)写出④⑤的离子方程式,⑧的化学方程式。
④ ,
⑤ ,
⑧ 。
解析:本题的“突破口”是“红褐色固体F”,故F是Fe(OH)3。从而得出A为Fe,“黑色晶体B”为Fe3O4,继而推出C为FeCl2,D为FeCl3,E为Fe(OH)2。
反应①:Fe+2HClFeCl2+H2↑
反应②:2Fe+3Cl22FeCl3
反应③:Fe3O4+8HClFeCl2+2FeCl3+4H2O
反应④:2FeCl2+Cl22FeCl3
反应⑤:Fe+2FeCl33FeCl2
反应⑥:Fe2++2OH-Fe(OH)2↓
反应⑦:Fe3++3OH-Fe(OH)3↓
反应⑧:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
答案:(1)Fe Fe3O4 FeCl2 FeCl3 Fe(OH)2
Fe(OH)3
(2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- Fe+2Fe3+3Fe2+ 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
6.某化学兴趣小组利用下列试剂:铁粉、锌粉、0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,0.1 mol·L-1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水,探究Fe2+、Fe3+的氧化性、还原性,并利用实验结论解决一些问题。
(1)用所给试剂写出体现Fe2+具有还原性的反应的化学方程式: 。
(2)设计实验方案,完成下列表格。
探究内容
实验方案
实验现象
探究Fe3+具有氧化性
取少量0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,往溶液中加入足量铁粉,再加入少量KSCN溶液
加入铁粉后,溶液颜色变为 。加入KSCN溶液,溶液
(3)该兴趣小组为说明“Fe2+具有氧化性”,提出了向FeCl2溶液中加入锌粉,观察实验现象的方案,该反应的离子方程式为 。
(4)某反应中反应物与生成物有Fe3+、Mn2+、H+、Mn、H2O和一种未知离子X。
①已知Mn在反应中得到电子,则X是 。
②该反应的离子方程式是 。
解析:(1)在反应中Fe2+作还原剂,体现其还原性,因此应选择氧化剂,所以选用氯水,反应为2FeCl2+Cl22FeCl3。
(2)向FeCl3溶液中加入铁粉,发生的反应为2Fe3++Fe3Fe2+,所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向FeCl2溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变红。
(3)向FeCl2溶液中加入锌粉,发生反应的离子方程式为Zn+Fe2+Fe+Zn2+。
(4)已知Mn得电子,故Mn是氧化剂,Mn2+为还原产物,则题目提供的Fe3+是氧化产物,故还原剂为Fe2+,即X为Fe2+。该反应中反应物为Mn、Fe2+和H+,生成物为Mn2+、Fe3+和H2O,n(Mn)∶n(Fe2+)=1∶5。
答案:(1)2FeCl2+Cl22FeCl3
(2)浅绿色 不变色
(3)Fe2++ZnZn2++Fe
(4)①Fe2+ ②Mn+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O
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