5.要证明某溶液中不含Fe3+,而可能含有Fe2+,进行如下实验操作的最佳顺序为( C )
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4(H+)溶液 ③加入少量KSCN溶液
A.①③B.③②
C.③①D.①②③
解析:
先加入少量KSCN溶液,若无红色,证明无Fe3+,然后加氯水,若出现红色,说明有Fe2+存在,故选C。
6.将适量铁粉放入三氯化铁溶液中,完全反应后,溶液中三价铁离子和二价铁离子浓度相等。
则已反应的三价铁离子和未反应的三价铁离子的物质的量之比是( A )
A.23B.32
C.12D.11
解析:
设溶液中未反应的Fe3+的物质的量为amol,则溶液中n(Fe2+)=amol。
2Fe3++Fe===3Fe2+
amolamol
所以反应的Fe3+与未反应的Fe3+物质的量之比为
amolamol=23,故选A。
7.铁有+2价和+3价两种价态,下列反应中不涉及铁元素价态变化的是( D )
A.用还原铁粉除去氯化亚铁溶液中的少许氯化铁杂质
B.铁在氧气中燃烧,其产物溶于盐酸中可得到两种盐
C.氢氧化亚铁是白色固体,在空气中迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
D.氢氧化铁受热分解
解析:
氢氧化铁受热分解得到氧化铁和水,是非氧化还原反应,铁元素价态不变。
其他选项都涉及氧化还原反应,铁元素价态发生变化。
8.下列实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是( D )
解析:
B项中CCl4密度大,应在下层,不能长时间观察到白色沉淀;D项中的操作可防止氧气氧化Fe(OH)2,能较长时间观察到白色沉淀。
9.某学生小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如下一组综合实验,根据实验流程回答相关问题。
(1)请写出Fe2O3与①反应的离子方程式:
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O。
(2)物质②为NaOH溶液(其他合理答案也可)。
(3)请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式:
Fe+2FeCl3===3FeCl2。
(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液,该过程的现象为生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色,此过程中发生的氧化还原反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中,并继续煮沸至液体呈红褐色,得到的分散系③是Fe(OH)3胶体,它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液的本质区别是分散质粒子大小不同。
解析:
(1)Fe2O3为碱性氧化物,能够与盐酸反应生成FeCl3和H2O。
(2)FeCl3溶液能够与碱反应生成Fe(OH)3,物质②可以是NaOH、NH3·H2O等。
(3)Fe3+具有氧化性,能够氧化Fe:
Fe+2FeCl3===3FeCl2。
(4)Fe(OH)2是白色沉淀,能迅速被氧气氧化,会看到沉淀由白色迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,发生的氧化还原反应为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
(5)将饱和氯化铁溶液滴入沸水中,继续煮沸至液体呈红褐色,得到的是Fe(OH)3胶体。
10.铁是人类较早使用的金属之一。
运用所学知识,回答下列问题。
(1)鉴别Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液的方法是用一束可见光照射两种分散系(或丁达尔效应)。
(2)电子工业用FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜,制造印刷电路板,请写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式:
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。
(3)某研究性学习小组为测定FeCl3腐蚀铜后所得溶液的组成,进行了如下实验:
①取少量待测溶液,滴入KSCN溶液呈红色,则待测液中含有的金属阳离子是Fe3+、Fe2+、Cu2+。
②溶液组成的测定:
取50.0mL待测溶液,加入足量的AgNO3溶液,得21.525g白色沉淀,则溶液中c(Cl-)=3mol·L-1。
解析:
(1)Fe(OH)3胶体可发生丁达尔效应,据此可鉴别Fe(OH)3胶体与FeCl3溶液。
(2)Fe3+具有较强氧化性,可将Cu氧化为Cu2+。
(3)①FeCl3与Cu反应后生成FeCl2和CuCl2,故反应后溶液中一定含Fe2+、Cu2+,溶液中滴入KSCN溶液呈红色,则含Fe3+;②在待测溶液中加足量AgNO3后所得白色沉淀为AgCl,其物质的量为0.15mol,则c(Cl-)=
=3mol·L-1。
11.向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( C )
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Cu
解析:
溶液中Fe3+、Cu2+均具有氧化性,且氧化性:
Fe3+>Cu2+,若加入的铁粉是少量的,Fe3+有剩余,加入KSCN溶液仍会变血红,但若Fe3+有剩余,则不会有Cu置换出来,即没有固体存在。
铁粉无论与Fe3+还是与Cu2+反应,均生成Fe2+,若铁粉是过量的,则Cu会被完全置换出来,溶液中无Cu2+,故选C。
12.下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是( B )
A.把铁片插入CuSO4溶液中,验证古代湿法冶铜:
2Fe+3Cu2+===2Fe3++3Cu
B.某溶液中滴入KSCN溶液显红色,说明含Fe3+:
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
C.FeCl3溶液中加入铜粉:
Fe3++Cu===Fe2++Cu2+
D.若要求用两种单质和一种溶液来测定Zn、Cu、Ag三种金属的活动性顺序,可用Zn、Cu和AgNO3溶液:
Zn+2Ag+===Zn2++2Ag
解析:
A中正确的离子反应为Fe+Cu2+===Fe2++Cu;C中离子反应为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+;D中Zn、Cu均与AgNO3发生置换反应生成Ag,则不能比较Zn、Cu的金属性,D错误。
13.下列关于铁及其化合物的说法中正确的是( B )
A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B.某溶液中先加入KSCN溶液无现象,再通入Cl2,发现溶液变红,则证明原溶液含有Fe2+
C.磁铁矿粉末溶于盐酸后,加入KSCN溶液,生成红色沉淀
D.Fe与水蒸气在高温下发生反应生成Fe2O3和H2
解析:
赤铁矿的主要成分是Fe2O3,A错误;磁铁矿粉末溶于盐酸后生成氯化亚铁、氯化铁和水,加入KSCN溶液,溶液变为红色,不是生成红色沉淀,C错误;Fe与水蒸气在高温下发生反应生成Fe3O4和H2,D错误。
14.我国晋代的《抱朴子》中描述了大量的化学反应,其中有①“丹砂(HgS)烧之成水银,积变又还成丹砂”;②“以曾青涂铁,铁赤色如铜”。
下列有关叙述正确的是( B )
A.②中反应的离子方程式为2Fe+3Cu2+===2Fe3++3Cu
B.“曾青”是含有Cu2+的溶液,如硫酸铜溶液
C.“积变又还成丹砂”中的“还”可理解为“被还原”
D.水银能跟“曾青”发生置换反应生成单质铜
解析:
②中发生的反应为CuSO4+Fe===FeSO4+Cu,离子方程式为Cu2++Fe===Fe2++Cu,故A项错误;反应②是Fe置换出溶液中的Cu元素,说明“曾青”是含有Cu2+的溶液,可以为硫酸铜溶液,故B项正确;“积变又还成丹砂”是汞和硫在一起又生成硫化汞,此过程中汞被氧化,故C项错误;“曾青”可以为硫酸铜,汞的还原性弱于铜,汞不能和硫酸铜发生置换反应生成铜,故D项错误。
15.下列物质在给定条件下的转化均能一步实现的是( D )
A.Fe3O4
Fe
FeCl3
B.H2O2
H2
H2O
C.CaCl2溶液
CaCO3
CO2
D.CuSO4溶液
Cu
CuO
解析:
铁与稀盐酸反应生成的是氯化亚铁,不是氯化铁,不能一步实现,故A不选;过氧化氢分解生成氧气和水,不能生成氢气,故B不选;由于盐酸的酸性大于碳酸,所以向氯化钙溶液中通入二氧化碳,不能生成碳酸钙沉淀,故C不选;铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,铜与氧气反应生成氧化铜,故选D。
16.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,则下列说法正确的是( B )
A.残余固体是铜和铁
B.最后得到的溶液中一定含有Cu2+
C.将残余固体加入到稀H2SO4中,有气泡产生
D.最后得到的溶液中可能含有Fe3+
解析:
Fe2(SO4)3溶液中,加入ag铜,发生反应:
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(Fe3+可能剩余),再加铁,发生反应:
2Fe3++Fe===3Fe2+、Cu2++Fe===Fe2++Cu,显然铁没有将溶液中Cu2+全部还原。
残余固体是铜,如果为铁和铜,则c>a,A错误;残余固体为Cu,加入到稀H2SO4中无气泡产生,C错误;最后得到的溶液中一定没有Fe3+,D错误。
17.(双选)将1.12g铁粉加入到25mL2mol·L-1的氯化铁溶液中,充分反应后,其结果是( CD )
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.溶液中Fe2+与Fe3+物质的量之比为61
D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为12
解析:
n(Fe)=0.02mol,n(FeCl3)=0.05mol,由Fe+2Fe3+===3Fe2+知,Fe3+过量0.01mol,铁粉全部溶解,反应生成Fe2+0.06mol,C正确;Fe3+过量,滴入无色KSCN溶液,溶液显红色,B错误;氧化生成的Fe2+和还原生成的Fe2+的物质的量之比为12,D正确。
18.为了防止枪支生锈,常采用化学处理使钢铁零件表面生成Fe3O4的致密保护层——“发蓝”。
化学处理过程中其中一步的反应为3Fe+NaNO2+5NaOH===3Na2FeO2+H2O+NH3↑。
下列叙述不正确的是( D )
A.枪支“发蓝”实质上是使铁表面钝化
B.上述反应中,铁被氧化
C.NO
的氧化性大于FeO
的氧化性
D.反应中转移电子2mol,生成还原产物8.5g
解析:
枪支“发蓝”的过程是使钢铁零件表面生成Fe3O4的致密保护层,即铁表面钝化,A正确;该反应中铁被氧化成Na2FeO2,NaNO2被还原成NH3,氧化剂是NaNO2,氧化产物是Na2FeO2,NO
的氧化性大于FeO
的氧化性,B、C正确;反应中转移电子2mol,生成还原产物NH3的质量约为5.7g,D错误。
19.金属及其化合物在人类生活、生产中发挥着重要的作用。
印刷电路板由高分子材料和铜箔复合而成,刻制印刷电路时,工业上常用FeCl3溶液作为“腐蚀液”,有CuCl2和FeCl2生成。
如下是某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜并重新获得FeCl3溶液所采用的工艺流程图:
请回答下列问题。
(1)实验室中,检验溶液中存在Fe3+的试剂是KSCN溶液,证明Fe3+存在的现象是溶液变成血红色。
(2)写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式:
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。
(3)写出上述流程图中加入或生成的有关物质的化学式:
①Fe,②FeCl2,④HCl。
(4)含有②的滤液与⑤反应的化学方程式为
2FeCl2+Cl2===2FeCl3。
解析:
废液中含有FeCl2、CuCl2、FeCl3,向废液中加入过量Fe,发生的离子反应为2Fe3++Fe===3Fe2+、Cu2++Fe===Fe2++Cu,然后过滤,滤液中含有FeCl2,滤渣中含有Cu、Fe,向滤渣中加入过量盐酸,Fe溶解,Cu不溶解,然后过滤得到金属单质Cu,滤液中含有FeCl2,向FeCl2滤液中通入过量Cl2,发生的离子反应为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,从而得到FeCl3溶液。
(1)Fe3+和KSCN溶液混合生成硫氰化铁而使溶液呈血红色,可以用KSCN溶液检验Fe3+。
(2)氯化铁具有氧化性,能氧化Cu生成铜离子,自身被还原生成氯化亚铁,离子反应方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。
(3)通过以上分析知,①②④分别是Fe、FeCl2、HCl。
(4)FeCl2与Cl2发生氧化还原反应生成FeCl3,化学方程式为2FeCl2+Cl2===2FeCl3。
20.实验室用如图装置测定FeO和Fe2O3固体混合物中Fe2O3的质量。
(1)为了安全,在点燃D处的酒精灯之前,必须打开a,让A中产生的H2排尽装置中的空气。
(2)装置B的作用是除去H2中混有的氯化氢气体。
装置C中装的液体是浓硫酸,所起的作用是干燥H2。
(3)若FeO和Fe2O3固体混合物的质量为23.2g,反应完全后U形管的质量增加7.2g,则混合物中Fe2O3质量为16g。
(4)若装置中无干燥管F,则测得的Fe2O3质量将偏大(填“偏大”“偏小”或“无影响”,下同),若反应后得到的