第三章第三节铁及其重要化合物.docx
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第三章第三节铁及其重要化合物
铁及其重要化合物
湖南省安仁县一中刘小锟
一、选择题
1．将铁片投入下列溶液中，不放出气体，并且Fe片质量减轻的是（ ）
A．CuSO4 B．H2SO4
C．AgNO3D．FeCl3
解析：
A项中Fe置换出Cu而使Fe片质量增大；B项中产生气体；C项中Fe置换出Ag而使Fe片质量增大；D项发生反应：
Fe＋2FeCl3===3FeCl2，符合条件，故选D.
答案：
D
2．下列离子的检验方法合理的是（ ）
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋
C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋
解析：
A.
呈红色，说明含Fe3＋，无法判断是否含Fe2＋；
B.
呈红色，说明含Fe3＋，但Cl2有氧化性，无法判断原来是Fe2＋还是Fe3＋；
C.
红褐色沉淀，说明含有Fe3＋；
D.
白色沉淀―→红褐色，说明含有Fe2＋，但由于红褐色的掩盖，无法说明是否有Mg2＋.
答案：
C
3．将ag铁和氧化铁的混合物加入800mLpH＝1的盐酸中充分反应后，盐酸全部消耗，固体无剩余并放出标准状况下气体0.224L．则下列判断中正确的是（ ）
A．原混合物中n（Fe）∶n（Fe2O3）＝2∶1
B．向溶液中滴入无色的KSCN溶液，显血红色
C．无法计算出原混合物的质量a
D．此时溶液中Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为3∶1
解析：
因为Fe3＋和H＋的氧化性强弱顺序为Fe3＋>H＋，所以当产生氢气时，说明Fe3＋已经全部被还原为Fe2＋.n（H2）＝0.01mol，则参加反应Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑的铁为0.01mol，H＋为0.02mol，则溶解Fe2O3的H＋为0.08mol－0.02mol＝0.06mol，所以n（Fe2O3）＝0.01mol，参加反应Fe＋2Fe3＋＝3Fe2＋的Fe为0.01mol，所以混合物中n（Fe）＝0.02mol.故n（Fe）∶n（Fe2O3）＝2∶1.
答案：
A
4．（2011·北京西城区）下列叙述中，正确的是（ ）
A．在船舶的外壳装上铜块可防止其发生电化学腐蚀
B．MnO2、FeCl3和CuSO4都可加快H2O2的分解速率
C．FeCl3溶液和Fe2（SO4）3溶液加热蒸干、灼烧都得到Fe2O3
D．用惰性电极分别电解CuCl2溶液和MgCl2溶液分别得到单质Cu和Mg
解析：
A项中铜比铁不活泼；铁做负极，加快腐蚀，A不正确；Fe2（SO4）3溶液加热蒸干、灼烧仍是Fe2（SO4）3，C不正确；电解MgCl2溶液，阴极产生H2，得不到Mg，D不正确．
答案：
B
5．（2010·巢湖模拟）有一铁的氧化物样品，用140mL5mol/L盐酸可恰好使其完全溶解．所得溶液可吸收标准状况下0.56L氯气，使其中的Fe2＋全部转化为Fe3＋.该样品可能的化学式为（ ）
A．Fe4O5B．Fe2O3
C．Fe5O7D．Fe3O4
解析：
Cl2为0.025mol，据反应2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－可知，FeCl2为0.05mol，其中Cl－为0.1mol；盐酸中Cl－共为0.7mol，据Cl－守恒说明生成FeCl3为0.2mol，故n（Fe2＋）∶n（Fe3＋）＝1∶4，化学式可为2Fe2O3·FeO.
答案：
C
6．（2011·南京调研）向含有Cu（NO3）2、Zn（NO3）2、Fe（NO3）3、AgNO3各0.1mol的混合溶液中加入0.1mol铁粉，充分搅拌后，Fe溶解，溶液中不存在Fe3＋，同时析出0.1molAg.下列结论错误的是（ ）
A．氧化性：
Zn2＋>Cu2＋>Fe3＋>Ag＋
B．Fe3＋的氧化性大于Cu2＋
C．溶液中Cu2＋与Fe2＋的物质的量之比为1∶2
D．1molFe可还原2molFe3＋
解析：
铁粉先跟Ag＋反应，然后再与Fe3＋反应，由反应方程式得，Ag＋、Fe3＋完全反应后铁粉没有剩余，B、C正确.1molFe可还原2molFe3＋，D正确．
答案：
A
二、非选择题
7．（2010·海南高考）A～G各物质间的关系如下图，其中B、D为气态单质．
请回答下列问题：
（1）物质C和E的名称分别为________、________；
（2）可选用不同的A进行反应①，若能在常温下进行，其化学方程式为________________________________________________________________________；
若只能在加热情况下进行，则反应物A应为________；
（3）反应②的化学方程式为______________________________________________；
（4）新配制的F溶液应加入________以防止其转化为G.检验G溶液中阳离子的常用试剂是________，实验现象为________________．
解析：
由转化关系图可推B、D一个是Cl2，一个是O2，E和C反应生成F和G的混合物，可确定B为O2，D为Cl2，则C为浓盐酸，G为FeCl3，E为Fe3O4，F为FeCl2，根据实验室制O2的反应条件可知，常温下发生①，则A为H2O2，加热条件下发生①，则A为KClO3，为了防止Fe2＋被氧化，在其溶液中常加入铁屑，Fe3＋的检验常用试剂为KSCN，实验现象为血红色．
答案：
（1）浓盐酸 四氧化三铁
（2）2H2O2
2H2O＋O2↑ KClO3
（3）MnO2＋4HCl（浓）
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
（4）铁屑 KSCN 溶液呈血红色
8．（2008·北京理综）由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末，取样品进行下列实验（部分产物略去）：
（1）取少量溶液X，加入过量的NaOH溶液，有沉淀生成．取上层清液，通入CO2，无明显变化，说明样品中不含有的物质是（填写化学式）________．
（2）Z为一种或两种气体：
①若Z只为一种气体，试剂a为饱和NaHCO3溶液，则反应Ⅰ中能同时生成两种气体的化学方程式是：
____________________________________.
②若Z为两种气体的混合物，试剂a为适量水，则Z中两种气体的化学式是__________________．
（3）向Y中通入过量氯气，并不断搅拌，充分反应后，溶液中的阳离子是（填写离子符号）______________．
（4）取Y中的溶液，调pH约为7，加入淀粉KI溶液和H2O2，溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成．当消耗2molI－时，共转移3mol电子，该反应的离子方程式是：
________________________________________________________________________.
（5）另取原样品，加入足量稀硫酸充分反应．若溶液中一定不会产生Y中的红色固体，则原样品中所有可能存在的物质组合是（各组合中的物质用化学式表示）________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
解析：
首先要注意框图中量的描述“过量”，然后做大致的推断，再根据具体的设问提供的信息具体分析．大致猜想：
“浓酸”和“两种气体”可推知“浓酸”可能为浓硫酸或浓硝酸，金属元素只有Fe、Cu、Al，则溶液X可能为Fe2（SO4）3、CuSO4、Al2（SO4）3或Fe（NO3）3、Cu（NO3）2、Al（NO3）3.两种气体可能为SO2、CO2或NO2、CO2，不可能为NO2、NO，因浓酸过量．Y中溶液定有Fe2＋，还可能有Al3＋.Y中固体一定有Fe（前述过量Fe粉）、Cu.
（1）若有Al，则应有2AlO
＋CO2＋3H2O===2Al（OH）3↓＋CO
，或AlO
＋CO2＋2H2O===Al（OH）3↓＋HCO
，肯定有白色沉淀产生．“无明显变化”说明原混合物中无Al.
（2）①“若Z只为一种气体，试剂a为饱和NaHCO3溶液”，则Z为CO2，两种气体中一种与NaHCO3溶液反应生成CO2，应为SO2：
SO2＋2NaHCO3===Na2SO3＋2CO2＋H2O，则浓酸为浓硫酸．
②若Z为两种气体的混合物，a为适量水，则其中一种为NO2：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，气体Z为NO与CO2的混合气体，则浓酸为浓硝酸．
（3）Y溶液中有大量的Fe2＋，少量H＋，固体为Fe、Cu，通入过量Cl2，并不断搅拌，则发生的反应有：
Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－，Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO,2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，HClO＋H＋＋Cu===Cu2＋＋Cl－＋H2O,2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋.所以溶液中的阳离子有Fe3＋、Cu2＋、H＋.
（4）当消耗2molI－时，共转移3mol电子，且有红褐色沉淀Fe（OH）3生成．则I－与Fe2＋共同还原H2O2：
4I－＋2Fe2＋＋3H2O2===2I2＋2Fe（OH）3↓.（这是一个新动向，氧化剂或还原剂不止一种的氧化还原反应离子方程式的书写）
（5）通过前面的分析已知原样品中一定有CuO和C，一定无Al，Fe2O3、Fe是否存在不能确定．“另取原样品，加入足量稀硫酸充分反应．若溶液中一定不会产生Cu”，则一定不会发生Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，则原样品中无Fe，可能的组合有：
CuO、C；CuO、C、Fe2O3.
答案：
（1）Al
（2）①C＋2H2SO4（浓）
CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
②NO、CO2 （3）Cu2＋、Fe3＋、H＋
（4）2Fe2＋＋3H2O2＋4I－===2Fe（OH）3↓＋2I2
（5）CuO、C或CuO、C、Fe2O3
检测
（二）
一、选择题
1．下列反应的离子方程式正确的是（ ）
A．硫酸铁溶液与氢氧化钡溶液反应：
Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3
B．硫化钠溶液与氯化铁溶液反应：
2Fe3＋＋3S2－===Fe2S3
C．过量的铁与很稀的硝酸溶液反应无气体放出：
4Fe＋10H＋＋NO
===4Fe2＋＋3H2O＋NH
D．硫化氢气体通入氯化亚铁溶液：
H2S＋Fe2＋===FeS＋2H＋
解析：
A项中还生成BaSO4.B项中Fe3＋与S2－发生氧化还原反应，离子方程式为2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S.C项中无气体放出，说明NO
被还原为NH
，离子方程式符合书写要求．D项中由于盐酸比H2S酸性强，且HCl能溶解FeS，故D项反应不能发生．
答案：
C
2．向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300mL1mol/L的HCl溶液，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中加入KSCN溶液后无红色出现，若用过量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，固体的质量减少了（ ）
A．6.4gB．4.8g
C．2.4gD．1.6g
解析：
本题可按照盐酸中的氢与氧化铁中的氧结合成H2O的方法计算，HCl为0.3mol，则结合的氧原子为0.15mol，减少的质量就是氧原子的质量：
0.15mol×16g/mol＝2.4g.
答案：
C
3．将16gFeS与FeO的混合物，投入到含有1mol硝酸的溶液中充分反应，只产生1/3molNO气体，得到澄清的混合溶液，下列计算结果正确的是（ ）
A．混合物中含有0.1molFeS
B．混合物中含有0.8molFeO
C．被还原的HNO3为1/3mol
D．参加反应的HNO3为1mol
解析：
只产生1/3molNO，说明被还原的HNO3为1/3mol.由于得到澄清溶液，在硝酸中Fe从＋2价被氧化为＋3价，S从－2价被氧化为＋6价．设FeS和FeO的物质的量分别为xmol、ymol.
由质量守恒得88x＋72y＝16①
由得失电子守恒得9x＋y＝
×3②
联立①②得x＝y＝0.1，综上所述，A、C正确．
答案：
AC
4．某合金（仅含铜、铁）中铜和铁的物质的量之和为ymol，其中Cu的物质的量分数为a，将其全部投入50mLbmol·L－1的硝酸溶液中，加热使其充分反应（假设NO是唯一的还原产物）．下列说法正确的是（ ）
A．若金属有剩余，在溶液中再滴入硫酸后，金属又开始溶解
B．若金属全部溶解，则溶液中一定含有Fe3＋
C．若金属全部溶解，且产生336mL气体（标准状况），则b＝0.3
D．当溶液中金属离子只有Fe3＋、Cu2＋时，则a与b的关系为：
b≥80y（1－a/3）
解析：
金属铜、铁与硝酸作用生成硝酸盐，当加入H2SO4时，剩余的金属又会与溶液中的H＋、NO
作用而使金属溶解，A正确；若金属全部溶解，溶液中一定含有Cu2＋，Fe的存在形式不确定，B不正确；当金属全部溶解，且放出气体的体积为V（NO）时，根据电子得失守恒有y·a·2＋y（1－a）·n＝
×3①（n为铁的化合价），若金属全部溶解，则HNO3恰好完全反应或过量，故有y·a·2＋y（1－a）·n＋
≤50×10－3L·bmol·L－1②，当V（NO）＝336mL时，由①②得b≥1.2，C不正确；当n＝3时，由①②中消去V（NO）得b≥80y（1－
），D正确．
答案：
AD
二、非选择题
5．将Fe粉、Cu粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液和CuCl2溶液，混合于某容器中充分反应（假定容器不参与反应），试判断下列情况下溶液中存在的金属离子和金属单质．
（1）若铁粉有剩余，则容器中不可能有__________；
（2）若氯化铜有剩余，则容器中还可能有__________；
（3）若氯化铁有剩余，则容器中不可能有__________，一定有__________．
解析：
该题属物质共存问题，解答该题应首先弄清物质间可能发生的反应，凡相互间能发生反应的物质，就不可能（大量）共存，该题涉及的反应有：
①Fe＋2FeCl3===3FeCl2
②Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2
③Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2.
（1）若Fe粉有剩余，则容器中就不可能有Fe3＋、Cu2＋，因为它们能发生上述①②反应．
（2）若CuCl2有剩余，则容器中不可能有Fe，Cu和Fe3＋可能含一种；一定有Fe2＋.
（3）若FeCl3有剩余，则容器中不可能有Fe、Cu，一定有Fe2＋.
答案：
（1）Fe3＋、Cu2＋
（2）Fe2＋、Fe3＋或Cu、Fe2＋
（3）Fe、Cu Fe2＋
6．（2011·金陵中学5月）铁是日常生活中最常见的金属，某班学生在学习铁的知识时，有下列问题：
问题1：
铁为何被称为黑色金属？
问题2：
CuO在高温下可分解为Cu2O和O2，Fe2O3在高温下是否也分解为FeO和O2?
（1）对于问题1，学生上网查询，有两种解释：
A．因为在铁表面上有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属
B．因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以叫黑色金属
①你认为正确的说法是________（填选项）；
②若有一黑色粉末你如何鉴别是铁粉，还是Fe3O4粉末：
_______________________.
③若有一黑色粉末为铁和四氧化三铁的混合物，你如何证明其中有Fe3O4（只要求简述实验方法）：
_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
（2）对于问题2，学生准备用实验探究来验证，他们设想了两种方法：
A：
将三氧化二铁高温灼烧，看灼烧前后颜色是否变化．
B：
将三氧化二铁高温灼烧，看灼烧前后质量是否变化．
①实验中应将Fe2O3放在______中灼烧（填仪器名称）；
②方法A中，如果高温灼烧后颜色由____________变为________，说明Fe2O3确实发生了变化．能否说明生成的一定为FeO？
________（填“能”或“不能”），理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
③方法B中，如果发生了预期的反应，固体高温灼烧前后质量比应为________，但是实验结果中固体灼烧前后质量比为30∶29，则高温灼烧后生成物是________；
④比较两种方法，你认为较好的方法是________（填选项）．
解析：
（1）①B解释错误，因为Fe2O3是红棕色的；②常用的方法是加酸溶解，金属和稀盐酸反应生成氢气，而Fe3O4反应时没有气泡产生；③鉴别混合物中是否有Fe3O4固体，可以用还原剂将氧化物还原，检验氧化产物，如用氢气还原，则检验是否有水生成；如用CO还原，则检验是否有CO2气体产生．
（2）②因为Fe2O3是红棕色，FeO是黑色，若方法A成立，那么颜色变化是由红棕色变为黑色，但从颜色变化上并不能正确判断，因为亦可以生成黑色的Fe3O4,6Fe2O3
4Fe3O4＋O2↑；③若方法B成立，则下列反应成立：
2Fe2O3
4FeO＋O2↑，灼烧前后的质量之比为：
＝10∶9；发生反应
6Fe2O3
4Fe3O4＋O2↑，灼烧前后的质量之比为
＝30∶29，故最后的分解产物是Fe3O4；④结合两种方法的分析，方法B要严密些，因为此方法涉及定量计算，而方法A仅仅是定性地从颜色变化上来观察，实验设计不严密．
答案：
（1）①A ②取黑色粉末少许于试管中，加适量稀盐酸或稀硫酸，若有气泡产生，则原黑色粉末为铁；若无气泡产生，则原黑色粉末为Fe3O4（其他合理答案亦可）
③用干燥的氢气与黑色粉末加热反应，用无水硫酸铜检测有水产生或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应，用澄清石灰水检测有二氧化碳产生（其他合理答案也可）
（2）①坩埚 ②红棕色 黑色 不能 也可能生成Fe3O4
③10∶9 Fe3O4 ④B
7．（2011·惠州质检）用下面三种方法均可制得Fe（OH）2白色沉淀．
方法一 用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备．
（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入___________________________．
（2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用______________的方法．
（3）制取Fe（OH）2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液．这样操作的理由是____________________．
方法二 在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备．
（1）在试管Ⅰ里加入的试剂是____________________．
（2）在试管Ⅱ里加入的试剂是__________________________．
（3）为了制得Fe（OH）2白色沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
（4）这样生成的Fe（OH）2沉淀能较长时间保持白色，理由是
______________________________________________________________________．
方法三 利用电解实验可以制得纯净的Fe（OH）2白色沉淀．如图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁．
（1）a电极的材料应为____________，电极反应式为___________
___________．
（2）电解液c可以是__________（填编号）．
A．纯水B．NaCl溶液
C．NaOH溶液D．CuCl2溶液
（3）d为苯，其作用是________________，在加入苯之前对电解液c应作何简单处理？
____________________.
（4）为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是____________（填编号）．
A．改用稀H2SO4作电解液
B．适当增大电源的电压
C．适当减小两极间的距离
D．适当降低电解液的温度
（5）若c用Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到白色Fe（OH）2沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为________________________．
解析：
方法一：
（1）Fe2＋易水解，要加入稀H2SO4防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加铁粉，使被氧化的Fe3＋还原成Fe2＋.
（2）气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2变少．
方法二：
两支试管，试管Ⅱ是开口式，无法用产生的气体将液体压入试管Ⅰ中，所以制取FeSO4应在试管Ⅰ中，而在试管Ⅱ中盛不含O2的NaOH溶液．当Fe与稀H2SO4放入试管Ⅰ后，产生的H2可以从试管Ⅰ内短管处排出，从而排尽试管Ⅰ内空气．再经过止水夹的导管通入试管Ⅱ中，排尽试管Ⅱ内空气．然后关闭止水夹，试管Ⅰ内产生的H2无法逸出，造成管内压强增大，将试管Ⅰ内FeSO4溶液通过长导管压入试管Ⅱ内，在此过程中，液体都处于H2环境，从而避免了被空气中的O2氧化，使得Fe（OH）2能保存较长时间．
方法三：
电解时阳极反应：
Fe－2e－===Fe2＋，阴极反应：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，或电解质溶液能直接提供OH－.当Fe2＋与OH－接触时有Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓，当电解液选用NaOH溶液时，在阳极处立即产生白色沉淀，当选其他溶液时，只有迁移后两者相遇时才能产生沉淀（大约在电解池中部）；当反接电源后，阳极反应：
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，产生的O2立即把Fe（OH）2氧化为Fe（OH）3.
答案：
方法一：
（1）稀H2SO4、铁屑
（2）煮沸
（3）避免生成的Fe（OH）2沉淀接触O2而被氧化
方法二：
（1）稀H2SO4和铁屑
（2）NaOH溶液
（3）检验试管Ⅱ出口处排出的H2的纯度，当排出的H2已经纯净时再夹紧止水夹 （4）试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界O2不易进入
方法三：
（1）Fe Fe－2e－===Fe2＋
（2）BC （3）隔绝空气，防止生成的Fe（OH）2被氧化 加热煮沸，排出溶解的O2 （4）BC （5）白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色
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