高三一轮复习第三章铁及其化合物33.docx
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高三一轮复习第三章铁及其化合物33
一、选择题
1.铁和铁的合金是生活中常用的材料,下列说法正确的是( )
A.一定条件下,铁粉可与水蒸气反应
B.不锈钢是铁的合金,只含金属元素
C.铁与盐酸反应,铁的合金不与盐酸反应
D.在空气中,铁板比镀锌铁板更耐腐蚀
解析 铁的合金中含有碳等非金属元素,铁的合金也能与盐酸反应。
镀锌铁板发生电化学腐蚀时,锌为负极,所以比铁板更耐腐蚀。
答案 A
2.下列事实不能证明Fe3+有氧化性的是( )
A.电子工业上用FeCl3溶液腐蚀电路板上的铜
B.FeCl3溶液滴在淀粉KI试纸上,试纸变为蓝色
C.将KSCN溶液加入FeCl3溶液中,溶液变为血红色
D.将H2S气体通入FeCl3溶液中,产生淡黄色沉淀
解析 A项中2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+;B项中2Fe3++2I-===2Fe2++I2;D项中H2S+2Fe3+===S↓+2Fe2++2H+,只有C项中Fe3+在反应中化合价未发生改变,不具有氧化性,选C项。
答案 C
3.(2012·福建莆田高中毕业班质检)某溶液含有K+、Fe3+、SO
、CO
、I-中的几种。
取样,滴加KSCN溶液后显血红色。
为确定该溶液的组成,还需检验的离子是( )
A.K+B.I-
C.SO
D.CO
解析 滴加KSCN溶液后显血红色,则一定含有Fe3+,而Fe3+具有较强氧化性,不能与I-大量共存,Fe3+与CO
可发生相互促进的水解反应,也不能大量共存,故必含有阴离子SO
,无法判断是否含有K+。
答案 A
4.(2012·广州一模)下列说法正确的是( )
A.Fe在一定条件下与水反应生成H2和Fe(OH)3
B.Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液,溶液显红色
C.FeCl2溶液蒸干灼烧后得到FeCl2固体
D.将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中可制备Fe(OH)3
胶体
解析 高温下铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,故A项错误。
Fe3O4溶于盐酸生成Fe3+和Fe2+,Fe3+与KSCN反应得到红色溶液,故B项正确。
蒸干FeCl2溶液时发生水解,生成Fe(OH)2和易挥发的HCl,由于Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化成Fe(OH)3,所以灼烧后会得到Fe2O3,故C项错误。
将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中,得到Fe(OH)3沉淀而不是胶体,故D项错误。
答案 B
5.(2012·山东济宁期末)能正确表示下列反应的离子方程式是( )
A.将氧化亚铁溶于稀硝酸:
FeO+2H+===Fe2++H2O
B.氢氧化铁溶于过量的氢碘酸:
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
C.将磁性氧化铁溶于盐酸:
Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
D.FeCl3溶液与KSCN溶液混合:
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3↓
解析 A项忽视了Fe2+的还原性,正确的离子方程式应为3FeO+10H++NO
===3Fe3++NO↑+5H2O;B项忽视了Fe3+与I-的氧化还原反应,正确的离子方程式为2Fe(OH)3+6H++2I-===2Fe2++I2+6H2O;D项FeCl3溶液与KSCN溶液反应生成的是红色溶液,而不是沉淀。
答案 C
6.某CuSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4的混合溶液100mL,已知溶液中阳离子的浓度相同(不考虑水解),且SO
的物质的量浓度为
6mol/L,则此溶液最多溶解铁粉的质量为( )
A.11.2g B.16.8g
C.19.6gD.22.4g
解析 n(SO
)=0.6mol,由题意,溶液中阳离子的物质的量都相同,设都为xmol,由电荷守恒知:
2x+3x+x=2×0.6,解得x=0.2mol,其可消耗n(Fe)=0.2mol+
+
=0.4mol,对应Fe的质量为22.4g。
答案 D
7.把22.4g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中,如反应只收集到0.3molNO2和0.2molNO,下列说法正确的是( )
A.反应后生成的盐只为Fe(NO3)3
B.反应后生成的盐只为Fe(NO3)2
C.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物质的量之比为1:
3
D.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物质的量之比为3:
1
解析 由于铁的物质的量为
=0.4mol,所以在反应的过程它失去的电子数应介于0.8mol(此时只产生Fe2+)和1.2mol(此时只产生Fe3+)之间,又产生0.3molNO2和0.2molNO,即反应过程中硝酸得到的电子数为0.3mol×(5-4)+0.2mol×(5-2)=0.9mol,所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2,设前者的物质的量为x,后者的物质的量为y,则由铁守恒可得x+y=0.4,由得失电子守恒得3x+2y=0.9mol,解得x=0.1mol,y=0.3mol。
答案 C
8.(2012·山东济宁检测)下列叙述正确的是( )
A.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+
B.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Fe2+,不含Mg2+
C.过量的铁粉投入到一定量的稀硝酸中,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液显红色
D.检验红砖中的氧化铁成分,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NH4SCN溶液2~3滴即可
解析 加入KSCN溶液变红色,说明含Fe3+,但Cl2具有氧化性无法判断原来是Fe2+还是Fe3+,A项错误;加入NaOH溶液得白色沉淀后变成红褐色,说明含Fe2+,但由于红褐色的掩盖,无法说明是否有Mg2+,B项错误;过量的铁粉与稀硝酸反应最终生成的是Fe2+,C项错误;D项正确。
答案 D
9.(2012·河北石家庄检测)在(NH4)2Fe(SO4)2溶液中逐滴加入100mL1mol·L-1的Ba(OH)2溶液,把所得沉淀过滤、洗涤、干燥,得到的固体质量不可能是( )
A.35.3gB.33.5g
C.32.3gD.11.3g
解析 当滴入的100mL1mol·L-1的Ba(OH)2溶液完全反应时,得到的沉淀为BaSO4和Fe(OH)2,此时的固体质量为0.1mol×233g·mol-1+0.1mol×90g·mol-1=32.3g,C项正确;在滴加溶液、过滤、洗涤和干燥的过程中,部分Fe(OH)2会被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3,假设Fe(OH)2完全被氧化为Fe(OH)3,则固体质量为0.1mol×233g·mol-1+0.1mol×107g·mol-1=34g,故部分Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3时固体的质量少于34g,因此B正确;若(NH4)2Fe(SO4)2不足量,则可能得到小于32.3g的沉淀,D项可能;而选项A的数值是不可能出现的。
答案 A
10.(2012·南昌模拟)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中,加入150mL4mol/L的稀硝酸,恰好使混合物完全溶解,并放出标准状况下NO气体2.24L,往所得溶液中加KSCN溶液,无血红色出现。
若用足量的氢气在加热条件下还原相同质量的该混合物,所得铁的物质的量可能为( )
A.无法计算B.0.6mol
C.0.5molD.0.25mol
解析 由于往所得溶液中加KSCN溶液,无血红色出现,所以生成的全部是Fe(NO3)2,150mL4mol/L的稀硝酸中n(HNO3)为0.6mol,生成标况下NO为2.24L即0.1mol,故起酸作用用于生成Fe(NO3)2的硝酸为0.50mol,生成Fe(NO3)20.25mol,根据铁元素守恒知,用足量的氢气在加热条件下还原相同质量的该混合物,所得铁的物质的量也为0.25mol,故选D。
答案 D
二、填空题
11.(2012·北京海淀二模)某同学欲在实验室中对Fe3+与I-的反应进行探究,实现Fe2+与Fe3+的相互转化。
(1)该同学最初的实验操作和现象如下:
编号
操作
现象
Ⅰ
先向2mL0.1mol/LFeCl2溶液中滴加KSCN溶液,再滴加新制氯水
Ⅱ
先向2mL0.1mol/LFeCl3溶液中滴加KSCN溶液,再滴加0.1mol/LKI溶液
滴加KSCN溶液后,溶液变成红色;滴加KI溶液后,红色无明显变化
①实验Ⅰ的现象为________________________。
②FeCl2溶液与新制氯水反应的离子方程式为__________。
(2)该同学分析了导致实验Ⅱ现象的可能原因,并对实验方案进行了改进。
改进后的实验操作和现象如下:
编号
操作
现象
Ⅲ
向2mL0.1mol/LKI溶液中滴加1mL0.1mol/LFeCl3溶液,再滴加KSCN溶液
滴加FeCl3溶液后,溶液变成黄色;滴加KSCN溶液后,溶液变成红色
根据实验Ⅲ,甲同学认为Fe3+有可能与I-发生氧化还原反应,请结合实验现象用简明的文字说明他得出上述结论的理由_______。
(3)该同学认为需要进一步设计实验证明根据实验Ⅲ中现象得出的结论。
请补全下表中的实验方案。
编号
操作
预期现象及结论
Ⅳ
向2mL0.1mol/LKI溶液中滴加1mL0.1mol/LFeCl3溶液,________________
________________
________________
________________
________________
(4)上述实验结果表明,Fe3+有可能与I-发生氧化还原反应。
进一步查阅资料知,参加反应的Fe3+与I-的物质的量相同。
该同学结合上述实验结论,分析了实验Ⅲ中加入KSCN后溶液变红的原因,认为Fe3+与I-反应的离子方程式应写为___________________。
解析
(1)①Fe2+遇KSCN溶液后无明显变化,加入新制氯水后,Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+与KSCN反应生成红色的Fe(SCN)3。
②滴入氯水后的反应是2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
(2)滴加FeCl3溶液后,溶液为成黄色,可能生成了I2。
(3)要进一步证明
(2)中的结论,则可加入淀粉溶液或CCl4检验I2的生成。
(4)Fe3+与I-发生氧化还原反应后滴加KSCN溶液仍出现红色,则Fe3+与I-的反应可能是可逆反应:
2Fe3++2I-2Fe2++I2。
答案
(1)①滴加KSCN溶液后,溶液无明显变化;再滴加新制氯水后,溶液变成红色 ②2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
(2)溶液变成黄色,推测生成I2(其他合理答案即可)
(3)
编号
操作
预期现象及结论
Ⅳ
再滴加淀粉溶液(或CCl4,或铁氰化钾溶液)
预期现象:
溶液变蓝(或溶液分层,下层溶液为紫色;或生成蓝色沉淀)
结论:
Fe3+能与I-发生氧化还原反应,生成I2(或Fe2+)
(4)2Fe3++2I-2Fe2++I2(必须写可逆符号)
12.(2011·北京)某难溶于水的混合物粉末中除含有炭粉外,还可能含有铁、铝的单质和它们的某一种氧化物。
某校实验小组同学通过实验确定该混合物粉末的成分。
实验步骤:
①取mg固体粉末于一个烧杯中,加入足量NaOH稀溶液,有气体产生,过滤得到固体A和无色溶液B;
②将①中所得固体A洗涤后分成两份。
一份加入CuSO4溶液,无明显变化;另一份加入足量稀硫酸,过滤得到C和棕黄色溶液D。
请回答以下问题:
(1)写出①中发生反应的离子方程式________________________
____________________________________________________________________________________________________________________。
(2)固体C与浓硫酸受热后发生反应的化学方程式为
_____________________________________________________。
(3)向棕黄色溶液D中加入铁粉时发生反应的离子方程式为_____
________________________________________________________。
(4)由上述实验可以获得结论,混合物粉末中一定含有碳粉和________(填化学式,下同),含铁元素的物质可能是________或________。
若要测定含铁元素的物质,还需进行一步实验,该实验方法为_____________________________________________________
________________________________________________________。
解析 由题目信息“加入足量NaOH稀溶液,有气体产生”,说明固体粉末中一定含Al;固体A中加入CuSO4溶液,无明显变化,说明不含Fe;固体A中加入稀硫酸后,有固体C存在,故固体C必为炭粉,由于有棕黄色溶液D生成,说明必定含Fe3+,那么原固体粉末中必定含Fe3+的氧化物,即为Fe2O3或Fe3O4。
要检验是Fe2O3还是Fe3O4,其关键在于看棕黄色溶液D中是否含Fe2+,检验时要注意Fe3+对Fe2+的干扰。
答案
(1)2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑
(2)C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O
(3)2Fe3++Fe===3Fe2+
(4)Al Fe2O3 Fe3O4
取少量酸性高锰酸钾溶液于试管中,加入少量棕黄色溶液D,若溶液紫红色褪去,则说明原混合物含有Fe3O4;若溶液紫红色不褪去,则说明原混合物含有Fe2O3
13.(2011·北京东城模拟)铁单质及其化合物在生活、生产中应用广泛。
请回答下列问题:
(1)钢铁在空气中发生吸氧腐蚀时,正极的电极反应式为______
_________________________________________________________。
(2)由于氧化性Fe3+>Cu2+,氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂,反应的离子方程式是___________________________________
_________________________________________________________。
(3)硫酸铁可作絮凝剂,常用于净水,其原理是______________
____________________________________________________________________________________________________________________。
(用离子方程式表示)。
在使用时发现硫酸铁不能使酸性废水中的悬浮物沉降而除去,其原因是_______________________________
________________________________________________________________________________________________________________。
(4)磁铁矿是工业上冶炼铁的原料之一,其原理是Fe3O4+4CO
3Fe+4CO2,若有1.5molFe3O4参加反应,转移电子的物质的量是________。
(5)下表中,对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是________(填字母)。
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铁是地壳中含量最高的金属元素
铁是人类最早使用的金属材料
Ⅰ对;Ⅱ对;有
B
常温下铁与稀硫酸反应生成氢气
高温下氢气能还原氧化铁得到铁
Ⅰ对;Ⅱ对;无
C
铁属于过渡元素
铁和铁的某些化合物可用作催化剂
Ⅰ错;Ⅱ对;无
D
在空气中铁的表面能形成致密的氧化膜
铁不能与氧气反应
Ⅰ对;Ⅱ对;
有
解析
(1)钢铁在空气中发生吸氧腐蚀时,正极发生的电极反应为:
O2+2H2O+4e-===4OH-。
(2)Fe3+氧化Cu而腐蚀印刷电路铜板:
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。
(3)Fe3+水解产生具有吸附作用的Fe(OH)3胶体而净水:
Fe3++3H2O===Fe(OH)3(胶体)+3H+,在酸性条件下,由于H+抑制了Fe3+的水解,无法产生Fe(OH)3胶体,故不能使悬浮物沉降除去。
(4)1molFe3O4参与反应时,需4molCO,根据4molCO可得转移8mol电子,所以1.5molFe3O4参加反应时转移电子的物质的量为1.5×8mol=12mol。
(5)选项A,地壳中含量最高的金属元素是Al,而不是Fe,由于铁是活泼金属,需通过冶炼方法获得,所以Fe不是人类最早使用的金属材料,陈述Ⅰ、Ⅱ错误,且二者没有因果关系;选项B,Fe能与稀H2SO4发生置换反应而产生H2,但在高温条件下,H2还原性很强,又能还原Fe2O3而得Fe,所以Ⅰ、Ⅱ均正确,二者无因果关系;选项C,铁是过渡元素的说法正确;选项D,铁在空气中不能形成致密的氧化膜,且Fe可与纯净的O2反应生成Fe3O4。
答案
(1)O2+2H2O+4e-===4OH-
(2)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
(3)Fe3++3H2O===Fe(OH)3(胶体)+3H+ 酸性环境中,H+抑制了铁离子的水解,无法生成氢氧化铁胶体
(4)12mol
(5)B
14.(2011·南昌模拟)铁粉和铜粉的均匀混合物,平均分成四等份,分别加入同浓度的稀硝酸,充分反应后,在标准状况下生成NO的体积与剩余金属的质量如下表(设硝酸的还原产物只有NO):
实验编号
①
②
③
④
稀硝酸体积/mL
100
200
300
400
剩余金属/g
18.0
9.6
0
0
NO体积/mL
2240
4480
6720
V
求:
(1)硝酸的浓度为________mol/L;
(2)表中④的V=________mL。
解析
(1)要计算硝酸的浓度必须是硝酸在反应中不足时,从①中反应可以看出反应后仍有金属剩余,不可能生成Fe3+,则①中反应为:
3Cu+8HNO3===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,3Fe+8HNO3===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,两个反应均表达了反应关系为:
8HNO3 ~ 2NO
82
c×0.10L
=
,解得c=4mol/L。
(2)根据表中数据可知,刚开始硝酸的量不足,只溶解铁,将铁全部溶解后再溶解铜,将铜全部溶解后是硝酸与Fe2+反应,则实验②中剩余的9.6g金属中一定含有Cu,可能含有Fe,对比实验②③中的数据知,溶解9.6g金属消耗n(HNO3)=4mol/L×0.1L=0.4mol,n(金属)=
n(HNO3)=0.15mol。
由于0.15mol×64g/mol=9.6g,则②中剩余的9.6g金属全部是铜,设混合物中铁的质量为y,则有:
3Fe ~ 8HNO3
38
4mol/L×0.200L
解得:
y=16.8g,即0.3mol,反应③→④中是将0.3molFe2+氧化为Fe3+,共转移电子0.3mol,则生成NO的物质的量为0.1mol,即产生气体2240mL,故V=6720mL+2240mL=8960mL。
答案
(1)4
(2)8960