第8讲 铁及其化合物1．(双选)下列反应的离子方程式不正确的是( )A．锌与硫酸铜溶液反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuB．氢氧化钠与盐酸反应：OH－＋H＋===H2OC．铁与稀盐酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑D．氢氧化钡与硫酸反应：Ba2＋＋SO===BaSO4↓2．将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，不会有三价铁生成的是( )A．硫酸 B．氯水C．硝酸锌D．溴水3．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Fe3O4B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入过量铁粉，然后过滤D．Fe3＋与KSCN溶液反应产生红色沉淀4．[2022·汕头质检]下列化学实验事实相应的离子方程式正确的是( )A．往FeCl3溶液中加入Fe粉：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋B．往澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca2＋＋2OH－＋CO2===CaCO3↓＋H2OC．往FeCl3溶液中加入Cu粉：Fe3＋＋Cu===Fe2＋＋Cu2＋D．氧化亚铁加入稀硝酸：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O5．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶，再加入下列物质：①FeCl3 ②Fe2O3 ③Cu(NO3)2 ④KNO3，铜粉溶解的是( )A．只有①或②B．只有②或④C．只有①或②或③D．上述四种物质中任意一种6．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．向某溶液中加入酸性KMnO4溶液，溶液褪色，说明原溶液中一定含Fe2＋C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中一定不含有Fe2＋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，说明该溶液中含有Fe2＋，可能含有Mg2＋7．[2022·济南模拟]下列叙述正确的是( )A．因为NH3·H2O是弱碱，所以不能用氨水与FeCl3溶液反应制取Fe(OH)3B．向FeI2溶液中通入少量Cl2，再滴加少量CCl4，振荡、静置，下层液体为紫色C．向一定体积的热浓硫酸中加入过量的铁粉，生成的气体能被烧碱溶液完全吸收D．将SO2气体通入溴水，欲检验溶液中是否有SO生成，可向溶液中滴加Ba(NO3)2溶液8．[2022·广东六校联考](双选)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O37\n杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图K8－1所示：图K8－1 下列叙述正确的是( )A．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸B．反应①过滤后所得沉淀一定含有氧化铁C．反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3D．图中所示转化反应都不是氧化还原反应9．[2022·莆田模拟]常温下，往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液，可发生如下两个反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O、2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋O2↑＋2H＋。下列说法不正确的是( )A．H2O2的氧化性比Fe3＋强，其还原性比Fe2＋强B．在H2O2分解过程中，溶液的pH逐渐下降C．在H2O2分解过程中，Fe2＋的总量保持不变D．H2O2生产过程要严格避免混入Fe2＋10．下列冶炼金属的原理中，属于热还原法的是( )A．2Ag2O4Ag＋O2↑B．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2C．Fe＋CuSO4===FeSO4＋CuD．MgCl2Mg＋Cl2↑11．聚合硫酸铁可用于水的净化，其化学式可表示为[Fea(OH)b(SO4)c]m。取一定量聚合硫酸铁样品与足量盐酸反应，所得溶液平均分为两份。一份溶液中加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀1.7475g。另一份溶液，先将Fe3＋还原为Fe2＋，再用0.02000mol·L－1K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7标准溶液50.00mL。该聚合硫酸铁样品中a∶b的比值为(已知：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O)( )A．1∶1 B．2∶1C．3∶1D．2∶512．为研究硝酸的性质，小芳设计并完成如下性质：室温下，将等质量的铁片分别与足量的浓HNO3和稀HNO3反应(如图K8－2)。回答下列问题：7\n图K8－2(1)图A中发生反应的化学方程式是__________________________________________。该反应的氧化剂是__________，图中气球的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)为使图A所示的反应速率减慢，可采取的措施是__________________________。(3)图B所示实验无明显现象，小芳进一步探究如下：假设①：常温下铁与浓硝酸不反应②________________________________________________________________________。将图B中的铁片取出并洗净后，放入CuSO4溶液中，无明显现象，则说明假设①________(填“成立”或“不成立”)13．[2022·长沙模拟]某研究小组为了探究“铁与水蒸气”能否发生反应及反应的产物，进行了下列实验。图K8－3(1)用如图K8－3所示实验装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”(石棉绒是耐高温材料，不与水反应)。反应一段时间后，有肥皂泡吹起时，用点燃的火柴靠近肥皂泡，当________________________________________________________________________________________________________________________________________________(填实验现象)时，说明“铁与水蒸气”能够进行反应。(2)为了证明反应后的固体混合物中含有＋3价的Fe，他们计划取出少量混合物于试管中，加入足量的盐酸，溶解、过滤。向滤液中滴加KSCN溶液，观察溶液的颜色。在下表中填写滴加KSCN溶液后可能观察到的现象、结论与解释(可以不填满)。现象结论与解释可能①可能②(3)将反应后固体溶于足量的盐酸中充分溶解，7\n可选用________试剂证明溶液中含有Fe2＋。a．Cl2和KSCN溶液 b．NaOH溶液 c．KMnO4溶液14．粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol·L－1盐酸中，得溶液C；③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12L(标况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。请填空：(1)①中引发铝热反应的实验操作是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，产物中的单质B是________。(2)②中所发生的各反应的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)③中所发生的各反应的离子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若溶液D的体积仍视为0.15L，则该溶液中c(Mg2＋)为________，c(Fe2＋)为________。15．学生利用图K8－4所列装置进行“铁与水蒸气反应”的实验，并利用产物进一步制取FeCl3·6H2O晶体。(图中夹持及尾气处理装置均已略去)图K8－4(1)回答下列问题：所用铁粉中若有杂质，欲除去不纯铁粉中混有的铝粉可以选用的试剂为________(填序号)。A．稀盐酸 B．氢氧化钠溶液C．浓硫酸D．FeCl3溶液此步涉及反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(2)反应发生后装置B中发生反应的化学方程式是______________________________。7\nD装置的作用：________________________________________________________________________。(3)该小组学生把B中反应后的产物加入足量的盐酸，过滤，用上述滤液制取FeCl3·6H2O晶体，设计流程如下：滤液FeCl3溶液FeCl3·6H2O晶体①用离子方程式表示步骤Ⅰ中通入Cl2的作用________________。②为了检验某未知溶液是否是FeCl2溶液，同学们设计了以下实验方案加以证明。向一支装有该未知溶液的试管中先通入氯气，再滴加KSCN溶液，溶液呈现红色，证明该未知溶液是FeCl2溶液。你认为此方案是否合理________(填”合理”或”不合理”)。正确方案是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。7\n1．CD [解析]Fe与HCl反应生成Fe2＋，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；氢氧化钡与硫酸反应：Ba2＋＋2OH－＋2H＋＋SO===BaSO4↓＋2H2O。2．A [解析]Fe与非氧化性酸作用生成Fe2＋，当Fe2＋一旦遇强氧化剂便容易转变为Fe3＋。选项A，硫酸符合要求，因为稀硫酸属非氧化性酸。选项B，氯水组成中有Cl2、HClO等强氧化剂，最终铁元素被氧化为Fe3＋。选项C，硝酸锌加入到Fe2＋溶液中，相当于Fe2＋＋H＋＋NO，Fe2＋立即被酸化的NO氧化生成Fe3＋。选项D，溴水可氧化Fe2＋，生成Fe3＋。3．C [解析]A项，赤铁矿的主要成分为Fe2O3，B项，产物应为Fe3O4和H2，D项，生成的不是沉淀。4．A [解析]澄清石灰水中通入过量CO2生成Ca(HCO3)2，B项错误；C项电荷不守恒；D项，HNO3将Fe2＋氧化成Fe3＋。5．D [解析]Cu与Fe3＋作用：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，Fe2O3与稀H2SO4反应生成Fe3＋，故①、②能使铜粉溶解．H＋、NO具有强氧化性，能使铜粉溶解。6．D [解析]A项，说明含Fe3＋，但不排除Fe2＋的存在；B项，也可能含SO等还原性离子；C项不能排除Fe2＋。7．B [解析]A项，FeCl3＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4Cl；B项，由于还原性I－>Fe2＋，所以向FeI2溶液中通入少量Cl2，Cl2首先与I－反应：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－；C项，过量的Fe与热浓硫酸反应，首先产生SO2气体，随着反应的进行，浓硫酸的浓度逐渐变稀，后来稀硫酸与Fe反应产生H2；D项，由于发生反应：SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，欲检验溶液中的SO，应向溶液中加入BaCl2溶液，若加入Ba(NO3)2溶液，则不能排除SO的干扰，故选B项。8．BC [解析]由工艺流程逆推，试剂X只能是氢氧化钠溶液，故A错；Al2O3电解生成Al有化合价变化，故D错。9．B [解析]根据氧化还原反应中氧化性、还原性强弱比较规律：同一氧化还原反应中满足左强右弱，即A项正确；把两式相加，发现Fe2＋的量没有改变，说明其作用是H2O2分解的催化剂，因此生产过程中要严格避免混入Fe2＋，即C、D项都正确；H2O2显弱酸性，但分解后生成水，即酸性减弱，pH逐渐增大，B项错误。10．B [解析]A项为热分解法，B项为热还原法，C项为冷还原法，D项为电解法。11．B [解析]n(BaSO4)＝＝0.0075mol，SO＋Ba2＋===BaSO4↓，由化学计量数比可知n(SO)＝0.0075mol；Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，由化学计量数比可知n(Fe2＋)＝n(Cr2O)×＝0.02000mol·L－1×50.00×10－3L×＝0.006mol；根据铁守恒可知，n(Fe3＋)＝n(Fe2＋)＝0.006mol；则聚合硫酸铁中n(Fe3＋)∶n(SO)＝0.006∶0.0075＝4∶5，则a＝4，c＝5；[Fe4(OH)b(SO4)5]m中各元素的化合价代数和为0，则(＋3)×4＋(－1)×b＋(－2)×5＝0，所以b＝2，a∶b＝4∶2＝2∶1，故选B。12．(1)Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O HNO3 ①观察反应速率的快慢，②收集有毒气体，防止有毒气体散逸到空气中，污染空气(2)降低反应体系的温度，降低硝酸的浓度(3)②常温下，铁在浓HNO3中会“钝化” 不成立[解析](1)铁片与足量稀硝酸反应，生成硝酸铁、NO和水，铁元素由0价升为＋3价，被氧化，则铁是还原剂，部分氮元素由＋5价降为＋2价，被还原，则HNO3是氧化剂，根据化合价升降法配平可得化学方程式；气球是为了观察反应速率的快慢，收集有毒气体，防止有毒气体散逸到空气中，7\n污染空气；(2)根据浓度、压强、温度、催化剂对反应速率的影响规律，减小硝酸的浓度，降低反应体系的温度等措施都能使图A中反应速率减慢；(3)将图B中的铁片取出并洗净后，放入CuSO4溶液中，无明显现象，则说明常温下铁与浓硝酸反应，使铁表面生成一层致密的氧化膜，阻止里面的金属继续发生反应，因此假设②为常温下，铁在浓HNO3中会“钝化”，假设①不成立。13．(1)肥皂泡破裂，有爆鸣声或“噗”的声音(2)①溶液变为红色，混合物中含有＋3价Fe，因为Fe3＋遇KSCN变红色②溶液为浅绿色，反应后的固体中可能含有＋3价Fe，也可能不含有＋3价Fe。因为若铁剩余较多，可将溶液中的Fe3＋还原为Fe2＋(3)c[解析](1)要证明Fe与水蒸气反应，只要证明生成了H2就能说明，由实验装置和H2的检验方法可用点燃法观察是否有爆鸣声。(2)反应后的固体混合物中可能含有Fe和Fe3O4，在溶于酸时可发生如下反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。由于混合物中Fe的量不确定，可能有两种情况，一是Fe较少，溶于酸后Fe3＋有剩余，二是Fe较多，Fe3＋完全被Fe还原为Fe2＋。所以滤液中加KSCN溶液，可能变红也可能溶液为浅绿色。(3)因为溶液中可能含有Fe3＋，a、b试剂均不合适，可利用Fe2＋的还原性，用KMnO4溶液紫色褪去，进而证明。14．(1)加少量KClO3，插上Mg条并将其点燃 Fe(2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O(3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋(4)0.67mol·L－1 2.3mol·L－115．(1)B 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑(2)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 除去H2中的水蒸气(3)①Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－ ②不合理 向一支装有该未知溶液的试管中先滴加KSCN溶液，溶液无明显变化，再通入氯气，溶液呈现红色，说明该未知溶液是FeCl2溶液[解析](1)铁粉与氢氧化钠溶液不反应，与其他试剂都能反应；铝粉能溶于氢氧化钠溶液，生成偏铝酸盐、氢气；(2)铁与水蒸气共热反应生成四氧化三铁和氢气，碱石灰是干燥剂；(3)氯气是氧化剂，将亚铁离子氧化为铁离子；该方案不能排除氯化铁的干扰，因此不合理，应向一支装有该未知溶液的试管中先滴加KSCN溶液，溶液无明显变化，再通入氯气，溶液呈现红色，说明该未知溶液是FeCl2溶液。7
