鐵及其重要化合物一、選擇題1.下列物質(zhì)能用化合反應(yīng)直接制得的是 (　　)①FeCl2　②Fe(OH)3?、跱aHSO3?、蹻e(OH)2A.②　　　B.②③　　　C.①②③　　　D.①②③④【解析】選C。2FeCl3+Fe3FeCl2,4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,Na2SO3+H2O+SO22NaHSO3,以上反應(yīng)均為化合反應(yīng)。Fe(OH)2不能用化合反應(yīng)制得。【方法規(guī)律】不能通過化合反應(yīng)得到的物質(zhì)(1)常見不能通過單質(zhì)之間化合得到的物質(zhì)有FeCl2、Fe2S3、SO3、NO2等;(2)常見不能通過單質(zhì)之間化合得到,但可以通過化合反應(yīng)得到的物質(zhì)有FeCl2、SO3、NO2等;(3)常見不能通過氧化物與水化合得到的酸、堿有H2SiO3、Fe(OH)3、Fe(OH)2、Al(OH)3、Cu(OH)2等;(4)常見不能通過氧化物與水化合得到,但可以通過化合反應(yīng)得到的物質(zhì)有Fe(OH)3等。2.下列關(guān)于Fe3+、Fe2+性質(zhì)實驗的說法錯誤的是 (　　)A.用如圖裝置可以制備沉淀Fe(OH)2B.配制FeCl3溶液時,先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中,再加水稀釋到所需要的濃度C.向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不變色,滴加氯水后溶液顯紅色,此現(xiàn)象不能確定溶液中含有Fe2+D.向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2+被氧化【解析】選C。反應(yīng)開始時生成的氫氣進入B中,可排出氧氣,防止生成的氫氧化亞鐵被氧化,一段時間后關(guān)閉止水夾C,A中硫酸亞鐵進入B中可生成Fe(OH)2,故A正確;FeCl3易水解,配制溶液時應(yīng)防止溶液因水解而生成氫氧化鐵沉淀,可先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中,再加水稀釋到所需要的濃度,故B正確;Fe3+與鐵反應(yīng)可生成Fe2+,則向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2+被氧化,故D正確。3.(2019·石家莊模擬)某學(xué)生鑒定甲鹽的流程如圖所示,下列說法正確的是(　　)A.如果甲中含有S2-,則乙是硫黃沉淀B.如果乙是AgCl沉淀,那么甲是FeCl3C.丙中肯定含有Fe3+,所以甲是FeBr3D.甲中含鐵元素,可能顯示+2或者+3價【解析】選D。如果甲中含有S2-,則乙應(yīng)為Ag2S沉淀,A項錯誤;AgCl是白色沉淀,與題意不符,B項錯誤;丙與KSCN溶液反應(yīng)后溶液顯紅色,則丙中一定含有Fe3+,又因為甲中滴加酸性AgNO3溶液后得到丙,故甲中一定含有鐵元素,可能為+2價,也可能為+3價,C項錯誤,D項正確。4.(2019·長沙模擬)用廢鐵屑制備磁性膠體粒子,制取過程如下:廢鐵屑溶液AFe3O4(膠體粒子)下列說法不正確的是 (　　)A.用Na2CO3溶液浸泡是為了除去廢鐵屑表面的油污B.通入N2是防止空氣中的O2氧化二價鐵元素C.加適量的H2O2是為了將部分Fe2+氧化為Fe3+,涉及反應(yīng)為H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2OD.溶液A中Fe2+和Fe3+的濃度比為2∶1【解析】選D。碳酸鈉的水溶液顯堿性,油污在堿中發(fā)生水解,因此碳酸鈉溶液浸泡可以除去廢鐵屑表面的油污,故A說法正確;Fe2+容易被氧氣氧化,因此通入N2的目的是防止空氣中的氧氣氧化Fe2+,故B說法正確;利用H2O2的氧化性,把Fe2+氧化成Fe3+,涉及反應(yīng)為2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,故C說法正確;Fe3O4中Fe2+和Fe3+物質(zhì)的量之比為1∶2,故D說法錯誤。二、非選擇題5.(2019·衡水模擬)根據(jù)下列轉(zhuǎn)化關(guān)系,回答有關(guān)問題。(1)淺綠色溶液D主要成分的化學(xué)式為________,試劑1是________。 (2)下列物質(zhì)不能作為試劑2的是________(填序號)。 a.Cl2　b.新制氯水　c.濃硫酸　d.S　e.硝酸(3)固體A溶于稀鹽酸的化學(xué)方程式為____________。 (4)溶液C到溶液F紅色加深的原因是____________________________。 (5)某同學(xué)在實驗時向E中加入了一種過量的固體,發(fā)現(xiàn)淡黃色褪去,現(xiàn)對褪色原因進行探究。提出你的假設(shè):__________________________________;為了對你所提出的假設(shè)進行驗證,你設(shè)計的實驗方案是:________________。 【解析】從框圖可知,Fe和稀鹽酸反應(yīng)生成FeCl2溶液,為淺綠色,即D的主要成分為FeCl2,加入試劑2后變?yōu)樽攸S色溶液,聯(lián)想最終變成深紅色溶液F(硫氰化鐵溶液),可以推斷溶液E的主要成分為Fe3+,試劑2為強氧化劑,S不符合條件。Fe與H2O(g)反應(yīng)生成固體Fe3O4,Fe3O4與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe3O4+8HCl 2FeCl3+FeCl2+4H2O,所以溶液B為FeCl3和FeCl2的混合溶液,加入試劑1(KSCN溶液或NH4SCN溶液)后,Fe3+變成Fe(SCN)3,加入試劑2(強氧化劑),Fe2+被氧化為Fe3+,并進一步轉(zhuǎn)化為Fe(SCN)3,所以溶液紅色加深。(1)通過以上分析知,淡綠色溶液D主要成分的化學(xué)式為FeCl2,試劑1是KSCN。(2)試劑2應(yīng)該具有強氧化性,能氧化亞鐵離子且不能引進新的離子,可以用氯氣或氯水。(3)A是四氧化三鐵,四氧化三鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵、氯化亞鐵和水,反應(yīng)方程式為Fe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2O。(4)溶液C中亞鐵離子被氯氣氧化生成鐵離子,鐵離子濃度增大導(dǎo)致鐵離子和KSCN反應(yīng)的平衡正向移動,導(dǎo)致硫氰化鐵濃度增大,溶液顏色加深。(5)可能原因是還原劑將Fe3+還原,其檢驗方法為:用膠頭滴管取少量淡黃色褪去后的溶液于試管中,滴加少量KSCN溶液,再加入幾滴氯水,如果溶液開始不出現(xiàn)紅色,加氯水后出現(xiàn)紅色,則說明假設(shè)正確,如果溶液不變紅色,則假設(shè)不正確。答案:(1)FeCl2　KSCN溶液(或NH4SCN溶液)　(2)c、d、e　(3)Fe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2O(4)溶液中的Fe2+被氧化劑氧化成Fe3+,使Fe3+濃度增大,從而生成更多的硫氰化鐵而使紅色加深(5)加入還原劑將Fe3+還原　用膠頭滴管取少量淡黃色褪去后的溶液于試管中,滴加少量KSCN溶液,再加入幾滴氯水。如果溶液開始不出現(xiàn)紅色,加氯水后出現(xiàn)紅色,則說明假設(shè)正確;若溶液不變紅色,則假設(shè)不正確6.(2019·贛州模擬)硫酸鐵銨[aFe2(SO4)3·b(NH4)2SO4·cH2O]廣泛用于城鎮(zhèn)生活飲用水、工業(yè)循環(huán)水的凈化等。某化工廠以硫酸亞鐵(含少量硝酸鈣)和硫酸銨為原料,設(shè)計如圖所示工藝流程制取硫酸鐵銨。請回答下列問題:(1)硫酸亞鐵溶液加H2SO4酸化的主要目的是 ______________________。 (2)下列物質(zhì)中最適合作氧化劑B的是________。 a.NaClO　　b.H2O2　　c.KMnO4　　d.K2Cr2O7(3)操作甲的名稱是________。 (4)上述流程中,氧化之后和加熱蒸發(fā)之前,需加少量________(填化學(xué)式),檢驗Fe2+是否已全部被氧化的方法______________________________________; (5)稱取14.00 g所得樣品,將其溶于水配制成100 mL溶液,分成兩等份,向其中一份中加入足量NaOH溶液,過濾洗滌得到2.14 g沉淀;向另一份溶液中加入0.05 mol Ba(NO3)2溶液,恰好完全反應(yīng)。則該硫酸鐵銨的化學(xué)式為__________ __________________________________。 【解析】(1)硫酸亞鐵溶液加H2SO4酸化,增大溶液中S濃度,將Ca2+轉(zhuǎn)化為沉淀,同時酸性條件下可以抑制Fe2+的水解。(2)氧化劑B的作用是將Fe2+氧化為Fe3+,H2O2的還原產(chǎn)物是水,是綠色氧化劑,不會引入新的雜質(zhì),而其他試劑都會引入新的雜質(zhì),故試劑B選H2O2。(3)根據(jù)流程,操作甲是從溶液中得到沉淀,操作名稱為冷卻結(jié)晶。(4)上述流程中,氧化之后和加熱蒸發(fā)之前,為了抑制Fe3+的水解,需要加入少量H2SO4。檢驗Fe2+是否已全部被氧化,由于溶液中含有Fe3+,不能用KSCN溶液和氯水,應(yīng)加入  K3 [Fe(CN)6]溶液,若生成藍色沉淀,可說明含有亞鐵離子或滴加酸性KMnO4溶液,溶液褪色可說明含有亞鐵離子。(5)其中一份得到的2.14 g沉淀為Fe(OH)3,則n(Fe3+)==0.02 mol,另一份消耗0.05 mol Ba(NO3)2,則n(S) =0.05 mol,則兩份樣品中n[Fe2(SO4)3]=0.01 mol,n[(NH4)2SO4]=0.05-0.01×3=0.02(mol),則n(H2O)==0.02(mol),故該硫酸鐵銨中Fe2(SO4)3、(NH4)2SO4、H2O的物質(zhì)的量之比為1∶2∶2,化學(xué)式為Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·2H2O。答案:(1)增大溶液中S濃度,將Ca2+轉(zhuǎn)化為沉淀同時抑制Fe2+水解(2)b　(3)冷卻結(jié)晶(4)H2SO4　加入  K3[Fe(CN)6]溶液若生成藍色沉淀,可說明含有亞鐵離子或滴加酸性KMnO4溶液,溶液褪色可說明含有亞鐵離子(5)Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·2H2O一、選擇題1.下列實驗操作和現(xiàn)象、結(jié)論或目的均正確的是 (　　)選項操作和現(xiàn)象結(jié)論或目的A向紅磚粉末中加入鹽酸,充分反應(yīng)后取上層清液于試管中,滴加KSCN溶液2～3滴,溶液呈紅色紅磚中含有氧化鐵BCO還原Fe2O3得到的黑色固體加入鹽酸溶解后再加入KSCN溶液,溶液不顯紅色黑色固體中沒有Fe3O4C取少量Fe(NO3)2試樣加水溶解,加稀硫酸酸化,滴加KSCN溶液,溶液變?yōu)榧t色該Fe(NO3)2試樣已經(jīng)變質(zhì)D向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液變紅色原溶液中含有Fe2+【解析】選A。B項中CO還原Fe2O3得到單質(zhì)Fe,即使有Fe3O4,其溶于鹽酸后產(chǎn)生的Fe3+與Fe發(fā)生反應(yīng):Fe+2Fe3+3Fe2+,加入KSCN溶液也不顯紅色,錯誤;C項中N+H+具有強氧化性,而Fe2+具有還原性,兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng),有Fe3+生成,遇KSCN溶液呈紅色,無法證明樣品是否變質(zhì),錯誤;D項中若原溶液中無Fe2+,存在Fe3+,也有此現(xiàn)象,錯誤。2.從廢水中回收硫酸亞鐵固體和銅的流程如下:則下列說法正確的是 (　　)A.金屬X為ZnB.溶液Y為稀鹽酸C.硫酸亞鐵可用作食品的抗氧化劑D.無水硫酸銅可用于檢驗水或作干燥劑【解析】選C。金屬X是除去廢水中CuSO4,X為鐵粉,A項錯誤;不純的銅中含有過量的鐵粉,除去銅,并得到FeSO4,Y為稀硫酸,B項錯誤;硫酸亞鐵具有還原性,可用作食品的抗氧化劑,C項正確;無水硫酸銅可用于檢驗水,但不作干燥劑,D項錯誤。【加固訓(xùn)練】1.(2019·天門模擬)A由Al2O3、Fe3O4、Al、Cu中的某幾種粉末混合而成,設(shè)計成分分析方案如下:下列分析不正確的是 (　　)A.當(dāng)m1>m2時,溶液a中陰離子只有一種B.生成藍色溶液的離子方程式為Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O和Cu+2Fe3+Cu2++ 2Fe2+C.要確定混合物中是否含Al,可取A加入適量稀鹽酸D.當(dāng)m2-m3=2.96 g,Fe3O4的質(zhì)量至少為 2.32 g【解析】選 A。當(dāng)m1>m2時,說明至少有Al2O3、Al兩者中的一種,且生成了偏鋁酸鈉溶液,因氫氧化鈉溶液過量,陰離子除Al,還有OH-,A項不正確;Fe3O4與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和氯化亞鐵發(fā)生Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O,三價鐵離子有氧化性,發(fā)生Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,B項正確;金屬氧化物與酸反應(yīng)生成水,無氫氣,而銅與鹽酸不反應(yīng),可取A加入適量稀鹽酸,如果有氣體產(chǎn)生,則證明鋁存在,C項正確;發(fā)生固體質(zhì)量改變的金屬氧化物的溶解和三價鐵與銅單質(zhì)之間的氧化還原反應(yīng),Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,Fe3O4～2Fe3+～Cu,也就是四氧化三鐵和銅的物質(zhì)的量之比大于1∶1,m2-m3=2.96 g 才符合最小值,為1∶1,即2.96 g××100% =2.32 g,D項正確。2.一定質(zhì)量的某鐵的氧化物FexOy,與足量的4 mol·L-1硝酸溶液充分反應(yīng),消耗硝酸溶液 700 mL,生成2.24 L NO(標(biāo)準狀況)。則該鐵的氧化物的化學(xué)式為(　　)A.FeO　　　　　　  B.Fe2O3C.Fe3O4     D.Fe4O5【解析】選C。鐵的氧化物FexOy與足量的4 mol·L-1硝酸溶液充分反應(yīng),生成Fe(NO3)3,硝酸被還原生成NO,NO的物質(zhì)的量為=0.1 mol,根據(jù)氮原子守恒,3n[Fe(NO3)3]+n(NO)=n(HNO3),故3n[Fe(NO3)3]+0.1 mol=0.7 L×4 mol·L-1,解得n[Fe(NO3)3]=0.9 mol,令氧化物FexOy中鐵元素的平均化合價為a,根據(jù)得失電子守恒,則0.9 mol×(3-a)=0.1 mol×(5-2),解得a=,由化合物中正負化合價代數(shù)和為0可得x=2y,則x∶y=3∶4,故該氧化物的化學(xué)式為Fe3O4。二、非選擇題3.鐵礦石是工業(yè)煉鐵的主要原料之一,其主要成分為鐵的氧化物(設(shè)雜質(zhì)中不含鐵元素和氧元素,且雜質(zhì)不與H2SO4反應(yīng))。某研究性學(xué)習(xí)小組對某鐵礦石中鐵的氧化物的化學(xué)式進行探究。Ⅰ.鐵礦石中含氧量的測定①按如圖組裝儀器,檢查裝置的氣密性;②將5.0 g鐵礦石放入硬質(zhì)玻璃管中,裝置B、C中的藥品如圖所示,夾持儀器均省略;③從左端導(dǎo)氣管口處不斷地緩緩?fù)ㄈ?/span>H2,待C裝置出口處H2驗純后,點燃A處酒精燈;④充分反應(yīng)后,撤掉酒精燈,再持續(xù)通入氫氣至完全冷卻。(1)裝置C的作用為______________________。 (2)測得反應(yīng)后裝置B增重1.35 g,則鐵礦石中氧的百分含量為________。 (3)若將H2換成CO,則還需補充________裝置。 Ⅱ.鐵礦石中含鐵量的測定(1)步驟④中煮沸的作用是__________________________。 (2)步驟⑤中用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外,還有________。 (3)下列有關(guān)步驟⑥的操作中說法正確的是________。 a.因為碘水為黃色,所以滴定過程中不需加指示劑b.滴定過程中可利用淀粉溶液作為指示劑c.滴定管用蒸餾水洗滌后可以直接裝液d.錐形瓶不需要用待測液潤洗e.滴定過程中,眼睛注視滴定管中液面變化f.滴定結(jié)束后,30 s內(nèi)溶液不恢復(fù)原來的顏色,再讀數(shù)(4)若滴定過程中消耗0.500 0 mol·L-1的KI溶液20.00 mL,則鐵礦石中鐵的百分含量為________。 Ⅲ.由Ⅰ、Ⅱ可以推算出該鐵礦石中鐵的氧化物的化學(xué)式______________ ______________________。 【解析】Ⅰ.(1)該實驗中,氫氣和鐵的氧化物反應(yīng)生成金屬鐵和水,B處的干燥管作用是吸收產(chǎn)生的水蒸氣,所以C裝置要防止空氣中的水蒸氣和CO2進入B中,影響測定結(jié)果。(2)測得反應(yīng)后裝置B增重1.35 g,根據(jù)反應(yīng)的實質(zhì),氧元素的質(zhì)量分數(shù)是×100%=24%。(3)因CO有毒,不能排放到空氣中,應(yīng)加尾氣處理裝置。Ⅱ.(1)向鐵礦石中加入硫酸,酸化反應(yīng)生成硫酸的鐵鹽溶液,還存在過量的硫酸溶液,加入過量的氯氣,煮沸的作用是趕走溶液中溶解的過量的Cl2,否則會影響與KI的反應(yīng),帶來實驗誤差。(2)若稀釋到250 mL,采用的儀器有:燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、250 mL容量瓶。(3)碘水為黃色,三價鐵離子也是黃色溶液,滴定過程中需加指示劑,a錯誤;滴定過程中,三價鐵可以和碘離子發(fā)生反應(yīng)生成亞鐵離子和碘單質(zhì),碘單質(zhì)遇到淀粉溶液顯示藍色,但不能確定是否達到滴定終點,b錯誤;滴定管用蒸餾水洗滌后必須用標(biāo)準液潤洗,c錯誤;錐形瓶不需要用待測液潤洗,d正確;滴定過程中,眼睛注視錐形瓶中顏色的變化,e錯誤;滴定結(jié)束后,30 s內(nèi)溶液不恢復(fù)原來的顏色再讀數(shù),f正確。(4)由于所取溶液(含F(xiàn)e3+)的體積與消耗KI溶液的體積相等,反應(yīng)的方程式為2Fe3++2I-2Fe2++I2,結(jié)合方程式可知,c(Fe3+)=c(KI)=0.5 mol·L-1,所以鐵元素的百分含量為×100%=70%。Ⅲ.鐵的質(zhì)量分數(shù)是70%,氧元素的質(zhì)量分數(shù)是24%,所以100 g鐵礦石中,鐵元素的質(zhì)量是70 g,氧元素質(zhì)量是24 g,鐵元素和氧元素的物質(zhì)的量比為∶=5∶6,鐵的氧化物的化學(xué)式為Fe5O6。答案:Ⅰ.(1)防止空氣中的水蒸氣和CO2進入B中,影響測定結(jié)果　(2)24%　(3)尾氣處理　Ⅱ.(1)趕走溶液中溶解的過量的Cl2(2)250 mL容量瓶　(3)df　(4)70%Ⅲ.Fe5O64.鐵及其化合物在日常生活中應(yīng)用廣泛。(1)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常溫下可將SO2轉(zhuǎn)化為S,從而實現(xiàn)對SO2的治理。已知含SO2的廢氣通入含Fe2+、Fe3+的溶液時,其中一個反應(yīng)的離子方程式為4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,則另一反應(yīng)的離子方程式為__________________。 (2)氧化鐵是重要的工業(yè)顏料,下面是制備氧化鐵的一種方法,其流程如下:①操作Ⅰ的名稱是________;操作Ⅱ為洗滌,洗滌操作的具體方法為__________ __________________。 ②濾液A中加入稍過量的NH4HCO3溶液,生成沉淀的同時有一種氣體產(chǎn)生,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________________________________________。 (3)如果煅燒不充分,產(chǎn)品中將有FeO存在,稱取3.0 g氧化鐵產(chǎn)品,溶解,在250 mL容量瓶中定容;量取25.00 mL待測溶液于錐形瓶中,用酸化的0.010 00 mol·L-1 KMnO4溶液滴定至終點,重復(fù)滴定2～3次,消耗酸性KMnO4溶液體積的平均值為20.00 mL。①該實驗中的KMnO4溶液需要酸化,用于酸化的酸是________(填序號)。 a.稀硝酸　　b.稀鹽酸　　c.稀硫酸　　d.濃硝酸②上述產(chǎn)品中Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)為________。 【解析】(1)根據(jù)離子方程式4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O和題干信息可知,另一個反應(yīng)必為Fe3+將SO2氧化為S,同時自身被還原為Fe2+,從而Fe2+、Fe3+實現(xiàn)循環(huán),達到催化作用。(2)①根據(jù)流程圖可知,操作Ⅰ是過濾;洗滌的具體操作方法:沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水,浸沒沉淀,讓蒸餾水自然流下,重復(fù)2～3次。②根據(jù)題給信息,化學(xué)方程式為FeSO4+2NH4HCO3FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O。(3)①由于高錳酸鉀溶液具有強氧化性,鹽酸在常溫下即可被其氧化,又因Fe2+具有還原性,硝酸不論稀、濃均具有強氧化性,故需選用稀硫酸酸化。②根據(jù)反應(yīng)5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O,可知樣品中FeO的質(zhì)量為0.02 L×0.010 00 mol·L-1×5×72 g·mol-1×=0.72 g,所以產(chǎn)品中Fe2O3的質(zhì)量分數(shù)為×100%=76%。答案:(1)2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++S+4H+(2)①過濾　沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水至浸沒沉淀,讓蒸餾水自然流下,重復(fù)2～3次②FeSO4+2NH4HCO3FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O(3)①c　②76%     

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