铁及其重要化合物作业——杨明权.doc

铁及其化合物
1．下列有关钢材在空气中生锈的说法正确的是 (　　)
A．红色铁锈的主要成分是Fe(OH)3
B．钢材在空气中的反应只有氧化、还原及化合反应
C．钢材在空气中的腐蚀主要为电化学腐蚀，其负极的反应为：Fe－3e－===Fe3＋
D．太阳、风雨、湿度对钢材的腐蚀有较大影响
答案：　D
2．下列有关铁及其化合物的说法中正确的是(　　)
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤
D．Fe3＋与KSCN产生血红色沉淀
解析：　赤铁矿的主要成分是Fe2O3；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2；＋3价铁离子遇KSCN溶液变为血红色，但没有沉淀产生，一般可以用此方法检验＋3价铁离子的存在。
答案：　C
3．将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有＋3价铁生成的是(　　)
A．稀硫酸　　　　　B．氯化钠 C．硝酸钾 D．氯化铜
解析：　铁屑Fe2＋、H＋、Cl－Fe3＋、NO等。
答案：　C
4．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② B．只有②或④ C．只有①或②或③ D．上述四种物质中任意一种
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。
答案：　D
5．某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。下列结论正确的是(　　)

A．一定有Fe2＋，一定没有Fe3＋、Mg2＋ B．一定有Fe3＋，一定没有Fe2＋、Mg2＋
C．一定有Fe3＋，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋ D．一定有Fe2＋，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋
解析：　加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的现象是溶液中含有亚铁离子的特性，若有Fe3＋，则产生氢氧化铁的红褐色沉淀会掩盖Fe(OH)2的白色，所以不可能存在，而Mg(OH)2是白色，有可能存在。
答案：　D
6．向含有FeCl3和BaCl2的酸性溶液中通入足量的SO2，有白色沉淀生成，过滤后向滤液中滴入KSCN溶液时，无明显现象，由此得出的正确结论是(　　)
A．白色沉淀是FeSO3 B．白色沉淀是BaSO3和BaSO4的混合物
C．白色沉淀是BaSO4 D．FeCl3已全部被SO2氧化成FeCl2
解析：　2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋，由于SO2过量溶液中无Fe3＋；又SO＋Ba2＋===BaSO4↓，而BaSO3在酸性环境不能生成，所以白色沉淀为BaSO4。
答案：　C
7．某同学对未知物A盐的水溶液进行了鉴定，实验过程及现象如图所示：

现对A、B、C、D作出的如下推断中，不正确的是(　　)
A．盐A一定是FeBr3 B．浅黄色沉淀B是AgBr C．滤液C中一定含Fe3＋ D．D溶液中有Fe(SCN)3
解析：　生成浅黄色沉淀证明A中含Br－，B为AgBr，A与酸化的AgNO3溶液反应生成C，C遇KSCN生成D红色溶液，C中一定含Fe3＋，A中也可能含Fe2＋。
答案：　A
8．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是(　　)

A．只有④ B．只有③ C．③和④均错 D．全部错误
答案：　C
9．某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，若向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2＋浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如下图所示。则稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为(　　)

A．1∶1∶1 B．1∶3∶1 C．3∶3∶8 D．1∶1∶4
解析：　据氧化性由强到弱的顺序HNO3>Fe3＋>Cu2＋，可知随铁粉的增加，反应的方程式分别为：
4HNO3＋Fe===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
4 mol　1 mol　　1 mol
2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2
2 mol　　　1 mol 　3 mol
Cu(NO3)2＋Fe===Fe(NO3)2＋Cu
1 mol　　　1 mol　1 mol
所以原溶液中，Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物质的量之比为：(2 mol－1 mol)∶1 mol∶4 mol＝1∶1∶4。
答案：　D
10．向含a g HNO3的稀溶液中，加入b g铁粉充分反应全部溶解。已知有 g HNO3被还原，则a∶b不可能是(　　)
A．2∶1 B．3∶1 C．4∶1 D．9∶2
解析：　利用极值法，根据化学方程式或电子守恒规律，生成Fe2＋时，3Fe8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
×3＝×2，a∶b＝3∶1；生成Fe3＋时，根据Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
×3＝×3 ，a∶b＝9∶2，生成Fe2＋和Fe3＋时介于上述两者之间，如4∶1，不可能为2∶1。
答案：　A
11．将铁粉、铜粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(容器不参与反应)，试判断下列情况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CuCl2有剩余，则容器中一定有______，可能有______。
(3)若FeCl3和CuCl2都有剩余，则容器中不可能有______，一定有________。
(4)若FeCl3有剩余，则容器中不可能有________。
解析：　本题涉及的反应有：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2，Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2。(1)中铁粉剩余，因铁粉能够与Fe3＋、Cu2＋反应，故容器中就不可能有Fe3＋、Cu2＋。(2)中CuCl2有剩余，则容器中一定有Fe2＋。若有铜粉剩余，则无Fe3＋；若无铜粉剩余，溶液中可能有Fe3＋。(3)中FeCl3和CuCl2都有剩余，容器中不可能有铁粉、铜粉，因二者都能与Fe3＋反应，但一定有Fe2＋。(4)中FeCl3有剩余，同理分析容器中不可能有铁粉、铜粉。
答案：　(1)Fe3＋、Cu2＋ (2)Fe2＋　Fe3＋(或铜粉) (3)铁粉、铜粉　Fe2＋ (4)铁粉、铜粉
12．某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3＋、Cu2＋、Au3＋等离子。有人设计了下图所示的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。

填写下面空白。
(1)图中标号处需加入的相应物质分别是①________、②________、③________、④________、⑤____________；
(2)写出①处发生反应的离子方程式_________________，
写出③处发生反应的化学方程式_________________；
(3)铁红的化学式为________；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红________________；氧化铜______________。
解析：　在解此题时宜采用逆向推断法，从题中给出信息可知，首先分离的应是铁元素，所加最佳试剂应是铁屑，E中含Fe2＋，铁红的成分为Fe2O3，可联想到高中学习的重要反应2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O，试剂⑤应为可溶性碱(NaOH或氨水)；当加入过量铁屑后，所得A应为固体Fe、Cu、Au的混合物，此时，只需加入稀硫酸(试剂②)后过滤可得Cu、Au的混合物B，再加入稀硝酸(试剂③)可使Cu、Au得到分离，Cu(NO3)2中加可溶性碱后过滤再热得到CuO。
答案：　(1)①铁屑　②稀硫酸　③稀硝酸　④氢氧化钠　⑤氢氧化钠
(2)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋、2Au3＋＋3Fe===2Au＋3Fe2＋ 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)Fe2O3　用作红色涂料　用作制造铜盐的原料
13．硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上作补血剂。某课外小组的同学欲测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下：

请回答下列问题：
(1)证明步骤①滤液中含有Fe2＋的方法是：取样，先滴加KSCN溶液，再滴加________，该过程的现象为：__________。
(2)步骤②加入过量H2O2的目的是：________。
(3)步骤③中反应的离子方程式是：__________。
(4)步骤④中一系列处理的操作步骤：过滤、________、灼烧、________、称量。
(5)若实验中铁无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为________g。
解析：　(1)证明步骤①滤液中含有Fe2＋的方法是：取样，先滴加KSCN溶液，再滴加氯水(或双氧水、稀硝酸等)，若滤液由浅绿色变为红色，则说明滤液中含有Fe2＋。
(2)由于H2O2具有氧化性，加入过量H2O2的目的是：将Fe2＋全部氧化为Fe3＋。
(3)步骤③的目的是：将Fe3＋全部转化为Fe(OH)3，所以步骤③需加入过量的NaOH溶液或氨水，反应的离子方程式是：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓[或Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH]。
(4)步骤④的目的是：将产生的红褐色悬浊液分离，最终得到固体Fe2O3，所以步骤④的操作步骤是：过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。
(5)由于实验中铁无损耗，根据铁元素守恒得，每片补血剂中m(Fe)＝(÷10)g
＝0.07a g。
答案：　(1)氯水(或双氧水、稀硝酸等合理氧化剂)　溶液由浅绿色变为红色
(2)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋
(3)Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓[或Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH]
(4)洗涤　冷却　(5)0.07a
14．如图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 mol/L的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：

(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是________。A中反应的离子方程式是___________。
(2)实验开始时应先将活塞a________(填“打开”或“关闭”)。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：__________。
(4)实验完毕，打开b处活塞，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为____________。
(5)下列各图示中________能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀。

解析：　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，当关闭活塞a时，由于H2的压力使溶液压入B中，从而发生Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；Fe2＋在空气中很容易被氧化即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。因此在H2的环境中就不易被O2侵入，从而可以较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀。
答案：　(1)铁屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2)打开
(3)关闭活塞a，使FeSO4溶液压入B中进行反应 (4)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
(5)①②③⑤
15．某同学为了验证Fe3＋是否能将H2SO3氧化成SO，他用50 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后，进行以下实验：
(1)检验吸收液中的SO：____________，证明Fe3＋能够把H2SO3氧化成SO。
(2)请配平并完成上述反应中的化学方程式：
2FeCl3＋SO2＋________===________＋H2SO4＋________，
反应中的氧化产物是__________(写化学式)。
(3)吸收液中除了含有H＋、Cl－、SO以外，对其他成分(Fe3＋、Fe2＋、H2SO3)的可能组合进行探究：
①提出假设。假设1：溶液中存在Fe3＋、Fe2＋；假设2：溶液中存在________。
②设计方案，进行实验，验证假设。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。限选实验试剂和仪器：试管、滴管、0.1 mol·L－1 KMnO4溶液、0.1 mol·L－1 KSCN溶液、品红稀溶液。
实验步骤
预期现象和结论
步骤1：用试管取样品溶液2～3 mL，并滴入__________
若出现血红色，则假设1成立；若未出现血红色，则假设1不成立(或假设2成立)
步骤2：

步骤3：

答案：　(1)取少量样品溶液于试管中，先滴入足量的稀盐酸，再滴入氯化钡溶液，如果有白色沉淀生成 (2)2H2O　2FeCl2　2HCl　H2SO4 (3)①Fe2＋、H2SO3
②
实验步骤
预期现象和结论
步骤1：1～2滴0.1 mol·L－1 KSCN溶液

步骤2：另取2～3 mL样品溶液于试管中，滴入1～2 mL品红稀溶液
若品红溶液红色褪去，则假设2成立；若品红溶液不褪色，则假设2不成立(或假设1成立)