2019高考化學總復習 第三章 金屬及其化合物 課時作業(yè)8 鐵及其化合物 新人教版.doc

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課時作業(yè)8　鐵及其化合物 一、選擇題 1．下列物質(zhì)反應后一定有＋3價鐵生成的是(　　) ①過量的Fe與Cl2加熱時發(fā)生反應 ②Fe與過量稀H2SO4反應后，再向其中加KNO3 ③Fe與過量的S加熱時發(fā)生反應 ④Fe(NO3)2溶液中加少量鹽酸 ⑤Fe和Fe2O3的混合物溶于鹽酸中 A．①②③　　B．③④⑤　　C．①④⑤　　D．①②④ 解析：Fe與Cl2反應只生成FeCl3；Fe與S反應生成FeS；FeFe2＋Fe3＋；Fe2＋ Fe3＋；Fe2O3溶于鹽酸生成Fe3＋，當混合物中Fe不足時，溶液中仍有Fe3＋，當Fe足量時，溶液中無Fe3＋。 答案：D 2．下列各組物質(zhì)中，X是主體物質(zhì)，Y是少量雜質(zhì)，Z是為除去雜質(zhì)所要加入的試劑，其中所加試劑正確的一項是(　　) A B C D X FeCl2溶液 FeCl3溶液 Fe FeSO4溶液 Y FeCl3 CuCl2 Al Fe2(SO4)3 Z Cl2 Fe NaOH溶液 Cu 解析：Cl2能將FeCl2氧化為FeCl3，反而將主體物質(zhì)除去，應該選用Fe粉，A錯；Fe與FeCl3和CuCl2都能反應，B錯；雜質(zhì)Al能溶于NaOH溶液而Fe不溶，C項正確；Cu能與Fe3＋反應，但又引入雜質(zhì)Cu2＋，應選用Fe，D錯。 答案：C 3．硫酸亞鐵是一種重要的化工原料，可以制備一系列物質(zhì)(如圖所示)，下列說法錯誤的是(　　) A．堿式硫酸鐵水解能產(chǎn)生Fe(OH)3膠體，可用作凈水劑 B．為防止NH4HCO3分解，生產(chǎn)FeCO3需在較低溫度下進行 C．可用KSCN溶液檢驗(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化 D．常溫下，(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4大 解析：堿式硫酸鐵電離產(chǎn)生Fe3＋，F(xiàn)e3＋能發(fā)生水解反應生成Fe(OH)3膠體，F(xiàn)e(OH)3膠體具有吸附性，可用作凈水劑，A正確；NH4HCO3不穩(wěn)定，受熱易分解，所以為防止NH4HCO3分解，生產(chǎn)FeCO3需在較低溫度下進行，B正確；KSCN溶液遇Fe2＋溶液無現(xiàn)象，(NH4)2Fe(SO4)2若被氧化則生成Fe3＋，KSCN溶液遇Fe3＋溶液變紅，C正確；(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小，所以FeSO4才能與(NH4)2SO4反應生成(NH4)2Fe(SO4)2，D錯誤。 答案：D 4．鐵及其化合物是中學化學中的一類重要物質(zhì)，下列關(guān)于鐵元素的敘述中正確的是(　　) A．2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋成立，說明氧化性：Fe3＋>Fe2＋ B．25 ℃，pH＝0的溶液中，Al3＋、NH、NO、Fe2＋可以大量共存 C．5.6 g鐵與足量的氯氣反應失去電子為0.2 mol D．硫酸亞鐵溶液中加入過氧化氫溶液：Fe2＋＋2H2O2＋4H＋===Fe3＋＋4H2O 解析：pH＝0的溶液呈強酸性，F(xiàn)e2＋、NO、H＋不能大量共存，B項不正確；C項應為0.3 mol，不正確；D項電荷不守恒，不正確。 答案：A 5．綠礬(FeSO47H2O)的相關(guān)性質(zhì)如圖所示，反應①～⑥均在隔絕空氣的條件下進行，氣體1、2、3均為氧化物，且它們的摩爾質(zhì)量依次增大。 下列推斷合理的是(　　) A．屬于氧化還原反應的只有①、②、④、⑥ B．將反應①和反應③產(chǎn)生的氣體混合，氣體顏色發(fā)生變化 C．反應⑤生成的固體在空氣中高溫灼燒只發(fā)生分解反應 D．將氣體1和氣體3冷凝再混合，能計算出所得溶液的物質(zhì)的量濃度 解析：本題考查元素化合物的性質(zhì)，意在考查考生的識記能力及靈活處理信息的能力。FeSO4具有還原性，能被過氧化鈉、硝酸鉀(酸性條件下)、氯水氧化，綠礬在隔絕空氣條件下煅燒生成氧化鐵、二氧化硫、三氧化硫和水蒸氣，該反應也屬于氧化還原反應，故屬于氧化還原反應的有①、③、④、⑥，A項推斷不合理。反應①生成的氣體為O2，反應③生成的氣體為NO，NO與O2混合生成紅棕色的NO2，B項推斷合理。反應⑤生成的FeCO3有還原性，能被空氣中的氧氣氧化，C項推斷不合理。反應⑥的化學方程式為2(FeSO47H2O)Fe2O3＋SO3↑＋SO2↑＋14H2O↑，氣體1、2、3依次是H2O、SO2、SO3。氣體1和氣體3冷卻至室溫所得溶液是硫酸，其組成為n(H2O)∶n(H2SO4)＝13∶1，能計算溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)，但缺少溶液的密度，無法計算硫酸的物質(zhì)的量濃度，D項推斷不合理。 答案：B 6．某同學采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質(zhì))制備七水合硫酸亞鐵(FeSO47H2O)，設(shè)計了如下流程： 下列說法不正確的是(　　) A．溶解燒渣選用足量硫酸，試劑X選用鐵粉 B．固體1中一定有SiO2，控制pH是為了使Al3＋轉(zhuǎn)化為Al(OH)3進入固體2 C．從溶液2得到FeSO47H2O產(chǎn)品的過程中，須控制條件防止其氧化和分解 D．若改變方案，在溶液1中直接加NaOH至過量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液經(jīng)結(jié)晶分離也可得到FeSO47H2O 解析：本題考查離子反應，物質(zhì)分離、元素及化合物。流程設(shè)計意圖是用硫酸把Fe2O3、Al2O3轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，除去SiO2，然后用鐵粉還原Fe3＋得到硫酸亞鐵，A正確；固體1為SiO2，分離FeSO4和Al2(SO4)3采用的是調(diào)控pH的方法，使Al3＋轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀而與FeSO4分離，B正確；Fe2＋容易被氧化，所以在得到FeSO47H2O產(chǎn)品的過程中，要防止其被氧化和分解，C正確；在溶液1中直接加過量的NaOH得到的是Fe(OH)2沉淀，但Fe(OH)2不穩(wěn)定，很容易被氧化為Fe(OH)3，使制得的產(chǎn)品不純，混有較多的雜質(zhì)Fe2(SO4)3，D不正確。答案選D。 答案：D 7．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 molL－1的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，放出1.344 L NO(標準狀況)，往所得溶液中加入KSCN溶液，無紅色出現(xiàn)。若用足量的CO在加熱下還原相同質(zhì)量的混合物，能得到鐵的物質(zhì)的量為(　　) A．0.24 mol B．0.21 mol C．0.16 mol D．0.14 mol 解析：n(HNO3)＝0.12 L4 molL－1＝0.48 mol，n(NO)＝1.344 L22.4 Lmol－1＝0.06 mol，往所得溶液中加入KSCN溶液，無紅色出現(xiàn)，說明全部生成Fe2＋，溶液溶質(zhì)為Fe(NO3)2，則原混合物中鐵元素為(0.48 mol－0.06 mol)2＝0.21 mol，故用足量的CO在加熱下還原相同質(zhì)量的混合物，最終得到鐵的物質(zhì)的量為0.21 mol。 答案：B 8．在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.1 mol的混合溶液中加入0.1 mol鐵粉，充分攪拌后鐵完全反應，同時析出0.1 mol Ag。則下列結(jié)論中不正確的是(　　) A．向反應后的溶液中繼續(xù)加入少量鐵粉，鐵粉可以繼續(xù)溶解 B．氧化性：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>Zn2＋ C．反應后溶液的質(zhì)量減輕 D．反應后溶液中Cu2＋與Fe2＋的物質(zhì)的量之比為1∶1 解析：各0.1 mol的混合溶液中加入0.1 mol鐵粉，充分攪拌后鐵完全反應，同時析出0.1 mol Ag，且Fe3＋和Ag＋亦完全反應：2Ag＋＋Fe===Fe2＋＋2Ag,2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，向反應后的溶液中繼續(xù)加入少量鐵粉，發(fā)生Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，鐵粉可以繼續(xù)溶解，故A正確；根據(jù)金屬活動順序表可知氧化性：Zn2＋H＋，首先發(fā)生的反應是Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ B．當加入16.8 g鐵粉時，可生成標準狀況下6.72 L氣體 C．在鐵粉充分反應后的溶液中，鐵元素以Fe2＋和Fe3＋的形式存在 D．m至少等于28 g，反應過程中溶液的質(zhì)量一直在減小 解析：酸性條件下，NO有強氧化性，因此首先發(fā)生的反應是Fe＋NO＋4H＋===NO↑＋Fe3＋＋2H2O①然后發(fā)生反應：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋②，F(xiàn)e＋2H＋===Fe2＋＋H2↑③，A錯誤；當加入16.8 g鐵粉時，剛好發(fā)生上述①反應，生成標準狀況下的6.72 L NO氣體生成0.3 mol Fe3＋，消耗1.2 mol H＋，B正確；根據(jù)滴加KSCN溶液不變紅色說明溶液不含F(xiàn)e3＋，C錯誤；根據(jù)方程式計算則至少消耗鐵16.8 g＋(0.1＋0.3)0.556＝28 g，但反應過程中溶液的質(zhì)量一直在增大，D錯誤。 答案：B 10．在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，F(xiàn)e3＋、Cu2＋和Fe2＋的物質(zhì)的量之比為3∶2∶1，現(xiàn)加入適量鐵粉，使溶液中三種離子物質(zhì)的量之比變?yōu)?∶2∶4，則參加反應的鐵粉與原溶液中Fe3＋的物質(zhì)的量之比為(　　) A．2∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4 解析：因氧化性Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋，加入適量的鐵粉，使溶液中Fe3＋、Cu2＋和Fe2＋物質(zhì)的量之比變?yōu)?∶2∶4，說明Fe3＋有剩余，則Cu2＋沒有參加反應，加入的Fe粉僅與Fe3＋反應。設(shè)原溶液中含有Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋的物質(zhì)的量分別為3 mol、2 mol、1 mol，反應后Fe3＋、Cu2＋和Fe2＋的物質(zhì)的量之比變?yōu)?∶2∶4，則反應后Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋的物質(zhì)的量分別為1 mol、2 mol、4 mol，故反應的Fe3＋的物質(zhì)的量為3 mol－1 mol＝2 mol，則參加反應的Fe的物質(zhì)的量為1 mol，參加反應的鐵粉與原溶液中Fe3＋的物質(zhì)的量之比為1 mol∶3 mol＝1∶3。 答案：C 二、非選擇題 11．某學生欲通過實驗方法驗證Fe2＋的性質(zhì)。 (1)該同學在實驗前，依據(jù)Fe2＋的______性，填寫了下表。 實驗操作 預期現(xiàn)象 反應的離子方程式 向盛有新制FeSO4溶液的試管中滴入數(shù)滴濃硝酸，振蕩 試管中產(chǎn)生紅棕色氣體，溶液顏色逐漸變黃 Fe2＋＋NO＋2H＋===Fe3＋＋NO2↑＋H2O 依照表中操作，該同學進行實驗，觀察到液面上方氣體逐漸變?yōu)榧t棕色，但試管中溶液顏色卻變?yōu)樯钭厣? 為了進一步探究溶液變?yōu)樯钭厣脑颍撏瑢W進行如下實驗。 (2)向原新制FeSO4溶液和反應后溶液中均加入KSCN溶液，前者不變紅色，后者變紅，該現(xiàn)象的結(jié)論是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)該同學通過查閱資料，認為溶液的深棕色可能是NO2或NO與溶液中Fe2＋或Fe3＋發(fā)生反應而得到的。為此他利用如圖裝置(氣密性已檢驗，尾氣處理裝置略)進行探究。 ⅰ.打開活塞a、關(guān)閉活塞b，甲裝置中反應開始后，觀察到丙中溶液逐漸變?yōu)樯钭厣?，而丁中溶液無明顯變化。 ⅱ.打開活塞b、關(guān)閉活塞a，一段時間后再停止甲中反應。 ⅲ.為與ⅰ中實驗進行對照，更換丙、丁后，使甲中反應繼續(xù)，觀察到的現(xiàn)象與步驟ⅰ中相同。 ①銅與足量濃硝酸反應的化學方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________； ②裝置乙的作用是_______________________________________ _________________________________； ③步驟ⅱ的目的是_______________________________________ _________________________________； ④該實驗可得出的結(jié)論是___________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________。 (4)該同學重新進行(1)中實驗，觀察到了預期現(xiàn)象，其實驗操作是________________________________________________________________________。 解析：(1)產(chǎn)生的紅棕色氣體為NO2，說明HNO3被還原，溶液變?yōu)辄S色，說明Fe2＋被氧化為Fe3＋，F(xiàn)e2＋表現(xiàn)了還原性。(2)Fe3＋與SCN－作用顯紅色，是Fe3＋的特征反應。(3)整個裝置中，先將NO2通入丙、丁，然后將NO2轉(zhuǎn)化成NO，來檢驗NO的影響。由于步驟ⅰ后，裝置乙之后的導氣管中會有NO2剩余，所以需要除去以排除剩余NO2對實驗的干擾。由于NO2、NO通入FeSO4溶液中，都產(chǎn)生深棕色，在Fe2(SO4)3溶液中都不變色，說明NO2、NO對Fe2＋有影響，而對Fe3＋無影響，從而得出結(jié)論。 答案：(1)還原　(2)Fe2＋被硝酸氧化為Fe3＋ (3)①Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O ②使NO2轉(zhuǎn)化為NO ③排出乙右側(cè)裝置中殘留的NO2 ④溶液的深棕色是由NO或NO2與Fe2＋作用得到的(或不是由NO或NO2與Fe3＋作用得到的) (4)向盛有濃硝酸的試管中滴入數(shù)滴新制FeSO4溶液 12．有關(guān)FeSO4的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示(無關(guān)物質(zhì)已略去)。 已知：①X由兩種化合物組成，將X通入品紅溶液，溶液褪色；通入BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀。 ②Y是紅棕色的化合物。 (1)氣體X的成分是________________(填化學式)。 (2)反應Ⅰ的反應類型屬于________(填字母)。 a．分解反應　　b．復分解反應　　c．置換反應 d．化合反應　　e．氧化還原反應 (3)溶液2中金屬陽離子的檢驗方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)若經(jīng)反應Ⅰ得到16 g固體Y，產(chǎn)生的氣體X恰好被0.4 L 1 molL－1 NaOH溶液完全吸收，則反應Ⅰ的化學方程式是________________________________________________________________________， 反應Ⅳ中生成FeSO4的離子方程式是________________________________________________________________________。 解析：(1)X能使品紅溶液褪色說明X中含有SO2，但SO2與氯化鋇溶液不反應，所以X中還有SO3。(2)反應Ⅰ為FeSO4受熱分解生成SO2、SO3、Fe2O3，既是分解反應又是氧化還原反應。(3)溶液2為Fe2(SO4)3溶液，用KSCN溶液檢驗Fe3＋，具體方法為取少量溶液2于試管中，加入幾滴KSCN溶液，溶液變紅。(4)反應Ⅰ得到16 g Fe2O3，由得失電子守恒得生成0.1 mol SO2，所以生成SO3也為0.1 mol，則反應Ⅰ的化學方程式是2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑。0.1 mol SO3與0.2 mol NaOH完全反應，0.1 mol SO2與0.2 mol NaOH恰好完全反應生成Na2SO3，溶液1中含有Na2SO3和Na2SO4，反應Ⅳ的離子方程式為2Fe3＋＋SO＋H2O===2Fe2＋＋SO＋2H＋。 答案：(1)SO2、SO3　(2)a、e (3)取少量溶液2于試管中，加入幾滴KSCN溶液，溶液變紅色 (4)2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑ 2Fe3＋＋SO＋H2O===2Fe2＋＋SO＋2H＋ 13．甲、乙、丙三位同學欲分別完成“鐵與水蒸氣反應”的實驗。 Ⅰ.甲同學的方案如圖1：試管中依次放入濕棉花和還原性鐵粉，加熱。把生成的氣體通入蒸發(fā)皿中的肥皂液中。一段時間后，用坩堝鉗夾取燃著的火柴在蒸發(fā)皿中點火，觀察到的現(xiàn)象是__________________；發(fā)生反應的化學方程式為________________________。 Ⅱ.乙同學所采用的裝置如圖2：分別用燈1和燈2加熱反應器中的水和還原性鐵粉，當水蒸氣將空氣排出后用排水法收集一試管氣體。乙同學所采用的裝置與甲同學的裝置相比較，優(yōu)點是________________；結(jié)束實驗的操作是_________________________。 Ⅲ.丙同學將甲、乙兩位同學所用裝置進行改進，如下圖所示： 在硬質(zhì)玻璃管Ⅰ中放入還原性鐵粉和石棉絨的混合物，硬質(zhì)玻璃管Ⅱ中加入CuO。干燥管Ⅰ中盛裝的物質(zhì)是堿石灰，干燥管Ⅱ中盛裝的物質(zhì)是無水硫酸銅和石棉絨的混合物。 (1)丙同學所采用的裝置與乙同學的裝置相比較，優(yōu)點是 ________________________________________________________________________。 (2)實驗開始時應先點燃a處的酒精燈，然后才點燃b處的酒精噴燈，原因是_________________________________________________ __________________________________________________________________________________________。 (3)能證明鐵與水蒸氣反應的現(xiàn)象是____________________ ____________________________________________________。 Ⅳ.丁同學提出問題：如何通過實驗證明鐵與水蒸氣反應得到的黑色固體中既含F(xiàn)e2＋，又含F(xiàn)e3＋？ ________________________________________________________________________。 解析：本題考查了實驗方案的評價與優(yōu)化，意在考查考生的實驗探究能力。Ⅰ.濕棉花受熱產(chǎn)生的水蒸氣與熾熱的還原性鐵粉發(fā)生反應3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，生成的H2與試管中的空氣形成混合氣體，通入肥皂液中產(chǎn)生肥皂泡，點燃時產(chǎn)生爆鳴現(xiàn)象，當試管中空氣被排盡時，純凈的H2通入肥皂液中產(chǎn)生肥皂泡，在點燃時能燃燒。Ⅱ.實驗結(jié)束時應特別注意防止倒吸，故首先應把導管從燒杯中取出，再熄滅燈1，待反應器中水蒸氣排凈后移走燈2。Ⅲ.丙同學的實驗原理為酒精燈加熱燒瓶，源源不斷地產(chǎn)生水蒸氣，在硬質(zhì)玻璃管Ⅰ中鐵與水蒸氣發(fā)生反應，盛有堿石灰的干燥管除去未反應的水蒸氣，再將氣體依次通過熾熱的氧化銅和無水硫酸銅來檢驗鐵與水蒸氣反應生成的氣體為氫氣。 答案：Ⅰ.蒸發(fā)皿中產(chǎn)生大量肥皂泡，放出的氣體能燃燒，點燃時發(fā)生爆鳴，反應后，試管中固體仍呈黑色　3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 Ⅱ.保證有足夠的水蒸氣進入反應器，用小試管收集并檢驗生成的氣體更科學　先把導管從燒杯中取出，再熄滅燈1，待反應器中水蒸氣排凈后移走燈2 Ⅲ.(1)用酒精噴燈反應溫度高、效果好，硬質(zhì)玻璃管Ⅱ中加入CuO可直接證明反應生成H2 (2)先點燃a處的酒精燈，產(chǎn)生的水蒸氣排凈裝置中的空氣，防止加熱時鐵粉與空氣反應 (3)硬質(zhì)玻璃管Ⅱ中黑色固體變紅，干燥管Ⅱ中白色固體變藍 Ⅳ.將黑色固體溶于鹽酸，所得溶液分為兩份，向其中一份中加入KSCN溶液，若溶液變成紅色，則證明黑色固體中含有Fe3＋；向另一份溶液中加入KMnO4(H＋)溶液，若溶液紫色褪去，則證明黑色固體中含有Fe2＋ 14．工業(yè)上利用硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、FeO、SiO2)為原料制備高檔顏料——鐵紅(Fe2O3)，具體生產(chǎn)流程如下： 試回答下列問題： (1)硫鐵礦燒渣用稀硫酸酸溶時的不溶物為________(填化學式)。 (2)實驗室實現(xiàn)“步驟Ⅱ”中分離操作所用的玻璃儀器有________；步驟Ⅳ中應選用________試劑調(diào)節(jié)溶液的pH(填字母編號)。 A．稀硝酸 B．氫氧化鈉溶液 C．高錳酸鉀溶液 D．氨水 (3)檢驗步驟Ⅲ已經(jīng)進行完全的試劑是________。 (4)步驟Ⅴ的反應溫度一般需控制在35 ℃以下，其目的是 ________________________________________________________________________。 (5)步驟Ⅵ中發(fā)生反應的化學方程式為______________________ __________________________________________________。 (6)欲測定硫鐵礦燒渣中Fe元素的質(zhì)量分數(shù)，稱取a g樣品，充分“酸溶”“水溶”后過濾，向濾液中加入足量的H2O2，充分反應后加入NaOH溶液至不再繼續(xù)產(chǎn)生沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、灼燒至固體恒重，冷卻后稱得殘留固體b g。 ①寫出加入足量的H2O2發(fā)生反應的離子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ②測得該樣品中Fe元素的質(zhì)量分數(shù)為________。 解析：(1)SiO2為酸性氧化物，不與稀H2SO4反應。(2)NaOH溶液不易控制溶液pH，應選氨水。(4)既防止NH4HCO3分解，又減少Fe2＋水解。(5)FeCO3轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2O3，肯定有氧化劑O2參與反應。(6)殘留b g固體為Fe2O3，根據(jù)Fe原子守恒，F(xiàn)e元素的質(zhì)量分數(shù)為100%＝100%。 答案：(1)SiO2 (2)漏斗、玻璃棒、燒杯　D (3)KSCN溶液(或其他合理答案) (4)防止NH4HCO3分解，減少Fe2＋的水解 (5)4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2 (6)①2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O ②100%