(共45张PPT)
第9讲 铁及其重要化合物的性质和应用
第三章
2024
内容索引
01
02
03
考点一 铁的单质及其氧化物
考点二 铁的氢氧化物 亚铁盐和铁盐
真题演练 角度拓展
复习目标
1了解铁及其重要化合物的主要性质,了解这些物质在生产、生活中的应用。
2了解“铁三角”的转化关系及应用,掌握Fe2+、Fe3+的检验方法。
考点一 铁的单质及其氧化物
必备知识 自主预诊
1.铁的单质
(1)铁元素在周期表中的位置及在自然界中存在的形式
(2)铁的物理性质
颜色、状态 导电性、导热性、延展性 特性 熔点 密度
银白色固体 良好(导电性不如铜和铝) 能被磁铁吸引 1 535 ℃ 7.86 g·cm-3
(3)铁的化学性质
铁的化学性质活泼,在反应中易失去电子,具有较强的还原性。写出下列反应的化学(或离子)方程式:
2.铁的三种氧化物
氧化物 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 — 铁红 磁性氧化铁
颜色、状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性)
溶解性 难溶于水 铁元素化合价 +2 +3 +2、+3
稳定性 不稳定 稳定 稳定
与非氧化性酸(H+)反应的离子方程式 FeO+2H+===Fe2++H2O Fe2O3+6H+=== 2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
共性 高温时,都能被C、CO、Al等还原剂还原,生成单质铁 FeO和Fe2O3都是碱性氧化物,Fe3O4不是
易错辨析
(1)铁与稀盐酸、少量Cl2反应均生成FeCl2。( × )
(2)常温下,可以用铁质容器储存、运输浓硝酸和浓硫酸。( √ )
(3)铁在氧气中燃烧或在高温下与水蒸气反应均生成Fe3O4。( √ )
关键能力 考向突破
考向1 铁单质的性质及应用
例1.铁在地壳中含量丰富,也是重要的人体微量元素之一。下列有关说法正确的是( )
A.铁粉具有较强的还原性,常用作食品包装袋内的脱氧剂
B.高温下,铁与水蒸气反应生成氢氧化铁和氢气
C.常温下,铁与浓硫酸不反应,故常用铁质槽罐车贮运浓硫酸
D.16.8 g铁粉与足量硫单质完全反应时,转移的电子数为0.9NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)
答案 A
解析 铁粉具有还原性,可吸收空气中的O2、水蒸气,常用作食品包装袋内的脱氧剂,A正确;高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,不生成Fe(OH)3,B错误;常温下,铁在浓硫酸中发生钝化,表面生成致密氧化膜保护层,并非不反应,C错误;铁粉与单质硫反应生成FeS,16.8 g铁粉为0.3 mol,完全反应转移电子数0.6NA,D错误。
考向2 铁的氧化物的性质及应用
例2.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150 mL 4 mol·L-1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解,放出2.24 L NO(标准状况),向所得溶液中加入KSCN溶液,无红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物,所得到的铁的物质的量为( )
A.0.21 mol B.0.25 mol
C.0.3 mol D.0.35 mol
答案 B
解析 题中物质转化关系分析如下:
归纳总结
1.铁与不同氧化剂反应生成+2价或+3价铁的规律
2.铁的氧化物与酸的反应
(1)FeO、Fe3O4与稀硝酸反应时,除考虑与H+的反应外,还要考虑Fe2+与
(H+)发生氧化还原反应生成Fe3+。
(2)Fe2O3、Fe3O4与HI溶液反应时,除考虑与H+的反应外,还要考虑Fe3+与I-发生氧化还原反应生成Fe2+和I2。
对点训练
1.铁是人类应用较早、当前应用量最大的金属元素。下列有关铁的说法正确的是( )
A.“曾青得铁则化为铜”,体现铁的氧化性
B.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C.Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2
D.Fe与稀硫酸反应生成FeSO4,可用于缺铁性贫血的治疗
答案 D
解析 “曾青得铁则化为铜”,涉及反应:Fe+CuSO4===FeSO4+Cu,Fe作还原剂,体现其还原性,A错误;铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2,B错误;Cl2具有强氧化性,与Fe反应时,无论Cl2是否过量,反应均生成FeCl3,C错误;稀硫酸具有较弱氧化性,与Fe反应生成FeSO4,可用于缺铁性贫血的治疗,D正确。
2.有一块铁的“氧化物”样品,用140 mL 5.0 mol·L-1盐酸恰好将其完全溶解,所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2,恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+,则该样品可能的化学式为( )
A.Fe2O3 B.Fe3O4
C.Fe4O5 D.Fe5O7
答案 D
解析 根据2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2+)=0.025 mol×2=0.05 mol,根据电荷守恒得2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=n(Cl-),则n(Fe3+)=0.2 mol,故n(Fe2+)∶n(Fe3+)
=0.05∶0.2=1∶4,故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3,即Fe5O7。
考点二 铁的氢氧化物
亚铁盐和铁盐
必备知识 自主预诊
1.Fe(OH)3和Fe(OH)2的比较
氢氧化物 Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色、状态 白色固体 红褐色固体
与盐酸反应 (写离子方程式) Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
热稳定性 — 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
制备方法 反应:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓ Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
二者转化 在空气中,Fe(OH)2能够被氧气氧化成Fe(OH)3,白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,过一段时间变成红褐色: 4Fe(OH)2+O2+2H2O===Fe(OH)3
应用提升铁的氢氧化物与酸的反应
①Fe(OH)2与稀硝酸反应时,除考虑与H+的反应外,还要考虑Fe2+与 、H+发生氧化还原反应。
②Fe(OH)3与HI反应时,除考虑与H+的反应外,还要考虑Fe3+被I-还原为Fe2+。
2.铁盐和亚铁盐
(1)铁盐
(2)亚铁盐
(3)具体应用
易错辨析
(1)Fe(OH)2与稀硝酸、Fe(OH)3与HI溶液均发生中和反应,生成相应的盐和水。( × )
(2)向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液,生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后得到红褐色Fe(OH)3胶体。( × )
(3)FeCl2和FeCl3均不能通过化合反应制备。( × )
(4)FeSO4片剂与维生素C同时服用能增强治疗缺铁性贫血的效果。( √ )
关键能力 考向突破
考向1 实验探究Fe(OH)2的制备
例1.(2023浙江宁波十校联考)某同学设计如图所示装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答下列问题:
(1)仪器1的名称: 。装置5的作用:
。
(2)实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现装置3中溶液不能进入装置4中。请为装置作一处改进,使溶液能进入装置4中: 。
(3)装置改进后,将装置3中反应后溶液压入装置4中,在装置4中析出灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因: 。
答案 (1)分液漏斗 液封,防止空气进入装置4
(2)在装置2、3之间添加控制开关
(3)装置4内的空气没有排尽
解析 (1)Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化,故装置5的作用是防止空气进入装置4中。
(2)由于产生的H2能够从装置2逸出,从而不能将液体压入装置4中,故需要在装置2、3之间加一个开关,阻止H2的逸出。
(3)反应开始时,应通过产生的H2将装置3、4中的空气完全排出,防止生成的Fe(OH)2被氧化。
考向2 铁盐和亚铁盐的性质与检验
例2.(教材改编题)某实验小组同学为了检验某FeCl3溶液中是否含有FeCl2,设计了如下实验方案,其中最合理的是( )
A.加入适量铜粉,观察溶液是否变蓝
B.先滴加氯水,再滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红
C.滴加酸性KMnO4溶液,观察溶液是否褪色
D.滴加K3[Fe(CN)6]溶液,观察是否生成蓝色沉淀
答案 D
解析 Fe2+与Cu不反应,不能证明是否含有FeCl2,A错误;先滴加氯水,可将FeCl2氧化生成FeCl3,滴加KSCN溶液,不能判断是否含有FeCl2,B错误;Fe2+、Cl-都能被酸性KMnO4溶液氧化,溶液褪色,不能判断是否含有FeCl2,C错误;若FeCl3溶液中含有FeCl2,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,反应生成蓝色沉淀,实验现象最明显,该方案最合理,D正确。
归纳总结
1.制备Fe(OH)2防氧化常用的三种方法
类型 做法 ①有机 物覆盖 层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图所示
②还原 性气体 保护法 用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,可长时间观察到白色沉淀,如图所示
类型 做法 ③电解法 用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆盖苯或煤油,如图所示
2.Fe2+和Fe3+检验的常用方法
(1)Fe2+的检验
(2)Fe3+的检验
对点训练
1.(2023河北邯郸十校联考)在下图中,能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
A.只有①② B.只有②④
C.只有①③④ D.只有①②④
答案 D
解析 先滴加稀硫酸,铁粉与稀硫酸反应生成H2,利用产生的H2排出装置内空气,再滴加NaOH溶液,反应生成白色沉淀Fe(OH)2,①正确;先打开止水夹,利用铁粉与稀硫酸反应产生的H2排出装置内的空气,再关闭止水夹,装置内气体压强增大,将左管中生成的FeSO4压入右管,反应生成白色沉淀Fe(OH)2,②正确;未采取措施,NaOH溶液与FeSO4溶液在液体表面生成Fe(OH)2,迅速被氧化,观察不到白色沉淀,③错误;苯隔绝空气,利用长胶头滴管将NaOH溶液加入FeSO4溶液中,反应生成白色沉淀Fe(OH)2,④正确。
2.硫酸亚铁的用途广泛,可以制备如图所示物质,下列说法错误的是( )
A.Fe4(OH)2(SO4)5属于碱式盐,可用作净水剂
B.与足量NH4HCO3反应的离子方程式为HC+Fe2+===FeCO3↓+H+
C.可用稀硫酸和K3[Fe(CN)6]溶液检验铁红中是否含有FeCO3
D.“冷却结晶”后的操作是过滤,“煅烧”操作的主要仪器有酒精灯、坩埚、玻璃棒
答案 B
解析 Fe4(OH)2(SO4)5由Fe3+、OH-和 构成,属于碱式盐,溶于水后Fe3+发生水解反应得到Fe(OH)3胶体,可以吸附水中悬浮的杂质,起到净水作用,A正确;FeSO4溶液与足量NH4HCO3溶液发生反应生成FeCO3并放出CO2,离子方程式为2HC+Fe2+===FeCO3↓+CO2↑+H2O,B错误;铁红中若含有FeCO3,加入稀硫酸溶解后所得溶液中含Fe2+,再滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,若不产生蓝色沉淀,则不含FeCO3,C正确;高温下煅烧FeCO3固体要在坩埚中进行,D正确。
真题演练 角度拓展
角度一铁及其化合物的性质与用途
1.(2021江苏卷,4)下列有关物质的性质与用途不具有对应关系的是( )
A.铁粉能与O2反应,可用作食品保存的吸氧剂
B.纳米Fe3O4能与酸反应,可用作铁磁性材料
C.FeCl3具有氧化性,可用于腐蚀印刷电路板上的Cu
D.聚合硫酸铁能水解并形成胶体,可用于净水
答案 B
解析 铁粉能与空气中的O2反应,故可用作食品保存的吸氧剂,A正确;纳米Fe3O4具有磁性,可用作铁磁性材料,与其能和酸反应无关,B错误;FeCl3与Cu反应生成FeCl2和CuCl2,主要利用其氧化性,C正确;聚合硫酸铁能水解并形成Fe(OH)3胶体,具有吸附性,可用于净水,D正确。
角度拓展
(1)(2022广东卷,6C)铁与H2O高温下会反应,工人将模具干燥后再注入熔融钢水。( )
(2)(2022辽宁卷,7C)金属性:Fe>Cu,推理氧化性:Fe3+
√
×
√
角度二实验探究Fe2+和Fe3+的性质及检验
2.(2022湖南卷,13)为探究FeCl3的性质,进行了如下实验(FeCl3和Na2SO3溶液浓度均为0.1 mol·L-1)。
实验 操作与现象
① 在5 mL水中滴加2滴FeCl3溶液,呈棕黄色;煮沸,溶液变红褐色
② 在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴Na2SO3溶液,变红褐色;
再滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀
③ 在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴FeCl3溶液,变红褐色;
将上述混合液分成两份,一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液,无蓝色沉淀生成;
另一份煮沸,产生红褐色沉淀
依据上述实验现象,结论不合理的是( )
A.实验①说明加热促进Fe3+水解反应
B.实验②说明Fe3+既发生了水解反应,又发生了还原反应
C.实验③说明Fe3+发生了水解反应,但没有发生还原反应
D.整个实验说明 对Fe3+的水解反应无影响,但对还原反应有影响
答案 D
解析 本题考查实验方案的评价。FeCl3溶液为棕黄色,Fe(OH)3胶体呈红褐色,溶液由棕黄色变为红褐色,说明加热促进了Fe3+的水解,A项结论合理;实验②与实验①相比较,说明少量的 促进了Fe3+的水解,滴加K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀,说明溶液中存在Fe2+,即Fe3+也发生了还原反应,B项结论合理;实验③是向过量的Na2SO3溶液中滴加少量的FeCl3溶液,分组实验说明Fe3+发生水解,但是未发生还原反应,C项结论合理;综合分析整个实验,可知 对Fe3+的水解反应和还原反应都有影响,D项结论不合理。
角度拓展
(1)(2022海南卷,6B)FeCl2溶液中滴加NaCl溶液,溶液变为红色。( )
(2)(2021浙江1月选考,25B)探究KI与FeCl3反应的限度:取5 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液置于试管中,加入1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,充分反应后滴入5滴15%KSCN溶液,若溶液变红色,则KI与FeCl3的反应有一定限度。( )
(3)(2019全国Ⅱ卷,10D)向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉,充分振荡后加1滴KSCN溶液,黄色逐渐消失,加KSCN后溶液颜色不变。( )
(4)(2019江苏卷,13A)向X溶液中滴加几滴新制氯水,振荡,再加入少量KSCN溶液,溶液变为红色,X溶液中一定含有Fe2+。( )
×
√
√
×课时规范练9
一、选择题:每小题只有1个选项符合题意。
1.下列物质的性质与用途均正确,且具有对应关系的是( )
A.FeCl3溶液呈酸性,可用于刻蚀铜制电路板
B.硫酸铁易溶于水,可用硫酸铁作净水剂
C.丙三醇与水形成氢键,有很强的保湿性,可用于制化妆品
D.Na有导电性,可用作快中子反应堆的热交换剂
答案:C
解析:FeCl3具有氧化性,FeCl3溶液与铜反应生成FeCl2和CuCl2,故FeCl3溶液可用于刻蚀铜制电路板,与溶液呈酸性无关,A错误;硫酸铁能水解生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮物而净水,与其易溶于水无关,B错误;丙三醇即甘油中含有三个羟基,能与水形成氢键,有很强的保湿性,可用于制化妆品,C正确;Na可用作快中子反应堆的热交换剂,是利用了其导热性,D错误。
2.某化学兴趣小组为检验菠菜中是否含有铁元素,进行如下步骤:①将菠菜研磨成汁,加水溶解,过滤得到滤液;②加入稀硝酸进行氧化;③滴加KSCN溶液检验溶液中是否含有Fe3+。上述操作中,不需要用到的仪器为( )
答案:C
解析:将菠菜研磨成汁,需要在研钵中进行,加水溶解,需要烧杯和玻璃棒,过滤时需要漏斗和玻璃棒,滴加稀硝酸、KSCN溶液时需要胶头滴管,故不需要的仪器为容量瓶。
3.(2023山东淄博模拟)中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁,检测的流程如图。下列说法错误的是( )
A.气体X中含有醋酸蒸气
B.该铁华粉中可能含有铁单质
C.向滤液中滴入酸性KMnO4溶液,可用于证明Fe2+具有还原性
D.产生蓝色沉淀的反应为K++Fe2++[Fe(CN)6]3-KFe[Fe(CN)6]↓
答案:C
解析:加热时醋酸亚铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和醋酸蒸气,则X中含有醋酸蒸气,A正确;向铁华粉中加入稀盐酸反应生成氢气,说明铁华粉中可能含有铁单质,B正确;滤液中含有Cl-,向滤液中滴入酸性KMnO4溶液,酸性条件下Cl-能将Mn还原为Mn2+而使溶液褪色,故不能证明Fe2+具有还原性,C错误;向滤液中加入K3[Fe(CN)6]溶液,溶液中Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀,反应的离子方程式为K++Fe2++[Fe(CN)6]3-KFe[Fe(CN)6]↓,D正确。
4.(2023辽宁六校协作体联考)下列实验操作可达到预期目的的是( )
选项 实验目的 实验操作
A 配制FeSO4溶液 先将FeSO4固体溶解在稀硫酸中,然后稀释,并加入少量铁粉
B 证明氧化性:H2O2>Fe2+ 将硫酸酸化的H2O2溶液滴入Fe(NO3)2溶液中,观察溶液颜色变化
C 证明FeCl2已完全变质 向FeCl2溶液中滴加KSCN溶液,观察溶液颜色变化
D 证明废铁屑中不含Fe(Ⅲ) 将废铁屑溶于过量盐酸中,滴入KSCN溶液,观察溶液颜色变化
答案:A
解析:FeSO4易水解、易被氧化,配制FeSO4溶液时要抑制水解、防止氧化,因此配制FeSO4溶液时,先将FeSO4固体溶解在稀硫酸中,然后稀释到所需浓度,再加入少量铁粉防止氧化,A正确;将硫酸酸化的H2O2溶液滴入Fe(NO3)2溶液中,酸性溶液中N具有强氧化性,能够氧化Fe2+,无法比较H2O2、Fe2+的氧化性,B错误;向FeCl2溶液中滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红,只能检验FeCl2是否变质,不能检验是否完全变质,应再加入K3[Fe(CN)6]溶液,看是否生成蓝色沉淀,C错误;铁屑中若存在Fe(Ⅲ),酸化后变为Fe3+,与Fe反应转化为Fe2+,故滴加KSCN溶液无颜色变化,D错误。
5.从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下。下列说法正确的是( )
A.试剂a是铁、试剂b是稀硫酸
B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C.试剂c是氯气,相应的反应为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+
答案:C
解析:由最终要得到的氯化铁及流程图可知,b是盐酸,A错误;操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤,操作Ⅲ为蒸发结晶,所用仪器有差异,B错误;滤液Z和X中均含有氯化亚铁,因此c为氯气,C正确;Cl-能将Mn还原为Mn2+而使溶液褪色,不能用酸性KMnO4溶液检验是否含有Fe2+,D错误。
6.电子工业常用FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。从腐蚀废液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中回收铜,并重新获得FeCl3溶液。废液处理流程如下:
已知酸性KMnO4溶液具有强氧化性。下列说法错误的是( )
A.反应1和反应2都发生了氧化还原反应
B.操作1用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒
C.滤渣a的主要成分是Cu和Fe,物质X可以选用酸性KMnO4溶液
D.向FeCl3饱和溶液中滴加NaOH溶液振荡得到Fe(OH)3沉淀
答案:C
解析:腐蚀废液主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2,加入过量铁粉,FeCl3、CuCl2与Fe反应生成FeCl2和Cu,反应2中X应为Cl2、H2O2等氧化剂,则反应1和2中都发生氧化还原反应,A正确;操作1是过滤,主要玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒,B正确;物质X若为酸性KMnO4溶液,则FeCl3溶液中混入杂质,C错误;向FeCl3饱和溶液中滴加NaOH溶液,生成Fe(OH)3沉淀,D正确。
7.(2023河北衡水中学调研)FeCl3易潮解、升华,实验室制备FeCl3的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。下列说法正确的是( )
A.导管g的作用是增强装置的气密性
B.试剂X和试剂Y分别为浓硫酸、饱和食盐水
C.直接用E接收产物,相对于用导管连接D、E的优点是可防止堵塞
D.出于简化装置的目的,F装置可拆除
答案:C
解析:导管g的作用是平衡气压,保证液体顺利滴下,A错误;为得到干燥纯净的Cl2,应先用饱和食盐水除去HCl,再通过浓硫酸干燥气体,B错误;FeCl3易潮解,而F中的浓硫酸起到干燥的作用,防止G中水蒸气进入D中,不能拆除,D错误。
8.为确定Fe2O3和Cu混合物的组成(假设混合均匀),某兴趣小组称取五份不同质量的样品,分别投入30.0 mL某浓度的稀硫酸中。充分反应后,每组样品剩余固体的质量与原样品质量的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.各组样品均发生反应:Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O、2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
B.1.76 g样品充分反应后,溶液中一定存在Fe2+和Cu2+,一定不存在Fe3+
C.该混合物中n(Fe2O3)∶n(Cu)=3∶1
D.稀硫酸的浓度为1.5 mol·L-1
答案:C
解析:样品中先发生反应Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O,生成的Fe3+与铜再发生反应2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,A正确;由题图可知,1.76 g样品与稀硫酸反应,此时铜过量,生成Fe2+、Cu2+,没有Fe3+,B正确;根据c(5.28,1.92),设Fe2O3的物质的量为x,根据反应Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O、2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,则反应的铜的物质的量也为x,则有5.28 g=160 g·mol-1×x+64 g·mol-1×x+1.92 g,解得x=0.015 mol,n(Cu)=x+0.03 mol=0.045 mol,则n(Fe2O3)∶n(Cu)=1∶3,C错误;由C项可得n(H+)=6x=0.09 mol,n(H2SO4)=0.045 mol,则c(H2SO4)==1.5 mol·L-1,D正确。
9.某校学习小组进行如下实验:
序号 实验操作 实验现象
ⅰ 将1 mL pH=1的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液和2滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液混合,接着向混合溶液中逐滴滴加0.5 mL 0.3 mol·L-1的H2O2溶液 滴入H2O2溶液,溶液立即变红,继续滴加,溶液红色变浅并逐渐褪去
ⅱ 向ⅰ的混合溶液中滴入KSCN溶液 溶液变红
ⅲ 向1 mL 0.3 mol·L-1的H2O2溶液中滴加2滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液,继续加入0.5 mL pH=1的H2SO4溶液,静置2 min 无明显现象
ⅳ 向ⅲ的混合溶液中滴入2滴Fe2(SO4)3溶液 滴入Fe2(SO4)3溶液,溶液立即变红,静置2 min,溶液红色变浅并逐渐褪去
下列说法错误的是( )
A.实验中溶液变红的原因是生成Fe(SCN)3
B.实验ⅰ~ⅱ说明实验ⅰ中SCN-被H2O2全部氧化
C.实验ⅲ~ⅳ说明酸性溶液中H2O2氧化KSCN的速率慢
D.实验ⅰ~ⅳ说明Fe2+能加速H2O2氧化KSCN的反应
答案:D
解析:滴入的H2O2氧化Fe2+生成Fe3+,与SCN-结合得到Fe(SCN)3使溶液变红色,A正确;实验ⅰ得到Fe(SCN)3使溶液变红色,后续H2O2过量后溶液褪色,可能原因有两个,Fe3+或SCN-与H2O2继续反应,实验ⅱ返滴KSCN溶液又变红色,说明溶液中还存在Fe3+,即SCN-与H2O2反应,被氧化,B正确;酸性溶液中H2O2和KSCN混合2 min后滴入Fe2(SO4)3溶液,溶液立即变红,说明KSCN没有被完全氧化,而滴入Fe2(SO4)3溶液后静置2 min,溶液红色变浅并逐渐褪去,SCN-被完全氧化,即酸性溶液中H2O2氧化KSCN的速率慢,C正确;酸性溶液中H2O2和KSCN混合2 min后滴入Fe2(SO4)3溶液,溶液立即变红,说明KSCN没有被完全氧化,而滴入Fe2(SO4)3溶液后静置2 min,溶液红色变浅并逐渐褪去,SCN-被完全氧化,说明增加Fe3+后H2O2氧化KSCN的速率加快,难以说明Fe2+的作用,D错误。
10.(2022湖北黄冈中学模拟改编)8.34 g FeSO4·7H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示。下列说法不正确的是( )
A.温度为78 ℃时固体物质M的化学式为FeSO4·4H2O
B.取适量380 ℃时所得的样品P,隔绝空气加热至650 ℃,得到一种固体物质Q,同时有两种无色气体生成,Q的化学式为Fe2O3
C.在隔绝空气的条件下M得到P的化学方程式为FeSO4·4H2OFeSO4+4H2O
D.温度为380 ℃时固体P的化学式为FeSO4·H2O
答案:D
解析:8.34 g FeSO4·7H2O为0.03 mol,含0.21 mol H2O,M处失去1.62 g H2O,即失去0.09 mol H2O,则M的化学式为FeSO4·4H2O,A正确;650 ℃时,FeSO4分解,8.34 g FeSO4·7H2O中含0.03 mol Fe,固体物质Q中Fe的质量为0.03 mol×56 g·mol-1=1.68 g,O元素的质量为2.40 g-1.68 g=0.72 g,n(O)=0.045 mol,Fe与O的物质的量之比为2∶3,则Q的化学式为Fe2O3,由于Fe的化合价升高,则有SO2产生,同时有SO3生成,B正确;8.34 g FeSO4·7H2O中含4.56 g FeSO4,则P处H2O已全部失去,C正确;380 ℃时,固体P的化学式为FeSO4,D错误。
二、非选择题
11.碳酸亚铁(FeCO3)是生产补血剂的重要原料,制取碳酸亚铁的过程中涉及以下探究实验。
实验一:为探究某固体化合物X(仅含有三种元素)的组成和性质,设计并完成如下实验。
已知:气体甲、气体乙均为单质。
(1)气体甲与碘化钾溶液反应的离子方程式为 。化合物X含有的元素为 (写元素符号)。化合物A的化学式为 。
实验二:下图装置利用实验一所得溶液B制取FeCO3(白色固体,难溶于水)。
装置丙中,先将导管移出液面通入一段时间气体,再向Na2CO3溶液(pH=11.9)中通入一段时间CO2至其pH为7,滴加一定量B溶液产生白色沉淀和无色气体,过滤、洗涤、干燥,得到FeCO3固体。
(2)试剂a是 。向Na2CO3溶液中通入CO2的目的是 。丙装置中制取FeCO3的离子方程式为 。
(3)不可用酸性高锰酸钾溶液检验溶液B中的金属阳离子的原因是 。
(4)100 mL 0.8 mol·L-1 B溶液完全反应,最终得到5 g FeCO3固体,则产率为 (结果保留2位小数)。
答案:(1)2I-+Cl2I2+2Cl- Fe、Cl、O FeO
(2)饱和NaHCO3溶液 降低溶液中OH-浓度,防止生成Fe(OH)2 Fe2++2HCFeCO3↓+CO2↑+H2O
(3)溶液B中的氯离子也能使酸性高锰酸钾溶液褪色
(4)53.88%
解析:(1)气体甲为氯气,氯气与碘化钾溶液反应生成碘单质和氯化钾,反应的离子方程式为2I-+Cl2I2+2Cl-;化合物X含有的元素为Fe、Cl、O;化合物A的化学式为FeO。
(2)溶液B为FeCl2溶液,甲装置中稀盐酸与碳酸钙反应生成CO2,盐酸具有挥发性,所以试剂a为饱和NaHCO3溶液,用于除去CO2中混有的HCl气体;向Na2CO3溶液中通入CO2可以降低溶液中OH-浓度,防止生成Fe(OH)2;丙装置中,CO2先与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠,然后碳酸氢钠和氯化亚铁反应得到碳酸亚铁沉淀,离子方程式为Fe2++2HCFeCO3↓+CO2↑+H2O。
(3)溶液B中含有氯离子,也能使酸性高锰酸钾溶液褪色,不可用酸性高锰酸钾溶液检验溶液B中的金属阳离子。
(4)100 mL 0.8 mol·L-1 FeCl2溶液含有FeCl2的物质的量为0.1 L×0.8 mol·L-1=0.08 mol,根据离子方程式Fe2++2HCFeCO3↓+CO2↑+H2O,理论上生成FeCO3的物质的量为n(FeCO3)=n(Fe2+)=n(FeCl2)=0.08 mol,则理论上生成FeCO3的质量为0.08 mol×116 g·mol-1=9.28 g,则产率为×100%≈53.88%。
1
