铁及其化合物间的转化
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.铁与水蒸气反应生成氢氧化铁和氢气
B.为了防止缺铁性贫血,麦片中可以添加微量的还原铁粉
C.向饱和FeCl3溶液中滴加NaOH溶液,小心加热后制得红褐色Fe(OH)3胶体
D.取新鲜菠菜切开表皮,在内部组织上滴加KSCN溶液,无颜色变化说明菠菜不含铁
2.下列物质中能通过化合反应制取的是 ( )
①Fe3O4 ②Fe(OH)3 ③FeCl2 ④FeCl3
A.①④ B.①②④ C.①③④ D.①②③④
3.如图J3-1所示转化过程中错误的是 ( )
图J3-1
A.① B.② C.③ D.④
4.如图J3-2所示物质间发生化学反应的颜色变化,下表选项物质对应正确的是 ( )
图J3-2
选项 M N P Q
A NH3·H2O Ba(OH)2溶液 铜 KSCN溶液
B H2O2溶液 BaCl2溶液 铁粉 KSCN溶液
C NaOH溶液 Ba(NO3)2溶液 锌粉 KSCN溶液
D Na2O2 MgCl2溶液 Fe KSCN溶液
5. 下列指定物质之间的转化:
FeFe3O4混合溶液FeCl2溶液Fe(OH)2
下列说法不正确的是 ( )
A.反应①属于置换反应
B.反应②所得混合溶液中Fe2+与Fe3+物质的量之比是1∶2
C.反应③的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+
D.利用反应④制备Fe(OH)2时需要充分振荡反应液
6. 为验证Fe3+与Fe2+能够相互转化做如下实验,下列分析不合理的是 ( )
按下列顺序实验 对应现象
①向FeCl3溶液中加入铁粉 ②滴加KSCN溶液 ③再滴加几滴氯水 ⅰ.溶液由黄色变成浅绿色 ⅱ.溶液无明显变化 ⅲ.溶液变红
A.现象ⅰ说明Fe3+可以转化为Fe2+
B.实验②与③可以调换顺序
C.现象ⅲ 涉及的氧化还原反应:Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+
D.根据上述实验可以比较粒子的氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+
7. 裂解水制氢气的过程如图J3-3所示。下列说法不正确的是 ( )
图J3-3
A.反应Ⅰ的化学方程式是Fe3O4+CO3FeO+CO2
B.反应Ⅱ的化学方程式是3FeO+H2O(g)Fe3O4+H2
C.总反应的化学方程式是C+2H2O(g)CO2+2H2
D.铁的氧化物是裂解水的催化剂
8.电子工业用FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔制造印刷电路板。从酸性腐蚀废液中回收铜及FeCl3固体的流程如下:
图J3-4
已知:SOCl2+H2OSO2↑+2HCl↑。下列分析不正确的是 ( )
A.过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均有气体产生
B.上述流程中发生的反应有置换反应、化合反应
C.Ⅱ中加盐酸至不再产生气泡时停止加入,向过滤所得溶液中加入H2O2溶液,可提高FeCl3的产率
D.步骤Ⅳ采用蒸发浓缩、降温结晶的方法
9. 一定条件下,将一定量Fe3O4溶于过量盐酸生成FeCl2和FeCl3,分别取少量反应后的溶液进行以下实验,有关实验描述正确的是 ( )
A.滴加KSCN溶液,若溶液变为红色则证明溶液中含有Fe3+
B.加入5.6 g铁粉恰好完全反应,则Fe3O4的质量为23.2 g
C.用溶液在铜片上写字,一段时间后洗去溶液,观察到铜片表面无明显现象
D.先向溶液中通入氯气,再滴加KSCN溶液,若溶液变为红色则证明溶液中含有Fe2+
10. 部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图J3-5所示。下列推断不合理的是 ( )
图J3-5
A.a可与e反应生成b
B.b既可被氧化,也可被还原
C.可将e加入浓碱液中制得d的胶体
D.可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
11.某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和较多的Cu2+。为了减少污染并变废为宝,工厂计划从该废水中回收FeSO4和金属铜。请根据如图J3-6所示流程,回答下列问题。(提示:为充分除去杂质,所加试剂⑤和⑦均过量)
图J3-6
(1)工业废水中加入试剂⑤后,主要的离子方程式为 。
(2)③所代表的物质是 (用化学式表示)。
(3)⑥和⑧中的操作方法是 。
12.铁及其化合物的“价—类”二维图如图J3-7所示。回答下列问题:
图J3-7
(1)预测Fe2+既有氧化性又有还原性,其依据是 。
(2)检验溶液中的Fe3+,常用的试剂是 。
(3)氧化铁和铝粉高温下可用于野外焊接钢轨,发生置换反应,用化学方程式表示反应原理: 。
(4)白色的Fe(OH)2在空气中极不稳定,最终变为红褐色物质,请解释其原因:
(用化学方程式表示)。
(5)向FeCl2溶液中滴加氯水,反应的离子方程式是 。
铁及其化合物间的转化 参考答案
1.B [解析] 铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,A错误;麦片中添加微量还原铁粉,可与胃酸(主要成分是盐酸)反应生成FeCl2,从而补充铁元素,B正确;向饱和FeCl3溶液中滴加NaOH溶液,发生复分解反应生成Fe(OH)3沉淀,C错误;菠菜中若含Fe2+,滴加KSCN溶液,无颜色变化,应滴加氯水将Fe2+氧化成Fe3+,再滴加KSCN溶液,D错误。
2.D [解析] ①铁在纯氧中燃烧生成四氧化三铁,3Fe+2O2Fe3O4,②氢氧化亚铁在空气中被氧化生成氢氧化铁,4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,③Fe+2FeCl33FeCl2,④2FeCl2+Cl22FeCl3,都是化合反应,D正确。
3.B [解析] 反应①中,Fe与高温水蒸气发生反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,A正确;反应②中,Fe与O2在点燃条件下发生反应3Fe+2O2Fe3O4,B错误;反应③中,Fe与稀硫酸发生反应Fe+H2SO4FeSO4+H2↑,C正确;反应④中,Fe与Cl2在加热条件下发生反应3Cl2 +2Fe2FeCl3,D正确。
4.C [解析] 黄色硫酸铁溶液中加入Ba(OH)2溶液,生成BaSO4和Fe(OH)3两种沉淀,观察不到白色沉淀,A错误。Fe2(SO4)3溶液中加入BaCl2溶液,生成白色沉淀BaSO4;Fe2(SO4)3溶液中加入H2O2溶液,得不到红褐色沉淀,B错误。Fe2(SO4)3溶液中加入NaOH溶液,发生复分解反应生成Fe(OH)3沉淀;Fe2(SO4)3溶液中加入Ba(NO3)2溶液,生成白色沉淀BaSO4;溶液中加入适量锌粉生成FeSO4和ZnSO4,溶液变成浅绿色;Fe2(SO4)3溶液中加入KSCN溶液,溶液变成红色,C正确。Fe2(SO4)3溶液中加入Na2O2,生成Fe(OH)3沉淀;Fe2(SO4)3溶液中加入MgCl2溶液,不发生反应,D错误。
5.D [解析] 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,属于置换反应,A正确;Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O,Fe2+、 Fe3+物质的量之比是1∶2,B正确;反应③发生Fe+2Fe3+3Fe2+,C正确;不能振荡,Fe(OH)2易与空气中的氧气发生反应而变质,D错误。
6.B [解析] Fe3+水溶液显黄色,Fe2+水溶液显浅绿色。①向FeCl3溶液加入铁粉,发生反应:2Fe3++Fe3Fe2+,证明Fe3+可以与Fe反应转化为Fe2+,溶液由黄色变成浅绿色,A正确。实验②证明溶液中不存在铁离子,实验③证明Fe2+被氧化成Fe3+,若二者调换,无法证明该转化关系,故实验②与③不能调换顺序,B错误。溶液变红,说明Fe2+被氧化成Fe3+,发生的反应为2Cl-+2Fe3+,C正确。根据2Fe3++Fe3Fe2+可知氧化性:Fe3+>Fe2+;根据Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+可知氧化性:Cl2>Fe3+,故三种粒子的氧化性强弱顺序为Cl2>Fe3+>Fe2+,D正确。
7.C [解析] 根据图示可知:反应Ⅰ的反应物是Fe3O4、CO,生成物是FeO、CO2,则根据得失电子守恒、原子守恒,可得该反应的化学方程式是Fe3O4+CO3FeO+CO2,A正确;根据图示可知:反应Ⅱ的反应物是FeO、H2O(g),生成物是Fe3O4、H2,则反应Ⅱ的化学方程式是3FeO+H2O(g)Fe3O4+H2,B正确;反应Ⅲ的反应物是CO2、C,生成物是CO,反应的化学方程式为CO2+C2CO,将反应Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ,整理可得化学方程式为C+H2O(g)CO+H2,C错误;铁的氧化物Fe3O4、FeO参与反应,但总反应为C+H2O(g)CO+H2,反应产物没有Fe3O4、FeO,所以铁的氧化物是裂解水的催化剂,D正确。
8.A [解析] 过程Ⅰ中铁粉与H+反应产生H2,过程Ⅱ滤渣中过量Fe与盐酸反应产生H2,过程Ⅲ中FeCl2与H2O2溶液发生氧化还原反应生成FeCl3和H2O,不产生气体,A错误。铁与盐酸、CuCl2的反应是置换反应,FeCl3溶液与Fe反应生成FeCl2是化合反应,B正确。Ⅱ中加盐酸至不再产生气泡时,Fe全部转化为FeCl2,向过滤所得溶液中加入H2O2溶液,将FeCl2氧化为FeCl3,可提高FeCl3的产率,C正确。得到含有结晶水的FeCl3·6H2O,采用蒸发浓缩、降温结晶的方法,D正确。
9.A [解析] 取少量反应后溶液,滴加KSCN溶液,若溶液变为红色,则证明溶液中含Fe3+,A正确;5.6 g Fe的物质的量为0.1 mol,Fe与Fe3+发生反应:2Fe3++Fe3Fe2+,由于加入过量盐酸,还发生反应:Fe+2HClFeCl2+H2↑,故Fe3O4的质量小于23.2 g,B错误;FeCl3溶液腐蚀铜片,发生反应:2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,洗去溶液后,铜片表面留下字迹,C错误;向溶液中先通入Cl2,再滴加KSCN溶液,溶液变为红色,不能判断原溶液中是否含Fe2+,D错误。
10.C [解析] Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质,如Fe+2FeCl33FeCl2,A项正确。Fe(Ⅱ)化合价既可升高,也可降低,因此既可被氧化,也可被还原,B项正确。e加入浓碱液中只能得到d的沉淀,C项错误。b→c→d→e→b的转化如FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3FeCl2,D项正确。
11.(1)Fe+Cu2+Fe2++Cu
(2)Cu (3)过滤
[解析] ②经过冷却结晶得到FeSO4·7H2O,可以分析出②是FeSO4溶液;操作方法⑥将FeSO4溶液和Cu分离,所以操作方法⑥是过滤,试剂⑤是铁粉,加入过量铁粉,①中含有Fe、Cu,加入试剂⑦得到④和③,④冷却结晶得到FeSO4·7H2O,④中含有FeSO4,③是Cu,所以试剂⑦是稀硫酸,所以④中的成分是FeSO4、H2SO4,操作⑧是过滤。
12.(1)铁元素为+2价,处于中间价态
(2)KSCN溶液
(3)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(5)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
[解析] (1)Fe2+中Fe元素显+2价,处于中间价态,既有氧化性又有还原性。(3)氧化铁与铝粉发生置换反应,生成Fe和Al2O3,结合得失电子守恒和原子守恒写出化学方程式。(4)Fe(OH)2具有较强还原性,易被空气中的O2氧化,最终生成红褐色Fe(OH)3,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。
