课后提升训练铁的重要化合物

课后提升训练

十六铁的重要化合物(30

分钟

50分)一、选择题

(本题包括

5小题，每小题

5分，共

25分)1.(2017

·绍兴高一检测

)现有

CuO、FeO、Fe2O3组成的混合物

mg，向其中加入

100mL1mol·L-1

硫酸，恰好完全溶解，若

mg该混合物在过量氢气流中加热充分反应，则冷却后剩余固体的质量为 ( )A.(m-0.8)g B.(m-1.2)gC.(m-1.6)g D.无法计算【解析】选C。由关系式 CuO～CuSO4，FeO～FeSO4，Fe2O3～Fe2(SO4)3可知 S 的物质的量等于金属氧化物中氧元素的物质的量，n(S )=0.1L×1mol〃L-1=0.1mol，所以金属氧化物中氧元素的质量为0.1mol×16g〃mol-1=1.6g。若将mg原混合物在过量氢气流中加热，使其充分反应，冷却后剩余固体为金属单质，则金属质量为氧化物的质量减去氧元素的质量，故冷却后剩余金属质量为mg-1.6g=(m-1.6)g。【方法规律】本题考查混合物的计算，注意利用整体法分析，抓住酸中的硫酸根离子的物质的量与混合物中的氧元素的物质的量相等进行计算。为了防止FeSO4被氧化而变质，实验室在配制FeSO4溶液时，常在溶液中加入少量的()A.铜粉 B.铁粉C.锌粉 D.Fe2(SO4)3【解析】选B。FeSO4中铁元素为+2价，Fe2+具有还原性，极易被氧化为Fe3+，加入铁粉后，能将Fe3+还原为Fe2+，且不引入新的杂质。3.(双选)取100mL0.2mol·L-1FeCl3溶液置于烧杯中，向其中加入一定量的Fe、Cu混合物，充分反应后仍有固体剩余，设溶液体积不变，不考虑水解因素，下列叙述正确的是 ( )A.若烧杯中有Fe无Cu，c(Fe2+)=0.2mol·L-1B.若烧杯中有Cu无Fe，c(Fe2+)=0.3mol·L-1C.若烧杯中有Cu无Fe，c(Cl-)=0.6mol·L-1D.若烧杯中Fe、Cu均有，c(Fe2+)=0.3mol·L-1【解析】选

C、D。阳离子的氧化性强弱顺序为

Fe3+>Cu2+>Fe2+，单质的还原性

Fe>Cu。溶液中首先发生反应

Fe+2Fe3+

3Fe2+。若

Fe3+有剩余，再发生反应

3+Cu+2Fe

2+2+Cu+2Fe，故烧杯中不可能有

Fe无

Cu；若有Cu无Fe，则有c(Fe2+)≤0.3mol〃L-1；若Fe、Cu均有，则说明Cu未参加反应，则c(Fe2+)=0.3mol〃L-1；c(Cl-)不受反应的影响，故c(Cl-)=0.6mol〃L-1，所以C、D两项正确。【易错提醒】解答本题，首先要了解 Fe2+、Fe3+、Cu2+三者氧化性强弱的顺序，即Fe3+>Cu2+>Fe2+，因此溶液中有Fe3+时，不可能剩余Cu、Fe，溶液中有Cu2+时，Fe无剩余。然后再进行有序思维分析计算。已知下述三个实验均能发生化学反应：① ② ③将铁钉放入硫酸铜溶液 向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯 将铜丝放入氯化铁中 水 溶液中下列判断正确的是( )实验①中铁钉只作还原剂实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性C.实验③中发生的是置换反应D.上述实验证明氧化性：Fe3+>Fe2+>Cu2+【解析】选A。实验①中铁钉作还原剂，氧化性：Cu2+>Fe2+；实验②中Fe2+只表现还原性；实验③中反应为2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2，不是置换反应，分析可知，氧化性：3+2+Fe>Cu。综上可知氧化性：Fe3+>Cu2+>Fe2+，故A正确，B、C、D错误。5.(2017·邯郸高一检测)现有一定量FeO、Fe2O3的混合物，在足量 H2气流中加热充分反应，冷却后称得剩余固体质量比原混合物减少 0.8g；将等质量的原混合物与盐酸反应，欲使之完全溶解，则需1mol·L-1盐酸的体积至少为( ) D.1L【解析】选B。剩余固体比原混合物减少的质量即为原混合物中 O的质量，则 n(O)= =0.05mol。原混合物与盐酸反应，生成氯化物和水，则n(H+)=2n(O)=0.05mol×2=0.1mol，n(HCl)=0.1 mol，需1mol〃L-1盐酸的体积至少为 =0.1L。【补偿训练】向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入 100mL1mol·L-1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中不含 Fe3+，若用过量的 CO在高温下还原相同质量的原混合物，固体减少的质量为

(

)

【解析】选

D。Cu、Fe2O3的混合物若用过量的

CO在高温下还原，固体减少的质量就是混合物中 O的质量，混合物中加入100mL1mol〃L-1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，则 Fe2O3中的O生成了H2O，生成的H2O中的H来自盐酸，物质的量为 n(H)=0.1L×1mol〃L-1=0.1mol，则n(H2O)=n(O)=0.05mol，氧元素的质量为0.05mol×16g〃mol-1=0.8g，选D。二、非选择题(本题包括2小题，共25分)6.(11分)(2017·大连高一检测)某同学用如下方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。用不含

Fe3+的

FeSO4溶液与用不含

O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述 FeSO4溶液时除了加入稀硫酸FeSO4溶于水生成Fe(OH)2]外，还要加入________。

[

防止除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是____________________________________________________________________________________________。若长滴管不插入FeSO4溶液液面下，会观察到什么现象：___________________________________________________________________。【解析】(1)根据FeSO4具有易被氧化的特点，在配制其溶液时还要加入铁屑；(2)蒸馏水中若溶有O2，则会加速Fe(OH)2氧化，因此可采用煮沸法除去O2。(3)为避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2，可用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。若长滴管不插入FeSO4溶液液面下，生成的Fe(OH)2会被氧化为Fe(OH)3。答案：(1)铁屑 (2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2 (4)生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色7.(14 分)(能力挑战题)某同学利用如图所示装置进行铁跟水蒸气反应的实验，并继续研究铁及其化合物的部分性质。(1) 试 管 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式为__________________________________________ __________ __________ __________ __________ ___________。该同学欲确定反应一段时间后试管中固体物质的成分，设计了如下方案：①待试管冷却，取其中固体少许溶于稀盐酸得溶液B；②取少量溶液B滴加KSCN溶液，若溶液变红，则试管中固体是________(只有一个选项符合题意)，若溶液未变红，则试管中固体是________(只有一个选项符合题意)。A.一定有Fe3O4，可能有FeB.只有Fe(OH)3D.一定有Fe(OH)3，可能有FeE.只有Fe3O4该同学按上述方案进行了实验，溶液未变红色，原因是__________________ ______________________________________________用(化学方程式表示)。该同学马上另取少量溶液B，使其跟NaOH溶液反应。若按右图所示的操作，可观察到生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的现象，请写出与上述现象相关反应的化学方 程式________________________________________________________________________________________________________________________________。一段时间后，该同学发现(3)中未变红的溶液变成红色。由此可知，实验室FeCl2溶液需现用现配制的原因是__

__

__________

______________________，并且配制时应加入少量

________。【解析】

(1)Fe

在加热条件下可与

H2O(g)

反应生成

Fe3O4和

H2。(2)(3)

根据

Fe与

H2O(g)

的反应可知，试管中固体的成分可能为

Fe3O4或Fe3O4与Fe的混合物，与盐酸发生反应Fe3O4+8HCl FeCl2+2FeCl3+4H2O，可能的反应为 2FeCl3+Fe 3FeCl2，Fe+2HCl FeCl2+H2↑；取溶液B滴加KSCN溶液，若溶液变红，则试管中固体一定有 Fe3O4，可能含少量 Fe；若不变红，则试管中一定有Fe3O4和Fe。(4)FeCl2溶液与NaOH溶液反应生成 Fe(OH)2白色沉淀，Fe(OH)2易被氧化，使沉淀发生颜色变化。(5)FeCl2易被氧化而生成 Fe3+，故FeCl2溶液应现用现配，并加入少量铁粉以防止被氧化。答案：(1)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2(2)A C(3)2FeCl3+Fe 3FeCl2(4)FeCl2+2NaOHFe(OH)2↓+2NaCl；4Fe(OH)2+O2+2HO 4Fe(OH)3(5)FeCl2易被空气氧化为 FeCl3 铁粉【补偿训练】高效净水剂聚合氯化铝铁 (PAFC)的组成可表示为[AlFe(OH)nCl6-n]m，该物质广泛应用于日常生活用水和工业废水的处理。为检测PAFC中铝和铁元素的含量，采用如图所示流程进行。回答下列问题：PAFC中铁元素的化合价为________。②步骤Ⅰ中的A是________(填“氢氧化钠溶液”或“氨水” )；步骤Ⅲ中的B是________。③步骤Ⅱ的操作是________，用到的主要玻璃仪器为__ _ _________________。某工厂欲以工业废料(铁、铁和铝的氧化物)为原料制取PAFC，设计如下流程：①在废料中加入过量稀盐酸，发生多个离子反应，请补全离子方程式：+ 2+FeO+2H Fe+H2O+3+AlO+6H2Al+3HO232Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O___________________________________________________________________。②所得酸性溶液中，不能确定是否一定存在的阳离子是 ______(填序号)。A.Al3+ B.Fe2+ C.Fe3+ D.H+为证明该离子确实存在，可采用的操作 (必须指明所采用的试剂及观察 到 的 现 象 ) 是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③往酸性溶液中加入试剂 X的目的是(用离子方程式表示)_____________________________________________________________________________________。【解析】(1)加入A后会生成Fe(OH)3沉淀，知道A是碱，如果加入的是氨水，那么生成的碱有 Fe(OH)3、Al(OH)3两种，现只得到 Fe(OH)3说明加入的是氢氧化钠溶液，因为 Al(OH)3会溶于氢氧化钠溶液，通过操作Ⅱ得到的溶液是 NaAlO2溶液，由NaAlO