04第四单元03第13讲铁及其化合物【答案】

第13讲铁及其化合物1.C[解析]常温下,Fe在浓硝酸中发生钝化,生成致密氧化物薄膜,无法持续反应,A错误;氯气的氧化性较强,无论Fe是否过量,与氯气加热反应都只生成FeCl3,B错误;高温条件下,Fe与水蒸气反应得到Fe3O4和H2,C正确;Fe的活动性不如Al,故铁不能从氧化铝中置换出Al单质,D错误。2.A[解析]烧瓶②中盛放水,加热后提供反应物水蒸气,烧瓶③起到安全瓶的作用,防止倒吸,A正确;实验时,①和②需要加热,烧瓶③不需要加热,B错误;②中盛装水,③是安全瓶,不添加试剂,C错误;氨极易溶于水,不能用排水法收集,D错误。3.D[解析]Fe与NaOH溶液不发生反应,X只能是稀硫酸等非氧化性酸溶液,A错误;实验开始时应先打开止水夹a、b,利用生成的氢气将装置内的空气排出,然后关闭止水夹a,B错误;利用氢气的压强将含Fe2+溶液压入锥形瓶中,NaOH与Fe2+反应生成Fe(OH)2,在锥形瓶中观察到白色沉淀,C错误;反应结束后若关闭止水夹b及分液漏斗活塞,装置内的空气及溶液中的氧气均已除去,则Fe(OH)2可较长时间存在,D正确。4.C[解析]装置中含有氧气,为防止氧气跟铁反应,点燃A、B两处酒精灯的顺序是先点燃A处酒精灯,一段时间后再点燃B处酒精灯,A正确;FeCl2易水解,由于从A出来的气体含有水蒸气,且需要防止外界水蒸气进入装置中,故应在A、B和B、C之间各添加一个干燥装置以除去水蒸气,B正确;HCl极易溶于水,与NaOH反应速率快,C装置无防倒吸装置,故容易发生倒吸,C错误;若制得的固体中有FeCl3和剩余的铁粉,溶于水时Fe3+与Fe反应生成Fe2+,滴加KSCN溶液,溶液不变色,不能证明固体中不含FeCl3,D正确。5.D[解析]向沸水中滴加少量饱和FeCl3溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热,制得Fe(OH)3胶体,可产生丁达尔效应,A正确;向FeCl3溶液中滴加KI溶液,发生反应:2Fe3++2I-2Fe2++I2,再滴加淀粉溶液,溶液显蓝色,则氧化性:Fe3+>I2,B正确;向FeCl3溶液中滴加几滴KSCN溶液,溶液显红色,再加入过量铁粉,发生反应:2Fe3++Fe3Fe2+,溶液红色褪去,则还原性:Fe>Fe2+,C正确;向FeSO4溶液中通入氯气,再滴加几滴KSCN溶液,溶液显红色,证明Fe2+被氧化为Fe3+,不能判断是否被完全氧化,D错误。6.B[解析]氯化亚铁溶液中滴加KSCN溶液,有淡红色,说明该溶液含少量Fe3+,有少量的Fe2+被氧化,A正确;反应中Fe2+被氧化,H2O2被还原,O元素化合价降低,不可能生成O2,B错误;加入过量铁粉,发生反应:2Fe3++Fe3Fe2+,溶液的红色褪去,C正确;加入过量双氧水,可能是过量的H2O2将SCN-氧化生成N2气体,含Fe3+的溶液为黄色,D正确。7.B[解析]向FeCl3溶液腐蚀电路板所得废液(含有Cu2+、Fe2+、Fe3+)中加入过量的Fe,将Cu2+置换为Cu,Fe3+转变为Fe2+,过滤出滤渣③的主要成分为Cu、Fe,滤液含有FeCl2,向滤渣中加入适量的稀盐酸,将Fe转化为FeCl2,过滤、洗涤得到Cu,滤液含有FeCl2,合并两次滤液,通入Cl2将FeCl2氧化为FeCl3。由分析可知,加入的①为纯铁,④为稀盐酸,A错误;由分析可知,合并两次滤液,通入Cl2将FeCl2氧化为FeCl3,即合并后通入⑤发生反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,B正确;由于FeCl3易水解,故不可以采取蒸干FeCl3溶液的方法获得FeCl3固体,应在HCl气流中加热蒸发FeCl3溶液制得FeCl3固体,C错误;由分析可知,题述生产过程所涉及的反应均为氧化还原反应,故不可能有复分解反应,D错误。8.C[解析]双氧水具有强氧化性,由流程图可知,加入双氧水的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+,A正确;步骤③所加氨水的量不足,铁离子沉淀不完全,生成的氢氧化铁减少,氧化铁质量减少,测定结果偏低,B正确;步骤④灼烧不充分,会混有Fe(OH)3,导致氧化铁固体的质量偏大,铁元素质量分数偏大,C错误;10片补血剂中氧化铁的物质的量为a160mol,含有的铁元素质量为2×a160mol×56g·mol-1=0.7ag,每片补血剂含铁元素的质量分数为0.7ag109.A[解析]根据“价—类”二维关系,a、b、c、d、e、f分别为Fe、Fe(OH)2、FeCl2、Fe2O3、Fe(OH)3、FeCl3。检验Fe3+中是否含有Fe2+,向溶液中加入KSCN溶液,Fe3+有干扰,应用铁氰化钾检验,A项错误;Cl2是强氧化剂,与Fe直接化合生成FeCl3,根据题意可知FeCl3熔沸点较低,可知其为分子晶体,含有共价键,B项正确;Fe2O3是赤铁矿的主要成分,可用于冶炼铁,FeCl3可与覆铜板作用制作印刷电路板,C项正确;向盛有FeCl2溶液的烧杯中滴加NaOH溶液,产生白色沉淀,沉淀很快变成灰绿色,最后变成红褐色,依次发生反应FeCl2+2NaOH2NaCl+Fe(OH)2↓和4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,D项正确。10.D[解析]“酸浸”时,通过适当加快搅拌速度可增大接触面积、加快反应速率,提高铁元素浸出效率,A正确;为了提高铁元素的浸出率,“酸浸”过程中酸溶液要适当过量,为不引入新杂质,“还原”时加入铁粉,将Fe3+还原为Fe2+,故“还原”过程中发生的反应有2Fe3++Fe3Fe2+、Fe+2H+Fe2++H2↑,除生成Fe2+外,还会生成H2,B正确;“除杂”时,向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液,将溶液中少量的钙离子转化为CaF2沉淀除去,C正确;沉铁时加入过量的NaHCO3溶液,离子方程式为Fe2++2HCO3-FeCO3↓+CO2↑+H2O,D错误。11.C[解析]“碱洗”是为了除去锌,生成Na2[Zn(OH)4],同时除去油污,A正确;最终得到的Fe3O4纳米粒子中Fe为+2、+3价,则“氧化”时,部分Fe2+与ClO-发生氧化还原反应:2Fe2++ClO-+2H+2Fe3++Cl-+H2O,故溶液中金属阳离子主要有Fe2+、Fe3+、Na+,B正确、C错误;“加热沉铁”中N2作保护气,防止Fe2+被O2氧化,D正确。12.C[解析]NaOH溶液可与油脂发生皂化反应,使其从铁屑表面去除,A正确;硫酸亚铁溶液与饱和硫酸铵溶液混合就能得到硫酸亚铁铵晶体,说明硫酸亚铁、硫酸铵、硫酸亚铁铵三种物质中,硫酸亚铁铵的溶解度最小,在溶液中先析出,B正确;待锥形瓶中铁屑全部耗尽后,关闭K2、K3,打开K1,不会再产生气体,①和②无压强差,②中溶液无法进入①中,C错误;铁屑中有FeS杂质,与稀硫酸反应有杂质气体H2S生成,利用NaOH溶液除去杂质气体H2S,D正确。13.(1)将导管末端插入D中水面以下将整个装置内的空气排尽(2)三颈烧瓶Fe2++2HCO3-FeCO3↓+H2O+CO2(3)K1、K3关闭K1、K3,一段时间后打开K2(4)防止Fe(Ⅱ)被氧化(5)减小乳酸亚铁溶解度,使之析出,提高产量[解析]铁与硫酸反应制备硫酸亚铁,打开K1、K3,利用生成的氢气排尽装置中的空气,关闭K1、K3,打开K2,生成的氢气将B装置中的硫酸亚铁溶液压入C中,硫酸亚铁与碳酸氢铵反应:Fe3++2HCO3-FeCO3↓+H2CO2↑,D中导管伸入液面以下,形成封闭体系,防止空气中的氧气进入C装置中将Fe2+氧化。(1)Fe(Ⅱ)易被氧化,为了避免Fe(Ⅱ)被氧化,应使Fe(Ⅱ)与氧气隔绝,步骤中的将导管末端插入D中水面以下、将整个装置内的空气排尽是为了达到这个目的。(2)由装置图可知,仪器C的名称为三颈烧瓶。C中生成碳酸亚铁的离子方程式为Fe2++2HCO3-FeCO3↓+H2O+CO2↑。(3)步骤b利用生成的氢气排尽装置内的空气,应打开K1使B中反应进行,打开K3使生成的氢气充满装置,排尽空气,步骤c要使B装置中的硫酸亚铁溶液压入C中,应关闭K1、K3,一段时间后打开K2。(4)Fe2+容易被氧化为Fe3+,加入铁粉可将Fe3+还原为Fe2+。(5)乳酸亚铁晶体易溶于水,几乎不溶于乙醇,故冷却,加入乙醇的目的是减小乳酸亚铁的溶解度,使之析出,14.(1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2SiO2(2)增大固液接触面积,加快反应速率,提高红渣的浸取率(3)Fe2(SO4)3+FeS23FeSO4+2S(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)(5)K++Fe2++[Fe(CN)6]3-KFe[Fe(CN)6]↓(6)+2价6Fe(NH4)2[Fe(CN)6]+ClO3-+6H+6Fe(NH4)[Fe(CN)6]+Cl-+6NH4+[解析]已知黄铁矿的主要成分是FeS2,杂质为SiO2等,高温煅烧生成Fe2O3,反应原理为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,故产生的红渣主要成分为Fe2O3和SiO2,将红渣粉碎后加入足量50%的H2SO4溶液,加热充分酸浸,反应原理为Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O,过滤出滤渣①,主要成分为SiO2,向滤液中加入黄铁矿进行还原,将Fe3+还原为Fe2+,由(3)可知有S沉淀生成,则反应原理为Fe2(SO4)3+FeS23FeSO4+2S,然后进行的工序①为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,得到FeSO4晶体和母液,加水溶解FeSO4晶体,向所得溶液中加入(NH4)2SO4、Na4[Fe(CN)6],并用H2SO4调节溶液的pH为3,加热进行沉铁过程,反应原理为Fe2++2NH4++[Fe(CN)6]4-Fe(NH4)2[Fe(CN)6]↓,然后过滤出沉淀,洗涤后加入H2SO4和NaClO3进行氧化,反应原理为6Fe(NH4)2[Fe(CN)6]+ClO3-+6H+6Fe(NH4)[Fe(CN)6]+3H2O+Cl-+6NH4+(1)由分析可知,焙烧时FeS2生成Fe2O3和SO2,反应原理为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,滤渣①的主要成分为SiO2。(2)红渣研细是为了增大固液接触面积,加快反应速率,提高红渣的浸取率。(3)红渣粉碎后加入足量50%的H2SO4溶液进行加热酸浸,过滤后滤液的主要成分为Fe2(SO4)3和H2SO4,加入黄铁矿进行还原,将Fe3+还原为Fe2+,则反应原理为Fe2(SO4)3+FeS23FeSO4+2S。(4)工序①是从FeSO4溶液得到绿矾,进行的操作应该是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。(5)工序①母液的主要成分是FeSO4,检验Fe2+用K3[Fe(CN)6],反应的离子方程式为K++Fe