03第13讲铁及其化合物【答案】作业手册

第13讲铁及其化合物1.C[解析]铁可用于湿法炼铜:Fe+Cu2+Fe2++Cu,是因为铁的还原性大于铜,与Fe有导电性无关,故不选A;FeCl3可用于净水,是因为Fe3+水解生成的氢氧化铁胶体能吸附水中的悬浮杂质,与FeCl3的氧化性无关,故不选B;Fe2O3呈红棕色,可用于制作红色颜料,故选C;K2FeO4可用于杀菌消毒,是因为K2FeO4具有强氧化性,与K2FeO4的溶解性无关,故不选D。2.C[解析]加铁粉的目的是防止Fe2+被氧化,A错误;5.6gFe为0.1mol,0.1molFe与足量Cl2、S充分反应的产物中Fe的化合价不同,转移电子数不同,B错误;稀硝酸具有氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+,C正确;在酸性条件下NO3-能氧化Fe2+,3.D[解析]准确称量一定质量的黑色粉末,用H2充分还原,并用干燥剂收集所得水,获得水的准确质量,计算得到氧元素的质量和铁元素的质量,依据铁原子和氧原子物质的量之比确定化学式,能计算得到物质组成,故A不符合题意;准确称量一定质量的黑色粉末,溶解于足量盐酸,加热蒸干溶液并在空气中灼烧至质量不变,称量所得粉末质量,即氧化铁的质量,依据铁元素和氧元素守恒计算铁原子和氧原子物质的量之比,判断氧化物的化学式,能计算得到物质组成,故B不符合题意;准确称量一定质量的黑色粉末,用CO充分还原,在CO气流中冷却后准确称量剩余固体的质量,依据铁元素和氧元素质量守恒计算铁原子和氧原子物质的量之比,分析判断氧化物的存在形式,能计算得到物质组成,故C不符合题意;准确称量一定质量的黑色粉末,与一定质量铝粉混合后加热,充分反应后冷却,准确称量剩余固体质量,反应前后都是固体,无气体生成,反应前后固体质量不变,不能计算确定该黑色粉末的成分,故D符合题意。4.D[解析]实验时先注入稀硫酸,碳酸钠和稀硫酸反应放出二氧化碳气体,二氧化碳气体溶于水后生成碳酸使溶液显酸性,等烧杯内紫色石蕊溶液变红后,再注入NaOH溶液和FeSO4溶液,得到氢氧化亚铁。FeSO4易水解,为防止FeSO4水解,配制FeSO4溶液时需加入稀硫酸,A正确;实验时先注入稀硫酸,等二氧化碳排出锥形瓶内的空气后再注入NaOH溶液和FeSO4溶液,反应得到氢氧化亚铁,B正确;烧杯内紫色石蕊溶液变红,说明锥形瓶内空气完全排出,同时装置N可以防止空气进入锥形瓶,C正确;氢气的密度比空气小,用铁粉代替Na2CO3粉末,不能排尽装置内的空气,D错误。5.C[解析]FeCl2溶液在釜A中和CaO反应生成Fe(OH)2,在釜B中和CaO、分散剂、空气反应生成Fe(OH)3,然后将Fe(OH)2和Fe(OH)3混合调pH后,经过过滤、干燥、研磨得到Fe3O4。“产物1”为FeCl2溶液在釜A中和CaO反应生成的Fe(OH)2,由于+2价铁易被氧化,所以需要密封保存,防止氧化,A正确;“釜B”中FeCl2溶液和CaO、分散剂、空气发生氧化还原反应生成Fe(OH)3,主要反应的化学方程式为4FeCl2+4CaO+O2+6H2O4CaCl2+4Fe(OH)3,B正确;“产物1”中铁元素化合价为+2价、“产物2”中铁元素化合价为+3价,Fe3O4中铁元素平均化合价为+83价,据氧化还原反应得失电子守恒可知,参与反应的+2价与+3价铁的物质的量之比为1∶2,C错误;Fe3+易水解,“分散剂”可破坏形成的胶体来促进氧化,D正确。6.C[解析]Cl2与FeCl2反应,A错误;Fe与FeCl3、CuCl2均反应,B错误;Cu与Fe2(SO4)3反应后有新的杂质CuSO4生成,D错误。7.D[解析]用过量FeCl3溶液处理覆铜板时发生反应:2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,则浸出液中含FeCl2、CuCl2及过量的FeCl3,从浸出液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中进行物质回收,由题中流程可知,先加入过量的Fe,与氯化铁反应生成氯化亚铁、与氯化铜反应生成氯化亚铁和铜,滤渣中含Fe、Cu,加氯气氧化FeCl2产生FeCl3。浸出液含有的Fe3+、Cu2+、Fe2+水解使得溶液呈酸性,故A错误;据分析可知,滤渣中含Fe、Cu,故B错误;氯气氧化FeCl2产生FeCl3,因为FeCl3为产物,只要反应开始就能使KSCN溶液变红,无法检验是否“氧化”完全,故C错误;溶液a为FeCl3溶液,可用于处理覆铜板,故D正确。8.A[解析]KSCN溶液遇Fe3+显红色,A正确;CO还原Fe2O3得到单质Fe,即使黑色固体中有Fe3O4,其溶于盐酸后产生的Fe3+与Fe发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,加入KSCN溶液也不显红色,B错误;NO3-在酸性条件下具有强氧化性,而Fe2+具有还原性,二者发生氧化还原反应,有Fe3+生成,遇KSCN溶液呈红色,不能证明样品变质,C错误;若原溶液中无Fe2+而存在Fe3+,也有此现象,D9.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;加双氧水后,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。10.C[解析]根据信息和转化关系可确定元素M为Fe元素,A为金属Fe,反应①通入氯气并加热能实现,B为FeCl3,反应②加入铁粉能实现,C为FeCl2,A项正确;反应③中铁元素化合价由+2价升高到+3价,需要加入具有氧化性的试剂,B项正确;过量的铁与稀硝酸反应生成硝酸亚铁,C项不正确;Fe3+能将I-氧化成I2,自身被还原成Fe2+,D项正确。11.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。12.A[解析]由微生物法浸出黄铜矿中铜元素的过程示意图可知,黄铜矿与氢离子、铁离子反应生成铜离子、亚铁离子和H2Sn,亚铁离子在微生物作用下与氧气反应生成铁离子;铁离子与H2Sn反应生成亚铁离子、氢离子和S8;S8与氧气和水在微生物作用下反应生成硫酸根离子和氢离子,则微生物是浸出过程的催化剂,总反应的化学方程式为4CuFeS2+17O2+2H2SO44CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O,浸出过程中硫酸和硫酸铁可循环使用。由分析可知,该方法的原料为黄铜矿、硫酸和氧气,故A错误;由分析可知,浸出过程中硫酸和硫酸铁可循环使用,故B正确;由分析可知,微生物是浸出过程的催化剂,故C正确;由分析可知,黄铜矿中的铁元素最终全部转化为铁离子,生成2mol硫酸根离子时,共失去17mol电子,反应消耗O2的物质的量为17mol×14=4.25mol,故D正确。13.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。14.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,在酸性条件下,部分Fe2+与ClO-发生氧化还原反应:2Fe2++ClO-+2H+2Fe3++Cl-+H2O,故“氧化”后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。15.(1)①3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2②产物Fe3O4也会被磁铁吸引,无法确定产物中有未反应的铁单质,结论错误(2)H2O2氧化KSCN(3)Ⅰ验证假设Ⅱ是否成立Ⅲ[解析](3)通过实验①,说明溶液中没有KSCN,含有Fe3+,SCN-被氧化为SO42-,假设Ⅰ不正确;实验②:另取同浓度的FeCl3溶液滴加2滴KSCN溶液,溶液变红,再通入O2,无明显变化,说明假设Ⅱ不正确,实验②的目的是验证假设Ⅱ是否成立;由实验①②可知假设Ⅰ和Ⅱ都不成立,16.(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和SO2,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FeSO4·7H2O晶体和母液,加水溶解FeSO4·7H2O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,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