高考化学专题复习导练测 第三章 第3讲 铁及其化合物课件.ppt

第三章金属及其化合物 第3讲铁及其化合物 1 了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用 2 以Fe2 Fe3 的相互转化为例 理解变价金属元素的氧化还原反应 3 能鉴别溶液中的Fe2 Fe3 考纲要求 考点一用物质分类思想认识铁及其重要化合物 考点二 铁三角 转化中的氧化还原反应 考点三守恒思想在铁及其化合物计算中的应用 探究高考明确考向 练出高分 知识梳理 递进题组 考点一用物质分类思想认识铁及其重要化合物 1 铁的存在 知识梳理 2 铁的性质 1 物理性质纯铁具有金属的共性 如具有银白色金属光泽和良好的延展性 是电和热的良导体 具有能被磁铁吸引的特性 纯铁有很强的抗腐蚀能力 2 化学性质 铁是较活泼的金属 发生化学反应时可生成 2 3两种价态的化合物 用化学方程式或离子方程式表示下列变化 3Fe 2O2Fe3O4 2Fe 3Cl22FeCl3 Fe SFeS Fe Fe Fe 2H Fe2 H2 Fe Cu2 Cu Fe2 Fe3 Fe2 3 铁的氧化物和氢氧化物 1 铁的氧化物 2 3 2 3 FeO 2H Fe2 H2O Fe2O3 6H 2Fe3 3H2O 2 铁的氢氧化物 Fe3 3OH Fe OH 3 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 4 亚铁盐和铁盐 1 亚铁盐 含有Fe2 的溶液呈浅绿色 Fe2 既有 性 又有 性 Fe2 与Zn Cl2反应的离子方程式分别为 氧化 还原 Zn Fe2 Zn2 Fe 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 2 铁盐 氧化性 含有Fe3 的溶液呈 色 Fe3 具有氧化性 Fe3 与Fe Cu反应的离子方程式分别为 特性 含有Fe3 的盐溶液遇到 时变成血红色 易水解 FeCl3滴入沸水中的离子方程式 棕黄 2Fe3 Fe 3Fe2 2Fe3 Cu 2Fe2 Cu2 KSCN 深度思考 1 铁有很强的抗腐蚀能力 为什么日常生活中的铁制品容易生锈 答案主要因为铁不纯 往往含有碳等杂质 当这些铁制品在潮湿的空气中或接触到电解质溶液 如食盐水 时会发生电化学腐蚀 2 铁 铝遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化 是物理变化还是化学变化 答案常温下铁 铝遇冷的浓H2SO4 浓HNO3时表面会生成一层致密的氧化物薄膜 化学上称为钝化 属于化学变化 3 FeCl3 FeCl2和Fe OH 3是否都可以通过化合反应制取 答案都可以 2Fe 3Cl22FeCl32FeCl3 Fe 3FeCl24Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 4 铁元素是典型的变价金属元素 它在化合物中主要表现为 2价和 3价 请归纳总结 1 Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成 2价 写出有关反应的化学方程式或离子方程式 答案Fe Fe2 铁与氧化性比较弱的非金属单质 如S I2 非氧化性酸 如盐酸 稀硫酸 不活泼金属的盐溶液 如CuSO4溶液 反应 都可实现这种转化 如 Fe SFeS 2H Fe Fe2 H2 Cu2 Fe Fe2 Cu 2 Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成 3价 写出有关反应的化学方程式 答案Fe Fe3 铁与强氧化剂 如Cl2 HNO3 浓硫酸 在一定条件下反应都会实现这种转化 例如 2Fe 3Cl22FeCl3 Fe 4HNO3 稀 Fe NO3 3 NO 2H2O 2Fe 6H2SO4 浓 Fe2 SO4 3 3SO2 6H2O 递进题组 题组一铁及其化合物的反应产物判断1 下列关于铁的说法正确的是 A 纯铁为灰黑色 所以铁属于黑色金属B 铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3C 纯铁的抗腐蚀能力非常强 铁在干燥的空气里不易被氧化D 铁的化学性质比较活泼 它能和水蒸气反应生成H2和Fe OH 3 解析纯铁为银白色 A错 铁在硫蒸气中燃烧生成FeS B错 3Fe 4H2O g Fe3O4 4H2 D错 答案C 2 铁屑溶于过量稀硫酸 过滤后向滤液中加入过量氨水 有白色沉淀生成 过滤 在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止 得到红棕色残渣 上述沉淀和残渣分别是 A Fe OH 3Fe2O3B Fe OH 2Fe2O3C Fe OH 2Fe OH 3D Fe OH 2Fe3O4解析铁与稀硫酸反应生成FeSO4 再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe OH 2 在空气中加热Fe OH 2 铁元素被氧化为 3价 最后所得红棕色残渣为Fe2O3 B 3 下列叙述正确的是 A Fe与稀HNO3 稀H2SO4反应均有气泡产生 说明Fe与两种酸均发生置换反应B 足量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3C Fe和Fe2O3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出 解析HNO3具有强氧化性 与Fe反应产生的气体为NO A项错 铁与Cl2反应无论量的多少产物都是FeCl3 B项错 C项中Fe2O3溶解产生Fe3 恰好将铁单质氧化 因而不能置换出H2 正确 FeCl3溶液加热时易水解 D项错 答案C 4 在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉 得到的Fe2 的物质的量 纵坐标 与所加铁粉的物质的量 横坐标 的关系如图所示 请将正确答案的序号填在相应的横线上 Fe3 Fe2 Fe Fe2 Fe2 Fe3 1 AB段铁元素以 形式存在 2 BC段铁元素以 形式存在 3 CD段铁元素以 形式存在 解析向稀HNO3中加入铁粉 开始时稀HNO3过量应生成Fe3 随加入铁粉量的增加 HNO3反应完全后 发生反应2Fe3 Fe 3Fe2 最后全部转化为Fe2 答案 1 2 3 易错警示 1 铁元素有 2 3等多种价态 反应环境不同 可能反应产物不同 铁与非氧化性酸生成Fe2 少量的Fe与氧化性酸反应生成Fe3 过量的Fe与氧化性酸反应生成Fe2 2 许多题目将Fe 2Fe3 3Fe2 设置为隐含反应 如Fe与Fe2O3的混合物溶于盐酸时 需要注意生成的Fe3 还能氧化单质铁 题组二Fe2 Fe3 的检验 5 下列离子的检验方法合理的是 A 向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色 说明不含Fe2 B 用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2C 向某溶液中加入NaOH溶液 得红褐色沉淀 说明溶液中含有Fe3 D 向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀 又观察到颜色逐渐变为红褐色 说明该溶液中只含有Fe2 不含有Mg2 解析A项中只能说明含有Fe3 不能说明不含Fe2 不合理 B项中Cl 也能使KMnO4溶液褪色 不合理 D项中氧化后生成的红褐色沉淀Fe OH 3也可能掩盖了白色沉淀Mg OH 2 不合理 答案C 6 要证明某溶液中不含Fe3 而可能含有Fe2 进行如下实验操作时 最佳顺序为 加入足量氯水 加入足量酸性KMnO4溶液 加入少量NH4SCN溶液A B C D 解析在该溶液中先加入少量NH4SCN溶液 溶液不变血红色 证明无Fe3 存在 再加入氯水 将Fe2 氧化成Fe3 溶液变为血红色 KMnO4溶液呈紫红色 溶液颜色变化不明显 所以不能用酸性KMnO4溶液 C 检验Fe2 Fe3 的常用方法1 根据溶液颜色含有Fe2 的溶液显浅绿色含有Fe3 的溶液显棕黄色2 用KSCN溶液和氯水 1 流程 反思归纳 2 有关反应 Fe3 3SCN Fe SCN 3 血红色 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 3 用NaOH溶液 1 流程 2 有关反应 Fe3 3OH Fe OH 3 红褐色沉淀 Fe2 2OH Fe OH 2 白色沉淀 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 题组三有关铁及其化合物的实验探究7 关于FeCl3进行的实验 下列预测正确的是 解析蒸发FeCl3溶液可促进Fe3 水解 由于HCl易挥发 最后得到Fe OH 3 A错 混合液中加入Fe粉时 不会有H2产生且Fe应先和Fe3 反应 再与Cu2 反应 B错 FeCl3易水解生成Fe OH 3沉淀 C对 D中Fe3 与HCO发生双水解反应 有CO2和Fe OH 3沉淀生成 D错 答案C 8 下列各图示中能较长时间看到Fe OH 2白色沉淀的是 填序号 解析因为Fe OH 2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe OH 3 即4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 因此要较长时间看到Fe OH 2白色沉淀 就要排除装置中的氧气或空气 原理一样 都是先用氢气将装置中的空气排尽 并使生成的Fe OH 2处在氢气的保护中 的原理为铁作阳极产生Fe2 与电解水产生的OH 结合生成Fe OH 2 且液面用汽油保护 能防止空气进入 中液面加苯阻止了空气进入 由于带入空气中的氧气 能迅速将Fe OH 2氧化 因而不能较长时间看到白色沉淀 答案 成功制备Fe OH 2的关键由于Fe OH 2具有很强的还原性 易被氧化为Fe OH 3 在实验室中制备Fe OH 2 并使Fe OH 2长时间保持白色沉淀状态 成为物质制备实验探究的热点 制备原理 Fe2 2OH Fe OH 2 成功关键 溶液中不含Fe3 和O2等氧化性物质 制备过程中 保证生成的Fe OH 2在密闭的隔绝空气的体系中 反思归纳 考点二 铁三角 转化中的氧化还原反应 递进题组 知识梳理 铁三角 的转化关系 知识梳理 1 用离子方程式实现下列转化 深度思考 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 3Fe2 4H NO 3Fe3 2H2O NO 2Fe3 Fe 3Fe2 Cu 2Fe3 Cu2 2Fe2 2 如何除去括号中的杂质 1 Fe2 Fe3 2 FeCl3 FeCl2 3 FeCl2 CuCl2 4 Fe Al 5 Fe2O3 Al2O3 SiO2 加过量铁粉 过滤 加氯水或H2O2 加过量铁粉 过滤 加过量强碱溶液 过滤 加过量强碱溶液 过滤 递进题组 题组一Fe2 与Fe3 的转化及应用 1 下列试剂中 不能使Fe2 转化为Fe3 的是 氯气 NaCl溶液 KMnO4溶液 稀硝酸 盐酸 NaNO3溶液A B C D 解析要实现Fe2 转化为Fe3 必须加强氧化性物质 NaCl HCl均没有强氧化性 NO在酸性条件下才表现强氧化性 答案D 2 在FeCl3 CuCl2混合溶液中 加入一定量的铁屑 反应完全后将固体滤出 下列说法中正确的是 A 若滤出的固体中只有铜 则溶液中一定含有的阳离子是Fe2 一定不含Cu2 B 若滤出的固体中只有铜 则溶液中一定含有的阳离子是Fe2 可能含Cu2 和Fe3 C 若滤出的固体中只有铜 则溶液中一定含有的阳离子是Fe3 和Fe2 一定不含Cu2 D 若滤出的固体中含有铁和铜 则溶液中一定含有的阳离子是Fe2 一定不含Cu2 和Fe3 解析氧化性Fe3 Cu2 Fe2 加入铁粉后有固体剩余 Fe3 一定不存在 若剩余固体全部都是Cu 溶液中还可能有Cu2 也可能恰好被完全置换 若剩余固体是Cu和Fe 则溶液中不可能有Cu2 答案D 3 在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中 废液处理和资源回收的过程简述如下 向废液中投入过量铁屑 充分反应后分离出固体和滤液 向滤液中加入一定量石灰水 调节溶液pH 同时鼓入足量的空气 1 FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为 2 过程 加入铁屑的主要作用是 分离得到的固体主要成分是 从固体中分离出铜需采用的方法是 3 过程 中发生反应的化学方程式为 解析FeCl3溶液蚀刻铜箔的离子方程式为2Fe3 Cu 2Fe2 Cu2 得到的废液中含有FeCl3 CuCl2 FeCl2 答案 1 2Fe3 Cu 2Fe2 Cu2 2 反应掉FeCl3 CuCl2Fe Cu加入足量稀盐酸后过滤 3 4FeCl2 4Ca OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 4CaCl2 题组二铁及其化合物转化中的离子反应 解析B项中Fe3 与I 易发生氧化还原反应不能大量共存 答案A 解析A项中KNO3在酸性条件下能氧化Fe2 B项中ClO 能氧化Fe2 C项中Fe3 在碱性条件下易水解 只能存在于酸性溶液中 D 6 下列离子方程式书写正确的是 A FeO固体放入稀硝酸中 FeO 2H Fe2 H2OB 过量的铁粉与稀硝酸反应 Fe 4H NO Fe3 NO 2H2OC 向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸 Fe OH 2 2H Fe2 2H2OD 向Fe OH 3中加入氢碘酸 2Fe OH 3 6H 2I 2Fe2 I2 6H2O 解析稀硝酸为氧化性酸 FeO Fe OH 2中 2价的Fe被氧化为Fe3 A C错误 铁粉过量时 生成的Fe3 与Fe继续反应生成Fe2 B错误 I 具有较强的还原性 因而氢碘酸可把Fe OH 3还原为Fe2 D正确 答案D 反思归纳 Fe2 Fe3 性质的常见考查形式总结1 2价为铁元素的中间价态 Fe2 既有氧化性 又有还原性 但以还原性为主 常见的考查形式 2 Fe OH 2的制备 3 亚铁盐在空气中易变质及其溶液的保存 加入铁粉 2 1 3价为铁元素的最高价态 Fe3 具有较强的氧化性 常见的考查形式 I S2 SO等还原性离子与Fe3 不能大量共存 Fe3 与Fe Cu H2S等发生反应 2 Fe3 等易水解 常涉及以下几种考查形式 Fe3 与HCO等易水解离子的共存问题 FeCl3 Fe2 SO4 3溶液蒸干产物的判定 MgCl2溶液中Fe2 Fe3 的除杂 H2O2或Cl2氧化 MgO Mg OH 2调pH 使Fe3 水解生成Fe OH 3沉淀 题组训练 知识梳理 考点三守恒思想在铁及其化合物计算中的应用 知识梳理 守恒法 是中学化学中一种常用的解题方法 它利用物质变化过程中某一特定的量固定不变来列式求解 即找到起始和终止反应时某一特定量的对应关系 建立方程 题组训练 1 现有CuO和Fe2O3组成的混合物ag 向其中加入2mol L 1的硫酸溶液50mL 恰好完全反应 若将ag该混合物在足量H2中加热 使其充分反应 冷却后剩余固体质量为 A 1 6agB a 1 6 gC a 3 2 gD 1 6g 解析金属氧化物与硫酸恰好完全反应 生成硫酸盐和水 n H2SO4 50 10 3L 2mol L 1 0 1mol 由氢 氧原子守恒知 H2SO4 H2O 生成n H2O 0 1mol n O 0 1mol m O 1 6g ag金属氧化物中金属质量为 a 1 6 g 答案B 2 有一块铁的 氧化物 样品 用140mL5 0mol L 1盐酸恰好将之完全溶解 所得溶液还能吸收0 025molCl2 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 Fe2O3B Fe3O4C Fe4O5D Fe5O7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 025mol 2 0 05mol 根据电荷守恒得2n Fe2 3n Fe3 n Cl 则n Fe3 0 2mol 故n Fe2 n Fe3 0 05 0 2 1 4 故该氧化物可表示为FeO 2Fe2O3 即Fe5O7 D 3 向一定量的Fe FeO Fe2O3 Fe3O4的混合物中加入150mL4mol L 1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解 放出2 24LNO 标准状况 往所得溶液中加入KSCN溶液 无血红色出现 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 21molB 0 25molC 0 3molD 0 35mol 解析 n HNO3 0 6mol n NO 0 1mol 反应后铁元素的存在形式为Fe NO3 2 根据元素守恒 可知反应后溶液中的n NO 0 5mol n Fe2 0 25mol 即n Fe 0 25mol 答案B 4 2012 新课标全国卷 26 1 2 铁是应用最广泛的金属 铁的卤化物 氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物 1 要确定铁的某氯化物FeClx的化学式 可用离子交换和滴定的方法 实验中称取0 54g的FeClx样品 溶解后先进行阳离子交换预处理 再通过含有饱和OH 的阴离子交换柱 使Cl 和OH 发生交换 交换完成后 流出溶液的OH 用0 40mol L 1的盐酸滴定 滴至终点时消耗盐酸25 0mL 计算该样品中氯的物质的量 并求出FeClx中x的值 列出计算过程 解析解答此题的关键是明确阴离子交换柱交换出的OH 的物质的量等于Cl 的物质的量 从而求出FeClx中x的值 首先明确阳离子交换柱和阴离子交换柱的作用 根据离子等量交换 溶液中OH 的物质的量等于FeClx中Cl 的物质的量 通过中和滴定知n OH n H 0 40mol L 1 25 0 10 3L 0 010mol 故n Cl 0 010mol FeClx中Fe元素的质量为0 54g 35 5g mol 1 0 010mol 0 185g FeClx中Fe元素与Cl元素的物质的量之比为 0 010mol 1 3 故x 3 答案n Cl 0 0250L 0 40mol L 1 0 010mol0 54g 0 010mol 35 5g mol 1 0 185gn Fe 0 185g 56g mol 1 0 0033moln Fe n Cl 0 0033 0 010 1 3 x 3 2 现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品 采用上述方法测得n Fe n Cl 1 2 1 则该样品中FeCl3的物质的量分数为 在实验室中 FeCl2可用铁粉和 反应制备 FeCl3可用铁粉和 反应制备 解析根据题意可设该混合物的组成为FeCl2 1 利用十字交叉法可得样品中FeCl3的物质的量分数为0 10 注意制备FeCl2选用弱氧化剂 制备FeCl3选用强氧化剂 0 10盐酸 氯气 解此类问题的关键是从诸多变化和繁杂的数据中寻找恒量关系 如第1题 找到金属氧化物被H2还原后失去的氧与该金属氧化物和H2SO4反应时H 结合生成水所需氧相同 是解决问题的 牛鼻子 第3题找到终态产物Fe NO3 2 以及原硝酸中 N 原子反应后有两种存在形式 NO 和 NO 问题就会迎刃而解 思维建模 1 2 3 4 5 6 1 高考选项组合题 下列关于铁及其化合物的说法正确的是 A 将Fe NO3 2样品溶于稀H2SO4后 滴加KSCN溶液 观察溶液是否变红 可以检验Fe NO3 2晶体是否已氧化变质 2014 四川理综 4B B 浓氨水中滴加FeCl3饱和溶液可制得Fe OH 3胶体 2014 重庆理综 3A 1 2 3 4 5 6 C 1molFeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA 2014 大纲全国卷 7A D 水溶液中Fe2 H SO ClO 不能大量共存 2014 广东理综 8B 1 2 3 4 5 6 解析A项 酸性条件下 NO能将Fe2 氧化为Fe3 无法检验 B项 浓氨水与FeCl3饱和溶液会生成Fe OH 3沉淀 足量氯气将Fe2 和I 全部氧化 1molFeI2应转移3NA的电子 答案D 1 2 3 4 5 6 2 2014 山东理综 9 等质量的下列物质与足量稀硝酸反应 放出NO物质的量最多的是 A FeOB Fe2O3C FeSO4D Fe3O4解析根据得失电子守恒 还原剂提供的电子越多 氧化剂硝酸生成的NO的物质的量就越多 1 2 3 4 5 6 1g题述四种物质能提供的电子的物质的量为 答案A 1 2 3 4 5 6 3 2014 上海 17 用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜 所得溶液中加入铁粉 对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是 A 若无固体剩余 则溶液中一定有Fe3 B 若有固体存在 则溶液中一定有Fe2 C 若溶液中有Cu2 则一定没有固体析出D 若溶液中有Fe2 则一定有Cu析出 1 2 3 4 5 6 解析本题考查铁及其化合物的性质 FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上铜的反应为2FeCl3 Cu 2FeCl2 CuCl2 所得的溶液中存在FeCl2和CuCl2 还可能有过量的FeCl3溶液 加入铁粉充分反应后 A项若无固体剩余 说明原溶液中含有Fe3 反应后不一定还含有 B项中不管固体是铁粉还是铜粉 溶液中一定含有Fe2 C项中若溶液中有Cu2 可以有部分铜固体析出 D项若溶液中有Fe2 不一定有Cu析出 答案B 1 2 3 4 5 6 4 2014 安徽理综 8 下列有关Fe2 SO4 3溶液的叙述正确的是 A 该溶液中 K Fe2 C6H5OH Br 可以大量共存B 和KI溶液反应的离子方程式 Fe3 2I Fe2 I2C 和Ba OH 2溶液反应的离子方程式 Fe3 SO Ba2 3OH Fe OH 3 BaSO4 D 1L0 1mol L 1该溶液和足量的Zn充分反应 生成11 2gFe 1 2 3 4 5 6 解析A项 Fe3 与C6H5OH发生反应 不能大量共存 错误 B项 该离子方程式电荷不守恒 正确的离子方程式应为2Fe3 2I 2Fe2 I2 错误 C项 Fe2 SO4 3和Ba OH 2反应的化学方程式为Fe2 SO4 3 3Ba OH 2 2Fe OH 3 3BaSO4 所以离子方程式应为2Fe3 3SO 3Ba2 6OH 2Fe OH 3 3BaSO4 错误 1 2 3 4 5 6 D项 Fe2 SO4 3与足量的Zn反应的化学方程式为Fe2 SO4 3 3Zn 3ZnSO4 2Fe 可见0 1molFe2 SO4 3生成0 2molFe 质量为11 2g 正确 答案D 1 2 3 4 5 6 5 2014 福建理综 24 1 2 铁及其化合物与生产 活关系密切 1 右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图 该电化腐蚀称为 图中A B C D四个区域 生成铁锈最多的是 填字母 1 2 3 4 5 6 解析 金属在中性和较弱的酸性条件下发生的是吸氧腐蚀 发生吸氧腐蚀 越靠近液面接触到的O2越多 腐蚀得越严重 答案 吸氧腐蚀 B 1 2 3 4 5 6 2 用废铁皮制取铁红 Fe2O3 的部分流程示意图如下 步骤 若温度过高 将导致硝酸分解 硝酸分解的化学方程式为 1 2 3 4 5 6 步骤 中发生反应 4Fe NO3 2 O2 2n 4 H2O 2Fe2O3 nH2O 8HNO3 反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe NO3 2 该反应的化学方程式为 上述生产流程中 能体现 绿色化学 思想的是 任写一项 1 2 3 4 5 6 解析 硝酸分解生成NO2 H2O和O2 根据图示可知Fe和HNO3反应生成Fe NO3 2和NH4NO3 结合电子守恒可写出化学方程式 因为HNO3的还原产物主要是NH4NO3 1molHNO3作氧化剂转移8mol电子 故产生的氮氧化物较少 节约原料 答案 4HNO34NO2 O2 2H2O 4Fe 10HNO3 4Fe NO3 2 NH4NO3 3H2O 氮氧化物排放少 污染少 1 2 3 4 5 6 6 2013 天津理综 9节选 FeCl3在现代工业生产中应用广泛 某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3 再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S 经查阅资料得知 无水FeCl3在空气中易潮解 加热易升华 他们设计了制备无水FeCl3的实验方案 装置示意图 加热及夹持装置略去 及操作步骤如下 1 2 3 4 5 6 检验装置的气密性 通入干燥的Cl2 赶尽装置中的空气 用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成 体系冷却后 停止通入Cl2 并用干燥的N2赶尽Cl2 将收集器密封 1 2 3 4 5 6 请回答下列问题 1 装置A中反应的化学方程式为 解析装置A中进行的是Fe与Cl2制取FeCl3 反应的化学方程式为2Fe 3Cl22FeCl3 1 2 3 4 5 6 2 第 步加热后 生成的烟状FeCl3大部分进入收集器 少量沉积在反应管A右端 要使沉积的FeCl3进入收集器 第 步操作是 解析由于FeCl3沉积在反应管A右端 时间长了会堵塞 所以应在此处进一步加热使FeCl3再次升华进入收集装置 在沉积的FeCl3固体下方加热 1 2 3 4 5 6 3 操作步骤中 为防止FeCl3潮解所采取的措施有 填步骤序号 解析通入干燥氯气可排出空气以及其中所含的水蒸气 反应完毕后将多余Cl2赶出 将收集器密封以防吸收空气中的水蒸气从而避免了FeCl3的潮解 1 2 3 4 5 6 4 装置B中冷水浴的作用为 装置C的名称为 装置D中FeCl2全部反应后 因失去吸收Cl2的作用而失效 写出检验FeCl2是否失效的试剂 解析通过冷水浴将升华的FeCl3冷却收集 Fe2 的检验可通过与赤铁盐 K3 Fe CN 6 生成蓝色沉淀 腾化盐 的方法来完成 K3 Fe CN 6 溶液 冷却 使FeCl3沉积 便于收集产品 干燥管 1 2 3 4 5 6 该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S 得到单质硫 过滤后 再以石墨为电极 在一定条件下电解滤液 6 FeCl3与H2S反应的离子方程式为 解析Fe3 与H2S的氧化还原反应的离子方程式的书写应注意得失电子守恒与电荷守恒 2Fe3 H2S 2Fe2 1 2 3 4 5 6 S 2H 7 电解池中H 在阴极放电产生H2 阳极的电极反应式为 8 综合分析实验 的两个反应 可知该实验有两个显著优点 H2S的原子利用率为100 1 2 3 4 5 6 解析 7 8 电解FeCl2溶液 通过阴极 2H 2e H2 阳极 Fe2 e Fe3 来完成溶液中FeCl3的循环利用 答案 7 Fe2 e Fe3 8 FeCl3得到循环利用 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 铁是人类应用较早 当前应用量最大的金属元素 下列有关铁及其化合物的有关说法中正确的是 A 赤铁矿的主要成分是Fe3O4B 铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2C 除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉 然后过滤D Fe3 与KSCN产生血红色沉淀 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析赤铁矿的主要成分是Fe2O3 铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2 3价铁离子遇KSCN溶液变为血红色 但没有沉淀产生 一般可以用此方法检验 3价铁离子的存在 答案C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 下列中学常见实验的现象或表述正确的是 A 过量的铁投入到一定量的稀硝酸中 充分反应后取上层清液于试管中 滴加KSCN溶液 溶液显血红色B 制备氢氧化亚铁时 向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液 边加边搅拌 即可制得白色的氢氧化亚铁C 检验红砖中的氧化铁成分 向红砖粉末中加入盐酸 充分反应后取上层清液于试管中 滴加KSCN溶液2 3滴即可 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 D 向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后 将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会 然后冷却 过滤 滤纸上的物体为 蓝色固体 解析过量的铁粉与一定量的稀硝酸反应最终生成的是Fe2 A错误 制备氢氧化亚铁应避免被氧气氧化 向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把长胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌 B错误 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu OH 2沉淀 加热后过滤 滤纸上留有的是CuO 黑色 D错误 答案C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 在含有Fe3 Fe2 Al3 NH的稀溶液中加入足量Na2O2固体 充分反应后 再加入过量稀盐酸 完全反应 则离子数目没有变化的是 A Fe3 Al3 B Al3 C Fe2 NHD Fe3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案B 4 下列说法正确的是 A Fe在一定条件下与水反应生成H2和Fe OH 3B Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液 溶液显血红色C FeCl2溶液蒸干灼烧后得到FeCl2固体D 将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中可制备Fe OH 3胶体 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2 A项错 Fe3O4溶于盐酸生成Fe3 和Fe2 B项正确 FeCl2易水解 在空气中蒸干灼烧产物为Fe2O3 C项错 将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中 得到Fe OH 3沉淀而不是胶体 D项错误 答案B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 B中Fe2 和OH 不能大量共存 C中H NO和Fe2 因发生氧化还原反应而不能大量共存 D 6 铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质 下列关于铁元素的叙述中正确的是 A 2Fe3 Fe 3Fe2 成立说明氧化性 Fe3 Fe2 B 25 pH 0的溶液中 Al3 NH Fe2 可以大量共存C 5 6g铁与足量的氯气反应失去电子为0 2molD 硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液 Fe2 2H2O2 4H Fe3 4H2O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析B项pH 0的溶液呈强酸性 Fe2 NO H 不能大量共存 不正确 C项应为0 3mol 不正确 D项电荷不守恒 不正确 答案A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 7 在含有FeCl3和BaCl2的酸性溶液中 通入足量的SO2后有白色沉淀生成 过滤后 向溶液中滴加KSCN溶液 无明显现象 下列叙述不正确的是 A 白色沉淀是BaSO4和BaSO3B 溶液的酸性增强C 白色沉淀是BaSO4D FeCl3全部被还原为FeCl2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析Fe3 具有氧化性 通入足量SO2后发生氧化还原反应 Fe3 全部被还原为Fe2 所以向溶液中滴加KSCN溶液 无明显现象 同时SO2被氧化为SO 白色沉淀是BaSO4 依据2Fe3 SO2 2H2O 2Fe2 SO 4H 可知溶液酸性增强 B C D正确 因为溶液呈酸性 一定不会生成BaSO3沉淀 A错误 答案A 8 通过对实验现象的观察 分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一 对下列实验事实的解释正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析A项中Fe3 将I 氧化为I2 淀粉遇碘变蓝 B项中红棕色斑点是Fe2O3 C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO 答案D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 9 将3 48g四氧化三铁完全溶解在100mL1mol L 1的硫酸中 然后加入K2Cr2O7溶液25mL 恰好使溶液中的Fe2 全部转化为Fe3 Cr2O全部转化为Cr3 则K2Cr2O7溶液的物质的量浓度是 A 0 05mol L 1B 0 1mol L 1C 0 2mol L 1D 0 3mol L 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案B 10 某稀溶液中含有Fe NO3 3 Cu NO3 2 HNO3 若向其中逐渐加入铁粉 溶液中Fe2 浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示 则稀溶液中Fe NO3 3 Cu NO3 2 HNO3物质的量浓度之比为 A 1 1 1B 1 3 1C 3 3 8D 1 1 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析据氧化性由强到弱的顺序HNO3 Fe3 Cu2 可知随铁粉的增加 反应的方程式分别为4HNO3 稀 Fe Fe NO3 3 NO 2H2O4mol1mol1mol2Fe NO3 3 Fe 3Fe NO3 22mol1mol3mol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Cu NO3 2 Fe Fe NO3 2 Cu1mol1mol1mol所以原溶液中 Fe NO3 3 Cu NO3 2 HNO3的物质的量之比为 2mol 1mol 1mol 4mol 1 1 4 答案D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 11 根据框图回答下列问题 答题时 方程式中的M E用所对应的元素符号表示 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 写出M溶于稀硫酸和H2O2混合液的化学方程式 2 某同学取X的溶液 酸化后加入KI 淀粉溶液 变为蓝色 写出与上述变化过程相关的离子方程式 3 写出Cl2将Z氧化为K2EO4的化学方程式 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 1 Cu H2O2 H2SO4 CuSO4 2H2O 2 4Fe2 O2 4H 4Fe3 2H2O2Fe3 2I 2Fe2 I2 3 10KOH 3Cl2 2Fe OH 3 2K2FeO4 6KCl 8H2O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 12 碱式硫酸铁 Fe OH SO4 是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂 在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血 工业上利用废铁屑 含少量氧化铝 氧化铁等 生产碱式硫酸铁的工艺流程如下 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 已知 部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 回答下列问题 1 加入少量NaHCO3的目的是调节pH 使溶液中的 沉淀 该工艺中 搅拌 的作用是 解析废铁屑中含有氧化铝 反应 中引入了杂质Al3 加入NaHCO3调节pH至4 4可使Al3 完全沉淀 搅拌 的目的是使反应物充分接触 从而加快化学反应速率 Al3 加快反应速率 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2 在实际生产中 反应 中常同时通入O2以减少NaNO2的用量 O2与NaNO2在反应中均作 若参与反应的O2有11 2L 标准状况 则相当于节约NaNO2的物质的量为 解析硫酸亚铁溶液中加入NaNO2得到Fe OH SO4 铁的化合价升高而N的化合价降低 故NaNO2在反应中作氧化剂 1molO2可得到4mol电子 1molNaNO2可得到1mol电子 标况下11 2LO2的得电子能力与2molNaNO2相当 氧化剂 2mol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe OH 可部分水解生成聚合离子Fe2 OH 该水解反应的离子方程式为 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 4 在医药上常用硫酸亚铁与硫酸 硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁 根据我国质量标准 产品中不得含有Fe2 及NO 为检验所得产品中是否含有Fe2 应使用的试剂为 填字母 A 氯水B KSCN溶液C NaOH溶液D 酸性KMnO4溶液解析Fe2 能使酸性高锰酸钾溶液褪色 故可用酸性KMnO4溶液检验产品中是否含有Fe2 D 13 某校探究性学习小组用已部分生锈的废铁屑制作印刷电路板的腐蚀剂 并回收铜 探究过程如下 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 请回答下列问题 1 步骤 中先加入热的Na2CO3溶液除油污 操作甲的名称是 过滤 2 步骤 中 除发生反应Fe 2HCl FeCl2 H2 外 其他可能反应的离子方程式为 3 溶液C的颜色是 溶液D中可能含有的金属阳离子有 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Fe 2Fe3 3Fe2 棕黄色 Fe2 Cu2 Fe3 Fe2O3 6H 2Fe3 3H2O 4 可以验证溶液B中是否含有Fe2 的一种试剂是 填字母 a 稀硫酸b 铁c 硫氰化钾d 酸性高锰酸钾溶液 5 操作乙的名称是 步骤 产生金属铜的化学方程式为 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 d 电解 14 某研究性学习小组请你参与 研究铁与水反应所得固体物质的成分 性质及再利用 实验探究 并共同回答下列问题 探究一设计如图所示装置进行 铁与水反应 的实验 夹持仪器略 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为 2 反应前A中投放碎瓷片的目的是 3 装置E中的现象是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 防止暴沸 黑色固体变红 右端管壁有水珠 探究二设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分 4 待硬质玻璃管B冷却后 取少许其中的固体物质溶于 后 将所得溶液分成两份 5 一份滴加几滴KSCN溶液 若溶液变血红色 推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为 选填序号 下同 若溶液未变血红色 推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为 一定有Fe3O4 一定有Fe 只有Fe3O4 只有Fe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 稀硫酸 6 另一份用 填仪器名称 加入 填试剂和现象 可以证明溶液中存在Fe2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 胶头滴管 酸性KMnO4溶 液 溶液褪色 或铁氰化钾溶液 生成蓝色沉淀 答案合理即可 探究三设计如下流程测定反应后硬质玻璃管B中固体含铁元素的质量分数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 7 试剂b的化学式是 8 计算反应后B装置中铁元素的质量分数为 NaOH 77 8