第一节 铁及其化合物
第1课时 铁及其氧化物
课后·训练提升
学考过关检验
1.指南针是我国古代四大发明之一,制造指南针的磁性物质是( )。
A.FeO B.Fe2O3
C.Fe3O4 D.Fe
2.下列关于铁及其化合物的叙述中,错误的是( )。
A.金属铁可以被磁体吸引
B.三氧化二铁具有氧化性
C.铁丝在氯气中燃烧生成FeCl2
D.常温下铁片遇浓硫酸发生钝化
3.在1 400 ℃以上的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4。下列有关说法正确的是( )。
A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体
B.Fe3O4常写成FeO·Fe2O3,其中既有+2价的Fe,又有+3价的Fe,所以Fe3O4是一种混合物
C.热稳定性Fe2O3>Fe3O4
D.FeO和Fe2O3均可与盐酸反应,且反应类型均为复分解反应
4.下列试剂中,不能实现“Fe→FeCl2”转化的是( )。
A.氯气 B.稀盐酸
C.氯化铁溶液 D.氯化铜溶液
5.还原铁粉与水蒸气反应的装置如图所示,下列有关该实验的说法正确的是( )。
A.反应生成Fe(OH)3
B.湿棉花的主要作用是冷却试管,防止炸裂
C.肥皂液的主要作用是检验生成的H2
D.铁粉与水蒸气反应后,可立即用磁体将剩余铁粉分离出来
6.“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦,有的是黑色的,有的却是红色的,其中的原因可能是( )。
A.土壤中含有铁粉、二氧化锰等
B.黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑,红砖瓦则是添加了红色耐高温染料
C.土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧,分别生成了黑色的CuO和红色的Cu
D.土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧,分别生成了黑色的Fe3O4或FeO和红色的Fe2O3
7.糕点等食品包装中常加入一个装有脱氧剂的小袋,其作用是吸收氧气,使食物因缺氧而延缓变质,从而延长保质期。铁脱氧剂就是利用铁易被氧化的性质来吸收氧气的,最终产物是Fe2O3·3H2O。有关反应的化学方程式如下:
①2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,
②4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,
③2Fe(OH)3Fe2O3·3H2O。
(1)铁脱氧剂使用后最终的颜色为 。
(2)以上反应中,属于氧化还原反应的是 (填序号)。
选考素养提升
1.有0.4 g铁的氧化物,用足量的CO在高温下将其还原,把生成的CO2全部通入足量的澄清石灰水中,得到0.75 g固体沉淀物。这种铁的氧化物的化学式为( )。
A.FeO B.Fe2O3
C.Fe3O4 D.Fe4O5
2.将11.5 g钠、28 g铁分别放入20 mL 1 mol· L-1的盐酸中,下列结论中正确的是( )。
A.钠与盐酸反应比铁剧烈,产生的气体多
B.铁与盐酸反应比钠剧烈
C.铁与盐酸反应产生的气体多
D.反应结束时产生的气体一样多
3.下列金属单质中,能从CuSO4溶液中置换出铜的是( )。
①锌 ②银 ③钠 ④铁
A.①③④ B.③④
C.①④ D.②④
4.某物质由铁和氧两种元素组成,实验测得铁元素与氧元素的质量比为21∶8,关于该物质的下列说法中不正确的是( )。
A.铁原子与氧原子物质的量之比为3∶4
B.该物质可能为四氧化三铁
C.该物质一定为四氧化三铁
D.该物质可能为混合物
5.合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3。
(1)某FeO和Fe2O3的混合物中,铁、氧原子的物质的量之比为4∶5,其中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为 。
(2)当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶2时,其催化活性最高,此时铁的氧化物的混合物中铁的质量分数为 (用小数表示,保留2位小数)。
(3)以Fe2O3为原料制备上述催化剂,可向其中加入适量C粉,发生反应:2Fe2O3+C4FeO+CO2↑。为制得这种活性最高的催化剂,应向480 g Fe2O3粉末中加入C粉的质量为 g。
第一节 铁及其化合物
第1课时 铁及其氧化物
课后·训练提升
学考过关检验
1.指南针是我国古代四大发明之一,制造指南针的磁性物质是( )。
A.FeO B.Fe2O3
C.Fe3O4 D.Fe
答案:C
2.下列关于铁及其化合物的叙述中,错误的是( )。
A.金属铁可以被磁体吸引
B.三氧化二铁具有氧化性
C.铁丝在氯气中燃烧生成FeCl2
D.常温下铁片遇浓硫酸发生钝化
答案:C
解析:铁可以被磁铁吸引,故A正确;三氧化二铁中铁化合价可以降低,具有氧化性,故B正确;氯气具有强氧化性,则铁丝在氯气中燃烧生成FeCl3,故C错误;常温下铁片遇浓硫酸发生钝化,故D正确。
3.在1 400 ℃以上的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4。下列有关说法正确的是( )。
A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体
B.Fe3O4常写成FeO·Fe2O3,其中既有+2价的Fe,又有+3价的Fe,所以Fe3O4是一种混合物
C.热稳定性Fe2O3>Fe3O4
D.FeO和Fe2O3均可与盐酸反应,且反应类型均为复分解反应
答案:D
解析:FeO和Fe3O4均为黑色固体,Fe2O3为红棕色固体,A项错误。Fe3O4是一种纯净物,B项错误。在1400℃以上的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4,说明四氧化三铁稳定,C项错误。FeO和Fe2O3均可与盐酸反应生成盐和水,反应过程中无元素化合价变化,反应类型均为复分解反应,D项正确。
4.下列试剂中,不能实现“Fe→FeCl2”转化的是( )。
A.氯气 B.稀盐酸
C.氯化铁溶液 D.氯化铜溶液
答案:A
解析:Cl2具有强氧化性,Fe与Cl2反应生成FeCl3,不能实现转化,A项错误。Fe与盐酸反应生成FeCl2和氢气,可以实现转化,B项正确。Fe与FeCl3反应生成FeCl2,可以实现转化,C项正确。Fe与CuCl2发生置换反应生成FeCl2和Cu,可以实现转化,D项正确。
5.还原铁粉与水蒸气反应的装置如图所示,下列有关该实验的说法正确的是( )。
A.反应生成Fe(OH)3
B.湿棉花的主要作用是冷却试管,防止炸裂
C.肥皂液的主要作用是检验生成的H2
D.铁粉与水蒸气反应后,可立即用磁体将剩余铁粉分离出来
答案:C
解析:铁与水蒸气反应生成Fe3O4,A项错误。湿棉花的作用是提供水蒸气,B项错误。肥皂液的作用是检验反应中生成的H2,反应一段时间后,有肥皂泡吹起时,用点燃的火柴靠近肥皂泡,当听到爆鸣声时,说明“铁与水蒸气”反应生成了H2,C项正确。铁粉与水蒸气反应生成的产物四氧化三铁也可以被磁体吸引,不能分离出铁,D项错误。
6.“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦,有的是黑色的,有的却是红色的,其中的原因可能是( )。
A.土壤中含有铁粉、二氧化锰等
B.黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑,红砖瓦则是添加了红色耐高温染料
C.土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧,分别生成了黑色的CuO和红色的Cu
D.土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧,分别生成了黑色的Fe3O4或FeO和红色的Fe2O3
答案:D
解析:黏土中含有铁元素,在烧制砖瓦时,与O2反应,生成氧化物,铁元素的氧化物有3种,FeO与Fe3O4为黑色,Fe2O3为红棕色,故D项正确。
7.糕点等食品包装中常加入一个装有脱氧剂的小袋,其作用是吸收氧气,使食物因缺氧而延缓变质,从而延长保质期。铁脱氧剂就是利用铁易被氧化的性质来吸收氧气的,最终产物是Fe2O3·3H2O。有关反应的化学方程式如下:
①2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,
②4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,
③2Fe(OH)3Fe2O3·3H2O。
(1)铁脱氧剂使用后最终的颜色为 。
(2)以上反应中,属于氧化还原反应的是 (填序号)。
答案:(1)红棕色
(2)①②
解析:(1)Fe2O3为红棕色固体。(2)反应①②都是有单质参加的化合反应,为氧化还原反应。反应③中无元素化合价变化,为非氧化还原反应。
选考素养提升
1.有0.4 g铁的氧化物,用足量的CO在高温下将其还原,把生成的CO2全部通入足量的澄清石灰水中,得到0.75 g固体沉淀物。这种铁的氧化物的化学式为( )。
A.FeO B.Fe2O3
C.Fe3O4 D.Fe4O5
答案:B
解析:根据关系式:铁的氧化物中氧元素“O~CO~CO2~CaCO3”
n(O)==0.0075mol
m(O)=0.0075mol×16g·mol-1=0.12g
n(Fe)==0.005mol
n(Fe)∶n(O)=0.005mol∶0.0075mol=2∶3
所以,这种铁的氧化物的化学式为Fe2O3。
2.将11.5 g钠、28 g铁分别放入20 mL 1 mol· L-1的盐酸中,下列结论中正确的是( )。
A.钠与盐酸反应比铁剧烈,产生的气体多
B.铁与盐酸反应比钠剧烈
C.铁与盐酸反应产生的气体多
D.反应结束时产生的气体一样多
答案:A
解析:反应的剧烈程度由金属活动性决定,即钠与盐酸反应比铁与盐酸反应剧烈。钠、铁的物质的量依次为0.5mol、0.5mol,盐酸中HCl的物质的量均为0.02mol,可见,铁相对于盐酸过量,反应生成H2为 0.01mol;而钠先与酸反应,后与水反应,共生成H20.25mol。
3.下列金属单质中,能从CuSO4溶液中置换出铜的是( )。
①锌 ②银 ③钠 ④铁
A.①③④ B.③④
C.①④ D.②④
答案:C
解析:在金属活动性顺序中Cu比Ag活泼,故Ag不能从CuSO4溶液中置换出Cu;钠非常活泼,将钠放入CuSO4溶液中,钠先与水反应,不会置换出Cu;Fe、Zn与CuSO4反应能置换出Cu。
4.某物质由铁和氧两种元素组成,实验测得铁元素与氧元素的质量比为21∶8,关于该物质的下列说法中不正确的是( )。
A.铁原子与氧原子物质的量之比为3∶4
B.该物质可能为四氧化三铁
C.该物质一定为四氧化三铁
D.该物质可能为混合物
答案:C
解析:由铁元素与氧元素的质量之比为21∶8,求得铁原子与氧原子的物质的量之比为3∶4,该物质可能为Fe3O4;若FeO与Fe2O3以物质的量之比为1∶1混合时,混合物中铁原子与氧原子的物质的量之比也为3∶4,该物质可能为混合物。
5.合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3。
(1)某FeO和Fe2O3的混合物中,铁、氧原子的物质的量之比为4∶5,其中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为 。
(2)当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶2时,其催化活性最高,此时铁的氧化物的混合物中铁的质量分数为 (用小数表示,保留2位小数)。
(3)以Fe2O3为原料制备上述催化剂,可向其中加入适量C粉,发生反应:2Fe2O3+C4FeO+CO2↑。为制得这种活性最高的催化剂,应向480 g Fe2O3粉末中加入C粉的质量为 g。
答案:(1)1∶1
(2)0.72 (3)6
解析:(1)设混合物中的FeO、Fe2O3的物质的量分别为x和y,则,解得x∶y=2∶1,所以混合物中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶1。(2)Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶2,即FeO和Fe2O3的物质的量之比为1∶1,所以此混合物的组成相当于Fe3O4,所以混合物中铁的质量分数为≈0.72。(3)n(Fe2O3)==3mol
为保证活性最高,需将Fe2O3的转化为FeO;n(C)=×(3mol×)=0.5mol
m(C)=0.5mol×12g·mol-1=6g。第2课时 铁的氢氧化物、铁盐和亚铁盐
课后·训练提升
学考过关检验
1.下列关于Fe2+和Fe3+的叙述中,错误的是( )。
A.Fe2+的水溶液为浅绿色
B.Fe3+的水溶液为棕黄色
C.Fe3+具有氧化性,Fe2+具有还原性
D.向Fe3+溶液中滴入含SCN-的溶液,立即出现红色沉淀
2.为了延长食品的保质期,防止食品氧化变质,在包装袋中可以放入的化学物质是( )。
A.无水硫酸铜 B.硫酸亚铁
C.食盐 D.生石灰
3.将铁屑溶于过量盐酸后,采取下列措施,溶液中会有三价铁生成的是( )。
A.加入稀硫酸 B.通入氯气
C.加入氯化锌 D.加入氯化铜
4.硫酸亚铁溶液含有杂质硫酸铜和硫酸铁,为除去杂质,提纯硫酸亚铁,应该加入下列物质中的( )。
A.锌粉 B.镁粉
C.铁粉 D.铝粉
5.选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组:检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+;
乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。
下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是( )。
选项 甲组 乙组
A 新制氯水、KSCN溶液 NaOH溶液
B 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液
C KOH溶液 新制氯水
D 新制氯水 酸性KMnO4溶液
6.把表面有少量氧化物的相同大小的铜片和铁片一起放入盐酸中,充分反应后,所得溶液中的金属离子为( )。
A.Fe3+和Cu2+ B.Fe2+和Cu2+
C.Fe2+和Fe3+ D.Fe2+
7.同学们在实验室里用如图装置制取Fe(OH)2,下列说法正确的是( )。
A.FeSO4溶液的颜色为浅绿色
B.胶头滴管不应该插入液面以下
C.可将植物油换成酒精进行实验
D.生成的白色沉淀迅速变成灰绿色
8.有NaCl溶液、FeCl2溶液、FeCl3溶液、MgCl2溶液四种溶液,用一种试剂就可把它们鉴别开来,这种试剂是( )。
A.盐酸 B.烧碱溶液
C.氯水 D.KSCN溶液
9.下图是某儿童微量元素体检报告单的部分数据:
××市医疗机构临床检验结果报告单
分析项目 检测结果 单位 参考范围
1. 锌(Zn) 115.92 μmol·L-1 66~120
2. 铁(Fe) 6.95 mmol·L-1 7.52~11.82
3. 钙(Ca) 1.68 mmol·L-1 1.55~2.10
……
根据上表的数据,回答下列问题:
(1)该儿童体内 元素含量偏低。
(2)报告单中“μmol·L-1”是 (填“质量”“体积”或“浓度”)的单位。
(3)服用维生素C可使食物中的Fe3+转化为Fe2+。在这个过程中体现维生素C的 (填“氧化性”或“还原性”)。
(4)缺铁性贫血患者应补充Fe2+。一些补铁剂以硫酸亚铁为主要成分,将硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣,推测糖衣的作用是 。
10.把等物质的量的铜粉、铁粉投入一定量的FeCl3溶液中充分反应,然后取出部分溶液。
(1)若滴加一滴KSCN溶液,溶液显红色,则溶液中存在的金属离子有 。
(2)若滴加一滴KSCN溶液,溶液不显红色,则溶液中一定存在的金属离子有 。
(3)若加入的金属全部溶解,则溶液中n(Cu2+)∶n(Fe2+)= 。
(4)若(3)反应后的溶液中有三种金属离子,欲从中回收Cu和FeCl3,需要用到的试剂有(按反应顺序填写) 。
选考素养提升
1.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( )。
选项 操作、现象 解释
A 向碘化钾淀粉溶液中加入FeCl3溶液,溶液变蓝 Fe3+能与淀粉发生显色反应
B 把生铁放置于潮湿的空气中,铁表面有一层红棕色的斑点 铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
C 向盐酸中加入少量铁粉,有气泡产生 说明Fe被氧化为Fe3+
D 新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间,白色物质变成了红褐色 说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3
2.下图为铁元素的“价类二维图”,图中字母代表含铁元素的物质。下列判断正确的是( )。
A.X在高温下与水蒸气反应可生成Z
B.在常温下N能与氧气、水发生化合反应生成M
C.Y是一种红棕色粉末,常用作红色油漆和涂料
D.Q可以是一种新型净水剂碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]
3.在Fe2(SO4)3溶液中加入a g铜,完全溶解后,再加b g铁,充分反应后得到c g残余固体,且a>c,下列说法正确的是( )。
A.残余固体是铜和铁
B.最后得到的溶液中一定含有Cu2+
C.将残余固体加入稀硫酸中,有气泡产生
D.最后得到的溶液中可能含有Fe3+
4.同学们用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。请回答下列问题。
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是 。
(2)甲同学取2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为 。
(3)乙同学认为甲同学的实验不够严谨,该同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入1滴KSCN溶液和几滴氯水,溶液变红,煤油的作用是 。
(4)丙同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为 。
5.某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物进行了如下探究:
(1)装置的连接顺序为a→ → → → →b→c→f。
(2)硬质玻璃管与收集器之间没有用导管连接,这样做的优点是 。
(3)反应一段时间,熄灭酒精灯,冷却后,将收集器及硬质玻璃管中的物质快速转移至锥形瓶中,加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡),充分反应后,进行如下实验:
固体产物淡黄色溶液淡红色溶液深红色溶液
试剂X中溶质的化学式为 ;固体产物的成分可能为 (填字母)。
A.Fe和FeCl3
B.FeCl2和FeCl3
C.Fe、FeCl2和FeCl3
D.Fe和FeCl2
(4)加入少许植物油的作用是 ,加入新制氯水后溶液红色加深的原因是 (用离子方程式表示)。
(5)现有一含FeCl2和FeCl3混合物的样品,用离子交换法测得n(Fe)∶n(Cl)=1∶2.1,则该样品中FeCl3的物质的量分数为 。(计算结果保留到小数点后两位)
第2课时 铁的氢氧化物、铁盐和亚铁盐
课后·训练提升
学考过关检验
1.下列关于Fe2+和Fe3+的叙述中,错误的是( )。
A.Fe2+的水溶液为浅绿色
B.Fe3+的水溶液为棕黄色
C.Fe3+具有氧化性,Fe2+具有还原性
D.向Fe3+溶液中滴入含SCN-的溶液,立即出现红色沉淀
答案:D
解析:向Fe3+溶液中滴入含SCN-的溶液,生成红色可溶性物质,不是红色沉淀。
2.为了延长食品的保质期,防止食品氧化变质,在包装袋中可以放入的化学物质是( )。
A.无水硫酸铜 B.硫酸亚铁
C.食盐 D.生石灰
答案:B
解析:无水硫酸铜能吸收水分,不能防止食品被氧化;硫酸亚铁具有还原性,可以防止食品氧化变质;食盐不能吸收水分,也不能防止食品被氧化;生石灰能防止食品受潮,但不能防止食品被氧化。
3.将铁屑溶于过量盐酸后,采取下列措施,溶液中会有三价铁生成的是( )。
A.加入稀硫酸 B.通入氯气
C.加入氯化锌 D.加入氯化铜
答案:B
解析:Fe与盐酸发生反应:Fe+2H+Fe2++H2↑,而Fe2+遇强氧化剂才会转化成三价铁。稀硫酸不能把Fe2+氧化成Fe3+;氯气能将溶液中的Fe2+氧化成为Fe3+;氯化锌、氯化铜溶液中的Zn2+、Cu2+有一定的氧化能力,其中Cu2+可以将单质铁氧化成Fe2+,但却不能将Fe2+氧化成Fe3+,Zn2+不能氧化Fe2+。
4.硫酸亚铁溶液含有杂质硫酸铜和硫酸铁,为除去杂质,提纯硫酸亚铁,应该加入下列物质中的( )。
A.锌粉 B.镁粉
C.铁粉 D.铝粉
答案:C
解析:铁粉与硫酸铁反应生成硫酸亚铁,铁粉与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和单质铜,然后过滤即可提纯硫酸亚铁。锌、镁、铝均能与Cu2+、Fe3+反应,且都能将亚铁离子置换成铁,但会引入新的杂质锌离子、镁离子、铝离子。
5.选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组:检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+;
乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。
下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是( )。
选项 甲组 乙组
A 新制氯水、KSCN溶液 NaOH溶液
B 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液
C KOH溶液 新制氯水
D 新制氯水 酸性KMnO4溶液
答案:B
解析:由于Fe3+的干扰,在检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+时应使用酸性KMnO4溶液,只有B项正确。
6.把表面有少量氧化物的相同大小的铜片和铁片一起放入盐酸中,充分反应后,所得溶液中的金属离子为( )。
A.Fe3+和Cu2+ B.Fe2+和Cu2+
C.Fe2+和Fe3+ D.Fe2+
答案:D
解析:本题涉及的物质的性质有:CuO与盐酸的反应,Fe、Fe2O3与盐酸的反应,Fe3+与Fe、Cu的反应,Fe与Cu2+的反应等。表面氧化物较少,溶于盐酸后,生成的Fe3+和Cu2+较少,分别被Fe还原为Fe2+和Cu,Cu与盐酸不反应,Fe与盐酸反应生成Fe2+。
7.同学们在实验室里用如图装置制取Fe(OH)2,下列说法正确的是( )。
A.FeSO4溶液的颜色为浅绿色
B.胶头滴管不应该插入液面以下
C.可将植物油换成酒精进行实验
D.生成的白色沉淀迅速变成灰绿色
答案:A
解析:FeSO4溶液为浅绿色,故A正确;胶头滴管应该插入液面以下,避免和空气接触,故B错误;酒精溶于水,不能起到隔绝空气的作用,故C错误;因隔绝空气,生成的氢氧化亚铁不被氧化,可稳定存在,颜色为白色,故D错误。
8.有NaCl溶液、FeCl2溶液、FeCl3溶液、MgCl2溶液四种溶液,用一种试剂就可把它们鉴别开来,这种试剂是( )。
A.盐酸 B.烧碱溶液
C.氯水 D.KSCN溶液
答案:B
解析:将过量NaOH溶液分别加入几种溶液,无明显现象的是NaCl溶液,生成白色沉淀且迅速变为灰绿色最后变为红褐色的是FeCl2溶液,生成红褐色沉淀的是FeCl3溶液,生成白色沉淀的是MgCl2溶液。
9.下图是某儿童微量元素体检报告单的部分数据:
××市医疗机构临床检验结果报告单
分析项目 检测结果 单位 参考范围
1. 锌(Zn) 115.92 μmol·L-1 66~120
2. 铁(Fe) 6.95 mmol·L-1 7.52~11.82
3. 钙(Ca) 1.68 mmol·L-1 1.55~2.10
……
根据上表的数据,回答下列问题:
(1)该儿童体内 元素含量偏低。
(2)报告单中“μmol·L-1”是 (填“质量”“体积”或“浓度”)的单位。
(3)服用维生素C可使食物中的Fe3+转化为Fe2+。在这个过程中体现维生素C的 (填“氧化性”或“还原性”)。
(4)缺铁性贫血患者应补充Fe2+。一些补铁剂以硫酸亚铁为主要成分,将硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣,推测糖衣的作用是 。
答案:(1)铁
(2)浓度
(3)还原性
(4)防止Fe2+被氧化
解析:(1)从检测结果与参考范围看,该儿童铁元素的含量比参考范围略低。(2)μmol·L-1为浓度的单位。(3)Fe3+转化为Fe2+,铁元素的化合价降低,发生还原反应,故维生素C体现还原性。(4)糖衣可以防止硫酸亚铁与空气接触,起到防止Fe2+被氧化的作用。
10.把等物质的量的铜粉、铁粉投入一定量的FeCl3溶液中充分反应,然后取出部分溶液。
(1)若滴加一滴KSCN溶液,溶液显红色,则溶液中存在的金属离子有 。
(2)若滴加一滴KSCN溶液,溶液不显红色,则溶液中一定存在的金属离子有 。
(3)若加入的金属全部溶解,则溶液中n(Cu2+)∶n(Fe2+)= 。
(4)若(3)反应后的溶液中有三种金属离子,欲从中回收Cu和FeCl3,需要用到的试剂有(按反应顺序填写) 。
答案:(1)Cu2+、Fe2+、Fe3+
(2)Fe2+
(3)1∶5
(4)Fe、稀盐酸、新制氯水
解析:还原性:Fe>Cu,故Fe3+优先与Fe反应,2Fe3++Fe3Fe2+,然后与Cu反应,2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。
(1)若滴加KSCN溶液显红色,说明Fe3+过量,则铜粉、铁粉均已溶解,故溶液中的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+。
(2)若滴加KSCN溶液,溶液不显红色,则Fe3+已完全反应,溶液中一定存在的离子是Fe2+。
(3)通过反应的离子方程式分析,等物质的量的铜粉、铁粉完全溶解,所产生的n(Cu2+)∶n(Fe2+)=1∶5。
(4)为从溶液中提取Cu,应向溶液中加入过量铁粉:Fe+Cu2+Fe2++Cu;然后用盐酸溶解过量的铁粉:Fe+2HClFeCl2+H2↑;过滤后,得到Cu,再向滤液中加入新制氯水即可得到FeCl3:2FeCl2+Cl22FeCl3。
选考素养提升
1.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( )。
选项 操作、现象 解释
A 向碘化钾淀粉溶液中加入FeCl3溶液,溶液变蓝 Fe3+能与淀粉发生显色反应
B 把生铁放置于潮湿的空气中,铁表面有一层红棕色的斑点 铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
C 向盐酸中加入少量铁粉,有气泡产生 说明Fe被氧化为Fe3+
D 新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间,白色物质变成了红褐色 说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3
答案:D
解析:A项中Fe3+将I-氧化为I2,淀粉遇碘单质变蓝;B项中红棕色斑点是Fe2O3;C项中铁与盐酸反应生成Fe2+。
2.下图为铁元素的“价类二维图”,图中字母代表含铁元素的物质。下列判断正确的是( )。
A.X在高温下与水蒸气反应可生成Z
B.在常温下N能与氧气、水发生化合反应生成M
C.Y是一种红棕色粉末,常用作红色油漆和涂料
D.Q可以是一种新型净水剂碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]
答案:B
解析:X在高温下与水蒸气反应可生成四氧化三铁和氢气,不能生成Z,故A错误;在常温下N能与氧气、水发生化合反应生成M,4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,故B正确;Z是一种红棕色粉末,常用作红色油漆和涂料,Y为黑色固体,故C错误;一种新型净水剂碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]中的铁元素化合价为+3价,Q是亚铁盐,故D错误。
3.在Fe2(SO4)3溶液中加入a g铜,完全溶解后,再加b g铁,充分反应后得到c g残余固体,且a>c,下列说法正确的是( )。
A.残余固体是铜和铁
B.最后得到的溶液中一定含有Cu2+
C.将残余固体加入稀硫酸中,有气泡产生
D.最后得到的溶液中可能含有Fe3+
答案:B
解析:因为a>c,说明铜未被完全置换出来,铁不足。残余固体只有Cu,A错误;氧化性:Fe3+>Cu2+,因此加入bg铁先与Fe3+反应完后再与Cu2+反应,则最后溶液中含有Fe2+、Cu2+,不含Fe3+,B正确、D错误;残余固体为Cu,不与稀硫酸反应产生H2,C错误。
4.同学们用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。请回答下列问题。
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是 。
(2)甲同学取2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为 。
(3)乙同学认为甲同学的实验不够严谨,该同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入1滴KSCN溶液和几滴氯水,溶液变红,煤油的作用是 。
(4)丙同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为 。
答案:(1)防止Fe2+被氧化
(2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
(4)H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O
解析:(1)铁和氯化铁反应生成氯化亚铁,在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是防止氯化亚铁被氧化。
(2)氯气具有氧化性,能将氯化亚铁氧化为氯化铁,反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。
(3)煤油不溶于水,密度比水小,分层后可以隔离溶液与空气接触,排除氧气对实验的影响。
(4)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,说明过氧化氢将亚铁离子氧化为铁离子,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O。
5.某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物进行了如下探究:
(1)装置的连接顺序为a→ → → → →b→c→f。
(2)硬质玻璃管与收集器之间没有用导管连接,这样做的优点是 。
(3)反应一段时间,熄灭酒精灯,冷却后,将收集器及硬质玻璃管中的物质快速转移至锥形瓶中,加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡),充分反应后,进行如下实验:
固体产物淡黄色溶液淡红色溶液深红色溶液
试剂X中溶质的化学式为 ;固体产物的成分可能为 (填字母)。
A.Fe和FeCl3
B.FeCl2和FeCl3
C.Fe、FeCl2和FeCl3
D.Fe和FeCl2
(4)加入少许植物油的作用是 ,加入新制氯水后溶液红色加深的原因是 (用离子方程式表示)。
(5)现有一含FeCl2和FeCl3混合物的样品,用离子交换法测得n(Fe)∶n(Cl)=1∶2.1,则该样品中FeCl3的物质的量分数为 。(计算结果保留到小数点后两位)
答案:(1)g h d e
(2)防止堵塞
(3)KSCN(或NH4SCN) A
(4)隔绝空气,防止Fe2+被氧化 2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
(5)0.10
解析:(1)浓硫酸具有吸水性,能作氯气的干燥剂,碱石灰具有碱性从而能吸收氯气,饱和食盐水能吸收氯化氢而抑制氯气溶解。装置的连接顺序为气体的制取→洗气→干燥→氯气与铁反应→尾气处理。
(2)Fe在氯气中燃烧生成棕褐色烟,冷却易形成固体,导气管口较细,易堵塞,所以硬质玻璃管与收集器之间没有用导管连接。
(3)Fe3+可用KSCN溶液检验,Fe3+与SCN-反应而使溶液呈红色,所以试剂X可为KSCN溶液;Fe粉与氯气反应时可能没有完全反应,剩余的Fe与稀盐酸、氯化铁反应生成氯化亚铁,固体中成分可能为Fe和FeCl3,A项正确。
(4)Fe2+不稳定,易被氧化,所以植物油的作用是隔绝空气,防止Fe2+被氧化;Fe2+被氯气氧化生成Fe3+,从而增大了Fe3+的浓度,更多的Fe3+与SCN-反应使溶液颜色加深,反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。
(5)FeCl2和FeCl3混合物的样品中FeCl2的物质的量为x,FeCl3的物质的量为y,则(x+y)∶(2x+3y)=1∶2.1,得到x∶y=9∶1,则样品中氯化铁的物质的量分数==0.10。
