第8講鐵及其化合物練習(xí)1鐵鐵的氧化物鐵的氫氧化物1.(2023·連云港期末)下列有關(guān)鐵及其化合物的性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是(D)A.Fe粉能被磁鐵吸引，可用作食品袋中的抗氧化劑B.Fe2O3能與鹽酸反應(yīng)，可用于制作紅色顏料C.FeS難溶于水，可用于除去廢水中的Cu2＋D.K2FeO4具有強(qiáng)氧化性，可用作水的殺菌消毒劑【解析】Fe粉用作食品袋中的抗氧化劑利用的是Fe具有還原性，A錯(cuò)誤；Fe2O3屬于堿性氧化物，能與鹽酸反應(yīng)生成鹽和水，F(xiàn)e2O3制作紅色顏料的原因是Fe2O3的顏色為紅棕色，B錯(cuò)誤；FeS與Cu2＋生成更難溶的CuS，C錯(cuò)誤。2.(2024·無(wú)錫四校期初)在指定條件下，下列有關(guān)鐵單質(zhì)的轉(zhuǎn)化不能實(shí)現(xiàn)的是(B)A.Fe(s)eq\o(→,\s\up7(少量Cl2g),\s\do5(△))FeCl3(s)B.Fe(s)eq\o(→,\s\up7(H2Og),\s\do5(高溫))Fe2O3(s)C.Fe(s)eq\o(→,\s\up7(過(guò)量稀硝酸))Fe(NO3)3(aq)D.Fe(s)eq\o(→,\s\up7(CuSO4aq))FeSO4(aq)【解析】Fe與水蒸氣高溫生成Fe3O4，B錯(cuò)誤。3.(2024·淮安期末)利用下列裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，能達(dá)到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?B)甲乙丙丁A.裝置甲可用于由FeSO4溶液制備FeSO4·7H2OB.裝置乙可用于實(shí)驗(yàn)室制備少量Fe(OH)2C.裝置丙中滴加KSCN溶液，溶液不變紅，可證明鋅比鐵活潑D.裝置丁的肥皂液中產(chǎn)生無(wú)色氣泡，可證明鐵粉與水蒸氣反應(yīng)生成O2【解析】由FeSO4溶液制備FeSO4·7H2O需要在蒸發(fā)皿中蒸發(fā)濃縮然后冷卻結(jié)晶，A錯(cuò)誤；裝置乙中首先滴加稀硫酸，稀硫酸和鐵反應(yīng)生成FeSO4和H2，H2排凈裝置中空氣，再滴加NaOH溶液，反應(yīng)生成Fe(OH)2沉淀，B正確；裝置丙中滴加KSCN溶液，溶液不變紅，只能說(shuō)明不存在Fe3＋，但是不能證明鋅比鐵活潑，C錯(cuò)誤；裝置丁中鐵粉和水蒸氣高溫生成Fe3O4和H2，D錯(cuò)誤。4.(2023·揚(yáng)州中學(xué))FeCl3易水解、易升華，實(shí)驗(yàn)室用如圖所示裝置制備少量FeCl3。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(C)A.實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，先點(diǎn)燃酒精燈，再滴加濃鹽酸B.實(shí)驗(yàn)時(shí)若Cl2不足量，則可能生成FeCl2C.裝置丙的作用是收集FeCl3D.裝置丁中CaCl2的作用是吸收未反應(yīng)的Cl2【解析】實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，先滴加濃鹽酸，利用生成的氯氣排盡裝置內(nèi)的空氣，以免鐵粉與氧氣發(fā)生反應(yīng)，A錯(cuò)誤；鐵與氯氣反應(yīng)只能生成FeCl3，B錯(cuò)誤；裝置丙的作用是收集冷凝后的固體氯化鐵，C正確；CaCl2與氯氣不反應(yīng)，CaCl2的作用是防止NaOH溶液中的水蒸氣進(jìn)入丙中使FeCl3水解，D錯(cuò)誤。5.《新修本草》中描述“青礬”為“本來(lái)綠色，新出窟未見(jiàn)風(fēng)者，正如琉璃……燒之赤色”。青礬加熱時(shí)的反應(yīng)為2(FeSO4·7H2O)eq\o(=,\s\up7(△))Fe2O3＋SO2↑＋H2SO4＋13H2O。下列說(shuō)法正確的是(C)A.產(chǎn)物中含有3種非金屬氧化物B.所得赤色物質(zhì)為FeSO4C.反應(yīng)為分解反應(yīng)D.鐵元素發(fā)生還原反應(yīng)【解析】產(chǎn)物中含有SO2和H2O共2種非金屬氧化物，A錯(cuò)誤；赤色物質(zhì)為Fe2O3，B錯(cuò)誤；該反應(yīng)由1種物質(zhì)生成4種物質(zhì)，為分解反應(yīng)，C正確；反應(yīng)中Fe元素由＋2價(jià)升到＋3價(jià)，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，D錯(cuò)誤。6.(2023·海安中學(xué))實(shí)驗(yàn)室由鐵泥(主要成分為鐵的氧化物及少量氧化鈣)制備軟磁性材料α-Fe2O3，其主要實(shí)驗(yàn)流程如圖。已知：Ksp(CaF2)＝5.3×10－9，下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A.“酸浸”時(shí)，可通過(guò)延長(zhǎng)時(shí)間來(lái)提高鐵元素浸出率B.“還原”過(guò)程中除生成Fe2＋外，還會(huì)生成H2C.“除雜”時(shí)，酸性條件下，更有利于Ca2＋去除D.“沉鐵”時(shí)，用氨水-NH4HCO3混合溶液代替NH4HCO3溶液，更有利于生成FeCO3沉淀【解析】“酸浸”時(shí)，延長(zhǎng)時(shí)間可使鐵泥與酸充分接觸，使鐵元素充分浸出，A正確；“酸浸”過(guò)程中酸適當(dāng)過(guò)量，“還原”過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)有2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋、Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，B正確；酸性條件下，F(xiàn)－與H＋生成HF，不利于CaF2沉淀，C錯(cuò)誤；沉鐵時(shí)加入NH4HCO3溶液，發(fā)生反應(yīng)：Fe2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O，用氨水-NH4HCO3混合溶液能促進(jìn)平衡HCOeq\o\al(－,3)H＋＋COeq\o\al(2－,3)正向移動(dòng)，生成更多的COeq\o\al(2－,3)，更有利于FeCO3的生成，D正確。7.(2024·九省聯(lián)考貴州卷)高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型綠色消毒劑，主要用于飲用水處理。某化學(xué)興趣小組用廢鐵屑(主要成分為Fe，雜質(zhì)有Al、C及油脂)制備高鐵酸鈉的主要流程如下。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)A.“堿浸”可以除去廢鐵屑中的油脂B.“濾渣”的主要成分是Al和CC.“操作Ⅰ”通入的空氣可以用H2O2溶液代替D.若流程改為先“氧化”后“調(diào)pH”，可能會(huì)生成Cl2【解析】油脂在堿性條件下能水解，A正確；“濾渣”的主要成分是C，B錯(cuò)誤；“操作Ⅰ”目的是將Fe2＋氧化為Fe3＋，可用H2O2作氧化劑，C正確；若先“氧化”，溶液呈酸性，F(xiàn)eOeq\o\al(2－,4)、ClO－都能將Cl－氧化為Cl2，D正確。8.下列裝置能較長(zhǎng)時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀的是①②③⑤(填序號(hào))。①②③④⑤【解析】由于Fe(OH)2在空氣中很容易被O2氧化為紅褐色的Fe(OH)3，想要較長(zhǎng)時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排盡裝置中的O2或空氣，裝置④由于沒(méi)有隔絕空氣，O2能迅速將Fe(OH)2氧化，故不能較長(zhǎng)時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀。9.某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖裝置(氣密性已檢查)制備Fe(OH)2白色沉淀。ABCD(1)儀器a的名稱為分液漏斗。裝置D的作用是液封，防止空氣進(jìn)入裝置C。(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，關(guān)閉K2，打開(kāi)K1，反應(yīng)一段時(shí)間后，再打開(kāi)K2，關(guān)閉K1，發(fā)現(xiàn)裝置B中溶液不能進(jìn)入裝置C中。請(qǐng)為裝置作一處改進(jìn)，使溶液能進(jìn)入裝置C中：在裝置A、B之間添加控制開(kāi)關(guān)。(3)裝置改進(jìn)后，將裝置B中反應(yīng)后溶液壓入裝置C中，在裝置C中析出了灰綠色沉淀。從實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程分析沒(méi)有產(chǎn)生白色沉淀的原因：裝置C內(nèi)的空氣沒(méi)有排盡?！窘馕觥?1)儀器a的名稱為分液漏斗。由于Fe(OH)2易被氧氣氧化，故裝置D的作用是液封，防止空氣進(jìn)入裝置C。(2)裝置B中溶液不能進(jìn)入裝置C中的原因是生成的氫氣沿著導(dǎo)管通過(guò)裝置A逸出，三頸燒瓶中無(wú)法形成高壓，故只需在裝置A、B之間加一個(gè)控制開(kāi)關(guān)。(3)生成灰綠色沉淀說(shuō)明Fe(OH)2被部分氧化，分析原因應(yīng)該是裝置C中的空氣未排盡。10.以高硫鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金屬硫酸鹽)為原料，生產(chǎn)氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下：(1)焙燒過(guò)程均會(huì)產(chǎn)生SO2，用NaOH溶液吸收過(guò)量SO2的離子方程式為SO2＋OH－=HSOeq\o\al(－,3)。(2)添加1%CaO和不添加CaO的礦粉焙燒，其硫去除率隨溫度變化曲線如圖所示。已知：多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600℃。硫去除率＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(焙燒后礦粉中硫元素總質(zhì)量,焙燒前礦粉中硫元素總質(zhì)量)))×100%。①不添加CaO的礦粉在低于500℃焙燒時(shí)，去除的硫元素主要來(lái)源于FeS2②700℃焙燒時(shí)，添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低，其主要原因是硫元素轉(zhuǎn)化為CaSO4而留在礦粉中(3)向“過(guò)濾”得到的濾液中通入過(guò)量CO2，鋁元素存在的形式由Na[Al(OH)4](填化學(xué)式，下同)轉(zhuǎn)化為Al(OH)3。(4)“過(guò)濾”得到的濾渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，理論上完全反應(yīng)消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝1∶16。【解析】(2)①已知多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600℃，則在低于500℃焙燒時(shí)，去除的硫元素主要來(lái)自FeS2。②若礦粉中添加CaO，發(fā)生反應(yīng)：2CaO＋2SO2＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CaSO4，硫酸鈣分解溫度高，不易分解，留在礦粉中，使得硫去除率降低。(3)堿浸時(shí)，礦粉中的Al2O3與NaOH溶液反應(yīng)生成可溶性的Na[Al(OH)4]進(jìn)入濾液中，向?yàn)V液中通入過(guò)量CO2，發(fā)生反應(yīng)：Na[Al(OH)4]＋CO2=Al(OH)3↓＋NaHCO3，鋁元素存在的形式由Na[Al(OH)4]轉(zhuǎn)化為Al(OH)3。(4)根據(jù)反應(yīng)：xFeS2＋yFe2O3→Fe3O4＋2SO2，根據(jù)得失電子守恒，列式：xeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(8,3)－2))＋2x[4－(－1)]＝2yeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3－\f(8,3)))，解得x∶y＝1∶16，即n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝1∶16。11.(2024·揚(yáng)州期末)磁性Fe3O4在污水處理中有廣泛的用途。利用廢鐵屑(主要成分為Fe，及少量Fe2O3和Cu)制備Fe3O4的一種流程如下：(1)“過(guò)濾”后所得濾渣的成分是銅(或Cu)；濾液中不含F(xiàn)e3＋，原因是2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋(或2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋)(用離子方程式表示)。(2)“氧化”過(guò)程中H2O2的實(shí)際用量大于理論用量，原因是H2O2分解。(3)H2O2在Fe3O4表面產(chǎn)生HO·(羥基自由基)的原理如圖所示。①相同條件下，HO·與OH－中氧化性較強(qiáng)的是HO·。②酸性條件下，F(xiàn)e2＋與H2O2反應(yīng)生成HO·的離子方程式為Fe2＋＋H2O2＋H＋=Fe3＋＋H2O＋HO·。(4)取10.00mL“過(guò)濾”后所得濾液，加水稀釋到100.00mL，取20.00mL稀釋后的溶液于錐形瓶中，滴加0.0200mol/L酸性KMnO4溶液，當(dāng)恰好完全反應(yīng)時(shí)消耗酸性KMnO4溶液30.00mL。計(jì)算濾液中Fe2＋的物質(zhì)的量濃度(寫出計(jì)算過(guò)程)。n(MnOeq\o\al(－,4))＝0.02mol/L×0.03L＝6×10－4mol，根據(jù)關(guān)系式：5Fe2＋～MnOeq\o\al(－,4)，濾