3.2.3铁的重要化合物课时作业
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．已知硝酸能将Fe2＋氧化为Fe3＋。下列物质反应后能使KSCN溶液变红的是( )
①过量的Fe与Cl2反应
②Fe与过量稀硫酸反应
③FeCl2溶液中通入少量Cl2
④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
⑤向Fe(NO3)2溶液中加入过量稀硫酸
A．只有① B．只有①③⑤
C．只有①②③ D．全部
解析：要使KSCN溶液变红，则一定要产生Fe3＋，①和③中Cl2可将Fe转化为Fe3＋，⑤中相当于有HNO3，可将Fe2＋氧化为Fe3＋，④中Fe2O3溶于盐酸后产生的Fe3＋能与Fe反应，若Fe过量，则无Fe3＋。
答案：B
2．将2.4 g Fe、Al混合粉末溶于75 mL 4 mol·L－1的盐酸中，反应一段时间后，再加入250 mL 1.5 mol·L－1的NaOH溶液，反应完全后，溶液中大量存在的有( )
A．Na＋、Fe2＋ B．Al3＋、Fe2＋
C．Fe3＋、AlO D．Na＋、AlO
解析：该题可用极值法进行判断。n(HCl)＝0.3 mol，设2.4 g粉末全部为Al(0.089 mol)，由Al～3HCl可知，消耗0.089 mol Al需HCl 0.267 mol，盐酸过量；设2.4 g粉末全部为Fe(0.043 mol)，由Fe～2HCl可知，消耗0.043 mol Fe需HCl 0.086 mol，所以金属混合物全部溶于盐酸中，反应后盐酸有剩余。反应后溶液中剩余的HCl、生成的AlCl3、FeCl2都与NaOH溶液反应，假设Al3＋、Fe2＋沉淀完全，则此时溶液中的溶质为NaCl，根据n(Na＋)＝n(Cl－)，则过量的NaOH的物质的量为n(NaOH)＝0.375 mol－0.3 mol＝0.075 mol，所以Fe2＋被沉淀，Al3＋大部分或全部转化为AlO，故反应后溶液中大量存在的离子为Na＋、AlO和Cl－。
答案：D
3．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( )
试剂选项 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 溴水
D 溴水 酸性KMnO4溶液
解析：甲组，在Fe3＋存在的条件下检验Fe2＋，要排除Fe3＋干扰。所选试剂具备下列条件：一是能与Fe2＋发生有明显现象的反应；二是与Fe3＋不反应。只有酸性KMnO4溶液符合条件：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，实验现象是紫色变浅(或褪去)。乙组，在Fe2＋存在的条件下，检验Fe3＋，用KSCN溶液检验Fe3＋，Fe2＋无干扰。
答案：B
4．(双选题)证明某溶液中只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是( )
A．先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显血红色
B．先滴加KSCN溶液，不显血红色，再滴加氯水后显血红色
C．滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿，最后呈红褐色
D．只需滴加KSCN溶液
解析：如果直接加KSCN溶液，不变血红色，只能证明不含有Fe3＋，不能证明含有Fe2＋；先加氯水，再加KSCN溶液后显血红色，只能证明加氯水后溶液中含有Fe3＋，至于加氯水前是否有Fe3＋是无法确定的，所以A、D都不正确；先滴加KSCN溶液，不显血红色，证明不含有Fe3＋，再滴加氯水后显血红色，证明加氯水后溶液中含有Fe3＋，所以原溶液中含Fe2＋，即B正确；滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿，最后呈红褐色，这是Fe2＋的特征反应现象，也能证明加氢氧化钠之前不含有Fe3＋，所以C也正确。
答案：BC
5．FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是( )
A．溶液中一定含Cu2＋
B．溶液中一定含Fe2＋
C．加入KSCN溶液一定不变血红色
D．剩余固体中一定含Cu
解析：加入铁粉后，因为Fe3＋氧化性强于Cu2＋，铁粉先与FeCl3反应，然后与CuCl2反应，充分反应后仍存在的固体一定含有Cu，可能含有Fe，D正确；所得溶液中一定不含Fe3＋、Cu2＋，一定含有Fe2＋，加入KSCN一定不变红色，B、C正确，A错误。
答案：A
6．“百炼成钢”是指反复将炽热的生铁在空气中锤打，转化为坚硬的钢，其实质是对生铁的不断除杂过程。下列叙述不正确的是( )
选项 被提纯物质 杂质 除杂试剂或方法
A FeCl3溶液 FeCl2 通入适量Cl2
B FeCl2溶液 FeCl3 加入过量铁粉并过滤
C 铁粉 铝粉 加入过量NaOH溶液并过滤
D Fe(OH)3溶液 Fe(OH)2 在空气中灼烧
解析：A项发生反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，正确；B项发生反应：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，正确；C项发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，而Fe不与NaOH溶液反应，正确；D项混合物在空气中灼烧时会发生分解最终生成Fe2O3，错误。
答案：D
7．某溶液由相同物质的量的CuCl2、FeCl3、AlCl3混合而成，向该溶液中加入铁粉，充分搅拌后振荡，铁粉仍有剩余，此时得到的溶液中存在较多的金属阳离子是( )
A．Fe3＋、Cu2＋ B．Fe2＋、Al3＋
C．Fe3＋、Al3＋ D．Fe2＋、Fe3＋
解析：向CuCl2、FeCl3、AlCl3混合溶液中加入铁粉时，由于Al的活动性大于Fe的，所以Fe不与Al3＋反应，实际上是Cu2＋、Fe3＋与Fe反应。反应后Fe有剩余，则说明Cu2＋、Fe3＋与Fe分别完全反应：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，由此可知反应后溶液中存在较多的金属阳离子为Fe2＋、Al3＋。
答案：B
8．将a g铁和氧化铁的混合物加入足量的盐酸中，充分反应，固体无剩余。测得参加反应的HCl为0.08 mol，放出标准状况下的气体0.224 L。则下列判断中正确的是( )
A．原混合物中n(Fe):n(Fe2O3)＝2:1
B．向溶液中滴入KSCN溶液，显红色
C．无法计算原混合物的质量
D．溶液中Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为3:1
解析：因为Fe3＋和H＋的氧化性强弱顺序为Fe3＋>H＋，所以当产生氢气时，Fe3＋已经全部被还原为Fe2＋，故向溶液中滴入KSCN溶液，溶液不变红色；根据题目给出的数据，可以计算出n(Fe)＝0.02 mol，n(Fe2O3)＝0.01 mol。
答案：A
9．有一铁的氧化物样品，用140 mL 5 mol·L－1的盐酸恰好完全溶解，所得溶液还能与通入的0.56 L氯气(标准状况)反应，使Fe2＋全部转化为Fe3＋，则此氧化物为( )
A．Fe2O3 B．Fe3O4
C．Fe4O5 D．Fe5O7
解析：铁的氧化物与稀盐酸反应生成FeCl2、FeCl3和H2O。通入Cl2后Fe2＋被氧化为Fe3＋，则溶液中溶质最终只有FeCl3，可由n(Cl)求n(Fe)。氧化物中的氧与盐酸中的氢结合生成H2O，可由盐酸中的n(H)求n(O)；再由求得铁的氧化物的化学式。n(Cl)＝5 mol·L－1×0.14 L＋2×＝0.75 mol；n(H)＝5 mol·L－1×0.14 L＝0.7 mol，所以＝＝＝，即该氧化物的化学式为Fe5O7。故正确答案为D。
答案：D
10．向200 mL 0.1 mol/L的Fe(NO3)2溶液中加入适量的NaOH溶液，使Fe2＋恰好完全沉淀，过滤，小心加热沉淀，直到水分蒸干，再灼烧到质量不再变化，此时固体的质量为( )
A．1.44 g B．1.6 g
C．2.82 g D．4.36 g
解析：在实验过程中发生如下反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，加热、灼烧时又会发生下列变化：Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3，根据反应前后铁元素守恒从而可得所得固体的质量为1.6 g。
答案：B
11．已知下述三个实验均能发生化学反应：
① ② ③
将铁钉放入硫酸铜溶液中 向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水 将铜丝放入氯化铁溶液中
下列判断正确的是( )
A．实验①中铁钉只做还原剂
B．实验②中Fe2＋既显氧化性又显还原性
C．实验③中发生的是置换反应
D．上述实验证明氧化性：Fe3＋＞Fe2＋＞Cu2＋
解析：实验①中铁钉做还原剂，氧化性Cu2＋＞Fe2＋；实验②中Fe2＋只表现还原性，实验③中反应为：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2不是置换反应，分析可知：氧化性：Fe3＋＞Cu2＋，综上可知氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，故A正确，B、C、D错误。
答案：A
12．(双选题)某溶液中有NH、Mg2＋、Fe2＋和Al3＋四种离子，若向其中加入过量的氢氧化钠溶液，微热并搅拌，再加入过量盐酸，溶液中大量减少的阳离子是( )
A．NH B．Mg2＋
C．Fe2＋ D．Al3＋
答案：AC
二、非选择题(共52分)
13．(13分)下图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 mol/L的稀硫酸，其他试剂任选。
请回答下列问题：
(1)B装置中盛有一定量的NaOH溶液，A装置中应预先加入的试剂是________，A装置中发生反应的离子方程式是___________。
(2)实验开始时应先将活塞a________(填“打开”或“关闭”)。
(3)简述制取Fe(OH)2的操作过程_________________________。
(4)实验完毕，拔去B装置中的橡胶塞，放入一部分空气，此时B装置中发生反应的化学方程式为_______________________。
(5)在下图中，装置________(填序号)能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀。
解析：(1)题图中A装置的作用是产生H2，利用H2赶走整个装置中的空气，降低Fe2＋被氧化的速率，以便能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，故A装置中应预先加入的试剂为铁屑：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。(2)实验开始时打开活塞a，A装置中产生的H2沿导管进入B装置，赶走装置中的空气。(3)关闭活塞a，气体不能逸出，压迫A装置中的液体通过导管进入B装置，FeSO4与NaOH混合产生Fe(OH)2白色沉淀。(4)实验完毕拔去B装置的橡胶塞，空气进入B装置，O2与Fe(OH)2发生反应，使Fe(OH)2转化为Fe(OH)3红褐色沉淀。(5)①装置用H2SO4与Fe反应产生的H2赶出装置中的空气；②装置与①装置原理相似，只不过在两个试管中进行；③装置没有隔绝空气；④装置中胶头滴管插入液面以下，且有苯在上层隔离空气，故①②④装置都能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀。
答案：(1)铁屑 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)打开
(3)关闭活塞a，使FeSO4溶液压入B装置中进行反应
(4)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3↓
(5)①②④
14．(13分)过去电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷有铜箔的绝缘板，制成印刷线路板，发生反应的化学方程式为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。
(1)检验腐蚀后的溶液中是否含有Fe3＋应选用的试剂是________。
(2)为了从使用过的废腐蚀液中回收铜，并重新制得纯净的FeCl3溶液，可采用如下图所示实验步骤。请在各空格或括号内填入适当的物质使实验达到预期目的。
(3)写出有关反应的离子方程式__________________。
答案：(1)KSCN(或其他含SCN－可溶性盐)
(2)①Fe ③盐酸 ⑤Cl2 (A)FeCl2 (B)Fe、Cu (C)Cu
(3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
15.(13分)右图中，A、B、C、D、E是单质，G、H、I、F是B、C、D、E分别和A形成的二元化合物。已知：
①反应C＋GB＋H能放出大量的热，该反应曾应用于铁轨的焊接；
②I是一种常见的温室气体，它和E可以发生反应：2E＋I2F＋D，F中E元素的质量分数为60%。
回答问题：
(1)①中反应的化学方程式为_____________________________；
(2)1.6 g G溶于盐酸，得到的溶液与铜粉完全反应，计算至少所需铜粉的质量(写出离子方程式和计算过程)；
(3)C与过量NaOH溶液反应的离子方程式为________________；反应后溶液与过量化合物I反应的离子方程式为________________；
(4)E在I中燃烧观察到的现象是__________________________。
解析：由①中反应C＋GB＋H曾应用于铁轨的焊接，可知该反应为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，又知G、H是B、C分别与A形成的二元化合物，可确定A为O2，C为Al，G为Fe2O3，B为Fe，H为Al2O3。由②中I是一种常见的温室气体，则I为CO2，又知I(CO2)是D和A(O2)形成的二元化合物，则D为碳。结合反应2E＋I2F＋D，F中E元素的质量分数为60%可知，E为Mg，F为MgO。
Fe2O3溶于盐酸生成Fe3＋，Fe3＋与铜粉发生反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。n(Fe2O3)＝＝0.010 mol,0.010 mol Fe2O3生成0.020 mol Fe3＋，Fe3＋与铜粉反应时消耗0.010 mol Cu，即0.64 g。
答案：(1)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe
(2)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，n(Cu)＝n(Fe2O3)＝＝0.010 mol，铜粉的质量＝0.010 mol×64 g·mol－1＝0.64 g
(3)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
(注：不要求写OH－＋CO2===HCO)
(4)镁条剧烈燃烧，生成白色粉末，反应器内壁附着有黑色的固体
16．(13分)Fe2O3和Cu2O都是红色粉末，常用作颜料，某校一化学实验小组通过实验来探究—红色粉末的成分，该粉末可能是Fe2O3或Cu2O或两者的混合物。探究过程如下：
查阅资料 Cu2O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，在空气中加热生成CuO。
提出假设 假设1：红色粉末是Fe2O3；假设2：红色粉末是Cu2O；假设3：红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物。
设计探究实验 取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN试剂。
(1)若假设1成立，则实验现象是____________________。
(2)若滴加KSCN试剂后溶液不变红色，则证明原固体粉末中一定不含氧化铁。你认为这种说法合理吗？________。
简述你的理由：____________________________________。
(3)若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加KSCN试剂时溶液不变红，则证明原固体粉末是________，写出发生反应的离子方程式：______________________________________。
延伸探究 经实验分析，确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物。
解析：(1)Fe3＋可与SCN－生成红色络合物。(2)不合理，若是两者的混合物，因Cu2O可与稀硫酸作用生成Cu，Cu可将Fe3＋还原为Fe2＋，Fe2＋不能与SCN－反应生成红色络合物。(3)结合(2)的分析可知粉末一定是两者的混合物，否则若是Fe2O3，会出现红色；若是Cu2O一定有沉淀。
答案：(1)固体完全溶解，溶液呈红色
(2)不合理 因Cu2O与H2SO4反应会生成Cu，Cu可将Fe3＋还原为Fe2＋，故Cu2O、Fe2O3混合物溶于稀H2SO4，可能无Cu、Fe3＋产生
(3)Fe2O3与Cu2O的混合物 Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O,2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋3.2.3铁的重要化合物基础巩固训练
1．已知硝酸能将Fe2＋氧化为Fe3＋。下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是( )
①过量的Fe与Cl2反应 ②Fe与过量稀硫酸反应后，再向其中加KNO3 ③Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸 ④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A．只有① B．只有①②
C．只有①②③ D．全部
解析：本题涉及0价铁变为＋3价铁、＋2价铁变为＋3价铁及＋3价铁变为＋2价铁，应从氧化剂的强弱、反应条件及反应物间的相对量进行分析。
①中的Cl2氧化性强，它能将铁氧化为＋3价，由于不是在溶液中反应，因此过量的铁不会将氯化铁还原。②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2＋，但要注意，由于稀硫酸过量，加入KNO3后，H＋、NO能将Fe2＋氧化成Fe3＋。③从表面上看不会发生氧化还原反应，实际上发生了Fe2＋被H＋和NO氧化的反应。④中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。
答案：C
2．要证明某溶液中不含有Fe3＋而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作时最佳顺序为( )
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液 ③加入少量KSCN溶液
A．①③ B．③②
C．③① D．①②③
解析：操作顺序为先加入KSCN溶液，无明显现象证明无Fe3＋，加入氯水溶液变血红色证明有Fe3＋生成，不能用KMnO4溶液氧化Fe2＋，因为KMnO4溶液为紫红色，干扰实验现象，故正确答案为C。
答案：C
3．下列有关铁及其化合物的说法正确的是( )
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加铁粉，然后过滤
D．Fe3＋与KSCN反应产生红色沉淀
解析：赤铁矿的主要成分是Fe2O3，A选项错误；铁与水蒸气在高温下反应产生Fe3O4和H2，B选项错误；Fe3＋与SCN－结合生成红色可溶物而非沉淀，D选项错误。
答案：C
4．某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，下列结论正确的是( )
A．一定有Fe2＋，一定没有Fe3＋、Mg2＋
B．一定有Fe3＋，一定没有Fe2＋、Mg2＋
C．一定有Fe3＋，可能含有Fe2＋，一定没有Mg2＋
D．一定有Fe2＋，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋
解析：加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的现象是溶液中含有亚铁离子的特性，而氢氧化铁的红褐色沉淀比白色沉淀的颜色深得多，所以不可能存在。
答案：D
5．将适量铁粉投入三氯化铁溶液中，完全反应后，溶液中的Fe3＋和Fe2＋浓度相等，则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比是( )
A．2:3 B．3:2
C．1:2 D．1:1
解析：铁粉与三氯化铁溶液反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，设溶液反应后Fe2＋物质的量为3 mol，则反应掉Fe3＋为2 mol，剩余Fe3＋为3 mol，所以2:3。
答案：A
6．铁有＋2价和＋3价两种价态，下列反应中不涉及铁元素价态变化的是( )
A．用还原铁粉除去氯化亚铁溶液中的少许氯化铁杂质
B．铁在氧气中燃烧，其产物溶于盐酸中可得到两种盐
C．氢氧化亚铁是白色固体，生成后迅速变成灰绿色，最终变成红褐色
D．氢氧化铁受热分解
答案：D
7．下列实验方案可以得到白色纯净的Fe(OH)2的是( )
A．在Fe2(SO4)3溶液中加入过量的铁粉，过滤，在滤液中加入过量的NaOH溶液
B．将铁粉与稀硫酸充分反应，然后再加入过量的氨水
C．在FeCl2溶液上加一层苯，然后将滴管插入到FeCl2溶液液面以下，慢慢滴加NaOH溶液(溶液中不能有气泡，配制FeCl2溶液和NaOH溶液的蒸馏水必须加热煮沸)
D．在生成Fe(OH)3的悬浊液中加过量的铁粉
解析：必须防止Fe(OH)2被氧化，可以用油封(如苯等)，同时在配制碱和Fe2＋溶液时，也不能用含有氧气的蒸馏水。
答案：C
8．向某晶体的水溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化，当滴加几滴溴水后，混合液出现血红色，那么由此得出的下列结论中，错误的是( )
A．该晶体中一定含有SCN－
B．Fe3＋的氧化性比Br2的氧化性强
C．Fe2＋被Br2氧化为Fe3＋
D．Fe2＋与SCN－不能形成血红色的化合物
解析：该题是对Fe2＋、Fe3＋的检验及氧化性强弱的考查。混合物中出现血红色，说明Fe3＋与SCN－发生了反应，由此可推知Br2能将Fe2＋氧化成Fe3＋，原晶体内含有SCN－；开始加入Fe2＋时，溶液颜色无明显变化，说明Fe2＋与SCN－不能结合生成血红色物质。
答案：B
