第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
第1课时 铁的单质 铁的氧化物
◆ 知识点一 铁的单质
1.脱氧剂能吸收氧气,防止油脂被氧化,有效地抑制霉菌和好氧型细菌的滋生,延长食品保质期。下列物质可作脱氧剂的是 ( )
A.小苏打 B.碱石灰 C.铁粉 D.活性炭
2.[2024·浙江乐清知临中学期中] 《淮南万毕术》中有“曾青(CuSO4)得铁,则化为铜,外化而内不化”,下列说法中正确的是 ( )
A.“外化”时发生了氧化还原反应
B.“化为铜”表明铁转化为铜
C.“内不化”是因为内部的铁活泼性较差
D.反应中溶液由蓝色转化为黄色
3.下列离子方程式书写正确的是 ( )
A.铁与FeCl3溶液反应:Fe+Fe3+2Fe2+
B.Fe与氯气反应:2Fe+3Cl22Fe3++6Cl-
C.Fe与硫酸铜溶液反应:2Fe+3Cu2+2Fe3++3Cu
D.Fe与稀硫酸反应:Fe+2H+Fe2++H2↑
4.[2024·浙江宁波镇海中学期末] 在一定条件下铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物。实验中其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、陶土网、加热设备等在图中均已略去)。根据图示判断下列说法不正确的是 ( )
A.实验进行时试管A中应加入的试剂是铁粉
B.烧瓶B的作用是防止倒吸,烧瓶C的作用是产生水蒸气
C.试管D中收集到的是H2
D.A、B装置都需要酒精灯加热
5.如图是铁与其他物质之间的性质关系(“-”表示相连物质间能发生反应,“→”表示两种物质间的转化关系,部分物质和反应条件已略去),下列有关说法正确的是 ( )
A.变化①的过程中,固体的质量逐渐减少
B.变化②中有银白色固体析出
C.变化③可通过细铁丝在空气中燃烧实现
D.变化④可能是2Fe+6HCl2FeCl3+3H2↑
6.向CuO和Fe粉的混合物中加入一定量稀硫酸,微热,当反应停止后,滤出不溶物,并向滤液中插入一枚铁钉,发现铁钉并无任何变化。根据上述现象,确定下面结论正确的是( )
A.不溶物一定是Cu
B.不溶物一定含铜,但不一定含铁
C.不溶物一定是Fe
D.溶液中一定含有Fe2+,但不一定含有Cu2+
◆ 知识点二 铁的氧化物
7.下列有关铁的氧化物的叙述中正确的是 ( )
A.FeO不稳定,在空气里受热,迅速被氧化成Fe2O3
B.FeO、Fe3O4都有磁性
C.FeO、Fe2O3都属于碱性氧化物
D.Fe3O4只有氧化性
8.如图为铁及其化合物的“价—类”二维图,利用“价—类”二维图可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系。下列分析结果不正确的是 ( )
A.“价—类”二维图缺失的类别①应填“单质”,化学式②应填“Fe(OH)3”
B.从物质类别分析,Fe2O3属于碱性氧化物,可以与稀盐酸反应
C.从化合价角度分析,FeO具有还原性,可被O2氧化
D.从物质转化角度分析,Fe2O3可以通过一步反应直接转化成②
9.纳米级Fe3O4可用于以太阳能为热源分解水制H2,过程如下图所示。下列说法中,不正确的是 ( )
A.过程Ⅰ的反应:2Fe3O46FeO+O2↑,Fe3O4表现氧化性和还原性
B.过程Ⅱ的反应:2H2O2H2↑+O2↑,FeO表现还原性
C.两个转化过程都发生了氧化还原反应
D.过程Ⅰ中FeO是还原产物,过程Ⅱ中FeO是还原剂
10.[2023·浙江舟山中学月考] 某同学对铁的氧化物产生了浓厚兴趣,查阅资料后制成以下卡片:
在空气中把铁灼烧到500 ℃生成Fe3O4;温度再升高可生成Fe2O3;在更高的温度(约1400 ℃)下加热Fe2O3时,又可得到Fe3O4。
即:FeFe3O4Fe2O3
下列说法正确的是 ( )
A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体
B.反应②的温度比反应③的温度高
C.FeO的稳定性强于Fe2O3
D.四氧化三铁中铁元素的化合价较复杂,其组成可表示为FeO·Fe2O3
11.某研究小组用如图所示装置模拟工业上生产无水FeCl2的过程。下列说法中正确的是 ( )
A.先点燃C处酒精灯,再打开分液漏斗的活塞
B.本实验中HCl只体现挥发性
C.利用该装置制备FeCl2的原理可表示为Fe+2HClFeCl2+H2
D.装置D适合处理该实验的所有尾气
12.某同学利用如图所示实验装置进行铁与水蒸气反应的实验,并对反应后硬质试管中固体物质的组成进行了探究。
请回答下列问题:
(1)硬质试管中湿棉花的作用是 。
(2)铁与水蒸气的反应中,氧化剂是 (填化学式,下同),还原剂是 。
(3)该同学对反应后硬质试管中固体物质的组成提出了如下假设。
假设1:只有Fe;
假设2:只有 (填化学式);
假设3:既有Fe也有Fe3O4。
(4)为了验证反应后硬质试管中固体物质的组成,该同学进行了定量研究:反应前固体物质的质量为5.6 g,反应后固体物质的质量为6.6 g。从数据分析,反应后硬质试管中固体物质的组成为 。
13.某化学小组围绕Fe3O4开展主题学习。
Ⅰ.分类和性质
(1)墨粉中含有Fe3O4(可表示为FeO·Fe2O3),Fe3O4 (填“是”或“不是”)碱性氧化物,原因为 (用化学方程式说明)。
Ⅱ.制备
方法一:
低碳铁皮Fe3O4
方法二:
(2)方法二中A的化学式是 ,操作Ⅰ和操作Ⅱ相同,为 。
(3)与方法二相比,方法一的不足之处有 (答1点即可)。
(4)氢氧化氧铁(FeOOH)中铁元素的化合价是 ,当A溶液①和A溶液②的质量之比为 时,铁元素全部转化到Fe3O4中。
第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
第1课时 铁的单质 铁的氧化物
1.C [解析] 小苏打不属于还原剂,不能作脱氧剂吸收氧气,A错误;碱石灰与氧气不能发生氧化还原反应,不能作脱氧剂吸收氧气,B错误;铁粉具有还原性,能与氧气发生氧化还原反应,能作脱氧剂吸收氧气,C正确;活性炭具有吸附性,在常温的条件下不能与氧气反应,不能作脱氧剂吸收氧气,D错误。
2.A [解析] “曾青得铁,则化为铜”,反应的离子方程式为
Fe+Cu2+Cu+Fe2+,铁元素、铜元素的化合价发生变化,属于氧化还原反应,A正确;“化为铜”表明铜离子转化为铜,B错误;“内不化”是因为生成的铜覆盖在铁的表面,反应一段时间后,会阻止内部的铁继续反应,C错误;反应中溶液由蓝色转化为浅绿色,D错误。
3.D [解析] A项电荷不守恒;B项为固体与气体的反应,无离子方程式;C项应生成Fe2+。
4.B [解析] 本实验要实现铁和水蒸气的反应,在试管中应该放置铁粉,烧瓶B中是水,通过加热使水蒸气进入试管中反应,烧瓶C起缓冲作用,作安全瓶,起防倒吸作用,用试管D收集生成的氢气。由分析可知,试管A中加入铁粉,故A正确;烧瓶B中产生水蒸气,烧瓶C防止倒吸,故B错误;试管D为排水法收集氢气,故C正确;加热烧瓶B产生水蒸气,加热试管A使铁粉与水蒸气发生反应,故D正确。
5.B [解析] 由图可知,反应①为Fe+CuSO4FeSO4+Cu,反应②为Fe+2AgNO3Fe(NO3)2+2Ag,反应③为3Fe+2O2Fe3O4,反应④为Fe与非氧化性酸的反应,如Fe+H2SO4FeSO4+H2↑或Fe+2HClFeCl2+H2↑。根据分析,反应①Fe+CuSO4FeSO4+Cu中,固体由Fe(相对原子质量为56)变为Cu(相对原子质量为64),固体质量增大,A错误;根据分析,反应②为Fe+2AgNO3
Fe(NO3)2+2Ag,Ag为银白色固体,B正确;铁丝在空气中不能燃烧,需在氧气中燃烧,C错误;Fe与HCl反应生成FeCl2,D错误。
6.B [解析] 向CuO和Fe粉的混合物中加入一定量的稀硫酸,可能发生的反应有CuO+H2SO4CuSO4+H2O、Fe+H2SO4FeSO4+H2↑、Fe+CuSO4FeSO4+Cu。当反应停止后,滤出不溶物,并向滤液中插入一枚铁钉,发现铁钉无任何变化,说明滤液中不含H2SO4和CuSO4,滤液是FeSO4溶液,不溶物一定含有铜,可能含有铁,B正确。
7.C [解析] FeO不稳定,在空气里受热,能迅速被氧化成Fe3O4,A错误;铁的氧化物中FeO、Fe2O3没有磁性,Fe3O4有磁性,又叫磁性氧化铁,B错误;FeO、Fe2O3和酸反应均能生成相应的盐和水,都属于碱性氧化物,C正确;四氧化三铁既有氧化性,又有还原性,D错误。
8.D [解析] 铁单质的化合价为0,“价—类”二维图缺失的类别①为单质;三价铁形成的氢氧化物是氢氧化铁,则②的化学式为Fe(OH)3,A正确。从物质类别分析,Fe2O3属于碱性氧化物,可以与稀盐酸反应生成氯化铁和水,B正确。从化合价角度分析,FeO具有还原性,在空气中加热可被O2氧化,C正确。Fe2O3是碱性氧化物,不溶于水不能一步反应生成氢氧化铁,D错误。
9.B [解析] 由图可知,过程Ⅰ中Fe3O4分解为FeO和O2,发生反应:2Fe3O46FeO+O2↑,Fe3O4表现氧化性和还原性,A正确;过程Ⅱ中FeO和H2O反应生成Fe3O4和H2,发生反应:6FeO+2H2O2Fe3O4+2H2,B错误;过程Ⅰ中Fe、O元素化合价变化,过程Ⅱ中Fe、H元素化合价变化,故均为氧化还原反应,C正确;过程Ⅰ中部分Fe元素由+3价变为+2价,则FeO是还原产物,过程Ⅱ中部分Fe元素由+2价变为+3价,则FeO是还原剂,D正确。
10.D [解析] Fe2O3为红棕色固体,A错误;根据信息可知,Fe在500 ℃时与氧气反应生成Fe3O4,继续升高温度生成Fe2O3,而在更高的温度(约1400 ℃)下加热Fe2O3,又可得到Fe3O4,则反应②的温度比反应③的温度低,B错误;FeO不稳定,在空气里受热能迅速被氧化为Fe3O4,其稳定性弱于Fe2O3,C错误;Fe3O4中Fe元素的化合价为+2价和+3价,化学式可写为FeO·Fe2O3,D正确。
11.C [解析] 先打开分液漏斗的活塞,利用装置A中产生的HCl排尽装置内的空气,再点燃C处酒精灯加热铁粉,A错误;装置A中产生HCl气体是利用了浓盐酸的挥发性,装置C中Fe与HCl反应生成FeCl2和H2,体现HCl的酸性和氧化性,B错误,C正确;HCl极易溶于水,用D装置进行尾气处理易发生倒吸,H2不能用NaOH溶液吸收,D错误。
12.(1)提供反应需要的水蒸气 (2)H2O Fe (3)Fe3O4
(4)Fe和Fe3O4
[解析] (1)硬质试管中的湿棉花受热时可产生水蒸气,故硬质试管中湿棉花的作用是提供反应需要的水蒸气。(2)根据化学方程式:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,Fe在反应中失去电子作还原剂,H2O在反应中得到电子作氧化剂。(3)若Fe没有反应,则固体物质为Fe;若Fe部分反应,则固体物质为Fe与Fe3O4的混合物;若Fe全部反应,则固体物质为Fe3O4。(4)若5.6 g Fe完全反应,应得到 mol Fe3O4,其质量约为7.7 g,而实验测得反应后固体物质的质量为6.6 g,说明Fe部分反应,故反应后的硬质试管中固体物质为Fe和Fe3O4的混合物。
13.(1)不是 Fe3O4+8HClFeCl2+2FeCl3+4H2O
(2)FeSO4 过滤
(3)反应的环境为纯氧,要求较高不易达到
(4)+3 2∶1
[解析] (1)Fe3O4与盐酸反应时生成氯化亚铁和氯化铁两种盐,不是碱性氧化物,化学方程式为Fe3O4+8HClFeCl2+2FeCl3+4H2O。(2)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁与氢气,则溶液A中的溶质为硫酸亚铁,化学式为FeSO4;操作Ⅰ和操作Ⅱ都为固液分离,为过滤操作。(3)方法一的铁丝需要在纯氧的环境下才能燃烧,对反应的环境要求较高不易达到。(4)化合物中元素的化合价代数和为0,FeOOH中H元素为+1价,O元素为-2价,设Fe元素的化合价为x价,则x+(-2)+(-1)=0,x=+3,则Fe元素为+3价;溶液①中的FeSO4中的Fe元素反应后转化为+3价,溶液②中的Fe元素为+2价,Fe3O4可以表示为FeO·Fe2O3,其中含有+2价Fe元素与+3价Fe元素的比例为1∶2,故当A溶液①和A溶液②的质量之比为2∶1时,铁元素全部转化到Fe3O4中。第2课时 铁的氢氧化物 铁盐和亚铁盐
◆ 知识点一 铁的氢氧化物
1.下列关于氢氧化铁和氢氧化亚铁的叙述中正确的是( )
A.向FeCl2溶液中加入NaOH溶液即可制得纯净的Fe(OH)2
B.Fe(OH)2在空气中加热,可得到FeO
C.隔绝空气的条件下,向FeCl2溶液中加入Na2O2后得到红褐色沉淀Fe(OH)3
D.Fe2O3不与水反应生成Fe(OH)3,所以不能通过化合反应得到Fe(OH)3
2.[2024·浙江杭州期中] 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)3 Fe2O3
B.Fe(OH)2 Fe2O3
C.Fe(OH)2 Fe(OH)3
D.Fe(OH)2 Fe3O4
3.下列关于化学反应的现象陈述错误的是 ( )
选项 实验 现象
A FeCl3溶液中滴加NaOH溶液 有红褐色絮状沉淀生成
B FeCl3溶液中滴加KSCN溶液 有红色沉淀生成
C 向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液 生成白色絮状沉淀并迅速变为灰绿色,最后变成红褐色
D 加热Fe(OH)3 红褐色固体变为红棕色粉末
4.[2024·浙江宁波北仑中学月考] 实验室可用如图装置制备Fe(OH)2。下列说法不正确的是 ( )
A.配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸馏水要提前煮沸
B.实验前可在FeSO4溶液上面加一层煤油
C.得到的Fe(OH)2为红褐色固体
D.实验结束后的胶头滴管,要先用盐酸浸泡,再用水洗
5.某实验兴趣小组同学采用如图所示装置制备Fe(OH)2,下列说法错误的是 ( )
A.实验开始前,应检查装置气密性
B.气体a的主要成分为氢气
C.为了制备较纯的Fe(OH)2,应打开K1,关闭K2,将装置内的气体尽可能赶出去
D.盛装稀盐酸的仪器使用前要检查是否漏液
◆ 知识点二 Fe2+和Fe3+的性质及转化
6.为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性,某同学设计如下实验方案,其中符合实验要求且正确的是( )
选项 实验操作 实验现象 离子反应 实验结论
A 在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水 浅绿色溶液变成棕黄色溶液 2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl- Fe2+具有氧化性
B 在氯化亚铁溶液中加入铜片 浅绿色溶液变成蓝色溶液 Fe2++Cu Fe+Cu2+ Fe2+具有氧化性
C 在氯化铁溶液中加入铁粉 黄色溶液变成浅绿色溶液 2Fe3++Fe 3Fe2+ 铁单质具有还原性
D 在氯化铁溶液中加入铜粉 黄色溶液变成蓝色溶液 2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+ Fe3+具有还原性
7.[2024·浙江宁波效实中学质检] 在FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后有固体剩余,经过滤后滤液中可能含有的离子有 ( )
①Fe2+ ②Fe2+和Fe3+ ③Fe2+和Cu2+ ④Fe3+和Cu2+
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
8.向盛有2 mL FeCl3溶液的试管中加入少量铁粉,进行如下实验。下列分析正确的是 ( )
A.只加入KSCN溶液可检验试管1中是否含有Fe2+
B.试管2中无现象,则表明试管1中不含Fe3+
C.试管3中的离子反应为Fe2++Cl2Fe3++2Cl-
D.试管3中必定有红色沉淀生成
9.用FeCl3溶液腐蚀覆在绝缘板上的铜箔制造印刷电路板,并将腐蚀后的废液回收再生的流程如下,下列说法正确的是 ( )
A.腐蚀池中发生的化学反应能证明Fe比Cu活泼
B.沉降池中加入酸化的KMnO4溶液可以验证Fe2+
C.流程中得到的“固体”为Cu单质
D.再生池中加入酸化的H2O2发生反应:2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
◆ 知识点三 Fe2+和Fe3+的检验与除杂
10.下列物质反应后,加入KSCN溶液一定变红的是 ( )
A.过量的Fe与Cl2反应
B.Fe与稀硫酸反应
C.FeCl2溶液中通入少量Cl2
D.Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸
11.下列试剂中不能用来鉴别FeSO4和Fe2(SO4)3的是 ( )
A.NaOH溶液
B.酸性KMnO4溶液
C.BaCl2溶液
D.KSCN溶液
12.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的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
13.[2024·浙江丽水三校联考] 富脂食品密封保存往往需要在包装袋内装一小包脱氧剂(有效成分是还原铁粉),某小组为探究脱氧剂中铁粉是否变质,取少量样品溶于稀盐酸,再进行下列实验,下列有关实验现象和结论的说法正确的是 ( )
A.若加盐酸时有气体产生,则证明脱氧剂未变质
B.若滴加KSCN溶液,无明显变化,再滴加氯水显红色,则证明脱氧剂未变质
C.若滴加KSCN溶液,溶液显红色,则证明脱氧剂已变质
D.若加入铜粉充分反应后,溶液呈蓝色,则证明脱氧剂已完全变质
14.下列各组物质中,X是主体物质,Y是少量杂质,Z为除去杂质所要加入的试剂或采取的方法,其中正确的一组是 ( )
A B C D
X FeCl2溶液 FeCl3溶液 Fe(OH)3胶体 FeSO4溶液
Y FeCl3 CuCl2 FeCl3溶液 Fe2(SO4)3
Z Cl2 Fe 渗析 Cu
15.某化学实验室产生的废液中含有Fe3+、Cu2+、Ag+三种金属离子,甲同学设计了如图所示的方案对废液进行处理,以回收金属,保护环境。据此分析,下列说法正确的是 ( )
A.沉淀A中含有2种金属单质
B.可用KSCN溶液来检验溶液B中所含的金属离子
C.溶液A若只经过操作③最终将无法得到沉淀C
D.操作中①②③中都需要用到玻璃棒、漏斗
16.根据下列实验操作和现象所得到的结论不正确的是 ( )
选项 实验操作和现象 结论
A 向沸水中滴加少量饱和FeCl3溶液,得到红褐色液体,用激光笔照射可观察到光亮的“通路” 所得红褐色液体是胶体
B 向 FeCl3溶液中滴加KI溶液,再滴加淀粉溶液,溶液显蓝色 氧化性:Fe3+>I2
C 向 FeCl3溶液中滴加几滴 KSCN溶液,溶液显红色,再加入少量铁粉,溶液红色褪去 还原性:Fe>Fe2+
D 向 FeSO4溶液中通入氯气,再滴加几滴KSCN 溶液, 溶液显红色 Fe2+被完全氧化为Fe3+
17.化学小组欲测定某补铁剂中铁元素的价态,设计并进行了如下实验:
已知:该补铁剂不溶于水,但能溶于人体中的胃液(含盐酸),KSCN中的硫元素为-2价。下列说法不正确的是 ( )
A.试剂1是盐酸,试剂2是KSCN溶液
B.加入H2O2溶液后,溶液由浅红色变为深红色,说明溶液②中含有Fe2+
C.深红色溶液③迅速变为无色溶液④的原因,可能是溶液中的SCN-与H2O2发生了化学反应
D.取少量无色溶液④于试管中,滴入KSCN溶液,溶液变红,证明补铁剂中只含有Fe3+
18.如图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L-1的硫酸,其他试剂任选。
填写下列空白:
(1)B中盛一定量的NaOH溶液,A中应预先加入的试剂是 ,A中反应的离子方程式是 。
(2)实验开始时先将止水夹E (填“打开”或“关闭”),C中收集到气体的主要成分是 。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程: 。
(4)拔去装置B中的橡胶塞,使空气进入,写出有关反应的化学方程式: 。
19.混合物的分离提纯在生产、生活中有着重要的意义。已知某工业废水中含有大量的FeSO4,还可能含有较多的Fe3+、OH-、Ba2+、Cu2+以及部分污泥,通过下列实验流程可从该废水中回收FeSO4·7H2O晶体及固体单质。已知氧化性:Fe3+>Cu2+。
(1)不需任何实验就可以确定该工业废水中一定不存在 (填离子符号)。
(2)步骤1采用了 操作。根据步骤2中得到固体混合物可以确定该工业废水中一定存在 (填离子符号)。
(3)通过上述实验流程 (填“能”或“不能”)确定该工业废水中是否存在Fe3+。Fe3+的存在对回收FeSO4·7H2O晶体的纯度 (填“有”或“无”)影响,理由是 。
(4)步骤3中加入的试剂X为 ,发生反应的离子方程式为 。
第2课时 铁的氢氧化物 铁盐和亚铁盐
1.C [解析] Fe(OH)2在空气中容易被氧化为Fe(OH)3,A项错误;Fe(OH)2在空气中容易被氧化为Fe(OH)3,加热时Fe(OH)3分解生成Fe2O3,B项错误;反应4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3为化合反应,D项错误。
2.B [解析] 铁屑溶于过量的稀硫酸,反应生成FeSO4,FeSO4与足量氨水反应生成Fe(OH)2白色沉淀,在空气中Fe(OH)2容易被空气中的O2氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3为红褐色沉淀,受热分解生成红棕色Fe2O3,B项符合题意。
3.B [解析] FeCl3溶液中滴加NaOH溶液,溶液中的Fe3+与OH-反应生成氢氧化铁沉淀,颜色为红褐色,A项正确;FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,溶液中的Fe3+与SCN-反应生成络合物Fe(SCN)3,该络合物可溶于水呈红色,因此无沉淀生成,B项不正确;FeCl2溶液中滴加NaOH溶液,溶液中的Fe2+与OH-反应生成氢氧化亚铁沉淀,由于氢氧化亚铁容易被空气中的氧气氧化,因此,氧化过程中,白色的氢氧化亚铁沉淀迅速变为灰绿色,最后变成红褐色的氢氧化铁,C项正确;铁的氢氧化物易失水生成铁的氧化物,因此加热Fe(OH)3时红褐色固体变为红棕色粉末(Fe2O3),D项正确。
4.C [解析] 如图,利用NaOH溶液与FeSO4溶液反应得到Fe(OH)2和Na2SO4,Fe(OH)2易被空气氧化。Fe(OH)2中Fe呈+2价,易被氧化,故配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸馏水要提前煮沸,除去水中溶解的氧气,A项正确;实验前可在溶液上面加一层煤油,浮在水面上,可隔绝空气,B项正确;实验得到的Fe(OH)2为白色固体,C项错误;实验结束后的胶头滴管含碱性溶液,要先用盐酸浸泡,再用水洗,D项正确。
5.C [解析] 铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,开始实验时打开K2,产生的氢气将装置内空气排尽,再关闭K2,利用压强差将氯化亚铁溶液压至氢氧化钠溶液中生成Fe(OH)2沉淀。由于Fe(OH)2易被氧化,该实验的关键是隔绝氧气,且铁和稀盐酸反应生成氢气,则实验开始前,应检查装置气密性,A正确;铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,产生的氢气将装置内空气排尽,气体a的主要成分为氢气,B正确;开始实验时打开K2,产生的氢气将装置内空气排尽,C错误;为方便控制反应进度,盛装稀盐酸的仪器为分液漏斗,在使用前要检查其是否漏液,D正确。
6.C [解析] A项中Fe2+体现还原性,A项错误;B项反应不能发生,B项错误;C项正确;D项中体现Fe3+的氧化性,D项错误。
7.A [解析] 在FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁粉,Fe先和Fe3+反应:2Fe3++Fe3Fe2+,然后Fe和Cu2+反应:Cu2++FeFe2++Cu,充分反应后若有固体剩余,则固体中一定含有Cu,溶液中一定无Fe3+,若反应Ⅱ恰好完全反应或铁粉过量,则溶液中只含Fe2+,若反应Ⅱ铁粉不足,则溶液中含有Fe2+和Cu2+,所以经过滤后滤液中可能含有的离子为①或③,故答案选A。
8.B [解析] 加入KSCN溶液可检验Fe3+,故A错误;加入KSCN溶液可检验Fe3+,试管2中无现象,则表明试管1溶液中不含Fe3+,故B正确;试管3中的离子反应为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,故C错误;试管3中加入氯水将Fe2+氧化为Fe3+,试管2中上层清液含KSCN溶液,与Fe3+结合生成红色络合物,不是沉淀,故D错误。
9.D [解析] 腐蚀池发生的反应为铁离子氧化铜生成亚铁离子和铜离子,发生的化学反应能证明铁离子的氧化性强于铜离子,A错误;沉降池的溶液中含有Cl-,Cl-也会与酸性KMnO4溶液反应,使酸化的KMnO4溶液褪色,B错误;流程中得到的“固体”为Cu单质以及过量的铁粉,C错误;再生池中加入酸化的H2O2,氧化亚铁离子为铁离子,离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,D正确。
10.C [解析] 铁与氯气反应生成氯化铁,在溶液中过量的铁又与氯化铁反应生成氯化亚铁,溶液中没有Fe3+,加入KSCN溶液后,A项溶液不变红;铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁,溶液中没有Fe3+,加入KSCN溶液,B项溶液不变红;少量氯气与氯化亚铁反应生成氯化铁,溶液中有Fe3+,加入KSCN溶液,C项溶液变红;氧化铁与盐酸反应生成Fe3+,铁又会与生成的铁离子反应生成Fe2+,溶液中不一定有Fe3+,加入KSCN溶液,D项溶液不一定变红。
11.C [解析] FeSO4溶液遇NaOH溶液生成白色沉淀并迅速变为灰绿色,最后变成红褐色,Fe2(SO4)3与NaOH溶液生成红褐色沉淀,A项可鉴别;亚铁离子能使酸性KMnO4溶液褪色,B项可鉴别;二者均与氯化钡溶液反应生成白色硫酸钡沉淀,C项不能鉴别;加入KSCN溶液呈红色的是硫酸铁,没有明显现象的是硫酸亚铁,D项可鉴别。
12.B [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,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,B项正确。
13.C [解析] 若加盐酸时有气体产生,说明样品中还有铁粉,但不能证明脱氧剂未变质,也可能部分变质,A错误;若滴加KSCN溶液,无明显变化,说明加入盐酸后的溶液中没有Fe3+,这可能是因为发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+,也可能是变质时Fe就被氧化为FeO,滴加KSCN溶液,无明显变化再滴加氯水显红色,故不能证明脱氧剂未变质,B错误;若滴加KSCN溶液,溶液显红色,说明加入盐酸后的溶液中含有Fe3+,所以证明脱氧剂已变质,C正确;若加入铜粉充分反应后,溶液呈蓝色,说明加入盐酸后的溶液中含有Fe3+,发生反应Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,但不能证明脱氧剂已完全变质,还可能是部分被氧化,D错误。
14.C [解析] 氯气会将FeCl2氧化为FeCl3,故A错误;铁能和铜离子及铁离子反应,不能用于除去FeCl3溶液中的CuCl2杂质,故B错误;FeCl3溶液能透过半透膜,Fe(OH)3胶体无法透过半透膜,可用渗析分离,故C正确;Cu与铁离子反应会引入Cu2+杂质,故D错误。
15.B [解析] 废液中含有Fe3+、Cu2+、Ag+三种金属离子,加入过量的铁粉后,铁离子被还原为亚铁离子,铜离子被还原成金属铜,银离子被还原成金属银,所以沉淀A中含有金属铜、银和过量的铁,A错误;溶液B中含有的金属阳离子为Fe3+,由于Fe3+遇SCN-发生反应,溶液呈红色,所以可用KSCN溶液检验Fe3+,B正确;溶液A含亚铁离子,加入碱生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁不稳定,易被氧化生成氢氧化铁,C错误;操作②中加入过氧化氢,为亚铁离子的氧化过程,不需要漏斗,D错误。
16.D [解析] 丁达尔效应为胶体特有的性质,由操作和现象可知生成了 Fe(OH)3胶体,故A项正确;淀粉溶液变蓝说明反应生成I2,由 2Fe3++2I-2Fe2++I2 可知, Fe3+为氧化剂,I2为氧化产物,则氧化性 Fe3+>I2,故B项正确;红色褪去说明 Fe3+转变成 Fe2+,由 2Fe3++Fe3Fe2+,可知,Fe为还原剂,部分Fe2+为还原产物,则Fe的还原性强于 Fe2+,故C项正确;溶液显红色说明有 Fe3+生成,但不能说明没有Fe2+,Fe2+不一定被完全氧化为Fe3+,故D项错误。
17.D [解析] 试剂1是盐酸,试剂2是KSCN溶液,A正确;加入H2O2溶液后,溶液由浅红色变为深红色,说明溶液②中含有Fe2+,H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,B正确;KSCN中的硫元素为-2价,具有还原性,H2O2具有氧化性,深红色溶液③迅速变为无色溶液④的原因,可能是溶液中的SCN-与H2O2发生了化学反应,C正确;H2O2溶液将Fe2+氧化为Fe3+,故取少量无色溶液④于试管中,滴入KSCN溶液,溶液变红,不能证明补铁剂中只含有Fe3+,D错误。
18.(1)铁屑 Fe+2H+Fe2++H2↑
(2)打开 H2
(3)关闭止水夹E,使FeSO4溶液压入B瓶中进行反应
(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
[解析] 实验开始时先打开E,让H2把装置中的空气排尽,让Fe(OH)2在H2气氛中生成,以便较长时间观察Fe(OH)2的颜色。H2充满B后关闭E,A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B瓶,与NaOH溶液反应。
19.(1)OH-、Ba2+
(2)过滤 Cu2+
(3)不能 无 Fe3+有氧化性,能被过量的Fe还原为Fe2+
(4)稀硫酸 2H++FeFe2++H2↑
[解析] 工业废水中含有大量的 FeSO4,Fe2+与OH-、S与Ba2+不能大量共存,故该工业废水中一定没有OH-、Ba2+;将废水过滤可以除去废水中的污泥;向溶液1中加入过量的Fe,过滤后得到固体混合物,可以证明溶液中含有Cu2+,固体混合物为Fe和Cu,溶液2为FeSO4溶液;向固体混合物中加入试剂X,得到 FeSO4溶液和固体单质,固体单质为Cu,则试剂X为稀硫酸,既能溶解铁,又不引入新的杂质离子;FeSO4溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干得到FeSO4·7H2O。
