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备战2025届新高考化学一轮总复习分层练习第3章金属及其化合物第11讲铁盐和亚铁盐含铁物质的转化（附解析）
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这是一份备战2025届新高考化学一轮总复习分层练习第3章金属及其化合物第11讲铁盐和亚铁盐含铁物质的转化（附解析），共6页。试卷主要包含了已知，0 ml·L-1等内容，欢迎下载使用。
1.(2023·浙江6月选考卷)氯化铁是一种重要的盐,下列说法不正确的是( )
A.氯化铁属于弱电解质
B.氯化铁溶液可腐蚀覆铜板
C.氯化铁可由铁与氯气反应制得
D.氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体
2.下列反应,其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是( )
①金属钠在纯氧中燃烧 ②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液,并在空气中放置一段时间 ③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液 ④无水硫酸铜放入医用酒精中
A.②③①④B.③②①④
C.③①②④D.①②③④
3.“价—类”二维图是学习元素化合物知识的高效模型。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]
4.将Fe粉、Cu粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应),下列分析正确的是( )
A.若Fe粉有剩余,则容器中不可能有Fe2+
B.若FeCl3有剩余,则容器中还含有Cu
C.若CuCl2有剩余,则容器中不可能有Fe
D.若Cu粉有剩余,则容器中不可能有Cu2+
5.(2023·广东韶关检测)已知:①绿茶中含有大量的鞣酸;②鞣酸亚铁溶液为无色,鞣酸铁溶液为蓝黑色。根据如图所示的实验流程分析,下列叙述错误的是( )
A.反应①中绿茶叶水与FeSO4反应直接生成鞣酸铁而呈蓝黑色
B.反应②中维生素C体现出还原性
C.反应④中H2O2可以替换为新制氯水
D.绿茶叶水不宜与补铁剂同时服用
6.电子工业常用FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔来制造印刷电路板。从腐蚀废液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中回收铜,并重新获得FeCl3溶液。废液处理流程如下:
(1)物质A的化学式是 。
(2)取少量“滤液B”置于试管中,滴加NaOH溶液,产生的现象是 。
请写出此过程中属于氧化还原反应的化学方程式: 。
(3)写出步骤(Ⅱ)中生成FeCl3的离子方程式: 。
(4)将FeCl3饱和溶液滴入 中,并继续煮沸至液体呈红褐色,可制得Fe(OH)3胶体。
(5)将一定量的铜粉加入FeCl3溶液中,完全反应后,所得溶液中的Cu2+和Fe3+的物质的量恰好相等(不考虑离子的水解),则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为 。
层次2综合性
7.向100 mL FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁粉,反应体系中固体质量的变化如图所示,下列说法错误的是( )
A.向b点溶液中滴加NaOH溶液有蓝色沉淀生成
B.a点溶液中存在的阳离子有Fe2+和Cu2+
C.原混合溶液中c(Fe3+)∶c(Cu2+)=2∶1
D.若不考虑溶液体积变化,c点溶液中c(Cl-)=8.0 ml·L-1
8.FeCl3易潮解、易升华,实验室制备FeCl3的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。下列说法不正确的是( )
A.导管g的作用是平衡气压,便于液体滴下
B.试剂X和试剂Y分别为浓硫酸、饱和食盐水
C.直接用E接收产物比用导管连接D、E的优点是可防止堵塞
D.F装置的作用是防止G中水蒸气进入D引起FeCl3水解
9.电子工业常用FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔制造印刷电路板。从腐蚀废液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中回收铜,并重新获得FeCl3溶液。废液处理流程如下:
已知酸性KMnO4溶液具有强氧化性。下列说法正确的是( )
A.反应1和反应2都发生了氧化还原反应
B.操作1用到的主要玻璃仪器有漏斗和烧杯
C.滤渣a的主要成分是Cu和Fe,物质X可以选用酸性KMnO4溶液
D.向FeCl3饱和溶液中滴加KSCN溶液振荡得到红褐色沉淀
10.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )
11.某兴趣小组探究用氢气和碳酸亚铁制取铁粉并检验反应的产物,实验装置如图。下列说法不正确的是( )
A.通过调节分液漏斗的活塞以控制①中产生气泡的快慢
B.装置①的作用是干燥氢气
C.装置②、③中的药品分别是无水硫酸铜、碱石灰
D.加热装置Y前,应先让X反应一段时间,排出装置中的空气
12.(2023·广东汕头期末)黑木耳是常见食品,可以补充入体所必需的微量元素铁,某兴趣小组设计实验,检验黑木耳中的铁元素,实验流程如图:
(1)灼烧黑木耳必须用到下列仪器中的 (填字母)。
(2)灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物,酸浸的目的是 。
(3)取少许滤液于试管中,滴入几滴KSCN溶液,显红色,说明滤液中含有 ;另取滤液检验,滤液能使KMnO4溶液紫色褪去,说明滤液中存在具有 (填“氧化性”或“还原性”)的粒子。
(4)为进一步探究Fe3+和Fe2+的氧化性和还原性,该兴趣小组设计并进行如下实验,记录现象,完成实验报告。
层次3创新性
13.(2023·广东韶关期末)氯化铁和氯化亚铁是重要的化工试剂。某化学小组用如图所示的装置(夹持装置略)模拟工业生产制备无水氯化铁(FeCl3)。
查阅资料如下:
请回答下列问题:
(1)打开装置A中分液漏斗活塞,向盛有KMnO4的 (填仪器名称)中滴加浓盐酸制取氯气,写出反应的离子方程式并用单线桥法表示出电子的转移: 。
(2)装置C广口瓶需要浸入冰盐水中,目的是 ;
广口瓶连接硬质玻璃管处选用的导管较粗,原因是 。
(3)实验前需要先通入一段时间Cl2,再加热盛有铁粉的硬质玻璃管,目的是 。
(4)①实验结束后,取少量C中产物,经检测混有FeCl2,原因是 (填字母)。
a.反应温度较低,氯气未能将铁粉充分氧化
b.过量铁粉将生成的FeCl3还原为FeCl2
c.A中HCl挥发进入硬质玻璃管
②若要得到较纯净的无水氯化铁,可在A、B装置间增加一个盛有 (填试剂名称)的洗气装置。
(5)产品中铁元素含量的测定:①称取28.0 g装置C中固体,溶于足量稀盐酸;②加入足量H2O2溶液;③再加入足量NaOH溶液;④过滤、洗涤后灼烧沉淀;⑤得到红棕色固体16.0 g。则该样品中铁元素的质量分数为 %。
第11讲 铁盐和亚铁盐 含铁物质的转化
1.A 解析 氯化铁在水溶液中能完全电离出铁离子和氯离子,属于强电解质,A错误;氯化铁溶液与铜反应生成氯化铜和氯化亚铁,可用来蚀刻铜板,B正确;氯气具有强氧化性,氯气与铁单质在加热时生成氯化铁,C正确;向沸水中滴加饱和氯化铁溶液,继续加热至液体呈红褐色,铁离子发生水解反应可得到氢氧化铁胶体,D正确。
2.B 解析 ①金属钠在纯氧中燃烧生成淡黄色的过氧化钠;②FeSO4溶液和NaOH溶液反应生成白色氢氧化亚铁沉淀,然后迅速被氧化为红褐色氢氧化铁;③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液,溶液呈红色;④无水硫酸铜放入医用酒精中,医用酒精中含有水,CuSO4溶解使溶液变蓝,故其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列依次是③②①④。
3.B 解析 Fe在高温下与水蒸气反应可生成Fe3O4,A错误;在常温下氢氧化亚铁能与氧气、水发生化合反应生成氢氧化铁,B正确;Y是氧化亚铁,是黑色粉末,Z为氧化铁,是一种红棕色粉末,常用作红色油漆和涂料,C错误;Q是+2价的盐,P为+3价盐,D错误。
4.C 解析 氧化性的强弱顺序是Fe3+>Cu2+>Fe2+,还原性:Fe>Cu。Fe先与Fe3+反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,若铁有剩余,则容器中一定有Fe2+存在,A错误;若FeCl3还有剩余,由于Cu能与Fe3+发生反应Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+,因此容器中不可能含Cu,B错误;Fe能与CuCl2发生反应Fe+Cu2+Fe2++Cu,若容器中有CuCl2,则容器中不可能含有Fe,C正确;如果部分铜单质与FeCl3反应,则Cu有剩余,同时溶液中含有Cu2+,D错误。
5.A 解析 绿茶中含有大量的鞣酸与FeSO4反应生成鞣酸亚铁,溶液为无色,鞣酸亚铁被氧化生成鞣酸铁而呈蓝黑色,A错误;向蓝黑色溶液中加入维生素C,溶液由蓝黑色恢复原色,说明维生素C能将鞣酸铁还原成鞣酸亚铁,表现还原性,B正确;H2O2和新制氯水均具有氧化性,能将Fe2+氧化为Fe3+,所以反应④中H2O2可以替换为新制氯水,C正确;因为绿茶叶水中的鞣酸与补铁剂中的Fe2+反应生成鞣酸亚铁,鞣酸亚铁不稳定,易被氧化为鞣酸铁,故服用补铁剂时不能喝绿茶,D正确。
6.答案 (1)Fe
(2)生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变为红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(3)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- (4)沸水 (5)2∶1
解析 由处理流程可知,向“废液”(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中加入过量铁,铁和氯化铁反应生成氯化亚铁、铁和氯化铜反应生成铜和氯化亚铁,故过量A应为铁,“滤液B”中含有氯化亚铁,固体中含有未反应的铁和生成的铜;向固体中加入过量盐酸,盐酸与铜不反应,盐酸与铁反应生成氢气和氯化亚铁,故D为氢气,“滤液C”中含有未反应的盐酸和生成的氯化亚铁;向“滤液B”与“滤液C”的混合溶液中通入氯气,氯气与氯化亚铁反应得到氯化铁溶液。
(5)将铜粉放入氯化铁溶液中,发生反应:Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+,假设已反应的Fe3+的物质的量为n,则有:
Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+
21
n0.5n
溶液中的Fe3+和Cu2+的物质的量相等,溶液中未反应的Fe3+的物质的量为0.5n,故已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为n∶0.5n=2∶1。
7.A 解析 由于氧化性:Fe3+>Cu2+,向混合溶液中加入铁粉,先后发生反应:①2FeCl3+Fe3FeCl2,②CuCl2+FeCu+FeCl2。由图可知,加入0~0.1mlFe时,发生反应①,故a点溶液中阳离子有Fe2+和Cu2+,B正确;a点之后加入0.1mlFe剩余固体为6.4g,说明析出0.1mlCu,继续加入0.1mlFe,固体质量为12.0g,其质量等于生成Cu和0.1ml铁粉的总质量,说明b点时反应②已进行完全,则向b点溶液加入NaOH溶液不能产生蓝色沉淀,A错误;由图可知,与FeCl3、CuCl2反应的铁粉均为0.1ml,则FeCl3、CuCl2的物质的量分别为0.2ml、0.1ml,故原混合溶液中c(FeCl3)∶c(CuCl2)=2ml·L-1∶1ml·L-1=2∶1,C正确;c点溶液中c(Cl-)等于原混合液中c(Cl-),则c点溶液中c(Cl-)=3×2ml·L-1+1ml·L-1×2=8.0ml·L-1,D正确。
8.B 解析 为得到干燥纯净的Cl2,应先用饱和食盐水除去HCl,再通过浓硫酸干燥气体,B错误;FeCl3易潮解,而F中的浓硫酸可起到干燥的作用,能防止G中水蒸气进入D中,D正确。
9.A 解析 腐蚀废液中主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2,加入过量铁粉,FeCl3、CuCl2与Fe反应生成FeCl2和Cu,反应2中X可以是Cl2、H2O2等氧化剂,则反应1和2中都发生氧化还原反应,A正确;操作1是过滤,用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒,缺少玻璃棒,B错误;若物质X为酸性KMnO4溶液,则FeCl3溶液会混入杂质,C错误;向FeCl3饱和溶液中滴加KSCN溶液,不会生成沉淀,D错误。
10.A 解析 CO还原Fe2O3能得到单质Fe,即使有Fe3O4,其溶于盐酸后产生的Fe3+能与Fe发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,加入KSCN溶液也不显红色,B错误;N+H+的溶液具有强氧化性,而Fe2+具有还原性,两者能发生氧化还原反应有Fe3+生成,遇KSCN溶液呈红色,不能证明样品是否变质,C错误;若原溶液中不存在Fe2+,存在Fe3+,先通入Cl2再加入KSCN溶液也呈红色,D错误。
11.C 解析 通过控制滴加稀硫酸的速率,可控制①中产生气泡的快慢,A正确;①中盛有浓硫酸,可用于干燥氢气,B正确;②中无水硫酸铜用于检验反应产生的水蒸气,③中盛有无水氯化钙,防止澄清石灰水中水蒸气进入装置②,不能用碱石灰,易吸收CO2,从而影响其检验,C错误;加热Y前,要先利用产生的氢气排出装置内的空气,防止氢气中混入空气,D正确。
12.答案 (1)A (2)将铁的氧化物溶解 (3)Fe3+ 还原性
(4)①2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- ②Fe3+具有氧化性
解析 (1)灼烧黑木耳必须用到酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳、玻璃棒;故答案为A。
(2)灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物,氧化铁不溶于水,酸浸的目的是将铁的氧化物溶解。
(3)取少许滤液于试管中,滴入几滴KSCN溶液,显红色,说明滤液中含有Fe3+;另取滤液检验,滤液能使KMnO4溶液紫色褪去,高锰酸根具有强氧化性,说明滤液中存在具有还原性的粒子。
(4)①向FeCl2溶液中添加新制氯水,氯水具有强氧化性,说明Fe2+具有还原性。
②向FeCl3溶液加入足量的铁粉,两者反应,其离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+,说明Fe3+具有氧化性。
13.答案 (1)圆底烧瓶
(2)降温,便于收集FeCl3 防止氯化铁凝结为固体后堵塞导气管
(3)排尽装置中的空气,防止铁被氧气氧化,同时可以避免反应产生的FeCl3吸收空气中的水蒸气而发生潮解
(4)①bc ②饱和食盐水
(5)40
解析 由实验装置可知:装置A中KMnO4与浓盐酸反应产生Cl2,浓盐酸具有挥发性,使制取的Cl2中含有杂质HCl、H2O,气体经装置B中浓硫酸干燥,氯气和铁粉发生反应2Fe+3Cl22FeCl3,水槽中冰水冷却,在装置C中收集到FeCl3,D为装有碱石灰的干燥管,可吸收未反应的氯气,同时防止空气中的水蒸气进入装置C中导致氯化铁潮解。
(1)盛放KMnO4的仪器为圆底烧瓶;KMnO4和浓盐酸反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水,用单线桥法表示其电子的转移为。
(2)装置C广口瓶需要浸入冰盐水中,目的是降温,便于收集FeCl3;FeCl3易升华,遇冷也易凝华,选用较粗的导管连接硬质玻璃管和广口瓶,可以防止氯化铁凝结为固体后堵塞导气管。
(3)先通入一段时间Cl2,目的是排尽装置中的空气,防止铁被氧气氧化,同时可以避免反应产生的FeCl3吸收空气中的水蒸气而发生潮解。
(4)①氯气的氧化性较强,铁和氯气反应生成氯化铁而不是氯化亚铁,a错误;过量的铁粉和FeCl3发生反应Fe+2FeCl33FeCl2,FeCl3被还原为FeCl2,b正确;A中HCl挥发进入硬质玻璃管,炽热铁粉和氯化氢反应生成FeCl2,c正确。
②若要得到较纯净的无水氯化铁,需要除去氯气中HCl气体,可在A、B装置间增加一个盛有饱和食盐水的洗气装置。
(5)红棕色固体为氧化铁,根据铁元素守恒可得该样品中铁元素的质量分数为×100%=40%。选项
操作和现象
结论或目的
A
向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液置于试管中,滴加2~3滴KSCN溶液,溶液呈红色
红砖中含有氧化铁
B
向CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液,溶液不显红色
黑色固体中没有Fe3O4
C
取少量Fe(NO3)2试样加水溶解,加稀硫酸酸化,再滴加KSCN溶液,溶液变为红色
该Fe(NO3)2试样已经变质
D
向某溶液中通入Cl2,然后加入KSCN溶液,变红色
原溶液中含有Fe2+
实验操作
实验现象
离子方程式
实验结论
向FeCl2溶液中添加新制氯水
溶液由浅绿色变为棕黄色
①
Fe2+具有还原性
向FeCl3溶液加入足量的铁粉
铁粉逐渐溶解,溶液由棕黄色变为浅绿色
Fe+2Fe3+3Fe2+
②
物质
性质
工业制法
氯化
铁
熔点为306 ℃,沸点为315 ℃;易升华;易吸收空气中的水分而潮解
向500~600 ℃的铁粉中通入氯气
氯化
亚铁
熔点为670 ℃;易升华
向炽热铁粉中通入氯化氢
1.(2023·浙江6月选考卷)氯化铁是一种重要的盐,下列说法不正确的是( )
A.氯化铁属于弱电解质
B.氯化铁溶液可腐蚀覆铜板
C.氯化铁可由铁与氯气反应制得
D.氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体
2.下列反应,其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是( )
①金属钠在纯氧中燃烧 ②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液,并在空气中放置一段时间 ③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液 ④无水硫酸铜放入医用酒精中
A.②③①④B.③②①④
C.③①②④D.①②③④
3.“价—类”二维图是学习元素化合物知识的高效模型。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]
4.将Fe粉、Cu粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应),下列分析正确的是( )
A.若Fe粉有剩余,则容器中不可能有Fe2+
B.若FeCl3有剩余,则容器中还含有Cu
C.若CuCl2有剩余,则容器中不可能有Fe
D.若Cu粉有剩余,则容器中不可能有Cu2+
5.(2023·广东韶关检测)已知:①绿茶中含有大量的鞣酸;②鞣酸亚铁溶液为无色,鞣酸铁溶液为蓝黑色。根据如图所示的实验流程分析,下列叙述错误的是( )
A.反应①中绿茶叶水与FeSO4反应直接生成鞣酸铁而呈蓝黑色
B.反应②中维生素C体现出还原性
C.反应④中H2O2可以替换为新制氯水
D.绿茶叶水不宜与补铁剂同时服用
6.电子工业常用FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔来制造印刷电路板。从腐蚀废液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中回收铜,并重新获得FeCl3溶液。废液处理流程如下:
(1)物质A的化学式是 。
(2)取少量“滤液B”置于试管中,滴加NaOH溶液,产生的现象是 。
请写出此过程中属于氧化还原反应的化学方程式: 。
(3)写出步骤(Ⅱ)中生成FeCl3的离子方程式: 。
(4)将FeCl3饱和溶液滴入 中,并继续煮沸至液体呈红褐色,可制得Fe(OH)3胶体。
(5)将一定量的铜粉加入FeCl3溶液中,完全反应后,所得溶液中的Cu2+和Fe3+的物质的量恰好相等(不考虑离子的水解),则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为 。
层次2综合性
7.向100 mL FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁粉,反应体系中固体质量的变化如图所示,下列说法错误的是( )
A.向b点溶液中滴加NaOH溶液有蓝色沉淀生成
B.a点溶液中存在的阳离子有Fe2+和Cu2+
C.原混合溶液中c(Fe3+)∶c(Cu2+)=2∶1
D.若不考虑溶液体积变化,c点溶液中c(Cl-)=8.0 ml·L-1
8.FeCl3易潮解、易升华,实验室制备FeCl3的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。下列说法不正确的是( )
A.导管g的作用是平衡气压,便于液体滴下
B.试剂X和试剂Y分别为浓硫酸、饱和食盐水
C.直接用E接收产物比用导管连接D、E的优点是可防止堵塞
D.F装置的作用是防止G中水蒸气进入D引起FeCl3水解
9.电子工业常用FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔制造印刷电路板。从腐蚀废液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中回收铜,并重新获得FeCl3溶液。废液处理流程如下:
已知酸性KMnO4溶液具有强氧化性。下列说法正确的是( )
A.反应1和反应2都发生了氧化还原反应
B.操作1用到的主要玻璃仪器有漏斗和烧杯
C.滤渣a的主要成分是Cu和Fe,物质X可以选用酸性KMnO4溶液
D.向FeCl3饱和溶液中滴加KSCN溶液振荡得到红褐色沉淀
10.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )
11.某兴趣小组探究用氢气和碳酸亚铁制取铁粉并检验反应的产物,实验装置如图。下列说法不正确的是( )
A.通过调节分液漏斗的活塞以控制①中产生气泡的快慢
B.装置①的作用是干燥氢气
C.装置②、③中的药品分别是无水硫酸铜、碱石灰
D.加热装置Y前,应先让X反应一段时间,排出装置中的空气
12.(2023·广东汕头期末)黑木耳是常见食品,可以补充入体所必需的微量元素铁,某兴趣小组设计实验,检验黑木耳中的铁元素,实验流程如图:
(1)灼烧黑木耳必须用到下列仪器中的 (填字母)。
(2)灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物,酸浸的目的是 。
(3)取少许滤液于试管中,滴入几滴KSCN溶液,显红色,说明滤液中含有 ;另取滤液检验,滤液能使KMnO4溶液紫色褪去,说明滤液中存在具有 (填“氧化性”或“还原性”)的粒子。
(4)为进一步探究Fe3+和Fe2+的氧化性和还原性,该兴趣小组设计并进行如下实验,记录现象,完成实验报告。
层次3创新性
13.(2023·广东韶关期末)氯化铁和氯化亚铁是重要的化工试剂。某化学小组用如图所示的装置(夹持装置略)模拟工业生产制备无水氯化铁(FeCl3)。
查阅资料如下:
请回答下列问题:
(1)打开装置A中分液漏斗活塞,向盛有KMnO4的 (填仪器名称)中滴加浓盐酸制取氯气,写出反应的离子方程式并用单线桥法表示出电子的转移: 。
(2)装置C广口瓶需要浸入冰盐水中,目的是 ;
广口瓶连接硬质玻璃管处选用的导管较粗,原因是 。
(3)实验前需要先通入一段时间Cl2,再加热盛有铁粉的硬质玻璃管,目的是 。
(4)①实验结束后,取少量C中产物,经检测混有FeCl2,原因是 (填字母)。
a.反应温度较低,氯气未能将铁粉充分氧化
b.过量铁粉将生成的FeCl3还原为FeCl2
c.A中HCl挥发进入硬质玻璃管
②若要得到较纯净的无水氯化铁,可在A、B装置间增加一个盛有 (填试剂名称)的洗气装置。
(5)产品中铁元素含量的测定:①称取28.0 g装置C中固体,溶于足量稀盐酸;②加入足量H2O2溶液;③再加入足量NaOH溶液;④过滤、洗涤后灼烧沉淀;⑤得到红棕色固体16.0 g。则该样品中铁元素的质量分数为 %。
第11讲 铁盐和亚铁盐 含铁物质的转化
1.A 解析 氯化铁在水溶液中能完全电离出铁离子和氯离子,属于强电解质,A错误;氯化铁溶液与铜反应生成氯化铜和氯化亚铁,可用来蚀刻铜板,B正确;氯气具有强氧化性,氯气与铁单质在加热时生成氯化铁,C正确;向沸水中滴加饱和氯化铁溶液,继续加热至液体呈红褐色,铁离子发生水解反应可得到氢氧化铁胶体,D正确。
2.B 解析 ①金属钠在纯氧中燃烧生成淡黄色的过氧化钠;②FeSO4溶液和NaOH溶液反应生成白色氢氧化亚铁沉淀,然后迅速被氧化为红褐色氢氧化铁;③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液,溶液呈红色;④无水硫酸铜放入医用酒精中,医用酒精中含有水,CuSO4溶解使溶液变蓝,故其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列依次是③②①④。
3.B 解析 Fe在高温下与水蒸气反应可生成Fe3O4,A错误;在常温下氢氧化亚铁能与氧气、水发生化合反应生成氢氧化铁,B正确;Y是氧化亚铁,是黑色粉末,Z为氧化铁,是一种红棕色粉末,常用作红色油漆和涂料,C错误;Q是+2价的盐,P为+3价盐,D错误。
4.C 解析 氧化性的强弱顺序是Fe3+>Cu2+>Fe2+,还原性:Fe>Cu。Fe先与Fe3+反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,若铁有剩余,则容器中一定有Fe2+存在,A错误;若FeCl3还有剩余,由于Cu能与Fe3+发生反应Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+,因此容器中不可能含Cu,B错误;Fe能与CuCl2发生反应Fe+Cu2+Fe2++Cu,若容器中有CuCl2,则容器中不可能含有Fe,C正确;如果部分铜单质与FeCl3反应,则Cu有剩余,同时溶液中含有Cu2+,D错误。
5.A 解析 绿茶中含有大量的鞣酸与FeSO4反应生成鞣酸亚铁,溶液为无色,鞣酸亚铁被氧化生成鞣酸铁而呈蓝黑色,A错误;向蓝黑色溶液中加入维生素C,溶液由蓝黑色恢复原色,说明维生素C能将鞣酸铁还原成鞣酸亚铁,表现还原性,B正确;H2O2和新制氯水均具有氧化性,能将Fe2+氧化为Fe3+,所以反应④中H2O2可以替换为新制氯水,C正确;因为绿茶叶水中的鞣酸与补铁剂中的Fe2+反应生成鞣酸亚铁,鞣酸亚铁不稳定,易被氧化为鞣酸铁,故服用补铁剂时不能喝绿茶,D正确。
6.答案 (1)Fe
(2)生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变为红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(3)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- (4)沸水 (5)2∶1
解析 由处理流程可知,向“废液”(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中加入过量铁,铁和氯化铁反应生成氯化亚铁、铁和氯化铜反应生成铜和氯化亚铁,故过量A应为铁,“滤液B”中含有氯化亚铁,固体中含有未反应的铁和生成的铜;向固体中加入过量盐酸,盐酸与铜不反应,盐酸与铁反应生成氢气和氯化亚铁,故D为氢气,“滤液C”中含有未反应的盐酸和生成的氯化亚铁;向“滤液B”与“滤液C”的混合溶液中通入氯气,氯气与氯化亚铁反应得到氯化铁溶液。
(5)将铜粉放入氯化铁溶液中,发生反应:Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+,假设已反应的Fe3+的物质的量为n,则有:
Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+
21
n0.5n
溶液中的Fe3+和Cu2+的物质的量相等,溶液中未反应的Fe3+的物质的量为0.5n,故已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为n∶0.5n=2∶1。
7.A 解析 由于氧化性:Fe3+>Cu2+,向混合溶液中加入铁粉,先后发生反应:①2FeCl3+Fe3FeCl2,②CuCl2+FeCu+FeCl2。由图可知,加入0~0.1mlFe时,发生反应①,故a点溶液中阳离子有Fe2+和Cu2+,B正确;a点之后加入0.1mlFe剩余固体为6.4g,说明析出0.1mlCu,继续加入0.1mlFe,固体质量为12.0g,其质量等于生成Cu和0.1ml铁粉的总质量,说明b点时反应②已进行完全,则向b点溶液加入NaOH溶液不能产生蓝色沉淀,A错误;由图可知,与FeCl3、CuCl2反应的铁粉均为0.1ml,则FeCl3、CuCl2的物质的量分别为0.2ml、0.1ml,故原混合溶液中c(FeCl3)∶c(CuCl2)=2ml·L-1∶1ml·L-1=2∶1,C正确;c点溶液中c(Cl-)等于原混合液中c(Cl-),则c点溶液中c(Cl-)=3×2ml·L-1+1ml·L-1×2=8.0ml·L-1,D正确。
8.B 解析 为得到干燥纯净的Cl2,应先用饱和食盐水除去HCl,再通过浓硫酸干燥气体,B错误;FeCl3易潮解,而F中的浓硫酸可起到干燥的作用,能防止G中水蒸气进入D中,D正确。
9.A 解析 腐蚀废液中主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2,加入过量铁粉,FeCl3、CuCl2与Fe反应生成FeCl2和Cu,反应2中X可以是Cl2、H2O2等氧化剂,则反应1和2中都发生氧化还原反应,A正确;操作1是过滤,用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒,缺少玻璃棒,B错误;若物质X为酸性KMnO4溶液,则FeCl3溶液会混入杂质,C错误;向FeCl3饱和溶液中滴加KSCN溶液,不会生成沉淀,D错误。
10.A 解析 CO还原Fe2O3能得到单质Fe,即使有Fe3O4,其溶于盐酸后产生的Fe3+能与Fe发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,加入KSCN溶液也不显红色,B错误;N+H+的溶液具有强氧化性,而Fe2+具有还原性,两者能发生氧化还原反应有Fe3+生成,遇KSCN溶液呈红色,不能证明样品是否变质,C错误;若原溶液中不存在Fe2+,存在Fe3+,先通入Cl2再加入KSCN溶液也呈红色,D错误。
11.C 解析 通过控制滴加稀硫酸的速率,可控制①中产生气泡的快慢,A正确;①中盛有浓硫酸,可用于干燥氢气,B正确;②中无水硫酸铜用于检验反应产生的水蒸气,③中盛有无水氯化钙,防止澄清石灰水中水蒸气进入装置②,不能用碱石灰,易吸收CO2,从而影响其检验,C错误;加热Y前,要先利用产生的氢气排出装置内的空气,防止氢气中混入空气,D正确。
12.答案 (1)A (2)将铁的氧化物溶解 (3)Fe3+ 还原性
(4)①2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- ②Fe3+具有氧化性
解析 (1)灼烧黑木耳必须用到酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳、玻璃棒;故答案为A。
(2)灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物,氧化铁不溶于水,酸浸的目的是将铁的氧化物溶解。
(3)取少许滤液于试管中,滴入几滴KSCN溶液,显红色,说明滤液中含有Fe3+;另取滤液检验,滤液能使KMnO4溶液紫色褪去,高锰酸根具有强氧化性,说明滤液中存在具有还原性的粒子。
(4)①向FeCl2溶液中添加新制氯水,氯水具有强氧化性,说明Fe2+具有还原性。
②向FeCl3溶液加入足量的铁粉,两者反应,其离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+,说明Fe3+具有氧化性。
13.答案 (1)圆底烧瓶
(2)降温,便于收集FeCl3 防止氯化铁凝结为固体后堵塞导气管
(3)排尽装置中的空气,防止铁被氧气氧化,同时可以避免反应产生的FeCl3吸收空气中的水蒸气而发生潮解
(4)①bc ②饱和食盐水
(5)40
解析 由实验装置可知:装置A中KMnO4与浓盐酸反应产生Cl2,浓盐酸具有挥发性,使制取的Cl2中含有杂质HCl、H2O,气体经装置B中浓硫酸干燥,氯气和铁粉发生反应2Fe+3Cl22FeCl3,水槽中冰水冷却,在装置C中收集到FeCl3,D为装有碱石灰的干燥管,可吸收未反应的氯气,同时防止空气中的水蒸气进入装置C中导致氯化铁潮解。
(1)盛放KMnO4的仪器为圆底烧瓶;KMnO4和浓盐酸反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水,用单线桥法表示其电子的转移为。
(2)装置C广口瓶需要浸入冰盐水中,目的是降温,便于收集FeCl3;FeCl3易升华,遇冷也易凝华,选用较粗的导管连接硬质玻璃管和广口瓶,可以防止氯化铁凝结为固体后堵塞导气管。
(3)先通入一段时间Cl2,目的是排尽装置中的空气,防止铁被氧气氧化,同时可以避免反应产生的FeCl3吸收空气中的水蒸气而发生潮解。
(4)①氯气的氧化性较强,铁和氯气反应生成氯化铁而不是氯化亚铁,a错误;过量的铁粉和FeCl3发生反应Fe+2FeCl33FeCl2,FeCl3被还原为FeCl2,b正确;A中HCl挥发进入硬质玻璃管,炽热铁粉和氯化氢反应生成FeCl2,c正确。
②若要得到较纯净的无水氯化铁,需要除去氯气中HCl气体,可在A、B装置间增加一个盛有饱和食盐水的洗气装置。
(5)红棕色固体为氧化铁,根据铁元素守恒可得该样品中铁元素的质量分数为×100%=40%。选项
操作和现象
结论或目的
A
向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液置于试管中,滴加2~3滴KSCN溶液,溶液呈红色
红砖中含有氧化铁
B
向CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液,溶液不显红色
黑色固体中没有Fe3O4
C
取少量Fe(NO3)2试样加水溶解,加稀硫酸酸化,再滴加KSCN溶液,溶液变为红色
该Fe(NO3)2试样已经变质
D
向某溶液中通入Cl2,然后加入KSCN溶液,变红色
原溶液中含有Fe2+
实验操作
实验现象
离子方程式
实验结论
向FeCl2溶液中添加新制氯水
溶液由浅绿色变为棕黄色
①
Fe2+具有还原性
向FeCl3溶液加入足量的铁粉
铁粉逐渐溶解,溶液由棕黄色变为浅绿色
Fe+2Fe3+3Fe2+
②
物质
性质
工业制法
氯化
铁
熔点为306 ℃,沸点为315 ℃;易升华;易吸收空气中的水分而潮解
向500~600 ℃的铁粉中通入氯气
氯化
亚铁
熔点为670 ℃;易升华
向炽热铁粉中通入氯化氢
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