高中化学必修一 3.1.2 铁的氢氧化物 铁盐和亚铁盐练习解析版）

3.1.2   铁的化合物  练习（解析版）

1．下列物质的颜色按淡黄色、黑色、红棕色、蓝色顺序排列的是(　　)

A．Cl2、Fe2O3、Na2O2、CuSO4·5H2O

B．Na2O2、Fe3O4、Fe2O3、CuSO4·5H2O

C．Fe2O3、Fe3O4、Na2O2、CuSO4·5H2O

D．CuSO4·5H2O、Fe2O3、FeO、Na2O2

【答案】B

【解析】淡黄色的物质是Na2O2，黑色的物质是Fe3O4，红棕色的物质是Fe2O3，蓝色的物质是CuSO4·5H2O。

2．在一些高档茶叶、点心等食品的包装盒中有一个小袋，将小袋打开，可以看到灰黑色粉末，其中有些已变成棕褐色。将上述粉末溶于稀盐酸，取上层清液，滴入几滴氯水，再滴加KSCN溶液，马上出现红色。以下结论不正确的是(　　)

A．该灰黑色粉末用作抗氧化剂

B．该灰黑色粉末不可食用

C．小袋中原来装有铁粉

D．小袋中原来装有氧化铁

【答案】D

【解析】从溶液遇KSCN出现红色看，黑色粉末应该含铁元素。氧化铁为红棕色粉末，D错误；该灰黑色粉末为还原铁粉，起到吸收包装盒中的氧气，防止高档茶叶、点心等食品变质的作用，故A、B、C正确。

3．已知硝酸能将Fe2＋氧化为Fe3＋。下列物质反应后一定能使KSCN溶液变红的是(　　)

①Fe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

【答案】B

【解析】要使KSCN溶液变红，则一定要产生Fe3＋，①和③中Cl2可将Fe和Fe2＋转化为Fe3＋，⑤中相当于有HNO3，可将Fe2＋氧化为Fe3＋，②中生成Fe2＋，④中Fe2O3溶于盐酸后产生的Fe3＋能与Fe反应，若Fe过量，则无Fe3＋。

4．在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加入b g 铁，充分反应后得到c g残余固体，已知a>c，则下列说法正确的是(　　)

A．残余固体是铜和铁

B．最后得到的溶液一定含有Cu2＋

C．将残余固体加入稀硫酸中一定有气泡产生

D．最后得到的溶液中可能含有Fe3＋

【答案】B

【解析】因为最后c g固体少于开始加入的a g铜，所以溶液中一定含有Cu2＋，B正确；残余固体只能是Cu，A错误；铜能与Fe3＋反应，不与稀硫酸反应，C、D错误。

5．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为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

【答案】A

【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。

6．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

【答案】D

【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。

7．在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，Fe3+、Cu2+和Fe2+的物质的量之比为3∶2∶1，现加入适量铁粉，使溶液中三种离子物质的量浓度之比变化为1∶2∶4，则参加反应的铁粉与原溶液Fe3+的物质的量之比为(　　)

A．2∶1　　　　 B．1∶2　　　　 C．1∶3　　　　 D．1∶4

【答案】C

【解析】在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，Fe3+、Cu2+和Fe2+的物质的量之比为3∶2∶1，现加入适量铁粉，使溶液中三种离子物质的量浓度之比变化为1∶2∶4，这说明可以视铜离子不变，铁离子减少2，亚铁离子增加3，所以根据离子方程式Fe+2Fe3+3Fe2+可知参加反应的铁是1，所以参加反应的铁粉与原溶液Fe3+的物质的量之比为1∶3。

8．印刷铜制线路板的“腐蚀液”为FeCl3溶液。已知铜、铁均能与FeCl3溶液反应，反应方程式分别为：Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2，Fe＋2FeCl3===3FeCl2。现将一铜、铁混合粉末加入到盛有FeCl3溶液的烧杯中，充分反应后烧杯中仍有少量固体，关于烧杯中物质组成的说法正确的是(　　)

A．溶液中一定含FeCl3，固体一定是铁和铜

B．溶液中一定含FeCl2，固体一定含铜

C．溶液中一定含FeCl2、CuCl2，固体一定含铜

D．溶液中一定含FeCl2，固体一定是铁和铜

【答案】B

【解析】因为金属活动性Fe>Cu，所以先发生Fe＋2FeCl3===3FeCl2，再发生Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2，充分反应后仍有少量固体，该固体可能是Cu或Fe、Cu混合物；FeCl3反应完全，一定有FeCl2，故A错；B正确；C中CuCl2不一定含有，可能Fe没有反应完而FeCl3就已经反应完了，错误；D中固体中的铁可能已经反应完了，错误。

9．用一定量的铁与足量的稀硫酸及足量的CuO制取单质铜，有人设计了以下两种方案：

①FeH2Cu   ②CuOCuSO4Cu

若按实验原则进行操作，则两者制得单质铜的量为(　　)

A．一样多                B．①多

C．②多                  D．无法判断

【答案】C

【解析】铁的量一定，转移的电子数一定。由于H2还原CuO的实验中开始需消耗H2排净装置中的空气，实验结束后，铜需在H2气氛中冷却，所以能够用于还原CuO的H2量减少，据电子守恒原理可知，①制得铜较少。

10．下列说法不正确的是(　　)

A．将水蒸气通过灼热的铁粉，粉末变红

B．FeCl3溶液能与Cu反应，可用于蚀刻印刷电路

C．取少量溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在Fe3＋

D．小苏打是面包发酵粉的主要成分之一

【答案】A

【解析】Fe与H2O(g)反应生成黑色的Fe3O4。

11．(1)合成氨工业生产中所用的α­Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3。

①某FeO、Fe2O3混合物中，铁原子、氧原子的物质的量之比为4∶5，其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为________。

②当催化剂中＋2价铁与＋3价铁的物质的量之比为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，保留两位小数)。

(2)电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。

①用FeO、Fe2O3和稀盐酸、氯气制取FeCl3溶液的离子方程式为__________________、__________________、____________________，检验溶液中Fe3＋存在的试剂是________。

②写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式：______________________________，当转移电子数为6.02×1024时，被氧化的物质的质量为________。

【答案】(1)①2∶1　②0.72　(2)①FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O　Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　KSCN溶液　②2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2　320 g

【解析】(1)①设混合物中铁、氧原子物质的量分别为4 mol、5 mol，FeO的物质的量为x，根据正、负电荷总数相等有：2x＋(4 mol－x)×3＝5 mol×2，x＝2 mol，故Fe2O3的物质的量为1 mol。故FeO与Fe2O3的物质的量之比为2∶1。

②设催化剂中含1 mol FeO、1 mol Fe2O3，则催化剂中氧原子的物质的量为1 mol＋1 mol×3＝4 mol。催化剂中铁的质量分数为≈0.72。或二者的混合物组成相当于Fe3O4，故铁元素的质量分数为≈0.72。

(2)①FeO、Fe2O3与盐酸反应，生成FeCl2、FeCl3，通入氯气氧化FeCl2制取FeCl3。

②FeCl3溶液与Cu反应生成FeCl2和CuCl2，转移电子数为6.02×1024时，被氧化的铜的物质的量为5 mol，质量为320 g。

12．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。

【答案】(1)铁屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

(2)打开

(3)A装置中反应一段时间后，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

【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，发生反应为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)A装置中反应一段时间后，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白色沉淀转化为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。

13．已知X为Fe2O3和CuO的混合物，且氧化性强弱顺序：Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋。X样品可发生如图所示的转化关系：

(1)写出步骤③可能发生反应的离子方程式：________________________________________。

(2)若溶液E中只有一种金属离子，则一定是____________________；若溶液E中含有两种金属离子，则一定是____________________。

(3)若D固体是纯净物，该固体是________(填化学式)。

【答案】(1)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu、2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑

(2)Fe2＋　Fe2＋、Cu2＋　(3)Cu

【解析】(1)①步中的反应为CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O、Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O，所得溶液为FeCl3、CuCl2及过量的HCl的混合溶液；步骤②得到的固体有铜、铁两种，若B是铜，根据题给的氧化性顺序可知，只有一个反应：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，不会产生F气体，故B应是铁。(2)若溶液E中只有一种金属离子，则必然是氧化性最弱的Fe2＋；若溶液E中含有两种金属离子，则为Fe2＋、Cu2＋。