铁及其化合物
铁的性质
1.(2020·成都模拟)某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。下列从分类角度分析正确的是 ( )
A.实验①、③反应制得的物质均为纯净物 B.实验②、③均未发生氧化还原反应 C.实验①、③均为放热反应
D.实验①、②所涉及的物质均为电解质
【解析】选B。实验③制得的是Fe(OH)3胶体,属于混合物,且属于吸热反应,A、C错误;实验①中Cl2、铁丝均为单质,既不属于电解质,也不属于非电解质,D错误。 【加固训练】
(2020·榆林模拟)若用铁制取较纯净的氧化铁,且要求符合“绿色化学”的思想,下列实验方案最好的是 ( ) A.使铁在潮湿的空气中缓慢氧化
B.铁在氯气中燃烧,加水溶解,然后加入足量NaOH溶液,过滤、洗涤,最后充分加热分解
C.使铁溶解于稀硫酸中,然后加入足量NaOH溶液,过滤、洗涤,最后充分加热分解
D.使铁与足量稀硝酸反应,然后加入足量NaOH溶液,过滤、洗涤,最后充分加热分解
【解析】选C。A中生成的为水合氧化铁,且反应速率较慢,错误;B中用到有毒气体Cl2,错误;D中产生有毒气体NO,错误。
数轴法分析铁与稀HNO3反应的产物
一是明确哪种物质过量,二是根据两种物质的量分析讨论判断,根据反应方程式:
(1)HNO3过量:Fe+4HNO3(2)Fe过量: 3Fe+8HNO3(3)用数轴表示:
Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,铁元素的存在形式为Fe3+。 3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,铁元素的存在形式为Fe2+。
(4)解题时需注意量的范围:
产物
≤ ≥
Fe(NO3)3 Fe(NO3)2 Fe(NO3)3和
在～ 之间
Fe(NO3)2
铁的氧化物的性质
都反应完全 HNO3可能有剩余 Fe可能有剩余 Fe和HNO3
结论
2.纳米级四氧化三铁是应用最为广泛的软磁性材料之一。沉淀法是目前制备纳米四氧化三铁的重要方法,其流程如图所示:
下列说法错误的是 ( ) A.保存溶液A时,应加入少量铁粉 B.其制备反应类型不属于氧化还原反应 C.取滤液进行焰色反应,火焰为黄色
D.FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比最好应为2∶1
【解析】选D。Fe2+易被空气中的氧气氧化,在保存含Fe2+的溶液时,需要加入铁粉,A正确;反应中无元素化合价的变化,不是氧化还原反应,B正确;滤液中含有Na+,所以进行焰色反应时火焰为黄色,C正确;Fe3O4可写成FeO·Fe2O3,所以n(Fe2+)∶n(Fe3+)=1∶2,D错误。 【加固训练】
1.铁是日常生活中使用最广泛的金属,下列关于铁的一些说法正确的是 ( )
A.常温下浓硫酸与铁不反应,故常温下可用铁制容器贮藏贮运浓硫酸 B.铁能被磁铁吸引,但纯铁易被腐蚀
C.将少量还原性铁粉放入试管中,加适量的水,加热也可实现该反应 D.在人体内的血红蛋白中含有铁元素
【解析】选D。常温下铁在浓硫酸中钝化,钝化是化学变化,A错误;当铁中含有杂质时,在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀,而纯铁的抗腐蚀能力较强,B错误;
铁与水蒸气在高温条件下可反应,与液态水加热也不反应,C错误;在人体内的血红蛋白中含有铁元素,D正确。
2.铁的常见化合价有+2价和+3价。据研究,铁在浓HNO3中发生钝化时,可生成一种化学式为Fe8O11的化合物,它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为 ( )
A.FeO·3Fe2O3 B.2FeO·3Fe2O3 C.FeO·2Fe2O3 D.2FeO·Fe2O3
【解析】选B。化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物,设化学式为nFeO·mFe2O3,则:n+2m=8、n+3m=11,解得n=2,m=3,该化合物可以表示为2FeO·3Fe2O3。
3.把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中,若反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO,下列说法正确的是 ( ) A.反应后生成的盐只为Fe(NO3)3 B.反应后生成的盐只为Fe(NO3)2
C.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物质的量之比为1∶3 D.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物质的量之比为3∶1 【解析】选C。n(Fe)=
=0.4 mol,Fe在反应的过程中失去的电子数应
介于0.8 mol(此时只产生Fe2+)和1.2 mol(此时只产生Fe3+)之间,又产生0.3 mol NO2和0.2 mol NO,即反应过程中硝酸得电子物质的量为0.3 mol×(5-4)+ 0.2 mol×(5-2)=0.9 mol,产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2,设前者的物质的量为x,后者的物质的量为y,则由铁原子守恒可得x+y=0.4 mol,由得失电子守恒得3x+2y=0.9 mol,解得x=0.1 mol,y=0.3 mol。
4.(2020·长春模拟)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 mol·L-1的稀硝酸,恰好使混合物完全溶解,放出1.344 L NO(标准状况),往所得溶液中加入KSCN溶液,无红色出现。若用足量的CO在加热下还原相同质量的混合物,能得到铁的物质的量为 ( ) A.0.24 mol B.0.21 mol C.0.16 mol D.0.14 mol
【解析】选B。根据题意知反应后的溶液为Fe(NO3)2溶液,根据氮原子守恒可知n(Fe)=×(0.12×4 mol- mol)=0.21 mol,故相同质量的混合物与足量CO
反应生成的Fe为0.21 mol。
FeO与Fe3O4中铁有+2价,遇到强氧化剂时会被氧化
(1)FeO和Fe3O4与足量HNO3反应时,发生氧化还原反应,Fe2+被HNO3氧化生成Fe3+。 (2)Fe2O3和Fe3O4与足量HI反应时,发生氧化还原反应,Fe3+被I-还原生成Fe2+。
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2021届高考化学一轮复习铁及其化合物作业(1)
