第12讲 铁铜及其化合物（讲义）（解析版） 练习题

这是一份第12讲 铁铜及其化合物（讲义）（解析版） 练习题，共18页。试卷主要包含了铁的位置和物理性质等内容，欢迎下载使用。
第12讲 铁铜及其化合物
一 铁的位置和物理性质

1.铁及其化合物间的主线
Fe―→―→―→
2.铁及其化合物间的转化关系

3.铁元素的变价
(1)单质铁
①生成＋2价：铁与S、H＋、Cu2＋、I2等反应生成＋2价。
如：Fe＋SFeS、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。
②生成＋3价：铁与Cl2、Br2等反应生成＋3价。如2Fe＋3Cl22FeCl3。
③生成＋2、＋3价：铁与H2O、O2反应生成Fe3O4。3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
④铁与HNO3反应：
当Fe过量生成＋2价，3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO＋4H2O；
当Fe不足时生成＋3价，Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO＋2H2O。
(2)铁的化合物：FeO、Fe3O4、Fe2O3、Fe(OH)2、Fe(OH)3、Fe2＋、Fe3＋等。
＋2价铁具有还原性，与强氧化性物如HNO3、Cl2等发生氧化还原反应：
如：3FeO＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO＋5H2O。
＋3价铁具有氧化性，与强还原性物质，
如：HI、Fe、Cu、I－、S2－等发生氧化还原反应，
如：Fe2O3＋6HI===2FeI2＋I2＋3H2O,2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
特别强调：
①Fe与一般酸反应生成Fe2＋，与酸的量无关，但Fe与稀HNO3反应时最终铁的价态与铁的量有关。
②铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3；铁与碘蒸气反应生成的是FeI2而不是FeI3。
4.铁的氧化物
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
—
铁红
磁性氧化铁
色态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
溶解性
难溶于水
难溶于水
难溶于水
铁的价态
＋2价
＋3价
＋2价，＋3价
与H＋反应的离子方程式
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
共性
高温时，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，生成单质铁

特别强调：
①FeO、Fe3O4、Fe2O3与硝酸反应时均生成Fe3＋。
②Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有的铁显＋2价，的铁显＋3价。
课堂检测01
1．下列说法正确的是________(填序号)。
①Fe在稀硝酸中发生钝化。
②FeS、FeCl2、FeCl3均可以通过单质化合得到。
③铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分为Fe2O3·xH2O。
④常温下，用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸。
⑤Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。
⑥Fe3O4中的Fe有＋2、＋3价，故Fe3O4为混合物。
⑦FeO、Fe3O4溶于强酸，溶液中一定含有Fe2＋。
答案：③④
2．“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能是(　　)
A．土壤中含有铁粉、二氧化锰等
B．黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是添加了红色耐高温染料
C．土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色Cu
D．土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3
答案：D　
【解析】土壤中含有铁元素，经过不同工艺煅烧时，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3，故D项正确。
3．下列叙述正确的是(　　)
A．Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应
B．足量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2
C．先后将等物质的量的Fe2O3和Fe分别溶于同一稀盐酸时无气体放出
D．Fe2O3→FeCl3(aq)无水FeCl3，在给定的条件下能实现转化
答案：C　
【解析】A项，Fe与稀硝酸反应不是置换反应；B项，Fe与Cl2反应只生成FeCl3，与Fe的量无关；C项，Fe2O3＋Fe＋6H＋===3Fe2＋＋3H2O；D项，FeCl3(aq)加热，Fe3＋水解最终生成Fe(OH)3。
4.在硫酸铁溶液中，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，下列说法中正确的有(　D　)
①若a>c，则残余固体是铁和铜的混合物　
②若a>c，则最终溶液中一定有Fe2＋和Cu2＋　
③若a>c，则最终溶液中一定没有Fe3＋　
④若aFe3O4
D．FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应，且反应类型均为复分解反应
答案：D
【解析】FeO和Fe3O4均为黑色固体，Fe2O3为红棕色固体，故A错误；Fe3O4是一种纯净物，化合价是一种复合化合价，故B错误；在1 400 ℃以上的温度下加热Fe2O3时，Fe2O3会部分失去氧，生成Fe3O4，说明四氧化三铁稳定，故C错误；FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应生成盐和水，反应过程中无元素化合价变化，反应类型均为复分解反应，故D正确。
2． 下列说法错误的是(　 　)
①向NaClO溶液中滴入少量FeSO4溶液，反应的离子方程式为
2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===Cl－＋2Fe3＋＋H2O
②向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液，再滴加H2O2溶液，溶液变成血红色，说明Fe2＋既有氧化性又有还原性
③将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液，有气体生成，溶液呈血红色，则稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋
④向某溶液中滴加氯水后再加入KSCN溶液，溶液呈红色，溶液中一定含有Fe2＋
⑤在溶液中加KSCN溶液显红色，证明原溶液中有Fe3＋，无Fe2＋
A．①②③④ B．①②③④⑤
C．②③④ D．②③④⑤
答案：B
【解析】①NaClO溶液为碱性溶液，滴入少量硫酸亚铁溶液时，亚铁离子被ClO－氧化，离子方程式中不能写H＋而应写水且生成Fe(OH)3沉淀，错误；②向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液再滴加H2O2溶液，H2O2溶液将Fe2＋氧化为Fe3＋，溶液变为血红色，体现Fe2＋的还原性，不能说明Fe2＋具有氧化性，错误；③将稀硝酸加入过量铁粉中，生成Fe(NO3)2、NO和水，由于铁粉过量，故溶液中无Fe3＋，加入KSCN后溶液不会变红，错误；④若溶液中有Fe3＋无Fe2＋时也会出现红色，若先加入KSCN溶液，无明显现象，再滴入氯水呈红色可证明原溶液中含Fe2＋，错误；⑤加入KSCN溶液，溶液显红色，说明一定含有Fe3＋，但无法确定是否含有Fe2＋。错误。
3.准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，则这种铁的氧化物为(　　)
A．Fe3O4 B．Fe2O3
C．FeO D．以上都不是
答案:C
【解析】4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO、CO2的物质的量也为0.04 mol，增加的氧元素为0.04 mol，质量为0.04 mol×16 g·mol－1＝0.64 g，铁的氧化物中氧元素质量为0.64 g，铁元素质量为2.88 g－0.64 g＝2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为∶0.04 mol＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。
4.有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为(　　)
A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7
答案: D
【解析】根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。
5.在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，充分反应后得到c g残余固
体，且a>c，则下列说法正确的是(　　)
A．残余固体是铜和铁
B．最后得到的溶液中一定含有Cu2＋
C．将残余固体加入稀硫酸中，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a>c，说明b g铁完全反应，溶液中含Cu2＋、Fe2＋，不含Fe3＋，B正确。
6.下列除杂的操作不正确的是(　　)
A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤
B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤
C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反应后过滤
D．CuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CuO充分反应后过滤
答案：C　
【解析】FeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，加入Mg与
H＋反应，平衡右移，使Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，A正确；加入过量铁粉，FeCl3与Fe反应生成FeCl2而达到除杂的目的，B正确；C项中加入NaOH溶液，Cu2＋、Fe3＋均转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求，错误；先用H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl3的水解，加入CuO与H＋反应将Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，D正确。
7.将一定量的SO2通入FeCl3溶液中，取混合溶液分别进行下列实验，能证明SO2与FeCl3溶液发生了氧化还原反应的是(　　)
选项
实验操作
现象
A
加入NaOH溶液
生成红褐色沉淀
B
加入Ba(NO3)2溶液
生成白色沉淀
C
加入酸性KMnO4溶液
紫色褪去
D
加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液
生成蓝色沉淀

答案：D　
【解析】如果SO2与FeCl3溶液发生了氧化还原反应，硫元素的化合价由＋4升为＋6，铁元素的化合价由＋3降为＋2，因此证明二者发生氧化还原反应，实际上就是证明混合液中存在SO或Fe2＋。加入NaOH溶液Fe2＋和Fe3＋都能转化为沉淀，且最终均变为红褐色的氢氧化铁沉淀，A项错误；SO2溶于水使溶液呈酸性，酸性条件下NO具有强氧化性，与二氧化硫溶液发生氧化还原反应生成SO，因此会干扰SO的检验，应改为氯化钡溶液，B项错误；二氧化硫与Fe2＋均能使酸性高锰酸钾溶液褪色，前者会干扰Fe2＋的检验，C项错误；铁氰化钾溶液遇Fe2＋生成特殊的蓝色沉淀，遇Fe3＋则无此现象，因此能证明SO2与FeCl3溶液混合时发生了氧化还原反应，D项正确。
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)。下列说法正确的是(　　)

A．导管g的作用是增强装置的气密性
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．出于简化装置的目的，F装置可拆除
答案：C　
【解析】导管g的作用是平衡气压，保证液体顺利滴下，A错误；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中的浓硫酸起到干燥的作用，防止G中水蒸气进入D中，不能拆除，D错误。
9.下列关于Fe3＋、Fe2＋性质实验的说法错误的是(　　)

A．用如图装置可以制备Fe(OH)2
B．配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度
C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，此现象不能确定溶液中含有Fe2＋
D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化
答案：C
【解析】反应开始时生成的H2进入B中，可排出其中的空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化，一段时间后关闭止水夹C，A中硫酸亚铁进入B中可生成Fe(OH)2，A项正确；FeCl3易水解，为抑制水解配制溶液时先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度，B项正确；Fe3＋与铁反应可生成Fe2＋，则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化，D项正确。
10.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．出于简化装置的目的，F装置可拆除
答案：AC
【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中的浓硫酸起到干燥的作用，防止G中水蒸气进入D中，不能拆除，D错误。
11.欲探究浓硫酸与Fe共热反应后铁元素的价态，设计下列实验，请填空：
将反应后试管中的溶液稀释。取少量溶液，滴入3～5滴________溶液，若溶液呈红色，则证明含有Fe3＋，否则不含Fe3＋；取少量溶液，滴入3～5滴________溶液，若溶液褪色，则证明含有Fe2＋，否则不含Fe2＋。若实验证明反应后的溶液中只含有Fe3＋，则反应的化学方程式是________________________________。
答案：KSCN　酸性KMnO4 2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O
12.绿矾被广泛用于医药和工业领域，工业上两种制备绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如图所示，根据题意回答下列问题：
方法一：利用黄铜矿粉(主要成分为CuFeS2)制取绿矾

(1)试剂a和试剂b分别是________________，操作1的名称是________。
(2)有一种细菌在有氧气存在的稀硫酸中，可以将CuFeS2氧化成硫酸盐，写出该反应的化学方程式：________________________。
方法二：利用工业废铁屑制取绿矾

(3)加入适量Na2CO3溶液的作用是____________。
(4)操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器名称有__________________________________________。
(5)通过检验CO来判断操作Ⅰ是否洗涤干净，检验的方法是_____________________。
答案：(1)稀H2SO4、铁粉　过滤 (2)4CuFeS2＋17O2＋2H2SO4===4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O　(3)除去油污　(4)烧杯、玻璃棒、漏斗　(5)取少量最后一次的洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则已经洗涤干净；若有白色沉淀生成，则未洗涤干净
【解析】(1)由流程图可知滤渣2为Fe(OH)3，而目标产物为绿矾(FeSO4·7H2O)，所以试剂a为稀H2SO4，起溶解作用，b为铁粉，起还原作用；由流程图可知操作1为过滤，其作用为除去过量的铁粉。(2)由题意可知，在细菌的作用下，氧气氧化黄铜矿的反应方程式为4CuFeS2＋17O2＋2H2SO4===4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O。(3)CO水解时使溶液呈碱性，可以除去油污。(4)因为操作Ⅰ为过滤与洗涤，所用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗。
13.某小组在验证反应“Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag”的实验中检测到Fe3＋，发现和探究过程如下。
向硝酸酸化的0.05 mol·L－1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。
(1)检验产物
①取出少量黑色固体，洗涤后，____________________________________(填操作和现象)，证明黑色固体中含有Ag。
②取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有__________。
(2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3＋，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3＋，乙依据的原理是______________________________________________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验：
①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：
序号
取样时间/min
现象
ⅰ
3
产生大量白色沉淀；溶液呈红色
ⅱ
30
产生白色沉淀，较3 min时量少；溶液红色较3 min时加深
ⅲ
120
产生白色沉淀，较30 min时量少；溶液红色较30 min时变浅

(资料：Ag＋与SCN－生成白色沉淀AgSCN)
②对Fe3＋产生的原因作出如下假设：
假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3＋；
假设b：空气中存在O2，由于________________________________(用离子方程式表示)，可产生Fe3＋；
假设c：酸性溶液中的NO具有氧化性，可产生Fe3＋；
假设d：根据____________________________________________现象，判断溶液中存在Ag＋，可产生Fe3＋。
③下述实验可证实假设a、b、c不是产生Fe3＋的主要原因。
实验：向硝酸酸化的__________溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。3 min时溶液呈浅红色，30 min后溶液几乎无色。
答案：(1)①加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀　②Fe2＋　
(2)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋　②4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O　加入KSCN溶液后产生白色沉淀　③0.05 mol·L－1 NaNO3
【解析】(1)①黑色固体溶于热的硝酸溶液后，向其中加入稀盐酸，产生白色沉淀，可证明黑色固体中含有Ag。②可利用K3[Fe(CN)6]检验Fe2＋的存在。(2)Fe3＋具有较强的氧化性，过量的铁粉会与Fe3＋反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。②空气中的O2会与Fe2＋发生氧化还原反应，产生Fe3＋；加入KSCN溶液后产生白色沉淀，说明溶液中存在Ag＋，Ag＋可与Fe2＋反应产生Fe3＋。③实验可证明假设a、b、c不是产生Fe3＋的主要原因，只要将原实验反应体系中的Ag＋替换，其他微粒的种类及浓度保持不变，做对比实验即可，所以可选用0.05 mol·L－1 NaNO3溶液(pH≈2)。
14.铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛。请根据下列实验回答问题。
(1)生铁中含有一种铁碳化合物X(Fe3C)。X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，将Y溶于过量盐酸后溶液中大量存在的阳离子是____________，Y与过量浓硝酸反应后的溶液中含有的盐的化学式为_____________________________________
(2)某溶液中含有Mg2＋、Fe2＋、Al3＋、Cu2＋等离子，向其中加入过量的NaOH溶液后，过滤，将滤渣高温灼烧并将灼烧后的固体投入到过量的稀盐酸中，所得溶液与原溶液相比，溶液中大量减少的阳离子是________(填字母)。
A．Mg2＋　　 B．Fe2＋　　　C．Al3＋　　　D．Cu2＋
(3)氧化铁是重要工业颜料，用废铁屑制备它的流程图如下：

①操作Ⅰ的名称是________；操作Ⅱ的名称是_________；操作Ⅱ的方法为___________________。
②Na2CO3溶液可以除油污，原因是(用离子方程式表示)_______________________。
③请写出生成FeCO3沉淀的离子方程式：_________________________________________。
答案：(1)Fe2＋、Fe3＋、H＋　Fe(NO3)3　(2)BC
(3)①过滤　洗涤　在漏斗中加入适量蒸馏水至恰好没过沉淀，让蒸馏水自然流下，重复2～3次
②CO＋H2OHCO＋OH－
③Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O
【解析】(1)根据题意，有磁性的固体Y为Fe3O4，与过量的盐酸反应生成FeCl2、FeCl3，溶液中有剩余的HCl，所以反应后的溶液中大量存在的阳离子是Fe2＋、Fe3＋、H＋，硝酸具有强氧化性，Fe3O4与过量的浓硝酸反应生成Fe(NO3)3。
(2)加入过量的NaOH溶液，Al3＋转化为AlO，Mg2＋、Fe2＋、Cu2＋转化为氢氧化物沉淀，且Fe(OH)2易被氧化，灼烧固体得到MgO、CuO、Fe2O3，投入到过量的稀盐酸中，所得溶液中含有Mg2＋、Fe3＋、Cu2＋，与原溶液相比，溶液中大量减少的阳离子是Al3＋、Fe2＋。
(3)①由工艺流程图可知，操作Ⅰ是将固体与液体分离，应采取过滤的方法；FeCO3沉淀会附着其他离子，需要进行洗涤，具体操作为在漏斗中加入适量蒸馏水至恰好没过沉淀，让蒸馏水自然流下，重复2～3次。②CO水解：CO＋H2OHCO＋OH－，Na2CO3溶液呈碱性，油污主要成分为油脂，在碱性条件下水解而易除去。③由工艺流程图可知，操作Ⅰ所得的滤液中主要有FeSO4，加入NH4HCO3，实质是Fe2＋和HCO反应生成FeCO3，同时生成CO2和H2O，反应的离子方程式为Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。