（江苏专用）2018年高考化学一轮复习 微考点20 铁及其化合物的实验探究

微考点20 铁及其化合物的实验探究

1．铁是目前人类使用量最大的金属，它能形成多种化合物。

(1)取5.6 g的生铁与足量的稀硫酸混合反应，无论怎样进行实验，最终收集的气体体积均小于2.24 L(标准状况)，最主要的原因是____________________________；所得溶液在长时间放置过程中会慢慢出现浅黄色，试用离子方程式解释这一变化的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)ZnFe2Ox是一种新型纳米材料，可将工业废气中的某些元素转化为游离态，制取纳米

ZnFe2Ox和用于除去废气的转化关系为ZnFe2O4ZnFe2Ox。若上述转化反

应中消耗的n(ZnFe2O4)∶n(H2)＝2∶1，x的值为________。请写出 ZnFe2Ox与NO2反应的化学方程式：____________________________________________(x用前一问求出的具体值)。 (3)LiFePO4(难溶于水)材料被视为最有前途的锂离子电池材料之一。

①以 FePO4(难溶于水)、Li2CO3、单质碳为原料在高温下制备LiFePO4，该反应还生成一种可燃性气体，则反应的化学方程式为________________________________________________。 ②磷酸铁锂动力电池有几种类型，其中一种(中间是锂离子聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开)工作原理为FePO4＋Li

LiFePO4。则放电时正极上的电极反应式为

________________________________________________________________________。 (4)已知25 ℃时Ksp[Fe(OH3)]＝4.0×10

－38

，此温度下若在实验室中配制5 mol·L 100 mL

－1

－1

FeCl3溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加入______ mL 2 mol·L酸(忽略加入盐酸时溶液体积的变化)。

2．铁及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。 (1)铁元素在元素周期表中的位置为________________。

的盐

(2)等物质的量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气在一定条件下反应，产生相同条件下的气体体积比为__________；铁在高温条件下与水蒸气反应的化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程

如图：

已知：常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物 开始沉淀(pH) 完全沉淀(pH) Fe 2.3 3.2 3＋Fe 7.5 9.7 2＋Al 3.4 4.4 3＋①加入少量NaHCO3的目的是调节pH，应控制pH的范围为________________。

②碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe(OH)]，可部分水解生成聚合离子[Fe2(OH)4]。该水解反应的离子方程式为______________________________________________。 (4)高铁酸钾(K2FeO4)也是常用的水处理剂。它的制备方法有多种。

①熔融法又称为过氧化钠氧化法。先在高温熔融的条件下制备高铁酸钠：Fe＋3Na2O2===Na2FeO4＋2Na2O，再将高铁酸钠加入到氢氧化钾溶液里，发生反应：2KOH＋Na2FeO4===K2FeO4＋2NaOH，请根据复分解反应原理分析该反应发生的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②电解法制备高铁酸钾。铁和石墨分别做两个电极的电极材料，氢氧化钠溶液做电解液实现电解制备。阴极的电极材料为__________，写出阳极的电极反应式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 3．(2017·南京一中10月高考模拟)硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]较硫酸亚铁不易被氧气氧化，是分析化学中重要的试剂，常用于代替硫酸亚铁。硫酸亚铁铵在500 ℃时隔绝空气加热完全分解。回答下列问题：

(1)硫酸亚铁铵隔绝空气加热完全分解，发生了氧化还原反应，固体产物可能有FeO和Fe2O3，气体产物可能有NH3、SO3、H2O、N2和____________。

(2)为检验分解产物的成分，设计如下实验装置进行实验，加热A中的硫酸亚铁铵至分解完全。

2＋

2＋

①A中固体充分加热较长时间后，通入氮气，目的是____________________________ ________________________________________________________________________。 ②为验证A中残留物是否含有FeO，需要选用的试剂有________(填字母)。 A．KSCN溶液 C．浓盐酸

B．稀硫酸 D．KMnO4溶液

③装置B中BaCl2溶液的作用是为了检验分解产物中是否有______________气体生成，若含有该气体，观察到的现象为_________________________________________________。 ④若A中分解产物有N2，固体残留物只有Fe2O3，Fe2O3的物质的量为b mol，C中沉淀物质的量为a mol，则b________(填“大于”、“小于”或“等于”)a。

⑤实验中，观察到C中有白色沉淀生成，则C中发生反应的反应方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。

(3)为测定某固体样品中(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的含量，某实验小组做了如下实验： 测定原理：MnO4＋Fe＋H===Mn＋Fe＋H2O(方程式未配平)

测定步骤：步骤一：准确称量20.00 g硫酸亚铁铵晶体，配制成100 mL溶液；

步骤二：取所配溶液25.00 mL于锥形瓶中，加稀H2SO4酸化，用0.100 0 mol·L KMnO4溶液滴定至终点，重复两次，平均消耗KMnO4溶液16.00 mL。

①如何判断滴定终点？_______________________________________________________ ________________________________________________________________________ ②产品中(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的质量分数为________________。

4．已知氯化亚铁的熔点674 ℃、沸点1 023 ℃；氯化铁在300 ℃以上易升华，易溶于水并且有强烈的吸水性。在500 ℃条件下氯化亚铁与氧气可能发生多种反应，反应之一为△

12FeCl2 ＋3O2=====2Fe2O3 ＋8FeCl3。某研究小组选用以下装置(夹持装置省略，装置可重复选用)进行反应的探究。回答下列问题：

－1

－

2＋

＋

2＋

3＋

(1)装置的合理连接顺序为A、______________、D，其中E装置U形管左边设计为粗导管的目的是__________________________________________________________

________________________________________________________________________。 (2)A装置中发生反应的化学方程式为_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)反应过程发现，装置B中除生成红棕色固体外，还观察到黄绿色气体，生成该气体的化学方程式为______________________________________________________

________________________________________________________________________。 (4)待B中充分反应后，停止加热后，还需持续通氧气至

________________________________________________________________________。 (5)设计实验：

①利用E装置U形管里的固体验证Fe(OH)3是弱碱：__________________________________。 ②测定装置B的残留固体中铁元素的质量分数：___________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 5．氯化亚铁具有独有的脱色能力，适用于染料、染料中间体、印染、造纸行业的污水处理。某课题小组设计如下方案制备氯化亚铁并探究氯化亚铁(Fe)的还原性。 某同学选择下列装置用氯化铁制备少量氯化亚铁(装置不可以重复使用)。

查阅资料知：氯化铁遇水剧烈水解，在加热条件下氢气还原氯化铁生成FeCl2和HCl。

2＋