Question

铁及其化合物之间的相互转化可用下式表示：
Fe²⁺

①

④

Fe³⁺

②

③

FeO₄^2-（高铁酸根离子）
回答下列有关问题：
（1）Fe与过量稀硫酸反应可以制取FeSO₄．若用反应所得的酸性溶液，实现上述①的转化，要求产物纯净，可选用的试剂是

 

（选填序号）．
A．Cl₂          B．Fe          C．HNO₃        D．H₂O₂
（2）上述转化得到的硫酸铁可用于电化浸出黄铜矿精矿工艺．精矿在阳极浸出的反应比较复杂，其中有一主要反应CuFeS₂+4Fe³⁺=Cu²⁺+5Fe²⁺+2S（CuFeS₂中S为-2价），下列说法正确的是

 

（选填序号）．
A．从物质分类的角度看，黄铜矿属于合金
B．反应中，所有铁元素均被还原
C．反应中，CuFeS₂ 既作氧化剂又作还原剂
D．当转移1mol电子时，46g CuFeS₂参加反应
（3）下述反应中，若FeSO₄和O₂的系数比为2：1，试配平下列方程式：

 

FeSO₄+

 

K₂O₂→

 

K₂FeO₄+

 

K₂O+

 

K₂SO₄+

 

O₂↑
（4）向某稀HNO₃和Fe（NO₃）₃的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生无色气体，该气体遇空气变红棕色，溶液中Fe²⁺浓度和加入Fe粉的物质的量之间的关系如图所示．则稀溶液中HNO₃和Fe（NO₃）₃的物质的量浓度之比为

 

．
（5）某同学将铁与水蒸气高温反应后的固体物质溶解在过量盐酸中，如何判断所得溶液中是否含有Fe³⁺？

 

．

Answer 1

考点：铁的化学性质,化学方程式的有关计算

专题：计算题,元素及其化合物

分析：（1）根据物质的性质及是否引进杂质确定选项；
（2）根据合金的定义、化合价的升降、发生反应的物质与转移电子之间的关系判断；
（3）根据得失电子数相等配平反应方程式，注意化合价的判断方法；
（5）混合溶液中加入铁粉发生的反应为：3Fe+8HNO₃（稀）═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，2Fe（NO₃）₃+Fe═3Fe（NO₃）₂，由图象可知，加入2molFe粉时，铁离子完全反应生成Fe²⁺的物质的量之比为3mol，设混合溶液中有x mol HNO₃，y mol Fe（NO₃）₃，根据列放出计算；
（5）铁离子的检验加KSCN溶液，观察溶液是否呈血红色．

解答： 解：（1）要使产物纯净，必须物质间发生反应后，没有杂质生成，则
a、氯气有氧化性，能氧化二价铁离子生成三价铁离子，但同时有氯离子生成，所以有杂质生成，故a错误；
b、铁与稀硫酸反应生成二价铁离子，不能把二价铁离子转化为三价铁离子，故b错误；
c、硝酸能氧化二价铁离子生成三价铁离子，但溶液中还有杂质硝酸根离子，故c错误；
d、双氧水能氧化二价铁离子生成三价铁离子，同时有水生成，水是原溶液的成分，所以不是杂质，故d正确；
故答案为：d；    
（2）a、合金是由两种或两种以上的金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质，所以黄铜矿不是合金，故a错误；
b、CuFeS₂中铁元素的化合价为+2价，反应物Fe³⁺的化合价为+3价，生成物中Fe²⁺的化合价为+2价，所以不是所有铁元素均被还原，故b错误；
c、CuFeS₂中只有S元素的化合价只有升高，其他元素的化合价不变，所以CuFeS₂只作还原剂，故c错误；
d、由CuFeS₂+4Fe³⁺=Cu²⁺+5Fe²⁺+2S可知，184gCuFeS₂反应转移电子4mol，则转移1mol电子时，

184g

4

=46g CuFeS₂参加反应，故d正确；                     
故答案为：d；
（3）FeSO₄+K₂O₂→K₂FeO₄+K₂O+K₂SO₄+O₂↑，该反应，FeSO₄中Fe的化合价为+2价，K₂FeO₄中Fe的化合价为+6价，所以一个氯化亚铁分子失去4个电子；K₂O₂中O的化合价为-1价，O₂中O的化合价为0价，一个K₂O₂分子失去2个电子生成氧气；K₂O₂中O的化合价为-1价，K₂FeO₄和K₂O中O元素的化合价为-2价，所以一个K₂O₂失去2个电子，该方程式中得失电子的最小公倍数为6，所以该方程式的计量数分别为2、6、2、2、2、1，即方程式为2FeSO₄+6K₂O₂=2K₂FeO₄+2K₂O+2K₂SO₄+1O₂↑，
故答案为：2；6；2；2；2；1；
（4）混合溶液中加入铁粉发生的反应为：
3Fe+8HNO₃（稀）═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
2Fe（NO₃）₃+Fe═3Fe（NO₃）₂
由图象可知，加入2molFe粉时，铁离子完全反应生成Fe²⁺的物质的量之比为3mol，
设混合溶液中有x mol HNO₃，y mol Fe（NO₃）₃，则

3 8 x+ 1 2 y=2 3 8 x+ 3 2 y=3

，解得x=1，y=4，
故原稀溶液中HNO₃和Fe（NO₃）₃的物质的量浓度之比4：1，故答案为：4：1；
（5）铁离子的检验加KSCN溶液，观察溶液是否呈血红色，方法为：取少量溶液于试管中，加入2～3滴KSCN溶液，如溶液呈血红色，则有Fe³⁺，反之则无，
故答案为：取少量溶液于试管中，加入2～3滴KSCN溶液，如溶液呈血红色，则有Fe³⁺，反之则无．

点评：本题考查Fe的化学性质及氧化还原反应，涉及氧化还原反应除杂、计算、离子检验等，为高频考点，侧重分析能力、计算能力及知识综合应用能力的考查，题目难度不大．