训练(12) 探究铁及其化合物的转化-2024年高一化学暑假作业（江苏专版）

训练(十二)　探究铁及其化合物的转化 知识点一 反应的合理选择 知识点二 反应条件的控制 知识点三 铁及其化合物的相互转化 于物质类别和元素价态的视角，构建铁及其化合物相互转化的铁元素的“价—类”二维图。 1．下列物质反应后一定有FeCl3生成的是(　　) A．过量的Fe与Cl2反应 B．Fe与过量稀盐酸反应 C．CuCl2溶液中加入过量Fe D．FeCl3溶液中加入过量Fe 2．某同学设计的制备氯化铁溶液的方案中，分别采用下列物品，其中能实现的是(　　) A．氢氧化铁和硫酸　　B．铁和盐酸 C．氧化亚铁和盐酸 D．氧化铁和盐酸 3．铁元素是人体重要的微量元素，参与人体血红蛋白的形成，人体内的铁大部分是＋2价的铁，Fe2＋易被人体吸收，下列有关铁及其化合物的说法正确的是(　　) A．维生素C具有氧化性，可将难吸收的Fe3＋转化为Fe2＋，促进人体对铁元素的吸收 B．向FeCl2溶液中加入KSCN溶液，溶液变为血红色 C．向FeCl2溶液中加入NaOH溶液，生成红褐色沉淀 D．FeCl3溶液滴在淀粉­KI试纸上，试纸变蓝 4．某化学小组为验证Fe3＋与Fe2＋能够相互转化，进行如下实验。 实验操作 对应现象 ①向FeCl3溶液中加入过量铁粉 ②滴加KSCN溶液 ③再滴加几滴新制氯水 ⅰ.溶液由棕黄色变为浅绿色 ⅱ.溶液无明显变化 ⅲ.溶液变血红色 下列分析不合理的是(　　) A．解释现象ⅰ的反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ B．实验②与③可以调换顺序 C．溶液变血红色涉及的反应：Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋ D．氧化性：Cl2>Fe3＋>Fe2＋ 5．向盛有2 mL FeCl3溶液的试管中加入少量铁粉，进行如下实验。下列分析正确的是(　　) A．只加入KSCN溶液可检验试管1中是否含有Fe2＋ B．试管2中无现象，则表明试管2中溶液不含Fe3＋ C．试管3中反应的离子方程式为Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－ D．试管3中必定有血红色沉淀生成 6．在FeCl3和CuCl2的混合液中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2＋的物质的量浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示。则该溶液中FeCl3与CuCl2的物质的量浓度之比为(　　) A．3∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．1∶1 7．向CuO和铁粉的混合物中，加入一定量的稀H2SO4并微热，当反应停止后，滤出不溶物，并向溶液中插入一枚铁钉，片刻后，取出铁钉，洗净、干燥后，发现铁钉外观与质量均无变化。根据上述现象，下列结论正确的是(　　) A．不溶物一定是铜 B．不溶物一定含铜，但不一定含铁 C．H2SO4可能过量 D．溶液中一定含有FeSO4，可能含有CuSO4 8．实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2，为了生成的产物不容易被氧化，下列说法不正确的是(　　) A．配制FeCl2和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸 B．可在FeCl2溶液的上面加一层苯，以隔绝空气 C．向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴不能伸入到试管内 D．产生Fe(OH)2沉淀后，不能振荡试管 9．如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验提供的试剂：铁屑、6 mol·L－1硫酸、NaOH溶液。下列说法错误的是(　　) A．B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是铁屑 B．实验开始时应先将活塞E关闭 C．生成Fe(OH)2的操作为关闭E，使A中溶液压入B中 D．取下装置B中的橡皮塞，使空气进入，颜色变化为白色变成灰绿色，最终变成红褐色 10．铁元素的“价—类”二维图如图，其中箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法错误的是(　　) A．Fe3O4是一种黑色有磁性的铁的氧化物，可由Fe与水蒸气在高温下反应制得 B．为实现Fe2＋向Fe3＋的转化，可向含Fe2＋的溶液中通入Cl2或者滴加H2O2溶液 C．由图可预测：高铁酸盐(FeO)具有强氧化性，可将Fe2＋转化为Fe3＋ D．FeO、Fe2O3、Fe3O4均是碱性氧化物，均可与酸反应生成盐和水 11．下列除杂试剂或方法不正确的是(　　) 选项 被提纯物质 杂质 除杂试剂或方法 A FeCl3溶液 FeCl2 通入适量Cl2 B FeCl2溶液 FeCl3 加入过量铁粉并过滤 C 铜粉 铁粉 加入过量盐酸并过滤 D Fe(OH)3 Fe(OH)2 在空气中灼烧 12.H2S有剧毒，不能排放到空气中，将H2S和O2的混合气体通入FeCl3、CuCl2的混合溶液中反应回收S，其物质转化如图所示。下列说法错误的是(　　) A．腐败的鱼、肉、蛋中都有硫化氢气体产生 B．O2在转化过程中发生的反应为O2＋4Fe2＋＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O C．图示转化中，有三种元素的化合价未发生改变 D．为避免混合液失效，混合气体中应大于2 13．同学们用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。请回答下列问题： (1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是 ________________________________________________________________________。 (2)甲同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴新制氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变血红色，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与新制氯水反应的离子方程式为___________________。 (3)乙同学认为甲同学的实验不够严谨，该同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下依次加入1滴KSCN溶液和几滴新制氯水，溶液变血红色，煤油的作用是________________________________________________________________________。 (4)丙同学取10 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，加入6 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液混合。取2 mL此溶液于试管中，加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色，发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)丁同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为____________________________________________________________。 14．某研究小组同学欲探究某袋敞口放置一段时间的名为“硫酸亚铁家庭园艺精品肥料”的化肥的主要成分及相关性质。首先对该化肥的成分进行了如下假设： a．只含有FeSO4 b．含有FeSO4和Fe2(SO4)3 c．只含有Fe2(SO4)3 将化肥固体粉末溶于水中得到溶液(记为X)，进行如下实验： 序号 操作 现象 ⅰ 取2 mL溶液X，加入1 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液 产生红褐色沉淀 ⅱ 取2 mL溶液X，加入1滴KSCN溶液 溶液显血红色 (1)对实验ⅰ的预期现象是先产生白色沉淀，后逐步变为灰绿色，最后出现红褐色沉淀，预期产生该现象的依据是(用化学方程式或离子方程式表示)_________________________、 ________________________________________________________________________。 (2)由实验ⅱ得出的结论是________________________。为进一步验证假设，该小组同学进行了以下实验： 序号 操作 现象 ⅲ 取2 mL溶液X，加入1滴KSCN溶液，再加入1 mL水 溶液显血红色 ⅳ 取2 mL溶液X，加入1滴KSCN溶液，再加入1 mL氯水 溶液显血红色， 颜色比ⅲ深 (3)实验ⅳ中氯水参加反应的离子方程式是_____________________________________。 (4)通过以上实验，可得到的结论是____________________________________________。 1．氯化铁是一种重要的盐，下列说法不正确的是(　　) A．氯化铁属于非电解质 B．氯化铁溶液可腐蚀覆铜板 C．氯化铁可由铁与氯气反应制得 D．氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体 2．在N2气氛中，FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示： 根据上述实验结果，可知x＝________，y＝________。 答案 训练(十二)　探究铁及其化合物的转化 [知识巩固] 知识点二 灰绿　红褐 知识点三 Fe2O3　Fe(OH)3　Fe(OH)2 [知能训练] 1．A 2．D　A项，氢氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，错误；B项，铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，错误；C项，氧化亚铁和盐酸反应生成氯化亚铁和水，错误。 3．D　维生素C有还原性，能把Fe3＋还原成易被人体吸收的Fe2＋，A项错误；Fe2＋与KSCN不反应，向FeCl2溶液中加入KSCN溶液，无明显现象，B项错误；向FeCl2溶液中加入NaOH溶液，生成白色沉淀，然后迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，C项错误；Fe3＋和I－发生反应生成Fe2＋和I2，淀粉遇I2变蓝，D项正确。 4．B　向FeCl3溶液中加入过量铁粉，铁与Fe3＋反应生成Fe2＋，溶液由棕黄色变为浅绿色，A正确；先加氯水，Fe2＋被氧化为Fe3＋，再加KSCN溶液，溶液变血红色，无法检验Fe2＋，B错误；滴入新制氯水后，Fe2＋被氧化为Fe3＋，C正确；由反应的离子方程式可知氧化性：Cl2>Fe3＋>Fe2＋，D正确。 5．B　加入KSCN溶液可检验Fe3＋，试管2中无现象，则表明试管2中溶液不含Fe3＋，故A错误、B正确；试管3中反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，故C错误；试管3中加入氯水将Fe2＋氧化为Fe3＋，试管2中上层清液含KSCN溶液，与Fe3＋结合生成血红色溶液，不是沉淀，故D错误。 6．C　氧化性：Fe3＋>Cu2＋，加入铁粉后依次发生的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，从图像中可知加入2 mol Fe时，发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，生成Fe2＋的物质的量为6 mol，则n(FeCl3)＝4 mol；继续加入2 mol Fe发生反应：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，生成Fe2＋的物质的量为2 mol，则n(CuCl2)＝2 mol；同一溶液中物质的量浓度之比等于物质的量之比，则原溶液中FeCl3、CuCl2的物质的量浓度之比为4 mol∶2 mol＝2∶1。 7．B　向CuO和铁粉的混合物中，加入稀硫酸并微热，仍有不溶物，向溶液中加入铁钉，铁钉质量无变化，说明稀硫酸反应完了，且溶液中不含铜离子，不溶物中一定含铜，若铁过量，则不溶物含铁。 8．C　FeCl2和烧碱溶液要现用现配，且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去氧气，确保在无氧的环境里生成Fe(OH)2，故A正确；在FeCl2溶液的上面加一层苯，以隔绝空气防止氧气溶入，故B正确；向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，要将胶头滴管尖嘴伸入到FeCl2溶液中，防止氢氧化钠溶液在滴入时接触空气而溶有氧气，故C错误；产生Fe(OH)2沉淀后，若振荡试管，会增大沉淀与空气接触的机会，使沉淀更易被氧化，故D正确。 9．B　B中盛有一定量的NaOH溶液，A中Fe与稀硫酸反应产生FeSO4和H2，关闭E时，A中的H2将FeSO4溶液压入B中与NaOH溶液反应产生Fe(OH)2白色沉淀，A、C正确；实验开始时应先将活塞E打开，用氢气排尽装置中的空气，B错误；取下装置B中的橡皮塞，使空气进入，颜色变化为白色变成灰绿色，最终变成红褐色，D正确。 10．D　Fe3O4是一种黑色有磁性的铁的氧化物，铁单质与水蒸气在高温下发生反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，故A正确；Fe2＋转化成Fe3＋，铁元素的化合价升高，需要加入氧化剂才能实现转化，如O2、Cl2、H2O2等，故B正确；FeO2－4中铁元素显＋6价，具有强氧化性，能将Fe2＋氧化成Fe3＋，故C正确；Fe3O4不是碱性氧化物，故D错误。 11．D　FeCl2与Cl2反应生成FeCl3，FeCl3与Fe粉反应生成FeCl2，A、B都正确；Fe(OH)3、Fe(OH)2受热都易分解，D错误。 12．D　鱼、肉、蛋腐败时均能产生H2S，A项正确；由题图可以看出，Fe2＋在O2的作用下变成Fe3＋，发生的反应为O2＋4Fe2＋＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，B项正确；图示转化中，Cu、H、Cl元素的化合价没有变化，C项正确；由题图可知，总反应为2H2S＋O2===2S↓＋2H2O，Fe3＋是混合液的成分之一，为避免混合液失效，混合气体中O2的含量要大一些，以保证Fe3＋不会损失，故应小于2，D项错误。 13．解析　(1)在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是防止氯化亚铁被氧化。 (2)氯气具有氧化性，能将氯化亚铁氧化为氯化铁，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。 (3)煤油不溶于水，密度比水小，分层后可以隔离溶液与空气，排除氧气对实验的影响。 (4)CCl4层显紫色说明有单质碘生成，发生反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。 (5)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，说明过氧化氢将亚铁离子氧化为铁离子，反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 答案　(1)防止Fe2＋被氧化 (2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响) (4)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 (5)H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 14．解析　(1)FeSO4溶液与NaOH溶液反应生成白色沉淀Fe(OH)2，Fe(OH)2易被氧化为Fe(OH)3，所以预期现象是先产生白色沉淀，后逐步变为灰绿色，最后出现红褐色沉淀。(2)向溶液X中加入1滴KSCN溶液，溶液显血红色，说明含有Fe2(SO4)3，则假设a不成立。(3)实验ⅳ说明溶液X中含有Fe2＋，且Fe2＋被氯水中的氯气氧化为Fe3＋。(4)实验ⅲ说明溶液X中含有Fe3＋，综合实验ⅲ、ⅳ，可得到的结论是该化肥中含有FeSO4和Fe2(SO4)3或假设b成立。 答案　(1)Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3　(2)化肥中肯定有Fe2(SO4)3(或假设a不成立)　(3)Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋　(4)该化肥中含有FeSO4和Fe2(SO4)3(或假设b成立) [提升演练] 1．A　氯化铁能完全电离出铁离子和氯离子，属于电解质，A错误；故选A。 2．解析　由题图中信息可知，当失重比为19.4%时，FeSO4·7H2O转化为FeSO4·xH2O，则＝19.4%，解得x＝4；当失重比为38.8%时，FeSO4·7H2O转化为FeSO4·yH2O，则＝38.8%，解得y＝1。 答案　4　1　 学科网（北京）股份有限公司 $$