第3章 第1节 第3课时 铁及其化合物之间的转化关系（Word练习）-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第一册（鲁科版2019）

[基础训练] 1．以下转化过程不可以通过化合反应一步实现的是(　　) A．Fe→FeCl3 B．Fe→FeCl2 C．Fe2O3→Fe(OH)3 D．Fe(OH)2→Fe(OH)3 答案　C 2．①FeCl2　②Fe(OH)3　③AlCl3　④Fe3O4，通过化合、置换、复分解反应均能制得的是(　　) A．①③ B．②④ C．① D．全部 解析　①Fe与氯化铁发生化合反应生成氯化亚铁，铁与盐酸发生置换反应生成氯化亚铁，氢氧化亚铁与盐酸发生复分解反应生成氯化亚铁，都能制得，故①符合题意；②Fe(OH)3可通过氢氧化亚铁、氧气、水发生化合反应生成，可通过NaOH与FeCl3发生复分解反应生成，但不能通过置换反应得到，故②不符合题意；③铝和氯气发生化合反应生成氯化铝，铝和氯化铜发生置换反应生成氯化铝，氯化钡和硫酸铝发生复分解反应生成氯化铝，故③符合题意；④铁与氧气点燃可生成四氧化三铁，为化合反应，铁与水蒸气在高温条件下生成四氧化三铁和氢气，为置换反应，但不能通过复分解反应得到四氧化三铁，故④不符合题意。 答案　A 3．下列除杂试剂或方法中，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 FeCl3溶液 CuCl2 加入过量铁粉并过滤，再向滤液中通入氯气 D Fe(OH)3 Fe(OH)2 在空气中灼烧 解析　通入适量的Cl2能把FeCl2氧化为FeCl3，A项正确；加入过量铁粉能把FeCl3还原为FeCl2，过滤除去多余的铁粉，B项正确；过量铁粉可与CuCl2、FeCl3反应生成可溶的FeCl2和Cu，过滤即可得到FeCl2溶液，再向其中通入氯气，生成FeCl3，C项正确；在空气中灼烧，Fe(OH)3分解形成Fe2O3，Fe(OH)2氧化且分解形成Fe2O3，D项错误。 答案　D 4．A、B、C三种物质中均含有同一种元素M，它们之间有如图所示的转化关系。A为一种金属单质，其产量直接关系国民经济命脉。反应①②③均为化合反应，反应④为置换反应。下列有关说法不正确的是(　　) A．①中所加试剂可能是氯气 B．③中需要加具有氧化性的试剂 C．④中所加试剂可能是铜或锌等 D．元素M在②中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现 解析　A项，根据转化关系可确定A为变价金属，应为Fe，反应①中加入氯气能实现，B为氯化铁，C为氯化亚铁，正确；B项，反应③中铁元素由＋2价变为＋3价，需要加具有氧化性的试剂，正确；C项，反应④由铁转化为氯化铁，且属于置换反应，应该加入不活泼的盐溶液，如氯化铜溶液等，错误；D项，Fe3＋可以将I－氧化生成Fe2＋和I2，D正确。 答案　C 5．下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是(　　) A．FeCl3溶液与Cu的反应：Cu＋Fe3＋===Cu2＋＋Fe2＋ B．磁性氧化铁溶于盐酸：Fe3O4＋8H＋===3Fe3＋＋4H2O C．往NaOH溶液中滴加氯化铁溶液：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ D．向FeBr2溶液中通入过量Cl2：2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2===2Fe3＋＋Br2＋4Cl－ 解析　A项，电荷不守恒，FeCl3溶液与Cu反应的离子方程式应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，错误；B项，Fe3O4中既含有＋2价的铁，也含有＋3价的铁，磁性氧化铁溶于盐酸的离子方程式应为Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O，错误；C项，往NaOH溶液中滴加氯化铁溶液，反应的离子方程式为Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，正确；D项，向FeBr2溶液中通入过量Cl2，既可以氧化亚铁离子也可以氧化溴离子，参加反应的Fe2＋和Br－的物质的量之比为1∶2，正确的离子方程式应为2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－，错误。 答案　C 6．下列试剂不能使Fe2＋转化为Fe3＋的是(　　) ①新制氯水　②NaCl溶液　③酸性KMnO4溶液　④H2O2溶液　⑤盐酸　⑥NaNO3溶液 A．①②③ B．①③④ C．②④⑤ D．②⑤⑥ 解析　要使Fe2＋转化为Fe3＋，需加入强氧化性物质，②NaCl溶液、⑤盐酸、⑥NaNO3溶液均没有强氧化性。 答案　D 7．纳米级Fe3O4可用于以太阳能为热源分解水制H2，过程如图所示。下列说法正确的是(　　) A．过程Ⅰ的反应为6FeO＋O22Fe3O4 B．过程Ⅱ中H2为还原剂 C．整个过程的总反应为2H2O2H2↑＋O2↑ D．FeO是过程Ⅰ的氧化产物 解析　据题图可知，过程Ⅰ为Fe3O4在太阳光照射下分解生成FeO与O2，化学方程式为2Fe3O46FeO＋O2↑，故A错误；过程Ⅱ为FeO与水反应生成H2和Fe3O4，H元素化合价降低，氢气为还原产物，故B错误；过程Ⅰ化学方程式为2Fe3O46FeO＋O2↑，过程Ⅱ化学方程式为3FeO＋H2O===H2↑＋Fe3O4，将Ⅰ＋Ⅱ×2可得总反应为2H2O2H2↑＋O2↑，故C正确；过程Ⅰ中Fe3O4转化为FeO，Fe元素化合价降低，所以FeO为还原产物，故D错误。 答案　C 8．(2023·天津高一期末)在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原性铁粉和棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”。请回答下列问题： (1)仪器A的作用是________________________________________________________。 (2)硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为________________________。 (3)实验中先点燃酒精灯a再点燃酒精喷灯，可能的原因是_______________________。 (4)无水硫酸铜粉末变蓝色，黑色氧化铜变红说明铁跟水蒸气反应生成的气体为______ (填化学式)。 (5)某同学利用反应后的固体物质进行如下实验： ①某同学发现实验中加入过量新制氯水，放置一段时间后，深红色会逐渐褪去，褪色后的溶液中继续滴加KSCN溶液，又出现红色，则褪色的原因可能是___________________ _________________________________________________。 ②该同学想用高锰酸钾酸性溶液检验淡黄色溶液中是否含有Fe2＋离子，写出检验反应的离子方程式：______________________________________。 ③该同学想用淡黄色溶液制FeSO4溶液，可加入过量的________，写出该反应的离子方程式：__________________________________________。 (6)以物质的类别为横坐标，化合价为纵坐标绘制的图象叫价类图。下图是铁的价类图，Y物质为________，写出Y在潮湿的空气中转化为图中同类别物质的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析　根据实验铁粉与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和H2，A装置为水蒸气的产生装置，B为铁粉与水蒸气反应的装置，C为安全瓶，D为氢气的干燥装置，E为无水硫酸铜，为氢气的检验装置，以此来解析。(4)无水硫酸铜粉末变蓝色，说明反应产生了水，黑色氧化铜变红，说明有还原性气体参与反应，根据元素守恒可知铁跟水蒸气反应生成的气体为H2；(5)①褪色后的溶液中继续滴加KSCN溶液，又出现红色，说明三价铁离子仍然存在，褪色的原因是硫氰化钾具有还原性，能够被氯气氧化；②酸性高锰酸钾与亚铁离子发生氧化还原反应生成铁离子和锰离子，根据锰的化合价由＋7价降低为＋2价，铁的化合价由＋2价升高为＋3价，根据化合价升降守恒和原子守恒和电荷守恒配平的离子方程式为：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O；③淡黄色溶液为铁离子，铁离子的化合价为＋3价，变为二价铁，化合价降低，需要加还原剂，加入铁，反应的离子方程式为：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；(6)根据铁的价类图，Y物质为碱且为＋2价，且为铁，所以Y为Fe(OH)2；Fe(OH)2在潮湿的空气中转化为同类别的物质只能为Fe(OH)3，铁的化合价由＋2价变为＋3价，化合价升高，需要氧化剂，潮湿的空气中有氧气氧化，反应的化学方程式为：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 答案　(1)为B中的反应提供水蒸气 (2)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (3)防止铁粉被装置中的空气(或氧气)氧化　 (4)H2　(5)①SCN－被过量的氯水氧化　②5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O ③铁粉　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋　(6)Fe(OH)2　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 [能力提升] 9．(双选)(2023·江西新余期末)电子工业常用FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板，从腐蚀废液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中回收铜，并重新获得FeCl3溶液。废液处理流程如下： 已知酸性KMnO4溶液具有强氧化性。 下列说法错误的是(　　) A．反应1和反应2都发生了氧化还原反应 B．操作1用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒 C．滤渣a的主要成分是Cu和Fe，物质X可以选用酸性KMnO4溶液 D．向FeCl3饱和溶液中滴加NaOH溶液振荡得到Fe(OH)3胶体 解析　由题意及流程图，腐蚀废液中主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2，加入过量铁粉，铁与FeCl3、CuCl2反应得到FeCl2和Cu单质，过滤后向滤液中加氧化剂可得到FeCl3。 A项，腐蚀废液中加入过量铁粉发生反应1，铁与FeCl3、CuCl2反应分别得到FeCl2、Cu单质，化学方程式为Fe＋2FeCl3===3FeCl2、Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2，两个反应都属于氧化还原反应，反应2为FeCl2和氧化剂反应生成FeCl3，属于氧化还原反应，正确；B项，操作1是分离固体和液体的操作，为过滤操作，需要用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒，正确；C项，物质X氧化Fe2＋生成Fe3＋，可以选用Cl2氧化，因酸性高锰酸钾氧化性极强，会将Cl－氧化生成Cl2，同时会引入杂质K＋、Mn2＋，故不能选用酸性KMnO4溶液，错误；D项，向煮沸的蒸馏水中滴加几滴饱和的FeCl3溶液继续煮沸至红褐色可制备Fe(OH)3胶体，而向饱和的FeCl3溶液中滴加NaOH溶液得到Fe(OH)3沉淀，错误。 答案　CD 10．(2023·辽宁省实验中学高一期中)某实验小组测定铁的氧化物FexOy的化学式，已知该氧化物中铁元素只有＋2价和＋3价两种价态，实验步骤如图，下列说法正确的是(　　) A．步骤①和步骤②都发生了氧化还原反应 B．溶液a中阳离子只有Fe3＋和Fe2＋ C．溶液b中n(Fe3＋)∶n(Cl－)＝1∶3 D．计算可得该氧化物的化学式为Fe4O5 解析　该氧化物与盐酸反应后得到含有Fe3＋和Fe2＋的溶液，通入氯气后溶液中的Fe2＋被氧化成Fe3＋，其反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。步骤①中发生复分解反应，步骤②中发生氧化还原反应，故A错误；因为盐酸过量，所以溶液a中除了含有Fe3＋和Fe2＋外，还有H＋，故B错误；因为盐酸过量，且加入量未知，所以溶液b中Fe3＋与Cl－的物质的量之比无法确定，故C错误；步骤②中消耗0.1 mol Cl2，则溶液a中Fe2＋的物质的量为0.2 mol,30.4 g FexOy中Fe2＋的物质的量为0.2 mol，该氧化物中Fe2＋可看作以FeO形式存在，其质量为0.2 mol×72 g·mol－1＝14.4 g，则其中Fe3＋可看作以Fe2O3形式存在，其质量为30.4 g－14.4 g＝16.0 g，物质的量为＝0.1 mol，则该氧化物可以写成Fe2O3·2FeO，化学式Fe4O5，故D正确。 答案　D 11．(双选)向100 mL Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉，充分反应后固体剩余物的质量与加入铁粉的质量关系如图所示。忽略溶液体积的变化，下列说法正确的是(　　) A．a点时溶液中阳离子仅为Cu2＋和Fe2＋ B．b点时溶液中发生的反应为Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋ C．c点时加入的铁粉与Cu2＋反应 D．原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度之比为1∶2 解析　a点固体的质量仍为0，则此时发生反应的离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，由于该反应仍未结束，故a点溶液中存在的阳离子有Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋，A项错误。b点固体的质量增加，此时发生反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，B项正确。当加入铁粉的质量大于1.68 g后，图中曲线出现了拐点，由点(2.24,1.84)和(1.68,1.28)可知，此过程加入铁粉的质量与固体剩余物增加的质量相等，故c点没有发生反应，C项错误。当加入铁粉的质量为0～0.56 g时，此过程发生反应的离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，溶液中n(Fe3＋)＝2n(Fe)＝2×＝0.02 mol，故原溶液中n[Fe2(SO4)3]＝0.01 mol；当加入铁粉的质量为0.56～1.68 g时，此过程发生反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，则溶液中n(Cu2＋)＝n(Fe)＝＝0.02 mol，原溶液中n(CuSO4)＝0.02 mol，则原溶液中Fe2(SO4)3与CuSO4的物质的量浓度之比等于物质的量之比为1∶2，D项正确。 答案　BD 12．(2023·北京朝阳区高一期末)某化学小组欲测定一份长期放置的补铁药品(有效成分是琥珀酸亚铁，化学式为FeC4H4O4)是否已变质，实验如下： Ⅰ.取补铁药样品10.00 g，碾碎，溶于100.00 mL稀盐酸中，过滤，滤液呈浅黄绿色； Ⅱ.取少量滤液，滴加KSCN溶液，溶液变为浅红色，再滴入3滴H2O2溶液，溶液红色加深； Ⅲ.准确量取Ⅰ中滤液20.00 mL，加入足量H2O2溶液，再加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤、常温晾干，获得Fe(OH)3固体0.642 g； Ⅳ.再准确量取Ⅰ中滤液20.00 mL于大试管中，加入1.00 g铜粉，用胶塞塞紧试管口，充分振荡后过滤，最后得到干燥的铜粉0.936 g。 (1)Ⅰ中琥珀酸亚铁与稀盐酸反应生成FeCl2和琥珀酸(分子式为C4H6O4)，说明酸性：C4H6O4________HCl(填“>”或“<”)。 (2)用离子方程式解释Ⅱ中实验现象产生的原因：______________________________、Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3。 (3)Ⅳ中发生反应的离子方程式为______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)该补铁药中琥珀酸亚铁变质程度为×100%＝________(保留3位有效数字)。 (5)Ⅳ中溶液与铜粉反应时必须使用胶塞塞紧试管口，原因是______________________ __________________________________________________。 解析　(1)琥珀酸亚铁与稀盐酸反应生成FeCl2和C4H6O4，根据强酸制弱酸的原理，知酸性：C4H6O4<HCl。 (2)Ⅱ中H2O2将亚铁离子氧化为铁离子，铁离子浓度增大，使溶液红色加深，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O、Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3。 (3)Ⅳ中Cu将Fe3＋还原，发生反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。 (4)设20.00 mL滤液中Fe3＋的物质的量为n mol，由Ⅳ中数据可得， 2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋ 2 mol　 64 g n mol　 1.00 g－0.936 g ＝，解得n＝0.002；再根据Ⅲ中数据可知，20.00 mL滤液中n总(Fe)＝n[Fe(OH)3]＝＝0.006 mol，则该补铁药中琥珀酸亚铁变质程度为×100%＝×100%≈33.3%。 (5)Ⅳ中溶液与铜粉反应时必须使用胶塞塞紧试管口，原因是防止空气中的氧气将Fe2＋氧化为Fe3＋，进而与Cu反应，使实际结果中c(Fe3＋)偏大。 答案　(1)< (2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　(3)2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋　(4)33.3% (5)防止空气中的氧气将Fe2＋氧化为Fe3＋，干扰结果 学科网（北京）股份有限公司 $$