第3章 实验活动2 铁及其化合物的性质-【新课程能力培养】2024-2025学年高中化学必修第一册同步练习（人教版）

（人教版）高中化学必修第一册 9. C 【解析】 盐酸使混合物恰好完全反应， 所得溶 液中加入 KSCN 溶液无红色出现， 说明反应后溶液为 FeCl 2 溶液。 根据氯元素守恒可知 n （ FeCl 2 ） ＝ 1 2 n （ HCl ） ＝ 1 2 ×0.1 L×1 mol/L＝0.05 mol ， 用足量的 CO 在高温下还 原相同质量的混合物时， 其中的铁元素均转化为单质 铁， 根据铁元素守恒可知 n （ Fe ） ＝n （ FeCl 2 ） ＝0.05 mol ， 质 量为 0.05 mol×56 g/mol＝2.8 g ， 故该题选 C 。 10. D 【解析 】 n （ HCl ） ＝0.14 L ×5 mol/L ＝0.7 mol ， n （ Cl 2 ） ＝ 0.56 L 22.4 L/mol ＝0.025 mol 。 反应中， HCl 的 H 元素 与样品中 O 元素全部结合生成 H 2 O ； HCl 的 Cl 元素和 Cl 2 中的氯元素与样品中的铁元素最后全部组成 FeCl 3 。 根 据 原 子 守 恒 ， n （ H ） ＝n （ HCl ） ＝0.7 mol ， 则 n （ O ） ＝ 0.35 mol ； n （ Cl ） ＝n （ HCl ） +2n （ Cl 2 ） ＝0.7 mol+2×0.025 mol＝ 0.75 mol ， 则 n （ Fe ） ＝ 1 3 n （ Cl ） ＝ 1 3 ×0.75 mol＝0.25 mol 。 所以 n （ Fe ） ∶ n （ O ） ＝0.25 mol ∶ 0.35 mol=5 ∶ 7 ， 即该氧化物 的化学式相当于 Fe 5 O 7 。 11. （ 1 ） 0.08 mol （ 2 ） 0.02 mol ； 0.01 mol 【解析】 （ 1 ） 消耗 HCl 的物质的量： 0.2 L×5 mol/L+0.2 L×4.6 mol/L＝0.08 mol 。 （ 2 ） 2Al + 6HCl 2AlCl 3 +3H 2 ↑ n （ Al ） 3n （ Al ） Fe + 2HCl FeCl 2 +H 2 ↑ n （ Fe ） 2n （ Fe ） 27 g/mol×n （ Al ） +56 g/mol×n （ Fe ） ＝1.1 g 3n （ Al ） +2n （ Fe ） ＝0.08 mol l 则 n （ Al ） ＝0.02 mol ， n （ Fe ） ＝0.01 mol 。 12. 2.7 g 2.8 g 【解析】 Al 既能与 NaOH 反应， 也能与稀硫酸反应， 且生成等量的 H 2 ， 而 Fe 只能与稀硫酸反应。 故第二份 中由 Fe 生成的 H 2 为 （ 4.48-3.36 ） L＝1.12 L ， 根据： 2Al ～ 3H 2 Fe ～ H 2 2×27 g 3×22.4 L 56 g 22.4 L m （ Al ） 3.36 L m （ Fe ） 1.12 L m （ Al ） ＝2.7 g ， m （ Fe ） ＝2.8 g 13. 1 ∶ 1 3 ∶ 1 2Al+6H + 2Al 3+ +3H 2 ↑ 2Al+2OH - +6H 2 O 2 ［ Al （ OH ） 4 ］ - +3H 2 ↑ 【解析】 根据电子转移守恒， Al 与盐酸和 KOH 溶液 反应生成的 H 2 相同， 则消耗的 Al 就相同 ， 而消耗的 HCl 和 KOH 的物质的量则可根据原子守恒快速判断。 14. （ 1 ） 10.6 （ 2 ） 3.36 【解析】 （ 1 ） 2NaHCO 3 △ Na 2 CO 3 +H 2 O+CO 2 ↑ Δm 168 g 106 g 62 g m （ NaHCO 3 ） 3.1 g 故 m （ NaHCO 3 ） ＝ 168 g 62 g ×3.1 g=8.4 g ， 则碳酸钠的质量为 19 g-8.4 g=10.6 g 。 （ 2 ） 剩余固体为碳酸钠， 质量为 19 g-3.1 g＝15.9 g ， 物质的量为 15.9 g 106 g/mol ＝0.15 mol ， 根据碳原子守恒可知， 生成的二氧化碳为 0.15 mol ， 标准状况下的体积为 0.15 mol×22.4 L/mol＝3.36 L 。 15. （ 1 ） Cu 、 Al a （ 2 ） m （ Cu ） ∶m （ Al ） ＝1 ∶ 4 【解析】 焰色反应呈绿色， 表明此合金中含有铜 。 相等质量的合金分别与稀硫酸或 NaOH 溶液反应， 放出 等体积的 H 2 ， 表明该合金中含有两性金属铝， 且不再含 有比铜活泼的金属， 否则与酸反应放出的 H 2 多。 2Al ～ 3H 2 2×27 g 3×22.4 L m （ Al ） 9.96 L 2×27 g m （ Al ） = 3×22.4 L 9.96 L ， m （ Al ） ＝8.00 g 则 m （ Cu ） ＝10.0 g-8.00 g＝2.0 g m （ Cu ） ∶m （ Al ） ＝1 ∶ 4 实验活动 2 铁及其化合物的性质 1. C 【解析】 加入 KSCN 溶液， 溶液呈红色， 说明 溶液中含有 Fe 3+ ， 但不能说明是否含有 Fe 2+ ， A 错误； 通入 Cl 2 后再加入 KSCN 溶液， 溶液变红色说明所得的 溶液中含有 Fe 3+ ， 而原溶液中是否含有 Fe 3+ 无法判断， 所以原溶液中是否含有 Fe 2+ 也不能判断， B 错误； 加入 NaOH 溶液产生红褐色沉淀， 说明溶液中含有 Fe 3+ ， C 正确； 当溶液中含有 Fe 2+ 和其他能与碱反应生成白色沉 淀的离子时， 同样会出现题中所述现象， 因为 Fe （ OH ） 2 转变成 Fe （ OH ） 3 时， 沉淀的颜色很容易掩盖其他白色沉 淀的颜色， D 错误。 2. B 【解析】 先滴加氯水， Cl 2 可将 Fe 2+ 氧化成 Fe 3+ ， 即使原溶液不含 Fe 3+ ， 滴加 KSCN 溶液后也会显红色， 无法证明原溶液是否含有 Fe 3+ ， A 错误； SCN - 与 Fe 3+ 作 用使溶液显红色， 与 Fe 2+ 作用无此现象， 先滴加 KSCN 溶液， 不显红色， 说明原溶液不含有 Fe 3+ ， 再滴加氯水 后显红色， 说明滴加氯水后溶液中有 Fe 3+ ， 证明原溶液 含有 Fe 2+ ， B 正确； 含 Fe 2+ 的溶液加入 NaOH 溶液先产 生白色沉淀， 然后迅速变为灰绿色， 最后变为红褐色， 不是马上生成灰绿色沉淀， C 错误； 滴加 KSCN 溶液， 根据溶液是否显红色， 能检验出溶液中是否含有 Fe 3+ ， 无法验证 Fe 2+ 的存在， D 错误。 3. B 【解析】 向 FeCl 3 溶液加入少量铁粉， 铁与 Fe 3+ 反应生成 Fe 2+ ， 溶液由黄色变为浅绿色， A 正确； 先加 氯水， Fe 2+ 被氧化为 Fe 3+ ， 再加 KSCN 溶液， 溶液变红， 无法检验 Fe 2+ ， B 错误； 滴入氯水后， Fe 2+ 被 Cl 2 氧化生 34 参考答案与解析 成 Fe 3+ ， C 正确； 由反应方程式可知， 氧化性的大小顺 序为： Cl 2 ＞Fe 3+ ＞Fe 2+ ， D 正确。 4. D 【解析】 因离子的氧化性强弱顺序为 Fe 3+ ＞Cu 2+ ＞ Fe 2+ ， 如果 Fe 3+ 足量， Fe 3+ 可将铁和铜全部氧化且可能还 有剩余 ， A 错误 ； 当铁 、 铜均有剩余时 ， Fe 与 Cu 2+ 、 Fe 3+ 都反应， 故溶液中一定有 Fe 2+ ， 无 Fe 3+ 、 Cu 2+ ， B 错 误； 当铜有剩余， 铁无剩余时， 溶液中一定有 Fe 2+ ， 肯 定无 Fe 3+ ， 可能有 Cu 2+ ， C 错误； 因为还原性： Fe＞Cu ， 不可能出现有 Fe 剩余， Cu 无剩余的情况， 故 D 正确。 5. B 【解析】 A 中， Fe 2+ 表现氧化性， A 错误； C 中 离子方程式错误 ， 应为 Fe+2Fe 3+ 3Fe 2+ ； D 中反应前 FeCl 3 溶液为棕黄色， Fe 3+ 具有氧化性， 与铜发生反应生 成 FeCl 2 和 CuCl 2 ， FeCl 2 溶液为浅绿色， CuCl 2 溶液为蓝 绿色， 离子方程式为 2Fe 3+ +Cu 2Fe 2+ +Cu 2+ ， D 错误。 6. （ 1 ） 防止 Fe 2+ 被氧化 （ 2 ） 2Fe 2+ +Cl 2 2Fe 3+ +2Cl - （ 3 ） 隔绝空气 （排除氧气对实验的影响） （ 4 ） H 2 O 2 +2Fe 2+ +2H + 2Fe 3+ +2H 2 O Fe 3+ 催化 H 2 O 2 分 解产生氧气 Fe （ OH ） 3 【解析】 Fe 2+ 易被空气中的氧气氧化， 加入铁屑可通 过反应： 2Fe 3+ +Fe 3Fe 2+ ， 防止 Fe 2+ 被氧化； Cl 2 、 H 2 O 2 均能氧化 Fe 2+ ； H 2 O 2 易分解产生氧气， Fe 3+ 可催化 H 2 O 2 分解； H 2 O 2 氧化 Fe 2+ 时消耗 H + ， 使溶液碱性增强， 生成 Fe （ OH ） 3 。 第三章章末测试题 1. A 【解析】 金属制成电线主要是因为其导电性， A 错误； 刀具在使用过程中硬度必须大， 才能切断其他 东西， B 正确； 铜能作镜子是因为其具有金属光泽， C 正确； 炊具能够把食物煮熟， 是利用了金属的导热性， D 正确。 2. B 【解析】 本题考查生铁和碳素钢的含碳量不同， 而且碳素钢中硫、 磷等有杂质的含量均在限量之内， 所 以把生铁冶炼成碳素钢要解决的主要问题是适当降低生 铁里的含碳量， 除去大部分硫、 磷等有害杂质。 3. A 【解析】 Fe 2+ （在溶液中显浅绿色） 具有强还原 性 ， 易被空气中的氧气氧化为 Fe 3 + （在溶液中显棕 黄色）。 4. C 【解析】 氧化钙能与水反应生成氢氧化钙， 具 有吸水性， 可以作干燥剂， 防止食品受潮； 还原铁粉具 有还原性， 可与空气中氧气反应而吸收氧气， 防止富脂 食品氧化变质， 故该题选 C 。 5. C 【解析】 铝的化学性质很活泼， 易与空气中的 氧气反应生成一层致密的氧化物薄膜， 而阻止内部的铝 继续反应， 从而使铝制炊具坚固耐用。 6. A 【解析】 通过分析， 结合金属反应的有关知识， 可知 Cu 能将 Fe 3+ 还原为 Fe 2+ ， 但不能将 Fe 2+ 还原为 Fe ， A 正 确 ， C 错 误 ； 再 通 过 分 析 可 知 ， 2FeCl 3 +Cu 2FeCl 2 +CuCl 2 不是置换反应， 但因为反应过程中有化合 价变化， 所以属于氧化还原反应， B 、 D 错误。 7. D 【解析】 赤铁矿的主要成分是 Fe 2 O 3 ， A 错误； 铁与水蒸气在高温下反应生成 Fe 3 O 4 和 H 2 ， B 错误； 加 入过量铁粉发生反应 2FeCl 3 +Fe 3FeCl 2 ， 除去的是 FeCl 3 而不是 FeCl 2 杂质， C 错误； 4Fe （ OH ） 2 +O 2 +2H 2 O 4Fe （ OH ） 3 ， D 正确。 8. C 【解析】 Al 与盐酸或 NaOH 溶液反应， Al 均作 还原剂， 且每 1 mol Al 反应就失去 3 mol 电子， 并生成 1.5 mol H 2 ， A 错误 ， C 正确 ； 等体积等浓度的盐酸 、 NaOH 溶 液与 过 量 Al 反 应 时 ， 根 据 生 成 物 的 化 学 式 AlCl 3 、 Na ［ Al （ OH ） 4 ］可知， 消耗 Al 的物质的量比为 1 ∶ 3 ， 则产生 H 2 的物质的量比也为 1 ∶ 3 ， B 错误； 尽管 铝制品表面的氧化物薄膜有保护作用， 但长期存放酸性 或碱性食物也会被腐蚀， D 错误。 9. C 【解析】 反应后仍有固体存在， 则有两种可能， 一是固体为单质铜， 此时溶液中一定无 Fe 3+ ， 一定含有 Fe 2+ ， 可能含有 Cu 2+ ； 二是固体为铁和铜的混合物， 此 时溶液中一定无 Fe 3+ 和 Cu 2+ ， 一定含有 Fe 2+ ， 综上 ， 选 C 。 10. C 【解析】 Fe 2+ 遇 SCN - 无明显现象， 加溴水后， 发生反应 2Fe 2+ +Br 2 2Fe 3+ +2Br - ， 生成的 Fe 3+ 遇 SCN - 使 得溶液呈红色。 11. B 【解析】 本题考查 Fe 2+ 和 Fe 3+ 的检验。 能证明 某溶液中只含有 Fe 2+ 而不含有 Fe 3+ 的实验方法是： 取少 许待测溶液先滴加 KSCN 溶液， 不显红色， 再滴加氯水 后显红色； 或者取少许待测溶液滴加 NaOH 溶液， 先产 生白色沉淀， 后变灰绿， 最后呈红褐色， 故选 B 。 12. C 【解析】 试剂 a 是铁， 加入过量的铁， 可把铜 全部置换出来， 并把 FeCl 3 还原为 FeCl 2 ， 则通过过滤操 作 Ⅰ 得到的滤液 X 为 FeCl 2 溶液， 滤渣 Y 为铜和过量的 铁； 由于最终得到的产品是 FeCl 3 晶体， 故试剂 b 是稀 盐酸， 铜不与盐酸反应， 铁与盐酸反应生成 FeCl 2 ， 故 通过过滤操作 Ⅱ 可得到铜单质， 滤液 Z 为 FeCl 2 溶液， 在两次过滤得到的 FeCl 2 溶液中通入氯气， 发生反应： 2FeCl 2 +Cl 2 2FeCl 3 ， 将 FeCl 2 转化为 FeCl 3 ， 然后通过操 作 Ⅲ （蒸发结晶） 便可得到氯化铁晶体， 蒸发结晶与过 滤所使用的仪器不完全相同， 故 A 、 B 错误， C 正确； KSCN 溶液不可用来检验 Fe 2+ ， D 错误。 13. C 【解析】 铁只与盐酸反应产生 H 2 ： Fe→H 2 ， 铝 与盐酸或 NaOH 溶液均产生 H 2 ： 2Al→3H 2 。 设产生的 H 2 分别为 3 mol 、 2 mol ， 则铝与盐酸或 NaOH 溶液反应 产生的 H 2 为 2 mol ， Al 为 4 3 mol ， 铁与盐酸反应产生的 35 第三章 铁 金属材料 练 实验活动 2 铁及其化合物的性质 1. 下列离子的检验方法中合理的是 （ ） A. 向某溶液中滴入 KSCN 溶液， 溶液呈 红色， 说明不含 Fe 2+ B. 向某溶液中通入 Cl 2 ， 然后加入 KSCN 溶液， 溶液变红色， 说明原溶液中含 有 Fe 2+ C. 向某溶液中加入 NaOH 溶液， 产生红 褐色沉淀， 说明溶液中含有 Fe 3+ D. 向某溶液中加入 NaOH 溶液产生白色 沉淀， 随后迅速变成灰绿色， 最后变 成红褐色， 说明该溶液中只含有 Fe 2+ ， 不含 Mg 2+ 2. 证明某溶液只含有 Fe 2+ 而不含 Fe 3+ 的实验 方法是 （ ） A. 先滴加氯水， 再滴加 KSCN 溶液后显 血红色 B. 先滴加 KSCN 溶液， 不显红色， 再滴 加氯水后显血红色 C. 滴加 NaOH 溶液， 马上有灰绿色沉淀 生成 D. 只需滴加 KSCN 溶液 3. 为验证 Fe 3+ 与 Fe 2+ 能够相互转化进行下列 实验： 下列分析不正确的是 （ ） A. 现象 ⅰ 的反应为 2Fe 3+ ＋Fe 3Fe 2+ B. 实验 ② 与 ③ 可以调换顺序 C. 滴加氯水时发生反应 Cl 2 ＋2Fe 2+ 2Cl - ＋ 2Fe 3+ D. 氧化性： Cl 2 ＞Fe 3+ ＞Fe 2+ 4. 将金属铁和铜投入 FeCl 3 溶液中充分反应， 下列对反应情况设想的评价正确的是 （ ） 5. 为了探究铁及其化合物的氧化性或还原 性， 某同学设计如下实验操作， 对应的实 验现象、 实验结论及离子方程式均正确的 是 （ ） 按下列顺序实验 对应现象 ① 向 FeCl 3 溶液加入少 量铁粉 ② 滴加 KSCN 溶液 ③ 再滴加几滴氯水 ⅰ ． 溶液由黄色变为浅 绿色 ⅱ． 溶液无明显变化 ⅲ． 溶液变红 选项 反应情况设想 评价 A 当铁和铜均无剩余时 ， 溶 液 中 一 定 有 Fe 2 + 、 Cu 2+ ， 一定无 Fe 3+ 正确 ， Fe 3 + 与铁 和铜均可反应 B 当铁和铜均有剩余时 ， 溶 液 中 一 定 有 Fe 2 + 、 Cu 2+ ， 无 Fe 3+ 正确， 铁和铜与 Fe 3 + 都反应 ， 故 无 Fe 3+ C 当铜有剩余， 铁无剩余 时 ， 溶液中一定只有 Fe 2+ ， 无 Cu 2+ 正确， 铜有剩余， 故无 Cu 2+ D 当铁有剩余， 铜无剩余 时， 溶液中一定有 Fe 2+ 、 Cu 2+ 不正确， 不可能 出现铁有剩余 、 而铜无剩余的情 况， 因为铁的还 原性比铜的强 ， 铁先与 Fe 3+ 反应 选项 A B C D 实验 操作 向 FeCl 2 溶液中加 入 Zn 片 向 FeCl 2 溶液中 滴加新制 氯水 向 FeCl 3 溶液中 加入铁粉 向 FeCl 3 溶液中 加入铜粉 85 练 高中化学必修第一册 （人教版） 6. 某班同学用如下实验探究 Fe 2+ 、 Fe 3+ 的性 质。 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 的溶液。 在 FeCl 2 溶液中需加入少量铁屑， 其目 的是 。 （ 2 ） 甲组同学取 2 mL FeCl 2 溶液， 加入几 滴氯水 ， 再加入 1 滴 KSCN 溶液 ， 溶液变红， 说明 Cl 2 可将 Fe 2+ 氧化 。 FeCl 2 溶液与氯水反应的离子方程式 为 。 （ 3 ） 乙组同学认为甲组的实验不够严谨， 该组同学在 2 mL FeCl 2 溶液中先加 入 0.5 mL 煤油， 再于液面下依次加 入几滴氯水和 1 滴 KSCN 溶液 ， 溶 液变红， 煤油的作用是 。 （ 4 ） 丙组同学向盛有 H 2 O 2 溶液的试管中 加入几滴酸化的 FeCl 2 溶液， 溶液变 成棕黄色， 发生反应的离子方程式为 ； 一段时间后， 溶液中有气泡出现， 并 放热， 随后有红褐色沉淀生成。 产生 气泡的原因是 ， 生成沉淀的化学式是 。 选项 A B C D 实验 现象 浅绿色溶 液变为无 色， 溶液 中有黑色 固体生成 浅 绿 色 溶 液 变 为 棕 黄色 棕黄色溶 液变为浅 绿色 蓝色溶液 变为棕黄 色 实验 结论 Fe 2+ 具有 还原性 Fe 2+ 具有还 原性 Fe 具有 还原性 Fe 3+ 具有 氧化性 离子 方程 式 Fe 2+ ＋Zn Zn 2+ ＋Fe 2Fe 2 + ＋Cl 2 2Fe 3+ ＋2Cl - Fe＋Fe 3+ Fe 2+ Fe 3+ ＋Cu Fe 2+ ＋Cu 2+ 续表 86