课时梯级训练(17) 探究铁及其化合物的转化（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中化学必修第二册（苏教版2019）

课时梯级训练(17)　探究铁及其化合物的转化 1．下列有关金属及其化合物的说法错误的是(　　) A．当火灾现场存放有大量金属钠时不能用水来灭火 B．FeO不稳定，加热条件下易被氧化为Fe2O3 C．铝制餐具不能长时间存放或蒸煮酸性或碱性食物 D．某溶液中滴加KSCN不变红，通入少量氯气后变红，则证明原溶液一定有Fe2＋ B　解析：钠和水反应生成的氢气是可燃性气体，且钠着火生成过氧化钠，过氧化钠和水反应生成氧气，是助燃气体，故金属钠着火不能用水灭火，应用干燥的沙土灭火，A正确；氧化亚铁不稳定，加热条件下生成四氧化三铁，B错误；铝能和酸或碱溶液反应，故铝制餐具不能长时间存放或蒸煮酸性或碱性食物，C正确；某溶液中加入KSCN不变红，说明不含铁离子，通入少量氯气后变红，说明产生了铁离子，则原溶液一定有亚铁离子，D正确。 2．向盛有氯化铁溶液的烧杯中加入过量铜粉，反应结束后，溶液中大量存在的金属离子是(　　) A．Fe3＋、Fe2＋ B．Fe2＋、Cu2＋ C．Cu2＋、Fe3＋ D．Cu＋、Cu2＋ B　解析：铜粉过量，Fe3＋不存在，Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2。 3．某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，下列结论正确的是(　　) A．一定有Fe2＋，一定没有Fe3＋、Mg2＋ B．一定有Fe3＋，一定没有Fe2＋、Mg2＋ C．一定有Fe3＋，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋ D．一定有Fe2＋，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋ D　解析：反应开始无红褐色沉淀生成，说明溶液中一定不存在Fe3＋，生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，说明溶液中一定存在Fe2＋，但不能确定Mg2＋的存在。 4．下列实验或装置能达到实验目的的是(　　) A.实验室制备NH3 B.制取并收集SO2 C.制备Fe(OH)2 D.验证FeCl3对H2O2分解反应有催化作用 C　解析：实验室制备NH3应选择加热Ca(OH)2和NH4Cl的混合固体，仅加热NH4Cl制备不了NH3，A错误；Cu与浓硫酸反应需要加热，没有加热装置不能制得SO2，B错误；植物油能够隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化，该装置能够制备Fe(OH)2，C正确；实验过程中温度和催化剂均不同，即变量不唯一，不能得到催化剂对反应速率的影响结果，D错误。 5．绿色化学又称环境友好化学、环境无害化学、清洁化学，是用化学的技术和方法去减少或消除有害物质的生成和使用。下图是用FeCl3溶液蚀刻铜箔回收铜的一种化学工艺流程，该流程涉及回收和再生，符合绿色化学理念。下列叙述正确的是(　　) A．刻蚀过程发生：2Fe3＋＋3Cu===2Fe＋3Cu2＋ B．试剂X可选用稀硝酸 C．滤液Y可以使KSCN溶液变红 D．试剂Z可能是氯气 D　解析：Cu和FeCl3反应生成氯化铜和氯化亚铁，对应的离子方程式为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，A错误；试剂X的作用是溶解Fe，达到Fe和Cu分离的目的，硝酸有强氧化性，能溶解Fe和Cu，B错误；滤液Y为FeCl2溶液，不能使KSCN溶液变红，C错误；试剂Z的作用是氧化Fe2＋生成Fe3＋，且不引入杂质离子，可选择氯水、氯气、H2O2等，D正确。 6．下列指定反应的离子方程式正确的是(　　) A．将铜粉加入硫酸铁溶液中：3Cu＋2Fe3＋===3Cu2＋＋2Fe B．在强碱溶液中NaClO与FeCl3反应生成Na2FeO4：3ClO－＋2Fe3＋＋5H2O===2FeO＋3Cl－＋10H＋ C．NaHCO3与过量Ba(OH)2溶液反应：HCO＋Ba2＋＋OH－===BaCO3↓＋H2O D．向氯化铝溶液中滴加过量氨水：Al3＋＋4NH3·H2O===AlO＋4NH＋2H2O C　解析：铜可以和三价铁反应生成铜离子和二价铁离子，离子方程式为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，A错误；碱性溶液中不会生成氢离子，正确的离子方程式为3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O，B错误；NaHCO3与过量Ba(OH)2溶液反应生成氢氧化钠、水和碳酸钡，离子方程式为HCO＋Ba2＋＋OH－===BaCO3↓＋H2O，C正确；氢氧化铝只能和强碱反应，不能和氨水反应，离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH，D错误。 7．下列实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是(　　) D　解析：B项中CCl4密度大，应在下层，不能长时间观察到白色沉淀；D项中的操作可防止氧气氧化Fe(OH)2，能较长时间观察到白色沉淀。 8．电子工业上使用的印刷电路板，是在敷有铜膜的塑料板上以涂层保护所要的线路，然后用三氯化铁浓溶液作用掉(腐蚀)未受保护的铜膜后形成的。某工程师为了从使用过的腐蚀废液(含有大量CuCl2、FeCl2和FeCl3，任意排放将导致环境污染及资源的浪费)中回收铜，并将铁的化合物全部转化为FeCl3溶液作为腐蚀液原料循环使用，准备采用下列步骤： (1)步骤Ⅰ的操作名称：________；所需玻璃仪器：________、________、________。 (2)写出FeCl3溶液与铜箔发生反应的离子方程式：________________________。 (3)检验废腐蚀液中是否含有Fe3＋所需试剂名称：________，实验现象：_______________。 (4)向②中加入NaOH溶液并长时间暴露在空气中，此过程的现象：__________________，此转化的化学方程式为___________________________________________________________ _________________________________________________________。 (5)写出③中所含物质：________，⑥发生反应的离子方程式：_____________________。 答案：(1)过滤　烧杯　漏斗　玻璃棒 (2)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ (3)KSCN溶液　溶液由棕黄色变为血红色 (4)先产生白色絮状沉淀，然后迅速变为灰绿色，最终变为红褐色　FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (5)Fe、Cu　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 解析：废液中含有FeCl2、CuCl2、FeCl3，向废液中加入过量Fe，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu，然后过滤，滤液中含有FeCl2，滤渣中含有Cu、Fe，向滤渣中加入过量盐酸，Fe溶解，Cu不溶解，然后过滤得到金属单质Cu，滤液中含有FeCl2，向FeCl2滤液中通入过量Cl2，发生的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，从而得到FeCl3溶液，以此解答该题。 9．铁在一定条件下的反应如图所示。请回答下列问题： (1)晋代的《抱朴子》中有记载“以曾青涂铁，铁赤色如铜”，成为现代湿法冶金的先驱。曾青就是胆矾，即五水硫酸铜。将铁放在胆矾溶液(古人称为胆水)中，可以得到金属铜，请写出该反应的化学方程式：______________________。 (2)工业上，向500～600 ℃的铁屑中通入Cl2生产FeCl3，每生产1 kg FeCl3，消耗Cl2的物质的量为________mol(计算结果保留2位小数)。 (3)实现Fe转化为Fe2＋，可选用________(填化学式)溶液。 (4)高温下，Fe粉与水蒸气反应的化学方程式为__________。 (5)请写出Fe3O4溶于稀盐酸的离子方程式：____________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu　(2)9.23　(3)HCl(或H2SO4、FeCl3、CuSO4等)　(4)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　(5)Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O 解析：(1)将铁放在胆矾溶液(古人称为胆水)即硫酸铜溶液中，可以得到金属铜，反应的化学方程式：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。 (2)由氯元素守恒可知，n(Cl2)＝× mol≈9.23 mol。 (3)Fe→Fe2＋说明Fe被氧化，可选用盐酸、稀硫酸、FeCl3溶液、CuSO4溶液等氧化剂。 (4)铁粉在高温条件下与水蒸气反应生成H2和Fe3O4，故反应的化学方程式：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 (5)Fe3O4溶于稀盐酸生成Fe2＋、Fe3＋，比例为1∶2，反应的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O。 10．某实验室废水中含有Al3＋、Fe3＋、Cu2＋等离子。可通过下列流程从该废水中分离回收各种金属： 下列说法正确的是(　　) A．滤液Ⅰ中的金属阳离子是Al3＋、Fe3＋、Fe2＋ B．加入过量NaOH溶液时发生反应之一为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ C．滤渣Ⅱ久置后最终变为红褐色 D．滤渣Ⅰ中的成分可以加入足量稀硝酸后进行分离 C　解析：铁粉与Fe3＋、Cu2＋反应生成Fe2＋、Cu，则滤液Ⅰ中的金属阳离子是Al3＋和Fe2＋，A错误；加入过量NaOH溶液时发生反应之一为Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，B错误；滤渣Ⅱ为氢氧化亚铁，在空气中被氧气氧化为氢氧化铁，为红褐色，C正确；滤渣Ⅰ中含有Cu和Fe，加入稀硝酸都反应，不能分离，D错误。 11．硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2和CuCl2的混合溶液中回收S，其转化如图所示(CuS不溶于水)。下列说法不正确的是(　　) A．过程①中，生成CuS的反应为复分解反应 B．过程②中，发生的反应为CuS＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋＋S C．过程③中，当有1 mol O2参与反应，转移2NA个电子(NA为阿伏加德罗常数的值) D．过程②中Fe3＋为氧化剂，过程③中Fe3＋为氧化产物 C　解析：过程①中，生成CuS的反应为H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋，发生复分解反应，A正确；过程②中，三价铁离子具有氧化性，将－2价硫氧化为硫单质，即发生的反应为CuS＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋＋S，B正确；过程③中，氧气作氧化剂，氧元素化合价由0降到－2，即当有1 mol O2参与反应，转移4NA个电子，C错误；由转化关系图知，过程②中Fe3＋为氧化剂，过程③中Fe3＋为氧化产物，D正确。 12．某同学按图示装置进行实验，欲使瓶中少量固体粉末最终消失并得到澄清溶液，下列物质组合不符合要求的是(　　) 气体 液体 固体粉末 A CO2 饱和Na2CO3溶液 CaCO3 B Cl2 FeCl2溶液 Fe C HCl Cu(NO3)2溶液 Cu D NH3 H2O Al(OH)3 D　解析：二氧化碳进入右瓶后，先与饱和碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠，碳酸钙与过量的二氧化碳和水反应生成溶于水的碳酸氢钙，则瓶中少量固体粉末最终消失并得到澄清溶液，A不符合题意；氯气进入右瓶后，先与氯化亚铁溶液反应生成氯化铁，反应生成的氯化铁与溶液中的铁粉反应生成氯化亚铁，则瓶中少量固体粉末最终消失并得到澄清溶液，B不符合题意；氯化氢进入右瓶后，先溶于水使溶液呈酸性，酸性条件下溶液中的硝酸根离子与铜反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，则瓶中少量固体粉末最终消失并得到澄清溶液，C不符合题意；NH3进入右瓶后，溶于水得到一水合氨溶液，氢氧化铝是溶于强酸强碱的两性氢氧化物，但不能与一水合氨溶液反应，所以瓶中少量固体粉末不能消失，D符合题意。 13．碳酸亚铁(FeCO3)难溶于水，常用于制取铁盐或补血剂。一种FeCO3的制备装置如下图所示。实验中观察到三颈烧瓶中有大量白色沉淀产生，烧杯中溶液变浑浊，恰好完全反应时，三颈烧瓶内溶液中只含一种溶质，过滤后得FeCO3。 恰好完全反应时，三颈烧瓶溶液中的溶质是(　　) A．NH4HCO3 B．FeSO4 C．(NH4)2SO4 D．NH3·H2O C　解析：三颈烧瓶中NH4HCO3和FeSO4反应生成FeCO3、H2O、CO2和(NH4)2SO4，故三颈烧瓶内溶液中只含一种溶质(NH4)2SO4。 14．利用H2S废气制取单质硫的常见途径有①用O2将部分H2S氧化为SO2，SO2与剩余H2S反应得到硫单质，总反应为2H2S＋O2===2S＋2H2O；②用ZnO与H2S反应生成ZnS，再用Fe2(SO4)3溶液浸取ZnS得ZnSO4溶液和单质硫。用氧化锌烟尘(主要含ZnO，还含有CuO、Fe3O4等)制备ZnSO4·7H2O的工艺流程如图所示： 下列说法正确的是(　　) A．“酸浸”时Fe3O4发生反应的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===3Fe2＋＋4H2O B．“氧化”时，若用NaClO代替H2O2，恰好完全反应时，消耗的n(H2O2)∶n(NaClO)＝1∶1 C．氧化后的溶液中大量存在的阳离子是Zn2＋、Cu2＋、Fe2＋、Na＋、H＋ D．由滤液获得ZnSO4·7H2O的操作是蒸发结晶 B　解析：已知Fe3O4中铁显＋2价和＋3价，故“酸浸”时Fe3O4发生反应的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O，原离子方程式电荷不守恒，A错误；已知NaClO作氧化剂时还原产物为NaCl，消耗1 mol NaClO转移2 mol电子，消耗1 mol H2O2时转移2 mol电子，故“氧化”时，若用NaClO代替H2O2，恰好完全反应时，根据得失电子守恒可知，消耗的n(H2O2)∶n(NaClO)＝1∶1，B正确；由分析可知，氧化后的溶液中大量存在的阳离子是Zn2＋、Cu2＋、Fe3＋、Na＋、H＋，没有Fe2＋，C错误；将硫酸锌溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到ZnSO4·7H2O晶体，而不是蒸发结晶，是降温结晶，D错误。 15．硫铁矿焙烧取硫后烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)可用于制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，流程如下： 已知：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)，下列说法不正确的是(　　) A．操作1、2、3的名称均为过滤 B．固体1和固体2都可以和NaOH溶液反应 C．向溶液2中加入3～5滴K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，可观察到有蓝色沉淀生成 D．操作3须控制条件防止其氧化和分解 A　解析：操作1、2得到固体和溶液，则操作名称为过滤，操作3是溶液到晶体，其名称为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，A错误；固体1是二氧化硅，固体2是氢氧化铝，两者都可以和NaOH溶液反应，B正确；溶液2中含有亚铁离子，加入3～5滴K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓，因此可观察到有蓝色沉淀生成，C正确；亚铁离子易被氧化，七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)易分解，因此操作3须控制条件防止其氧化和分解，D正确。 16．铁黄(Fe2O3·xH2O)广泛用于建筑、塑料、文教用品等工业，工业上以硫酸渣(含Fe2O3、CaO、SiO2等)为原料制备铁黄的一种工艺流程如下，下列说法错误的是(　　) A．“酸溶”工序适当加热可增大反应速率 B．加入黄铁矿粉(FeS2)的工序为还原Fe3＋的工序 C．“沉铁”发生反应的离子方程式为Fe2＋＋HCO===FeCO3↓＋H＋ D．此工艺流程的副产物可作氮肥 C　解析：升温可以增大反应速率，因此“酸溶”工序适当加热可增大反应速率，A正确；加入黄铁矿粉(FeS2)可还原Fe3＋为Fe2＋，B正确；“过滤Ⅰ”得到的溶液为FeSO4溶液，“沉铁”发生反应的离子方程式为Fe2＋＋2HCO===Fe(OH)2↓＋2CO2↑，C错误；根据反应过程加入硫酸和碳酸氢铵可知，此工艺流程的副产物有硫酸铵，可作为氮肥，D正确。 17．元素的“价—类”二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。如图为铁元素的“价—类”二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法不正确的是(　　) A．铁在高温下与水蒸气反应不能实现转化① B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化② C．由图可预测：高铁酸盐(FeO)具有强氧化性，可用于消毒 D．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加盐酸溶解可实现转化③ B　解析：铁与高温水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，不能实现上述转化①，A正确；FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速转化为四氧化三铁，不能发生转化②，B错误；处于高价态的物质化合价很容易下降，具有强氧化性，高铁酸盐(FeO)中铁为＋6价，很容易转化为＋3价，具有强氧化性，可用于消毒，C正确；加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁，Fe(OH)3和稀盐酸反应转化为Fe3＋和水，可实现转化③，D正确。 18．菠菜是常见食品，可以补充人体所必需的微量元素铁。某兴趣小组的同学设计实验，探究菠菜中铁元素的价态并测定铁元素的含量，实验流程如下： (1)上述实验中肯定不会用到下列仪器中的________(填标号)。 (2)取少许水浸液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，振荡，溶液颜色无明显变化，再滴加少量H2SO4和H2O2溶液，溶液立即变红。据此探究实验可得到的结论是______________，请写出滴加H2O2溶液发生反应的离子方程式：__________ __________。 (3)该兴趣小组的同学为了准确测得菠菜中铁的含量，设计如下实验方案： 兴趣小组用“分光光度法”测得滤液中c(Fe3＋)＝1.0×10－4 mol·L－1，该菠菜中铁元素的含量为________mg/100 g(保留三位有效数字) 答案：(1)A　(2)菠菜中含有Fe2＋　2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　(3)2.24 解析：(1)水浸需要用烧杯，水浸后过滤需要用漏斗，研磨需要用研钵，实验中没有对固体物质的煅烧，肯定不会用到坩埚，A符合题意。 (2)取少许水浸液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，振荡，溶液颜色无明显变化，再滴加少量H2SO4和H2O2溶液，溶液立即变红，菠菜中含有Fe2＋，滴加H2O2溶液发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 (3)10 g新鲜菠菜中铁元素的质量为1.0×10－4 mol·L－1×0.04 L×56 g·mol－1＝2.24×10－4 g＝0.224 mg，则该菠菜中铁元素的含量为2.24 mg/100 g。 学科网（北京）股份有限公司 $$