内容正文:
课时素养达标
基础巩固练
选择题只有1个选项符合题意
1.(2025·武汉模拟)下列反应既可得到正二价铁又可得到正三价铁的是( )
A.铁在纯氧中燃烧
B.铁与稀硫酸反应
C.铁在氯气中燃烧
D.铁粉与硫粉混合加热
答案 A
解析 A.铁在纯氧中燃烧生成四氧化三铁,既可得到正二价铁又可得到正三价铁,A符合题意;B.铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,B不符合题意;C.铁在氯气中燃烧生成氯化铁,C不符合题意;D.铁粉与硫粉混合加热生成硫化亚铁,D不符合题意。
2.(2025·杭州三模)实验室将FeCl3饱和溶液滴入沸水中可制得Fe(OH)3胶体,下列说法不正确的是( )
A.FeCl3溶液可用于制作印刷电路板
B.Fe(OH)3胶体呈红褐色,也可以将FeCl3加入NaOH溶液中制得
C.可用丁达尔效应区分FeCl3溶液和Fe(OH)3胶体
D.直径为80 nm的微粒不属于胶体
答案 B
解析 A.FeCl3溶液能和铜单质反应,可用于制作印刷电路板,A正确; B.制取Fe(OH)3红褐色胶体应该向煮沸的蒸馏水中滴加饱和氯化铁溶液至溶液变红褐色;将FeCl3加入NaOH溶液中会生成氢氧化铁沉淀,B错误;C.胶体具有丁达尔效应,而溶液没有此现象,因此可以利用丁达尔效应区分胶体和溶液,C正确;D.根据分散质微粒直径大小,可将分散系分为溶液、胶体和浊液,分散质微粒直径小于1 nm的为溶液,分散质微粒直径1 nm~100 nm之间的为胶体,分散质微粒直径大于100 nm的为浊液;直径为80 nm的微粒不是分散系,故不属于胶体,D正确;故选B。
3.下列铁及其化合物的性质与用途不具有对应关系的是( )
A.金属Fe具有导热性,可用于制造炊具
B.纳米Fe3O4颗粒呈黑色,可用作磁性材料
C.Fe(OH)3胶体具有吸附性,可用作净水剂
D.FeCl3溶液具有氧化性,可用于蚀刻铜制品
答案 B
解析 A.金属铁具有良好的导热性,可用于制造炊具,存在对应关系,故A不符合题意;B.四氧化三铁颗粒显黑色,与作磁性材料无关,故B符合题意;C.氢氧化铁胶体吸附水中悬浮固体小颗粒,胶体聚沉,达到净水的目的,氢氧化铁胶体可做净水剂,故C不符合题意;D.氯化铁具有强氧化性,能与Cu发生反应2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+,可以刻蚀铜制品,故D不符合题意;答案为B。
4.实验室对某铁的氧化物(FexO)进行如下实验。下列说法错误的是( )
A.x=0.8
B.溶液A为ZnSO4和FeSO4混合溶液
C.反应②生成标准状况下1.12 L H2
D.Zn至少参加了3个氧化还原反应
答案 B
解析 反应①为硫酸和铁的氧化物反应,根据硫酸的物质的量n(H2SO4)=0.15 L×1 mol/L=0.15 mol结合O原子守恒可知,FexO的物质的量小于等于0.15 mol,故有n(FexO)×(56x+16)=6.08 g,解得n(FexO)=0.1 mol时,x=0.8,设FexO中+2价的铁为a个,则+3价的铁为(0.8-a)个,根据化合价之和等于0可知,2a+3(0.8-a)=2,解得a=0.4,即含有Fe2+为0.4,Fe3+为0.4,故6.08 g FexO中含有Fe2+为0.04 mol,Fe3+为0.04 mol,反应①后剩余H2SO4为0.15 mol-0.1 mol=0.05 mol,故反应②为Zn+2Fe3+===Zn2++2Fe2+、Zn+2H+===Zn2++H2↑、Zn+Fe2+===Zn2++Fe,据此分析解答。A.由分析可知,x=0.8,A正确;B.由分析可知,反应②为Zn+2Fe3+===Zn2++2Fe2+、Zn+2H+===Zn2++H2↑、Zn+Fe2+===Zn2++Fe,根据硫酸根守恒可知,若溶液A为ZnSO4溶液则溶解的Zn的质量为0.15 mol×65 g/mol=9.75 g,即Zn过量,说明溶液A中不可能含有FeSO4,B错误;C.由分析可知,反应①后剩余H2SO4为0.15 mol-0.1 mol=0.05 mol,反应②中:
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
1 mol 22.4 L
0.05 mol V
解得V=1.12 L,即生成标准状况下1.12 L H2,C正确;D.由分析可知,反应②为Zn+Fe3+===Zn2++Fe2+、Zn+2H+===Zn2++H2↑、Zn+Fe2+===Zn2++Fe,Zn至少参加了3个氧化还原反应,D正确;故答案为B。
5.下列有关铁和铁的化合物的叙述中,正确的是( )
A.铁的化学性质比较活泼,它能与许多物质发生化学反应,因此铁在自然界中只能以化合态存在
B.Fe3O4是一种红棕色粉末,俗称铁红,常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料
C.Fe(OH)2在空气中容易被氧化,如图①②都能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀
D.往某溶液中先加入氯水,再加入KSCN溶液,发现溶液变成红色,证明原溶液中含有Fe3+
答案 C
解析 A.铁虽然化学性质比较活泼,能与许多物质发生化学反应,但是自然界陨石中还存在单质铁,A错误;B.Fe3O4为黑色粉末,铁红为Fe2O3,B错误;C.①中稀硫酸能抑制亚铁离子水解,铁粉能防止亚铁离子被氧化,且导管口插入到水中外界空气无法进入试管内,滴加NaOH与FeSO4反应生成的氢氧化亚铁沉淀不会被氧化能较长时间存在,②中因为苯的存在NaOH与FeSO4反应生成的氢氧化亚铁无法接触到空气,不会被氧化从而能较长时间存在,C正确;D.若原溶液中没有Fe3+只有Fe2+,先加氯水Fe2+被氯气氧化成Fe3+,再加入KSCN溶液变红色,但是原溶液中没有Fe3+,D错误。
6.为探究铁及其化合物的一些化学性质,某实验小组学生设计了以下实验。
(1)高温下,让铁粉与水蒸气反应,如图所示。试管中发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
该反应中氧化剂是 。
(2)如图:
①往A溶液中滴入几滴KSCN溶液,溶液的颜色________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②写出上述A→B过程中的化学方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③描述将C放置于空气中的现象:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
写出该反应的化学方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④写出向B中加入氯水发生反应的离子方程式:
________________________________________________________________________。
⑤将A的饱和溶液滴入沸水中并加热,可制得 胶体;当光束通过该胶体时,可看到一条光亮的“通路”,这种现象称为 。
答案 (1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 H2O
(2)①变为红色 ②2FeCl3+Fe===3FeCl2 ③白色絮状沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 ④2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- ⑤Fe(OH)3 丁达尔效应
解析 (1)H2O中氢元素化合价由+1价降低为0价,氧化剂是H2O。(2)①氧化铁和盐酸反应生成氯化铁,A溶液中含有Fe3+,滴入几滴KSCN溶液,溶液的颜色变为红色。④B为氯化亚铁溶液,加入氯水生成氯化铁溶液,离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
7.以硫酸渣(主要含Fe2O3、SiO2等)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如图:
已知:SiO2为不溶于水的酸性氧化物,常温下和硫酸不反应。
(1)“酸溶”中加快溶解的方法可采取加热、 、适当增大硫酸浓度或粉碎硫酸渣等方法。
(2)“酸溶”过程中的主要反应的离子方程式为 ;“还原”过程中的离子方程式为 。
(3)“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为 。
(4)“氧化”时,用NaNO2浓溶液代替空气氧化Fe(OH)2浆液,虽然能缩短氧化时间,缺点可能是 。
答案 (1)搅拌
(2)Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O Fe+2Fe3+===3Fe2+
(3)FeSO4+2NH4HCO3===Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑
(4)NaNO2的还原可能为氮氧化物,会污染空气
解析 硫酸渣(含Fe2O3、SiO2等)加硫酸后,氧化铁溶于硫酸得到硫酸铁,二氧化硅不溶于硫酸,再加铁粉,将硫酸铁还原为硫酸亚铁,过滤除去二氧化硅和过量的铁粉,滤液中加碳酸氢铵,发生反应生成氢氧化亚铁沉淀,经氧化得到铁黄,据此分析解答。(1)酸溶时,可通过适当增大硫酸的浓度,升高温度,粉碎硫酸渣,加速搅拌等方式加快反应速率;(2)根据分析,“酸溶”过程中氧化铁溶于硫酸得到硫酸铁,二氧化硅不溶于硫酸,主要反应的离子方程式Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O;还原过程中硫酸铁被还原为硫酸亚铁,反应的离子方程式为:Fe+2Fe3+===3Fe2+;(3)有题中信息可知沉铁时碳酸氢铵与硫酸亚铁反应生成氢氧化亚铁,二氧化碳,和硫酸铵,反应方程式为:FeSO4+2NH4HCO3===Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑;(4)NaNO2作氧化剂时,其还原产物为可能生成NO等,氮的氧化物有毒会污染空气。
考能提升练
选择题有1个或2个选项符合题意
8.下列有关铁元素的叙述中,正确的是( )
A.自然界中存在赤铁矿、磁铁矿等铁矿石,说明铁的氧化物与水难以直接化合
B.铁是较活泼的金属,它与卤素(X2)反应的生成物均为FeX3
C.氢氧化铁与氢碘酸反应的化学方程式为Fe(OH)3+3HI===FeI3+3H2O
D.Fe2O3能与铝粉发生置换反应放出大量热,可用于焊接钢轨
答案 AD
解析 A.Fe元素在自然界的存在形态有赤铁矿、磁铁矿等铁矿石,说明铁的氧化物与水难以直接化合,A正确;B.铁是较活泼的金属,它与卤素(X2)反应时,与I2反应产生FeI2,与其他卤素单质反应的生成物均为FeX3,B错误;C.Fe3+具有强氧化性,I-具有还原性,氢氧化铁与氢碘酸会发生氧化还原反应,产生FeI2、I2、H2O,反应的化学方程式为2Fe(OH)3+6HI===2FeI2+I2+6H2O,C错误;D.将铝粉和氧化铁混合,在高温条件下发生铝热反应,该反应能够放出大量的热,生成氧化铝和液态铁,工业上常利用该反应原理来焊接钢轨,D正确。
9.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,下列说法正确的是( )
A.铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①
B.加热Fe(OH)3发生转化⑥,Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OH)3
C.由图可预测:高铁酸盐(FeO)具有强氧化性,可用于饮用水的消毒
D.FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,迅速被氧化成Fe2O3
答案 C
解析 铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气,不能实现转化①,A错误;Fe2O3不溶于水,加水不可转化为Fe(OH)3,B错误;FeO具有强氧化性,可用于饮用水的消毒,C正确;FeO是一种黑色粉末,在空气中受热,部分被氧化生成Fe3O4,D错误。
10.某实验小组设计如下实验探究Fe(OH)2的制备,下列有关分析不合理的是( )
实验
操作
现象
Ⅰ
将一块FeSO4晶体浸入30 mL 蒸馏水中
一分钟后,晶块表面仍为浅绿色,溶液呈更浅的绿色
Ⅱ
将另一块FeSO4晶体浸入30 mL 1 mol·L-1 NaOH 溶液中
一分钟后,晶块表面变白;捞出晶块露置空气中,表面逐渐变为红褐色
Ⅲ
将10 mL 1.5 mol·L-1 FeSO4溶液与20 mL 1.5 mol·L-1 NaOH 溶液混合
立即出现大量灰绿色浑浊,一分钟后,液面附近出现红褐色浑浊
A.实验Ⅰ起对照作用,排除FeSO4晶体自身在水中的颜色变化
B.实验Ⅱ晶块表面长时间保持白色,与Fe(OH)2难溶、未分散于水有关
C.捞出晶块后发生了反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
D.实验Ⅲ溶液中氧气含量明显多于实验Ⅱ中
答案 D
解析 A.实验Ⅰ中,晶块表面为浅绿色,起对照作用,目的是排除实验Ⅱ中晶块表面变白,不是因为FeSO4晶体自身在水中的颜色变化引起的,A符合题意;B.Fe(OH)2具有较强的还原性,易被溶液中溶解的氧气氧化,因此实验Ⅱ晶块表面之所以能长时间保持白色,与Fe(OH)2难溶、未分散于水有关,B符合题意;C.Fe(OH)2具有较强的还原性,易被氧气氧化,捞出晶块后发生的反应为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,C符合题意;D.根据控制单一变量的原则,实验Ⅱ和Ⅲ反应条件不一样(实验Ⅱ为FeSO4晶体,而实验Ⅲ为FeSO4溶液),单从实验结果,无法得出实验Ⅲ溶液中氧气含量明显多于实验Ⅱ的结论,D不符合题意;故选D。
11.由硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO和SiO2)制备绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如图,已知:FeS2难溶于水。
下列说法错误的是( )
A.步骤①酸溶烧渣最好选用硫酸
B.步骤②涉及的离子反应为FeS2+16Fe3++8H2O===17Fe2++2SO+16H+
C.步骤③须控制条件防止氧化
D.将溶液b加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干得到纯净绿矾
答案 BD
解析 硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO和SiO2)加硫酸进行酸溶后,溶液a中含亚铁离子与铁离子,二氧化硅不溶于硫酸,以滤渣形式存在,再向滤液a中加FeS2,将Fe3+还原为Fe2+,过滤除去过量的FeS2,得到溶液b,后隔绝氧气经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作得到绿矾。A项,因为要制备绿矾(FeSO4·7H2O),晶体中所含阴离子为硫酸根离子,所以酸溶时要选用硫酸,正确;B项,步骤②加入FeS2目的是将Fe3+还原为Fe2+,涉及的离子反应为FeS2+14Fe3++8H2O===15Fe2++2SO+16H+,错误;C项,因为亚铁离子易被氧化,所以步骤③须控制条件防止氧化,正确;D项,将溶液b加热至有晶膜出现时,冷却、结晶、过滤即可,蒸干的过程中,绿矾可能会失去结晶水,从而不能得到纯净的绿矾,错误。
12.合成氨工业生产中所用的α—Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3。回答下列问题:
(1)Fe2O3的摩尔质量为 。
(2)室温下,将适量的FeO粉末投入足量的稀盐酸中:
①取少量上述反应后的溶液于试管中,静置一段时间后,可观察到溶液的颜色由绿色变为黄色,溶液由绿色变为黄色的原因为 (用离子方程式表示)。
②往①的试管的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液,此时观察到溶液中的现象为 。
③ (填“能”或“不能”)选用酸性高锰酸钾溶液检验①的试管中Fe2+的存在。
(3)在FeO、Fe2O3的混合物中:
①若铁原子、氧原子的物质的量之比为7∶8,则FeO与Fe2O3的物质的量之比为 。
②当该混合物中+2价铁与+3价铁的物质的量之比为a∶b(a≠b)时,该混合物中铁元素的质量分数为 (用含a、b的代数式表示)。
答案 (1)160 g·mol-1
(2)4Fe2++4H++O2===4Fe3++2H2O 溶液由黄色变为无色且底部出现红褐色难溶物 不能
(3)5∶1 ×100%
解析 (1)Fe2O3的摩尔质量为160 g·mol-1;(2)①氧化亚铁溶于稀盐酸,生成亚铁离子,亚铁离子容易被氧化为铁离子,离子方程式为:4Fe2++4H++O2===4Fe3++2H2O;②溶液中再滴加氢氧化钠溶液后生成红褐色的氢氧化铁沉淀,观察到的现象为:溶液由黄色变为无色且底部出现红褐色难溶物;③①的试管溶液中含氯离子,也能使酸性高锰酸钾溶液褪色,故不能选用酸性高锰酸钾溶液检验①的试管中Fe2+的存在;(3)①设FeO与Fe2O3的物质的量之比为x∶y,则(x+2y)∶(x+3y)=7∶8,解得x∶y=5∶1;②当该混合物中+2价铁与+3价铁的物质的量之比为a∶b(a≠b)时,FeO与Fe2O3的物质的量之比为a∶,铁元素的质量分数为:×100%=×100%。
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