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.下列有关说法正确的是( )
A.足量的Fe在Cl2中燃烧只生成FeCl3
B.铁的化学性质比较活泼,它能和水蒸气反应生成H2和Fe(OH)3
C.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2
D.向某溶液中加NaOH溶液得白色沉淀,且颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液只含Fe2+
答案 A
解析 铁与氯气反应,无论过量与否都生成FeCl3,故A正确;铁与水蒸气反应:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,故B错误;KMnO4能把Cl-氧化成Cl2,对Fe2+的检验产生干扰,故C错误;生成白色沉淀变为红褐色沉淀,说明原溶液中一定含有Fe2+,但也可能含有Mg2+等离子,与NaOH溶液产生白色沉淀,被红褐色沉淀干扰,故D错误。
2.下列有关Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是( )
A.该溶液中,K+、Fe2+、I-、Br-可以大量共存
B.该溶液中,K+、NH、Cl-、SCN-能大量共存
C.和Ba(OH)2溶液反应的离子方程式:Fe3++SO+Ba2++3OH-===Fe(OH)3↓+BaSO4↓
D.1 L 0.1 mol·L-1该溶液和足量的Zn充分反应,生成11.2 g Fe
答案 D
解析 A.在Fe2(SO4)3溶液中,含有Fe3+和SO,I-遇Fe3+发生氧化还原反应而不能大量共存,故A错误;B.Fe3+与SCN-反应生成红色溶液而不能大量共存,故B错误;C.Fe2(SO4)3和Ba(OH)2溶液反应的离子方程式应为2Fe3++3SO+3Ba2++6OH-===2Fe(OH)3↓+3BaSO4↓,故C错误;D.1 L 0.1 mol·L-1该溶液和足量的Zn充分反应,铁离子先被还原为亚铁离子、亚铁离子继续转化为铁,根据元素守恒铁元素完全被置换出来生成单质0.2 mol Fe,则铁的质量为11.2 g,故D正确。
3.实验室在500 ℃时隔绝空气加热硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]至分解完全并确定分解产物成分的装置如图所示(已知分解的固体产物可能有FeO、Fe2O3和Fe3O4,气体产物可能有NH3、N2、H2O、SO3和SO2)。下列说法正确的是( )
A.装置②用于检验分解产物中是否有水蒸气生成,试剂X最好选用碱石灰
B.装置③用于检验分解产物中是否有SO3气体生成并除去SO3和NH3
C.取①中固体残留物与稀硫酸反应并滴加KSCN,溶液变红,则残留物一定为Fe2O3
D.装置④用于检验分解产物中是否有SO2气体生成,装置⑤用于收集生成的NH3和N2
答案 B
解析 装置②的作用是检验分解产物中是否有水蒸气生成,故试剂X应选用无水硫酸铜,A错误;装置③用于检验分解产物中是否有SO3气体生成,若有SO3气体生成则装置③中酸性条件下产生白色沉淀硫酸钡,并用氯化钡和盐酸除去SO3和NH3,B正确;①中固体残留物中也可能还含有FeO,也可能不含有Fe2O3而含有Fe3O4,而不一定只有Fe2O3,C错误;NH3极易溶于水,若分解产物中有NH3,则NH3被装置③中的溶液所吸收了,装置⑤中不可能收集到NH3的,D错误。
4.(2025·福州期末)已知:①绿茶中含有大量的鞣酸;②鞣酸亚铁溶液为无色,鞣酸铁溶液为蓝黑色。根据如图所示的实验流程分析,下列叙述错误的是( )
绿茶叶水蓝黑色恢复为原色不变色变为红色
A.绿茶叶水与硫酸亚铁反应生成的鞣酸亚铁易被氧化成鞣酸铁而呈蓝黑色
B.反应②中维生素C体现出氧化性
C.反应④中H2O2可以替换为新制氯水
D.绿茶叶水不宜与补铁剂同时服用
答案 B
解析 A.绿茶中含有大量的鞣酸与FeSO4反应生成鞣酸亚铁,溶液为无色,鞣酸亚铁被氧化生成鞣酸铁而呈蓝黑色,A正确;B.向蓝黑色溶液中加入维生素C,溶液由蓝黑色恢复原色,说明维生素C能将鞣酸铁还原成鞣酸亚铁,表现还原性,B错误;C.H2O2和新制氯水均具有氧化性,能将 Fe2+氧化为Fe3+,所以反应④中H2O2可以替换为新制氯水,C正确;D.因为绿茶叶水中的鞣酸与补铁剂中的Fe2+反应生成鞣酸亚铁,鞣酸亚铁不稳定,易被氧化为鞣酸铁,故服用补铁剂时不能喝绿茶,D正确。
5.向H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液,溶液迅速变黄,稍后产生气体;再加入KSCN溶液,溶液变红,一段时间后,溶液颜色明显变浅。依据实验现象,下列分析不正确的是( )
A.产生气体的原因是FeSO4将H2O2还原生成了O2
B.溶液先变红后又明显变浅,是由反应速率不同导致的
C.溶液颜色变浅,可能是过量的H2O2氧化了KSCN
D.H2O2溶液与FeSO4溶液反应生成Fe3+的证据是:“溶液迅速变黄”和“溶液变红”
答案 A
解析 A.产生气体是生成的铁离子与过氧化氢发生氧化还原反应,反应为2Fe3++H2O2===2Fe2++O2↑+2H+,A错误;B.由反应速率不同,铁离子与硫氢化钾反应率极快,所以溶液先变红,而铁离子与过氧化氢发生氧化还原反应速率慢,B正确;C.溶液颜色变浅,可能是过量的H2O2氧化了KSCN,C正确;D.溶液迅速变黄,再加入KSCN溶液,溶液变红,则生成铁离子,所以:“溶液迅速变黄”和“溶液变红”可证明H2O2溶液与FeSO4溶液反应生成 Fe3+,D正确;故选A。
6.铁及其化合物在人类生活中有着极其重要的作用。完成下列填空:
(1)铁的原子结构示意图为。由此可知,铁是第 周期元素,铁原子核外3d轨道上共填充了 个电子。
(2)古代中国四大发明之一的司南是由天然的磁石制成的,其主要成分是 (选填编号)。
a.Fe b.FeO
c.Fe2O3 d.Fe3O4
(3)FeSO4可以用来净水、治疗缺铁性贫血等,实验室在配制FeSO4溶液时,为了防止FeSO4变质,经常向溶液中加入铁粉,其原因是 (用离子方程式表示)。
(4)向新配制的FeSO4溶液中,加入一定量的稀硝酸,发生如下反应:
Fe2++ H++ NO=== Fe3++ NO↑+ H2O
①配平上述反应________________________________________________________________________。
②每生成0.5 mol NO气体,转移的电子数为 。
③要检验该反应后的溶液中是否还含有Fe2+,实验方案是________________________________________________________________________。
现在可以利用铁氧化物循环裂解水制备氢气,其过程如图所示。
(5)写出反应Ⅲ的平衡常数表达式 。
(6)写出铁氧化物循环裂解水制氢的总反应的化学方程式: 。
(7)Fe3O4和CO的反应过程与温度密切相关。向某容器中加入Fe3O4与CO,当其他条件一定时,达到平衡时CO的体积百分含量随温度的变化关系如图所示。
已知:①Fe3O4+CO⥫⥬3FeO+CO2-Q1(Q1>0);
②Fe3O4+4CO⥫⥬3Fe+4CO2+Q2(Q2>0)。
推测当温度达到570 ℃,平衡时CO体积百分含量最高的原因:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)四 6 (2)d (3)Fe+2Fe3+===3Fe2+
(4)①3Fe2++4H++1NO===3Fe3++1NO↑+2H2O ②1.5NA ③取样,加入少量酸性KMnO4溶液,如果不显紫色,说明还含有Fe2+,如果显紫红色,说明不含有
(5)K= (6)C+H2OCO+H2
(7)温度低于570 ℃时,发生的是反应②,因为②是放热反应,所以温度升高,平衡逆向移动,CO百分含量在不断增大;温度高于570 ℃,发生的反应是反应①,因为①是吸热反应,随着温度的升高,反应正向移动,CO百分含量在不断降低,所以570 ℃时,CO百分含量最高
解析 (1)Fe为26号元素,核外电子排布为:1s22s22p63s23p63d64s2,铁位于第四周期Ⅷ族,铁原子核外3d轨道上共填充了6个电子,故答案为:四;6;(2)磁铁的主要成分为四氧化三铁,故答案为:d;(3)FeSO4具有较强还原性,配制其溶液时需加入适量铁粉,可将氧化后三价铁还原为二价铁,从而防止FeSO4氧化,发生的离子反应为:Fe+2Fe3+===3Fe2+,故答案为:Fe+2Fe3+===3Fe2+;(4)1 mol Fe2+被氧化为Fe3+失去1 mol电子,1 mol NO被还原为NO得3 mol电子,根据得失电子守恒得到反应方程式:3Fe2++4H++1NO===3Fe3++1NO↑+2H2O;由反应可知每生成1 mol NO转移3 mol电子,则生成0.5 mol NO气体,转移的电子数为1.5NA;检验反应后溶液中是否存在亚铁离子,可利用其还原性,用高锰酸钾溶液检验,具体的操作为:取样,加入少量酸性KMnO4溶液,如果不显紫色,说明还含有Fe2+,如果显紫红色,说明不含有;故答案为:3Fe2++4H++1NO===3Fe3++1NO↑+2H2O;1.5NA;取样,加入少量酸性KMnO4溶液,如果不显紫色,说明还含有Fe2+,如果显紫红色,说明不含有;(5)由图可知反应Ⅲ为C与二氧化碳反应生成CO,反应方程式为:C(s)+CO2(g)⥫⥬2CO(g),平衡常数表达式K=,故答案为:K=;(6)由图可知总反应为C与水高温生成CO和氢气,反应为:C+H2OCO+H2,故答案为:C+H2OCO+H2;(7)温度较低时发生反应②,由题意可知反应②为放热反应,随温度的升高,平衡逆向移动,CO的百分含量不断增大;当温度较高时发生反应①,反应①为吸热反应,随温度升高,反应正向移动,CO的百分含量又降低,故答案为:温度低于570 ℃时,发生的是反应②,因为②是放热反应,所以温度升高,平衡逆向移动,CO百分含量在不断增大;温度高于570 ℃,发生的反应是反应①,因为①是吸热反应,随着温度的升高,反应正向移动,CO百分含量在不断降低,所以570 ℃时,CO百分含量最高。
考能提升练
选择题有1个或2个选项符合题意
7.下列有关铁及其化合物的实验方案,对应的现象和结论都正确的是( )
选项
实验方案
现象
结论
A
将红热的铁与水蒸气在高温条件下反应,反应结束后,将磁铁靠近产物
反应结束后有黑色固体生成,且该固体被磁铁吸引
铁与水蒸气在高温下反应,生成Fe3O4
续表
选项
实验方案
现象
结论
B
为了验证Fe2+的还原性,取FeCl2溶液于试管中,加入酸性高锰酸钾溶液
酸性高锰酸钾溶液紫色褪去
Fe2+具有还原性
C
取5 mL FeCl3溶液与试管中,逐滴加入Na2SO3溶液至过量。再加入过量稀盐酸和BaCl2溶液
加入稀盐酸前,溶液由黄色变为红棕色。加入稀盐酸和BaCl2溶液后产生白色沉淀
Fe3+和SO既发生氧化还原反应,也发生双水解
D
向少量蒸馏水的试管里滴加2滴K3[Fe(CN)6]溶液,然后再滴加2滴硫氰化钾溶液
溶液变血红色
CN-与Fe3+的配位能力小于SCN-
答案 C
解析 A.将红热的铁与水蒸气在高温条件下反应,反应结束后,将磁铁靠近产物,该固体被磁铁吸引,该固体可以是Fe也可以是Fe3O4,并不能确定一定生成Fe3O4,A错误;B.Cl-也具有还原性,可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,并不能确定是Fe2+使高锰酸钾褪色,B错误;C.取5 mL FeCl 溶液与试管中,逐滴加入Na2SO3溶液至过量。再加入过量稀盐酸和BaCl2溶液,加入稀盐酸前,溶液由黄色变为红棕色,说明发生水解反应产生了Fe(OH)3。加入稀盐酸和BaCl2溶液后产生不溶于盐酸的白色沉淀BaSO4,说明Fe3+将SO氧化为SO,C正确;D.向少量蒸馏水的试管里滴加2滴K3[Fe(CN)6]溶液,然后再滴加2滴硫氰化钾溶液,无明显现象,现象错误,D错误。故选C。
8.一定量的某磁黄铁矿(主要成分FexS,S为-2价)与100 mL盐酸恰好完全反应(杂质不与盐酸反应),生成0.1 mol硫单质、0.4 mol FeCl2和一定量H2S气体,且溶液中无Fe3+。有关说法正确的是( )
A.c(HCl)=4.0 mol·L-1
B.x=0.85
C.生成了0.4 mol H2S
D.FexS中,n(Fe2+)∶n(Fe3+)=2∶1
答案 C
解析 A.盐酸恰好反应生成0.4 mol FeCl2,根据氯原子守恒得c(HCl)===8 mol/L,故A错误;B.FexS中S的物质的量等于S和H2S物质的量之和,n(S)=0.1 mol+0.4 mol=0.5 mol,n(Fe)=0.4 mol,所以n(Fe)∶n(S)=0.4 mol∶0.5 mol=0.8,所以x=0.8,故B错误;C.部分HCl中的氢离子转化为H2S,根据氢原子、氯原子守恒得H2S的物质的量n(H2S)=0.5n(HCl)=n(FeCl2)=0.4 mol,故C正确;D.FexS中S为-2价,生成S化合价为0,则生成0.1 mol S,生成H2S气体不发生化合价变化,则共转移电子为0.1 mol×2=0.2 mol,生成亚铁离子不存在化合价变化,则根据转移电子守恒得n(Fe3+)=0.2 mol,则n(Fe2+)=0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol,所以Fe2+与Fe3+的物质的量之比=0.2 mol∶0.2 mol=1∶1,故D错误;故选C。
9.(2025·厦门一中检测)在FeCl3、CuCl2混合溶液中,加入铁粉与铜粉的混合物,下列说法错误的是( )
A.若金属无剩余,则溶液中一定存在的金属阳离子有Fe2+、Cu2+,可能存在的有Fe3+
B.若剩余固体中有铁和铜,则溶液中一定存在的金属阳离子有Fe2+,一定不存在Cu2+、Fe3+
C.若剩余固体中只有铜,则溶液中一定存在的金属阳离子有Fe2+,可能存在的有Cu2+、Fe3+
D.实验中,不会出现剩余固体中只有铁的情况
答案 C
解析 A.若金属无剩余,说明铁或铜与氯化铁反应生成氯化亚铁和氯化铜,则溶液中一定存在的金属阳离子有Fe2+、Cu2+,若氯化铁过量,可能存在的有Fe3+,故A正确;B.若滤出固体中含有铁和铜,说明氯化铜完全与铁反应生成铜单质和氯化亚铁,而Fe剩余说明氯化铁一定不存在,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,一定不含Cu2+和Fe3+,故B正确;C.若滤出固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,不含Fe3+,可能含Cu2+,故C错误;D.溶液中一定存在Cu2+,Fe能与Cu2+反应,则不会只剩余铁粉,故D正确。
10.某研究性学习小组从腐蚀印刷电路板的废液(含有FeCl2、FeCl3、CuCl2)中回收铜并制备氯化铁晶体,设计流程如图所示。
下列说法正确的是( )
A.试剂a是铁、试剂b是稀硫酸
B.操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都用到玻璃棒
C.若试剂c是双氧水和盐酸,相应的反应为2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+
答案 BC
解析 由最终得到FeCl3及其流程图可知,b为盐酸,若为硫酸会引入硫酸根离子,A错误;由图可知,操作Ⅰ、Ⅱ是过滤,操作Ⅲ是蒸发结晶,过滤、蒸发结晶都会用到玻璃棒,B正确;滤液X、滤液Z中均含有FeCl2,试剂c是双氧水和盐酸,发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O,C正确;亚铁离子、氯离子都可以被高锰酸钾溶液氧化,用酸性KMnO4溶液不能检验溶液W中是否含有Fe2+,D错误。
11.从元素化合价和物质类别两个角度研究物质的性质是一种行之有效的方法。如图是由铁元素组成的物质的部分信息。
(1)写出X的化学式:________________________________________________________________________。
(2)FeO与稀硫酸反应的离子方程式: 。Y物质在空气中变化的化学方程式并标出电子转移 。
(3)FeCl2既具有氧化性也具有还原性,分别写出体现其氧化性、还原性的离子方程式(一个即可)。
离子方程式
氧化性
还原性
(4)某同学猜测Fe3+可以与S2-发生反应,为验证其猜测,他结合资料信息,选择了两种试剂进行实验,确认了Fe3+与S2-能发生反应。
资料:部分硫化物的溶解性表(室温)
化学式
溶解性
Na2S
可溶
Fe2S3
不溶,在热水或酸中分解
FeS
不溶
选取的试剂是 和 ;可能发生的两种不同原理的反应的离子方程式是 、 。
答案 Fe2O3 FeO+H2SO4===FeSO4+H2O Zn+Fe2+===Zn2++Fe 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- FeCl3和Na2S 2Fe3++3S2-===Fe2S3↓ 2Fe3++S2-===2Fe2++S↓ 2Fe3++3S2-===2FeS+S↓
解析 (1)X为铁的氧化物,对应铁元素化合价+3价,化学式为:Fe2O3;(2)氧化亚铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和水,反应的化学方程式:FeO+H2SO4===FeSO4+H2O,离子方程式为FeO+2H+===Fe2++H2O;氢氧化亚铁与氧气、水反应生成氢氧化铁,反应中铁由+2价升高为+3价,用单线桥表示为:;(3)FeCl2既具有氧化性也具有还原性,反应过程中铁元素化合价升高表现还原性,如:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,铁元素化合价降低表现氧化性如:Zn+Fe2+===Zn2++Fe;(4)某同学预测Fe3+可以与S2-发生反应,为验证预测,分析数据可知,硫化钠溶于水,铁离子和硫离子反应得到不溶于水的物质,硫离子和亚铁离子反应生成不溶于水的物质,选择试剂为氯化铁和硫化钠溶液混合,可能发生的反应为:2Fe3++3S2-===Fe2S3↓;2Fe3++S2-===2Fe2++S↓或者2Fe3++3S2-===2FeS+S↓。
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