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课时训练(13) 亚铁盐和铁盐 铁及其化合物的转化
题组1► 亚铁盐和铁盐
1.(2024·河北省衡水中学调研)下列各组物质中,X是主体物质,Y是少量杂质,Z是为除去杂质所要加入的试剂,其中所加试剂正确的一组是( )
选项
物质
A
B
C
D
X
FeCl2溶液
FeCl3溶液
Fe
FeSO4溶液
Y
FeCl3
CuCl2
Al
Fe2(SO4)3
Z
Cl2
Fe
NaOH溶液
Cu
C 解析:Cl2与FeCl2反应生成FeCl3,A错误;Fe与FeCl3、CuCl2均反应,B错误;有新的杂质CuSO4生成,D错误。
2.(2025·福建厦门一中阶段考)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+,可能含有Fe3+
B.若剩余固体中有铁和铜,则溶液中一定含有Fe2+,一定不含Cu2+、Fe3+
C.若剩余固体中只有铜,则溶液中一定含有Fe2+,可能含有Cu2+、Fe3+
D.实验中,不会出现剩余固体中只有铁的情况
C 解析: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+,A正确;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+,B正确;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+,C错误;溶液中一定存在Cu2+,Fe能与Cu2+反应,则不会只剩余铁粉,D正确。
3.(2024·陕西咸阳期末)某实验小组通过实验验证Fe3+与Fe2+能够相互转化。
实验一
实验二
按下列顺序实验
对应现象
按下列顺序实验
对应现象
①向FeCl3溶液中加入铁粉
溶液由黄色变为浅绿色
④向FeCl3溶液中加入少量KI溶液
溶液呈
黄色
②滴加KSCN溶液
溶液无明显变化
③再滴加几滴氯水
溶液变红
⑤滴加淀粉溶液
?
下列分析不合理的是( )
A.实验①发生的离子反应为2Fe3++Fe===3Fe2+
B.实验②与③不可以调换顺序
C.实验④说明有Fe2+生成
D.若实验⑤对应的现象是溶液变为蓝色,说明有I2生成
C 解析:实验①中,Fe3+被Fe还原,生成Fe2+,发生的离子反应为2Fe3++Fe===3Fe2+,A正确;若实验②与③调换,滴加KSCN溶液后,溶液立即变红,不能说明实验②的溶液中是否含有Fe2+,B正确;实验④中,溶液变黄,说明有I2生成,C错误;若实验⑤对应的现象是溶液变为蓝色,说明溶液中含有I2,从而说明Fe3+将I-氧化,生成I2,D正确。
题组2► 铁及其化合物的转化
4.(2024·广东深圳坪山区调研)部分含铁物质的分类与相应铁元素的化合价关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.在高温下,a与水蒸气可发生置换反应
B.b和c可分别与水发生反应生成e和d
C.一定条件下,f与g可以相互转化
D.h的某种盐是具备净水和消毒双重功能的水处理剂
B 解析:根据价态和物质类别可知:
符号
a
B
c
d
e
f
g
h
物质
Fe
FeO
Fe2O3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
亚铁盐
铁盐
高铁酸盐
Fe和水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,是置换反应,A正确;氧化亚铁和氧化铁不能和水反应,B错误;2Fe3++Fe===3Fe2+、2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,铁盐和亚铁盐能相互转化,C正确;高铁酸盐有强氧化性,能杀菌消毒,还原产物Fe3+水解生成的氢氧化铁胶体能净水,D正确。
5.(2025·重庆缙云教育联盟联考)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H2O2溶液和盐酸,相应的反应为Fe2++H2O2+2H+===Fe3++2H2O
D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+
B 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H2O2溶液和盐酸,发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O,C错误;亚铁离子、氯离子都可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,用酸性KMnO4溶液不能检验溶液W中是否含有Fe2+,D错误。
6.(2025·山东菏泽调研)某化学课外活动小组为探究FeCl3溶液与Na2S溶液反应的产物,设计了如下实验,并得到相应的实验现象如表所示:
序号
实验操作
实验现象
①
向FeCl3溶液中滴加Na2S溶液至过量
开始时观察到黄色浑浊,同时产生气体,过量时产生黑色沉淀
②
向Na2S溶液中滴加FeCl3溶液至过量
开始时产生黑色沉淀,继续滴加黑色沉淀溶解,出现黄色浑浊,同时产生气体
已知FeS和Fe2S3均为黑色沉淀。下列说法错误的是( )
A.实验①和实验②中均不生成Fe(OH)3沉淀
B.实验①和实验②中黑色沉淀成分不同,气体成分相同
C.实验②中,黑色沉淀溶解时溶液的pH增大
D.由实验可知,FeCl3溶液与Na2S溶液的反应产物与溶液酸碱性有关
C 解析:向FeCl3溶液中滴加Na2S溶液,发生氧化还原反应生成硫单质黄色沉淀和亚铁离子:2Fe3++S2-===2Fe2++S↓,FeCl3溶液为酸性,生成气体为硫化氢,硫化钠过量时产生FeS黑色沉淀;向Na2S溶液中滴加FeCl3溶液,开始生成Fe2S3黑色沉淀:2Fe3++3S2-===Fe2S3↓,氯化铁过量溶液显酸性,使得Fe2S3黑色沉淀溶解,同时发生氧化还原反应生成硫单质:2Fe3++H2S===2Fe2++2H++S↓,反应使得溶液酸性增强,生成气体为硫化氢气体。氢氧化铁沉淀为红褐色,根据现象可知,实验①和实验②中均不生成Fe(OH)3沉淀,A正确;实验①和实验②中黑色沉淀成分不同,气体成分相同,B正确;实验②中,黑色沉淀溶解时,反应使得溶液酸性增强,pH减小,C错误; FeCl3溶液水解显酸性、Na2S溶液水解显碱性;由实验可知,FeCl3溶液与Na2S溶液的反应产物与溶液酸碱性有关,D正确。
7.(2024·河南周口二模)乳酸亚铁晶体是一种优良补铁剂,其化学式为[CH3CH(OH)COO]2Fe,晶体中通常含有结晶水,实验室制备一定量乳酸亚铁的流程及部分实验装置(夹持装置省略)如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.“酸溶Ⅰ”时关闭K2,打开K1、K3,利用A中产生的H2排出装置内的空气
B.“沉铁”过程关闭K3,打开K1、K2,将生成的FeSO4压入B中
C.装置B中发生反应为Fe2++HCO===FeCO3↓+H+
D.操作X是在隔绝空气的前提下,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
C 解析:“酸溶Ⅰ”时关闭K2,打开K1、K3,利用A中产生的H2排出装置内的空气,防止生成的Fe2+被氧化,A正确;“沉铁”过程关闭K3,打开K1、K2,将生成的FeSO4压入B中,在装置B中发生反应:Fe2++2HCO===FeCO3↓+CO2↑+H2O,生成FeCO3,B正确,C错误;Fe2+易被氧化,乳酸亚铁溶液经操作X得到其晶体,故操作X是在隔绝空气的前提下,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,D正确。
8.(2024·湖北宜昌二模)某矿石中含有硅、铁、铝的氧化物,为综合开发资源提高矿石的利用率,化工厂采取如图工艺制备铁红和AlCl3·6H2O。下列说法错误的是( )
A.“酸浸”过程中选择盐酸比硫酸更为合适
B.“氧化”过程中少量多次添加H2O2溶液可有效减少Fe3+催化H2O2分解
C.“洗涤”的操作是将沉淀转移至洁净的烧杯中,加蒸馏水清洗2~3次
D.将SOCl2与AlCl3·6H2O混合并加热,可得到无水AlCl3
C 解析:由于目标产物是AlCl3·6H2O ,为避免引入SO杂质,“酸浸”过程中选择盐酸比硫酸更为合适,A正确;H2O2氧化Fe2+优先于分解,“氧化”过程中少量多次添加H2O2溶液可防止H2O2局部过量而分解,有效减少Fe3+催化H2O2分解,B正确;“洗涤”的操作是将沉淀留在漏斗的滤纸中,加蒸馏水自然滤干,清洗2~3次,C错误;SOCl2遇水容易水解,与AlCl3·6H2O混合并加热,可吸收结晶水并生成HCl,可有效防止AlCl3水解,得到无水AlCl3,D正确。
9.(2025·广东东莞七校联考)某小组同学设计如下实验,研究亚铁盐与H2O2溶液的反应。
[实验Ⅰ] 试剂:酸化的0.5 mol/L FeSO4溶液(pH=0.2),5% H2O2溶液(pH=5)
操作
现象
取2 mL上述FeSO4溶液于试管中,加入5滴5% H2O2溶液
溶液立即变为棕黄色,稍后,产生气泡。测得反应后溶液pH=0.9
向反应后的溶液中加入KSCN溶液
溶液变红
(1)上述实验中H2O2溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式是_____________________
________________________________________________________________________。
(2)产生气泡的原因是_______________________________________________________。
[实验Ⅱ] 试剂:未酸化的0.5 mol/L FeSO4溶液(pH=3),5% H2O2溶液(pH=5)
操作
现象
取2 mL 5% H2O2溶液于试管中,加入5滴上述FeSO4溶液
溶液立即变为棕黄色,产生大量气泡,并放热,反应混合物颜色加深且有浑浊。测得反应后溶液pH=1.4
(3)将上述混合物分离,得到棕黄色沉淀和红褐色胶体。取部分棕黄色沉淀洗净,加4 mol/L盐酸,沉淀溶解得到黄色溶液。初步判断该沉淀中含有Fe2O3,经检验还含有SO。检验棕黄色沉淀中SO的方法是_____________________________________________________。
(4)对于生成红褐色胶体的原因,提出两种假设:
ⅰ.H2O2溶液氧化Fe2+消耗H+
ⅱ.Fe2+氧化的产物发生了水解
①根据实验Ⅱ记录否定假设ⅰ,理由是_______________________________________。
②实验验证假设ⅱ:取__________,加热,溶液变为红褐色,pH下降,证明假设ⅱ成立。
答案:(1)2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O
(2)在Fe3+催化下H2O2分解生成O2
(3)取加入盐酸后的黄色溶液少许于试管中,加入BaCl2 溶液,产生白色沉淀,说明棕黄色沉淀中含有SO
(4)①反应后溶液pH=1.4,酸性增强,假设ⅰ中消耗氢离子,酸性减弱,pH 应增大,故不合理
②Fe2(SO4)3溶液
解析:(1)H2O2溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式是2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O;(2)过氧化氢在铁离子催化作用下分解生成氧气,故产生气泡;(3)硫酸根离子用酸化的氯化钡溶液检验,故检验棕黄色沉淀中SO的方法:取加入盐酸后的黄色溶液少许于试管中,加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,说明棕黄色沉淀中含有SO;(4)①根据实验Ⅱ记录反应后溶液pH=1.4,酸性增强,假设ⅰ中消耗氢离子,酸性减弱,pH 应增大,故不合理;②根据假设ⅱ,Fe2+氧化的产物发生了水解,铁离子水解,验证硫酸铁溶液中铁离子的水解平衡即可,取Fe2(SO4)3溶液,加热,溶液变为红褐色,pH下降,证明假设ⅱ成立。
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