内容正文:
课时测评25 反应的合理选择
(时间:45分钟 满分:60分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(1-9题,11-13题,每小题2分,共24分)
题点1 含铁化合物的制备
1.下列各组物质相互反应后,再向反应后的溶液中滴入KSCN溶液,溶液变成血红色的是( )
A.新制氯水和氯化亚铁溶液
B.铁屑和氯化铜溶液
C.铁屑和过量稀硫酸
D.过量铁屑和氯化铁溶液
答案:A
解析:加入KSCN溶液,能使溶液变成血红色,则说明溶液中应有Fe3+。所给选项中,只有A项反应产物中有Fe3+:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。
2.(2024·福州外国语学校期中)下列途径,不能得到氯化铁的是( )
A.金属单质与非金属单质反应
B.碱性氧化物与酸反应
C.酸与碱发生中和反应
D.金属与酸反应
答案:D
解析:金属单质与非金属单质反应:铁丝在氯气中燃烧生成氯化铁,故A不选;碱性氧化物与酸反应:三氧化二铁与盐酸反应生成氯化铁和水,故B不选;酸与碱发生中和反应:氢氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水,故C不选;金属与酸反应:铁与盐酸反生成氯化亚铁和氢气,不能得到氯化铁,故D选。
3.某小组以废铁屑(含有少量碳)为原料制备催化剂无水FeCl3,具体流程如下图:
已知:①FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl;
②SOCl2+H2OSO2↑+2HCl↑。
有关上述过程所选仪器或操作错误的是( )
A.溶解废铁屑时适当升温有利于铁与稀盐酸的反应
B.b的作用将FeCl2氧化成FeCl3
C.在c制备FeCl3·6H2O过程中HCl气体的作用是防止生成Fe(OH)3被氧化
D.最后一步发生FeCl3·6H2O脱结晶水的方程式6SOCl2+FeCl3·6H2OFeCl3+6SO2↑+12HCl↑
答案:C
解析:废铁屑中的铁与稀盐酸反应生成FeCl2和氢气,溶液a为FeCl2溶液,加入足量b将FeCl2氧化成FeCl3,溶液c为FeCl3溶液,b可以为Cl2或者H2O2溶液;溶液c中通入HCl气体,抑制反应①的进行,从而得到FeCl3·6H2O,FeCl3·6H2O脱结晶水得到无水FeCl3:6SOCl2+FeCl3·6H2OFeCl3+6SO2↑+12HCl↑。溶解废铁屑时适当升温可以加快反应速率,有利于铁与稀盐酸的反应,A正确;根据分析,b的作用将FeCl2氧化成FeCl3,B正确;在c制备FeCl3·6H2O过程中HCl气体的作用是:抑制反应①的进行,防止生成Fe(OH)3,C错误;根据分析,FeCl3·6H2O脱结晶水的方程式正确,D正确;故选C。
题点2 Fe2+、Fe3+的检验及应用
4.(2024·大连高一检测)下列叙述正确的是( )
A.向某溶液中加入KSCN后无明显现象,证明溶液中不含Fe3+
B.FeCl2无法直接通过化合反应得到
C.向某溶液中通入Cl2,再加入KSCN溶液,溶液变为血红色,说明原溶液中含有Fe2+
D.因为在金属活动性顺序中,Cu排在Fe后面,故把铜粉加入FeCl3溶液中不发生反应
答案:A
解析:FeCl2可由化合反应Fe+2FeCl33FeCl2得到,B错误;判断溶液中含有Fe2+的正确方法是先加入KSCN溶液,溶液不变色(无Fe3+),再通入Cl2后变为血红色,从而证明有Fe2+,C错误;Fe3+具有氧化性,可与Cu发生反应:Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,D错误。
5.某化学小组为验证Fe3+与Fe2+能够相互转化,进行如下实验。
实验操作
对应现象
①向FeCl3溶液中加入过量铁粉;
②滴加KSCN溶液;
③再滴加几滴氯水
ⅰ.溶液由棕黄色变为浅绿色;
ⅱ.溶液无明显变化;
ⅲ.溶液变成血红色
下列分析错误的是( )
A.解释现象ⅰ的反应:2Fe3++Fe3Fe2+
B.实验②与③可以调换顺序
C.现象ⅲ溶液变成血红色涉及反应:
Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+
D.氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+
答案:B
解析:向FeCl3溶液中加入过量铁粉,Fe与Fe3+反应生成Fe2+,溶液由棕黄色变为浅绿色,A项正确;先加氯水,Fe2+被氧化为Fe3+,再加KSCN溶液,溶液变成血红色,无法检验Fe2+,B项错误;滴加氯水后,Fe2+被氧化为Fe3+,C项正确;由反应方程式可知,氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+,D项正确。
6.(2024·辽宁沈阳120中学质监)氯化铁溶液中加入少量Fe粉,溶液颜色变浅,要证明该过程发生了氧化还原反应,加入下列试剂一定可行的是( )
A.酸性高锰酸钾溶液
B.NaOH溶液
C.铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])溶液
D.先加入KSCN溶液,再加入H2O2溶液
答案:C
解析:氯化铁溶液中加入少量Fe粉,发生反应:2FeCl3+Fe3FeCl2,要证明该过程发生了氧化还原反应,则要证明Fe2+的存在。酸性高锰酸钾溶液能将Fe2+氧化为Fe3+,但也能氧化氯离子,不能检验亚铁离子,故A不可行;NaOH溶液既能与Fe2+反应,也能与Fe3+反应,由于Fe(OH)2、Fe(OH)3的混合物与Fe(OH)3的颜色差异不明显,所以难以确定Fe(OH)2的存在,故B不可行;铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])溶液用于检验Fe2+的存在,故C可行;氯化铁溶液中加入少量Fe粉,有剩余的Fe3+,先加入KSCN溶液,溶液会变为血红色,再加入双氧水溶液,溶液仍然为血红色,不能证明Fe2+的存在,故D不可行。
题点3 Fe2+、Fe3+的性质及转化
7.下列物质不能由化合反应得到的是( )
A.Al(OH)3 B.FeCl3
C.FeCl2 D.Fe(OH)3
答案:A
解析:Al(OH)3不能由化合反应得到,故A选;铁与氯气反应生成氯化铁,反应为2Fe+3Cl22FeCl3,为化合反应,故B不选;铁和氯化铁溶液反应生成氯化亚铁,方程式为Fe+2FeCl33FeCl2,为化合反应,故C不选;反应方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,为化合反应,故D不选;答案选A。
8.在FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁屑,反应结束后滤出固体物质,滤液中的阳离子可能是( )
①只有Fe2+;②Fe2+和Fe3+;③Fe2+和Cu2+;④Cu2+和Fe3+
A.②③ B.②④
C.①④ D.①③
答案:D
解析:由于Fe3+能氧化Fe、Cu,充分反应后滤去固体物质,固体为Cu或Fe、Cu,所以滤液中一定无Fe3+,可排除②④,固体物质存在两种可能:当固体为铁、铜时,溶液中的Fe3+、Cu2+全部参加反应生成Fe2+和Cu,反应的反应方程式为2FeCl3+Fe3FeCl2、CuCl2+FeCu+FeCl2,所以溶液中一定没有Fe3+、Cu2+,一定含有Fe2+,故①正确;当固体为铜时,溶液中一定没有Fe3+,Cu2+恰好全部参加反应或部分反应生成Fe2+和Cu,所以溶液中一定没有Fe3+,可能含有Cu2+,一定含有Fe2+;滤液中一定含有Fe2+,故③正确。
9.(2025·哈尔滨第三中学校月考)电子工业中,人们常用FeCl3溶液腐蚀覆铜板来制作印刷电路板,并回收Cu和综合利用FeCl3溶液。实验室模拟流程如图所示,下列说法不正确的是( )
A.废液中溶质的主要成分为FeCl3、FeCl2、CuCl2
B.腐蚀原理中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3
C.Z可以是氯气或H2O2溶液
D.X是铁粉,Y是盐酸
答案:B
解析:FeCl3溶液腐蚀覆铜板,发生反应:2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,氯化铁溶液过量,则废液的主要成分为FeCl3、FeCl2、CuCl2,A正确;由反应2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2知,氧化剂为FeCl3,还原剂为Cu,氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1,B错误;废液的成分为氯化铁、氯化亚铁和氯化铜,加入过量试剂X即铁粉,氯化铁和铁反应生成氯化亚铁,氯化铜和铁反应生成氯化亚铁和铜, 过滤得滤液1为氯化亚铁,被加入的足量Z氧化为氯化铁,则Z可以是氯气或H2O2溶液,C正确;滤渣1的主要成分是铁和铜,加入过量稀盐酸,铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气, 滤液2为氯化亚铁,与滤液1合并被循环利用,则X是铁粉,Y是盐酸,D正确;答案选B。
10.(10分)某化学兴趣小组利用下列试剂:铁粉、锌粉、0.1 mol·L-1 FeCl3溶液、0.1 mol·L-1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水,探究Fe2+、Fe3+的氧化性、还原性,并利用实验结论解决一些问题。
(1)用所给试剂写出体现Fe2+具有还原性的反应的化学方程式: 。
(2)设计实验方案,完成下列表格。
探究内容
实验方案
实验现象
探究Fe3+具有氧化性
取少量0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,往溶液中加入足量铁粉,再加入少量KSCN溶液
加入铁粉后,溶液颜色变为 ;加入KSCN溶液后,溶液
(3)该兴趣小组为说明“Fe2+具有氧化性”,提出了向FeCl2溶液中加入锌粉,观察实验现象的方案,该反应的离子方程式为 。
(4)某反应中反应物与生成物有Fe3+、Mn2+、H+、Mn、H2O和一种未知离子X,已知Mn在反应中得到电子,则X离子是 。
答案:(1)2FeCl2+Cl22FeCl3
(2)浅绿色 不变色
(3)Fe2++ZnZn2++Fe
(4)Fe2+
解析:(1)在反应中Fe2+作还原剂,体现其还原性,因此应选择氧化剂,所以选用氯水,反应为2FeCl2+Cl22FeCl3。(2)向FeCl3溶液中加入铁粉,发生的反应为2Fe3++Fe3Fe2+,所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向FeCl2溶液中滴加硫氰化钾溶液,溶液不变血红色。(3)向FeCl2溶液中加入锌粉,离子方程式为Zn+Fe2+Fe+Zn2+。(4)已知Mn,故Mn,Mn2+为还原产物,则题目提供的Fe3+是氧化产物,故还原剂为Fe2+,即X为Fe2+。
11.(2025·中国人民大学附属中学期末)高效净水剂高铁酸钾(K2FeO4)制备流程如图所示。下列叙述不正确的是( )
A.反应Ⅰ的化学方程式是2Fe+3Cl22FeCl3
B.用FeCl2溶液吸收反应Ⅰ中尾气所得产物可再利用
C.反应Ⅱ:6ClO-+2Fe3++4OH-2Fe+3Cl2↑+2H2O
D.用K2FeO4对饮用水杀菌消毒的同时,Fe(OH)3胶体吸附杂质净化水
答案:C
解析:反应Ⅰ是氯气和铁反应生成氯化铁,化学方程式是2Fe+3Cl22FeCl3,故A正确;反应Ⅰ中尾气是未反应完的Cl2,用FeCl2溶液吸收Cl2反应生成FeCl3,可在反应Ⅱ中再利用,故B正确;反应Ⅱ中NaClO在碱性环境中将FeCl3氧化为Na2FeO4,NaClO转化为NaCl,根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为3ClO-+2Fe3++10OH-2+3Cl-+5H2O,C错误;K2FeO4具有强氧化性,可用于杀菌消毒,生成的铁离子可与水反应生成具有吸附性的氢氧化铁胶体,可用于净水,利用了胶体具有较强吸附能力的特点,D正确;故选C。
12.(2025·哈尔滨第三中学月考)为探究物质的性质,下列实验方案设计、现象和结论都正确的是( )
选项
实验方案
现象
结论
A
向盛有2 mL黄色FeCl3溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液
黄色逐渐消失
维生素C具有还原性,可用作抗还原剂
B
将铁锈溶于浓盐酸,再向其中滴入酸性KMnO4溶液
紫色褪去
铁锈中含有未变质的铁
C
将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于足量盐酸,再滴加KSCN溶液
未观察到血红色
食品脱氧剂样品中没有三价铁
D
向2 mL 0.1 mol·L-1的FeCl3溶液中加入足量铁粉,振荡,再滴加KSCN溶液
黄色逐渐消失,加入KSCN溶液后颜色不变
还原性:Fe>Fe2+
答案:D
解析:向盛有2 mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,黄色逐渐消失说明维生素C具有还原性,可用作抗氧化剂,故A错误;浓盐酸也能与酸性高锰酸钾溶液反应使溶液褪色,则将铁锈溶于浓盐酸,再向其中滴入酸性高锰酸钾溶液,溶液紫色褪去不能说明铁锈中含有未变质的铁,故B错误;还原铁粉中的氧化铁与盐酸反应生成的铁离子能与过量的铁反应生成亚铁离子,再滴加硫氰化钾溶液,未观察到血红色不能说明食品脱氧剂样品中没有三价铁,故C错误;向2 mL 0.1 mol/L氯化铁溶液中加入足量铁粉,振荡,再滴加硫氰化钾溶液,溶液黄色逐渐消失,加入硫氰化钾溶液后颜色不变说明氯化铁溶液能与足量铁粉反应生成氯化亚铁,反应时,氯化铁溶液中的铁元素化合价降低被还原,亚铁离子是反应的还原产物,铁中化合价升高被氧化,是反应的还原剂,由还原剂的还原性强于还原产物可知,铁的还原性强于亚铁离子,故D正确;故选D。
13.(2025·福建龙岩二中月考)铁盐与亚铁盐在工业生产和生活中具有重要应用。硫酸亚铁溶液可用于脱除烟气中的二氧化硫等有害气体。FeSO4溶液催化脱除烟气中SO2的反应原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.“反应Ⅰ”氧化剂和还原剂的物质的量之比为4∶1
B.“反应Ⅱ”的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++S+4H+
C.反应一段时间后,溶液中c(H2SO4)减小
D.反应每脱除11.2 L SO2转移电子的物质的量为1 mol
答案:B
解析:反应Ⅰ为酸性条件下,硫酸亚铁被氧气氧化生成硫酸铁,硫酸亚铁是还原剂,氧气是氧化剂,根据得失电子守恒可得,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4,A错误;反应Ⅱ为硫酸铁被二氧化硫还原生成硫酸亚铁和硫酸,结合电子守恒、电荷守恒、原子守恒,可得反应的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++S+4H+,B正确;该过程发生的总反应为O2+2SO2+2H2O2H2SO4,溶质H2SO4的物质的量增加,溶剂H2O因消耗而减少,所以溶液中c(H2SO4)增大,C错误;该过程中SO2被氧化成H2SO4,所以每脱除0.5 mol SO2转移1 mol电子,但由于题干中没有指明气体所处的温度和压强,无法计算SO2的物质的量和转移的电子数,D错误。
14.(12分)(2024·山东菏泽一中月考)长期放置的FeSO4溶液易被氧化而变质。某兴趣小组分别对新制和久置的两瓶FeSO4溶液进行了如表实验。
Ⅰ.分别取2 mL新制的FeSO4溶液于三支试管中,进行如图实验。
实验
试剂X
实验现象
实验ⅰ
1 mL 1 mol·
L-1 NaOH溶液
现象a
实验ⅱ
5滴酸性KMnO4溶液
现象b
紫色褪去
实现ⅲ
依次加入5滳KSCN溶液、5滴氯水
现象c
(1)方案ⅰ中,现象a是立即产生白色沉淀,白色沉淀逐渐变为灰绿色,最终变为红褐色。白色沉淀的化学式是 ,最终变为红褐色的化学方程式是 。
(2)方案ⅲ的实验现象是 ,
写出氯水参与反应的离子方程式: 。
Ⅱ.久置的FeSO4溶液。
实验操作
实验现象
实验结论
实验ⅳ
取少量久置的FeSO4溶液于试管中,向其中滴加5滴KSCN溶液
溶液变为
血红色
FeSO4
溶液部
分变质
实验ⅴ
(3)将上述实验ⅴ中的实验操作和现象补充完整 。
(4)若要使部分变质的FeSO4复原,发生反应的离子反应方程式是 。
(5)小组同学查阅资料得知,“维生素C可将Fe3+转化为Fe2+”。为了验证维生素C的作用,设计了如表实验ⅵ。
实验操作
实验现象
实验ⅵ
取一定量Fe2(SO4)3溶液于试管中,加入维生素C片,振荡溶解后,滴加酸性KMnO4溶液
紫色褪去
由实验ⅵ能否得出“维生素C可将Fe3+转化为Fe2+”的结论?请说明理由:
。
答案:(1)Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(2)加入KSCN溶液后无明显现象,加入氯水后溶液变成血红色 Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+
(3)取少量久置的FeSO4溶液于试管中,向其中滴加5滴酸性KMnO4溶液,现象为紫色褪去
(4)2Fe3++Fe3Fe2+
(5)不能,维生素C可能过量,也可使酸性KMnO4溶液褪色,则无法说明一定有Fe2+生成
解析:(1)方案ⅰ中,现象a是立即产生白色沉淀,白色沉淀逐渐变为灰绿色,最终变为红褐色,白色沉淀的化学式是Fe(OH)2,最终变为红褐色的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3;(2)方案ⅱ的实验现象是加入KSCN溶液后无明显现象,加入氯水后溶液变成血红色,证明含亚铁离子,不含铁离子,氯水参与反应的离子方程式为Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+;(3)要想证明FeSO4溶液部分变质,需要证明溶液中含有Fe3+和Fe2+,实验ⅳ中,向待测液中加入KSCN溶液,溶液变为血红色,说明溶液中含有Fe3+,实验ⅴ中,取少量久置的FeSO4溶液于试管中,向待测液中滴加5滴酸性KMnO4溶液,酸性KMnO4溶液紫色褪去,说明溶液中含有Fe2+;(4)若要使变质的FeSO4溶液复原,可以向溶液中加入过量的Fe粉,再经过滤除去剩余的Fe粉即可,反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+;(5)由实验ⅵ不能得出“维生素C可将Fe3+转化为Fe2+”的结论,维生素C可能过量,也可使酸性KMnO4溶液褪色,则无法说明一定有Fe2+生成。
15.(14分)现有Fe、Cl2、稀盐酸和稀硫酸,利用上述物质制取FeSO4溶液和FeCl3溶液并进行实验。回答下列问题:
(1)Fe和Cl2在加热条件下反应生成 (填化学式,下同),Fe和稀硫酸反应生成 。
(2)探究Fe3+的氧化性。取适量FeCl3溶液于试管中,滴加几滴淀粉-KI溶液,反应现象为 ,反应的离子方程式为 。
(3)为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的实验,其中实验设计不合理或预测实验现象错误的是 (填序号)。
(4)利用FeCl3溶液制备Fe(OH)3胶体。通过 (方法)可以证明所得溶液属于胶体。
(5)将适量铁粉放入氯化铁溶液中,完全反应后,溶液中的Fe3+和Fe2+浓度相等,则已反应的Fe3+与未反应的Fe3+的物质的量之比是 。
(6)探究Fe2+的还原性:取适量FeSO4溶液于试管中,滴加几滴酸性KMnO4溶液,反应现象为 ,
反应的离子方程式为 。
答案:(1)FeCl3 FeSO4、H2
(2)溶液变成蓝色 2Fe3++2I-I2+2Fe2+
(3)③④
(4)丁达尔效应
(5)2∶3
(6)滴加的酸性高锰酸钾溶液紫色褪去 5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O
解析:(1)Fe在加热条件下与Cl2反应生成FeCl3;Fe与稀硫酸反应生成FeSO4和H2;(2)溶液中所含的Fe3+可以将I-氧化成I2,淀粉溶液遇I2变为蓝色;反应的离子方程式为2Fe3++2I-I2+2Fe2+;(3)①Fe3+与Fe反应生成氯化亚铁,得到浅绿色溶液,①正确;②Fe3+与SCN-结合生成血红色的Fe(SCN)3,②正确;③FeCl3和CuSO4不反应,且溶液不是无色,③错误;④实验现象正确,但是与Fe3+的性质无关,④错误;⑤Fe3+与OH-反应生成红褐色的Fe(OH)3沉淀,⑤正确;故答案为:③④;(4)可通过丁达尔效应区分溶液和胶体;(5)根据题意可知:设Fe3+起始浓度为a mol/L,Fe3+的转化浓度为2x mol/L,则有
2Fe3++Fe3Fe2+
起始浓度 a 0
反应浓度 2x 3x
完全反应后浓度 a-2x 3x
可得a-2x=3x,在同一个溶液中,浓度之比等于物质的量之比,则已反应的Fe3+与未反应的Fe3+的物质的量之比为2x∶(a-2x)=2x∶3x=2∶3;(6)溶液中所含的Fe2+与酸性高锰酸钾溶液反应生成Mn2+、Fe3+和H2O,滴加的酸性高锰酸钾溶液紫色褪去;反应的离子方程式为5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O
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