内容正文:
第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
A组 教材夯基础
1.(课后习题改编)下列物质间在一定条件下能发生反应,且生成物中铁元素只有+2价的是( )
A.FeCl3溶液与Cu
B.Fe与Cl2
C.Fe与O2
D.Al与Fe2(SO4)3
2.(课后习题改编)除去下列物质中含有的少量杂质,所选用试剂错误的是( )
选项
物质
杂质
除杂所用试剂
A
FeCl2溶液
FeCl3溶液
铁屑
B
FeCl3溶液
FeCl2溶液
氯水
C
FeSO4溶液
CuSO4溶液
NaOH溶液
D
Cl2
HCl
饱和食盐水
3.(课后习题改编)在钢铁厂的生产中,炽热的铁水所注入的模具内不得留有水,否则二者易发生反应,下列有关该反应的叙述中,正确的是( )
A.发生的反应是2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2
B.1 mol Fe参加反应,转移2 mol电子
C.常温下铁与水会发生反应
D.该反应属于置换反应
4.(课后习题改编)下列反应的离子方程式书写正确的是( )
A.将铜屑加入含Fe3+的溶液中:Fe3++Cu Fe2++Cu2+
B.将磁性氧化铁溶于盐酸中:Fe3O4+8H+ 3Fe3++4H2O
C.向硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液:2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O
D.将铁粉加入稀硫酸中:2Fe+6H+ 2Fe3++3H2↑
5.(课后习题改编)各物质间的转化关系如下图所示,请完成下列空白。
(1)写出B和D的化学式:B ;D 。
(2)写出E转变成F的化学方程式: 。
(3)向G溶液中加入A,写出反应的离子方程式: 。
(4)检验G中Fe3+,可加入 ,离子方程式为 。
6.铁比较活泼,所以自然界中没有游离态的铁单质。( )
7.Fe与Cl2能发生化学反应,因此液氯不能用钢瓶贮存。( )
8.Fe3O4中铁元素的化合价有+2价和+3价,是一种混合物。( )
9.FeCl2既可以被Cl2、H2O2、KMnO4等氧化,又可以被Zn、Al等还原。( )
10.检验FeCl2是否全部变质,取少量待测药品加入酸性高锰酸钾溶液,若紫色褪去,则证明FeCl2未全部变质。( )
B组 单一知识点
知识点1 铁单质
11.(2025北京大兴期中)化学反应是有条件的,下列说法不正确的是( )
A.钠与氧气在常温下可生成Na2O,加热生成Na2O2
B.铁与稀盐酸生成氯化铁,与氯气生成氯化亚铁
C.铁丝在纯氧中燃烧生成Fe3O4,在潮湿的空气中生锈生成氧化铁
D.常温下H2O和CO2反应生成碳酸,在光照叶绿体条件下生成糖类和氧气
12.()人体血液中如果缺乏亚铁离子,就会造成缺铁性贫血。市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的铁粉,这些铁粉在人体胃酸(主要成分是HCl)作用下转化成亚铁盐。下列叙述错误的是 ( )
A.铁粉具有还原性
B.铁是人体必需的微量元素
C.亚铁盐溶液呈浅绿色
D.铁粉与胃酸发生的反应为Fe+2H+ Fe3++H2↑
13.(2025河南安阳月考)下列有关铁及其化合物的转化关系说法正确的是( )
A.Fe2O3与水反应得到Fe(OH)3
B.高温条件下,铁与水蒸气反应生成Fe2O3
C.硫酸亚铁片和维生素C同时服用能增强补铁效果
D.FeCl2、Fe(OH)3均不可以通过化合反应制得
14.(2025陕西榆林质检)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是( )
A.CuCuSO4 FeSO4
B.Fe(OH)3FeCl2 FeCl3
C.Fe Fe3O4 Fe
D.Fe FeCl3 Fe(OH)3
知识点2 铁的氧化物
15.(2025石家庄精英中学月考)有关铁的氧化物的说法中不正确的是( )
A.Fe3O4是黑色晶体,该晶体中每3个铁原子中有2个显+3价,1个显+2价
B.Fe3O4能与稀硫酸反应生成盐和水,所以是碱性氧化物
C.FeO不稳定,空气中受热易转化为Fe3O4
D.Fe2O3俗称铁红,常用作油漆和涂料的红色颜料
16.()西周晚期我国已掌握了冶铁技术,其部分原理是Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。下列有关说法正确的是( )
A.该反应是置换反应
B.FeO与O2反应生成Fe2O3
C.每生成1 mol Fe转移3 mol电子
D.Fe2O3常温下能与水反应生成Fe(OH)3
17.()某同学对铁的氧化物产生浓厚兴趣,查阅资料后制成以下卡片:
下列说法正确的是( )
A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体
B.反应②的温度比反应③的温度高
C.热稳定性:FeO>Fe2O3
D.Fe3O4中铁元素的化合价复杂,可以看作FeO·Fe2O3
知识点3 铁的氢氧化物
18.()下列说法错误的是( )
A.Fe(OH)2是一种黑色固体,不稳定,在空气中易被氧化转变为红褐色固体
B.Fe(OH)2具有还原性,在空气中易被氧化为Fe(OH)3
C.Fe(OH)2、Fe(OH)3都不稳定,受热能分解
D.Fe(OH)3胶体呈红褐色,能产生丁达尔效应
19.(2025河南南阳调研)某小组设计如图装置制备较纯净的Fe(OH)2并保持较长时间。已知:苯难溶于水,密度小于水。下列叙述错误的是( )
A.图1中添加苯,起隔离空气作用
B.利用图1装置制备时将长胶头滴管插入液面下再挤压胶头
C.图2装置中铁粉需要稍过量
D.图2装置操作方法是先关闭a,一段时间后再打开a
知识点4 二价铁、三价铁的转化
20.()下列说法错误的是( )
A.Fe2+的水溶液为浅绿色
B.Fe3+的水溶液为棕黄色
C.Fe3+具有氧化性,Fe2+具有还原性
D.向含Fe3+的溶液中滴入含SCN-的溶液,立即出现红色沉淀
21.()为了验证Fe3+与Fe2+能够相互转化,按下表操作进行实验:
操作顺序
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
①溶液由棕黄色变为浅绿色
②溶液无明显变化
③溶液变红
下列分析中不合理的是( )
A.解释现象①的反应为2Fe3++Fe 3Fe2+
B.操作②可说明操作①后的溶液中无Fe3+
C.溶液变红涉及的反应有Cl2+2Fe2+ 2Cl-+2Fe3+
D.氧化性:Fe3+>Cl2>Fe2+
知识点5 二价铁、三价铁的检验及除杂
22.(2025山东临沂质检)铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O]在催化剂和水处理等领域有广泛应用,向盛有铁铵矾溶液的试管中分别加入下列试剂,下列离子方程式不能准确解释相应实验现象的是( )
实验
试剂
现象
①
足量铜粉
溶液变蓝色
②
BaCl2溶液
产生白色沉淀
③
硫氰化钾溶液
溶液变红色
④
滴加少量NaOH溶液
产生红褐色沉淀
A.实验①:2Fe3++3Cu 2Fe+3Cu2+
B.实验②:Ba2++S BaSO4↓
C.实验③:Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
D.实验④:Fe3++3OH- Fe(OH)3↓
23.(2025广东江门期末)为探究某食品包装袋内一小包脱氧剂中的还原铁粉是否变质,分别取少量样品溶于盐酸,再进行下列实验,其中结论正确的是( )
A.若滴加KSCN溶液,溶液变红,说明铁粉变质
B.若滴加KSCN溶液,溶液未变红,说明铁粉未变质
C.若依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液变红,说明铁粉全部变质
D.若滴加KSCN溶液,溶液未变红;再滴加氯水,溶液变红,说明铁粉部分变质
C组 综合知识点
24.(2025天津北辰质检)将金属铁、铜投入FeCl3溶液中充分反应,下列对反应情况设想的评价正确的是( )
选项
反应情况设想
评价
A
当铁、铜均无剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+,一定无Fe3+
正确,Fe3+和铁、铜均可反应
B
当铁、铜均有剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+,无Fe3+
正确,铁和铜均与Fe3+反应,故无Fe3+
C
当铜有剩余、铁无剩余时,溶液中一定只有Fe2+,无Cu2+
正确,铜剩余,故无Cu2+
D
当铁有剩余、铜无剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+
不正确,不可能出现铁有剩余而铜无剩余的情况,因为铁的还原性比铜强,铁先与Fe3+反应
25.(2025辽宁葫芦岛调研)Na2FeO4是一种高效多功能的新型水处理剂,其制备原理如下:Fe3++ClO-+OH- Fe+Cl-+H2O(未配平)。下列说法错误的是( )
A.OH-的化学计量数为10
B.氧化剂与还原剂物质的量之比为2∶3
C.碱性溶液中,氧化性:ClO->Fe
D.Na2FeO4可用于饮用水杀菌消毒
26.()用废铁屑[主要成分为Fe和铁锈(Fe2O3),还含有C等难溶于酸的杂质]为原料制备Fe2O3的一种实验流程如下:
下列与流程相关的装置或操作正确且能达到实验目的的是( )
A.可在装置甲中进行“酸浸”操作
B.按图乙所示操作配制“酸浸”所需的3 mol·L-1H2SO4溶液
C.用装置丙过滤“酸浸”后所得悬浊液
D.用装置丁灼烧Fe(OH)3固体制Fe2O3
27.(2025河北邯郸月考)乳酸亚铁是一种常用的食品添加剂和营养强化剂。学习小组在实验室中由废弃铁粉制备[CH3CH(OH)COO]2Fe的工艺流程如图所示。下列说法错误的是( )
A.若废弃铁粉中含有C、CuO等杂质,可通过“反应Ⅰ”除去杂质
B.进行“反应Ⅱ”时,发生反应的离子方程式为2HC+Fe2+ FeCO3↓+H2O+CO2↑
C.“反应Ⅲ”能说明乳酸酸性大于碳酸
D.相同条件下,乳酸亚铁在水中的溶解度大于在乙醇中的溶解度
28.(2025北京顺义一中月考)在FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是( )
A.溶液中一定不含Cu2+
B.溶液中一定含Fe2+
C.加入KSCN溶液一定不变红色
D.剩余固体中一定含Cu
29.(2025北京东城期末)下列实验结论不正确的是( )
选项
实验操作
实验现象
实验结论
A
向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液
产生白色沉淀,立即变灰绿色,最终为红褐色
Fe(OH)2易被氧化
B
向酸性KMnO4溶液中滴加FeSO4溶液
溶液紫色褪去
Fe2+具有还原性
C
分别向FeCl2溶液和FeCl3溶液中滴加几滴KSCN溶液
前者无明显变化,后者溶液变红
SCN-与Fe2+可能不反应也可能反应生成无色物质;SCN-与Fe3+一定反应且生成红色物质
D
分别向2份等量的铁粉中加入等体积等浓度的FeCl3溶液和稀硫酸
一段时间后,溶液均变为浅绿色
氧化性:Fe3+<H+
30.()“价—类”二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型和工具。图1为某常见金属单质及其部分化合物的“价—类”二维图。下列推断合理的是( )
图1
图2
图3
A.f、d均可通过化合反应制备
B.可通过图2灼烧d得到c
C.可通过图3装置制备物质e,且较长时间不易被氧化
D.a→f→g→e的每步转化均可一步实现
31.(2025安徽滁州月考)碳酸亚铁FeCO3在药物合成中主要作为补血剂的原料,在工业废水处理、造纸工业以及环保领域中也有潜在的应用价值。一种制备FeCO3的实验装置如图所示。
下列有关说法错误的是( )
A.FeCO3在坩埚中加热可得到FeO
B.装置中FeSO4现用现制,可防止Fe2+被氧化
C.配制溶液所用的蒸馏水需要先加热煮沸后迅速冷却
D.实验开始时,先打开K1和K3,关闭K2
32.(2025江苏无锡质检)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。
Fe2(SO4)3溶液脱除空气中H2S并再生的原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应Ⅰ中H2S被还原
B.反应过程中,Fe3+是催化剂
C.反应Ⅱ的离子方程式为4Fe2++O2+2H2O 4Fe3++4OH-
D.脱除1 mol H2S,标准状况下消耗氧气的体积为22.4 L
33.(2025黑龙江双鸭山月考)铁的氧化物有多种,某兴趣小组用如下流程测定某含铁氧化物(FexOy,Fe的化合价为+2、+3或两者都有)中铁元素的百分含量。
下列说法正确的是( )
A.溶液a中的金属阳离子只有Fe2+
B.操作Ⅱ发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O
C.操作Ⅲ的实验现象为生成的白色絮状沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色
D.该含铁氧化物的化学式为Fe5O6
34.()某化学实验小组进行如下实验:将稀盐酸、H2O2溶液和KSCN溶液倒入烧杯中,将一根洁净的铁丝制作成心形放入烧杯中,铁丝上有气泡生成,其周围溶液变成红色;一段时间后,铁丝周围溶液开始产生大量气泡且生成气泡越来越快。已知:维生素C具有还原性。下列说法错误的是( )
A.该过程中产生的气体为H2和O2
B.Fe3+能加快H2O2的分解
C.HCl、H2O2均被氧化
D.反应结束后,向烧杯中加入足量维生素C可使溶液红色褪去
35.()金属材料广泛应用于生产生活中。
(1)由下列实验得出的现象以及结论都正确的是 (填字母)。
选项
实验
现象
结论
A
取少量Fe2O3于试管中,加入过量盐酸充分反应
黑色固体溶解,生成绿色溶液
Fe2O3为金属氧化物
B
将铜粉加入1.0 mol/L Fe2(SO4)3溶液中
溶液变蓝、有黑色固体出现
金属铁比铜活泼
C
取少量FeCl2溶液于试管中,滴加几滴新制氯水,再滴2滴KSCN溶液
溶液变红
FeCl2溶液没有变质
D
向红热的铁中通入水蒸气,将生成的气体通入肥皂液中,用燃着的火柴靠近气泡
气泡被点燃
铁在高温下能与水蒸气反应
(2)在FeCl3溶液刻蚀铜箔制造电路板的工艺中,将30%的FeCl3溶液敷在绝缘板的铜片上进行腐蚀,写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式: ;某学生对FeCl3腐蚀铜后所得溶液的成分进行测定,取少量待测溶液,滴入KSCN溶液后显红色,该反应的离子方程式为 。
(3)为了从含有FeSO4、CuSO4的工业废水中回收Cu和硫酸亚铁晶体,某小组设计并完成了以下实验。请根据流程图,回答下列问题。
①固体X的成分是 ,试剂B是 。
②检验溶液Z中阳离子可用酸性KMnO4溶液,现象是 ,该反应的离子方程式为 。
36.(2025长沙调研)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题:
(1)在小烧杯中加入20 mL蒸馏水,加热至沸腾后,向沸水中滴入几滴饱和FeCl3溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热,即制得 。
(2)甲组同学通过研究pH对FeSO4稳定性的影响,得到如图1所示结果,增强Fe2+稳定性的措施为 。
(3)乙组同学为探究Fe2(SO4)3与Cu的反应,进行如图2所示实验:
①Fe3+与Cu反应的离子方程式为 。
②为了探究白色沉淀产生的原因,同学们查阅资料得知:
ⅰ.CuSCN是难溶于水的白色固体;
ⅱ.SCN-的化学性质与I-相似;
ⅲ.2Cu2++4I- 2CuI↓+I2
进行如下实验:
实验步骤
实验现象
步骤1:取4 mL 0.2 mol/L的FeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol/L KSCN溶液
无明显
现象
步骤2:取4 mL 0.1 mol/L的CuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol/L KSCN溶液
产生白
色沉淀
Cu2+与SCN-反应的离子方程式为 。
(4)市售某种补铁口服液的主要成分是葡萄糖酸亚铁。根据名称认为该糖浆中含有Fe2+,设计方案进行验证。
方案
加入试剂
方案ⅰ
1 mL 1 mol/L酸性KMnO4溶液
方案ⅱ
依次加入5滴KSCN溶液、1 mL氯水
①方案ⅰ中实验现象与预期现象相同,并不能证明补铁口服液中一定含有Fe2+,猜想理由是 。
②方案ⅱ中现象是 ,证明口服液中含Fe2+。
37.()已知某激光打印机墨粉的成分如下:炭黑、四氧化三铁(20%~30%)、黏结树脂、电荷调节剂、添加剂等。某学习小组对墨粉展开探究,请回答下列问题:
(1)某同学用一种简便的方法检验了四氧化三铁的存在,他的做法是 。
(2)另一位同学用化学方法来检验四氧化三铁的存在,实验方案:①取少量墨粉溶于过量稀硫酸后过滤;②将滤液分为两份,其中一份加入KMnO4溶液,另一份加入KSCN溶液,这位同学观察到的现象是 。
(3)有同学提出疑问,如果实验室没有稀硫酸, (填“可以”或“不可以”)将墨粉溶于过量的稀盐酸,理由是 。
(4)有同学提出测定墨粉中四氧化三铁含量的实验方案:取a g墨粉,溶于过量稀硫酸,过滤,加入过量的 (填字母),充分反应后过滤,向滤液中加入足量的KMnO4溶液。
A.Fe B.Zn C.Cu D.I-
(5)已知(4)中消耗c mol/L KMnO4溶液V L,墨粉中四氧化三铁的质量分数是 。
(6)某同学查阅资料,工业上采用化学共沉淀法制备纳米磁性Fe3O4,将亚铁盐和铁盐溶液按照一定比例混合,将碱性沉淀剂快速加入上述混合盐溶液中,搅拌、反应一段时间后,即可得到纳米磁性Fe3O4粒子,该反应的离子方程式是 。
38.(2025天津四校期末联考)某学习小组欲探究氯气与铁的反应及产物中铁元素的价态,设计并实施了以下实验。
已知:FeCl3的熔点为306 ℃,沸点为315 ℃,易溶于水并且有强烈的吸水性,能吸收空气里的水分而潮解。
Ⅰ.氯气与铁的反应
按如图连接装置并进行制备实验。
(1)按上图连接好装置,在进行 操作后,在各仪器中装入对应的试剂;开始反应时,应先点燃装置 (填“A”或“D”)的酒精灯。
(2)写出A中反应的离子方程式: 。
(3)装置B的作用是 ,F处装置是 (选择其中一个装置,填相应的字母)。
Ⅱ.产物中铁元素价态探究
反应结束后,将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中,加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡),进行如下实验。
(4)步骤ⅱ添加的试剂X为 。
(5)步骤ⅲ中发生反应的离子方程式为 。
(6)通过以上实验及现象,该小组同学认为氯气与铁的反应产物中包含+2价和+3价的两种铁盐。实验结论是否正确?请进行判断并说明理由: 。
D组 高考怎么考
39.(2024江西卷)景德镇青花瓷素有“国瓷”的美誉。是以黏土为原料,用含钴、铁的颜料着色,上釉后一次性高温烧制而成的青蓝色彩瓷。下列关于青花瓷说法正确的是( )
A.青蓝色是由于生成了单质钴
B.表面的釉属于有机高分子膜
C.主要成分为铝硅酸盐
D.铁元素的存在形式只有Fe2O3
40.(2023江苏卷改编)室温下,探究0.1 mol·L-1 FeSO4溶液的性质,下列实验方案能达到探究目的的是( )
选项
探究目的
实验方案
A
溶液中是否含有Fe3+
向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴新制氯水,再滴加KSCN溶液,观察溶液颜色变化
B
Fe2+是否有还原性
向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,观察溶液颜色变化
C
FeSO4是否已全部变质
向久置的FeSO4溶液中滴加几滴KSCN溶液,振荡,观察溶液颜色变化
D
Fe2+能否催化H2O2分解
向2 mL 5% H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液,观察气泡产生情况
41.(2023浙江1月选考改编)探究铁及其化合物的性质,下列方案设计、现象和结论都正确的是( )
42.(2024重庆卷节选)FeS2可用作锂电池和超级电容器的电极材料。制备FeS2的一种实验装置如图所示(加热及夹持装置略)。
(1)FeS2的制备
N2保护下,将溶有S的热二苯醚溶液注射到FeS热油胺溶液中(S过量),继续加热回流2 h,冷却至室温,离心分离,经洗涤得产品FeS2。
①仪器a的名称为 ;N2保护的目的是 。
②生成FeS2的化学方程式为 。
43.(2021海南卷改编)无水氯化铁常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程,以废铁屑(含有少量碳和SiO2杂质)为原料制备无水氯化铁(s)。
已知:氯化亚砜()熔点-101 ℃,沸点76 ℃,与水反应可生成SO2和HCl气体。
请回答下列问题:
(1)操作①是过滤,用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 。
(2)为避免引入新的杂质,试剂B可以选用 (填字母)。
A.KMnO4溶液
B.氯水
C.溴水
D.H2O2溶液
(3)取少量D晶体,溶于水并滴加KSCN溶液,现象是 。
(4)反应D→E的化学方程式为 。
(5)由D转化成E的过程中可能产生少量亚铁盐,写出一种可能的还原剂: ,
设计实验验证是该还原剂将Fe3+还原: 。
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第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
教材改编题
1.A 2.C
3.D 炽热的铁与水发生的反应是3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2;3 mol Fe参加反应生成1 mol Fe3O4,转移8 mol电子,故1 mol Fe参加反应,转移 mol电子;常温下铁与水不会发生反应;置换反应为一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应,该反应属于置换反应;故选D。
4.C 将铜屑加入含Fe3+的溶液中,发生反应的离子方程式为2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,A错误;磁性氧化铁与盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁和水,正确的离子方程式为Fe3O4+8H+ 2Fe3++Fe2++4H2O,B错误;铁粉与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,正确的离子方程式为Fe+2H+ Fe2++H2↑,D错误。
5.答案 (1)FeCl2 KCl
(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3
(3)Fe+2Fe3+ 3Fe2+
(4)KSCN溶液 Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
解题思路 A与盐酸反应得到B溶液和气体,B溶液与C溶液反应得到D溶液和白色沉淀E,E在空气中转化为F,F为红褐色沉淀,可知F为Fe(OH)3,E为Fe(OH)2,B为FeCl2,G为FeCl3,FeCl3与A反应生成FeCl2,A为Fe;由D溶液与硝酸银溶液反应后得到白色沉淀H和溶液,且溶液的焰色试验为紫色,可知C为KOH,D为KCl,白色沉淀H为AgCl。
易错易混辨析
6.✕
7.✕ 铁在常温下不与液氯反应,因此液氯可以用钢瓶贮存。
8.✕ Fe3O4为纯净物。
9.√
10.✕ Cl-在酸性条件下也可以被高锰酸钾氧化,不能确定是否有Fe2+存在。
11.B 钠与氧气在常温下反应可生成Na2O,加热时生成Na2O2,故A正确;铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁,与氯气反应生成氯化铁,故B错误;铁丝在纯氧中燃烧生成Fe3O4,在潮湿的空气中生锈生成氧化铁,故C正确;常温下H2O和CO2反应生成碳酸,绿色植物在光照条件下能将二氧化碳和水转化成糖类和氧气,故D正确。
12.D 铁粉与胃酸发生反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑,D项错误。
13.C Fe2O3不能与水反应,A错误;在高温条件下,铁与水蒸气反应生成Fe3O4,B错误;维生素C具有还原性,能防止Fe2+被氧化,硫酸亚铁片和维生素C同时服用能增强补铁效果,C正确;FeCl2可以通过氯化铁与铁化合得到,Fe(OH)3可以通过氢氧化亚铁和氧气、水化合得到,都可以通过化合反应直接制得,D错误。
14.D Cu不能与稀硫酸发生置换反应生成硫酸铜,A错误;Fe(OH)3与稀盐酸反应生成FeCl3,B错误;Fe与H2O(g)在高温条件反应生成Fe3O4和H2,C错误;铁和氯气点燃生成氯化铁,氯化铁和氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀和氯化钠,D正确。
15.B Fe3O4是黑色晶体,Fe3O4晶体中每3个铁原子中有2个显+3价,1个显+2价,A正确;Fe3O4不是碱性氧化物,B错误;FeO不稳定,在空气中受热易被氧化为Fe3O4,C正确;Fe2O3是红棕色粉末,俗称铁红,常用作油漆和涂料的红色颜料,D正确。
16.C 置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应,该反应不是置换反应,故A错误;FeO与O2在加热条件下反应生成Fe3O4,故B错误;由题给反应可知,每生成1 mol Fe转移3 mol电子,故C正确;Fe2O3不与水反应,故D错误。
17.D Fe2O3为红棕色粉末,A错误;根据题意可知,在空气中将铁灼烧到500 ℃时生成Fe3O4,继续升高温度生成Fe2O3,而在1 400 ℃以上时Fe2O3转化为Fe3O4,所以反应②的温度比反应③的温度低,B错误;FeO不稳定,在空气中受热迅速被氧化为Fe3O4,故热稳定性:FeO<Fe2O3,C错误;Fe3O4中Fe元素呈现+2价和+3价,且Fe2+和Fe3+个数比为1∶2,可看作FeO·Fe2O3,D正确。
18.A Fe(OH)2是一种白色固体,不稳定,在空气中易被氧化为红褐色固体Fe(OH)3:4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,故A错误;Fe(OH)2具有还原性,在空气中易被氧化为Fe(OH)3,故B正确;Fe(OH)2、Fe(OH)3都不稳定,受热能分解,故C正确;Fe(OH)3胶体呈红褐色,能产生丁达尔效应,故D正确。
19.D 制备Fe(OH)2关键是排除O2干扰,苯的密度比水小,可隔离空气,避免空气中O2氧化Fe(OH)2,A正确;将长胶头滴管伸入液面下,上层苯起液封作用,B正确;铁粉过量,能使稀硫酸完全反应产生足够的H2,且Fe+2Fe3+ 3Fe2+,避免生成铁离子,C正确;题图2装置中H2有两个作用:一是利用氢气排出装置内空气,二是利用氢气产生气压将FeSO4溶液由左侧试管压入右侧试管,与NaOH反应生成Fe(OH)2,操作是先打开a,利用氢气排空气,后关闭a,利用压强将硫酸亚铁溶液压入右侧试管中,D错误。
归纳总结 防止Fe(OH)2被氧化的方法
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸,以排出溶解在水中的氧气。
(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖嘴插入亚铁盐溶液液面以下,并慢慢挤出NaOH溶液。
(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气,如H2、N2等。
(4)在亚铁盐溶液上面加保护层,如煤油、植物油等。
20.D 向含Fe3+的溶液中滴入含SCN-的溶液,溶液变为红色,没有出现红色沉淀,D项错误。
21.D 向FeCl3溶液中加入过量铁粉,铁与Fe3+反应生成Fe2+,溶液由棕黄色变为浅绿色,A正确;滴加KSCN溶液后,溶液不变色,说明溶液中无Fe3+,B正确;滴入氯水后,Fe2+被氧化为Fe3+,C正确;由实验现象和反应的离子方程式可知,氧化性的强弱顺序为Cl2>Fe3+>Fe2+,D错误。
知识拓展 “铁三角”的转化关系
22.A 审题指导 铁铵矾溶液中含有N、Fe3+和S。
解题思路 Fe3+具有氧化性,能够氧化Cu单质,但Cu不能将Fe3+还原为Fe单质,正确的离子方程式为2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,A错误;加入BaCl2溶液,铁铵矾电离出的S与Ba2+反应生成BaSO4白色沉淀,B正确;铁铵矾溶液中含有Fe3+,加入KSCN溶液后发生反应Fe3++3SCN- Fe(SCN)3,使溶液呈红色,C正确;铁铵矾溶液中含有Fe3+,加入NaOH后会产生红褐色的Fe(OH)3沉淀:Fe3++3OH- Fe(OH)3↓,D正确。
23.A 滴加KSCN溶液,溶液变红,则溶液中含有Fe3+,说明铁粉变质,A项正确;滴加KSCN溶液,溶液未变红,只能确定溶液中无Fe3+,可能是溶解过程中剩余未变质的铁粉将Fe3+还原为Fe2+,不能说明铁粉未变质,B项错误;滴加氯水,能将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,再滴加KSCN溶液,溶液变红,不能说明铁粉全部变质,C项错误;先滴加KSCN溶液,溶液未变红,说明溶液中不含Fe3+,再滴加氯水,溶液变红,说明溶液中的Fe2+被氧化为Fe3+,此现象说明铁粉部分变质或未变质,D项错误。
24.D 氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,若Fe3+足量,则Fe3+可将铁和铜全部氧化且可能还有剩余,A错误;当铁有剩余时,溶液中不会存在Cu2+,B错误;还原性:Fe>Cu,当铜有剩余时,溶液中肯定无Fe3+,可能有Cu2+,C错误。
25.B 根据得失电子守恒及电荷守恒,OH-的化学计量数为10,A正确;Fe元素从+3价升高至+6价,Cl元素从+1价降低至-1价,根据得失电子守恒,氧化剂与还原剂物质的量之比为3∶2,B错误;根据氧化剂的氧化性大于氧化产物,则对于该反应,氧化性:ClO->Fe,C正确;Na2FeO4中Fe元素为+6价,处于高价态,具有氧化性,可用于饮用水杀菌消毒,D正确。
26.A 胶头滴管应在容量瓶的正上方,不能伸入容量瓶中,B项错误;过滤时应用玻璃棒引流,C项错误;灼烧氢氧化铁固体时,应在坩埚中进行,D项错误;故选A。
27.A 审题指导 废弃铁粉加入稀硫酸生成硫酸亚铁,过滤除去滤渣,滤液中加入碳酸氢铵得到碳酸亚铁,向FeCO3中加入乳酸溶液,得到乳酸亚铁溶液,降温结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥得到[CH3CH(OH)COO]2Fe。
解题思路 CuO会与稀硫酸反应,不能通过“反应Ⅰ”除去含Cu杂质,故A错误;进行“反应Ⅱ”时,亚铁离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸亚铁、二氧化碳和水,离子方程式为2HC+Fe2+ FeCO3↓+H2O+CO2↑,故B正确;乳酸能溶解FeCO3生成乳酸亚铁,说明乳酸的酸性大于碳酸,故C正确;用乙醇代替水洗涤乳酸亚铁,说明其在水中的溶解度大于在乙醇中的溶解度,故D正确。
28.A 审题指导 在FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,依次发生反应:2Fe3++Fe 3Fe2+、Cu2++Fe Cu+Fe2+,充分反应后仍有固体存在,固体中一定含有Cu,可能含有Fe,则溶液中一定含有Fe2+,一定不含有Fe3+,可能含有Cu2+。
解题思路 若固体中不含有Fe,则溶液中可能含有Cu2+,A不正确;由审题指导可知,溶液中一定含有Fe2+,剩余固体中一定含有Cu,B、D正确;溶液中一定不含有Fe3+,加入KSCN溶液一定不变红色,C正确。
29.D 向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液,生成Fe(OH)2白色沉淀,白色沉淀被氧化,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,A项正确;Fe2+具有还原性,酸性KMnO4溶液具有强氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+,Mn被还原为Mn2+,溶液紫色褪去,B项正确;由实验操作和现象可知,Fe2+遇KSCN无明显现象,可能不反应,也可能生成无色物质,Fe3+遇KSCN溶液一定反应且生成红色物质,C项正确;FeCl3溶液加入铁粉中发生氧化还原反应,生成FeCl2,氧化性:Fe3+>Fe2+,稀硫酸加入铁粉中,生成FeSO4和H2,氧化性:H+>Fe2+,不能证明氧化性:Fe3+<H+,D项错误。
30.A 审题指导 由“价—类”二维图可知,a为Fe,b为FeO,c为Fe2O3,d为Fe(OH)3,e为Fe(OH)2,f为亚铁盐,g为铁盐。
解题思路 f为亚铁盐、d为Fe(OH)3,可分别通过化合反应Fe+2Fe3+ 3Fe2+、4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3得到,A项正确;c为Fe2O3,Fe(OH)3受热分解得到Fe2O3,灼烧应在坩埚中进行,不能在蒸发皿中进行,B项错误;题图3装置A中的导管没有插入液面以下,FeSO4溶液无法被压入装置B中,无法制备Fe(OH)2,C项错误;a为Fe,f为亚铁盐,g为铁盐,e为Fe(OH)2,Fe与稀盐酸或稀硫酸等反应得到亚铁盐,亚铁盐可与氯气反应得到铁盐,铁盐不能一步转化得到Fe(OH)2,D项错误。
31.A 在坩埚中加热FeCO3,Fe2+易被空气中氧气氧化为Fe3+,无法得到FeO,A错误;FeSO4中的Fe2+易被氧气氧化为Fe3+,因此需要现用现制,B正确;为了除去溶液中溶解的氧气,配制溶液所用的蒸馏水需要先加热煮沸后迅速冷却,C正确;实验开始时,先打开K1和K3,关闭K2,其目的是将稀硫酸滴入烧瓶与铁屑反应,利用生成的氢气排出装置内原有的空气,防止Fe2+被氧化,D正确。
32.B 审题指导 反应Ⅰ为H2S与Fe3+反应生成S、Fe2+和H+,发生的反应为H2S+2Fe3+ S+2Fe2++2H+;反应Ⅱ为O2、Fe2+和H+反应生成Fe3+和H2O,发生的反应为O2+4Fe2++4H+ 4Fe3++2H2O。
解题思路 反应Ⅰ中H2S转化为S,S元素由-2价升高到0价,失电子被氧化,A不正确;将反应Ⅰ、Ⅱ依据得失电子守恒进行加和,可得出总反应式为O2+2H2S 2S+2H2O,则反应过程中,Fe3+是催化剂,B正确;由审题指导可知,反应Ⅱ的离子方程式为O2+4Fe2++4H+ 4Fe3++2H2O,C不正确;依据总反应式O2+2H2S 2S+2H2O,脱除1 mol H2S,消耗氧气的物质的量为0.5 mol,标准状况下体积为11.2 L,D不正确。
33.B 32 g固体d是氧化铁,物质的量为=0.2 mol,含有0.2 mol×2=0.4 mol Fe3+,质量是0.4 mol×56 g·mol-1=22.4 g,因此铁氧化物中氧元素的质量是30.4 g-22.4 g=8 g,对应氧原子的物质的量是=0.5 mol,由化合物中各元素正、负化合价代数和为0可知,30.4 g FexOy中n(Fe2+)=0.2 mol、n(Fe3+)=0.2 mol,溶液a中的金属阳离子为Fe2+、Fe3+,A错误;操作Ⅱ发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O,且0.1 mol过氧化氢刚好将0.2 mol Fe2+完全氧化,B正确;由B项分析可知,溶液b中铁元素以Fe3+形式存在,滴加NaOH溶液后直接生成红褐色的Fe(OH)3沉淀,C错误;由A项分析可知,n(Fe)∶n(O)=4∶5,含铁氧化物的化学式为Fe4O5,D错误。
34.C 审题指导 铁丝与盐酸反应生成FeCl2和H2,有气泡生成;FeCl2被H2O2氧化为FeCl3,溶液中含有KSCN,故溶液变红色;一段时间后,铁丝周围溶液开始产生大量气泡且生成气泡越来越快,是由于H2O2在Fe3+的催化下生成O2和H2O。
解题思路 由审题指导知,A、B正确。Fe与盐酸反应过程中,HCl中氢元素的化合价降低,HCl被还原;FeCl2被H2O2氧化过程中,H2O2被还原;H2O2分解生成O2过程中,H2O2既被氧化又被还原,C错误。Fe3+具有氧化性,能被维生素C还原为Fe2+,溶液红色褪去,D正确。
35.答案 (1)D
(2)Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+ Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
(3)①Fe、Cu 稀硫酸 ②溶液紫色褪去 Mn+5Fe2++8H+ Mn2++5Fe3++4H2O
解题思路 (1)氧化铁为红棕色固体,与过量盐酸反应生成氯化铁和水,反应所得氯化铁溶液为棕黄色,A错误;硫酸铁溶液与铜反应生成硫酸亚铁和硫酸铜,反应中不可能有黑色固体出现,B错误;检验溶液中亚铁离子是否被氧化,应滴加KSCN溶液检验溶液中是否存在铁离子,若滴加KSCN溶液后,溶液变为红色,说明亚铁离子被氧化,否则亚铁离子未被氧化,C错误;气泡被点燃说明铁在高温下能与水蒸气反应生成氢气,D正确。(2)氯化铁溶液刻蚀铜箔制造电路板发生反应的离子方程式为Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+。向反应后的溶液中滴加KSCN溶液,溶液显红色,说明溶液中的Fe3+与SCN-反应生成了Fe(SCN)3,反应的离子方程式为Fe3++3SCN- Fe(SCN)3。(3)①由题给流程可知,向工业废水中加入过量的Fe将溶液中CuSO4转化为Cu,过滤得到Fe、Cu(固体X)和FeSO4溶液(溶液Z);向固体X中加入适量稀硫酸将Fe转化为FeSO4,过滤得到Cu(固体Y)和FeSO4溶液(溶液Z);将所得FeSO4溶液合并后,经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸亚铁晶体。②酸性条件下,亚铁离子与高锰酸根离子反应生成铁离子、锰离子和水,反应的离子方程式为Mn+5Fe2++8H+ Mn2++5Fe3++4H2O。
36.答案 (1)Fe(OH)3胶体
(2)控制溶液pH在6以下(合理即可)
(3)①2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+ ②2Cu2++4SCN- 2CuSCN↓+(SCN)2
(4)①补铁口服液中除Fe2+外还有其他还原剂,酸性KMnO4溶液褪色不一定是被Fe2+还原 ②加入KSCN溶液后无明显现象,加入氯水后溶液变红色
解题思路 (1)在小烧杯中加入20 mL蒸馏水,加热至沸腾后,向沸水中滴入几滴饱和FeCl3溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热,即可制得Fe(OH)3胶体。
(2)由题图1可知,随着pH的增大Fe2+被氧化的量增大,所以增强Fe2+稳定性的措施为增强溶液的酸性或控制溶液的pH在6以下。
(3)①Cu有还原性,Fe3+有氧化性,可以发生氧化还原反应,即2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+。②为了探究白色沉淀产生的原因,步骤1取4 mL 0.2 mol/L的FeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol/L KSCN溶液,无明显现象,说明FeSO4与KSCN不会反应生成白色沉淀;步骤2取4 mL 0.1 mol/L的CuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol/L KSCN溶液,产生白色沉淀,结合已知信息知白色沉淀是CuSCN,Cu2+与SCN-反应的离子方程式为2Cu2++4SCN- 2CuSCN↓+(SCN)2。
(4)①补铁口服液为混合物,其主要成分是葡萄糖酸亚铁,里面还可能含有其他还原剂,使酸性高锰酸钾溶液褪色。②加入KSCN溶液后无明显现象,加入氯水后溶液变红色,则证明口服液中含Fe2+。
37.答案 (1)用磁铁吸引墨粉
(2)KMnO4溶液褪色;溶液变红
(3)不可以 Cl-可以与KMnO4溶液反应,从而使KMnO4溶液褪色,影响对Fe2+的判断
(4)C
(5)×100%
(6)Fe2++2Fe3++8OH- Fe3O4↓+4H2O
解题思路 (1)Fe3O4具有磁性,故可以用磁铁吸引墨粉,若磁铁上吸附有墨粉,证明存在Fe3O4。
(2)Fe3O4溶于稀硫酸后,溶液中既有Fe2+,又有Fe3+,Fe2+具有还原性,能使KMnO4溶液褪色,含Fe3+的溶液遇到SCN-变红。
(4)根据题意,加入的物质需将Fe3+完全转化为Fe2+,且不影响Fe的总物质的量。Fe与Fe3+反应生成Fe2+,额外引入了Fe2+,干扰Fe3O4含量的测定,A项错误;加入过量Zn,会将Fe2+还原为Fe,干扰Fe3O4含量的测定,B项错误;过量的Cu将Fe3+完全转化为Fe2+,然后根据消耗KMnO4的量,计算出Fe的总物质的量,C项正确;加入过量的I-,I-也可以被KMnO4溶液氧化,干扰Fe3O4含量的测定,D项错误。
(5)根据得失电子守恒得关系式:KMnO4~5Fe2+,消耗KMnO4的物质的量为cV mol,则Fe2+的物质的量为5cV mol,根据铁原子守恒,Fe3O4的物质的量为×5cV mol=cV mol,墨粉中Fe3O4的质量分数为×100%=×100%。
(6)根据电荷守恒、原子守恒可得反应的离子方程式为Fe2++2Fe3++8OH- Fe3O4↓+4H2O。
38.答案 (1)检查装置气密性 A
(2)MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O
(3)除去氯气中的HCl气体 c
(4)KSCN溶液
(5)2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O
(6)不正确,若Fe有剩余,会与Fe3+或HCl反应产生Fe2+
解题思路 (1)装置组装完后首先应该检查装置气密性;装置中含有空气,应该用氯气排出装置中的空气,则应先点燃装置A的酒精灯。(2)装置A中浓盐酸和二氧化锰共热制备氯气,离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O。(3)利用浓盐酸和二氧化锰共热制备氯气,生成的氯气中混有HCl气体,可用饱和食盐水除去,装置B的作用是除去氯气中的HCl气体;在反应结束后要防止氯气进入空气中,同时产品具有吸水性,要防止空气中的水蒸气进入装置E中,则F处装置是c。(4)试剂X可以检验Fe3+,则试剂X为KSCN溶液。(5)步骤ⅲ中Fe2+被氧化为Fe3+,离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O。
39.C 青花瓷经高温烧制而成,则不会生成单质钴,A错误;釉是一种覆盖在陶瓷表面的物质,通常由无机物质组成,B错误;青花瓷主要成分为铝硅酸盐,C正确;青花瓷呈现青蓝色,不能确定铁元素的具体存在形式,D错误。
40.B 向FeSO4溶液中滴加氯水,溶液中的Fe2+被氧化成Fe3+,再滴加KSCN溶液,溶液变红,不能确定原溶液中是否有Fe3+,A不能达到实验目的;KMnO4溶液显紫色,向FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,紫色消失,说明Mn被还原成Mn2+,Fe2+具有还原性,所以可通过观察溶液的颜色变化判断Fe2+是否有还原性,B能达到实验目的;溶液呈红色,证明FeSO4溶液已变质,但无法证明不存在Fe2+,C不能达到实验目的;没有对照实验,无法比较气泡产生的快慢,故无法判断,D不能达到实验目的。
41.D A项,往FeCl2溶液中加入Zn片,短时间内无明显现象,可能是Zn+Fe2+ Fe+Zn2+的反应速率太慢,不能说明Fe2+的氧化能力比Zn2+弱,错误。B项,往Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液,发生反应Fe3++3SCN- Fe(SCN)3,溶液变成红色;再加入K2SO4固体,不改变Fe3+、SCN-、Fe(SCN)3的浓度,故红色不变浅,错误。C项,Fe3+可与铁单质发生反应Fe+2Fe3+ 3Fe2+,故加入KSCN溶液不呈红色,不能说明样品中没有+3价铁,错误。D项,向沸水中逐滴加5~6滴饱和FeCl3溶液,持续煮沸,液体先变成红褐色,是因为Fe3+与水作用得到Fe(OH)3胶体,后析出沉淀是因为加热使胶体发生聚沉得到Fe(OH)3沉淀,正确。
42.答案 (1)①三颈烧瓶 防止FeS被空气中氧气氧化
②FeS+S FeS2
解题思路 (1)①仪器a的名称为三颈烧瓶;N2和FeS不反应,能防止FeS被空气中氧气氧化。②反应物是S、FeS,反应条件是加热,生成物是FeS2,化学方程式为FeS+S FeS2。
43.答案 (1)漏斗
(2)BD
(3)溶液变为红色
(4)FeCl3·6H2O+6SOCl2FeCl3+6SO2↑+12HCl↑
(5)SO2 取少量样品溶于水,先加入盐酸酸化,再加入BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则证明是SO2将Fe3+还原
解题思路 (1)过滤操作用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。(2)结合题图转化可知A溶液中含FeCl2,加入氧化剂B得到的C溶液中含FeCl3,若选用KMnO4溶液或溴水均会引入杂质离子,故选B、D。(3)FeCl3·6H2O晶体溶于水后,溶液中存在Fe3+,滴加KSCN溶液,溶液变为红色。(4)结合题图及已知信息可得D→E的化学方程式为FeCl3·6H2O+6SOCl2FeCl3+6SO2↑+12HCl↑。(5)反应中生成的SO2能将三价铁还原为二价铁,得到的氧化产物为硫酸盐。通过实验检验含有S,即可证明是SO2将Fe3+还原。
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