化学必修 第一册第三章 铁 金属材料第二节 金属材料第2课时课时练习

第2课时　铁盐和亚铁盐

课后篇素养形成

合格考达标练

1.将铁屑溶于过量盐酸后,再加入下列物质,会有三价铁生成的是(　　)

A.稀硫酸 B.高锰酸钾

C.氯化锌 D.氯化铜

答案B

解析铁屑溶于过量盐酸后生成Fe2+,选项中物质只有高锰酸钾能将Fe2+氧化成三价铁(Fe3+)。

2.某溶液中,滴加KSCN溶液时无明显现象发生,再滴入少量氯水,溶液立即显红色。则原溶液中一定含有的是(　　)

A.Fe2+ B.Fe3+ C.K+ D.N

答案A

解析某溶液中加入KSCN溶液无明显现象,再滴加氯水,溶液立即变为红色,说明原溶液含有亚铁离子,加入氯水发生反应2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,生成的铁离子和SCN-生成红色溶液。

3.(2020江苏南通高一检测)下列各组物质反应后,再滴入KSCN溶液,显红色的是(　　)

A.过量铁与稀盐酸

B.过量氯水与FeCl2溶液

C.过量铁粉与CuCl2溶液

D.过量铁粉与FeCl3溶液

答案B

解析铁与盐酸发生反应,生成的是亚铁离子,滴入KSCN溶液,溶液不会显红色,故A错误;氯水能将亚铁离子氧化成铁离子,滴入KSCN溶液,显红色,故B正确;铁粉过量,铁置换出铜,同时生成亚铁离子,滴入KSCN溶液,溶液不会显红色,故C错误;过量铁粉与氯化铁溶液反应生成的是氯化亚铁,溶液中不存在铁离子,滴入KSCN溶液,溶液不会显红色,故D错误。

4.下列物质反应后一定有+3价铁生成的是(　　)

①过量的Fe与Cl2反应

②Fe与过量稀硫酸反应

③FeCl2溶液中通入少量Cl2

④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中

A.只有① B.只有①③

C.只有①②③ D.①②③④

答案B

解析①中Cl2氧化性较强,它能将铁由0价氧化为+3价,由于不是在溶液中反应,因此过量的铁不会将氯化铁还原。②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2+。③在溶液中Fe2+被Cl2氧化生成Fe3+。④中发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应,但题中未给出反应物间相对量的关系,若铁是过量的,则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。

5.下列除杂的操作正确的是(　　)

A.MgCl2溶液中混有少量FeCl3:加入足量Fe充分反应后过滤

B.FeCl2溶液中混有少量FeCl3:加入过量铁粉充分反应后过滤

C.CuCl2溶液中混有少量FeCl3:加入NaOH溶液充分反应后过滤

D.CuCl2溶液中混有少量FeCl3:先加入过量Cu粉将Fe3+还原成Fe2+,再过滤

答案B

解析FeCl3溶液中加入足量Fe,能除去Fe3+,但引入Fe2+,A错误;加入过量铁粉,FeCl3与Fe反应生成FeCl2,充分反应后过滤除去剩余铁粉,从而达到除杂的目的,B正确;C项中加入NaOH溶液,Cu2+、Fe3+均转化成氢氧化物沉淀,不符合除杂要求,C错误;D项中Cu与Fe3+反应生成Fe2+和Cu2+,但无法除去Fe2+,D错误。

6.为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性,某同学设计如下实验方案,其中符合实验要求而且完全正确的是(　　)

答案A

解析A项,在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水,氯化亚铁溶液为浅绿色,+2价的铁被氯水氧化,生成+3价的铁,溶液变成棕黄色,所以正确;B项,锌具有还原性,氯化亚铁溶液中+2价的铁具有氧化性,能氧化锌,同时析出黑色固体铁,实验现象描述不全、且实验结论应为Fe2+具有氧化性,所以错误;C项,离子方程式左右电荷不守恒,正确应为2Fe3++Fe3Fe2+,所以错误;D项,实验现象中,溶液的颜色不正确,反应前氯化铁溶液为棕黄色,反应后氯化亚铁溶液为浅绿色,氯化铜溶液为蓝绿色,所以错误。

7.(2020山东临沂第一中学高一检测)电子工业常用FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。从腐蚀废液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中回收铜,并重新获得FeCl3溶液。废液处理流程如下:

(1)步骤(Ⅰ)中分离操作名称是　　　　　。 

(2)沉淀B中主要含有　　　　　　　　　,气体D是　　　　　。 

(3)写出步骤(Ⅲ)中生成FeCl3的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)步骤(Ⅲ)中,将氯气换成H2O2也能达到同样的目的,写出H2O2将Fe2+氧化为Fe3+的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)过滤　(2)Cu、Fe　H2

(3)2FeCl2+Cl22FeCl3

(4)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O

解析从腐蚀废液中回收铜,并将铁的化合物全部转化为FeCl3溶液,由流程可知,先加入过量的Fe与氯化铁、氯化铜反应生成氯化亚铁、铜,进行过滤分离,则滤液A为FeCl2溶液,沉淀B中含Fe、Cu,加过量盐酸,铁溶解,产生氯化亚铁和氢气,过滤得到金属Cu,滤液C中含FeCl2、HCl,为不引入杂质,合并后通入足量Cl2,将FeCl2全部转化为FeCl3。

(1)步骤(Ⅰ)中分离溶液和沉淀的操作名称是过滤。

(2)铁与氯化铜发生置换反应生成氯化亚铁和铜,反应中铁过量,则由流程分析可知,沉淀B中含过量的铁和产生的铜。沉淀B中加入盐酸,铁与盐酸反应产生氢气,因此气体D是氢气。

(3)氯气具有强氧化性,通入的足量Cl2把氯化亚铁全部转化为FeCl3,发生反应的化学方程式为2FeCl2+Cl22FeCl3。

(4)双氧水也具有氧化性,H2O2将Fe2+氧化为Fe3+的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。

等级考提升练

8.在下列有FeCl3溶液参加的反应中,与Fe3+的氧化性无关的是(　　)

A.FeCl3与Fe反应

B.FeCl3使淀粉KI溶液变蓝

C.FeCl3滴入沸水中制得Fe(OH)3胶体

D.FeCl3用于腐蚀电路板

答案C

解析A、B、D项中Fe3+分别将Fe、I-、Cu氧化为Fe2+、I2和Cu2+,表现氧化性;C项中反应的离子方程式为Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+,Fe3+的化合价没有变化,没有表现氧化性。

9.将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol·L-1的氯化铁溶液中,充分反应后,其结果是(　　)

A.铁粉剩余,溶液呈浅绿色,Cl-基本不变

B.向溶液中滴入无色KSCN溶液,仍无色

C.Fe2+与Fe3+物质的量之比为6∶1

D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5

答案C

解析n(Fe)=0.02mol,n(FeCl3)=0.05mol,由Fe+2Fe3+3Fe2+知,Fe3+过量0.01mol,铁粉全部溶解,反应生成Fe2+0.06mol;Fe3+过量,滴入无色KSCN溶液,溶液显红色;氧化生成的Fe2+和还原生成的Fe2+的物质的量之比为1∶2。

10.将铁片放入下列各溶液中,反应后溶液质量增加,但无气体产生的是(　　)

A.CuCl2溶液 B.AgNO3溶液

C.Fe2(SO4)3溶液 D.稀硫酸

答案C

解析A项,Fe与CuCl2溶液反应,每溶解56gFe,生成64gCu,溶液质量减轻,错误;B项,Fe与AgNO3溶液反应,每溶解56gFe,生成216gAg,溶液质量减轻,错误;C项,Fe与Fe2(SO4)3溶液反应,Fe溶解,溶液质量增加且无气体放出,正确;D项,Fe与稀硫酸反应,每溶解56gFe,生成2gH2,溶液质量增加,但有气体放出,错误。

11.将适量铁粉放入三氯化铁溶液中,完全反应后,溶液中的Fe3+和Fe2+浓度相等。则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比是(　　)

A.2∶3 B.3∶2 C.1∶2 D.1∶1

答案A

解析设参加反应的Fe3+和未参加反应的Fe3+的物质的量分别为x、y。

2FeCl3+Fe3FeCl2

 2 3

 x x

由题意x=y,所以x∶y=2∶3。

12.选择合适试剂完成甲、乙两组实验。甲组:检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+;乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。

下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是(　　)

答案B

解析甲组,在Fe3+存在的条件下,检验Fe2+,要排除Fe3+干扰。所选试剂具备下列条件:一是能与Fe2+发生有明显现象的反应;二是与Fe3+不反应,不干扰现象观察。酸性KMnO4溶液符合条件:5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O。现象:溶液紫色变浅(或紫色褪去)。乙组:在Fe2+存在的条件下,检验Fe3+,用KSCN溶液检验Fe3+,Fe2+无干扰。

13.向氧化铁、氧化铜、铁、铜的混合粉末中加入过量的稀盐酸,充分反应后,仍有红色粉末存在,则关于溶液中阳离子的判断正确的是(　　)

A.只有Fe2+和Cu2+

B.一定有Fe2+、Cu2+,可能有Fe3+

C.一定有Fe2+,可能有Cu2+

D.只有Fe2+

答案C

解析混合粉末中加入过量的稀盐酸反应后,仍有红色固体铜存在,则溶液中一定有Fe2+,一定没有Fe3+,可能有Cu2+。

14.为严厉打击食品生产经营中违法添加非食用物质、滥用食品添加剂的行为,国家有关部门公布了包含硫酸亚铁在内的22种“易滥用食品添加剂”名单。某同学为探究富含硫酸亚铁且保存时间较长的食品情况,设计了如下实验方案:

食品→……→淡黄色溶液淡红色溶液深红色溶液

(1)试剂1的主要成分是什么?为什么淡红色溶液加入新制氯水后变为深红色?写出上述过程中涉及反应的离子方程式。

(2)该同学在实验中加入了过量氯水,放置一段时间后,发现深红色褪去,现对褪色原因进行探究。

从有色物质中所含元素的化合价分析褪色的可能原因,提出假设2。并设计一种实验方案,进行验证。

答案(1)Fe3+与KSCN溶液反应生成红色Fe(SCN)3,所以试剂1的主要成分是KSCN。淡红色溶液中还含有较多的Fe2+,向其中加入新制氯水后,Cl2将Fe2+氧化成Fe3+,溶液中Fe3+浓度增大,生成的Fe(SCN)3浓度也增大,溶液颜色加深。相关反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN-Fe(SCN)3。

(2)假设2:Fe3+没有被氧化,而是SCN-被氧化

设计方案:向褪色后的溶液中补加KSCN溶液,若出现红色,说明假设2成立;若不出现红色,说明假设2不成立。

解析(2)实验中加入过量氯水,放置一段时间后,深红色褪去,说明Fe(SCN)3逐渐消失,而Fe(SCN)3的生成与Fe3+、SCN-有关,根据假设1,溶液中的+3价铁被Cl2氧化为更高价态的铁,分析SCN-中各元素的化合价可知,S为-2价,C为+4价,N为-3价,所以SCN-也具有还原性,故也可能是SCN-被过量的氯水氧化导致深红色褪去。假设2为Fe3+没有被氧化,而是SCN-被氧化,只要向褪色后的溶液中补充SCN-,若出现红色,说明假设2成立;若不出现红色,说明假设2不成立。

新情境创新练

15.实验室用绿矾(FeSO4·7H2O)为原料制备补血剂甘氨酸亚铁[(H2NCH2COO)2Fe],有关物质性质如下:

实验过程:

Ⅰ.配制含0.10 mol FeSO4的绿矾溶液。

Ⅱ.制备FeCO3:向配制好的绿矾溶液中,缓慢加入200 mL 1.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液,边加边搅拌,反应结束后过滤并洗涤沉淀。

Ⅲ.制备(H2NCH2COO)2Fe:实验装置如下图(夹持和加热仪器已省略),将实验Ⅱ得到的沉淀和含0.20 mol 甘氨酸的水溶液混合后加入C中,然后利用A中反应产生的气体将C中空气排净,接着滴入柠檬酸溶液并加热。反应结束后过滤,滤液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到产品。

回答下列问题:

(1)实验Ⅰ中:实验室配制绿矾溶液时,为防止FeSO4被氧化变质,应加入的试剂为　　　　(写化学式)。 

(2)实验Ⅱ中:生成沉淀的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)实验Ⅲ中:

①检查装置A的气密性的方法是　　　　　　　　　　　　　　。 

②装置A中所盛放的药品是　　　　(填序号)。 

a.Na2CO3和稀硫酸

b.CaCO3和稀硫酸

c.CaCO3和稀盐酸

③确认C中空气排尽的实验现象是　　　　　　　　　　　　　　。 

④加入柠檬酸溶液一方面可促进FeCO3溶解,另一个作用是　　　　　　　　　　　　　　。 

⑤洗涤实验Ⅲ中得到的沉淀,所选用的最佳洗涤试剂是　　　　　(填序号)。 

a.热水

b.乙醇

c.柠檬酸溶液

⑥若产品的质量为17.34 g,则产率为　。 

答案(1)Fe　(2)Fe2++2HCFeCO3↓+CO2↑+H2O

(3)①关闭弹簧夹,从长颈漏斗注入一定量的水,使漏斗内的水面高于具支试管中的水面,停止加水一段时间后,若长颈漏斗与具支试管中的液面差保持不变,说明装置不漏气　②c　③D中澄清石灰水变浑浊　④防止Fe2+被氧化　⑤b　⑥85%

解析(1)Fe2+具有较强的还原性,在制备硫酸亚铁的过程中,为了防止Fe2+被氧化,需加入少量铁粉。

(2)绿矾的水溶液与NH4HCO3溶液反应的离子方程式为Fe2++2HCFeCO3↓+CO2↑+H2O。

(3)①检查装置A气密性的方法是:关闭弹簧夹,从长颈漏斗注入一定量的水,使漏斗内的水面高于具支试管中的水面,停止加水一段时间后,若长颈漏斗与具支试管中液面的高度差保持不变,说明装置不漏气。

②装置A为固液不加热型制气装置,且具有随开随用、随关随停的特点,所以药品应选择块状不溶于水的CaCO3和盐酸,c项正确。

③当C中充满CO2后,CO2开始进入D中,使D中的澄清石灰水变浑浊,这时说明C中空气已经排尽。

④由题中信息可知,柠檬酸具有强还原性,可防止Fe2+被氧化。

⑤因甘氨酸亚铁易溶于水,难溶于乙醇,因此应选择乙醇作为洗涤剂,所以b项正确。

⑥含0.10molFeSO4的绿矾溶液中Fe2+的物质的量为0.10mol,因NH4HCO3溶液过量,故生成的FeCO3的物质的量为0.10mol,所以理论上生成(NH2CH2COO)2Fe的物质的量为0.10mol,质量为20.4g,则产率为×100%=85%。