高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 铁及其化合物随堂练习题

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第三单元 金属材料第一节 铁及其化合物（一）  一、基础巩固1．下列物质混合后，能产生蓝色沉淀的是（　　）A．FeCl3溶液与NaOH溶液 B．FeSO4溶液与K3[Fe（CN）6]溶液 C．AgNO3溶液与氨水 D．鸡蛋清与浓硝酸【答案】B。【解析】A．FeCl3溶液与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀氢氧化铁，故A错误；B．FeSO4溶液与K3[Fe（CN）6]溶液混合生成蓝色沉淀，是亚铁离子的特征检验试剂，故B正确；C．AgNO3溶液与氨水反应可以生成氢氧化银白色沉淀，故C错误；D．鸡蛋清与浓硝酸反应变黄色，故D错误；故选：B。2．某固体混合物X，含有Cu、Fe2O3、K2SO4、K2SiO3、K2SO3、KAlO2中的几种。进行如下实验：①X与盐酸作用，产生白色沉淀Y和蓝色强酸性溶液Z；②溶液Z中加入BaCl2溶液，产生白色沉淀M．下列说法正确的是（　　）A．白色沉淀Y能分别溶于HF溶液和氨水 B．往溶液Z中加入过量氨水，产生白色沉淀，说明X中一定含有KAlO2 C．X中一定含有Cu、Fe2O3、K2SiO3，可能含有K2SO4 D．沉淀M含有BaSO4、BaSO3中的至少一种【答案】C。【解析】A．白色沉淀Y为H2SiO3能溶于HF溶液，不能溶于氨水，故A错误；B．根据分析，Z溶液中一定含有铜离子、亚铁离子，往溶液Z中加入过量氨水，产生白色沉淀，该沉淀的成分中一定含有Fe（OH）2，则不能说明X中一定含有KAlO2，故B错误；C．根据分析，X中一定含有Cu、Fe2O3、K2SiO3，可能含有K2SO4，故C正确；D．产生白色沉淀是BaSO4，BaSO3可溶于盐酸，强酸性溶液Z中加入BaCl2溶液不可能产生BaSO3沉淀，故D错误；故选：C。某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣（主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质）制取七水合硫酸亚铁（FeSO4•7H2O），设计了如图流程：下列说法不正确的是（　　）A．溶液1中的阳离子可与NH4+、HCO3﹣、I﹣、SO42﹣在同一溶液中大量共存 B．向溶液2中加入3﹣5滴K3[Fe（CN）6]（铁氰化钾）溶液，可观察到有蓝色沉淀生成 C．向固体2中加入足量NaOH溶液，发生反应的离子方程式：Al（OH）3+OH﹣＝AlO2﹣+2H2O D．从溶液2得到FeSO4•7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解【答案】A。【解析】A．溶液1中的阳离子为铁离子、铝离子，可与HCO3﹣发生互促水解反应而不能大量共存，且铁离子与碘离子发生氧化还原反应，故A错误；B．溶液2为硫酸亚铁，亚铁离子可与铁氰化钾发生反应生成蓝色沉淀，故B正确；C．固体2为氢氧化铝，为两性氢氧化物，与NaOH溶液反应，离子方程式为Al（OH）3+OH﹣＝AlO2﹣+2H2O，故C正确；D．亚铁离子易被空气中的氧气氧化，而且受热易失去结晶水，所以从溶液2得到FeSO4•7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解，故D正确。故选：A。4．铁粉具有平肝镇心，消痈解毒之功效，主治惊痫、癫狂、脚气冲心、贫血等。某兴趣小组探究用氢气和碳酸亚铁制取铁粉并检验反应产物，实验装置如图。下列说法不正确的（　　）A．通过调节分液漏斗的活塞以控制①中气泡产生快慢 B．装置①的作用是干燥氢气 C．装置②、③中的药品分别是无水硫酸铜、碱石灰 D．加热装置Y前，应先让X反应一段时间，排除装置中的空气【答案】C。【解析】A、分液漏斗有活塞，可以通过旋转活塞的角度来调节液体的流速，以便控制反应产生气体的的快慢，故A正确；B、Zn粒与稀硫酸反应生成H2，又因生成的H2混有H2O，在硬质玻璃管中加热就会发生爆炸，所以要用浓硫酸除去H2中的水蒸气，即干燥氢气，故B正确；C、制得纯净的H2还原碳酸亚铁生成铁粉，H2+FeCO3≜Fe+CO2+H2O，②无水硫酸铜检验生成的H2O，③应用无水CaCl2（防止④中水蒸气使无水CuSO4变蓝干扰实验而吸收水蒸气），再用澄清石灰水检验CO2；③不能用碱石灰，因碱石灰会吸收掉CO2无法被澄清石灰水检验出，故C错误；D、H2与空气混合加热易发生爆炸，故加热Y前，应先通入一段时间的H2以排尽装置中的空气，故D正确；故选：C。5．向500～600℃的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁，现用如图所示的装置进行实验，下列说法正确的是（　　）A．分液漏斗中盛放的试剂是稀盐酸 B．洗气瓶中盛放的试剂是饱和食盐水 C．应先点燃Ⅰ中酒精灯，再点燃Ⅲ中酒精灯 D．烧杯中盛放石灰水，目的是吸收尾气【答案】C。【解析】A．实验室用浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气，与稀盐酸不反应，故A错误；B．装置Ⅲ硬质试管加热，为防止炸裂硬质试管，通入的气体应进行干燥，所以Ⅱ洗气瓶中盛放的试剂是浓硫酸，故B错误；C．为防止装置中空气中的氧气与铁反应，应先先点燃Ⅰ中酒精灯，利用产生的氯气排尽装置中的空气，再点燃Ⅲ中酒精灯，氯气与铁反应生成氯化铁，故C正确；D．氢氧化钙为微溶固体，所以石灰水中氢氧根离子浓度较小，吸收尾气氯气不充分，应改用氢氧化钠溶液吸收，故D错误；故选：C。6．某同学欲利用如图装置制取能较长时间存在的 Fe（OH）2，其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是（　　）A．X 可以是稀硫酸，也可以是稀硝酸，还可以是稀盐酸 B．实验开始时应先关闭止水夹a、打开 b，再向烧瓶中加入 X C．反应一段时间后可在烧瓶中观察到白色沉淀 D．反应结束后若关闭 b 及分液漏斗活塞，则 Fe（OH）2可较长时间存在【答案】D。【解析】A．硝酸可氧化Fe生成硝酸铁，故A错误；B．实验开始时应先打开止水夹a、b，利用生成的氢气将装置内的空气排出，然后关闭a，故B错误；C．利用氢气的压强将氯化亚铁排入锥形瓶中，NaOH与氯化亚铁反应生成Fe（OH）2，立即观察到白色沉淀，故C错误；D．反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞，装置内空气及溶液中氧气均已除去，则Fe（OH）2可较长时间存在，故D正确；故选：D。7．（1）把一定量铁粉放入氯化铁溶液中，完全反应后，所得溶液中Fe2+和Fe3+的浓度恰好相等。则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为　   　（2）把Na2CO3和NaHCO3的混合物29.6g加热到质量不再变化时，得残留固体26.5g；则原混合物中NaHCO3的物质的量为：　    　【答案】（1）2：3；（2）0.2mol。【解析】（1）设已反应的Fe3+的物质的量为2mol，则：Fe+2Fe3+＝3Fe2+      2mol 3mol溶液中Fe2+的物质的量为3mol，溶液中的Fe3+和Fe2+浓度相等，所以未反应的Fe3+的物质的量为3mol，则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为2mol：3mol＝2：3，故答案为：2：3；（2）设NaHCO3的物质的量为x，   2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O△m   2mol                                               62g   x                                      （29.6﹣26.5）g＝3.1g x＝＝0.1mol，混合物中碳酸氢钠的质量为：m（NaHCO3）＝0.1 mol×84g/mol＝8.4g，混合物中碳酸钠的物质的量为：n（Na2CO3）＝＝0.2mol，故答案为：0.2mol。8．（1）合成氨工业生产中所用的αFe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3。①某FeO、Fe2O3混合物中，铁原子、氧原子的物质的量之比为4：5，其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为　   　。②当催化剂中+2价Fe与+3价Fe的物质的量之比为1：2时，其催化活性最高，此时铁的氧化物的混合物中铁原子的质量分数为　   　 （用小数表示，保留2位小数）。（2）电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。①用FeO稀盐酸、氯气制取FeCl3溶液的离子方程式为　          　、　               　。检验溶液中Fe3+的试剂是　        　。②写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式：　              　，当转移电子数为6.02×1024时，被氧化的物质的质量为　    　。【答案】（1）①2：1；②0.72；（2）①FeO+2H+＝Fe2++H2O；2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl﹣；KSCN溶液；②320g。【解析】（1）①设FeO、Fe2O3物质的量分别为x、y，依据铁、氧的物质的量之比为4：5得：（x+2y）：（x+3y）＝4：5；解得x：y＝2：1，故答案为：2：1；②设催化剂中含1molFeO、1molFe2O3，则催化剂中铁原子物质的量为1mol+2mol＝3mol，氧原子物质的量为1mol+3mol＝4mol，则催化剂中Fe元素质量分数为：≈0.72，故答案为：0.72；（2）①氧化亚铁与盐酸反应生成氯化亚铁和水，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水，氯化亚铁与氯气反应生成氯化铁，反应的离子方程式分别为：FeO+2H+＝Fe2++H2O、Fe2O3+6H+＝2Fe3++3H2O、2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl﹣；三价铁离子遇到硫氰根离子生成血红色配合物，可以用KSCN溶液检验三价铁离子的存在，故答案为：FeO+2H+＝Fe2++H2O；2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl﹣；KSCN溶液；②氯化铁与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应的化学方程式为：2FeCl3+Cu＝2FeCl2+CuCl2；根据化学方程式可知，转移2mol电子被氧化的铜的质量为64g，则转移电子数为6.02×1024时，即物质的量为10mol时，被氧化的铜的质量为：64g/mol×mol＝320g，故答案为：320g。二、拓展提升9．（1）含铁元素的物质有很多，在生产、生活中应用广泛．请填写以下空格：指出下列化合物中铁元素的化合价：Na2FeO4　  　  Fe2O3　  　 FeO　  　取少量某油漆的原料Fe2O3（红棕色粉末）并加入适量浓盐酸，反应后得到棕黄色的溶液，取少量棕黄色溶液置于试管中，滴入NaOH溶液，可观察到有沉淀生成，生成沉淀的离子方程式　          　．另在小烧杯中加入20mL蒸馏水，加热至沸腾后，向沸水中滴入2mL 上述棕黄色溶液，继续加热至液体呈　  　色，停止加热，证明所得分散系类型的实验方法的名称是　  　．（2）纯净物根据其组成和性质可进行如下分类：上图所示的分类方法属于　B　（填序号）A．交叉分类法                     B．树状分类法下列2组物质中均有一种物质的类别与其它2种不同A．CaO、Na2O、SiO2       B．Al（OH）3、KOH、Ba（OH）2以上两组物质中，每组里与别的两物质的类别明显不同的物质依次是（填化学式）　  　；　    　．写出能用离子方程式CO32﹣+2H+═CO2↑+H2O表示的一个化学反应方程式：　        　．【答案】（1）+6；+3；+2；Fe3++3OH﹣═Fe（OH）3↓；红褐；丁达尔效应；（2）B；SiO2；Al（OH）3；Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑．【解析】（1）合物中正负化合价的代数和为0，则Na2FeO4中Fe元素的化合价为0﹣（﹣2）×4﹣（+1）×2＝+6；Fe2O3中Fe元素的化合价为+3，FeO中Fe元素的化合价为+2；取少量某油漆的原料Fe2O3（红棕色粉末）并加入适量浓盐酸，反应后得到棕黄色的溶液，取少量棕黄色溶液置于试管中，滴入NaOH溶液，可观察到有沉淀生成，生成沉淀的离子方程式为Fe3++3OH﹣═Fe（OH）3↓．另在小烧杯中加入20mL蒸馏水，加热至沸腾后，向沸水中滴入2mL 上述棕黄色溶液，继续加热至液体呈红褐色，停止加热，证明所得分散系类型的实验方法的名称是丁达尔效应，故答案为：+6；+3；+2；Fe3++3OH﹣═Fe（OH）3↓；红褐；丁达尔效应；（2）由图可知，存在包含关系，为树状分类法，则选B；A中二氧化硅为酸性氧化物，其它两种为碱性氧化物，而B中氢氧化铝为两性氢氧化物，其它两种为碱；CO32﹣+2H+═CO2↑+H2O表示可溶性碳酸盐与强酸反应生成可溶性盐、水、二氧化碳的反应，如Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑，故答案为：B；SiO2；Al（OH）3；Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑．10．实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。Ⅰ．制备K2FeO4(夹持装置略)（1）A的作用_____________ （2）在答题纸上将除杂装置B补充完整并标明所用试剂：________（3）在C中得到紫色固体的化学方程式为：______________Ⅱ．探究K2FeO4的性质：取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生气体和溶液a。为证明是否K2FeO4氧化了Cl－而产生Cl2，设计以下方案：方案Ⅰ取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色方案Ⅱ用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶解，得到紫色溶液b，取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生（4）由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有_____离子，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl－氧化，还可能由_______产生(用离子方程式表示)。（5）根据方案Ⅱ得出：氧化性Cl2________FeO42- (填“>”或“<”)，而K2FeO4的制备实验实验表明，Cl2和FeO42-的氧化性强弱关系相反，原因是______。【答案】（1）氯气发生装置   （2）     （3）3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O    （4）Fe3＋    4FeO42-＋20H＋==4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O    （5）<    溶液酸碱性不同    【解析】（1）浓盐酸和KMnO4混合可生成氯气，则A装置的作用是氯气发生装置；（2）装置B为除杂装置，反应使用浓盐酸，浓盐酸会挥发产生HCl，使得产生的Cl2中混有HCl，需要除去HCl，可将混合气体通过饱和食盐水达到除杂的目的，所以装置B应为；（3）C中得到紫色固体和溶液，紫色的为K2FeO4，在碱性条件下，Cl2可以氧化Fe（OH）3制取K2FeO4，发生反应的化学方程式为3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O；（4）方案I中加入KSCN溶液至过量，溶液呈红色，说明反应产生Fe3+，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化，注意K2FeO4在碱性溶液中稳定，酸性溶液中快速产生O2，自身转化为Fe3+，发生反应为：4FeO42-+20H+═4Fe3++3O2↑+10H2O；（5）Fe（OH）3在碱性条件下被Cl2氧化为FeO42-，可以说明Cl2的氧化性大于FeO42-，而方案Ⅱ实验表明，Cl2和FeO42-的氧化性强弱关系相反，方案Ⅱ是FeO42-在酸性条件下氧化Cl-生成Cl2，两种反应体系所处酸碱性介质不一样，所以可以说明溶液酸碱性会影响粒子氧化性的强弱。11．铁及其化合物在日常生产生活中应用广泛，研究铁及其化合物的应用意义重大。（1）所含铁元素只有还原性的物质是_________。A．Fe         B．FeCl2          C．FeCl3         D．Fe2O3     （2）当人体缺铁时，往往需要吃补铁保健品。人体能够吸收的是+2价的铁，但是+2价的铁很容易被氧化。①如何检验某固体补铁剂中铁元素已被氧化？写出操作过程、现象及结论。答：____________________________________________________________________。②服用维生素C，可使食物中的三价铁离子转化为二价铁离子。由此可推知，维生素C具有________________(填化学性质)。（3）高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂。湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的反应体系中有六种微粒：Fe(OH)3、C1O-、OH-、FeO42-、Cl-、H2O。写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式：_____Fe(OH)3+_____ClO-+_________=_____FeO42-+_____Cl-+_________（4）工业上用氯化铁腐蚀铜箔、制造电路板。某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并获得氯化铁晶体，准备采用下列步骤：回答下列问题: ①试剂a是___________，操作I用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和___________。②滤液X、Z中都有同一种溶质，它们转化为溶液W的离子方程式为___________。③上述流程中操作III包括________________、________________、过滤、洗涤。【答案】（1）A    （2）①研细后用盐酸溶解，滴入KSCN溶液，若溶液变红色，说明已被氧化②还原性    （3）2    3    4OH-    2    3    5H2O    （4）①铁(Fe)    漏斗    ②2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-     ③蒸发浓缩    冷却结晶【解析】（1）当元素处于最低价态时，只能表现还原性，无氧化性。铁作为金属元素，其化合价最低价为0价，所以答案选A项。（2）①该问题就是Fe3+的检验问题。因为样品是固体状态，所以我们需要加稀盐酸或稀硫酸溶解，然后滴加KSCN溶液，如出现血红色溶液，说明固体补铁剂中铁元素已被氧化，如无明显现象，说明该固体补铁剂中铁元素尚未被氧化；②加入维生素C，实现了Fe3+变为Fe2+，发生了还原反应，所以维生素是还原剂，表现了还原性；（3）题目已给出参加氧化还原反应的微粒和对应的氧化产物、还原产物，所以先分析化合价变化情况，在Fe(OH)3和FeO4-前配2，ClO-和Cl-前配3，保证得失电子守恒。然后考查等号两侧的电荷情况，用左侧加4个OH-配电荷守恒，最后在右侧配5个H2O使H原子守恒。（4）工业上用氯化铁腐蚀铜箔后，腐蚀废液中主要成分有FeCl3、FeCl2、CuCl2。为了回收铜，需加入还原剂铁使铜从溶液中析出；为同时获得氯化铁，需通过量氯气将FeCl2氧化为FeCl3。①试剂a为过量的铁。操作I实现了固、液分离，应是过滤操作，实验中需要的玻璃仪器除了烧杯和玻璃棒外，还需要普通漏斗；②滤液X、Z中都有FeCl2，溶液W是FeCl3溶液，工业上通常通入过量氯气来实现其氧化，发生反应的化学方程式为：2FeCl2+Cl2=2FeCl3，对应的离子方程式为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-。③上述流程中操作III是从FeCl3溶液中获得晶体的操作。通常需要先蒸发浓缩使溶液成为饱和（或过饱和）溶液，然后降温（冷却）结晶，过滤后再进行洗涤、干燥等。