第3章　第1节　第3课时　铁及其化合物之间的转化关系 试卷

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第3章物质的性质与转化
第1节　铁的多样性
第3课时　铁及其化合物之间的转化关系
课后篇素养形成
合格考达标练
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.以下转化过程不可以通过化合反应一步实现的是(　　)
A.Fe→FeCl3 B.Fe→FeCl2
C.Fe2O3→Fe(OH)3 D.Fe(OH)2→Fe(OH)3
答案C
解析铁和氯气反应生成氯化铁,故能一步化合实现,所以A项不符合题意;铁和氯化铁反应生成氯化亚铁,故能一步化合实现,所以B项不符合题意;氧化铁不能和水发生化合反应得到氢氧化铁,故不能一步化合得到,所以C项符合题意;氢氧化亚铁和氧气、水反应生成氢氧化铁,能通过化合反应一步实现,所以D项不符合题意。
2.下列物质溶于稀盐酸后,滴加KSCN溶液没有颜色变化,再加氯水呈红色的是(　　)
A.Fe3O4 B.Fe2O3 C.FeCl3 D.FeO
答案D
解析Fe3O4溶于稀盐酸,溶液中存在铁离子和亚铁离子,滴加硫氰酸钾溶液后即可变成红色,故A项错误;Fe2O3与盐酸反应生成了铁离子,滴加硫氰酸钾溶液后变成红色,故B项错误;FeCl3溶于稀盐酸,溶液中含有铁离子,滴加硫氰酸钾溶液后变成红色,故C项错误;FeO和稀盐酸反应生成氯化亚铁,溶液中没有铁离子,滴加硫氰酸钾溶液没有颜色变化;加入氯水后,氯水具有很强的氧化性,会把亚铁离子氧化成铁离子,溶液显示红色,故D项正确。
3.有Fe、H2、Ba(OH)2溶液、K2CO3溶液、NaOH溶液及稀硫酸等六种物质,在常温下两种物质间能发生的化学反应最多有(　　)
A.4个 B.5个 C.6个 D.7个
答案B
解析常温下题给物质中铁只能与稀硫酸反应,氢气与其他物质均不反应,氢氧化钡溶液与碳酸钾溶液及稀硫酸反应,碳酸钾溶液能与氢氧化钡溶液及稀硫酸反应,氢氧化钠溶液只能与稀硫酸反应,所以在常温下两种物质间能发生的化学反应最多有5个。
4.下列试剂中,能使Fe2+转化为Fe3+的是(　　)
①氯气　②NaCl溶液　③KMnO4溶液　④次氯酸
⑤盐酸　⑥NaNO3溶液
A.①②③ B.①③④
C.②④⑤ D.②⑤⑥
答案B
解析要实现Fe2+转化为Fe3+,可加入具有氧化性的物质,其中①氯气、③KMnO4溶液、④次氯酸都能把Fe2+氧化生成Fe3+,所以B项正确。
5.(2020贵州凯里第一中学检测)A、B、C三种物质中均含有同一种元素M,它们之间有如图所示的转化关系。A为一种金属单质,其产量直接关系国民经济命脉。反应①②③均为化合反应,反应④为置换反应。下列有关说法不正确的是(　　)

A.①中所加试剂可能是氯气
B.③中需要加具有氧化性的试剂
C.④中所加试剂可能是铜或锌等
D.元素M在②中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现
答案C
解析根据转化关系及题意可确定A为变价金属Fe。反应①中加入氯气能实现,B为氯化铁,C为氯化亚铁,所以A正确;反应③中铁元素由+2价变为+3价,需要加具有氧化性的试剂,所以B正确;反应④是由Fe到Fe2+,加Cu或Zn不能实现,所以C错误;Fe3+可以与I-反应生成Fe2+和I2,所以D正确。
6.根据下列实验:
①向Fe2(SO4)3和CuSO4的混合液中加入过量铁粉,充分反应,有红色固体析出,过滤。
②取①中滤液,向其中滴加KSCN溶液,观察现象。
判断下列说法正确的是(　　)
A.氧化性Cu2+>Fe3+
B.①中所得固体只含铜
C.①中滤液含有Cu2+和Fe2+
D.②中不会观察到溶液变红
答案D
解析在反应2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+中,氧化剂为Fe3+,氧化产物为Cu2+,即可知氧化性Fe3+>Cu2+,故A项错误;①中所得固体含有过量的铁和置换出的铜,故B项错误;由于加入的铁是过量的,则溶液中不可能含有Cu2+,故C项错误;因在①的滤液中只有Fe2+,没有Fe3+,则滴加KSCN溶液时并不会出现溶液变红的现象,故D项正确。
7.(2020黑龙江佳木斯一中高一段考)向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入400 mL 1 mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,所得溶液中不含Fe3+。若用过量的CO在高温下还原相同质量的原混合物,固体减少的质量为(　　)
A.2.4 g B.3.2 g C.4.8 g D.6.4 g
答案B
解析分析整个过程可以发现,用过量的CO在高温下还原相同质量的原混合物,固体减少的质量应为Fe2O3中O元素的质量。而依据Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O可以进一步发现,混合物中O元素全部在产物水中,且水中O与H的原子个数比是1∶2,所以O原子与HCl的物质的量之比是1∶2,HCl的物质的量为0.4 mol,所以O原子的物质的量为0.2 mol,其质量为3.2 g。
8.(2020湖北四地七校联考)FeCO3与砂糖混用可以作补血剂,实验室里制备FeCO3的流程如图所示。

下列说法错误的是(　　)
A.可利用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质
B.沉淀过程中有CO2气体放出
C.过滤操作的常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒
D.产品FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO
答案D
解析硫酸亚铁变质后有Fe3+生成,Fe3+遇KSCN变红色,A项正确;FeSO4与NH4HCO3反应生成FeCO3沉淀的同时还生成CO2、(NH4)2SO4和H2O,所以B项正确;过滤时所需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒,所以C项正确;FeCO3在空气中高温加热时,Fe2+会被O2氧化成Fe3+,故得不到纯净的FeO,所以D项错误。
9.某铁的氧化物粉末可能含有FeO、Fe2O3中的一种或两种。某化学兴趣小组为验证该氧化物粉末的组成,做了如下实验:
(1)甲同学利用1 mol·L-1的硫酸、KSCN溶液、酸性高锰酸钾溶液来确定其组成。
编号
实验操作
实验现象与结论
①
取少量粉末放入试管中,注入1 mol·L-1的硫酸
粉末逐渐溶解,溶液呈黄绿色
②
将①中所得溶液分成两份,向其中一份滴加几滴　　　　　　,振荡 
若溶液　　　　,说明有Fe2O3存在 
③
向另一份溶液中加入少量　　　　　　,振荡 
若溶液　　　　　,说明有FeO存在 

(2)乙同学称取30.4 g固体,按以下步骤进行实验:
步骤一:将固体置于烧杯中,加入1 mol·L-1的硫酸将固体完全溶解。
步骤二:往烧杯中先加入足量的氯水,充分反应后再加入足量的氢氧化钠溶液。
步骤三:将步骤二所得的物质过滤洗涤后,灼烧至固体质量不再变化,得到32 g红棕色固体。
①步骤二中加入氯水的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②步骤三中洗涤沉淀的操作为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
③原固体中FeO和Fe2O3的物质的量之比为　　　　　　　　　　　　　。 
答案(1)KSCN溶液　变红　KMnO4溶液　紫色褪去
(2)①将Fe2+全部转化成Fe3+　②沿玻璃棒往漏斗中继续加蒸馏水至浸没沉淀,使溶液自然流下,重复2~3次　③2∶1
解析(1)②Fe3+遇到KSCN溶液变为红色,若溶液变为红色,则“①”中溶液含有Fe3+,说明原固体中有Fe2O3;③KMnO4溶液能氧化Fe2+,本身紫色褪去,若向另一份中加入少量KMnO4溶液,紫色褪去,则“①”中溶液含有Fe2+,说明原固体中有FeO。
(2)①往烧杯中先加入足量的氯水,充分反应后再加入足量的氢氧化钠溶液,加入氯水的目的是将Fe2+全部转化成Fe3+;②步骤三中洗涤沉淀的操作为沿玻璃棒往漏斗中继续加蒸馏水至浸没沉淀,使溶液自然流下,重复2~3次;③步骤一发生反应的离子方程式为FeO+2H+Fe2++H2O,Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O;步骤二发生反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-;步骤三发生反应的化学方程式为2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。
设FeO和Fe2O3的物质的量分别为x、y,则有72 g·mol-1 x+160 g·mol-1 y=30.4 g,再根据步骤三:灼烧至固体质量不再变化,得到32 g红棕色固体,依据2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O得出总的Fe3+的物质的量为0.4 mol,最后根据FeO+2H+Fe2++H2O,Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O,2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,得出x+2y=0.4 mol,综上所述得出方程组:72 g·mol-1 x+160 g·mol-1 y=30.4 gx+2y=0.4mol,解得x=0.2moly=0.1mol,故原固体中FeO和Fe2O3的物质的量之比为2∶1。
等级考提升练
10.为除去括号内的杂质,所选用的试剂或方法不正确的是(　　)
A.FeCl2溶液(FeCl3):加入过量铁粉,过滤
B.NaHCO3溶液(Na2CO3):通入过量的CO2气体
C.Na2CO3固体(NaHCO3):加热固体至质量不再减少
D.NaNO3溶液(Na2SO4):加入适量的BaCl2溶液
答案D
解析Fe与氯化铁反应生成氯化亚铁,则加过量铁粉、过滤可除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质,A项正确;通入过量的CO2气体,反应的化学方程式为Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3,则通入过量的CO2气体,可除去NaHCO3溶液中的Na2CO3,B项正确;碳酸氢钠受热易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,则可以用加热法除去碳酸钠固体中的碳酸氢钠,C项正确;加入适量的BaCl2溶液,与Na2SO4反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠,引入新的杂质,则不能通过加入适量的BaCl2溶液除去NaNO3溶液中的Na2SO4,D项错误。
11.(2020江西南昌重点中学联考改编)(双选)工业上曾经通过反应3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑生产金属钠。下列有关说法正确的是(　　)
A.用磁铁不可以将Fe与Fe3O4分离
B.将生成的气体在空气中冷却可获得钠
C.每生成22.4 L H2,转移的电子数一定为4×6.02×1023
D.该反应中的氧化剂为NaOH
答案AD
解析Fe与Fe3O4都能被磁铁吸引,因此不能用磁铁将Fe与Fe3O4分离,所以A项正确;钠可与空气中的氧气反应,所以B项错误;没有明确气体是在标准状况下测定的,所以C项错误;反应物只有NaOH中的钠元素和氢元素化合价降低,做氧化剂,所以D项正确。
12.用足量的CO还原8 g铁的氧化物,把生成的CO2全部通入过量的澄清石灰水中,得到的沉淀干燥后质量为15 g,则此铁的氧化物是(　　)
A.Fe2O3 B.FeO
C.Fe3O4 D.Fe3O4和FeO的混合物
答案A
解析得到的沉淀是碳酸钙,质量是15 g,则其物质的量是0.15 mol,所以反应中生成的CO2的物质的量也是0.15 mol,所以根据原子守恒可知,氧化物中氧原子的物质的量是0.15 mol,其质量是0.15 mol×16 g·mol-1=2.4 g。则铁元素的质量是8 g-2.4 g=5.6 g,铁原子的物质的量是0.1 mol,则铁原子与氧原子的物质的量之比是2∶3,所以铁的氧化物是Fe2O3。
13.(双选)从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下,则下列说法正确的是(　　)

A.试剂a是铁、试剂b是稀硫酸
B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C.试剂c是氯气,相应的反应为2Fe2++Cl22Cl-+2Fe3+
D.不能用酸性KMnO4溶液检验溶液W中是否还有Fe2+
答案CD
解析根据题意分析,试剂a是铁,加入过量的铁,可把铜全部置换出来,并把FeCl3还原为FeCl2,则通过过滤操作Ⅰ得到的滤液X为FeCl2溶液,滤渣Y为铜和过量的铁;由于最终得到的产品是FeCl3,故试剂b是稀盐酸,铜不与盐酸反应,铁与盐酸反应生成FeCl2,故通过过滤操作Ⅱ可得到铜单质,滤液Z为FeCl2溶液,把两次过滤得到的FeCl2溶液合并,然后向其中通入氯气,发生反应2Fe2++Cl22Cl-+2Fe3+,把FeCl2转化为FeCl3,然后通过操作Ⅲ(蒸发结晶、过滤)便可得到氯化铁晶体。由上述分析可知,试剂a是铁、试剂b是盐酸,所以A项错误;蒸发结晶与过滤所使用的仪器不可能相同,所以B项错误;试剂c是氯气,将Fe2+氧化生成Fe3+,所以C项正确;溶液W中有Cl-,酸性KMnO4溶液既可氧化Fe2+,又可氧化Cl-,故不能用酸性KMnO4溶液检验溶液W中是否还有Fe2+,所以D项正确。
14.部分被氧化的Fe-Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共8.0 g,经如下处理:

下列说法正确的是(　　)
A.滤液A中的阳离子为Fe2+、Fe3+、H+
B.该样品中Cu、O元素的质量比为10∶1
C.V=448
D.溶解样品时消耗H2SO4的物质的量为0.04 mol
答案B
解析硫酸足量、滤液A不含Cu2+,说明3.2 g滤渣全是铜;滤液A中加入足量的氢氧化钠溶液,滤渣充分灼烧生成氧化铁,所以氧化铁的质量为6.4 g;与硫酸反应后生成单质铜,Fe3+与Cu能反应,所以滤液A不可能含有Fe3+,故A项错误;根据元素守恒,合金样品中铁元素的质量是6.4 g×112160×100%=4.48 g,氧元素的质量是8 g-4.48 g-3.2 g=0.32 g,该样品中Cu、O元素的质量比为10∶1,故B项正确;铁原子的物质的量是0.08 mol,则滤液A含有FeSO4 0.08 mol;反应消耗硫酸0.08 mol,样品含有氧原子的物质的量是0.02 mol,生成水0.02 mol,所以根据元素守恒,生成氢气0.08 mol-0.02 mol=0.06 mol,所以V=1 344 mL,故C项错误;溶解样品时消耗H2SO4的物质的量为0.08 mol,故D项错误。
15.A、D是生活中常见的金属单质,B、C、E、F、G、H是中学常见的6种化合物,A是地壳中含量最多的金属元素的单质,反应①在高温条件下进行,相关物质间的关系如下图所示。

(1)H的化学式是　　　　　　　　　　。 
(2)反应①的化学方程式是　。 
(3)反应②的离子方程式是　。 
(4)检验F溶液中金属阳离子的操作和现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)H转化为G的实验现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(6)为了更清楚地观察到生成H的现象,使F的溶液与NaOH溶液反应的正确操作是下图中的　　　　(填字母代号)。 

答案(1)Fe(OH)2　(2)Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe
(3)Fe+2Fe3+3Fe2+
(4)取2 mL F溶液置于试管中,加入KSCN溶液无明显现象,加入氯水后溶液变红色,则F溶液中含金属阳离子Fe2+
(5)白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
(6)B
解析根据题意分析可知A为Al,D为Fe,C为Al2O3,B为铁的氧化物,D与硫酸反应生成的F为FeSO4,F与氢氧化钠反应生成的H为Fe(OH)2,H被氧化得到的G为Fe(OH)3,所以E为Fe2(SO4)3,则B为Fe2O3。
(1)由上述分析可知,H为Fe(OH)2。
(2)反应①的化学方程式是Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe。
(3)反应②为硫酸铁与铁反应生成硫酸亚铁,反应的离子方程式为Fe+2Fe3+3Fe2+。
(4)检验Fe2+的具体操作:取2 mL F溶液置于试管中,加入KSCN溶液无明显现象,再加入氯水后溶液变红色,则说明F溶液中的金属阳离子为Fe2+。
(5)氢氧化亚铁在溶液中被氧化生成氢氧化铁的现象为白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色。
(6)为了防止氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化,应将胶头滴管的尖嘴部分插入液面以下,所以B项正确。
16.一定量的铁粉在氯气中充分燃烧后,将所得固体完全溶于稀盐酸,制得溶液A。
(1)铁在氯气中燃烧的化学方程式是 
　。 
(2)推测溶液A中可能含有的金属阳离子:①只有Fe3+;②只有Fe2+;③　　　　　。甲同学为探究溶液的组成,实验如下: 
实验步骤
实验现象
实验结论及反
应的离子方程式
取少量溶液A置于试管中,加入KSCN溶液
　　　 
假设②不成立,假设①或③成立;反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　 


(3)乙同学继续探究溶液A的组成。
查阅资料:16HCl+2KMnO42KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
实验过程:另取少量溶液A置于试管中,逐滴加入酸性KMnO4溶液,充分振荡,KMnO4溶液紫色褪去。
实验结论:　　　　　(填写字母序号)。 
a.可能有Fe2+　b.可能无Fe2+　c.一定有Fe2+
根据你选择的实验结论,简述理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案(1)2Fe+3Cl22FeCl3　(2)含有Fe3+和Fe2+
实验现象
实验结论及反应的离子方程式
溶液呈红色
Fe3++3SCN-Fe(SCN)3

(3)a　因为还原性Fe2+>Cl-,逐滴加入的酸性KMnO4溶液先将Fe2+氧化,从而使KMnO4紫色褪去,故可能含有Fe2+(或b
溶液中可能无Fe2+,加入的酸性KMnO4溶液将Cl-氧化,从而使KMnO4紫色褪去)
解析(1)铁在氯气中燃烧生成氯化铁,该反应的化学方程式为2Fe+3Cl22FeCl3。
(2)Fe3+可以和铁单质反应生成Fe2+,Fe3+具有氧化性,Fe2+既有氧化性又有还原性,氯气具有强氧化性,与铁反应生成Fe3+。将一定量的铁粉在氯气中充分燃烧后所得固体完全溶于稀盐酸,假如铁粉剩余,在所得溶液中铁粉可以把Fe3+还原为Fe2+,所以在溶液中可能含有的金属阳离子为①Fe3+,②Fe2+,③Fe3+和Fe2+。在溶液中检验Fe3+常使用KSCN溶液,因假设②不成立,说明溶液中至少含有Fe3+,所以加入KSCN溶液后溶液变为红色。
(3)向溶液A中加入酸性高锰酸钾溶液时,酸性高锰酸钾溶液可以氧化Fe2+,也可以氧化Cl-,故不能确定溶液中是否含有Fe2+。
新情境创新练
17.常见的治疗缺铁性贫血的方法是服用补铁药物,市场上一种常见的补铁药物的名称是速力菲。该药品的正式名称是琥珀酸亚铁薄膜片,为棕黄色薄膜衣片,除去薄膜衣后显暗黄色,该药片在水和乙醇中的溶解度不大。
某学校化学实验小组为了检测“速力菲”药片中Fe2+的存在,设计了如下几组实验:
理论设计方案:
(1)甲组:药片白色沉淀灰绿色沉淀红褐色沉淀
甲组同学按照设计的方案完成实验,但遗憾的是他们没有得到预期的实验结果。甲组实验失败的可能原因是什么?
(2)乙组同学在参考书上査得如下资料:
a.人体胃液中有大量盐酸,能溶解多种物质。
b.H2O2不稳定,光照、加热和微量杂质会促使其分解:H2O2中氧元素为-1价,它既有氧化性又有还原性。
他们认真思考了甲组实验失败的原因,模拟药服用后在人体中溶解的变化过程,重新设计并完成下列实验:
乙组:药片淡黄色浑浊液淡红色溶液红色加深,有气体产生,后又褪色
①试剂1、试剂2分别是什么?加入试剂2后,溶液显淡红色的原因是什么?
②加双氧水后,红色加深的原因是什么?
③根据氧化还原反应中化合价变化情况,试写出在酸性条件下Fe2+与双氧水反应的离子方程式。
答案(1)该药片在水中的溶解度不大,少量药片溶解后的溶液中Fe2+浓度非常小,所以得不到预期的实验结果(其他答案合理也可)。(2)①盐酸、KSCN溶液;有少量Fe2+已经被氧化为Fe3+,与SCN-结合成浓度较小的红色Fe(SCN)3。②加入的H2O2能将Fe2+氧化为Fe3+,导致溶液中Fe3+浓度增大,Fe(SCN)3浓度也随之增大,所以红色加深。③2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。
解析(1)该药片在水中的溶解度不大,少量药片溶解后的溶液中Fe2+浓度非常小,所以得不到预期的实验结果。
(2)首先加入盐酸溶解补铁药物,再加入KSCN溶液检验是否含有Fe3+,再加入氧化剂H2O2,若含有Fe2+则被氧化为Fe3+,红色加深;Fe2+被氧化为Fe3+,H2O2被还原为H2O,根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。