高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第二节 金属材料第二课时综合训练题

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第二节 金属材料第二课时综合训练题，共17页。试卷主要包含了选择合适试剂完成甲、乙两组实验等内容，欢迎下载使用。

第2课时 铁盐 亚铁盐
基础过关练
题组一 铁盐和亚铁盐的性质
1.(2024山东青岛月考)《新修本草》是我国古代中药著作,记载药物800多种,其中“青矾”条目下写道:“本来绿色,新出窟未见风者,正如琉璃……烧之赤色……”,据此推测“青矾”的主要成分为( )
A.CuSO4·5H2O B.ZnSO4·7H2O
C.KAl(SO4)2·12H2O D.FeSO4·7H2O
2.(2024湖南长沙月考)为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验,其中实验方案设计不合理的是( )
A.④ B.③ C.③④ D.①②③④⑤
3.(教材习题改编)为了探究铁盐、亚铁盐的性质,设计了如下实验,对应的实验操作、实验现象、实验结论及离子方程式均正确的是( )
题组二 Fe3+、Fe2+的检验、鉴别及转化
4.(经典题)(2023山东济南一中期末)选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组:检验含Fe3+的溶液(不含Cl-)中是否含有Fe2+;
乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。
下列试剂及加入顺序能达到实验目的的是( )
5.(2024湖北宜、荆、荆、随、恩联考)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,其中说法正确的是( )
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.滴加KSCN溶液,溶液未变红,再滴加氯水,溶液变红,说明铁粉全部变质
能力提升练
题组一 铁及其化合物间的转化
1.(2024河南驻马店一中期末)部分含铁物质的类别与相应化合价关系如图所示(f、g可溶于水)。下列推断不合理的是( )
A.a与H2O(g)高温下反应可实现a转化为c
B.g与Cu反应或b与H+反应,均可得到f中的阳离子
C.可实现f→d→e→g→f的循环转化
D.由图可预测:Na2FeO4具有强氧化性,可用于消毒
2.(2024北大附中深圳南山分校月考)利用废旧铁铜粉可以制备碳酸亚铁和胆矾。流程如图所示:
回答下列问题:
(1)“滤液1”中一定含有的金属离子是 (填离子符号),写出检验该金属离子的方法: 。
(2)过滤用到的主要玻璃仪器是 。
(3)“溶解1”过程温度不宜过高的原因是 。
(4)向纯净的碳酸亚铁固体中加入足量乳酸溶液,在70 ℃下搅拌使其充分反应,可得到补铁剂乳酸亚铁。为防止乳酸亚铁变质,在反应体系中应加入少量铁粉,用离子方程式解释使用铁粉的原因: 。
(5)“结晶”的具体操作是 ,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥。
(6)向FeCO3固体中加入蒸馏水,固体未见明显减少;一段时间后,难溶物上方出现红褐色氢氧化物并有气泡产生。试写出所发生反应的化学方程式: 。
题组二 以铁盐和亚铁盐为载体的综合实验
3.(经典题)(教材深研拓展)某实验小组对菠菜中的铁元素进行检测。请你共同参与实验。
已知:①K3[Fe(CN)6]溶液遇Fe2+生成蓝色沉淀,据此可检验溶液中的Fe2+;
②菠菜中的铁主要以草酸亚铁(FeC2O4)的形式存在,草酸亚铁粉末难溶于水,草酸是一种二元有机弱酸,具有较强的还原性。
Ⅰ.定性检验
灼烧检验法:
(1)灼烧检验法中需要用到的仪器有烧杯、玻璃棒、酒精灯、 (从下图中选择,写出名称)。
(2)取少量溶液B,先滴加H2O2溶液,再滴加KSCN溶液,溶液呈红色。用离子方程式表示H2O2的作用: 。
(3)甲同学取少量溶液B,滴加酸性KMnO4溶液,振荡后,溶液紫色消失,因此得出结论,溶液B中含有Fe2+。乙同学认为甲同学的实验方法不严谨,理由是 。
Ⅱ.定量测定
菠菜中铁元素的含量可用mg/100 g表达,即100 g菠菜中含铁元素的质量是多少mg。Fe2+可通过与KMnO4标准溶液的反应来测定。
(4)准确称取500.0 g菠菜样品,充分燃烧成灰后,经处理后将所得溶液转移到250 mL容量瓶中并定容;从中取出25.00 mL溶液置于锥形瓶中,加入2.000×10-4 ml·L-1 KMnO4标准溶液,反应的离子方程式为5Fe2++MnO4−+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O,当滴入20.00 mL KMnO4溶液时恰好完全反应。菠菜中铁元素的含量为 mg/100 g。
4.(2023陕西汉中期末联考)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,继续煮沸至液体呈透明的 色,停止加热,即制得Fe(OH)3胶体。用激光笔照射烧杯中的液体,可以看到 。(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 。
图1
(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:
图2
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。
填写实验方案:
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。根据名称认为该补铁口服液中含有Fe2+,设计方案进行验证。
①方案ⅰ中预期现象与实验现象相同,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中预期现象是 ;
若方案ⅱ实际操作中自始至终无明显现象,说明符合方案ⅰ猜想理由。为验证猜想,在方案ⅱ的基础上可进行操作: ,即可得到预期的现象。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.D 根据对“青矾”的记载可知,青矾是绿色的,经煅烧后得到红色物质。结合选项来看只有D项符合题意。
知识拓展 常见固体颜色
①黑色固体:木炭、CuO、MnO2、Fe3O4、铁粉;
②红色固体:Cu(紫红)、Fe2O3(红棕色)、Fe(OH)3(红褐色);
③蓝色固体:CuSO4·5H2O、Cu(OH)2;
④白色沉淀:CaCO3、BaCO3、AgCl、Mg(OH)2、BaSO4;
⑤绿色固体:Cu2(OH)2CO3、FeSO4·7H2O;
⑥紫黑色固体:KMnO4、单质碘。
2.C Fe与Fe3+反应生成Fe2+,溶液呈浅绿色,Fe3+表现出氧化性,①合理;Fe3+与KSCN溶液反应使溶液呈红色,可检验Fe3+,②合理;CuSO4与FeCl3不反应,混合后溶液不会变成无色,③不合理;AgNO3与FeCl3反应生成AgCl白色沉淀,Fe3+没有参与反应,不能验证Fe3+的性质,④不合理;Fe3+与OH-反应生成Fe(OH)3红褐色沉淀,可检验Fe3+的存在,⑤合理。综上③④设计不合理。
3.B 锌具有还原性,Fe2+具有氧化性,A错误;FeCl2溶液呈浅绿色,滴加新制氯水后FeCl2被氧化为FeCl3,溶液呈棕黄色,可证明Fe2+具有还原性,离子方程式为2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,B正确;向FeCl3溶液中加入铁粉,发生反应Fe+2Fe3+ 3Fe2+,Fe表现还原性,C错误;向FeCl3溶液中加入铜粉,溶液由棕黄色变为蓝色,发生反应2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,Fe3+表现氧化性,D错误。
4.B 甲组需根据Fe2+的还原性分析,结合选项来看,可选择酸性KMnO4溶液。乙组可利用含Fe3+的溶液遇到KSCN溶液时变成红色来检验。综上分析只有B项符合题意。
5.A 滴加KSCN溶液,溶液变红,即溶液中含Fe3+,可说明铁粉已变质,A正确;若滴加KSCN溶液,溶液未变红,可能是溶液中发生了反应2Fe3++Fe 3Fe2+,不能说明铁粉未变质,B错误;若依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液变红,由于加了氯水,Fe2+能被Cl2氧化为Fe3+,不能说明铁粉全部变质,C错误;若滴加KSCN溶液,溶液未变红,再滴加氯水,溶液变红,说明样品溶于盐酸后溶液中不含Fe3+,含有Fe2+,不能说明铁粉全部变质,D错误。
能力提升练
1.A 由题图可知,a为铁单质,b为FeO,d为Fe(OH)2,f为含Fe2+的盐,c为Fe2O3,e为Fe(OH)3,g为含Fe3+的盐。高温下,Fe与水蒸气发生反应3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2,A错误。g与Cu反应的离子方程式为Cu+2Fe3+ 2Fe2++Cu2+,b与H+反应的离子方程式为FeO+2H+ Fe2++H2O,两个反应均能得到Fe2+,B正确。f→d:Fe2++2OH- Fe(OH)2↓;d→e:4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3;e→g:Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O;g→f:2Fe3++Fe 3Fe2+,故能实现f→d→e→g→f的循环转化,C正确。Na2FeO4中Fe元素为+6价,具有强氧化性,可用于消毒,D正确。
2.答案 (1)Fe2+ 取少量溶液于试管中,滴加KSCN溶液,不变色,滴入氯水,如果溶液变红色,则溶液中含有Fe2+(或者取少量溶液于试管中,滴加酸性高锰酸钾溶液,若高锰酸钾溶液紫色褪去,则溶液中含有Fe2+;或者取少量溶液于试管中加入铁氰化钾溶液,如果生成蓝色沉淀,则溶液中含有Fe2+)
(2)漏斗、玻璃棒、烧杯 (3)防止H2O2受热分解
(4)2Fe3++Fe 3Fe2+ (5)蒸发浓缩
(6)4FeCO3+O2+6H2O 4Fe(OH)3+4CO2
解析
“酸液1”中涉及的反应:Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑。
“溶解1”中涉及的反应:Cu+H2SO4+H2O2 CuSO4+2H2O。
“沉淀”中涉及的反应:Fe2++2HCO3− FeCO3↓+CO2↑+H2O。
(1)废旧铁铜粉中Fe能与稀硫酸反应,故“滤液1”中一定含有的金属离子为Fe2+。取少量溶液于试管中,向溶液中加入KSCN溶液不变红,而滴入氯水后,溶液变红,可证明溶液中含有Fe2+;还可以用酸性KMnO4溶液或铁氰化钾溶液检验Fe2+。(2)过滤用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒。(3)“溶解1”过程中使用的H2O2受热易分解,其温度不宜过高是为了防止H2O2受热分解。(4)乳酸亚铁中的Fe2+易被空气中的O2氧化成Fe3+而变质,在反应体系中加入少量铁粉,可将Fe3+还原为Fe2+,对应的离子方程式为Fe+2Fe3+ 3Fe2+。(5)从CuSO4溶液中“结晶”得到CuSO4·5H2O,具体操作为蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥。(6)根据题中描述可知红褐色氢氧化物为Fe(OH)3,反应中Fe元素由+2价升至+3价,则有O2参与反应,且产生的气体为CO2,根据得失电子守恒、原子守恒,可写出反应的化学方程式为4FeCO3+O2+6H2O 4Fe(OH)3+4CO2。
3.答案 (1)坩埚、漏斗 (2)H2O2+2H++2Fe2+ 2Fe3++2H2O
(3)溶液B中含有的草酸和盐酸都具有还原性,也能使酸性高锰酸钾溶液紫色褪去
(4)2.24
解析 (1)灼烧固体时需用到坩埚,过滤时需用到漏斗。(2)H2O2溶液的作用是将Fe2+氧化为Fe3+,其离子方程式为H2O2+2H++2Fe2+ 2Fe3++2H2O。(3)溶液B中有过量的盐酸,以及菠菜灰在盐酸酸浸过程中生成的草酸,草酸和盐酸都具有还原性,也能使酸性高锰酸钾溶液紫色褪去,不能证明溶液B中含有Fe2+。(4)根据已知反应可知,25.00 mL待测液中含有n(Fe2+)=2.000×10-4 ml·L-1×20.00×10-3 L×5=2.000×10-5 ml,则500.0 g菠菜中含有铁元素为2.000×10-5 ml×250 mL25.00 mL=2.000×10-4 ml,故菠菜中铁元素的含量为2.000×10−4×56×1035mg/100 g=2.24 mg/100 g。
4.答案 (1)红褐 一条光亮的通路
(2)增强溶液的酸性(或降低溶液的pH)
(3)①2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+
②0.1 2Cu2++4SCN- 2CuSCN↓+(SCN)2
(4)①酸性高锰酸钾溶液紫色褪去说明高锰酸钾被还原,补铁口服液中除Fe2+外还可能有其他还原剂,因此酸性高锰酸钾溶液紫色褪去不一定是高锰酸钾与Fe2+反应
②加入KSCN溶液后无明显现象,加入氯水后溶液变红 继续加入过量的氯水
解析 (1)在沸水中滴入几滴饱和FeCl3溶液,继续煮沸至液体呈透明的红褐色,停止加热,即制得Fe(OH)3胶体。胶体具有丁达尔效应,用激光笔照射烧杯中的液体时可以看到一条光亮的通路。
(2)根据题图1可知,pH越小,亚铁离子越不容易被氧化,所以增强Fe2+稳定性的措施为增强溶液的酸性。
(3)①硫酸铁与Cu粉反应生成硫酸亚铁和硫酸铜,其离子方程式为2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+。②过量铜粉与4 mL 0.1 ml/L的Fe2(SO4)3溶液反应后,所得上层清液中c(FeSO4)=0.2 ml/L、c(CuSO4)=0.1 ml/L,步骤2中应取4 mL 0.1 ml/L的CuSO4溶液;结合信息可知,CuSO4与KSCN发生氧化还原反应的离子方程式为2Cu2++4SCN- 2CuSCN↓+(SCN)2。
(4)①酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,能够氧化Fe2+等具有还原性的粒子,补铁口服液中除Fe2+外还可能有其他还原剂,因此不一定是高锰酸钾与Fe2+反应。②根据名称认为该补铁口服液中含有Fe2+,则方案ⅱ中预期现象是:加入KSCN溶液后无明显现象,加入氯水后溶液变红;若方案ⅱ实际操作中自始至终无明显现象,说明符合方案ⅰ猜想理由。为验证猜想,在方案ⅱ的基础上继续加入过量的氯水,即可得到预期的现象。
选项
实验操作
实验现象
实验结论
离子方程式
A
向FeCl2溶液中加入Zn片
溶液由浅绿色变为无色
Fe2+具有
还原性
Fe2++Zn Zn2++Fe
B
向FeCl2溶液中滴加新制氯水
溶液由浅绿色变为棕黄色
Fe2+具有
还原性
2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-
C
向FeCl3溶液中加入铁粉
铁粉逐渐溶解,溶液由棕黄色变为浅绿色
Fe具有
还原性
Fe+Fe3+ 2Fe2+
D
向FeCl3溶液中加入铜粉
铜粉逐渐溶解,溶液由蓝色变为棕黄色
Fe3+具有
氧化性
Fe3++Cu Fe2++Cu2+
选项
甲组
乙组
A
新制氯水、KSCN溶液
KSCN溶液
B
酸性KMnO4溶液
KSCN溶液
C
酸性KMnO4溶液
溴水
D
KSCN溶液
酸性KMnO4溶液
实验方案
实验现象
步骤1:取4 mL 0.2 ml/L的FeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 ml/L KSCN溶液
无明显现象
步骤2:取4 mL ml/L的CuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 ml/L KSCN溶液
产生白色沉淀
装置
实验方案
实验操作
ⅰ
向试管中加入1 mL 1 ml/L酸性KMnO4溶液
ⅱ
向试管中依次加入5滴KSCN溶液、1 mL氯水
1.D
2.C
3.B
4.B
5.A