化学必修 第二册第二单元 探究铁及其化合物的转化精练

这是一份化学必修 第二册第二单元 探究铁及其化合物的转化精练，共12页。
【夯实基础】
1. （2024苏州期末）铁及其化合物的转化具有重要应用。下列说法正确的是( )
A. 工业制硫酸涉及的物质转化：FeS2 eq \(―――→,\s\up14(O2),\s\d5(高温))SO3 eq \(―――→,\s\up7(H2O))H2SO4
B. 利用高温水蒸气处理铁器的化学方程式：3Fe＋4H2O eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2
C. 用铁从硫酸铜溶液中置换出铜：2Fe＋3Cu2+===2Fe3+＋3Cu
D. 实验室制溴苯涉及的物质转化：Fe eq \(―――→,\s\up7(Br2))FeBr2， eq \(―――→,\s\up14(Br2),\s\d5(FeBr2))Br
2. 证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+的实验操作如下：①加入足量新制氯水；②加入足量酸性高锰酸钾溶液；③加入少量硫氰化铵溶液；④加入氢氧化钠溶液。最佳的实验操作及顺序是( )
A. ①③ B. ③② C. ③① D. ④①
3. （2023南通通州月考）史料记载，我国在明代就有了利用绿矾(FeSO4·7H2O)和硝酸钾制备硝酸的工艺，其主要流程如图所示。已知“煅烧”后产生三种气态氧化物。
下列说法正确的是( )
A. 烧渣的成分为FeO
B. “吸收”过程中发生反应之一为2SO2＋2H2O＋O2===2H2SO4
C. 加入硝酸钾制得硝酸的原理是硫酸的酸性强于硝酸
D. 该流程中涉及化合、分解、置换、复分解四种基本反应类型
4. （2024扬州新华中学期中）下列铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是( )
A. Fe2O3能与酸反应，可用于制作红色涂料
B. FeCl3溶液显酸性，可用于印刷电路板
C. K2FeO4为紫黑色固体，可用于杀菌消毒
D. Fe常温下与浓硝酸发生钝化作用，可用铁制容器盛放浓硝酸
5. （2023南通通州月考）下列方案能达到实验目的的是( )
A. 用KSCN溶液检验溶液中的Fe2+
B. 用通入O2的方法除去NO2中含有的NO
C. 加适量氯水除去FeCl3溶液中的少量FeCl2
D. 用蒸发、结晶、灼烧的方法从NH4Cl溶液中获取NH4Cl
6. （2024南通启东东南中学质量检测）化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价—类”二维图。下图所示是铁元素的“价—类”二维图，下列说法正确的是( )
A. 常温下Fe与水反应生成Fe3O4
B. 工业上用CO还原Fe2O3炼铁，该反应属于置换反应
C. 维生素C能将Fe3+转化为Fe2+，过程中维生素C作还原剂
D. Fe(OH)2浊液露置于空气中，白色迅速转变为红褐色
7. （2024南通海安实验中学月考）以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下图所示。下列叙述不正确的是( )
A. 过程Ⅰ中每生成1个O2分子，转移4个电子
B. 过程Ⅱ的化学方程式为3FeO＋H2O eq \(====,\s\up7(△))Fe3O4＋H2↑
C. 该过程涉及分解反应、置换反应，且都属于氧化还原反应
D. 铁氧化合物循环制H2具有节约能源、产物易分离等优点
8. （2024连云港期末）室温下，探究0.1 ml/L FeSO4溶液的性质，下列实验方案能达到实验目的的是( )
【提升素养】
9. （2023南通通州月考）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)，设计了如下流程：
下列说法不正确的是( )
A. 溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉
B. 固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al3+转化为Al(OH)3沉淀，进入固体2
C. 从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化或分解
D. 若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O
10. （2024常州溧阳期末）在c(H＋)＝0.1 ml/L的某溶液A中，还可能含有Na＋、Fe3+、NO eq \\al(－,3)、Cl－、I－、SO eq \\al(2-,4)中的4种，且溶液中各离子的物质的量浓度均为0.1 ml/L。现取该溶液进行有关实验，实验结果如图所示：
下列有关说法正确的是( )
A. 该溶液中一定有上述离子中的Fe3+、NO eq \\al(－,3)、Cl－、SO eq \\al(2-,4)四种离子
B. 实验无法确定是否含有Na＋
C. 白色沉淀1与白色沉淀2是不同的物质
D. 实验消耗Cu 19.2 g，则生成气体2的体积为4.48 L
11. （2023徐州一中期中）有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 ml/L盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 ml Cl2，恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+，则该样品可能的化学式为( )
A. Fe2O3 B. Fe3O4
C. Fe4O5 D. Fe5O7
12. 按要求填空。
(1) 某化学兴趣小组利用下列试剂：铁粉、锌粉、0.1 ml/L FeCl3溶液、0.1 ml/L FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水，探究Fe2+、Fe3+的氧化性、还原性，并利用实验结论解决一些问题。
①用所给试剂写出一个体现Fe2+具有还原性的反应的化学方程式：
。
②设计实验方案，完成下列表格。
③该兴趣小组为说明“Fe2+具有氧化性”，提出了向FeCl2溶液中加入锌粉，观察实验现象的方案，该反应的离子方程式为 。
(2) 某反应中反应物与生成物有Fe3+、Mn2+、H＋、MnO eq \\al(－,4)、H2O和一种未知离子X。已知MnO eq \\al(－,4)在反应中得到电子，则X离子是 。该反应的离子方程式是 。
13. （2024南京六校联合体期末）草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)，黄色，难溶于水，可溶于稀硫酸，有较强还原性。某化学兴趣小组用下列装置制备草酸亚铁晶体并检测其纯度。
Ⅰ. 制备FeC2O4·2H2O。实验步骤如下：
第一步：按图连接好装置，检查装置气密性；
第二步：打开K1、K3、K4，关闭K2，开始反应；
第三步：……
第四步：打开K2，关闭K1、K3，使A中溶液进入到B中反应；
第五步：对B中所得溶液蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤和干燥可得FeC2O4·2H2O。
请回答下列问题。
(1) 请把实验步骤补充完整。第三步：________________________________________________________________________________________________________。
(2) 盛放稀硫酸的仪器名称为 ；装置C的作用是___________________________________________________________。
(3) 检验草酸亚铁晶体已洗净的操作方法为_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
Ⅱ. 样品纯度检测。该方法制得的FeC2O4·2H2O中可能含有H2C2O4·2H2O杂质。
(4) 写出生成H2C2O4反应的化学方程式：_____________________________________________________________________________________________________。
(5) 采用KMnO4滴定法滴定该样品的纯度，步骤如下：
①取a g样品于锥形瓶中，加入稀硫酸溶解，水浴加热至75 ℃，用b ml/L的KMnO4溶液趁热滴定至终点，消耗KMnO4溶液V1 mL。
②向上述溶液中加入适量还原剂将Fe3+全部还原成Fe2+，加入稀硫酸酸化后，在 75 ℃继续用该KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液V2 mL。
样品中FeC2O4·2H2O的质量分数w＝ 。（写出计算过程）
第二单元 探究铁及其化合物的转化
基础小练26 反应的合理选择
1. B FeS2高温下与氧气反应生成SO2，不能一步生成SO3，A错误；高温下水蒸气与铁反应的化学方程式为3Fe＋4H2O eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2，B正确；用铁从硫酸铜溶液中置换出铜：Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu，C错误；Fe与Br2反应应生成FeBr3，D错误。
2. C 取原溶液少许，先滴加硫氰化铵溶液，若溶液不变红色，说明原溶液中不含有Fe3+，再滴加氯水，溶液变为红色，说明原溶液中含有Fe2+，顺序为③①，故选C。
3. B FeSO4·7H2O“煅烧”后产生三种气态氧化物，则FeSO4·7H2O高温分解为Fe2O3、SO2、SO3和水蒸气，烧渣的成分为Fe2O3，A错误；“吸收”过程中发生反应为2SO2＋2H2O＋O2===2H2SO4、SO3＋H2O===H2SO4，B正确；加入硝酸钾制得硝酸的原理应从酸的挥发性角度考虑，利用硫酸的难挥发性制取易挥发的硝酸，C错误；该流程中没有涉及置换反应，D错误。
4. D Fe2O3是红棕色的，可用于制作红色涂料，与Fe2O3能与酸反应无关，A不符合题意；FeCl3具有强氧化性，能与Cu反应生成可溶性的CuCl2，与FeCl3溶液显酸性无关，B不符合题意；K2FeO4溶液具有强氧化性，可用于杀菌消毒，与其颜色无关，C不符合题意；Fe在常温下遇浓硝酸发生钝化，故可用铁制容器盛放浓硝酸，D符合题意。
5. C 用KSCN溶液检验溶液中的Fe3+，不能检验Fe2+，A错误；虽然O2与NO不能共存但无法控制O2用量，若O2过量自身会成为杂质，若O2不足又无法将NO除尽，B错误；氯水中的Cl2可将杂质FeCl2氧化为FeCl3，加入适量氯水能达到除杂的目的，C正确；NH4Cl受热易分解，故不能用蒸发、结晶、灼烧的方法从NH4Cl溶液中获取NH4Cl，可以采用蒸发浓缩、降温结晶的方法获得，D错误。
6. C 常温下Fe与水不发生反应，A错误；工业上用CO还原Fe2O3炼铁，该反应不属于置换反应，B错误；维生素C能将Fe3+转化为Fe2+，过程中Fe3+化合价降低，作氧化剂，则维生素C作还原剂，C正确；Fe(OH)2浊液露置于空气中会转化为Fe(OH)3，现象为白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变为红褐色，D错误。
7. C 过程Ⅰ中，O元素由－2价上升到0价，每生成1个O2分子，转移4个电子，A正确；根据图示，过程Ⅱ是水和FeO在加热条件下生成H2和Fe3O4，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为3FeO＋H2O eq \(====,\s\up7(△))Fe3O4＋H2↑，B正确；过程Ⅰ是在太阳能作用下Fe3O4分解为FeO和O2，化学方程式为2Fe3O4 eq \(=====,\s\up7(太阳能))6FeO＋O2↑，过程Ⅱ化学方程式为3FeO＋H2O eq \(====,\s\up7(△))Fe3O4＋H2↑，整个过程没有涉及置换反应，C错误；铁氧化合物循环制H2成本低且H2与O2在不同步骤生成，易分离，反应过程利用了太阳能，D正确。
8. C FeSO4被KMnO4溶液氧化为Fe3+，溶液变黄色，可探究Fe2+是否有还原性，A错误；检验溶液中是否含有Fe3+应直接向待测液中滴加KSCN溶液，向待测液中滴加氯水会将Fe2+氧化为Fe3+干扰实验，B错误；向FeSO4溶液中加入过量Fe，发生反应Fe＋2Fe3+===3Fe2+，则铁将Fe3+还原为Fe2+，C正确；H2O2能够将Fe2+氧化为Fe3+，不能验证Fe2+的催化作用，D错误。
9. D 溶解烧渣必须用硫酸，若用其他酸得不到绿矾，用硫酸将Fe2O3和Al2O3转化为可溶性的硫酸盐过滤除去SiO2后，用铁粉将Fe3+还原为Fe2+，A正确；固体1为SiO2，分离Fe2+和Al3+采用调节pH的方法，使Al3+转化为Al(OH)3沉淀从而与FeSO4分离，B正确；Fe2+具有较强的还原性，容易被空气中的氧气氧化，同时FeSO4·7H2O受热易分解失去结晶水，因此在得到FeSO4·7H2O产品的过程中，要防止其被氧化或分解，C正确；在溶液1中直接加过量的NaOH溶液得到的是Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3溶于硫酸后生成 Fe2(SO4)3，最终得不到FeSO4·7H2O，D错误。
10. A 加入过量氨水有红褐色沉淀Fe(OH)3生成，说明溶液A中有Fe3+，则溶液A中不含不能与Fe3+共存的I－，溶液1中继续加入过量氢氧化钡溶液，加入氨水后生成的NH eq \\al(＋,4)遇碱生成氨气即气体1，白色沉淀1为BaSO4，说明溶液A中有SO eq \\al(2-,4)，溶液2加入铜和硫酸，产生气体2遇空气变为红棕色，说明产生了NO，原溶液A中有NO eq \\al(－,3)，过量的Ba2+与硫酸反应得到白色沉淀2为硫酸钡。由分析知，溶液中一定有Fe3+、NO eq \\al(－,3)、SO eq \\al(2-,4)，另外还含有H＋，各离子浓度均为0.1 ml/L，根据溶液显电中性，还需要有一种带1个负电荷的阴离子，溶液A中不能含I－，故一定有Cl－，A正确；根据A项分析及结果，溶液满足电中性，不含Na＋，B错误；白色沉淀1和白色沉淀2都是硫酸钡沉淀，C错误；未指明标准状况，故生成气体2的体积无法计算，D错误。
11. D 由元素守恒可得如下转化关系：yH2O eq \(―――→,\s\up7(2yHCl))FexOy eq \(―――→,\s\up7(HCl、Cl2))xFeCl3，由Cl守恒得，n(HCl)＋2n(Cl2)＝3x，n(HCl)＝0.14 L×5.0 ml/L＝0.7 ml，0.7 ml＋0.025 ml×2＝3x，n(HCl)＝2y，x＝0.25，y＝0.35，x∶y＝n(Fe)∶n(O)＝0.25∶0.35＝5∶7，故该铁的氧化物化学式为Fe5O7，D正确。
12. (1) ①2FeCl2＋Cl2===2FeCl3 ②浅绿色 不变 ③Zn＋Fe2+===Fe＋Zn2+
(2) Fe2+ MnO eq \\al(－,4)＋5Fe2+＋8H＋===Mn2+＋4H2O＋5Fe3+
13. (1) 用试管收集B（或C）中出来的气体并验纯 (2) 分液漏斗 液封（或防止空气进入装置B中） (3) 取少量最后一次洗涤滤液，滴加稀盐酸无现象，再滴加氯化钡溶液，若无白色沉淀，则证明草酸亚铁晶体已洗净 (4) H2SO4＋(NH4)2C2O4===(NH4)2SO4＋H2C2O4 (5) eq \f(90bV2,a)%（计算过程见解析）
解析：草酸亚铁具有强还原性，为防止草酸亚铁被氧化，先用A中生成的氢气把B中的空气排出，再用A中生成的氢气把A中的硫酸亚铁溶液压入B中与草酸铵反应生成草酸亚铁晶体。(1) 第二步操作的目的是用氢气把B中的空气排出，防止产物被氧化，所以第三步操作是用试管收集B（或C）中出来的气体并验纯。(2) 根据图示，盛放稀硫酸的仪器名称为分液漏斗；装置C的作用是形成液封，防止空气进入装置B中。(3) 草酸亚铁晶体含有的杂质可能有硫酸铵，若洗涤液中不含SO eq \\al(2-,4)，说明已洗涤干净，检验已洗净的操作方法见答案。(4) A中进入B的硫酸亚铁溶液中可能含有杂质硫酸，硫酸和草酸铵反应生成草酸，反应的化学方程式为H2SO4＋(NH4)2C2O4===(NH4)2SO4＋H2C2O4。(5) 第②步高锰酸钾氧化Fe2+，根据5Fe2+～MnO eq \\al(－,4)，n(Fe2+)＝5n(KMnO4)＝5bV2×10-3 ml；根据铁元素守恒n(Fe2+)＝n(FeC2O4·2H2O)＝5bV2×10-3 ml，m(FeC2O4·2H2O)＝5bV2×10-3 ml×180 g/ml＝0.9bV2 g，样品中FeC2O4·2H2O的质量分数w＝ eq \f(0.9bV2 g,a g)×100%＝ eq \f(90bV2,a)%。
选项
实验目的
实验方案
A
探究Fe2+是否有氧化性
向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色变化
B
检验溶液中是否含有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
C
除去久置溶液中的Fe3+
向2 mL FeSO4溶液中加入过量Fe，充分振荡并过滤
D
验证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
探究内容
实验方案
实验现象
探究Fe3+具有氧化性
取少量0.1 ml/L FeCl3溶液，往溶液中加入足量铁粉，再加入少量KSCN溶液
加入铁粉后，溶液颜色变为 。
加入KSCN溶液后，溶液颜色