高中化学第3章 物质的性质与转化第1节 铁的多样性课后复习题

这是一份高中化学第3章 物质的性质与转化第1节 铁的多样性课后复习题，共8页。试卷主要包含了铁是人类较早使用的金属之一等内容，欢迎下载使用。

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)3D．Fe(OH)2→Fe(OH)3
解析：选C A项，铁和氯气反应生成氯化铁，故能一步化合实现；B项，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，故能一步化合实现；C项，氧化铁不能和水发生化合反应得到氢氧化铁，故不能一步化合实现；D项，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。
2．要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含Fe2＋，进行如下实验操作时，最佳顺序是( )
①加入足量氯水 ②加入足量酸性KMnO4溶液 ③加入少量KSCN溶液
A．①②B．③②
C．③①D．①②③
解析：选C 本题检验方法的关键是Fe3＋遇SCN－生成Fe(SCN)3，溶液呈现红色，而Fe2＋遇SCN－不反应溶液不显红色，加入KSCN溶液不显红色证明无Fe3＋，再加氯水，如有Fe2＋，则可被氧化为Fe3＋，遇SCN－溶液显红色。酸性KMnO4溶液也能氧化Fe2＋，但因其本身呈紫红色，使Fe3＋与SCN－作用显示的红色不易观察。
3．在稀盐酸溶液中加入适量铁粉，反应完全后再加入足量NaOH溶液，放置片刻，从反应体系中观察到颜色的变化是( )
A．无色→灰绿→红褐
B．灰绿→红褐→蓝灰色→红棕
C．无色→白色→浅绿→灰绿→红褐
D．无色→浅绿→白色→灰绿→红褐
解析：选D 在稀盐酸中加入适量铁粉，发生反应：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，溶液由无色变为浅绿色，然后加入NaOH溶液：FeCl2＋2NaOH===2NaCl＋Fe(OH)2↓，反应产生的Fe(OH)2白色沉淀不稳定，容易被溶解的O2氧化产生Fe(OH)3，因此会看到沉淀由白色变为灰绿色，最后变为红褐色。故反应现象中颜色的变化是无色→浅绿→白色→灰绿→红褐，故选D。
4．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是( )
A．②B．③
C．③④ D．①②③④⑤
解析：选C ①铁离子与铁反应生成浅绿色的亚铁离子，正确；②铁离子与硫氰酸钾溶液反应溶液显红色，据此能够检验铁离子，正确；③硫酸铜与氯化铁溶液不反应，混合后溶液不会变成无色，错误；④氯化铁溶液与硝酸银反应生成白色的氯化银沉淀，但该性质不是铁离子的性质，错误；⑤铁离子与氢氧化钠溶液反应生成红褐色氢氧化铁沉淀，据此可以检验是否存在铁离子，正确。
5．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．A与稀硝酸反应一定能实现元素M在①中发生的价态变化
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
解析：选C A项，根据转化关系可确定A为变价金属，应为Fe，反应①中加入氯气能实现，B为氯化铁，C为氯化亚铁，所以正确；B项，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，所以正确；C项，A与稀硝酸反应，如A(Fe)过量，则生成Fe2＋，不能生成Fe3＋，所以错误；D项，Fe3＋可以将I－氧化生成Fe2＋和I2，所以正确。
6．向一定量的铜和 Fe2O3 的混合物中加入 200 mL 1.5 ml·L－1的稀硫酸，完全反应后固体无剩余，得到的溶液中只有两种溶质，假设反应前后溶液体积不变，则下列说法正确的是( )
A．原混合物中 Cu 和 Fe2O3 的质量之比为 1∶2
B．反应后的溶液中 CuSO4 的物质的量的浓度为 1 ml·L－1
C．若用 CO 还原等质量的原混合物，充分反应后，质量将减少4.8 克
D．该反应过程均发生氧化还原反应
解析：选C 在溶液中发生以下反应：Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，Cu＋Fe2(SO4)3===CuSO4＋2FeSO4；“完全反应后固体无剩余，得到的溶液中只有两种溶质”，则溶液中的溶质为CuSO4、FeSO4，且二者满足物质的量之比为1∶2的关系。则原混合物中Cu 和Fe2O3的物质的量之比为 1∶1，质量比为64∶160＝2∶5，A不正确；n(CuSO4)∶n(FeSO4)＝1∶2，依据SOeq \\al(2－,4)守恒，反应后的溶液中CuSO4的物质的量浓度为＝eq \f(1.5 ml·L－1,3)＝0.5 ml·L－1，B不正确；原混合物与硫酸反应，生成硫酸盐和水，n(H2SO4)＝0.3 ml，则原混合物中含0.1 ml Fe2O3，含0.3 ml 氧原子，若用CO还原等质量的原混合物，则减少的质量等于原混合物中所含氧的质量，即为0.3 ml×16 g·ml－1＝4.8 g，C正确；该反应过程中，Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O为非氧化还原反应，D错误。
7．在FeCl3、CuCl2和HCl的混合溶液中加入铁粉，待反应结束后，将剩余的固体滤出，发现固体能被磁铁吸引，则反应后溶液中大量存在的阳离子是( )
A．Fe2＋B．H＋
C．Cu2＋和Fe2＋D．Fe3＋和Cu2＋
解析：选A 发现固体能被磁铁吸引，说明一定含有铁，则反应后溶液中一定不能存在氢离子、铁离子和铜离子，大量存在的阳离子是亚铁离子。
8．铁的化合物常见的有①FeO ②Fe2O3 ③Fe3O4 ④FeS ⑤Fe(OH)3 ⑥NH4Fe(SO4)2·12H2O ⑦FeSO4，将上述物质分别溶于足量稀盐酸后进行实验，已知K3[Fe(CN)6]溶液遇亚铁盐会产生蓝色沉淀。下列说法不正确的是( )
A．滴加KSCN溶液不显红色，滴加新制氯水后显红色的是①④⑦
B．加铜片能发生反应2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋的是②⑤⑥
C．滴加KSCN溶液显红色，滴加KMnO4溶液紫红色褪去的是③
D．滴加K3[Fe(CN)6]溶液，能产生蓝色沉淀的是①③④⑦
解析：选B 题述含铁元素的化合物溶于足量稀盐酸后的溶液中含Fe2＋不含Fe3＋的为①FeO、④FeS、⑦FeSO4；含Fe3＋不含Fe2＋的为②Fe2O3、⑤Fe(OH)3、⑥NH4Fe(SO4)2·12H2O；既含Fe2＋又含Fe3＋的为③Fe3O4。A选项说明溶液中含Fe2＋不含Fe3＋，符合题意的为①④⑦；B选项说明溶液中含有Fe3＋，符合题意的为②③⑤⑥；C选项说明溶液中既含Fe2＋又含 Fe3＋，符合题意的为③；D选项说明溶液中含有Fe2＋，符合题意的有①③④⑦。
9．选择合适的试剂完成甲、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( )
解析：选B 甲组，在Fe3＋存在的条件下检验Fe2＋，要排除Fe3＋的干扰，所选试剂应具备下列条件：一是能与Fe2＋发生有明显现象的反应；二是与Fe3＋不反应。只有酸性KMnO4溶液符合条件，现象是紫红色变浅(或褪去)。乙组，在Fe2＋存在的条件下，检验Fe3＋，可用KSCN溶液检验Fe3＋，Fe2＋不产生干扰。
10．铁是人类较早使用的金属之一。运用铁及其化合物的知识，完成下列问题。
(1)中国古代四大发明之一的指南针是由天然磁石制成的，其主要成分是________________。
(2)在配制FeCl2溶液时，常常向溶液中加入少量铁粉，其目的是___________________。
(3)实验室在制备Fe(OH)2时必须隔绝空气，否则发生的现象是________________________________________________________________________，
对应的化学方程式为___________________________。
(4)工业上常用FeCl3溶液做铜电路板的刻蚀液，反应的离子方程式是________________________。若向FeCl3溶液中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是__________(填字母)。
A．有铜剩余，溶液中阳离子仅含Fe2＋
B．无固体剩余，溶液中阳离子含Fe2＋和Cu2＋
C．有铜剩余，溶液中阳离子含Fe3＋和Cu2＋
D．只有铁剩余，溶液中阳离子含Fe2＋和Cu2＋
(5)红砖是用黏土高温烧结而成的，因其含有Fe2O3呈红色或棕红色而得名，常用作建筑材料。请设计一个简单实验证明红砖中含有Fe3＋： _________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)磁性氧化铁，其主要成分是Fe3O4；(2)在配制FeCl2溶液时，常向溶液中加入少量铁粉，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ ，其目的是防止Fe2＋被氧化为Fe3＋；(3)Fe(OH)2具有较强的还原性，实验室在制备Fe(OH)2时必须隔绝空气，否则发生的现象是白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，对应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 ；(4)若向FeCl3溶液中同时加入铁粉和铜粉，Fe的还原性大于Cu，所以加入Fe、Cu时Fe先参加反应，当Fe刚好完全反应后，有铜剩余时，溶液中阳离子仅含Fe2＋ ，故A不符；加入铁和铜刚好将溶液中的Fe3＋还原，无固体剩余时，溶液中阳离子含Fe2＋和Cu2＋ ，故B不符；有铜剩余时，可发生反应：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，溶液中阳离子不可能含Fe3＋，故C符合；只有铁剩余时，可发生反应：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，溶液中阳离子不可能含Cu2＋，故D符合；(5)实验证明红砖中含有Fe3＋的操作： 将样品粉碎，用盐酸浸泡后取上层清液，滴加KSCN溶液后显红色。
答案：(1)Fe3O4 (2)防止Fe2＋被氧化为Fe3＋ (3)白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (4)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ CD (5)将样品粉碎，用盐酸浸泡后取上层清液，滴加KSCN溶液后显红色
11．有一种铁的氧化物样品，用40 mL 5 ml·L－1的盐酸恰好完全溶解，所得溶液还需吸收0.56 L Cl2(标准状况)才能使Fe2＋全部转化为Fe3＋，则该氧化物中Fe原子与O原子的物质的量之比为( )
A．2∶3B．3∶4
C．5∶6D．7∶8
解析：选C 铁的氧化物与盐酸反应生成相应的氯化物和水，因n(HCl)＝5 ml·L－1×0.040 L＝0.2 ml，则易推知生成0.1 ml水，因此该氧化物中n(O)＝0.1 ml；由2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，容易算出n(Fe2＋)＝0.05 ml，则铁的氧化物与盐酸反应生成的FeCl2的物质的量为0.05 ml，从而推出与盐酸反应生成的FeCl3所含Cl－的物质的量为n(Cl－)＝0.2 ml－2×0.05 ml＝0.1 ml，则有n(Fe3＋)＝eq \f(1,3)n(Cl－)＝eq \f(1,30) ml，故该氧化物中Fe原子与O原子的物质的量之比为eq \f(nFe,nO)＝eq \f(nFe2＋＋nFe3＋,nO)＝eq \f(0.05 ml＋\f(1,30) ml,0.1 ml)＝eq \f(5,6)。
12．元素的“价—类”二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质类别为横坐标所绘制的二维平面图像。下图为铁元素的“价—类”二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是( )
A．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①
B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化②生成红棕色粉末
C．由图可预测：高铁酸盐(FeOeq \\al(2－,4))具有强氧化性，可用于消毒。FeOeq \\al(2－,4)与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂
D．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③
解析：选C A项，铁与高温水蒸气反应时生成Fe3O4，错误；B项，FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速反应生成Fe3O4，错误；C项，由图可预测：高铁酸盐(FeOeq \\al(2－,4))中的铁元素处于最高价态，容易得到电子，具有强氧化性，可用于消毒，FeOeq \\al(2－,4)发生还原反应后最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂，正确；D项，加热Fe(OH)3分解生成Fe2O3，而Fe(OH)3不溶于水，错误。
13．某班同学用以下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁、溴化亚铁固体，均配制成0.1 ml·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是______________________________________。
(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红色，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为____________________。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2 溶液中先加入0.5 mL煤油，再向下层溶液中依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红色。煤油的作用是_________________________。
(4)丙组同学取10 mL上述FeBr2溶液，向其中滴加少量新制的氯水，振荡后溶液呈黄色。某同学对产生黄色的原因提出了假设：
假设1：Br－被Cl2氧化成Br2溶解在溶液中；
假设2：Fe2＋被Cl2氧化成Fe3＋。
请完成下表，验证假设。
(5)已知：Br2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Br－。若在50 mL上述FeBr2溶液中通入112 mL Cl2(标准状况)，反应的离子方程式为________________________________。
解析：(1)Fe2＋具有还原性，易被空气中的氧气氧化变质，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是防止氯化亚铁被氧化；(2)氯气具有氧化性，能将氯化亚铁氧化为氯化铁，反应的离子方程式为Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－；(3)煤油难溶于水，且密度比水小，分层后可以隔离溶液与空气接触，排除氧气对实验的影响；(4)①若为假设1则有Br2生成，向溶液中加入CCl4充分振荡、静置，CCl4层显橙红说明生成Br2，说明假设1正确；②若为假设2则有Fe3＋生成，向溶液中加入KSCN溶液，溶液变红色，说明有铁离子生成，假设2正确；(5)已知：Br2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Br－，则氯气先和亚铁离子反应，再和溴离子反应；n(Cl2)＝eq \f(0.112 L,22.4 L·ml－1)＝0.005 ml，n(FeBr2)＝0.1 ml·L－1×0.05 L＝0.005 ml，根据得失电子守恒分析得反应中有0.005 ml亚铁离子被氧化，有0.005 ml溴离子被氧化，则离子方程式为2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2===2Fe3＋＋Br2＋4Cl－ 。
答案：(1)防止Fe2＋被氧化 (2)Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－ (3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响) (4)①CCl4 下层呈橙红色，上层呈无色 ② KSCN溶液 溶液变为红色 (5)2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2===2Fe3＋＋Br2＋4Cl－
14．铁是人体不可缺少的微量元素，硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上做补血剂。某课外小组测定该补血剂(每片b克)中铁元素的含量。实验步骤如下：
请回答下列问题：
(1)步骤②中H2O2的作用是使Fe2＋完全被________(填“氧化”或“还原”)为 Fe3＋。
(2)步骤③所得的红褐色悬浊液中除含H2O2、氨水外，主要还含________和________(填化学式)。
(3)步骤④中一系列处理的操作步骤为________、洗涤、灼烧、冷却、称量。
(4)实验中用已经准确量取的浓硫酸配制100 mL 1 ml·L－1的硫酸溶液，则配制时用到的仪器除烧杯、玻璃棒，还有两种仪器是__________________________________________。
(5)若实验无损耗，则每片补血剂含铁元素的质量分数为____________。
(6)下列操作会导致所测定的铁元素含量偏高的是________(填字母)。
A．步骤③所加氨水量不足
B．步骤④洗涤不充分
C．步骤④灼烧不充分
解析：(1)双氧水具有强氧化性，由流程图可知，加入双氧水的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；(2)根据反应流程图示可知，过量的硫酸能够与氨水反应生成硫酸铵；红褐色的物质是氢氧化铁；(3)步骤④中一系列处理是由氢氧化铁悬浊液最终转化为氧化铁，需要过滤、洗涤氢氧化铁，然后灼烧生成氧化铁，冷却后称量氧化铁的质量；(4)精确配制100 mL 1 ml·L－1的硫酸溶液时，需要的仪器有玻璃棒、烧杯、胶头滴管、100 mL容量瓶，所以还需要100 mL容量瓶、胶头滴管；(5)10片补血剂中氧化铁的物质的量为eq \f(a,160) ml，含有的铁元素质量为2×eq \f(a,160)×56 g＝0.7a g，每片补血剂含铁元素的质量分数为eq \f(1,10)×eq \f(0.7a,b)×100%＝eq \f(7a,b)%。(6)步骤③所加氨水量不足，铁离子沉淀不完全，生成的氢氧化铁减少，氧化铁质量减小，测定结果偏低，故A错误；步骤④洗涤不充分，会导致氧化铁的质量偏大，测得的铁元素质量分数偏大，故B正确；步骤④灼烧不充分，会导致氧化铁固体的质量偏大，测得的铁元素质量分数偏大，故C正确。
答案： (1)氧化 (2)(NH4)2SO4 Fe(OH)3
(3)过滤 (4)100 mL容量瓶、胶头滴管 (5)eq \f(7a,b)% (6)BC
分组
选项
甲组
乙组
A
新制氯水、KSCN溶液
NaOH溶液
B
酸性KMnO4溶液
KSCN溶液
C
KOH溶液
溴水
D
溴水
酸性KMnO4溶液
实验步骤、预期现象
结论
①向溶液中加入____________，振荡、静置，现象：__________________________
假设1正确
②向溶液中加入____________，现象：__________________________________
假设2正确