新教材2023_2024学年高中化学第3章物质的性质与转化分层作业16铁及其化合物之间的转化关系鲁科版必修第一册

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铁及其化合物之间的转化关系A级　必备知识基础练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→FeCl2C.Fe2O3→Fe(OH)3 D.Fe(OH)2→Fe(OH)32.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.Fe2O3C.FeCl3 D.FeO3.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.①③④C.②④⑤ D.②⑤⑥5.[2023湖北鄂州高一期末]FeCl3溶液蚀刻印刷电路板,发生反应2FeCl3+Cu══2FeCl2+CuCl2。分别取适量蚀刻后的溶液进行实验,下列实验结论一定正确的是(　　)A.通入Cl2,再滴入KSCN溶液,溶液变红,说明所得溶液中已不含Fe2+B.加入铁粉,充分反应,有固体剩余,说明所得溶液中已不含Fe3+C.滴加足量氯水,充分反应,则所得溶液中n(Fe3+)=2n(Cu2+)D.滴加足量NaOH溶液,充分反应,理论上所得沉淀中n[Fe(OH)2]=n[Cu(OH)2]6.某同学向一新制的FeSO4溶液中逐滴滴加NaOH溶液直至过量,生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,一段时间后,有红褐色物质生成。下列说法正确的是(　　)A.灰绿色沉淀为Fe(OH)2B.红褐色物质灼烧后可得到铁单质C.在隔绝空气的条件下进行上述实验,可长时间观察Fe(OH)2沉淀的颜色D.沉淀颜色变化的过程中未发生氧化还原反应7.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8.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 g9.[2023河北唐山高一期末]部分含铁物质的分类与相应化合价的关系如图所示。下列推断正确的是(　　)A.a可与水蒸气在高温条件下反应生成eB.b是一种黑色粉末,在空气中受热,迅速被氧化生成eC.向c的溶液中加入新制氯水可生成d,此反应中c体现氧化性D.e是碱性氧化物,向e中加入盐酸可生成d10.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)在甲同学实验的基础上,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　　　　　　　　　　　　　。 B级　关键能力提升练11.将12.8 g铜粉加到400 mL 2 mol·L-1的FeCl3溶液中,充分反应后,下列说法正确的是(假设溶液总体积不变)(　　)A.溶液中产生了黑色固体B.溶液中金属阳离子总物质的量为2.0 molC.溶液中Fe2+物质的量浓度为2.0 mol·L-1D.溶液中Fe3+和Fe2+物质的量之比为1∶112.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4×6.02×1023D.该反应中的氧化剂为NaOH13.[2023江苏南通高一期中]如图所示物质间发生化学反应的颜色变化,下表选项物质对应正确的是(　　)选项MNPQANH3·H2OBa(OH)2溶液铜KSCN溶液BH2O2溶液BaCl2溶液铁粉KSCN溶液CNaOH溶液Ba(NO3)2溶液锌粉KSCN溶液DNa2O2MgCl2溶液FeKSCN溶液14.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++Cl2══2Cl-+2Fe3+D.可用酸性KMnO4溶液检验溶液W中是否还有Fe2+15.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∶1C.V=448D.溶解样品时消耗H2SO4的物质的量为0.04 molC级　学科情境创新练16.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.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.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项不符合题意;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项不符合题意;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项不符合题意;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项符合题意。3.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.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.B　解析 检验Fe2+用KMnO4溶液或先加入KSCN溶液后通入氯气,如果先通入Cl2,Cl2能氧化Fe2+生成Fe3+而干扰Fe2+的检验,无法判断原溶液是否含有Fe2+,A错误;加入Fe粉,有固体剩余,无论固体是Fe还是Cu,都能与Fe3+反应,只要有固体剩余,反应后的溶液中一定不含Fe3+,B正确;Cl2具有强氧化性,能氧化Fe2+生成Fe3+,但是原来刻蚀液中可能还含有未反应的Fe3+,无法判断加入氯水后的溶液中n(Fe3+)、n(Cu2+)的关系,C错误;加入足量NaOH溶液,分别生成Fe(OH)2、Cu(OH)2,根据方程式2FeCl3+Cu══2FeCl2+CuCl2知,理论上最终得到的沉淀n[Fe(OH)2]=2n[Cu(OH)2],D错误。6.C　解析 Fe(OH)2为白色沉淀,A错误;红褐色物质是Fe(OH)3,灼烧后可得到Fe2O3,B错误;Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化,在隔绝空气的条件下进行题中实验,可长时间观察到Fe(OH)2沉淀的颜色,C正确;沉淀颜色变化的过程中发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O══4Fe(OH)3,铁元素、部分氧元素化合价有变化,发生氧化还原反应,D错误。7.D　解析 在反应2Fe3++Cu══2Fe2++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。8.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+6HCl══2FeCl3+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0.4mol,所以O原子的物质的量为0.2mol,其质量为3.2g。9.D　解析 根据图示物质所含Fe元素化合价及物质分类可知,a是Fe,b是FeO,c是亚铁盐,d是铁盐,e是Fe2O3。a是Fe,铁与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4,Fe3O4中铁元素化合价为+2、+3价,而e是Fe2O3,A错误;b是FeO,该物质不稳定,在空气中加热时容易被空气中的氧气氧化生成Fe3O4,氧化产物不是Fe2O3,B错误;c是亚铁盐,该物质具有还原性,容易被新制氯水氧化为铁盐,在该反应中c失去电子表现还原性,而不是氧化性,C错误;e是Fe2O3,Fe元素化合价为+3价,能够与酸反应产生盐和水,因此属于碱性氧化物。若酸是盐酸,二者反应产生氯化铁和水,氯化铁属于铁盐,D正确。10.答案 (1)KSCN溶液　变红　酸性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;③酸性KMnO4溶液能氧化Fe2+,本身紫色褪去,若向另一份中加入少量酸性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++Cl2══2Fe3++2Cl-,Fe3++3OH-══Fe(OH)3↓;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72g·mol-1x+160g·mol-1y=30.4g,再根据步骤三:灼烧至固体质量不再变化,得到32g红棕色固体,依据2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O得出总的Fe3+的物质的量为0.4mol,最后根据FeO+2H+══Fe2++H2O, Fe2O3+6H+══2Fe3++3H2O,2Fe2++Cl2══2Fe3++2Cl-,得出x+2y=0.4mol,综上所述得出方程组:,解得,故原固体中FeO和Fe2O3的物质的量之比为2∶1。11.D　解析 12.8g铜粉的物质的量为0.2mol,将其加入400mL2mol·L-1的FeCl3溶液中,n(FeCl3)=0.4L×2mol·L-1=0.8mol,发生反应2Fe3++Cu══2Fe2++Cu2+,反应消耗0.4molFe3+,同时生成0.4molFe2+和0.2molCu2+,还剩余0.4molFe3+,故溶液中金属阳离子总物质的量为0.4mol+0.2mol+0.4mol=1.0mol,A错误,B错误;反应后溶液中Fe2+的物质的量浓度为=1.0mol·L-1,C错误;溶液中Fe3+和Fe2+物质的量之比为0.4mol∶0.4mol=1∶1,D正确。12.D　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项错误;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。13.C　解析 黄色硫酸铁溶液中加入Ba(OH)2溶液,生成BaSO4和Fe(OH)3两种沉淀,观察不到白色沉淀,A错误。Fe2(SO4)3溶液中加入BaCl2溶液,生成白色沉淀BaSO4;Fe2(SO4)3溶液中加入H2O2溶液,得不到红褐色沉淀,B错误。Fe2(SO4)3溶液中加入NaOH溶液,发生复分解反应生成Fe(OH)3沉淀;Fe2(SO4)3溶液中加入Ba(NO3)2溶液,生成白色沉淀BaSO4;Fe2(SO4)3溶液中加入锌粉生成FeSO4和ZnSO4,溶液变成浅绿色;Fe2(SO4)3溶液中加入KSCN溶液,溶液变成红色,C正确。Fe2(SO4)3溶液中加入Na2O2,生成Fe(OH)3沉淀;Fe2(SO4)3溶液中加入MgCl2溶液,不发生反应,D错误。14.C　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++Cl2══2Cl-+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项错误。15.B　解析 硫酸足量、滤液A不含Cu2+,说明3.2g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6.4g;滤渣中含有铜,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6.4g××100%=4.48g,氧元素的质量是8g-4.48g-3.2g=0.32g,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0.08mol,则滤液A含有FeSO40.08mol;反应消耗硫酸0.08mol,样品含有氧原子的物质的量是0.02mol,生成水0.02mol,所以根据元素守恒,生成氢气0.08mol-0.02mol=0.06mol,所以V=1344,故C项错误;溶解样品时消耗H2SO4的物质的量为0.08mol,故D项错误。16.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2mLF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。