高中化学513铁及铁的化合物间的转化关系及化学方程式必修1.pdf

铁及其化合物之间的转化关系铁及其化合物之间的转化关系(40 分钟70 分)一、选择题(本题包括 7 小题,每小题 6 分,共 42 分)1.(2019滨州高一检测)下列物质反应后一定有+3 价铁生成的是过量的 Fe 与 Cl2反应Fe 与过量稀硫酸反应Fe 和 Fe2O3的混合物溶于盐酸中A.只有B.C.D.()【解析】选 A。虽然铁粉过量,但铁与 Cl2发生反应的产物为 FeCl3,故中有+3 价铁生成;Fe与稀硫酸反应生成FeSO4,故中只有+2价铁生成;Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中时,若铁粉很多,则过量的铁粉与生成的 FeCl3发生反应生成 FeCl2,而使溶液中无 Fe,故中不一定有+3 价铁生成,A 正确。【补偿训练】(2019邯郸高一检测)下列反应结束后,向其中滴加 KSCN 溶液,溶液变成红色的是()A.铁锈与过量稀盐酸B.FeCl3溶液与过量铜片C.FeCl3溶液与过量铁粉D.FeCl2溶液与过量 Zn 粉【解析】选 A。铁锈与过量稀盐酸反应生成 FeCl3,溶液中存在 Fe,向其中滴加 KSCN 溶液,溶液变成红色,故 A 正确;FeCl3溶液与过量铜片反应生成FeCl2,溶液中不存在Fe,向其中滴加KSCN溶液,溶液不变红,故B错误;FeCl3溶液与过量铁粉反应生成FeCl2,溶液中不存在Fe,向其中滴加 KSCN 溶液,溶液不变红,故 C 错误;FeCl2溶液与过量 Zn 粉反应生成 ZnCl2和 Fe,溶液中不存在 Fe,向其中滴加 KSCN 溶液,溶液不变红,故 D 错误。【互动探究】(1)上题反应结束后,过滤,向溶液中滴加 KSCN 溶液无明显现象,再加入氯水溶液变成红色的是_。提示:B、C。由现象可知,溶液中含有 Fe,不含 Fe。(2)上题反应结束后,向溶液中再加入淀粉 KI 溶液,溶液变蓝的是_。提示:A。铁锈与过量稀盐酸反应生成 FeCl3,溶液中存在 Fe,Fe 具有氧化性,将 KI 氧化为I2,使淀粉变蓝。13+3+2+3+3+3+3+3+3+2.用毛笔蘸取少量 30%的 FeCl3溶液在铜片上写“化学”两个字,放置片刻,用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中,下列说法正确的是()A.烧杯中的溶液呈棕黄色B.铜片无任何变化C.铜片上有凹陷的“化学”两个字D.发生反应:Fe+Cu3+Cu+Fe2FeCl2+CuCl2,反应后的溶液中含有Cu、2+2+2+【解析】选C。FeCl3溶液与铜的反应为Cu+2FeCl32+Fe,A 项错误;FeCl3溶液与铜反应,铜片上反应掉的部分会有凹陷,B 项错误,C 项正确;该反应的离子方程式为 2Fe+Cu【补偿训练】(2019扶余高一检测)下列不能证明 Fe 的氧化性的事实是()A.硫酸铁溶液可溶解铁粉B.常用氯化铁溶液溶解含铜的印刷电路板C.含 Fe 的溶液遇到 KSCN 溶液时变成红色D.往氯化铁溶液中通入 H2S 可出现浑浊(生成单质 S)【解析】选 C。硫酸铁溶液可溶解铁粉,反应的离子方程式为 2Fe+Fe3+3+3+3+3+2Fe+Cu,D 项错误。2+2+3Fe,属于氧化还2+原反应,Fe 作氧化剂,表现氧化性,故 A 正确;氯化铁溶液溶解含铜的印刷电路板,反应的离子方程式为2Fe+Cu3+3+2Fe+Cu,属于氧化还原反应,Fe 作氧化剂,表现氧化性,故 B 正确;2+2+3+含 Fe 的溶液遇到 KSCN 溶液时生成 Fe(SCN)3而变成红色,此反应并非氧化还原反应,故 C 错误;往氯化铁溶液中通入 H2S 可出现浑浊,反应的化学方程式为 2FeCl3+H2S+2HCl,属于氧化还原反应,Fe 作氧化剂,表现氧化性,故 D 正确。3.把铁片分别放入下列物质的溶液中,充分反应后,溶液质量比反应前减轻的是A.CuSO4B.Fe2(SO4)3C.HCl3+2FeCl2+S()D.FeSO42【解析】选 A。铁把铜置换出来,溶液质量减轻,A 对;铁和 Fe2(SO4)3反应,溶液质量增加,B错;Fe 置换出 H,溶液质量增加,C 错;Fe 与 FeSO4不反应,溶液质量不变,D 错。【补偿训练】下列变化中,加入铁粉不可能实现的是()A.Ag AgC.H H2+B.Fe FeD.Fe(OH)2Fe(OH)33+2+【解析】选 D。铁粉具有还原性,而 Fe(OH)2Fe(OH)3中,Fe(OH)2被氧化。4.(2019北京顺义区高一检测)某学生以铁丝和 Cl2为原料进行下列三个实验。从分类角度分析,下列说法正确的是()A.实验、所涉及的物质均为电解质B.实验、发生的均为离子反应C.实验、均未发生氧化还原反应D.实验、反应制得的物质均为纯净物【解析】选 C。实验中铁与氯气都是单质,不是电解质,故 A 错误;实验中铁与氯气反应生成氯化铁,不是离子间发生的反应,不属于离子反应,故 B 错误;实验中氯化铁溶于水为物理变化,实验中氯化铁水解生成氢氧化铁胶体,没有化合价变化,不属于氧化还原反应,故 C 正确;实验得到氢氧化铁胶体,属于混合物,故 D 错误。5.(2019攀枝花高一检测)下列实验现象描述错误的是选项ABC实验将水蒸气通过灼热的铁粉在 FeCl2溶液中加入足量氯水在 FeCl2溶液中滴入 NaOH 溶液后变为红褐色现象黑色粉末变为红褐色溶液由浅绿色变为棕黄色生成白色沉淀,沉淀很快变为灰绿色,最()3钠先熔化成光亮的小球,燃烧时,火焰为D加热放在坩埚中的小块钠黄色,燃烧后,生成淡黄色固体【解析】选 A。水蒸气通过灼热的铁粉,生成黑色的四氧化三铁固体,不是红褐色,A 错误;在FeCl2溶液中加入足量氯水,Fe 被氧化为 Fe,溶液由浅绿色变为棕黄色,B 正确;在 FeCl2溶液中滴入 NaOH 溶液,发生复分解反应,产生氢氧化亚铁白色沉淀,该物质不稳定,容易被空气氧化为红褐色的氢氧化铁,因此会看到首先生成白色沉淀,白色沉淀很快变为灰绿色,最后变为红褐色,C 正确;加热放在坩埚中的小块钠,则钠首先熔化成光亮的小球,钠燃烧时,火焰呈黄色,燃烧后,生成淡黄色过氧化钠固体,D 正确。【补偿训练】(2019湛江高一检测)将铁和氧化铁的混合物5.44 g加入 50 mL 3.2 mol L 的盐酸,恰好完全反应,滴入 KSCN 溶液后不显红色。若忽略溶液体积的变化,则在所得溶液中 Fe 的浓度约为()-1-12+-12+3+A.0.2 molLB.0.4 molLC.0.8 molL-1D.1.6 molL-1【解析】选 D。加入 KSCN 不显红色,则说明 Fe 恰好完全转化为 FeCl2,由 Cl 守恒可知,FeCl2的浓度为 Cl 浓度的一半,即 1.6 molL。6.(2019 太原高一检测)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,以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图象。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()-1A.铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化B.FeO 是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,迅速发生转化生成红棕色粉末C.由图可预测:高铁酸盐(Fe)具有强氧化性D.加热 Fe(OH)3发生转化,加水溶解可实现转化4【解析】选 C。铁与高温水蒸气反应生成Fe3O4,A 错误;FeO 是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,生成 Fe3O4,B 错误;由图可预测:高铁酸盐(Fe)中铁的化合价高,具有强氧化性,C 正确;加热 Fe(OH)3发生转化生成 Fe2O3,但 Fe(OH)3不溶于水,D 错误。【补偿训练】(2019雅安高一检测)下图是物质间发生化学反应时颜色的变化情况,下列选项中正确的是()ABCDMNH3H2ONaNaOHNaHCO3NBa(OH)2BaCl2Ba(NO3)2MgCl2P铜试液FeO锌粉Fe试液【解析】选 C。硫酸铁与 Ba(OH)2反应生成硫酸钡白色沉淀和 Fe(OH)3红褐色沉淀,硫酸铁与铜反应不会出现浅绿色,A项错误;硫酸铁与FeO不反应,且FeO难溶于水,B项错误;物质间发生化学反应时颜色的变化情况符合图示,C 项正确;硫酸铁与 MgCl2溶液不反应,D 项错误。7.(2019 济南高一检测)实验室在含 Fe 的溶液中加入铜粉与铁粉,充分反应后发现溶液中有 Cu 存在,下列说法错误的是()A.容器中已肯定无 Fe 粉存在B.容器中肯定无 Cu 粉存在C.溶液中 Fe 比 Cu 多D.溶液中可能存在 Fe【解析】选B。由于铁的还原性比铜的强,因而铁粉先与Fe 反应,Fe 的氧化性大于Cu,Cu 和Fe 可以发生反应,溶液中有 Cu 存在,说明铁粉反应完全,铜粉也发生了反应,但不能判断铜53+2+3+3+2+3+2+2+2+3+Q石蕊KSCNKSCN石蕊粉过量或不足,溶液中发生反应:Fe+2Fe3+3Fe、Cu+2Fe2+3+Cu+2Fe,则容器中已肯定2+2+无 Fe 粉存在,A 正确;容器中肯定无 Cu 粉存在,不能判断,B 错误;根据反应方程式可知,溶液中 Fe 比 Cu 多,C 正确;溶液中可能存在 Fe,D 正确。【补偿训练】将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应,下列对反应情况设想的评价正确的是()选项A有 Fe、Cu,一定无 Fe当铁、铜均有剩余时,溶液中一定 正确,Fe和Cu与Fe 都反应,故有B有 Fe、Cu,无 Fe当铜有剩余,铁无剩余时,溶液中C一定只有 Fe,无 Cu不正确,不可能有 Fe 剩余,而 Cu当铁有剩余,铜无剩余时,溶液中D一定有 Fe、Cu反应【解析】选 D。当铁、铜的量比较少时,溶液中可能有 Fe 存在,A 错误;当铁过量时,铜不与Fe 反应,无 Cu 生成,溶液中不存在 Cu 和 Fe,B 错误;铜有剩余,则溶液中一定无 Fe,可能有 Cu,C 错误;铁比铜活泼,不可能铁剩余而无铜剩余,D 的评价正确。二、非选择题(本题包括 2 小题,共 28 分)8.(12 分)(2019 衡水高一检测)某同学利用如图 1 所示装置进行铁跟水蒸气反应的实验,并继续研究铁及其化合物的部分性质。2+3+2+2+3+3+3+2+2+2+2+2+2+3+3+2+2+3+2+2+3+反应情况设想当铁、铜均不剩余时,溶液中一定3+评价正确,Fe 和 Fe、Cu 均可反应Fe 和 Cu,无 Fe正确,Cu 有剩余,故无 Cu2+2+2+3+不剩余,因为Fe 比 Cu优先与Fe3+(1)图 1 试管中发生反应的化学方程式为_。(2)该同学欲确定反应一段时间后试管中固体物质的成分,设计了如下方案:6待试管冷却,取其中固体少许溶于稀盐酸得溶液B;取少量溶液B滴加KSCN溶液,若溶液变红,则试管中固体是_(只有一个选项符合题意),若溶液未变红,则试管中固体是_(只有一个选项符合题意)。A.一定有 Fe3O4,可能有 FeB.只有 Fe(OH)3C.一定有 Fe3O4和 FeD.一定有 Fe(OH)3,可能有 FeE.只有 Fe3O4(3)该同学按上述方案进行了实验,溶液未变红色,原因是_(用化学方程式表示)。(4)该同学马上另取少量溶液B,使其跟 NaOH 溶液反应。若按如图 2 所示的操作,可观察到生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色的现象,请写出与上述现象相关的反应的化学方程式_。【解析】(1)Fe 在加热条件下可与 H2O(g)反应生成 Fe3O4和 H2。(2)(3)根据 Fe 与 H2O(g)的反应可知,试管中 固体的成 分可能为 Fe3O4或 Fe3O4与 Fe 的混 合物,与盐 酸发生反应Fe3O4+8HClFeCl2+2FeCl3+4H2O,可能的反应为 2FeCl3+Fe3FeCl2,Fe+2HClFeCl2+H2;取溶液 B 滴加 KSCN 溶液,若溶液变红,则试管中固体一定有 Fe3O4,可能含少量 Fe;若不变红,则试管中一定有Fe3O4和 Fe。(4)FeCl2溶液与 NaOH 溶液反应生成Fe(OH)2白色沉淀,Fe(OH)2易被氧化,使沉淀颜色发生变化。答案:(1)3Fe+4H2O(g)(2)AC(3)2FeCl3+Fe(4)FeCl2+2NaOH4Fe(OH)2+O2+2H2O3FeCl2Fe(OH)2+2NaCl;4Fe(OH)3Fe3O4+4H29.(16 分)某同学根据铁元素价态特点,提出这样一个观点:氯气与铁粉反应,当 Cl2足量时生成 FeCl3,当铁粉足量时产物是 FeCl2,为验证该观点是否正确,该同学将一定质量的铁粉与Cl2恰好完全反应得到一固体物质,然后通过实验确定其成分。探究过程如下:提出假设:假设 1:该固体物质是 FeCl2。7假设 2:该固体物质是 FeCl3。设计实验方案:取少量固体物质于烧杯中,加适量水溶解,得到溶液A,然后取两份A溶液分别进行实验,结论如下表:(完成下表)实验方法FeCl3固体物质中不含FeCl2【解析】Cl2与铁粉反应,产物可能是 FeCl3或 FeCl2,加入 KSCN 溶液呈红色可证明有 Fe,加入酸性 KMnO4溶液,若溶液紫红色不褪去或不变浅,证明不含 Fe。答案:实验方法在 A 溶液中加 KSCN溶液呈红色溶液FeCl3实验现象结论固 体 物 质 中 有2+3+实验现象结论固 体 物 质 中 有在 A 溶液中加少量酸性 KMnO4溶液颜色无明固体物质中不含酸性 KMnO4溶液显变化FeCl2(20 分钟30 分)一、选择题(本题包括 1 小题,共 10 分)10.铁的氧化物极为复杂。为测定一种铁的氧化物样本X 的化学式,实验过程如下:根据实验结果,该氧化物 X 的化学式为()A.Fe2O3B.Fe3O4C.Fe4O5D.Fe5O7【解析】选 D。铁的氧化物X 加稀硫酸溶解,用过量的氯气氧化,再加氢氧化钠生成氢氧化铁8沉淀,过滤、洗涤、干燥、灼烧,最后得到氧化铁,则生成的氧化铁的物质的量为n(Fe2O3)=0.025mol,则Fe的 物 质 的 量 为n(Fe)=2n(Fe2O3)=20.025 mol=0.05 mol,Fe的质量为 m(Fe)=n(Fe)M=0.05 mol56g mol=2.8g,氧 化 物X中O的 质 量 为m(O)=3.92g-2.8g=1.12g,-1n(O)=0.07 mol,n(Fe)n(O)=0.05 mol0.07 mol=57,所以氧化物 X 的化学式为 Fe5O7。选项 D 合理。【补偿训练】电子工业常用 FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。某研究小组同学为了从腐蚀废液中回收铜,并重新获得 FeCl3溶液,设计了如图流程:下列有关叙述不正确的是()A.FeCl3溶液与铜箔的反应过程中有2 mol 电子发生转移,会有 64 g 铜溶解B.的实验操作属于过滤C.气体 C 的化学式是 Cl2D.中反应消耗铁粉 11.2 g,废液中 Fe 的物质的量浓度是 0.2 molL【解析】选 D。Cu 和 FeCl3发生的反应为 2Fe+Cu3+3+-12Fe+Cu,反应中电子转移 2 mol,反应2+2+铜 1 mol,质量为 64 g,A 正确;过滤是分离固体和溶液的实验操作,B 正确;向废液中加入过量Fe 粉,发生反应 Fe+2Fe3+3Fe、Cu+Fe2+2+Cu+Fe,然后过滤,固体 A 中含有 Fe、Cu,溶液2+A中含有FeCl2,向固体A中加入过量稀盐酸,Fe与盐酸发生反应生成FeCl2,然后过滤,得到的6.4 g固体 B 是 Cu,溶液 B 中含有 HCl、FeCl2,将滤液混合,然后通入 Cl2,将 FeCl2氧化,得到氯化铁溶液,C 正确;中反应消耗铁粉 11.2 g,物质的量为 0.2 mol,铜离子物质的量=9=0.1 mol,消耗铁 0.1 mol,则和铁离子反应的铁为 0.1 mol,消耗 Fe 物质的量 0.2 mol,废液3+中 Fe 的物质的量浓度=3+=0.4 molL,D 错误。-1二、非选择题(本题包括 1 小题,共 20 分)11.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,药片中Fe 的含量约为 34.0%36.0%。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Fe 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2+2+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查得如下资料: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:药片色试剂 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?加双氧水后,红色加深的原因是什么?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 Fe 与双氧水反应的离子方程式。【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几乎不存在 Fe,所以得102+2+淡黄色浑浊液淡红色溶液红色加深,有气体产生,后又褪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Fe,再加入氧化剂H2O2,若含有 Fe 则被氧化为 Fe,红色加深;Fe 被氧化为 Fe,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2Fe+H2O2+2H2+2+3+2+3+3+2Fe+2H2O。2+3+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几乎不存在 Fe,所以得不到预期的实验结果(其他答案合理也可)。(2)盐酸、KSCN 溶液;有少量 Fe 已经被氧化为Fe,与 SCN 结合成浓度较小的红色Fe(SCN)3。加入的 H2O2能将 Fe 氧化为 Fe,导致溶液中 Fe 浓度增大,Fe(SCN)3浓度也随之增大,所以红色加深。2Fe+H2O2+2H 2Fe+2H2O。2+3+2+3+3+2+3+-11