高中化学人教版练习（六）铁及其化合物

培优强化练(六)铁及其化合物学习理解共45分一、选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分)1．(2021·成都高一检测)人体血红蛋白中含有Fe2＋，如果误食亚硝酸盐，会使人中毒，因为亚硝酸盐会使Fe2＋转变为Fe3＋，生成高铁血红蛋白而丧失与O2结合的能力。服用维生素C可缓解亚硝酸盐中毒，这说明维生素C具有()A．酸性B．碱性C．氧化性D．还原性【解析】选D。服用维生素C可缓解亚硝酸盐中毒，这说明维生素C能将Fe3＋转化为Fe2＋，从而表现出还原性，故选D。2．(2021·深圳高一检测)下列实验操作及其结论正确的是()选项操作结论A铁粉与水蒸气反应，用带火星的木条检验产物反应放出氢气B配制FeSO4溶液时要加入适量的铁粉防止Fe2＋被氧化C某物质灼烧时通过蓝色钴玻璃看到紫色火焰说明该物质一定含有K＋DFeCl3溶液可以腐蚀印刷电路上的铜说明铁的金属活动性大于铜【解析】选B。铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，氢气具有可燃性，不能使带火星的木条复燃，故A错误；亚铁离子容易被氧化为铁离子，配制FeSO4溶液时要加入适量的铁粉可以防止亚铁离子被氧化，铁能与铁离子反应生成亚铁离子，故B正确；某物质灼烧时通过蓝色钴玻璃看到紫色火焰，说明该反应中一定含有钾元素，故C错误；氯化铁和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，不是置换反应，不能说明铁的金属性大于铜，故D错误。【补偿训练】下列反应中不涉及铁元素价态变化的是()A．用铁粉除去FeCl2溶液中的少许FeCl3杂质B．铁在氧气中燃烧C．氢氧化亚铁是白色固体，在空气中会迅速变成灰绿色，最终变成红褐色D．氢氧化铁受热分解【解析】选D。铁粉可将Fe3＋还原为Fe2＋，Fe元素价态发生了变化，A项不符合题意；Fe在氧气中燃烧，生成Fe3O4，Fe元素价态发生了变化，B项不符合题意；Fe(OH)2具有还原性，在空气中发生反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，Fe元素价态发生了变化，C项不符合题意；Fe(OH)3受热分解：2Fe(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O，Fe元素价态没有发生变化，D项符合题意。3．在一定条件下，下列铁与有关物质的反应，所得产物错误的是()A．Feeq\o(→,\s\up7(Cl2))FeCl3B．Feeq\o(→,\s\up7(S))FeSC．Feeq\o(→,\s\up7(HCl))FeCl3D．Feeq\o(→,\s\up7(O2))Fe3O4【解析】选C。Cl2是强氧化剂，可将Fe氧化成FeCl3，选项A正确；S是弱氧化剂，可将Fe氧化成FeS，选项B正确；Fe与HCl反应生成FeCl2，而不是FeCl3，选项C错误；Fe在O2中燃烧生成Fe3O4，选项D正确。4．(2021·衡水高一检测)FeSO4溶液中含有杂质CuSO4和Fe2(SO4)3，为除去杂质，提纯FeSO4，应该加入下列哪种物质()A．锌粉B．镁粉C．铁粉D．铝粉【解析】选C。Zn、Mg、Al的金属活动性均强于Fe和Cu，因此Zn、Mg、Al均能置换出Fe和Cu，得不到FeSO4，A、B、D不正确；Fe与CuSO4反应生成FeSO4和Cu，Fe与Fe2(SO4)3反应生成FeSO4，因此加入铁粉可以达到除杂的目的，C正确。【补偿训练】实验室配制氯化亚铁溶液时，为了防止其氧化，常加入的物质是()A．ZnB．FeC．AlD．HCl【解析】选B。Zn虽然可以将铁离子还原，但容易引入杂质离子，A不符合题意；Fe可以把铁离子还原为亚铁离子，即Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，铁的还原性比亚铁离子强，故其可以防止亚铁离子被氧化，B符合题意；Al虽然可以将铁离子还原，但容易引入杂质离子，C不符合题意；HCl不能防止氯化亚铁被氧化，D不符合题意。5．将Na2O2投入FeCl3溶液中，可观察到的现象是()①生成白色沉淀②生成红褐色沉淀③有气泡产生④因为Na2O2具有漂白性，所以FeCl3溶液褪色A．①④B．②③C．①③D．仅②【解析】选B。Na2O2投入FeCl3溶液中，Na2O2与水反应得到O2和NaOH，NaOH与FeCl3溶液产生红褐色沉淀。①生成白色沉淀，①不正确；②生成红褐色沉淀，②正确；③有气泡产生，③正确；④Na2O2具有漂白性，但其不能漂白FeCl3溶液，其与水反应的产物NaOH与FeCl3溶液产生红褐色沉淀，④不正确。可观察到的现象是②③，故选B。6．(2021·德州高一检测)利用铁元素价类二维图可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系，下列说法不正确的是()A．铁与氧气反应可以实现上述转化①B．从图中可知Fe(OH)3无法一步转化为Fe(OH)2C．由图可预测高铁酸盐(FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))具有强氧化性D．欲证明某溶液中含Fe2＋而无Fe3＋的最佳方案为先滴加H2O2溶液，再滴加KSCN【解析】选D。在高温条件下铁与氧气反应会生成氧化铁，即4Fe＋3O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe2O3，故A正确；由于Fe(OH)2是一种白色絮状难溶物，Fe(OH)3是一种红褐色难溶物，从图中可知Fe(OH)3先加入酸，变成Fe3＋，再还原成Fe2＋，再生成Fe(OH)2，则Fe(OH)3无法一步转化为Fe(OH)2，故B正确；高铁酸盐(FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))中Fe为＋6价，很容易得电子变成Fe3＋，具有强氧化性，可用于杀菌消毒，故C正确；先滴加H2O2溶液，再滴加KSCN，不能排除三价铁离子的干扰，正确的为先滴加KSCN溶液，不显红色，排除三价铁离子的干扰，再滴加H2O2溶液后显红色，可证明二价亚铁离子存在，故D错误。【补偿训练】将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2和CuCl2的混合溶液中回收S，其转化如图所示(CuS不溶于水)。下列说法错误的是()A．过程①发生复分解反应，由弱酸反应得到强酸B．过程②中，发生反应的离子方程式为S2－＋2Fe3＋=S＋2Fe2＋C．过程③中，标准状况下11.2LO2参加反应转移2mol电子D．在②中Fe3＋作氧化剂，在③中Fe3＋是氧化产物【解析】选B。A.过程①发生的反应H2S＋CuCl2=CuS↓＋2HCl是复分解反应，由硫化氢生成氯化氢，由弱酸生成强酸，A不选；B.过程②中，Fe3＋转化为Fe2＋，硫化铜是沉淀，不能拆成离子的形式，正确的离子方程式是CuS＋2Fe3＋=Cu2＋＋S＋2Fe2＋，故B选；C.过程③中，标准状况下11.2LO2参加反应其物质的量是eq\f(11.2L,22.4L·mol－1)＝0.5mol，转移0.5mol×2×2＝2mol电子，故C不选；D.过程②中，Fe3＋转化为Fe2＋，Fe3＋作氧化剂，在③中，Fe2＋转化为Fe3＋，Fe3＋是氧化产物，故D不选。二、非选择题(本题共1小题，共15分)7．(2021·杭州高一检测)生物浸出技术在金属冶炼中应用广泛。嗜热细菌在65～80℃酸性水溶液及氧气存在下，能氧化黄铜矿(主要成分CuFeS2)产生硫酸盐，进而生产铜和绿矾，主要流程如下：(1)分离出矿渣的操作是__________________________________________________________________________________________________________________。(2)若试剂b为Fe粉，反应①的化学方程式为_____________________________。(3)氢氧化铁与试剂a发生中和反应，试剂a为________(填化学式)，反应②的化学方程式为________________________________________。(4)最后由硫酸铁溶液获得绿矾晶体的操作步骤为操作步骤依次为加适量铁粉、过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。写出加适量铁粉时发生反应的离子反应方程式__________________________________。【解析】黄铜矿粉与硫酸、氧气及嗜热细菌在65～80℃时反应生成硫酸铁、硫酸铜的混合液，过滤分离矿渣和溶液；硫酸铜加入铁粉生成硫酸亚铁溶液和铜；氢氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁，硫酸铁与铁粉反应生成硫酸亚铁溶液，经过一系列操作制备绿矾。(1)溶液与固体物质分离用过滤的方法；(2)若试剂b为Fe粉，铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，方程式为CuSO4＋Fe=FeSO4＋Cu；(3)氢氧化铁与试剂a发生中和反应生成硫酸铁和水，则试剂a为硫酸；反应的方程式为2Fe(OH)3＋3H2SO4=Fe2(SO4)3＋6H2O；(4)硫酸铁与铁粉反应生成硫酸亚铁，离子方程式为2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋。答案：(1)过滤(2)CuSO4＋Fe=FeSO4＋Cu(3)H2SO42Fe(OH)3＋3H2SO4=Fe2(SO4)3＋6H2O(4)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋应用实践共30分一、选择题(本题共1小题，共10分)8．(2021·蚌埠高一检测)验证Fe3＋与Fe2＋能够相互转化。按下列顺序实验对应现象①向FeCl3溶液加入少量铁粉②滴加KSCN溶液③再滴加几滴氯水ⅰ.溶液由黄色变为浅绿色ⅱ.溶液无明显变化ⅲ.溶液变红下列分析不合理的是()A．解释现象ⅰ的反应2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋B．实验②与③可以调换顺序C．溶液变红涉及的反应Cl2＋2Fe2＋=2Cl－＋2Fe3＋D．比较氧化性：Cl2＞Fe3＋＞Fe2＋【解析】选B。氯化铁能氧化金属铁生成氯化亚铁，方程式为2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，A正确；实验②与③不可以调换顺序，否则不能排除铁离子的影响，B错误；溶液变红是因为氯气氧化亚铁离子为铁离子，所以涉及的反应有Cl2＋2Fe2＋=2Cl－＋2Fe3＋，C正确；根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知氧化性：Cl2＞Fe3＋＞Fe2＋，D正确。【补偿训练】(2021·常州高一检测)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能的绿色水处理剂。工业上制备高铁酸钾以及高铁酸钾处理污水的部分流程如图所示：以下说法不正确的是()A．过程①中一定发生了氧化还原反应B．K2FeO4在水中的电离方程式为K2FeO4=2K＋＋Fe6＋＋4O2－C．污水处理过程中产生Fe(OH)3胶体，使悬浮物聚沉，利用了胶体具有较强吸附能力的特点D．K2FeO4还可以用于处理废水，如可以把废水中的CN－转化为两种无毒气体，反应中CN－是还原剂【解析】选B。过程①中，Fe元素的化合价从＋2升高到＋6，说明该反应是氧化还原反应，选项A正确；K2FeO4在水中的电离方程式为K2FeO4=2K＋＋FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，选项B不正确；胶体具有吸附性，可以吸附悬浮于水中的固体小颗粒而使其发生聚沉，选项C正确；K2FeO4处理废水中的CN－时生成两种无毒气体，根据原子守恒，两种无毒气体应该是N2和CO2，N元素和C元素的化合价均升高，故CN－是还原剂，选项D正确。二、非选择题(本题共1小题，共20分)9．(2021·金华高一检测)利用“价­类”二维图研究物质的性质是一种有效的学习方法。铁及其部分化合物的“价­类”二维图如图所示。(1)X、Y的化学式分别为____________、____________。(2)图中只具有还原性的物质是____________(填化学式)。(3)要证明FeCl2有氧化性、还原性的试剂分别为___________、___________。(4)某实验小组设计如下实验探究亚铁盐的性质。实验操作现象Ⅰ1.0mL0.1mol·L－1FeSO4溶液中滴入1.0mL0.5mol·L－1NaOH溶液生成白色沉淀，3min后沉淀基本变为红褐色Ⅱ1.0mL0.1mol·L－1FeSO4溶液中滴入1.0mL0.5mol·L－1NaHCO3溶液生成白色沉淀，3min后沉淀颜色几乎不变①对实验Ⅱ所得白色沉淀展开研究[(已知Fe(HCO3)2在水中不能大量存在]：ⅰ.取Ⅱ中少量白色沉淀，充分洗涤，向其中加入稀硫酸，沉淀完全溶解，产生无色气泡；ⅱ.向ⅰ所得溶液中滴入KSCN试剂，溶液几乎不变红；ⅲ.向ⅱ所得溶液中再滴入少量H2O2溶液，溶液立即变为红色。根据以上现象，实验Ⅱ中生成的白色沉淀的化学式为______________。②研究过程中发现实验Ⅱ中白色沉淀在空气中久置最终也变为红褐色。则该沉淀的还原性比实验Ⅰ中所得的Fe(OH)2的还原性__________(填“强”或“弱”)。【解析】(1)由图可知，X是Fe元素化合价为＋3的氧化物，则X是Fe2O3；Y是Fe元素化合价为＋2的碱，则Y是Fe(OH)2；(2)单质Fe为铁元素的最低价态，化合价只能升高，只具有还原性；(3)要证明FeCl2具有氧化性，则需使用还原剂，如锌，铝等还原性较强的金属；要证明FeCl2具有还原性，则需使用氧化剂，如新制氯水、酸性KMnO4溶液等氧化性较强的物质；(4)①由ⅱ、ⅲ的现象可知该白色沉淀中含＋2价铁，结合已知条件Fe(HCO3)2在水中不能大量存在，可推知该白色沉淀是FeCO3；②FeCO3在空气中久置变为红褐色，证明FeCO3中的Fe从＋2价被氧化到＋3价，但被氧化所需时间比Fe(OH)2被氧化所需时间长，即FeCO3比Fe(OH)2难被氧化，所以FeCO3的还原性比Fe(OH)2的还原性弱。答案：(1)Fe2O3Fe(OH)2(2)Fe(3)锌(或铝等)新制氯水(或酸性KMnO4溶液等氧化性较强的物质)(4)①FeCO3②弱迁移创新共20分非选择题(本题共1小题，共20分)10．(2021·东莞高一检测)某研究小组同学欲探究某袋敞口放置一段时间的名为“硫酸亚铁家庭园艺精品肥料”的花肥的主要成分及相关性质。首先对该花肥的成分进行了如下假设：a．只含有FeSO4；b．含有FeSO4和Fe2(SO4)3；c．只含有Fe2(SO4)3。将少量花肥粉末溶于水中得到溶液(记为X)，进行实验：实验序号实验操作实验现象ⅰ取2mL溶液X于试管中，加入1mL1mol·L－1NaOH溶液产生红褐色沉淀ⅱ取2mL溶液X于试管中，加入1滴KSCN溶液溶液显红色(1)作出假设b的依据是____________________________________(用文字表述)。(2)该小组同学对实验ⅰ的预期现象是先产生白色沉淀，然后沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，预测产生该现象的依据是________________________、__________________________(用化学方程式或离子方程式表示)。(3)由实验ⅱ可知，花肥中一定含__________(填化学式)。结合实验ⅰ、ⅱ，推测实验ⅰ实际现象与预期现象不符的原因可能是__________________________________________________________________________________________________________________________________(写出1条即可)。为进一步验证假设，该小组同学进行了实验：实验序号实验操作实验现象ⅲ取2mL溶液X于试管中，加入1滴KSCN溶液，再加入1mL水溶液显红色ⅳ取2mL溶液X于试管中，加入1滴KSCN溶液，再加入1mL新制氯水溶液显红色，且颜色比实验ⅲ中的深(4)实验ⅳ中Cl2参加反应的离子方程式是____________________________。(5)通过以上实验可知，假设________(填“a”“b”或“c”)成立。在明确了溶液X的组成后，该小组同学为进一步探究溶液X与锌粉的反应，进行了实验ⅴ。实验序号实验操作实验现象ⅴ取2mL溶液X于试管中，加入少量锌粉无明显现象在操作过程中，发现锌粉漂浮在试管中，影响实验现象的观察，因此未观察到明显现象。该小组同学为确定反应是否发生，查阅资料发现Fe2＋遇铁氰化钾溶液产生蓝色沉淀；据此对实验ⅴ进行了改进，进行了实验ⅵ、ⅶ：实验序号实验操作实验现象ⅵ取2mL溶液X于试管中，加入3滴铁氰化钾溶液产生蓝色沉淀ⅶ取2mL溶液X于试管中，加入少量锌粉，再加入3滴铁氰化钾溶液产生蓝色沉淀，且沉淀量比实验ⅵ中的多(6)由此得出，实验ⅴ中未观察到明显现象，并不意味着未发生反应。写出实验ⅴ中一定发生的反应的离子方程式________________________________。【解析】(1)由于FeSO4具有还原性，放置在空气中一段时间后容易被氧气氧化为Fe2(SO4)3。(2)Fe2＋与NaOH溶液反应生成白色沉淀Fe(OH)2，Fe(OH)2易被氧气氧化，最终转化