2024-2025年新教材高中化学课时检测15铁及其化合物之间的转化关系含解析鲁科版必修第一册

PAGEPAGE7铁及其化合物之间的转化关系1．以下转化过程不行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)3解析：选CA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＋，进行如下试验操作时，最佳依次是()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．①② B．③②C．③① D．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视察。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，从反应体系中视察到颜色的改变是()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，简洁被溶解的O2氧化产生Fe(OH)3，因此会看到沉淀由白色变为灰绿色，最终变为红褐色。故反应现象中颜色的改变是无色→浅绿→白色→灰绿→红褐，故选D。4．为了验证Fe3＋的性质，某化学爱好小组设计了下图所示的一组试验，其中试验方案设计错误的是()A．② B．③C．③④ D．①②③④⑤解析：选C①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，其产量干脆关系国民经济命脉。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中须要加具有氧化性的试剂C．A与稀硝酸反应肯定能实现元素M在①中发生的价态改变D．元素M在②中发生的价态改变也能通过加碘化钾溶液实现解析：选CA项，依据转化关系可确定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，须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．向肯定量的铜和Fe2O3的混合物中加入200mL1.5mol·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∶2B．反应后的溶液中CuSO4的物质的量的浓度为1mol·L－1C．若用CO还原等质量的原混合物，充分反应后，质量将削减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，且二者满意物质的量之比为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\o\al(2－,4)守恒，反应后的溶液中CuSO4的物质的量浓度为＝eq\f(1.5mol·L－1,3)＝0.5mol·L－1，B不正确；原混合物与硫酸反应，生成硫酸盐和水，n(H2SO4)＝0.3mol，则原混合物中含0.1molFe2O3，含0.3mol氧原子，若用CO还原等质量的原混合物，则削减的质量等于原混合物中所含氧的质量，即为0.3mol×16g·mol－1＝4.8g，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，发觉固体能被磁铁吸引，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发觉固体能被磁铁吸引，说明肯定含有铁，则反应后溶液中肯定不能存在氢离子、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①FeO②Fe2O3③Fe3O4④FeS⑤Fe(OH)3⑥NH4Fe(SO4)2·12H2O⑦FeSO4，将上述物质分别溶于足量稀盐酸后进行试验，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①④⑦B．加铜片能发生反应2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋的是②⑤⑥C．滴加KSCN溶液显红色，滴加KMnO4溶液紫红色褪去的是③D．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、乙两组试验。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依次能达到试验目的的是()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CKOH溶液溴水D溴水酸性KMnO4溶液解析：选B甲组，在Fe3＋存在的条件下检验Fe2＋，要解除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．铁是人类较早运用的金属之一。运用铁及其化合物的学问，完成下列问题。(1)中国古代四大独创之一的指南针是由自然磁石制成的，其主要成分是________________。(2)在配制FeCl2溶液时，经常向溶液中加入少量铁粉，其目的是___________________。(3)试验室在制备Fe(OH)2时必需隔绝空气，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，下列结果不行能出现的是__________(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。请设计一个简洁试验证明红砖中含有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，试验室在制备Fe(OH)2时必需隔绝空气，否则发生的现象是白色沉淀快速变为灰绿色，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先参与反应，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＋，溶液中阳离子不行能含Fe3＋，故C符合；只有铁剩余时，可发生反应：Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋，溶液中阳离子不行能含Cu2＋，故D符合；(5)试验证明红砖中含有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)白色沉淀快速变为灰绿色，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40mL5mol·L－1的盐酸恰好完全溶解，所得溶液还需汲取0.56LCl2(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∶3 B．3∶4C．5∶6 D．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)＝5mol·L－1×0.040L＝0.2mol，则易推知生成0.1mol水，因此该氧化物中n(O)＝0.1mol；由2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－，简洁算出n(Fe2＋)＝0.05mol，则铁的氧化物与盐酸反应生成的FeCl2的物质的量为0.05mol，从而推出与盐酸反应生成的FeCl3所含Cl－的物质的量为n(Cl－)＝0.2mol－2×0.05mol＝0.1mol，则有n(Fe3＋)＝eq\f(1,3)n(Cl－)＝eq\f(1,30)mol，故该氧化物中Fe原子与O原子的物质的量之比为eq\f(nFe,nO)＝eq\f(nFe2＋＋nFe3＋,nO)＝eq\f(0.05mol＋\f(1,30)mol,0.1mol)＝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学问的重要模型和工具，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①B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，快速发生转化②生成红棕色粉末C．由图可预料：高铁酸盐(FeOeq\o\al(2－,4))具有强氧化性，可用于消毒。FeOeq\o\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CA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，快速反应生成Fe3O4，错误；C项，由图可预料：高铁酸盐(FeOeq\o\al(2－,4))中的铁元素处于最高价态，简洁得到电子，具有强氧化性，可用于消毒，FeOeq\o\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．某班同学用以下试验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：(1)分别取肯定量氯化铁、氯化亚铁、溴化亚铁固体，均配制成0.1mol·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2mLFeCl2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试验不够严谨，该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL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10mL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缘由提出了假设：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。试验步骤、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(5)已知：Br2＋2Fe2＋=2Fe3＋＋2Br－。若在50mL上述FeBr2溶液中通入112mLCl2(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，解除氧气对试验的影响；(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(0.112L,22.4L·mol－1)＝0.005mol，n(FeBr2)＝0.1mol·L－1×0.05L＝0.005mol，依据得失电子守恒分析得反应中有0.005mol亚铁离子被氧化，有0.005mol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(解除氧气对试验的影响)(4)①CCl4下层呈橙红色，上层呈无色②KSCN溶液溶液变为红色(5)2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2=2Fe3＋＋Br2＋4Cl－14．铁是人体不行缺少的微量元素，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。试验步骤如下：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)试验中用已经精确量取的浓硫