31铁及其化合物（B级能力练）-高一化学章节分层检测ABC

第三章铁金属材料第一节铁及其化合物（限时：60分钟）一、选择题1．“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能A．土壤中含有铁粉、二氧化锰等B．黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖则是添加了红色耐高温染料C．土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色CuD．土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3【答案】D【解析】黏土中含有Fe元素，在烧制砖瓦时，与O2反应，生成氧化物，Fe元素的氧化物有3种，FeO与Fe3O4为黑色，Fe2O3为红棕色，故D项正确。2．（2019·河北唐山一中高一月考）有KCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液，用一种试剂就可把它们鉴别出来，这种试剂是A．盐酸 B．烧碱溶液 C．氨水 D．KSCN溶液【答案】B【解析】A．KCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液中分别滴加盐酸，均无明显变化，不能鉴别，故A错误；B．KCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液分别与NaOH混合的现象为：无明显现象、白色沉淀迅速变为灰绿色最后为红褐色、红褐色沉淀、白色沉淀、先生成白色沉淀后消失，现象不同，可鉴别，故B正确；C．氨水不能鉴别MgCl2、AlCl3，故C错误；D．KSCN溶液只能鉴别出FeCl3，故D错误；故答案为B。3．茶叶中铁元素的检验可经过选项中四个步骤完成，各步骤中选用的实验用品不能都用到的是A．将茶叶灼烧成灰，选用①、②和⑨B．用浓盐酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释，选用④和⑦C．过滤得到滤液，选用④、⑤、⑥和⑦D．检验滤液中的，选用③、⑧和⑩【答案】C【解析】A.将茶叶灼烧成灰，应在坩埚中加热，用到的仪器有①、②、⑨和三脚架或带铁圈的铁架台，A项所选实验用品都能用到；B.用浓盐酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释，应在烧杯中进行，可用玻璃棒搅拌，B项所选实验用品都能用到；C.过滤时不需要用容量瓶，C项所选实验用品不能都用到；D.检验滤液中的，可取少量滤液于试管中，用胶头滴管滴入溶液，用到的实验用品有③、⑧和⑩，D项所选实验用品都能用到；答案选C。4．电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔，制作印刷电路板。下列说法正确的是A．该反应为置换反应B．用KSCN溶液可检验废液中的Fe2+C．可用置换法回收废液中的铜D．Fe3+能溶解Cu说明Cu比Fe金属性强【答案】C【解析】A.一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和化合物的反应是置换反应，该反应不是置换反应，A错误；B.用KSCN溶液可检验废液中的Fe3+，不能检验亚铁离子，B错误；C.铁的金属性强于铜，可以把铜离子置换生成铜，因此可用置换法回收废液中的铜，C正确；D.Fe3+能溶解Cu说明铁离子氧化性强于铜离子，但Cu比Fe金属性弱，D错误。答案选C。点睛：氧化性和还原性的强弱只取决于电子得失的难易，而与电子得失的多少无关，利用比较的思想，结合物质在化学反应中的性质表现，比较物质氧化性和还原性的相对强弱。例如在氧化还原反应中氧化性：氧化剂＞氧化产物；氧化剂＞还原剂；还原性：还原剂＞还原产物；还原剂＞氧化剂。5．已知如下三个实验均能发生化学反应：①②③将铁钉放入硫酸铜溶液中向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水将铜丝放入氯化铁溶液中下列判断正确的是A．实验①中铁作还原剂 B．实验②中既显氧化性又显还原性C．实验③中发生的是置换反应 D．上述实验证明氧化性:【答案】A【解析】A.由①中发生Fe+Cu2+＝Fe2++Cu，Fe元素的化合价升高，则Fe作还原剂，故A正确；B.向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水：2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl－，反应中Fe元素的化合价升高,则Fe2+只能表现还原性，故B错误；C.置换反应是单质与化合物反应生成新单质和新化合物,而③中发生Cu+2Fe3+＝2Fe2++Cu2+，生成物中没有单质，则不是置换反应，故C错误；D.由发生的三个反应利用氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知上述实验证明氧化性为Fe3+＞Cu2+＞Fe2+，故D错误；答案选A。6．相同质量相同形状的铁和锌，分别与等质量，等浓度的稀盐酸反应，产生氢气的量与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是（）A．乙表示锌与盐酸的反应B．锌可能与盐酸恰好完全反应，而铁有剩余C．两个反应消耗金属的质量相等D．所得溶液的质量相等【答案】B【解析】【分析】根据方程式Zn+2HCl=ZnCl2+H2可知65gZn完全反应可以消耗36.5gHCl，产生2g氢气；根据方程式Fe+2HCl=FeCl2+H2可知56gFe完全反应可以消耗36.5gHCl，产生2g氢气。【详解】A．锌比铁活泼，反应速率更快，所以甲表示锌与盐酸的反应，乙表示铁与盐酸的反应，故A错误；B．据图可知最终产生的氢气的质量相等，则消耗的盐酸的质量相等，则消耗的锌的质量多，铁的质量少，根据“等质量的锌和铁”可知铁有剩余，故B正确；C．根据B选项分析可知消耗的锌的质量多，铁的质量少，故C错误；D．生成的氢气质量是相等的，则参加反应的盐酸的质量也是相等的，无剩余，铁消耗得少、锌消耗得多，所得溶液的质量不相等，故D错误；综上所述答案为B。7．化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价—类”二维图。铁元素的“价—类”二维图如图所示，下列说法正确的是（）A．工业上用CO还原Fe2O3炼铁，该反应为置换反应B．Fe3O4中铁元素为+4价C．维生素能将Fe3+转化为Fe2+，该过程中维生素C作还原剂D．Fe(OH)2浊液露置于空气中，由白色立即变为红褐色【答案】C【解析】A.用还原，反应物中没有单质，故该反应不是置换反应，A项错误；B.中部分铁元素显+3价，部分铁元素显+2价，B项错误；C.维生素将转化为，使元素发生还原反应，维生素表现出还原性，作还原剂，C项正确；D.浊液露置于空气中易被空气氧化，白色迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，D项错误。答案选C。8．向一定量的Fe、FeO、的混合物中，加入100mL1mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL（标准状况）的气体，所得溶液中，加入KSCN溶液无血红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的混合物，能得到铁的质量为（）A．2.8g B．5.6g C．11.2g D．无法计算【答案】A【解析】铁、氧化铁、氧化亚铁混合物与盐酸反应，恰好使混合物完全溶解，说明盐酸也刚好反应完，加入KSCN溶液无血红色出现，说明溶液中无铁离子，而是亚铁离子，故生成FeCl2，根据守恒关系，,,因此混合物中含铁的物质的量为0.05mol，用足量CO在高温下最终得到铁单质，铁的质量为，故A正确；综上所述，答案为A。【点睛】加入KSCN溶液无血红色出现，得出产物为氯化亚铁，利用守恒关系解决这类问题。9．（2020·浙江诸暨中学高一期中）向100mLFe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉，充分反应后溶液中固体剩余物的质量与加入铁粉的质量如图所示。忽略溶液体积的变化，下列说法不正确的是A．a点时溶液中阳离子为Cu2+、Fe2+和Fe3+B．b点时溶液中发生的反应为：Fe＋Cu2+=Cu＋Fe2+C．c点时溶液中溶质的物质的量浓度为0.5mol·L－1D．原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度之比为1∶1【答案】D【解析】【分析】向100mLFe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉，首先铁离子氧化单质铁，然后是铜离子氧化单质铁，结合反应的方程式和图像分析判断。【详解】A、向100mLFe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉，先发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，后发生反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，如图加入0.56g(即0.01mol)Fe之后开始出现固体，则a点溶液中阳离子为Cu2+、Fe2+和Fe3+，故A正确；B、由图可得，加入铁粉从0.56g～1.68g(即0.01mol～0.03mol)时，剩余物为1.28g，而1.28gCu的物质的量为0.02mol，所以此时发生反应为：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，b点在该范围内，故B正确；C、加入铁粉为从0.56g～2.24g(即0.01mol～0.04mol)时，若发生反应Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，则生成0.03mol(即1.92g)Cu，而由图示可得剩余物为1.84g，所以此时溶液中早已没有Cu2+，设0.03mol铁粉中与Cu2+反应的为xmol，剩余ymol，则生成Cu的质量为64xg，剩余铁的质量为56yg，所以x+y=0.03、64x+56y=1.84，解得：x=0.02、y=0.01，因此加入铁粉从0.56g～1.68g(即0.01mol～0.03mol)时，刚好与溶液中的Cu2+反应完全，溶液中溶质为FeSO4，又根据前面的分析可得反应Fe+2Fe3+=3Fe2+生成Fe2+0.03mol，又因为反应Fe+Cu2+=Cu+Fe2+生成Fe2+0.02mol，所以c点时溶液中溶质的物质的量浓度为：(0.03mol+0.02mol)÷0.1L=0.5mol·L1，故C正确；D、由前面的分析可得，原溶液中Fe3+为0.02mol，则Fe2(SO4)3为0.01mol，Cu2+为0.02mol，则CuSO4为0.02mol，所以原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度之比=物质的量之比，为1：2，故D错误。答案选D。【点睛】本题通过铁与Fe2(SO4)3和CuSO4的反应，结合图像考查氧化还原反应的有关计算问题，重在考查分析推理、数据处理和计算等能力，综合性较强、难度较大，解题时注意把握氧化性的强弱及发生的反应，结合图像数据分析推理计算，特别注意：当铁不足时，剩余物的质量为生成铜的质量，当铁过量时，剩余物的质量为生成的铜和剩余铁的质量之和，根据这一点结合图像数据及反应关系，确定溶液中Cu2+的物质的量。二、非选择题10．某同学利用如图所示的实验装置进行铁跟水蒸气反应的实验，并研究铁及其化合物的部分性质。请回答下列问题：（1）该同学为确定反应后硬质试管中固体物质的成分，设计了如下实验方案：①待硬质试管冷却后，取少许其中的固体物质溶于稀硫酸得溶液B；②取少量溶液滴加溶液，若溶液变红色，则说明硬质试管的固体物质中一定有______________，可能有___________________；若溶液未变红色，则说明硬质试管中固体物质的成分是___________________。（2）该同学按（1）中所述实验方案进行了实验，结果溶液未变红色，原因是__________________________（用离子方程式表示）。（3）该同学马上另取少量溶液，使其与溶液反应。若按如图所示操作，可观察到试管中先生成白色沉淀，后沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的现象，请写出白色沉淀变为红褐色的过程中所发生反应的化学方程式：__________________________________________________________________________。【答案】（1）和【解析】【分析】硬质试管中发生反应的化学方程式为，故反应后硬质试管中固体物质中必含有；四氧化三铁与稀硫酸反应生成硫酸铁、硫酸亚铁，但该实验中固体用酸溶后溶液中是否有铁离子，取决于铁是否完全参加反应，据此回答。【详解】(1)取②中少量溶液滴加溶液，若溶液变红色，说明有，由反应产物转化而来，说明硬质试管的固体物质中一定有，可能有少量未反应的Fe，因为少量铁剩余不影响上述现象；若溶液未变红色，说明无，则固体物质的成分为和，残渣在用酸溶解时因为铁较多而使消耗完，溶液中存在着的是；(2)结合(1)的分析，可知溶液未变红色的原因是铁和铁离子反应生成了亚铁离子，铁离子消耗完了，离子方程式为：；(3)另取少量溶液，与溶液反应，可观察到试管中先生成白色沉淀，则溶液B中含FeSO4、不含Fe2(SO4)3，若按如图所示操作，FeSO4与溶液发生复分解反应，产生白色Fe(OH)2沉淀，Fe(OH)2沉淀被溶解氧或接触空气中氧气后被氧化，沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的现象，故发生反应的化学方程式：。11．（2020·山东临沂高一期末）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。Ⅰ.(1)电子工业常用30%的溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔来制造印刷电路板。写出溶液与铜发生反应的离子方程式_________。(2)某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并获得氯化铁晶体，准备采用下列步骤：回答下列问题：①试剂a是_____(用化学式表示)；操作Ⅰ用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和_______。②上述流程中操作Ⅲ包括蒸发浓缩、_______、过滤、洗涤。Ⅱ.市售某种补铁口服液的主要成分是葡萄糖酸亚铁。根据名称认为该糖浆中含有，设计方案进行验证。方案试剂X方案ⅰ酸性溶液方案ⅱ依次加入5滴溶液、氯水(3)方案ⅰ中预期现象与实验现象相同，并不能证明补铁口服液中一定含有，猜想理由是_______。(4)方案ⅱ中预期现象是_____；若方案ⅱ实际操作中自始至终无明显现象，说明符合方案ⅰ猜想理由。为验证猜想，在方案ⅱ的基础上可进行操作：________，即可得到预期的现象。【答案】（1）（2）漏斗冷却结晶（3）高锰酸钾褪色说明被还原，补铁口服液中除了有外还有其他还原剂，因此褪色不一定证明是高锰酸钾与反应（4）加入后无明显现象，加入氯水后溶液变血红色继续加入过量的氯水【解析】(1)氯化铁溶液与铜发生反应的离子方程式：；(2)①要回收腐蚀废液中的铜，得加入还原剂，且不能引入新的杂质，故试剂a是铁Fe；固液分离采用过滤操作，操作Ⅰ过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗；②上述流程中操作Ⅲ为从溶液中得到晶体，操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤；(3)高锰酸钾具有强氧化性，能够氧化亚铁离子等一些还原性的粒子；方案ⅰ中预期现象与实验现象相同，并不能证明补铁口服液中一定含有，猜想理由是：高锰酸钾褪色说明被还原，补铁口服液中除了有外还有其他还原剂，因此褪色不一定证明是高锰酸钾与反应；(4)根据名称认为该糖浆中含有，则方案ⅱ中预期现象是：加入后无明显现象，加入氯水后溶液变血红色；若方案ⅱ实际操作中自始至终无明显现象，说明符合方案ⅰ猜想理由。为验证猜想，在方案ⅱ的基础上可进行操作：继续加入过量的氯水，即可得到预期的现象。12．（2020·山西祁县中学高一月考）根据下图的化学反应框图解图。已知：粉末化合物A是红棕色，粉末单质B是金属单质(1)单质F是________，溶液E加入氢氧化钠溶液的现象是_____________________；(2)写出下列反应的化学方程式：A+B→C+D_____________________________________；D→H：_________________________________。(3)写出下列反应的离子方程式：E＋Cl2→G：__________________；G＋C→E：________________________；B→F＋H：__________________________。【答案】（1）H2(氢气)生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色（2）2Al+Fe2O32Fe+Al2O3Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O（3）2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl2Fe3++Fe=3Fe2+2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2↑【解析】【分析】粉末化合物A是红棕色，粉末单质B是金属单质，粉状单质B能与强碱溶液反应产生单质F说明B为铝，F为氢气，结合转化关系可知，A为Fe2O3，C为Fe，D为Al2O3，E为FeCl2，G为FeCl3，H为NaAlO2，据此解答。【详解】粉末化合物A是红棕色，粉末单质B是金属单质，粉状单质B能与强碱溶液反应产生单质F说明B为铝，F为氢气，结合转化关系可知，A为Fe2O3，C为Fe，D为Al2O3，E为FeCl2，G为FeCl3，H为NaAlO2。(1)由上述分析可知，单质F是H2(氢气)，溶液E为FeCl2溶液，向FeCl2溶液中加入氢氧化钠溶液先生成氢氧化亚铁，后迅速被氧化为氢氧化铁，现象是生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；故答案为：H2(氢气)；生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；(2)A+B→C+D的反应为铝热反应，化学方程式为：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3；D→H的化学方程式：Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O；故答案为：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3；Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O；(3)E＋Cl2→G的离子方程式：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl；G＋C→E的离子方程式：2Fe3++Fe=3Fe2+；B→F＋H：2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2↑，故答案为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl；2Fe3++Fe=3Fe2+；2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2↑。【点睛】本题考查无机物推断，涉及Al、Fe元素单质化合物的性质，物质的颜色是推断突破口，注意对基础知识的掌握。13．（2020·北京市朝阳区人大附中朝阳分校高一其他）长期放置的FeSO4溶液易被氧化而变质，某兴趣小组进行了如下实验：(1)设计实验检验FeSO4溶液的变质程度实验方案实验现象实验结论步骤1取待检测液于试管中，向其中滴加KSCN溶液________FeSO4溶液部分变质步骤2______________①将上述方案补充完整②若要使部分变质的FeSO4复原，方法是__________。(写离子反应方程式)(2)利用部分变质的FeSO4溶液制备Fe2O3①填写下列各空：a.