高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 物质的性质与转化第1节 铁的多样性第1课时精练

第3章物质的性质与转化

第1节　铁的多样性

第1课时　亚铁盐和铁盐

课后篇素养形成

合格考达标练

1.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是(　　)

A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4

B.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2

C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉,然后过滤

D.Fe3+与KSCN反应产生红色沉淀

答案C

解析赤铁矿的主要成分是Fe2O3;铁与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4和H2;铁粉可将FeCl3还原成FeCl2;Fe3+与KSCN反应不会生成沉淀。

2.某溶液中,滴加KSCN溶液时无明显现象发生,再滴入少量氯水,溶液立即显红色。则原溶液中一定含有的是              (　　)

A.Fe2+ B.Fe3+

C.K+ D.N

答案A

解析在溶液中加入硫氰酸钾溶液,溶液变为红色,证明原溶液中含有三价铁离子;某溶液中加入KSCN溶液无明显现象,再滴加氯水,溶液立即变为红色,说明原溶液含有亚铁离子,加入氯水发生反应2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,生成的铁离子和硫氰酸根离子结合生成红色物质。

3.将适量铁粉放入三氯化铁溶液中,完全反应后,溶液中的Fe3+和Fe2+浓度相等,则已反应的Fe3+与未反应的Fe3+的物质的量之比是(　　)

A.2∶3 B.3∶2

C.1∶2 D.1∶1

答案A

解析Fe与Fe3+发生反应:2Fe3++Fe3Fe2+,假设生成Fe2+的浓度为3a mol·L-1,则发生反应的Fe3+的浓度为2a mol·L-1,则已反应的Fe3+与未反应的Fe3+的物质的量之比为2∶3。

4.下列物质能通过化合反应直接制得的是(　　)

①FeCl2　②FeCl3　③HCl

A.只有①② B.只有②

C.只有①③ D.①②③

答案D

解析Fe+2FeCl33FeCl2、2Fe+3Cl22FeCl3、H2+Cl22HCl。

5.已知硝酸能将Fe2+氧化为Fe3+。某同学对未知物A盐的水溶液进行了鉴定,实验过程及现象如图所示:

现对A、B、C、D作出的如下推断中,不正确的是(　　)

A.盐A一定是FeCl3

B.白色沉淀B是AgCl

C.滤液C中一定含Fe3+

D.无法确定A中是否含有Fe2+

答案A

解析生成白色沉淀证明A中含Cl-,B为AgCl,A与酸化的AgNO3溶液反应生成C,C遇KSCN生成D(红色溶液),则C中一定含Fe3+,A中也可能含Fe2+。因为A中加入了酸化的硝酸银溶液,相当于有硝酸存在,硝酸可以把Fe2+氧化成Fe3+。

6.不能证明Fe3+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Fe3+的溶液遇到KSCN溶液时变成红色

D.往氯化铁溶液中通入H2S时出现浑浊

答案C

解析硫酸铁溶液可溶解铁粉,反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+,该反应属于氧化还原反应,Fe3+做氧化剂,表现氧化性,故A项不符合题意;氯化铁溶液溶解含铜的印刷电路板,反应的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,属于氧化还原反应,Fe3+做氧化剂,表现氧化性,故B项不符合题意;含Fe3+的溶液遇到KSCN溶液时变成红色,反应的离子方程式为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,故C项符合题意;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+H2S2FeCl2+S↓+2HCl,属于氧化还原反应,Fe3+做氧化剂,表现氧化性,故D项不符合题意。

7.为了检验某FeCl2溶液是否变质,可向溶液中加入的最佳试剂是(　　)

A.NaOH溶液 B.铁片

C.KSCN溶液 D.石蕊溶液

答案C

解析氯化亚铁溶液变质是Fe2+被氧化成Fe3+,Fe3+能与SCN-结合使溶液呈红色,这一反应是Fe3+的特征反应,所以可用KSCN溶液检验某FeCl2溶液是否变质。

8.为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性,某同学设计如下实验方案,其中符合实验要求而且完全正确的是              (　　)

答案A

解析A项,在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水,氯化亚铁溶液为浅绿色,+2价的铁被氯水氧化生成+3价的铁,变成黄色,所以正确;B项,锌具有还原性,氯化亚铁溶液中+2价的铁具有氧化性,能氧化锌,同时析出黑色固体铁,实验现象描述不完整,所以错误;C项,离子方程式左右电荷不守恒,正确的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+,所以错误;D项,氯化铁溶液为黄色,反应后氯化亚铁溶液为浅绿色,氯化铜溶液为蓝绿色,所以错误。

9.电子工业常用30%的氯化铁溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制作印刷电路板。某工艺对腐蚀废液的处理采用了下列实验方案:

(1)加入的①物质的化学式是　, 

写出主要反应的化学方程式: 　。 

(2)滤渣③的成分是　　　　,操作Ⅱ的名称是　　　　,加过量④反应的离子方程式是　 　。 

(3)将②⑤合并通入⑥后溶液颜色变化为　　　　　　　　　　　　,该反应的离子方程式为　 　。 

(4)该实验方案的目的是　。 

答案(1)Fe　2FeCl3+Fe3FeCl2、CuCl2+FeFeCl2+Cu　

(2)Fe、Cu　过滤　Fe+2H+Fe2++H2↑

(3)浅绿色变为棕黄色　2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-

(4)重新获得三氯化铁溶液,并回收金属铜

等级考提升练

10.向某固体的水溶液中加Fe2+的溶液后,无明显变化,当滴加几滴溴水后,混合液出现红色。那么,由此得出的下列结论错误的是(　　)

A.该固体中一定含有SCN-

B.Fe3+的氧化性比Br2的氧化性强

C.Fe2+被Br2氧化为Fe3+

D.Fe2+与SCN-不能形成红色的化合物

答案B

解析向含Fe2+的溶液中滴加几滴溴水后,混合液出现红色由于Br2能将Fe2+氧化成Fe3+,即Br2的氧化性比Fe3+的氧化性强,说明该固体中存在SCN-,且Fe2+与SCN-不能形成红色的化合物。

11.下列叙述正确的是(　　)

A.向某溶液中加入KSCN后无明显现象,证明溶液中不含有Fe3+

B.FeCl2无法直接通过化合反应得到

C.向某溶液中通入Cl2,再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+

D.因为在金属活动性顺序中Cu排在Fe后面,故把铜粉加入FeCl3溶液中不发生反应

答案A

解析FeCl2可由化合反应Fe+2FeCl33FeCl2得到;判断溶液中含有Fe2+的正确方法是先加入KSCN溶液,溶液不变色(无Fe3+),再通入Cl2后变为红色,从而证明有Fe2+;Fe3+具有较强的氧化性,可与Cu发生反应Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+。

12.(2020云南文山州广南一中高一期中)在含有FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,下列判断正确的是(　　)

A.加入KSCN溶液可能变红色

B.溶液中一定含有Fe2+

C.溶液中一定不含Cu2+

D.剩余固体中一定含有Fe

答案B

解析由于有金属存在,溶液中一定不存在Fe3+,所以加入KSCN溶液一定不变红色,故A错误;有金属存在,Fe3+、Cu2+的氧化性强弱顺序为Fe3+>Cu2+,Fe3+优先反应,溶液中一定存在Fe2+,故B正确;若Fe不足,溶液中可能有Cu2+,故C错误;根据以上分析可知如果铁不足,剩余的固体可能没有铁,故D错误。

13.下列有关Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是(　　)

A.该溶液中K+、Fe2+、SCN-、Br-可以大量共存

B.和H2S反应的离子方程式:2Fe3++H2SFeS+2H+

C.和Ba(OH)2溶液反应的离子方程式:Fe3++S+Ba2++3OH-Fe(OH)3↓+BaSO4↓

D.1 L 0.1 mol·L-1该溶液和足量的Zn充分反应,生成11.2 g Fe

答案D

解析Fe2(SO4)3溶液中的Fe3+与SCN-发生显色反应,在溶液中不能大量共存,故A项错误;铁离子能够与H2S发生氧化还原反应,生成亚铁离子和单质硫沉淀,故B项错误;Fe2(SO4)3溶液和Ba(OH)2溶液反应生成氢氧化铁沉淀和硫酸钡沉淀,铁离子和硫酸根离子的物质的量的比为2∶3,正确的离子方程式为2Fe3++3S+3Ba2++6OH-2Fe(OH)3↓+3BaSO4↓,故C项错误;1 L 0.1 mol·L-1该溶液中含有溶质硫酸铁0.1 mol,0.1 mol硫酸铁中含有0.2 mol铁离子,与足量锌反应可以生成0.2 mol铁,生成铁的质量为11.2 g,故D项正确。

14.将11.2 g铁粉加入250 mL 2 mol·L-1的氯化铁溶液中,充分反应后,其结果是(　　)

A.铁有剩余,溶液呈浅绿色,Cl-浓度基本不变

B.往溶液中滴入KSCN溶液,不显红色

C.Fe2+与Fe3+的物质的量之比为6∶1

D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5

答案C

解析铁粉和Fe3+发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+,11.2 g铁粉的物质的量是0.2 mol,250 mL 2 mol·L-1的氯化铁溶液中含氯化铁的物质的量是0.5 mol,所以铁反应完全,剩余0.1 mol Fe3+,生成0.6 mol Fe2+。铁没有剩余,氯化铁有剩余,Cl-浓度基本不变,故A项错误;氯化铁有剩余,所以往溶液中滴入KSCN溶液,显红色,故B项错误;Fe2+与Fe3+的物质的量之比为0.6∶0.1=6∶1,故C项正确;铁被氧化生成的Fe2+与Fe3+被还原生成的Fe2+的物质的量比是1∶2,即氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2,故D项错误。

15.向100 mL碘化亚铁溶液中缓慢通入标准状况下4.48 L氯气,完全反应后,溶液中有一半的Fe2+未被氧化,则原碘化亚铁溶液的物质的量浓度是(　　)

A.1.2 mol·L-1 B.1.5 mol·L-1

C.1.6 mol·L-1 D.2.0 mol·L-1

答案C

解析还原性强弱:I->Fe2+,往100 mL碘化亚铁溶液中缓慢通入4.48 L(标准状况)氯气,氯气先氧化碘离子,再氧化亚铁离子,已知氯气的物质的量为=0.2 mol,发生反应:Cl2+2I-2Cl-+I2,I-完全氧化后,溶液中一半的Fe2+被氧化成Fe3+,发生反应:Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+,设原FeI2溶液的物质的量浓度为a mol·L-1,则c(I-)=2c(FeI2)=2a mol·L-1、c(Fe2+)=a mol·L-1,根据得失电子守恒:0.2 mol×2=2a mol·L-1×0.1 L+0.5a mol·L-1×0.1 L,解得a=1.6。

16.为了探究铁、铜及其化合物的性质,某同学设计并进行了下列实验。

已知:3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)。请回答:

(1)虚线框处宜选择的装置是　　　　(填“甲”或“乙”);实验时应先将螺旋状铜丝加热,变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中,观察到的实验现象是　　　　　　　　　　　　。 

(2)实验后,取硬质玻璃管中适量的固体,用一定浓度的盐酸溶解,滴加KSCN溶液,没有出现红色,说明该固体中没有+3价的铁。判断结论是否正确并说明理由:　。 

答案(1)乙　铜丝由黑变红色,试管壁有水珠生成

(2)不正确。因为铁过量时会发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+

解析根据实验装置图,进行的是铁与水蒸气反应的实验,再利用生成的氢气还原氧化铜。

(1)氢气的密度小于空气,应该采用瓶口向下收集氢气,虚线框处宜选择的装置是乙;氢气能够还原氧化铜,实验时应将螺旋状铜丝加热,变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中,可以看到铜丝由黑色变红色,试管壁有水珠生成。

(2)根据3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g),实验后铁粉可能剩余,用一定浓度的盐酸溶解时,过量的铁可以将Fe3+还原成Fe2+,反应的离子方程式为Fe+2Fe3+3Fe2+,从而导致滴加KSCN溶液时没有出现红色。

17.某同学为了验证Fe3+是否能氧化H2SO3生成H2SO4,他用50 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后,进行以下实验。

已知:SO2和H2SO3均能使品红溶液褪色。

(1)请完成并配平下列化学方程式并填写空白:

2FeCl3+SO2+　　　　 　　　　　+H2SO4+　　　　　,反应中的氧化产物是　　　　　(写化学式)。 

(2)吸收液中除了含有H+、Cl-、S以外,对其他成分(Fe3+、Fe2+、H2SO3)的可能组合进行探究:

①提出假设。假设1:溶液中存在Fe3+、Fe2+;

假设2:溶液中存在　　　　　。 

②设计方案进行实验,验证假设。请写出实验步骤以及预期的现象和结论(可不填满)。

限选实验试剂和仪器:试管、滴管、0.1 mol·L-1 KMnO4溶液、0.1 mol·L-1 KSCN溶液、品红稀溶液。

答案(1)2H2O　2FeCl2　2HCl　H2SO4

(2)①Fe2+、H2SO3

②

解析(1)二氧化硫可以被三价铁离子氧化为硫酸根离子,三价铁离子自身被还原为亚铁离子,所以产物有氯化亚铁、硫酸和盐酸,根据电荷守恒和原子守恒,氯化铁和二氧化硫反应的化学方程式为2FeCl3+SO2+2H2O2FeCl2+H2SO4+2HCl,反应中,硫元素化合价升高,所以硫酸是氧化产物。

(2)①三价铁离子具有氧化性,亚硫酸具有还原性,二者不能组合,所以假设2应是溶液中存在Fe2+、H2SO3。②三价铁离子能与硫氰酸钾反应生成红色物质,亚硫酸和二氧化硫均能使品红溶液褪色,检验三价铁离子可以将1~2滴0.1 mol·L-1KSCN溶液滴加到待测样品溶液中,检验亚硫酸可以将品红稀溶液滴到样品溶液中,验证时不能使用KMnO4溶液,因它可以同时氧化Fe2+和H2SO3。由于用FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气,Fe3+可以氧化H2SO3,故Fe3+与H2SO3不能共存,溶液中有H2SO3就一定有Fe2+,所以用品红稀溶液验证了H2SO3的存在就不必再验证Fe2+。

新情境创新练

18.铁是人类较早使用的金属之一。运用所学知识,回答下列问题。

(1)将FeCl3饱和溶液滴入沸水可以制得Fe(OH)3胶体。鉴别Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)胶体区别于其他分散系的本质特征是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)人体不易吸收三价铁离子,所以常用硫酸亚铁治疗缺铁性贫血。解释补铁的同时服用维生素C的原因:　　　　　　　　　　　　 　　　　。 

(4)电子工业用FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜,制造印刷电路板,请写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　。 

工程师欲从制造印刷电路板的废水中回收铜,并获得FeCl3溶液,设计如下方案:

根据上述设计方案并结合所学知识回答以下问题。

(5)检验滤液E中金属阳离子的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(6)通入F发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)用可见光照射两种分散系(或利用丁达尔现象)

(2)分散质微粒直径在1~100 nm

(3)服用维生素C可以保护二价铁离子不被氧化成三价铁离子,促进药物的吸收(或者维生素C有还原性,防止亚铁离子被氧化等)

(4)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+

(5)滴加KSCN溶液无变化,再滴加氯水(或双氧水)显红色,则有Fe2+(或滴加NaOH溶液产生白色沉淀,白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,则有Fe2+)

(6)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-

解析(1)鉴别Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液的方法是利用丁达尔现象,胶体可以产生丁达尔现象。

(2)胶体区别于其他分散系的本质特征是分散质微粒直径介于1~100 nm。

(3)维生素C具有还原性,服用维生素C可以保护二价铁离子不被氧化成三价铁离子,促进药物的吸收。

(4)FeCl3溶液与铜反应的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。

(5)废液中含有铜离子和亚铁离子,加入金属铁置换出铜,滤渣C中为铜和过量的铁,加入盐酸溶解铁过滤得到铜,滤液E与含B的滤液合并后通入氯气生成氯化铁。检验滤液E中亚铁离子的方法是滴加KSCN溶液无变化,再滴加氯水(或双氧水)显红色。

(6)通入氯气发生反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。