2024届鲁科版高考化学一轮复习第3章第1节铁的多样性作业含答案

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第3章 第1节 铁的多样性
[基础练]
1．(2022·上海一模)向FeCl3、CuCl2的混合液中加入一定量的铁粉，充分反应后仍有固体存在。则下列判断正确的是(　　)
A．加入KSCN溶液一定不变红色
B．溶液中不一定含有Fe2＋
C．溶液中一定含有Cu2＋
D．剩余固体中不一定含有Cu
解析：由于FeCl3的氧化性强于CuCl2，所以加入的铁粉先与FeCl3反应生成了FeCl2，多余的铁粉再与CuCl2反应生成了Cu单质。有固体剩余，若固体只有铜，则反应后的溶液中一定无三价铁离子存在，一定存在亚铁离子，可能含有铜离子；若有铁剩余，一定有铜生成，三价铁离子和铜离子无剩余，故A正确。
答案：A
2．下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是(　　)
选项
A
B
C
D
X
FeCl2溶液
FeCl3溶液
Fe
Na2SO4溶液
Y
FeCl3
CuCl2
Al
Na2CO3
Z
Cl2
Fe
NaOH溶液
HCl溶液
解析：A项，2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，除去了主体物质，错误；B项，2FeCl3＋Fe===3FeCl2，CuCl2＋Fe===Cu＋FeCl2，主体物质和杂质均被消耗，错误；C项，2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，Na[Al(OH)4]易溶，过滤即可，正确；D项，Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，但引入了新的杂质NaCl，错误。
答案：C
3．探究补铁剂[主要成分：氯化血红素(含＋2价铁)、富锌蛋白粉、维生素C、乳酸、葡萄糖浆]中铁元素是否变质。先取少量补铁剂，用酸性丙酮溶解后制成溶液。
实验Ⅰ
实验Ⅱ
实验Ⅲ
取待测液，加入少量KSCN溶液，无明显现象；再加入少量H2O2，溶液不变红
取实验Ⅰ所得溶液，再加入少量KSCN溶液，无明显现象；再加入H2O2溶液，溶液变为红褐色
取实验Ⅰ所得溶液，加入少量盐酸溶液，无明显现象，继续加入H2O2至过量，溶液先变红后褪色
下列说法不正确的是(　　)
A．实验Ⅰ中加入KSCN溶液无明显现象，与KSCN溶液的用量无关
B．实验Ⅰ中加入H2O2溶液后不变红，可能是H2O2被维生素C还原了
C．实验Ⅲ中溶液红色褪去，可能是H2O2将SCN－氧化了
D．实验说明该补铁剂中＋2价铁在酸性条件下才能被H2O2氧化
解析：实验Ⅰ中加入KSCN溶液无明显现象，实验Ⅱ中再加入少量KSCN溶液，仍无明显现象，表明溶液中的现象与KSCN溶液的用量无关，A正确；补铁剂中含有铁元素，实验Ⅰ中加入能将Fe2＋氧化为Fe3＋的H2O2溶液后，溶液仍不变红，则表明H2O2被其他还原剂还原了，所以可能是H2O2被维生素C还原了，B正确；实验Ⅲ中溶液变红，表明生成了Fe(SCN)3，但当加入H2O2过量后，溶液的红色又褪去，则表明Fe(SCN)3的结构被破坏，因为H2O2不能氧化Fe3＋，所以可能是H2O2将SCN－氧化了，C正确；实验Ⅲ中加入盐酸，Fe2＋被H2O2氧化为Fe3＋，在实验Ⅱ中未加盐酸，Fe2＋也被H2O2氧化为Fe3＋，所以该补铁剂中＋2价铁被H2O2氧化并不一定需要酸性条件，D不正确。
答案：D
4．下列中学常见实验的现象或表述正确的是(　　)
A．过量的铁投入一定量的稀硝酸中，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液显红色
B.制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁
C．检验红砖中的氧化铁成分，向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液显红色即可证明
D．向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会，然后冷却、过滤，滤纸上的物质为蓝色固体
解析：过量的铁与一定量的稀硝酸反应最终生成的是Fe2＋，A错误；制备氢氧化亚铁时应避免被氧气氧化，向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌，B错误；氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，三价铁遇KSCN溶液会变红色，C正确；向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu(OH)2沉淀，加热煮沸后过滤，滤纸上留下的是黑色的CuO固体，D错误。
答案：C
5．将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol·L－1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是(　　)
A．铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本保持不变
B．往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色
C．Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为5∶1
D．氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶5
解析：1.12 g铁的物质的量为＝0.02 mol，25 mL 2 mol·L－1氯化铁溶液中Fe3＋的物质的量为0.025 L×2 mol·L－1＝0.05 mol，发生的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，根据比例关系可得，0.02 mol铁完全反应，消耗0.04 mol Fe3＋，生成0.06 mol Fe2＋，所以Fe3＋剩余0.01 mol，所以充分反应后溶液中含有Fe3＋的物质的量为0.01 mol，Fe2＋的物质的量为0.06 mol，没有金属铁剩余。铁没有剩余，溶液呈黄绿色，Cl－基本保持不变，故A错误；溶液中有剩余的Fe3＋，往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色，故B正确；Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为0.06 mol∶0.01 mol＝6∶1，故C错误；由反应离子方程式可得，氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2，故D错误。
答案：B
6．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，其产量直接关系国民经济命脉。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中需要加具有氧化性的试剂
C．A与稀硝酸反应一定能实现元素M在①中发生的价态变化
D．元素M在②中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现
解析：根据转化关系可确定A为变价金属，应为Fe，反应①加入氯气能实现，B为FeCl3，C为FeCl2，A正确；反应③中铁元素的化合价由＋2价升高到＋3价，需要加具有氧化性的试剂，B正确；过量的铁与稀硝酸反应时，生成硝酸亚铁，C不正确；Fe3＋能将I－氧化成I2，自身被还原成Fe2＋，D正确。
答案：C
7．通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是(　　)
选项
操作与现象
解释
A
向淀粉­KI溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝
Fe3＋能与淀粉发生显色反应
B
把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点
铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
C
向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生
Fe置换出硝酸中的氢，生成了氢气
D
新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐色
Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3
解析：Fe3＋将I－氧化为I2，淀粉遇碘变蓝，A错误；红棕色斑点是Fe2O3，B错误；铁与稀硝酸反应产生的气体为NO，C错误。
答案：D
[提升练]
8．(双选)将物质的量均为a mol的FeCl3和CuCl2投入水中形成混合溶液。再加入b mol铁粉充分反应(忽略离子的水解)，下列说法正确的是(　　)
A．当b≤时，发生的离子反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
B．当b≥时，发生总反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu2＋＋2Fe===4Fe2＋＋Cu
C．当＜b＜时，反应中转移电子的物质的量：a mol＜n(e－)＜2a mol
D．当＜b＜时，反应后的溶液中n(Cu2＋)∶n(Fe2＋)＝∶(b＋a)
解析：氧化性Fe3＋＞Cu2＋，当b≤时只发生反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，A正确；当b≥时，Fe3＋、Cu2＋均完全反应，总反应的离子方程式为：2Fe3＋＋2Cu2＋＋3Fe===5Fe2＋＋2Cu，B项错误；a mol Fe3＋完全反应转移电子a mol，a mol Cu2＋完全反应转移电子2a mol，当＜b＜时，Fe3＋完全反应，Cu2＋部分反应，转移的电子的物质的量a mol＜n(e－)＜3a mol，C错误；当＜b＜时，a mol Fe3＋完全反应，a mol Cu2＋部分转化为Cu，根据铁元素守恒得溶液中Fe2＋的物质的量(b＋a)mol，Cu2＋的物质的量为mol，因此n(Cu2＋)∶n(Fe2＋)＝∶(b＋a)，D正确。
答案：AD
9．如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验提供的试剂：铁屑、6 mol·L－1硫酸溶液、NaOH溶液。下列说法错误的是(　　)

A．B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是铁屑
B．实验开始时应先将活塞E关闭
C．生成Fe(OH)2的操作为关闭E，使A中溶液压入B瓶中
D．取下装置B中的橡皮塞，使空气进入，有关反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析：制取硫酸亚铁需要铁屑，所以在烧瓶中应该先加入铁屑，所以A中应预先加入的试剂是铁屑，A正确；稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气，实验开始时应打开活塞E，用氢气排出装置中的空气，B错误；铁和硫酸反应有氢气生成，关闭活塞E，导致A装置中压强逐渐增大，FeSO4溶液被压入B瓶中进行反应生成氢氧化亚铁，C正确；氢氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁，反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，D正确。
答案：B
10．(双选)从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如图：

则下列说法正确的是(　　)
A．试剂a是铁、试剂b是盐酸
B．操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C．试剂c是氯气，相应的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
D．用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2＋
解析：由最终要得到氯化铁晶体及流程图知，试剂a是铁、试剂b是盐酸，A正确；操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤，操作Ⅲ是蒸发结晶，所用仪器不相同，B错误；滤液Z和X中均含有氯化亚铁，因此c为氯气，C正确；高锰酸钾能氧化氯离子而褪色，因此不能用于检验是否含有亚铁离子，D错误。
答案：AC
[综合练]
11．(2022·镇江一中高三模拟)Fe2O3具有广泛的用途。甲同学阅读有关资料得知在高温下煅烧FeCO3可以得到Fe2O3。为了进一步验证此结论，他做了如下实验：
实验步骤
实验操作
Ⅰ
取一定质量的FeCO3固体置于坩埚中，高温煅烧至质量不再变化，冷却至室温
Ⅱ
取少量实验步骤Ⅰ所得固体置于一洁净的试管中，用足量的稀硫酸溶解
Ⅲ
向实验步骤Ⅱ所得溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红
由此甲同学得出结论：4FeCO3＋O2===2Fe2O3＋4CO2。
(1)写出实验步骤Ⅲ中发生反应的离子方程式：________________________________。
(2)乙同学提出了不同的看法：煅烧产物可能是Fe3O4，因为Fe3O4也可以溶于稀硫酸，且所得溶液中也含有Fe3＋。于是乙同学对甲同学的实验步骤Ⅲ进行了补充改进：检验实验步骤Ⅱ所得溶液中是否含有Fe2＋。他需要选择的试剂是________(填字母)。
a．NaOH溶液
b．新制氯水和KSCN溶液
c．K3[Fe(CN)6]溶液
(3)丙同学认为即使得到了乙同学预期的实验现象，也不能确定煅烧产物的成分，你认为丙同学持此看法的理由是__________________________________________________
______________________________________________________________________。
(4)丙同学进一步查阅资料得知煅烧FeCO3的产物中的确含有＋2价铁元素。于是他设计了另一种由FeCO3制取Fe2O3的方法：先向FeCO3中依次加入(或通入)稀硫酸、________(填试剂名称)和氨水；再________(填操作名称)、洗涤、灼烧，即可得到Fe2O3。
解析：(1)溶液变红说明溶液中生成了Fe(SCN)3。(2)Fe2＋用 K3[Fe(CN)6]来检验，反应现象为生成蓝色沉淀，c正确。(4)FeCO3和Fe2O3中铁元素的价态分别是＋2价和＋3价，所以需要加入氧化剂，如加入H2O2溶液或氯水，或通入Cl2等将Fe2＋氧化成Fe3＋，加入氨水后生成Fe(OH)3沉淀，经过滤、洗涤、灼烧可得到Fe2O3。
答案：(1)Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3　(2)c
(3)产物也可以是FeO和Fe2O3(或Fe3O4和FeO；Fe3O4和Fe2O3；FeO、Fe3O4和Fe2O3)的混合物
(4)过氧化氢溶液(或氯水或氯气)　过滤
12．硫酸亚铁铵是一种重要的工业原料，其晶体(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O(摩尔质量为392 g·mol－1)为浅蓝绿色晶体，与硫酸亚铁相比不易被氧化。
(1)硫酸亚铁铵晶体的制备：

①铁屑需先用碱洗后，再用少量酸洗，酸洗的目的为____________________。
②制取硫酸亚铁过程中，活塞a、b、c的开关状态依次为
__________________________________________________，反应一段时间后，调整活塞a、b、c的开关状态依次为________，最后得到晶体产品。
(2)产品的相关实验：

①硫酸亚铁铵晶体在500 ℃时隔绝空气加热完全分解，将方程式补充完整。
(NH4)2Fe(SO4)2·6H2OFeO＋Fe2O3＋____NH3↑＋____N2↑＋____SO2↑＋____SO3↑＋____H2O↑
②为验证甲中残留物含有Fe2O3可选用的试剂有________(填字母)。
a．稀硝酸 B．稀硫酸
c．新制氯水 D．硫氰化钾
③实验中，装置乙可用来检验气体中的SO3，其中盐酸的作用是
____________________________________________
____________________________________________；
装置丙中观察到有白色沉淀生成，发生反应的离子方程式为
____________________________________。
(3)产品纯度的测定：准确称量20.00 g硫酸亚铁铵晶体样品，配制成100 mL溶液。取所配溶液20.00 mL于锥形瓶中，加稀H2SO4酸化，实验测定其与20.00 mL 0.100 0 mol·L－1 KMnO4溶液恰好完全反应，则产品中(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的质量分数为________。
解析：(1)①铁表面会被腐蚀，附着有Fe2O3等氧化物，酸洗是为了去除表面的氧化物；②制取硫酸亚铁过程中，打开活塞b、c，关闭活塞a，利用硫酸溶液与铁反应生成的H2排出装置中的空气，防止亚铁离子被氧化；反应一段时间后，为了使锥形瓶中的硫酸亚铁进入饱和硫酸铵溶液中反应制取产品，则应关闭活塞b、c，打开活塞a，利用产生的氢气所形成的压强差将硫酸亚铁溶液压入饱和硫酸铵溶液中反应。
(2)①(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O中元素的化合价升降情况为：部分N元素化合价由－3价升高到0价，部分Fe元素化合价由＋2价升高到＋3价，部分S元素化合价由＋6价降低到＋4价。根据得失电子守恒，则N2前系数为1，SO2前系数为4，根据Fe原子守恒，则(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O前系数为3，再根据原子守恒，得方程式：3(NH4)2Fe(SO4)2·6H2OFeO＋Fe2O3＋4NH3↑＋N2↑＋4SO2↑＋2SO3↑＋24H2O↑；②先用稀硫酸溶解甲中残留物，得到溶液，向其中滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，说明含有Fe3＋，若无明显现象，说明不含有Fe3＋，则可选用的试剂有b、d；③产生的气体含SO2和SO3，加稀盐酸可排除BaSO3沉淀的影响，生成不溶于稀盐酸的BaSO4才能证明气体中含有SO3；装置丙中H2O2具有氧化性，能将＋4价的S氧化成＋6价，再与Ba2＋结合生成BaSO4沉淀，反应的离子方程式为SO2＋H2O2＋Ba2＋===BaSO4↓＋2H＋。
(3)用酸性KMnO4溶液滴定是利用其能与样品中Fe2＋发生氧化还原反应，反应的离子方程式为MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O，由关系式
　MnO　　　　～　　 　5Fe2＋
　1 mol　　　　　　　　　5 mol
20×10－3 L×0.1 mol·L－1　n
解得n＝0.01 mol，20.00 g硫酸亚铁铵晶体样品中n(Fe2＋)＝0.01 mol×＝0.05 mol，则样品中(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的质量分数为：
×100%＝98%。
答案：(1)①去除表面的氧化物　②活塞a关闭，活塞b、c打开　活塞a打开，活塞b、c关闭
(2)①3　4　1　4　2　24　②bd　③保持酸性环境，防止SO2反应产生沉淀，干扰SO3的检验　SO2＋H2O2＋Ba2＋===BaSO4↓＋2H＋
(3)98%