2022版化学人教版提升训练-第二节-第3课时-铁的重要化合物-含解析

第3课时铁的重要化合物

基础过关练

题组一铁的氧化物与氢氧化物的性质

1.(2021山西运城高中联合体高一月考)下列关于Fe(OH)2的叙述正确的是()

A.常温下为灰绿色固体

B.不可以与NaOH溶液反应

C.不可以与稀盐酸反应

D.能在空气中稳定存在

2.三种常见物质a、b、c在一定条件下可发生如图所示的转化,则c 为()

a b c

A.FeCl3

B.FeCl2

C.Fe(OH)2

D.Fe(OH)3

3.(2020湖南张家界高一上期末)关于铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)的下列叙述中正确的是()

A.铁的三种氧化物中铁元素的化合价完全相同

B.都是碱性氧化物,都能与盐酸反应生成氯化铁和水

C.氧化亚铁在空气中加热可生成更稳定的四氧化三铁

D.四氧化三铁中铁元素有+2价和+3价,它是一种混合物

题组二制备Fe(OH)2的实验设计

4.下列各图所示的实验中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是

()

A.①②③

B.①②④

C.①②③④

D.②③④

题组三铁盐(Fe3+)、亚铁盐(Fe2+)的性质与检验

5.(2021河北邢台巨鹿中学高一月考)下列关于铁及其化合物的说法正确的是()

A.过量的Fe粉与Cl2反应生成FeCl2

B.FeCl3溶液与Cu反应,可用于蚀刻电路铜板

C.将过氧化钠投入到氯化亚铁溶液中,最终生成白色沉淀

D.铁与水蒸气反应生成氧化铁和氢气

6.(2021山东潍坊临朐一中高一月考)下列各组物质相互反应后,再向得到的溶液中滴入KSCN溶液,溶液变成血红色的是()

A.新制氯水和氯化亚铁溶液

B.铁屑和氯化铜溶液

C.铁屑和过量稀硫酸

D.过量铁屑和氯化铁溶液

7.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.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.检验红砖中是否存在氧化铁,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2~3滴KSCN溶液即可

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,滤纸上有蓝色固体

题组四Fe2+、Fe3+的除杂问题

8.下列有关含铁物质的叙述中正确的是()

A.向FeCl2溶液中加入NaOH溶液生成红褐色沉淀

B.Fe3+与KSCN溶液反应生成红色沉淀

C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入过量铁粉,然后过滤

D.除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质可以向溶液中加入过量铁粉

9.(2021吉林洮南一中高一月考)电子工业常用FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。从腐蚀废液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中回收铜,并重新获得FeCl3溶液。废液处理流程如下:

(1)步骤(Ⅰ)中分离操作名称是。

(2)沉淀B中主要含有,气体D是。

(3)写出步骤(Ⅲ)中生成FeCl3的化学方程

式:。

(4)步骤(Ⅲ)中,将氯气换成H2O2也能达到同样的目的,写出H2O2将Fe2+

氧化为Fe3+的离子方程式:。

能力提升练

1.(2021浙江精诚联盟高一联考,疑难1,)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.铁与水蒸气的反应可实现上述转化①

B.FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,迅速发生转化②生成红棕色粉末

C.由图可预测:高铁酸盐(Fe O42-)具有强氧化性,可用于消毒。Fe O42-被还

原为Fe3+,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

2.(2021江西赣州信丰中学高一月考,疑难1,)同一还原剂与多种氧化剂反应时,先与氧化性强的粒子反应,待反应完后,再与氧化性弱的粒子反应,称为反应先后规律。已知氧化性:Fe3+>Cu2+,在溶有Fe2(SO4)3和CuSO4的溶液中加入铁粉,下列说法中不正确的是()

A.若铁粉有剩余,则不溶物中一定有铜

B.若铁粉有剩余,则溶液中的金属阳离子只有Fe2+

C.若铁粉无剩余,且溶液中有Cu2+,则溶液中一定无Fe3+

D.若铁粉无剩余,且溶液中无Cu2+,则溶液中一定有Fe2+,一定无Fe3+

3.(2021河南高一月考,疑难1,)已知氧化性:Fe3+>Cu2+,现向1 L含有0.1 mol Fe2(SO4)3和0.2 mol CuCl2的某混合溶液中加入0.2 mol Fe,充分反应后(忽略溶液体积变化),下列说法正确的是()

A.析出0.2 mol Cu

B.剩余0.1 mol Fe

C.溶液中c(Fe2+)=0.4 mol·L-1

D.溶液中c(Fe3+)∶c(Cu2+)=1∶1

4.(2021安徽省示范高中培优联盟高一联考,)H2S和O2的混合气体通入FeCl2、CuCl2、FeCl3的混合溶液中反应可回收S,转化过程如图所示。

下列描述不正确

．．．的是()

A.在图示转化关系中,化合价不变的元素有铜、氢、氯

B.过程Ⅰ反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+ 4Fe3++2H2O

C.通入过量的氧气或者增大Fe3+的浓度可以减少回收的S中CuS的含量

D.转化过程中参加循环反应的离子只有Fe2+、Fe3+

5.(2021四川绵阳南山中学高一月考,)从含有CuCl2、FeCl2、FeCl3的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下:

则下列说法正确的是()

A.试剂a是铁,试剂b是稀硫酸

B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用的仪器完全相同

C.试剂c是氯气,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-

D.用KSCN溶液可检验溶液W中是否有Fe2+

6.()A、B、C为中学常见单质,其中一种为金属;通常情况下A为固体、B为黄绿色气体、C为无色气体。D、E、F、G、H、X均为化合物,其中X在常温下是无色气体,其水溶液是一种无氧强酸溶液,E为黑色固体,H

在常温下为液体。它们之间的转化关系如图所示(其中某些反应条件和部分反应产物已略去)。

(1)写出下列物质的化学式:D ,X 。

(2)在反应①~⑦中,不属于氧化还原反应的是 (填编号)。 (3)反应⑥的离子方程式为 。 (4)往G 溶液中加入NaOH 溶液观察到的现象

是 。

(5)反应⑦的化学方程式为 ;该反应中每消耗0.3 mol 的A ,可转移电子 mol 。 (6)除去D 溶液中混有的少量G 的反应的离子方程式为 。 7.()实验小组研究二价铁的还原性,设计如下实验。

序号 实验方案

现象

Ⅰ

现象a :生成白色沉淀,3 min 后沉淀

基本变为红褐色

Ⅱ

现象b :生成白色沉淀,3 min 后沉淀

颜色几乎不变

(1)实验所用的FeSO4溶液由Fe2(SO4)3溶液和足量铁粉反应制得,离子方程式是。

(2)实验Ⅰ中沉淀变为红褐色的化学方程式

是。

(3)关于实验Ⅱ中白色沉淀的组成,小组同学展开研究。

①已知Fe(HCO3)2在水中不存在。对沉淀组成作出如下假设,请补充完整。

假设a:依据NaHCO3溶液显性,推测白色沉淀可能为Fe(OH)2;假设b:白色沉淀可能为。

②研究白色沉淀组成的实验如下:

ⅰ.取少量白色沉淀,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.向所得溶液中滴入KSCN溶液,溶液几乎不变红;

ⅲ.向ⅱ溶液中再滴入少量H2O2溶液,溶液立即变为红色。

由此说明,白色沉淀中一定

．．含有(填离子符号)。

③研究过程中发现白色沉淀在空气中久置,最终变为红褐色。则该沉淀比实验Ⅰ中所得的Fe(OH)2(填“难”或“易”)于被空气氧化。

(4)对比实验Ⅰ,研究酸碱性对二价铁还原性的影响,设计实验Ⅲ:

将实验方案补充完整:。

(5)根据以上实验现象,为避免二价铁被空气氧化,可采取的措施是 。 8.(2020北京西城高一上期末,)某小组在探究Fe 2+性质的实验中观

察到“异常”现象。

实验Ⅰ

现象

溶液变红,片刻红色褪去,有气体生成(经检验为O 2) 资料:ⅰ.Fe 3++3SCN - Fe (SCN )3(红色),Fe (SCN )3中S 元素的化合价为

-2价。

ⅱ.BaSO 4是不溶于盐酸的白色沉淀。

(1)实验Ⅰ体现了Fe 2+

的 性,

补全H 2O 2与FeCl 2酸性溶液反应的离子方程式: Fe 2++ H 2O 2+ H +

Fe 3++ H 2O 。

(2)探究“红色褪去”的原因,进行实验Ⅱ:将褪色后的溶液分三份分别进行实验。

根据实验Ⅱ可得出结论:红色褪去的原因是 。 (3)为进一步探究“红色褪去”的原因,进行了实验Ⅲ。

实验Ⅲ

现象

溶液变红,一段时间后不褪色 取上述反应后的溶液,滴加盐酸和

BaCl 2溶液

无白色沉淀产生

分析上述三个实验,下列叙述正确的是 (填字母)。 A.实验Ⅲ中发生了氧化还原反应:4Fe 2++O 2+4H + 4Fe 3++2H 2O

B.通过实验Ⅲ推出实验Ⅰ中氧化FeCl 2的只有O 2

C.O 2在该实验条件下不能使红色溶液褪色

D.实验Ⅰ中红色褪去与H 2O 2的氧化性有关

(4)上述实验探究过程用到的实验方法有 (写出一条)。

答案全解全

基础过关练

1.B Fe (OH )2是白色固体,A 项错误;Fe (OH )2是碱,能和盐酸反应且在空气中易被氧化,C 、D 两项错误。

2.B a 、b 、c 分别为Cl 2、FeCl 3、FeCl 2,B 项正确。

3.C 氧化亚铁中铁元素的化合价为+2价,氧化铁中铁元素的化合价为+3价,四氧化三铁中铁元素的化合价为+2价和+3价,A 错误。氧化亚铁与盐酸反应生成氯化亚铁和水,为碱性氧化物;氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水,为碱性氧化物;四氧化三铁与盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水,不符合碱性氧化物的概念,B

错误。氧化亚铁在空气中加

热与氧气反应能生成稳定性更好的四氧化三铁,C正确。四氧化三铁中铁元素有+2价和+3价,但它不是混合物,是化合物,D错误。

4.B Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,因此想要较长时间看到

Fe(OH)2白色沉淀,就要排出或隔绝装置中的氧气或空气。①、②都是先利用Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置中的空气排尽,使生成的Fe(OH)2与空气隔绝,能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀;④中FeSO4溶液的上面加苯,以隔绝空气,防止氧气溶入,能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀;③中FeSO4溶液与空气直接接触,空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3,因而不能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀。

5.B 过量的Fe粉与Cl2反应生成FeCl3,A项错误;将过氧化钠投入到氯化亚铁溶液中,最终生成Fe(OH)3红褐色沉淀,C项错误;铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,D项错误。

6.A 加入KSCN溶液,溶液变成血红色,说明溶液中含有Fe3+。所给选项中,只有A项反应生成FeCl3,B、D项反应生成FeCl2,C项反应生成FeSO4。

7.C 过量的铁粉与一定量的稀硝酸反应最终生成的是Fe2+,A项错误;向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液制备氢氧化亚铁时,应把胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌,B项错误;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,滤纸上的固体是黑色的CuO,D项错误。

8.C FeCl2溶液中加入NaOH溶液先生成白色沉淀,白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,A项错误;Fe3+与KSCN反应形成红色溶液而不是红色沉淀,B项错误;2FeCl3+Fe 3FeCl2,过滤可除去过量的铁粉,C 项正确;Fe与杂质氯化亚铁不反应,应向该溶液中通入足量的氯气,D错误。

9.答案(1)过滤(2)Cu、Fe H2

(3)2FeCl2+Cl2 2FeCl3

(4)2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O

解析在FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中加入过量的铁粉,Fe与氯化铁反应生成氯化亚铁,铁与氯化铜反应生成氯化亚铁和铜,过滤,则滤液A为FeCl2溶液;沉淀B中含Fe、Cu,加过量盐酸,铁溶解,生成氯化亚铁和氢气,过滤得到金属Cu;滤液C中含FeCl2、HCl,通入足量氯气使FeCl2全部转化为FeCl3。

(1)步骤(Ⅰ)中分离溶液和沉淀的操作名称是过滤。

(2)由分析可知沉淀B中含过量的铁和产生的铜,铁与盐酸反应产生氢气。

(3)通入Cl2将FeCl2全部转化为FeCl3,发生反应的化学方程式为

2FeCl2+Cl2 2FeCl3。

(4)H2O2具有氧化性,H2O2将Fe2+氧化为Fe3+的离子方程式为

2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O。

能力提升练

1.C Fe和水蒸气在高温下反应生成Fe3O4,不能实现转化①,A项错误;FeO在空气中加热生成Fe3O4,B项错误;Fe O42-中的Fe显+6价,具有强氧化性,可用于消毒,Fe O42-被还原生成Fe3+,Fe3+在水溶液中生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体具有吸附性,可吸附水中悬浮物,C项正确;Fe(OH)3→Fe3+的过程加水溶解不能实现,D项错误。

2.C 若铁粉有剩余,则Fe3+、Cu2+完全反应,不溶物中一定含有铜,A正确;若铁粉有剩余,则Fe3+、Cu2+完全反应,则溶液中的金属阳离子只有Fe2+,B正确;若铁粉无剩余,且溶液中有Cu2+,则可能有三种情况,一种为铜离子只反应一部分,则Fe3+完全反应,一种为铜离子未反应,则Fe3+恰好反应,一种为铜离子未反应,Fe3+只反应一部分,溶液中含有Fe3+,C错误;若铁粉无剩余,且溶液中无Cu2+,说明Cu2+已完全反应,因为氧化性Fe3+>Cu2+,所以溶液中一定不含Fe3+,一定含有Fe2+,D正确。

3.C 因为Fe3+的氧化性强于Cu2+,因此加入铁发生反应的先后顺序是Fe+2Fe3+ 3Fe2+、Fe+Cu2+ Fe2++Cu,向1 L含有0.1 mol Fe2(SO4)3和0.2 mol CuCl2的某混合溶液中加入0.2 mol Fe,根据上述反应,Fe3+消耗Fe的物质的量为0.1 mol,Cu2+消耗Fe的物质的量为0.1 mol,反应后混合液中的阳离子为Fe2+、Cu2+。根据分析知,Cu2+过量,铁不足,析出Cu的物质的量为0.1 mol,故A项错误;根据分析知,铁完全反应,没有剩余,故B项错误;Fe3+全部转化成Fe2+,铁粉全部转化成Fe2+,根据铁元素守恒,c(Fe2+)=(0.2+0.2)mol÷1L=0.4 mol·L-1,故C项正确;根据分析可知,溶液中Fe3+全部转化为Fe2+,故D项错误。

4.D A项,根据题图可知,H、Cl、Cu三种元素的化合价没有变化,A正确;B项,由题图可知,过程Ⅰ中Fe2+和O2发生反应,离子方程式为

4Fe2++O2+4H+ 4Fe3++2H2O,B正确;C项,要减少回收的S中CuS的含量,可以通入过量的氧气或者增大Fe3+的浓度,C正确;D项,过程Ⅰ为

4Fe2++O2+4H+ 4Fe3++2H2O,过程Ⅱ为Cu2++H2S 2H++CuS↓,过程Ⅲ为CuS+2Fe3+ S+2Fe2++Cu2+,则参加循环反应的离子有Fe2+、H+、Cu2+、Fe3+,D错误。

5.C 从含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜,工业废液中加入的试剂a为过量的铁,操作Ⅰ为过滤,得到的滤渣Y为Fe、Cu,滤液X 为氯化亚铁溶液,滤渣Y中加入的试剂b为盐酸,溶解过量的铁生成氯化亚铁,铜不溶解,操作Ⅱ为过滤,得到的滤液Z为氯化亚铁溶液,滤液Z 和滤液X合并后通入氯气,氯化亚铁被氧化为氯化铁,溶液W为FeCl3溶液,将其蒸发结晶,过滤、洗涤、干燥得到氯化铁晶体。试剂b为盐酸,故A错误;由上述分析可知,操作Ⅰ、Ⅱ是过滤,操作Ⅲ是蒸发结晶,所用仪器不同,故B错误;滤液X和滤液Z均为FeCl2溶液,试剂c为氯气,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2 2Cl-+2Fe3+,故C正确;KSCN溶液可检验溶液中是否含有Fe3+,故D错误。

6.答案(1)FeCl3HCl

(2)③⑥

(3)Fe3++3SCN- Fe(SCN)3

(4)生成白色沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色

(5)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H20.8

(6)2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-

解析单质A和C反应生成的E为黑色固体,黑色固体E和X(酸)溶液反应生成D、G、H,其中D、G之间可以相互转化,说明A为变价金属Fe,和C在点燃条件下生成的黑色固体E为Fe3O4,C为O2,依据D+A G,知D为含Fe3+的化合物,F为含SCN-的化合物,G为含Fe2+的化合物,H为H2O;依据G+B D分析判断B是强氧化剂,且B为黄绿色气体,说明B 为Cl2,所以推断D为FeCl3,则G为FeCl2,X为HCl。依据上述分析结合转化关系图知:①为铁和氯气反应,为氧化还原反应;②为铁和氧气反应,为氧化还原反应;③为四氧化三铁和盐酸反应,不是氧化还原反应;④为氯化铁和铁反应,为氧化还原反应;⑤为氯化亚铁和氯气反应,为氧化还原反应;⑥是氯化铁和SCN-反应,不是氧化还原反应;⑦为铁和水蒸气在高温条件下反应,为氧化还原反应。(2)综上可知,在反应①~⑦中,不属于氧化还原反应的是③⑥。(4)向FeCl2溶液中加入NaOH溶液观察到的现象是有白色沉淀生成,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。

(6)氯化亚铁易被氯气氧化为氯化铁,则除去FeCl3溶液中混有的少量FeCl2的方法是向混合溶液中通入足量的氯气,反应的离子方程式为

2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-。

7.答案(1)2Fe3++Fe 3Fe2+

(2)4Fe(OH)2+2H2O+O2 4Fe(OH)3

(3)①碱FeCO3②Fe2+和C O32-③难

(4)滴加H2SO4溶液

(5)控制溶液为酸性环境、使二价铁以碳酸盐的形式沉淀

解析(1)Fe与Fe3+发生氧化还原反应生成Fe2+,此反应的离子方程式为2Fe3++Fe 3Fe2+。

(2)实验Ⅰ中沉淀变为红褐色,说明氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化为红褐色的氢氧化铁。

(3)①碳酸氢钠溶液呈碱性;根据加入的试剂和实验现象可知白色沉淀还有可能为FeCO3。②ⅰ.取少量白色沉淀,充分洗涤,向其中加入稀硫酸,沉淀完全溶解,产生无色气泡,则产生的气体应为二氧化碳,沉淀中应含有碳酸根离子;ⅱ.向所得溶液中滴入KSCN溶液,溶液几乎不变红,说明溶液中不含三价铁离子;ⅲ.向ⅱ溶液中再滴入少量H2O2溶液,溶液立即变为红色,说明原溶液中存在亚铁离子,被H2O2氧化为铁离子,由此可以说明沉淀中一定含有Fe2+和C O32-。③实验Ⅱ,3 min后白色沉淀无变化,在空气中久置,最终变为红褐色,而实验Ⅰ中的氢氧化亚铁在3 min后完全被氧化,因此实验Ⅱ中沉淀比实验Ⅰ中所得的Fe(OH)2难被空气氧化。(4)实验Ⅲ的实验目的是研究酸碱性对二价铁还原性的影响,而实验Ⅰ已经研究了碱性条件对二价铁的还原性的影响,因此实验Ⅲ应为研究酸性条件的影响,实验方案应为向硫酸亚铁溶液中滴加

H2SO4溶液。(5)实验Ⅲ的现象显示,在酸性条件下,二价铁离子不易被氧化,因此为避免二价铁被空气氧化,可采取的措施是控制溶液为酸性环境,或使二价铁以碳酸盐的形式沉淀。

8.答案(1)还原 2 1 2 2 2

(2)SCN-[或Fe(SCN)3]被氧化为S O42-

(3)ACD

(4)对比、控制变量法等(写出一条合理答案即可)

解析(1)实验Ⅰ向氯化亚铁和硫氰化钾的混合溶液中加入H2O2溶液,溶液变为红色,说明Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+与SCN-结合使溶液变红色,体现了Fe2+的还原性。

(2)将褪色后的溶液分三份分别进行实验对褪色溶液研究,实验Ⅱ说明溶液中铁离子没有变化,有硫酸根离子生成。

(3)为进一步探究“红色褪去”的原因,进行了实验Ⅲ,另取同浓度的FeCl2溶液滴加2滴KSCN溶液,再通入O2,溶液变红,说明O2能将Fe2+氧化成Fe3+,取反应后的溶液,滴加盐酸和BaCl2溶液,无白色沉淀产生,说明氧气不能氧化SCN-,则是H2O2将SCN-氧化成S O42-。

(4)实验Ⅰ和实验Ⅲ同种(同浓度、同体积)溶液中加入不同的物质,得到不同的现象,运用了对比、控制变量的实验方法。