基础小练27　反应条件影响的探究 (含答案）2024-2025学年高一化学必修2（苏教版2019）

基础小练27　反应条件影响的探究
【夯实基础】
1. 下列实验方案可以得到白色的 Fe(OH)2 的是(　　)
A. 在 FeCl2 溶液上加一层苯，然后将滴管插入 FeCl2 溶液的液面以下，慢慢滴加 NaOH溶液（溶液中不能有气泡，配制 FeCl2 溶液和 NaOH 溶液的蒸馏水必须加热煮沸）
B. 将铁粉与稀硫酸充分反应，然后再加入过量的氨水
C. 在 Fe2(SO4)3 溶液中加入过量的铁粉，过滤，在滤液中加入过量的 NaOH 溶液
D. 在生成 Fe(OH)3 的悬浊液中加过量的铁粉
2. （2024天津九十六中月考）某同学欲探究铁及其化合物的性质，下列实验方案可行的是(　　)
A. 将铁粉加入热的浓硫酸中：探究铁的活泼性
B. 将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：制备Fe(OH)3胶体
C. 将铜粉加入FeCl3溶液中：验证Fe3+的氧化性强于Cu2+
D. 在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液：制备FeSO4·6H2O晶体
3. （2024扬州宝应期中检测）实验室通过下列过程制取草酸亚铁晶体。
已知：H2C2O4为二元弱酸，具有还原性。下列说法正确的是(　　)
A. “酸化”后的溶液，根据电荷守恒存在等量关系：n（NH）＋2n(Fe2+)＝2n（SO）
B. “沉淀”时发生反应的离子方程式：Fe2+＋C2O＋nH2O===FeC2O4·nH2O↓
C. 可以用酸性KMnO4溶液检验“沉淀”后的上层清液中是否含有Fe2+
D. “洗涤”时先水洗，再用乙醇洗涤，有利于晶体快速干燥和防止失去结晶水
4. （2023南通通州月考）下列指定反应的离子方程式正确的是(　　)
A. 用铝粉和NaOH溶液反应制取少量H2：Al＋2OH－===[Al(OH)4]－＋H2↑
B. Fe与足量稀硝酸反应：Fe＋4H＋＋NO===Fe3+＋NO↑＋2H2O
C. 向氨水中通入过量SO2：2NH3·H2O＋SO2===2NH＋SO＋H2O
D. 向AlCl3溶液中加入过量氨水：Al3+＋4NH3·H2O===4NH＋[Al(OH)4]－＋2H2O
【提升素养】
5. （2023镇江丹阳高级中学月考）实验室用Fe粉、试剂X、NaOH溶液配制能较长时间内稳定存在的Fe(OH)2，制备装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. NaOH溶液应置于装置Ⅰ中
B. 实验后期要打开止水夹
C. 装置Ⅱ中发生的反应有Fe2+＋2OH－===Fe(OH)2↓
D. 试剂X可以是稀硫酸或CuSO4溶液
6. （2024南通海安高级中学月考）已知工业上制备氧缺位铁酸盐[ZnFe2Ox(3A. 若ZnFe2O4与H2以个数比2∶1发生反应，则x＝3.5
B. ZnFe2O4与H2的反应要在无氧条件下进行
C. 若使1个ZnFe2Ox完全转化为ZnFe2O4，需失去(8－2x)个e－
D. SO2的还原性强于ZnFe2Ox
7. （2024南通启东东南中学质量检测）用硫酸渣（主要成分为Fe2O3、SiO2）制备铁基颜料铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如图：
已知：“还原”时，发生反应FeS2＋14Fe3+＋8H2O===2SO＋15Fe2+＋16H＋；FeS2与H2SO4不反应。
下列有关说法不正确的是(　　)
A. “酸溶”时适当提高硫酸浓度可加快反应速率
B. “还原”时氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶15
C. “过滤Ⅰ”所得滤液中存在的阳离子主要有Fe2+和H＋
D. “沉降、氧化”时发生的离子方程式：4Fe2+＋8NH3·H2O＋O2===8NH＋4FeOOH↓＋2H2O
8. （2024南通中学期中）在氩气气氛下，向KOH溶液中逐滴加入一定量的FeCl2溶液并持续搅拌，100 ℃下回流3 h，得到成分为Fe和Fe3O4的黑色沉淀。将其过滤分离后，依次用沸水和乙醇洗涤，干燥后焙烧3 h可得Fe/Fe3O4复合物产品。实验室制备Fe/Fe3O4复合物的部分装置如图所示。下列有关说法不正确的是(　　)
A. 盛装 FeCl2溶液的恒压滴液漏斗可用于平衡气压，使液体顺利流下
B. 若制备时将氩气换为空气，可以提高Fe/Fe3O4复合物产品的产率
C. 用乙醇洗涤的目的是除去晶体表面水分，便于快速干燥
D. 生成黑色沉淀的离子方程式为4Fe2+＋8OH－Fe↓＋Fe3O4↓＋4H2O
9. （2024南通海门中学期中）小组同学用FeSO4·7H2O晶体和蒸馏水配制100 mL 0.5 mol/L FeSO4溶液（pH为3.3），再进行性质探究实验。
Ⅰ. 配制溶液
(1) 用到的仪器有：天平、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、　　　　　　　　　　。
(2) 计算需要FeSO4·7H2O晶体的质量是　　　　g。
(3) 下列情况中，会使所配溶液浓度偏低的是　　　　（填字母）。
a. 转移时，容量瓶没有干燥
b. 转移时，未洗涤烧杯和玻璃棒
c. 定容时，眼睛俯视刻度线
d. 定容时，发现液面高于刻度线，将多余溶液吸出
Ⅱ. 性质探究
立即取出一定量配制好的溶液放入2个试管中，分别进行如下实验：
(4) 写出实验ⅰ中白色沉淀转化为红褐色沉淀的化学方程式并用双线桥标明电子转移的方向和数目：___________________________________________。
(5) 实验ⅱ中高锰酸钾溶液褪色，说明FeSO4溶液具有　　　　性。
Ⅲ. 异常探究
配制好的溶液放置1 h后颜色变黄。24 h后产生黄褐色沉淀，测得上层清液pH为1.4。
(6) 取少量黄色溶液，　　　　　　　　　　　　　　　　　（填操作和现象），证明黄色溶液中含有Fe3+。分析推理，用化学方程式解释溶液变黄的原因：　　　　　　　　　　　　　　　　。
(7) 实验证实黄褐色沉淀为Fe(OH)SO4。
①某学生为验证黄褐色沉淀中的SO，设计了以下实验方案：取过滤后的沉淀少许于试管，加入稍过量的稀盐酸将其溶解，再加入BaCl2溶液，观察是否有沉淀生成。请判断上述实验方案是否合理，若不合理请说明理由：_______________
_______________________________________________________。
②写出Fe3+转化为Fe(OH)SO4反应的离子方程式：___________________________________________________________。
10. （2024南通中学期中）高铁酸钾(K2FeO4)具有强氧化性，是一种环保、高效、多功能的饮用水处理剂，可用如下流程进行制备。请回答下列问题。
(1) K2FeO4中铁元素的化合价是　　　　。
(2) “氧化”过程中，生成Fe3+的离子方程式为_______________________________________________________。
(3) “制备Na2FeO4”中还原剂和氧化剂的物质的量之比为　　　　。
(4) “转化”中析出K2FeO4晶体的原因可能是____________________________________________________________。
(5) K2FeO4溶于水后，会缓慢放出气体，并杀菌消毒，同时还能达到净水目的。请结合有关离子方程式解释K2FeO4杀菌、净水的原理：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(6) “熔融法”是最早发现＋6价高铁酸盐的方法，该法制备高铁酸盐的原理如下：
FeSO4＋Na2O2Na2FeO4＋Na2O＋Na2SO4＋O2↑（未配平）
①反应中被氧化的Na2O2与被FeSO4还原的Na2O2的物质的量之比为1∶4，请写出该反应配平后的化学方程式：_______________________________________
______________________________________________________________________。
②若反应产生16.8 L（标准状况）O2，则转移的电子为　　　　mol。
11. （2023南通如皋调研）碳酸亚铁(FeCO3)难溶于水，常用于制取铁盐或补血剂。一种FeCO3的制备装置如图所示。实验中观察到三颈烧瓶中有大量白色沉淀产生，烧杯中溶液变浑浊，恰好完全反应时，三颈烧瓶内溶液中只含一种溶质。过滤后可得FeCO3沉淀。
(1) 恰好完全反应后，检验三颈烧瓶内溶液中阳离子的方法是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2) 反应后所得沉淀需进行过滤、洗涤。检验沉淀已经洗涤干净的方法是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3) FeCO3在潮湿的空气中会转化为Fe(OH)3并进一步转化为Fe2O3。写出FeCO3在潮湿的空气中转化为Fe(OH)3的化学方程式：___________________________________________________________。
(4) 某FeCO3固体被部分氧化，为测定其中Fe3+的质量分数，现进行如下实验：称取 5.000 g固体样品，加足量盐酸溶解，将溶液稀释至100 mL，量取20.00 mL该溶液，加入过量KI溶液充分反应，然后加入几滴淀粉溶液，用0.100 0 mol/L Na2S2O3溶液滴定，滴定至终点时消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。已知：2Fe3+＋2I－===2Fe2+＋I2，I2＋2S2O===S4O＋2I－。计算FeCO3固体样品中Fe3+的质量分数，写出计算过程。
基础小练27　反应条件影响的探究
1. A　配制溶液的蒸馏水要煮沸，排除溶解氧的干扰，加一层苯隔绝空气，可以得到白色的较稳定的 Fe(OH)2，Fe(OH)2在空气中易被氧化为 Fe(OH)3，故制备较稳定的Fe(OH)2时需要隔绝空气，B、C、D未隔绝空气，故选A。
2. C　Fe在常温下遇浓硫酸发生钝化，加热下持续反应，能说明浓硫酸的强氧化性，而不能说明铁的活泼性，A错误；制备氢氧化铁胶体应在沸水中加入饱和氯化铁溶液，加热至液体呈红褐色为止，氯化铁和NaOH溶液反应生成氢氧化铁沉淀而不能制备氢氧化铁胶体，B错误；氯化铁能溶解铜，氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物，将铜粉加入FeCl3溶液中可验证Fe3+的氧化性强于Cu2+，C正确；在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液，硫酸亚铁最终被氧化为硫酸铁，D错误。
3. D　酸化后的溶液中阳离子还有H＋，根据电荷守恒有等式：n（NH）＋2n(Fe2+)＋n(H＋)＝2n（SO），A错误；H2C2O4为二元弱酸，离子方程式中要保留化学式，“沉淀”时发生反应的离子方程式为Fe2+＋H2C2O4＋nH2O===FeC2O4·nH2O↓＋2H＋，B错误；“沉淀”后的上层清液中含有的H2C2O4可以和酸性KMnO4反应，不能用酸性KMnO4检验“沉淀”后的上层清液中是否含有Fe2+，C错误；乙醇具有挥发性，能带走晶体表面的水分，加速干燥，D正确。
4. B　该反应前后电荷不守恒，铝粉和NaOH溶液反应正确的离子方程式为2Al＋6H2O＋2OH－===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，A错误；向氨水中通入过量SO2生成酸式盐，离子方程式为SO2＋NH3·H2O===NH＋HSO，C错误；氢氧化铝虽然具有两性，但不能溶于pH<12的碱性溶液，因此向AlCl3溶液中加入过量氨水生成Al(OH)3沉淀，离子方程式为Al3+＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH，D错误。
5. C　NaOH溶液应置于Ⅱ中，铁粉和稀硫酸置于Ⅰ中，A错误；实验开始要先打开止水夹，用Fe与H2SO4生成的H2排尽装置中的空气，后关闭止水夹，继续产生的H2使Ⅰ中压强增大，将FeSO4溶液压入Ⅱ中，B错误；由B知，Ⅱ 中发生反应Fe2+＋2OH－===Fe(OH)2↓，C正确；试剂X可以是稀硫酸不能是CuSO4，否则无法生成H2，不能排除装置内的空气，D错误。
6. D　若ZnFe2O4与H2以个数比2∶1发生反应生成ZnFe2Ox和水，根据原子守恒可知x＝3.5，A正确；ZnFe2O4与H2在300～500 ℃下反应生成ZnFe2Ox和水，在无氧条件下就可进行，B正确；已知ZnFe2O4中Zn为＋2价，Fe为＋3价，ZnFe2Ox中Zn为＋2价，Fe为＋(x－1)价，故使1个ZnFe2Ox完全转化为ZnFe2O4，需失去2×[3－(x－1)]＝(8－2x)个电子，C正确；ZnFe2Ox与SO2、NO2反应生成ZnFe2O4，铁元素化合价升高，ZnFe2Ox被氧化，作还原剂，所以SO2的还原性弱于ZnFe2Ox，D错误。
7. B　在溶液中反应时，适当提高反应物溶液的浓度可以加快反应速率，A正确；根据还原时发生的反应可知，反应中S元素的化合价升高，SO为氧化产物，部分Fe元素的化合价降低，所以部分Fe2+为还原产物，根据Fe3+的系数可知氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶14，B错误；根据还原时发生的反应可知“过滤Ⅰ”所得滤液中存在的阳离子主要有Fe2+和H＋，C正确；铁黄为FeOOH，其中Fe元素的化合价为＋3，所以“沉降、氧化”时Fe2+在一水合氨存在的环境中被空气中的氧气氧化为FeOOH，根据电子守恒和元素守恒可得离子方程式为4Fe2+＋8NH3·H2O＋O2===8NH＋4FeOOH↓＋2H2O，D正确。
8. B　盛装FeCl2溶液的恒压滴液漏斗使三颈烧瓶与滴液漏斗相通，可用于平衡气压，使液体顺利流下，A正确；若制备时将氩气换为空气，其中的O2会将Fe2+及生成的Fe氧化，不利于Fe/Fe3O4复合物产品的生成，B错误；乙醇具有挥发性，用乙醇洗涤晶体后，可洗去晶体表面水分，而乙醇自然挥发，便于快速干燥，C正确；Fe2+与碱在加热条件下反应，可生成 Fe/Fe3O4 黑色沉淀，离子方程式为4Fe2+＋8OH－Fe↓＋Fe3O4↓＋4H2O，D正确。
9. (1) 100 mL容量瓶、胶头滴管　(2) 13.9　(3) bd　
(4) 　
(5) 还原　(6) 滴加少量KSCN溶液，溶液立即变为红色　4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋2H2O　(7) ①不合理，沉淀没有洗涤，表面可能会吸附溶液中的SO　②Fe3+＋SO＋H2O===Fe(OH)SO4↓＋H＋
解析：(1) 配制100 mL溶液要用到的仪器有天平、药匙、量筒、烧杯、玻璃棒、100 mL容量瓶、胶头滴管。(2) 需要FeSO4·7H2O晶体的质量是0.1 L×0.5 mol/L× 278 g/mol＝13.9 g。(3) 转移时，容量瓶没有干燥，对溶质的物质的量、溶液的体积都不产生影响，不产生误差，a不符合题意；转移时，未洗涤烧杯和玻璃棒，则容量瓶内溶质的物质的量偏小，所配溶液浓度偏低，b符合题意；定容时，眼睛俯视刻度线，则所配溶液体积偏小，浓度偏高，c不符合题意；定容时，发现液面高于刻度线，将多余溶液吸出，由于吸出的溶液中含有溶质，导致所配溶液中溶质偏少，浓度偏低，d符合题意。(4) 实验ⅰ中，白色沉淀转化为红褐色沉淀，则 Fe(OH)2转化为Fe(OH)3，化学方程式及电子转移的方向和数目见答案。(5) 实验ⅱ中，高锰酸钾溶液褪色，表明KMnO4被还原，说明FeSO4溶液具有还原性。(6) 取少量黄色溶液，滴加少量KSCN溶液，溶液立即变为红色，证明黄色溶液中含有Fe3+。分析推理，溶液变黄表明Fe2+转化为Fe3+，则原因是4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋2H2O。(7) ①验证黄褐色沉淀中的SO时，取过滤后的沉淀少许于试管，没有对沉淀进行洗涤，表面可能会吸附溶液中的SO，则上述实验方案不合理。②Fe3+转化为Fe(OH)SO4，同时生成H＋，离子方程式见答案。
10. (1) ＋6　(2) 4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋2H2O　(3) 2∶3　(4) K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4　(5) K2FeO4有强氧化性，故能杀菌，在水中发生反应：4K2FeO4＋10H2O===4Fe(OH)3（胶体）＋8KOH＋3O2↑，新生成的Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮颗粒物并沉降，可用于净水　(6) ①2FeSO4＋6Na2O22Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑　②7.5
解析：铁屑中加入稀盐酸酸溶，生成FeCl2等，通入过量空气将Fe2+氧化为Fe3+，再加入NaClO溶液、NaOH溶液制备Na2FeO4；加入饱和KOH溶液，将Na2FeO4转化为K2FeO4，过滤、洗涤、干燥，从而获得K2FeO4晶体。(1) K2FeO4 中，K显＋1价，O显－2价，则铁元素的化合价是＋6。(2) “氧化”过程中，Fe2+在酸性溶液中被O2氧化，生成Fe3+，离子方程式为4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋2H2O。(3) “制备Na2FeO4”中，发生反应为2FeCl3＋3NaClO＋10NaOH===2Na2FeO4＋9NaCl＋5H2O，FeCl3为还原剂，NaClO为氧化剂，则还原剂和氧化剂的物质的量之比为 2∶3。(4) 饱和KOH溶液中，Na2FeO4转化为K2FeO4晶体，则原因可能是碱性条件下，K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4。(6) ①令生成的O2为1 mol，则反应中被Na2O2氧化的Na2O2为1 mol；被FeSO4还原的Na2O2为 4 mol，该过程转移电子8 mol，依据得失电子守恒的原理，由于铁元素的化合价由＋2升高到＋6，则被氧化的FeSO4的物质的量为 2 mol，被Na2O2还原的Na2O2为1 mol，所以参加反应的FeSO4的物质的量为2 mol，Na2O2的物质的量为6 mol，该反应配平后的方程式为2FeSO4＋6Na2O22Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑。②由反应可得：O2～10e－，若反应产生16.8 L（标准状况）O2，其物质的量＝＝0.75 mol，则转移的电子为0.75 mol×10＝7.5 mol。
11. (1) 取反应后的溶液于试管中，加入氢氧化钠溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验，若试纸变蓝，则说明含NH
(2) 取最后一次洗涤液于试管中，滴加稀盐酸后再加入氯化钡溶液，若无白色沉淀产生，说明沉淀已经洗干净　(3) 4FeCO3＋O2＋6H2O===4Fe(OH)3＋4CO2
(4) 由题可得出关系式：2Fe3+～I2～2S2O
n(Fe3+)＝n（S2O）＝0.100 0 mol/L×0.02 L＝0.002 mol，原固体中Fe3+的质量分数＝×100%＝11.2%
解析：此实验的原理：三颈烧瓶中NH4HCO3溶液与FeSO4溶液反应得到白色的FeCO3沉淀和CO2，烧杯中澄清石灰水变浑浊。(1) 恰好完全反应后，烧瓶内溶液中只含一种溶质，应为(NH4)2SO4，溶液中的阳离子主要为NH。(2) 所得沉淀洗涤干净后，最后一次洗涤滤液中应该不含SO，可通过检验是否含有SO确定沉淀是否洗净。