第3章 物质的性质与转化 分层作业16 铁及其化合物之间的转化关系--2025鲁科版化学必修第一册同步练习题（含答案）
文档属性
| 名称 | 第3章 物质的性质与转化 分层作业16 铁及其化合物之间的转化关系--2025鲁科版化学必修第一册同步练习题（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 564.5KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-04-27 18:46:06 | ||
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文档简介
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2025鲁科版化学必修第一册
分层作业16 铁及其化合物之间的转化关系
A级 必备知识基础练
题组1.铁及其化合物的转化
1.(2024福建福州外国语学校高一期中)下列途径,不能得到氯化铁的是( )
A.金属单质与非金属单质反应
B.碱性氧化物与酸反应
C.酸与碱发生中和反应
D.金属与酸反应
2.下列说法正确的是( )
A.下列制备无水FeCl3的转化均能一步实现:Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3
B.只能通过化合反应制取Fe3O4
C.给试管①中铁粉与湿棉花加热,试管②中肥皂水冒泡,说明铁与水蒸气在加热条件下发生了反应
D.Cu与FeCl3溶液反应可生成FeCl2
3.(2024江苏南菁高中高一检测,改编)铁及其化合物在生产生活中应用广泛。下列有关铁的化合物的叙述正确的是( )
A.氯化铁用于净水的反应原理:Fe3++3H2OFe(OH)3↓+3H+
B.将氧化铁加入HI溶液中发生反应:Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O
C.含有Fe2+的溶液中大量存在H+、Mg2+、Cl-、Mn
D.向含3 mol FeCl2的溶液中通入1 mol Cl2充分反应转移2 mol电子
4.(2024北京铁路二中高一期中)单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体和无色气体,在一定条件下它们的反应如下图所示。回答下列问题:
(1)C在充满B的集气瓶中燃烧时反应的现象是 。
(2)A与B反应的化学方程式为 。溶液G与A反应的离子方程式为 。
(3)F、G、H三种溶液中含相同的阴离子,检验该阴离子的方法是 。
题组2.生活中铁元素的检验
5.《神农本草经》记载:“神农尝百草,日遇七十二毒,得茶而解。”茶叶中铁元素的检验可经以下四个步骤完成,各步骤中选用的实验用品不能都用到的是( )
A.将茶叶灼烧灰化,选用①②⑨
B.用浓盐酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释,选用④⑥⑦
C.过滤得到滤液,选用④⑤⑦
D.检验滤液中的Fe3+,选用③⑧⑩
题组3.铁及其化合物的计算
6.(2024湖南高一联考)向9.92 g铁粉和氧化铜的混合物中,加入适量的稀硫酸,使其全部溶解,产生无色气体和2.56 g红色固体,得到的溶液中只有一种金属离子,下列说法正确的是( )
A.无色气体的物质的量为0.1 mol
B.原混合物中铁粉的质量为6.72 g
C.得到的溶液中Fe2+的物质的量为0.1 mol
D.若用产生的无色气体,还原混合物中等质量的CuO固体,则该无色气体还剩余0.05 mol
题组4.铁及其化合物性质的实验探究
7.(2023福建厦门双十中学高一月考)已知:①绿茶中含有大量的鞣酸;②鞣酸亚铁溶液为无色,鞣酸铁溶液为蓝黑色,根据如图所示的实验流程分析,下列叙述错误的是( )
A.绿茶叶水与FeSO4反应生成的鞣酸亚铁易被氧化成鞣酸铁而呈蓝黑色
B.维生素C可将鞣酸铁还原成鞣酸亚铁
C.④中发生的反应有2个
D.服用补铁剂时不能喝绿茶
8.(2024山西大同高一月考)硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上常用作补铁剂。某课外小组的同学通过实验测定补铁剂中硫酸亚铁晶体的质量分数,实验步骤如图所示:
(1)证明经步骤①得到的滤液中含有Fe2+的方法如下:取样,先滴加 ,再滴加少量氯水,该过程的现象为 。
(2)步骤②加入氯水发生反应的离子方程式是 。
(3)步骤③产生的红褐色物质成分是 (写化学式)。
(4)步骤④中一系列操作为 、洗涤、干燥、灼烧。
(5)若所取补铁剂质量为m1 g,最终得到红棕色固体C的质量为m2 g,则补铁剂中硫酸亚铁晶体的质量分数为 (用含m1、m2的代数式表示,不考虑实验中铁元素的损失)。
B级 关键能力提升练
以下选择题有1~2个选项符合题意。
9.纳米级四氧化三铁是应用广泛的软磁性材料之一。共沉淀法是目前制备纳米级四氧化三铁的重要方法,其流程如图所示:
下列说法错误的是( )
A.纳米级四氧化三铁具有磁性
B.其制备反应类型属于氧化还原反应
C.向溶液B中加入KSCN溶液,溶液变为红色
D.FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比最好为2∶1
10.(2024陕西西安铁一中学高一期中)制砖瓦的技术是我国古代人民对世界建筑业的一大杰出贡献,有“秦砖汉瓦”之称。制砖瓦的原料为黏土(主要成分为铝硅酸盐和亚铁盐)。烧制流程如图:
下列描述错误的是( )
A.“过筛”的目的是选取小颗粒,提高水浸速率
B.在空气过量和自然冷却条件下制得红砖,因为生成了Fe2O3
C.烧制青灰色砖瓦,需从窑顶加入一定量冷水冷却
D.烧制砖瓦的过程是物理变化
11.(2024湖南邵阳二中高一月考)《开宝本草》记载“取钢煅作叶如笏或团,平面磨错令光净,以盐水洒之,于醋瓮中阴处埋之一百日,铁上衣生,铁华成矣”。铁华粉[主要成分为(CH3COO)2Fe·H2O]可用如下方法检测。下列相关说法不正确的是( )
A.在铁华粉中加入稀硝酸,再滴加KSCN溶液,一定会变红
B.制备铁华粉的主要反应为Fe+2CH3COOH(CH3COO)2Fe+H2↑
C.气体X的产生是因为发生了复分解反应
D.由上述实验可知,OH-结合Fe3+的能力大于CN-
12.(2024河北邢台高一月考)将铜片放入一定体积1 mol·L-1 FeCl3溶液A中浸泡,一段时间后取出铜片(经洗涤、干燥)精确称量,铜片质量减轻了6.4 g,得到的溶液B中c(Fe3+)∶c(Fe2+)=3∶2,则下列说法正确的是( )
A.溶液B中Cu2+与Fe3+的物质的量之比为1∶3
B.原FeCl3溶液A中Cl-的物质的量为1 mol
C.溶液B中最多可溶解8.4 g Fe
D.原FeCl3溶液A的体积为50 mL
13.(2024广东部分名校高一联合监测)铁粉具有平肝镇心解毒之功效,主治惊痫、癫狂、脚气冲心、贫血等。某兴趣小组设计的利用FeSO4制备还原铁粉的流程如图:
实验室中可用FeSO4(用废铁屑和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3在如图装置模拟上述流程中的“转化”环节。
(1)植物油的作用是 。
(2)实验过程中,欲将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合,操作方法是 。
(3)FeSO4溶液要现用现配的原因是 ,检验久置的FeSO4溶液是否变质的方法是 。
(4)干燥的主要目的是脱去游离水,该过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH,该反应的化学方程式为 。
(5)若取干燥后的FeCO3样品11.33 g,与木炭混合后焙烧,最终得到还原铁粉5.6 g。
①高温条件下,过量的木炭与FeCO3反应的化学方程式为 。
②样品中杂质FeOOH的质量为 g。
C级 学科素养拔高练
14.(2024山东烟台高一期末)某化学兴趣小组为探究菠菜中铁元素的价态及含量,进行如下实验。回答下列问题:
Ⅰ.定性检测菠菜中的铁元素
(1)研磨需要的仪器名称为 ,操作Ⅰ的名称为 。
(2)甲同学根据实验现象推测菠菜中不含铁元素。乙同学认为菠菜中铁元素可能以Fe2+形式存在,并对实验进行如下改进:
“溶液褪色”不能证明菠菜中含有Fe2+的原因是 ,若“现象Ⅰ”为 ,则可证明菠菜中铁元素以Fe2+存在。
Ⅱ.定量测定菠菜中铁元素含量
(3)沉淀法:取 mL滤液Ⅱ,加入足量NaOH溶液,生成沉淀,静置一段时间,沉淀颜色逐渐加深,过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量、计算。用化学方程式说明沉淀颜色加深的原因: 。
(4)比色法:另取 mL滤液Ⅱ,加入足量稀硝酸(将Fe2+氧化为Fe3+),配制成100 mL溶液,使用分光光度计测得待测液中Fe3+吸光度位于图中M点。
菠菜中铁元素的含量为 mg/100 g。
答案：
1.D 解析 金属单质与非金属单质反应:铁丝在氯气中燃烧生成氯化铁,故A不选;碱性氧化物与酸反应:三氧化二铁与盐酸反应生成氯化铁和水,故B不选;酸与碱发生中和反应:氢氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水,故C不选;金属与酸反应:铁与盐酸反生成氯化亚铁和氢气,不能得到氯化铁,故D选。
2.D 解析 由加热FeCl3溶液得到Fe(OH)3胶体可知,蒸发会促进FeCl3与水反应,故蒸发FeCl3溶液得不到无水FeCl3,A错误;可通过反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2制取Fe3O4,该反应为置换反应,B错误;因加热试管①时,试管①中气体受热膨胀,试管②中也会有气泡产生,所以试管②中肥皂水冒泡不能说明铁与水蒸气发生了反应,C错误。
3.D 解析 氯化铁净水原因是生成Fe(OH)3胶体,故A错误;铁离子能够把碘离子氧化为碘单质,将氧化铁加入HI溶液中发生反应:Fe2O3+6H++2I-2Fe2++I2+3H2O,故B错误;Fe2+与H+、Mn会发生氧化还原反应,不能大量共存,故C错误;1 mol Cl2充分反应消耗2 mol FeCl2,转移2 mol电子,故D正确。
4.答案 (1)苍白色火焰,瓶口有白雾
(2)2Fe+3Cl22FeCl3 Fe+2H+Fe2++H2↑
(3)取少量溶液加入试管,先加稀硝酸酸化,再滴加硝酸银溶液,有白色沉淀产生,表明溶液中含有Cl-
解析 B为黄绿色气体,则B为Cl2;固体D溶于水形成黄色溶液,则D为FeCl3,从而得出A为Fe,H为FeCl2。气体E溶于水所得溶液G能与Fe反应,则E为HCl,C为H2。
(1)C为H2,在充满B(Cl2)的集气瓶中燃烧时,产生苍白色火焰,瓶口有白雾。
(2)A(Fe)与B(Cl2)反应生成FeCl3,化学方程式为2Fe+3Cl22FeCl3。溶液G(HCl)与A(Fe)反应,生成FeCl2和H2,离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑。
(3)F(FeCl3)、G(HCl)、H(FeCl2)三种溶液中所含阴离子都为Cl-,检验该阴离子时,常使用硝酸酸化的硝酸银溶液。
5.B 解析 将茶叶灼烧灰化在坩埚中加热,①②⑨都能用到,A不符合题意;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,选用④和⑦,B符合题意;过滤时用到漏斗、烧杯和玻璃棒,C不符合题意;检验滤液中的Fe3+,可取少量滤液于试管中,用胶头滴管滴加KSCN溶液检验,用到试管、KSCN溶液和胶头滴管,D不符合题意。
6.B 解析 红色固体为金属Cu,无色气体为H2,溶液中只有一种金属离子,则溶液中只存在Fe2+。2.56 g铜的物质的量为0.04 mol,则混合物中m(CuO)=0.04 mol×80 g·mol-1=3.2 g,则m(Fe)=9.92 g-3.2 g=6.72 g,B正确;n(Fe)==0.12 mol,由离子方程式Fe+Cu2+Fe2++Cu可知,0.04 mol Fe用于置换铜,0.08 mol Fe用于生成H2,即n(H2)=0.08 mol,A错误;得到的溶液中金属离子全为Fe2+,即Fe2+的物质的量为0.12 mol,C错误;n(CuO)=0.04 mol,n(H2)=0.08 mol,由化学方程式H2+CuOCu+H2O可知,剩余n(H2)=0.08 mol-0.04 mol=0.04 mol,D错误。
7.C 解析 鞣酸亚铁溶液为无色,鞣酸铁溶液为蓝黑色,在绿茶叶水中加入FeSO4,出现蓝黑色,说明鞣酸亚铁易被氧化,A正确;向蓝黑色溶液中加入维生素C,溶液由蓝黑色恢复原色,说明维生素C能将鞣酸铁还原成鞣酸亚铁,表现还原性,B正确;④中发生的反应有维生素C、Fe2+被H2O2氧化、Fe3+与SCN-的络合反应等,反应不止2个,C错误;因为绿茶叶水中的鞣酸与补铁剂中的Fe2+反应生成鞣酸亚铁,鞣酸亚铁不稳定,易被氧化为鞣酸铁,故服用补铁剂时不能喝绿茶,D正确。
8.答案 (1)KSCN溶液开始不变色,加入氯水后变为红色
(2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
(3)Fe(OH)3
(4)过滤
(5)%
解析 由题干工艺流程图可知,补铁剂研磨成粉末后加入稀硫酸溶解形成浊液,过滤除去不溶性杂质得到滤液,向滤液中加入氯水,将Fe2+转化为Fe3+,即溶液A中含有Fe3+,向A中加入碱得到红褐色悬浊液B,红褐色物质为Fe(OH)3,步骤④中一系列处理是由氢氧化铁悬浊液最终转化为氧化铁,需要过滤、洗涤氢氧化铁,然后灼烧生成氧化铁,冷却后称量氧化铁的质量。
(1)检验Fe2+时,可以先滴加KSCN溶液,溶液不变色,再加入氯水,发生反应2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,溶液变为红色,发生反应Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,说明含有Fe2+。
(2)氯水具有氧化性,能将Fe2+氧化为Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。
(3)由分析可知,步骤③产生的红褐色物质成分是Fe(OH)3。
(4)步骤④中一系列处理是由氢氧化铁悬浊液最终转化为氧化铁,需要过滤、洗涤氢氧化铁,然后灼烧生成氧化铁,冷却后称量氧化铁的质量。
(5)若所取补血剂质量为m1 g,最终得到红棕色固体C的质量为m2 g,则有n(FeSO4·7H2O)=n(Fe)=2n(Fe2O3)=2× mol,则补血剂中硫酸亚铁晶体的质量分数为×100%=%。
9.BD 解析 根据题中信息“纳米级四氧化三铁是应用广泛的软磁性材料之一”可知,A项正确;因为制备反应中没有元素化合价发生改变,所以是非氧化还原反应,B项错误;溶液B中含有Fe3+,加入KSCN溶液后,溶液变为红色,C项正确;Fe3O4可写成FeO·Fe2O3,所以n(Fe2+)∶n(Fe3+)=1∶2最好,D项错误。
10.D 解析 “过筛”的目的是选取小颗粒,增大接触面积,加快浸出速率,A正确;黏土(主要成分为铝硅酸盐和亚铁盐),在空气过量和自然冷却条件下制得红砖,因为生成了Fe2O3,B正确;从窑顶加入一定量冷水冷却,得到含黑色四氧化三铁的砖瓦,烧制青灰色砖瓦,C正确;烧制砖瓦的过程中有新物质生成,是化学变化,D错误。
11.A 解析 铁华粉中加入稀硫酸并加热,产生的刺激性气味的气体X为醋酸蒸气;铁华粉中加入稀盐酸生成氢气和滤液,有氢气生成说明铁华粉中含有铁单质,滤液中加入铁氰化钾溶液生成蓝色沉淀,说明滤液中有亚铁离子,该沉淀不溶于稀盐酸,但与NaOH反应生成棕色沉淀。根据分析可知铁华粉中含有铁单质,硝酸的量比较少时,生成的Fe3+与Fe反应生成Fe2+,当溶液中不存在Fe3+时,滴入KSCN溶液不会变红,A错误;制备铁华粉的主要反应为Fe+2CH3COOH(CH3COO)2Fe+H2↑,B正确;气体X为醋酸蒸气,反应为(CH3COO)2Fe+H2SO42CH3COOH+FeSO4,属于复分解反应,C正确;由上述实验可知,OH-能与蓝色沉淀反应,生成棕色沉淀,说明有氢氧化铁沉淀生成,说明OH-结合铁离子的能力强于CN-,D正确。
12.A 解析 将铜片放入一定体积1 mol·L-1 FeCl3溶液A中浸泡,发生反应2Fe3++CuCu2++2Fe2+,铜片质量减轻了6.4 g,消耗的铜的物质的量为=0.1 mol,生成的Cu2+的物质的量为0.1 mol,消耗的Fe3+的物质的量为0.2 mol,生成的Fe2+的物质的量为0.2 mol,得到的溶液B中剩余Fe3+的物质的量为0.3 mol,1 mol·L-1 FeCl3溶液A中Fe3+的物质的量为0.5 mol。溶液B中Cu2+与Fe3+的物质的量之比为0.1 mol∶0.3 mol=1∶3,A正确;原1 mol·L-1 FeCl3溶液A中Fe3+的物质的量为0.5 mol,则Cl-的物质的量为1.5 mol,B错误;溶液B中Cu2+与Fe3+的物质的量分别为0.1 mol和0.3 mol,加入金属铁发生反应Cu2++FeCu+Fe2+、2Fe3++Fe3Fe2+,可以分别溶解铁的物质的量是0.1 mol和0.15 mol,即最多可溶解0.25 mol Fe,质量为0.25 mol×56 g·mol-1=14 g,C错误;1 mol·L-1 FeCl3溶液A中Fe3+的物质的量为0.5 mol,体积为=0.5 L,即500 mL,D错误。
13.答案 (1)隔绝空气,防止Fe2+被氧化
(2)排尽装置内的空气后,关闭止水夹
(3)Fe2+易被氧化 取少量样品于试管中,再加入KSCN溶液,观察是否显红色
(4)4FeCO3+O2+2H2O4FeOOH+4CO2
(5)①FeCO3+2CFe+3CO↑ ②0.89
解析 NH4HCO3溶液和FeSO4发生反应生成碳酸亚铁、硫酸铵、二氧化碳和水,方程式为2NH4HCO3+FeSO4CO2↑+FeCO3↓+(NH4)2SO4+H2O,滤渣碳酸亚铁洗涤干燥加入木炭焙烧得到还原铁粉,方程式为FeCO3+2CFe+3CO↑。
(1)Fe2+易被氧化,植物油的作用是隔绝空气,防止Fe2+被氧化。
(2)FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合,因Fe2+易被氧化,所以排尽装置内的空气后,关闭止水夹。
(3)Fe2+易被氧化为铁离子,FeSO4溶液需要现用现配;检验久置的FeSO4溶液是否变质,取少量样品于试管中,再加入KSCN溶液,若变红,说明变质,否则,未变质。
(4)FeCO3在空气中被氧化为FeOOH,同时生成二氧化碳,反应方程式为4FeCO3+O2+2H2O4FeOOH+4CO2。
(5)高温条件下,过量的木炭与FeCO3反应生成铁和CO,反应方程式为FeCO3+2CFe+3CO↑。
反应生成Fe的物质的量为=0.1 mol,设FeCO3、FeOOH的物质的量分别为x mol、y mol,根据二者总质量、铁原子守恒可以列方程为116x+89y=11.3,x+y=0.1,解得x=0.09,y=0.01,故样品中杂质FeOOH质量为0.01 mol×89 g·mol-1=0.89 mol。
14.答案 (1)研钵 过滤
(2)溶液中可能存在其他还原性离子使酸性高锰酸钾溶液褪色 溶液变成红色
(3)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 (4)2.8
解析 实验Ⅰ菠菜研磨后,稀硫酸酸浸,过滤后得到滤液,亚铁离子进入滤液中,加硫氰化钾,溶液无现象,重新取滤液加入酸性高锰酸钾溶液后褪色,再加硫氰化钾溶液,溶液变红,说明滤液中含有亚铁离子;实验Ⅱ利用分光光度计测得待测液中c(Fe3+),通过计算,求出菠菜中铁元素含量。
(1)研磨所需要的仪器为研钵;操作Ⅰ之后得到了滤液,故操作Ⅰ为过滤。
(2)“溶液褪色”不能证明菠菜中含有Fe2+,原因是还原性离子都可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,故不能证明Fe2+的存在。
加入KSCN溶液后,溶液变红色,证明溶液中有Fe3+,即与酸性高锰酸钾溶液反应后生成Fe3+,则之前溶液中含有Fe2+。
(3)沉淀颜色加深的原因是氢氧化亚铁逐渐转化成氢氧化铁,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。
(4)M点c(Fe3+)=2.50×10-4 mol·L-1,溶液体积为100 mL,故n(Fe3+)=2.50×10-4 mol·L-1 ×100×10-3 L=2.50×10-5 mol,m(Fe)=2.50×10-5 mol×56 g·mol-1×103 mg·g-1=1.4 mg,由于100 g菠菜配成V mL溶液,只取了 mL进行测定,故菠菜中铁元素的含量为2.8 mg/100 g。
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2025鲁科版化学必修第一册
分层作业16 铁及其化合物之间的转化关系
A级 必备知识基础练
题组1.铁及其化合物的转化
1.(2024福建福州外国语学校高一期中)下列途径,不能得到氯化铁的是( )
A.金属单质与非金属单质反应
B.碱性氧化物与酸反应
C.酸与碱发生中和反应
D.金属与酸反应
2.下列说法正确的是( )
A.下列制备无水FeCl3的转化均能一步实现:Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3
B.只能通过化合反应制取Fe3O4
C.给试管①中铁粉与湿棉花加热,试管②中肥皂水冒泡,说明铁与水蒸气在加热条件下发生了反应
D.Cu与FeCl3溶液反应可生成FeCl2
3.(2024江苏南菁高中高一检测,改编)铁及其化合物在生产生活中应用广泛。下列有关铁的化合物的叙述正确的是( )
A.氯化铁用于净水的反应原理:Fe3++3H2OFe(OH)3↓+3H+
B.将氧化铁加入HI溶液中发生反应:Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O
C.含有Fe2+的溶液中大量存在H+、Mg2+、Cl-、Mn
D.向含3 mol FeCl2的溶液中通入1 mol Cl2充分反应转移2 mol电子
4.(2024北京铁路二中高一期中)单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体和无色气体,在一定条件下它们的反应如下图所示。回答下列问题:
(1)C在充满B的集气瓶中燃烧时反应的现象是 。
(2)A与B反应的化学方程式为 。溶液G与A反应的离子方程式为 。
(3)F、G、H三种溶液中含相同的阴离子,检验该阴离子的方法是 。
题组2.生活中铁元素的检验
5.《神农本草经》记载:“神农尝百草,日遇七十二毒,得茶而解。”茶叶中铁元素的检验可经以下四个步骤完成,各步骤中选用的实验用品不能都用到的是( )
A.将茶叶灼烧灰化,选用①②⑨
B.用浓盐酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释,选用④⑥⑦
C.过滤得到滤液,选用④⑤⑦
D.检验滤液中的Fe3+,选用③⑧⑩
题组3.铁及其化合物的计算
6.(2024湖南高一联考)向9.92 g铁粉和氧化铜的混合物中,加入适量的稀硫酸,使其全部溶解,产生无色气体和2.56 g红色固体,得到的溶液中只有一种金属离子,下列说法正确的是( )
A.无色气体的物质的量为0.1 mol
B.原混合物中铁粉的质量为6.72 g
C.得到的溶液中Fe2+的物质的量为0.1 mol
D.若用产生的无色气体,还原混合物中等质量的CuO固体,则该无色气体还剩余0.05 mol
题组4.铁及其化合物性质的实验探究
7.(2023福建厦门双十中学高一月考)已知:①绿茶中含有大量的鞣酸;②鞣酸亚铁溶液为无色,鞣酸铁溶液为蓝黑色,根据如图所示的实验流程分析,下列叙述错误的是( )
A.绿茶叶水与FeSO4反应生成的鞣酸亚铁易被氧化成鞣酸铁而呈蓝黑色
B.维生素C可将鞣酸铁还原成鞣酸亚铁
C.④中发生的反应有2个
D.服用补铁剂时不能喝绿茶
8.(2024山西大同高一月考)硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上常用作补铁剂。某课外小组的同学通过实验测定补铁剂中硫酸亚铁晶体的质量分数,实验步骤如图所示:
(1)证明经步骤①得到的滤液中含有Fe2+的方法如下:取样,先滴加 ,再滴加少量氯水,该过程的现象为 。
(2)步骤②加入氯水发生反应的离子方程式是 。
(3)步骤③产生的红褐色物质成分是 (写化学式)。
(4)步骤④中一系列操作为 、洗涤、干燥、灼烧。
(5)若所取补铁剂质量为m1 g,最终得到红棕色固体C的质量为m2 g,则补铁剂中硫酸亚铁晶体的质量分数为 (用含m1、m2的代数式表示,不考虑实验中铁元素的损失)。
B级 关键能力提升练
以下选择题有1~2个选项符合题意。
9.纳米级四氧化三铁是应用广泛的软磁性材料之一。共沉淀法是目前制备纳米级四氧化三铁的重要方法,其流程如图所示:
下列说法错误的是( )
A.纳米级四氧化三铁具有磁性
B.其制备反应类型属于氧化还原反应
C.向溶液B中加入KSCN溶液,溶液变为红色
D.FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比最好为2∶1
10.(2024陕西西安铁一中学高一期中)制砖瓦的技术是我国古代人民对世界建筑业的一大杰出贡献,有“秦砖汉瓦”之称。制砖瓦的原料为黏土(主要成分为铝硅酸盐和亚铁盐)。烧制流程如图:
下列描述错误的是( )
A.“过筛”的目的是选取小颗粒,提高水浸速率
B.在空气过量和自然冷却条件下制得红砖,因为生成了Fe2O3
C.烧制青灰色砖瓦,需从窑顶加入一定量冷水冷却
D.烧制砖瓦的过程是物理变化
11.(2024湖南邵阳二中高一月考)《开宝本草》记载“取钢煅作叶如笏或团,平面磨错令光净,以盐水洒之,于醋瓮中阴处埋之一百日,铁上衣生,铁华成矣”。铁华粉[主要成分为(CH3COO)2Fe·H2O]可用如下方法检测。下列相关说法不正确的是( )
A.在铁华粉中加入稀硝酸,再滴加KSCN溶液,一定会变红
B.制备铁华粉的主要反应为Fe+2CH3COOH(CH3COO)2Fe+H2↑
C.气体X的产生是因为发生了复分解反应
D.由上述实验可知,OH-结合Fe3+的能力大于CN-
12.(2024河北邢台高一月考)将铜片放入一定体积1 mol·L-1 FeCl3溶液A中浸泡,一段时间后取出铜片(经洗涤、干燥)精确称量,铜片质量减轻了6.4 g,得到的溶液B中c(Fe3+)∶c(Fe2+)=3∶2,则下列说法正确的是( )
A.溶液B中Cu2+与Fe3+的物质的量之比为1∶3
B.原FeCl3溶液A中Cl-的物质的量为1 mol
C.溶液B中最多可溶解8.4 g Fe
D.原FeCl3溶液A的体积为50 mL
13.(2024广东部分名校高一联合监测)铁粉具有平肝镇心解毒之功效,主治惊痫、癫狂、脚气冲心、贫血等。某兴趣小组设计的利用FeSO4制备还原铁粉的流程如图:
实验室中可用FeSO4(用废铁屑和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3在如图装置模拟上述流程中的“转化”环节。
(1)植物油的作用是 。
(2)实验过程中,欲将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合,操作方法是 。
(3)FeSO4溶液要现用现配的原因是 ,检验久置的FeSO4溶液是否变质的方法是 。
(4)干燥的主要目的是脱去游离水,该过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH,该反应的化学方程式为 。
(5)若取干燥后的FeCO3样品11.33 g,与木炭混合后焙烧,最终得到还原铁粉5.6 g。
①高温条件下,过量的木炭与FeCO3反应的化学方程式为 。
②样品中杂质FeOOH的质量为 g。
C级 学科素养拔高练
14.(2024山东烟台高一期末)某化学兴趣小组为探究菠菜中铁元素的价态及含量,进行如下实验。回答下列问题:
Ⅰ.定性检测菠菜中的铁元素
(1)研磨需要的仪器名称为 ,操作Ⅰ的名称为 。
(2)甲同学根据实验现象推测菠菜中不含铁元素。乙同学认为菠菜中铁元素可能以Fe2+形式存在,并对实验进行如下改进:
“溶液褪色”不能证明菠菜中含有Fe2+的原因是 ,若“现象Ⅰ”为 ,则可证明菠菜中铁元素以Fe2+存在。
Ⅱ.定量测定菠菜中铁元素含量
(3)沉淀法:取 mL滤液Ⅱ,加入足量NaOH溶液,生成沉淀,静置一段时间,沉淀颜色逐渐加深,过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量、计算。用化学方程式说明沉淀颜色加深的原因: 。
(4)比色法:另取 mL滤液Ⅱ,加入足量稀硝酸(将Fe2+氧化为Fe3+),配制成100 mL溶液,使用分光光度计测得待测液中Fe3+吸光度位于图中M点。
菠菜中铁元素的含量为 mg/100 g。
答案：
1.D 解析 金属单质与非金属单质反应:铁丝在氯气中燃烧生成氯化铁,故A不选;碱性氧化物与酸反应:三氧化二铁与盐酸反应生成氯化铁和水,故B不选;酸与碱发生中和反应:氢氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水,故C不选;金属与酸反应:铁与盐酸反生成氯化亚铁和氢气,不能得到氯化铁,故D选。
2.D 解析 由加热FeCl3溶液得到Fe(OH)3胶体可知,蒸发会促进FeCl3与水反应,故蒸发FeCl3溶液得不到无水FeCl3,A错误;可通过反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2制取Fe3O4,该反应为置换反应,B错误;因加热试管①时,试管①中气体受热膨胀,试管②中也会有气泡产生,所以试管②中肥皂水冒泡不能说明铁与水蒸气发生了反应,C错误。
3.D 解析 氯化铁净水原因是生成Fe(OH)3胶体,故A错误;铁离子能够把碘离子氧化为碘单质,将氧化铁加入HI溶液中发生反应:Fe2O3+6H++2I-2Fe2++I2+3H2O,故B错误;Fe2+与H+、Mn会发生氧化还原反应,不能大量共存,故C错误;1 mol Cl2充分反应消耗2 mol FeCl2,转移2 mol电子,故D正确。
4.答案 (1)苍白色火焰,瓶口有白雾
(2)2Fe+3Cl22FeCl3 Fe+2H+Fe2++H2↑
(3)取少量溶液加入试管,先加稀硝酸酸化,再滴加硝酸银溶液,有白色沉淀产生,表明溶液中含有Cl-
解析 B为黄绿色气体,则B为Cl2;固体D溶于水形成黄色溶液,则D为FeCl3,从而得出A为Fe,H为FeCl2。气体E溶于水所得溶液G能与Fe反应,则E为HCl,C为H2。
(1)C为H2,在充满B(Cl2)的集气瓶中燃烧时,产生苍白色火焰,瓶口有白雾。
(2)A(Fe)与B(Cl2)反应生成FeCl3,化学方程式为2Fe+3Cl22FeCl3。溶液G(HCl)与A(Fe)反应,生成FeCl2和H2,离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑。
(3)F(FeCl3)、G(HCl)、H(FeCl2)三种溶液中所含阴离子都为Cl-,检验该阴离子时,常使用硝酸酸化的硝酸银溶液。
5.B 解析 将茶叶灼烧灰化在坩埚中加热,①②⑨都能用到,A不符合题意;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,选用④和⑦,B符合题意;过滤时用到漏斗、烧杯和玻璃棒,C不符合题意;检验滤液中的Fe3+,可取少量滤液于试管中,用胶头滴管滴加KSCN溶液检验,用到试管、KSCN溶液和胶头滴管,D不符合题意。
6.B 解析 红色固体为金属Cu,无色气体为H2,溶液中只有一种金属离子,则溶液中只存在Fe2+。2.56 g铜的物质的量为0.04 mol,则混合物中m(CuO)=0.04 mol×80 g·mol-1=3.2 g,则m(Fe)=9.92 g-3.2 g=6.72 g,B正确;n(Fe)==0.12 mol,由离子方程式Fe+Cu2+Fe2++Cu可知,0.04 mol Fe用于置换铜,0.08 mol Fe用于生成H2,即n(H2)=0.08 mol,A错误;得到的溶液中金属离子全为Fe2+,即Fe2+的物质的量为0.12 mol,C错误;n(CuO)=0.04 mol,n(H2)=0.08 mol,由化学方程式H2+CuOCu+H2O可知,剩余n(H2)=0.08 mol-0.04 mol=0.04 mol,D错误。
7.C 解析 鞣酸亚铁溶液为无色,鞣酸铁溶液为蓝黑色,在绿茶叶水中加入FeSO4,出现蓝黑色,说明鞣酸亚铁易被氧化,A正确;向蓝黑色溶液中加入维生素C,溶液由蓝黑色恢复原色,说明维生素C能将鞣酸铁还原成鞣酸亚铁,表现还原性,B正确;④中发生的反应有维生素C、Fe2+被H2O2氧化、Fe3+与SCN-的络合反应等,反应不止2个,C错误;因为绿茶叶水中的鞣酸与补铁剂中的Fe2+反应生成鞣酸亚铁,鞣酸亚铁不稳定,易被氧化为鞣酸铁,故服用补铁剂时不能喝绿茶,D正确。
8.答案 (1)KSCN溶液开始不变色,加入氯水后变为红色
(2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
(3)Fe(OH)3
(4)过滤
(5)%
解析 由题干工艺流程图可知,补铁剂研磨成粉末后加入稀硫酸溶解形成浊液,过滤除去不溶性杂质得到滤液,向滤液中加入氯水,将Fe2+转化为Fe3+,即溶液A中含有Fe3+,向A中加入碱得到红褐色悬浊液B,红褐色物质为Fe(OH)3,步骤④中一系列处理是由氢氧化铁悬浊液最终转化为氧化铁,需要过滤、洗涤氢氧化铁,然后灼烧生成氧化铁,冷却后称量氧化铁的质量。
(1)检验Fe2+时,可以先滴加KSCN溶液,溶液不变色,再加入氯水,发生反应2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,溶液变为红色,发生反应Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,说明含有Fe2+。
(2)氯水具有氧化性,能将Fe2+氧化为Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。
(3)由分析可知,步骤③产生的红褐色物质成分是Fe(OH)3。
(4)步骤④中一系列处理是由氢氧化铁悬浊液最终转化为氧化铁,需要过滤、洗涤氢氧化铁,然后灼烧生成氧化铁,冷却后称量氧化铁的质量。
(5)若所取补血剂质量为m1 g,最终得到红棕色固体C的质量为m2 g,则有n(FeSO4·7H2O)=n(Fe)=2n(Fe2O3)=2× mol,则补血剂中硫酸亚铁晶体的质量分数为×100%=%。
9.BD 解析 根据题中信息“纳米级四氧化三铁是应用广泛的软磁性材料之一”可知,A项正确;因为制备反应中没有元素化合价发生改变,所以是非氧化还原反应,B项错误;溶液B中含有Fe3+,加入KSCN溶液后,溶液变为红色,C项正确;Fe3O4可写成FeO·Fe2O3,所以n(Fe2+)∶n(Fe3+)=1∶2最好,D项错误。
10.D 解析 “过筛”的目的是选取小颗粒,增大接触面积,加快浸出速率,A正确;黏土(主要成分为铝硅酸盐和亚铁盐),在空气过量和自然冷却条件下制得红砖,因为生成了Fe2O3,B正确;从窑顶加入一定量冷水冷却,得到含黑色四氧化三铁的砖瓦,烧制青灰色砖瓦,C正确;烧制砖瓦的过程中有新物质生成,是化学变化,D错误。
11.A 解析 铁华粉中加入稀硫酸并加热,产生的刺激性气味的气体X为醋酸蒸气;铁华粉中加入稀盐酸生成氢气和滤液,有氢气生成说明铁华粉中含有铁单质,滤液中加入铁氰化钾溶液生成蓝色沉淀,说明滤液中有亚铁离子,该沉淀不溶于稀盐酸,但与NaOH反应生成棕色沉淀。根据分析可知铁华粉中含有铁单质,硝酸的量比较少时,生成的Fe3+与Fe反应生成Fe2+,当溶液中不存在Fe3+时,滴入KSCN溶液不会变红,A错误;制备铁华粉的主要反应为Fe+2CH3COOH(CH3COO)2Fe+H2↑,B正确;气体X为醋酸蒸气,反应为(CH3COO)2Fe+H2SO42CH3COOH+FeSO4,属于复分解反应,C正确;由上述实验可知,OH-能与蓝色沉淀反应,生成棕色沉淀,说明有氢氧化铁沉淀生成,说明OH-结合铁离子的能力强于CN-,D正确。
12.A 解析 将铜片放入一定体积1 mol·L-1 FeCl3溶液A中浸泡,发生反应2Fe3++CuCu2++2Fe2+,铜片质量减轻了6.4 g,消耗的铜的物质的量为=0.1 mol,生成的Cu2+的物质的量为0.1 mol,消耗的Fe3+的物质的量为0.2 mol,生成的Fe2+的物质的量为0.2 mol,得到的溶液B中剩余Fe3+的物质的量为0.3 mol,1 mol·L-1 FeCl3溶液A中Fe3+的物质的量为0.5 mol。溶液B中Cu2+与Fe3+的物质的量之比为0.1 mol∶0.3 mol=1∶3,A正确;原1 mol·L-1 FeCl3溶液A中Fe3+的物质的量为0.5 mol,则Cl-的物质的量为1.5 mol,B错误;溶液B中Cu2+与Fe3+的物质的量分别为0.1 mol和0.3 mol,加入金属铁发生反应Cu2++FeCu+Fe2+、2Fe3++Fe3Fe2+,可以分别溶解铁的物质的量是0.1 mol和0.15 mol,即最多可溶解0.25 mol Fe,质量为0.25 mol×56 g·mol-1=14 g,C错误;1 mol·L-1 FeCl3溶液A中Fe3+的物质的量为0.5 mol,体积为=0.5 L,即500 mL,D错误。
13.答案 (1)隔绝空气,防止Fe2+被氧化
(2)排尽装置内的空气后,关闭止水夹
(3)Fe2+易被氧化 取少量样品于试管中,再加入KSCN溶液,观察是否显红色
(4)4FeCO3+O2+2H2O4FeOOH+4CO2
(5)①FeCO3+2CFe+3CO↑ ②0.89
解析 NH4HCO3溶液和FeSO4发生反应生成碳酸亚铁、硫酸铵、二氧化碳和水,方程式为2NH4HCO3+FeSO4CO2↑+FeCO3↓+(NH4)2SO4+H2O,滤渣碳酸亚铁洗涤干燥加入木炭焙烧得到还原铁粉,方程式为FeCO3+2CFe+3CO↑。
(1)Fe2+易被氧化,植物油的作用是隔绝空气,防止Fe2+被氧化。
(2)FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合,因Fe2+易被氧化,所以排尽装置内的空气后,关闭止水夹。
(3)Fe2+易被氧化为铁离子,FeSO4溶液需要现用现配;检验久置的FeSO4溶液是否变质,取少量样品于试管中,再加入KSCN溶液,若变红,说明变质,否则,未变质。
(4)FeCO3在空气中被氧化为FeOOH,同时生成二氧化碳,反应方程式为4FeCO3+O2+2H2O4FeOOH+4CO2。
(5)高温条件下,过量的木炭与FeCO3反应生成铁和CO,反应方程式为FeCO3+2CFe+3CO↑。
反应生成Fe的物质的量为=0.1 mol,设FeCO3、FeOOH的物质的量分别为x mol、y mol,根据二者总质量、铁原子守恒可以列方程为116x+89y=11.3,x+y=0.1,解得x=0.09,y=0.01,故样品中杂质FeOOH质量为0.01 mol×89 g·mol-1=0.89 mol。
14.答案 (1)研钵 过滤
(2)溶液中可能存在其他还原性离子使酸性高锰酸钾溶液褪色 溶液变成红色
(3)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 (4)2.8
解析 实验Ⅰ菠菜研磨后,稀硫酸酸浸,过滤后得到滤液,亚铁离子进入滤液中,加硫氰化钾,溶液无现象,重新取滤液加入酸性高锰酸钾溶液后褪色,再加硫氰化钾溶液,溶液变红,说明滤液中含有亚铁离子;实验Ⅱ利用分光光度计测得待测液中c(Fe3+),通过计算,求出菠菜中铁元素含量。
(1)研磨所需要的仪器为研钵;操作Ⅰ之后得到了滤液,故操作Ⅰ为过滤。
(2)“溶液褪色”不能证明菠菜中含有Fe2+,原因是还原性离子都可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,故不能证明Fe2+的存在。
加入KSCN溶液后,溶液变红色,证明溶液中有Fe3+,即与酸性高锰酸钾溶液反应后生成Fe3+,则之前溶液中含有Fe2+。
(3)沉淀颜色加深的原因是氢氧化亚铁逐渐转化成氢氧化铁,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。
(4)M点c(Fe3+)=2.50×10-4 mol·L-1,溶液体积为100 mL,故n(Fe3+)=2.50×10-4 mol·L-1 ×100×10-3 L=2.50×10-5 mol,m(Fe)=2.50×10-5 mol×56 g·mol-1×103 mg·g-1=1.4 mg,由于100 g菠菜配成V mL溶液,只取了 mL进行测定,故菠菜中铁元素的含量为2.8 mg/100 g。
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