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文档介绍
2021届新高考一轮复习人教版第8讲铁及其重要化合物作业
练案[8]第三章 金属及其重要化合物 第8讲 铁及其重要化合物 A组 基础必做题 1.(2020·河北九校第二次联考)在化学学习与研究中,运用类推的思想方法有时会产生错误的结论,因此类推所得结论要经过实践的检验才能确定其是否正确。下列几种类推结论中正确的是( B ) A.由2Cu+O22CuO可推出同族的硫也可发生反应Cu+SCuS B.Na能与水反应生成氢气,则K、Ca也能与水反应生成氢气 C.Fe3O4可表示为FeO·Fe2O3,则Pb3O4可表示为PbO·Pb2O3 D.CO2与Na2O2反应只生成Na2CO3和O2,则SO2与Na2O2反应只生成Na2SO3和O2 [解析] 本题考查常见元素及其化合物的性质。S的氧化性较弱,与Cu反应生成Cu2S,正确的化学方程式为2Cu+SCu2S,A项错误;Na、K、Ca的化学性质比较活泼,都能与水反应生成氢气,B项正确;Pb的常见化合价有+2、+4,故Pb3O4可表示为2PbO·PbO2,不能表示为PbO·Pb2O3,C项错误;SO2与Na2O2发生氧化还原反应生成Na2SO4,D项错误。 [点拨] 变价金属与强氧化性物质反应时生成高价态物质,与弱氧化性物质反应时生成低价态物质,如2Fe+3Cl22FeCl3,Fe+SFeS。 2.(2020·福建质量检测)某同学模拟2019年春晚节目“魔壶”进行实验。将“魔壶”中盛有的FeCl3溶液依次倒入分别盛有约1 mL①KSCN、②AgNO3、③NaOH浓溶液的3个烧杯中,实验现象各异。下列有关说法正确的是( D ) A.烧杯①中,有血红色沉淀生成 B.烧杯②中,发生了氧化还原反应 C.烧杯③中,反应后所得分散系属于胶体 D.若用FeCl2代替FeCl3进行上述实验,实验现象依然各异 [解析] 本题结合元素化合物知识考查实验现象分析,考查的核心素养是科学探究与创新意识。Fe3+与KSCN反应,溶液变红色,没有沉淀生成,A项错误;FeCl3与AgNO3溶液发生复分解反应生成AgCl沉淀,B项错误;FeCl3与NaOH浓溶液反应生成红褐色的Fe(OH)3沉淀,没有胶体生成,C项错误;FeCl2与KSCN不反应,无明显实验现象,FeCl2与AgNO3溶液发生复分解反应生成白色AgCl沉淀,FeCl2与NaOH浓溶液反应先生成白色沉淀,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,D项正确。 3.(2020·山东潍坊高三检测)(双选)将铁屑溶于过量盐酸后,再加入下列物质,会有三价铁生成的是( BC ) A.硫酸 B.氯水 C.硝酸锌 D.氯化铜 [解析] 铁溶于盐酸生成Fe2+:Fe+2H+===Fe2++H2↑,而Fe2+Cl2或HNO3,Fe3+,故答案为B、C。 4.(2020·山东泰安模拟)下列关于Fe、Cu、Mg、Al四种金属元素的说法中正确的是( B ) A.四种单质都能和盐酸反应,生成相应的盐和氢气 B.制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能将溶液直接蒸干 C.将Mg棒和Al棒作为原电池的两个电极插入NaOH溶液中,用导线连接后Mg棒上发生氧化反应 D.铁锈主要成分是氧化铁,铜锈主要成分是氧化铜 [解析] A项,Cu单质不与盐酸反应;C项,一般情况下,在原电池中,金属性强的电极作负极,但也要根据电解质溶液的实际情况考虑,Mg的金属性强于Al,但是Mg不与NaOH溶液反应,Al可与NaOH溶液反应,所以此时Al棒作负极,发生氧化反应;D项,铁锈的主要成分是氧化铁,铜锈的主要成分是碱式碳酸铜。 5.(2020·全国高三化学专题练习)(双选)能证明某溶液中含有Fe2+的是( BD ) A.该溶液呈浅绿色 B.该溶液中加入NaOH溶液,生成白色沉淀并迅速变成灰绿色,最后变为红褐色 C.向该溶液中加入氯水,再滴入几滴KSCN溶液,呈红色 D.向该溶液中滴入几滴KSCN溶液,不变色,再加入氯水,呈红色 [解析] 溶液呈浅绿色不一定含Fe2+,溶液呈浅绿色的物质有亚铁盐溶液,CuCl2溶液浓度较低时也是浅绿色的,有些混合溶液产生复合色,也会是浅绿色,故A不符合题意;滴加NaOH溶液,利用先产生白色沉淀,后变灰绿色,最后变为红褐色,说明原溶液含有Fe2+,Fe3+和氢氧化钠溶液反应立即生成氢氧化铁沉淀,只能观察到红褐色沉淀,所以该实验能证明某溶液只含有Fe2+而不含Fe3+,故B符合题意;先滴加氯水,若原溶液含Fe3+,滴加KSCN溶液后也显红色,无法证明原溶液是否含有Fe2+,故C错误;KSCN与Fe3+作用使溶液显红色,与Fe2+作用无此现象,先滴加KSCN溶液,不显红色,说明原溶液不含有Fe3+,再加入氯水,溶液中Fe2+与Cl2反应有Fe3+生成,溶液呈红色,能证明含有亚铁离子,故D符合题意。 6.(2020·山东八校第二次联考)下列反应中,第一步反应生成的沉淀经第二步反应后质量增加的是( A ) A.将少量FeCl2溶液加入到NaOH溶液中,再滴加H2O2溶液 B.将少量AgNO3溶液滴加到NaCl溶液中,再滴加Na2S溶液 C.将少量CO2(g)通入饱和Ca(OH)2溶液中,再通入过量Cl2 D.将少量Ba(OH)2溶液滴加到Al2(SO4)3溶液中,再加入过量NaOH溶液 [解析] 本题考查常见元素化合物间的反应,考查的化学核心素养是宏观辨识与微观探析。少量FeCl2溶液与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2沉淀,再滴加H2O2溶液后Fe(OH)2转化为Fe(OH)3,沉淀质量增加,A项符合题意;少量AgNO3溶液与NaCl溶液反应生成AgCl沉淀,再滴加Na2S溶液时AgCl转化为Ag2S,沉淀质量减少,B项不符合题意;少量CO2通入饱和Ca(OH)2溶液中生成CaCO3沉淀,通入过量Cl2时生成的HCl能将CaCO3逐渐溶解,沉淀质量减少,C项不符合题意;将少量Ba(OH)2溶液滴加到Al2(SO4)3溶液中生成BaSO4和Al(OH)3沉淀,加入过量NaOH溶液后,Al(OH)3溶解使沉淀质量减少,D项不符合题意。 [点拨] 虽然Cl2和CaCO3不反应,但Cl2通入溶液中,与水反应生成HCl和HClO,CaCO3与HCl反应而逐渐溶解。 7.(2019·浙江宁波镇海中学模拟)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( B ) 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:关闭E,将A中溶液压入B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,蒸馏烧瓶中应预先加入的试剂是铁屑,A项正确,稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气,如果不打开活塞E,会造成实验失败,B项错误;铁和硫酸反应有氢气生成,关闭活塞E,氢气所产生的压强逐渐增大,导致FeSO4溶液被压入B瓶中进行反应生成氢氧化亚铁,所以操作为:关闭活塞E,使FeSO4溶液被压入B瓶进行反应,C项正确;氧氧化亚铁不稳定,容易被空气中的氧气氧化,最终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项正确。 8.(2020·安徽五校第二次质检)某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化的实验。 实验Ⅰ:将Fe3+转化为Fe2+(如图) (1)Fe3+与Cu粉发生反应的离子方程式为 2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+ 。 (2)探究产生白色沉淀的原因,请填写实验方案: 查阅资料:ⅰ.SCN-的化学性质与I-相似 ⅱ.2Cu2++4I-===2CuI↓(白色)+I2 实验方案 现象 结论 步骤1:取4 mL 0.1 mol·L-1CuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol·L-1KSCN溶液 产生白色沉淀 CuSO4与KSCN反应产生了白色沉淀 步骤2:取 4 mL 0.2 mol·L-1 FeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol·L-1KSCN溶液 无明显现象 Cu2+与SCN-反应的离子方程式为 2Cu2++4SCN-===2CuSCN↓+(SCN)2 。 实验Ⅱ:将Fe2+转化为Fe3+ 实验方案 现象 向3 mL 0.1 mol·L-1FeSO4溶液中加入1 mL 8 mol·L-1稀硝酸 溶液变为棕色,放置一段时间后,棕色消失,溶液变为黄色 探究上述现象出现的原因,查阅资料:Fe2++NOFe(NO)2+(棕色)。 (3)用离子方程式解释NO产生的原因 3Fe2++4H++NO===3Fe3++NO↑+2H2O 。 (4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析: 反应Ⅰ:Fe2+与HNO3反应 反应Ⅱ:Fe2+与NO反应 ①依据实验现象,甲认为反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ 慢 (填“快”或“慢”)。 ②乙认为反应Ⅰ是一个不可逆反应,并通过实验证明其猜测正确,乙设计的实验方案是 取反应后的黄色溶液于试管中,向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液,溶液无明显变化(或通入NO气体到黄色溶液中没有出现棕色) 。 [解析] 本题考查铁盐与亚铁盐相互转化的实验探究,考查的核心素养是科学探究与创新意识。(1)Fe3+与Cu粉发生反应生成Cu2+与Fe2+,离子方程式为:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。 (2)由反应2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,可知反应后溶液中c(Fe2+)=0.2 mol·L-1,c(Cu2+)=0.1 mol·L-1,分别取相同体积对应浓度的CuSO4溶液,FeSO4溶液,滴入等量等浓度的KSCN溶液进行实验对照,故实验方案中步骤1为取4 mL 0.1 mol·L-1的CuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液,步骤2为取4 mL 0.2 mol·L-1 FeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol·L-1的KSCN溶液。由题目信息ⅱ可知:Cu2+与SCN- 反应生成CuSCN沉淀,同时生成(SCN)2,发生反应的离子方程式为:2Cu2++4SCN-===2CuSCN↓+(SCN)2。 (3)Fe2+具有还原性,酸性条件下,NO具有强氧化性,发生反应:3Fe2++4H++NO===3Fe3++NO↑+2H2O,因此会产生NO。 (4)①溶液先变棕色,放置一段时间后棕色消失,溶液变为黄色,反应速率快的反应现象最先表现,故反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的慢。②反应中,硝酸过量,若反应Ⅰ是可逆反应,则反应后所得溶液中,应含有Fe2+,否则没有Fe2+,具体的实验方案是:取反应后的黄色溶液于试管中,向其中加入几滴K[Fe(CN)6]溶液,溶液中无明显变化,说明反应Ⅰ是不可逆反应。 B组 能力提升题 9.(2020·儋州市第一中学高三月考)(双选)在下列各溶液中,离子一定能大量共存的是( BD ) A.强碱性溶液中:K+、Fe3+、Cl-、SO B.含有0.1 mol·L-1 Fe3+的溶液中:K+、Mg2+、Cl-、NO C.含有0.1 mol·L-1Ca2+溶液中:Na+、K+、CO、Cl- D.室温下,pH=1的溶液中:Na+、Fe3+、NO、SO [解析] A.碱性条件下存在大量的OH-,Fe3+和OH-反应生成沉淀而不能共存,A错误;B.本组离子之间不反应,所以能大量共存,B正确;C.Ca2+与CO反应生成沉淀,不可共存,C错误;D.室温下,pH=1的溶液呈酸性,本组离子之间不能发生离子反应,能大量共存,D正确。 10.(2020·广东深圳调研)将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应,下列对反应情况设想的评价正确的是( D ) 选项 反应情况设想 评价 A 当铁、铜均不剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+,一定无Fe3+ 正确,Fe3+和Fe、Cu均可反应 B 当铁、铜均有剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+,无Fe3+ 正确,Fe和Cu均可与Fe3+反应,故有Fe2+和Cu2+,无Fe3+ C 当铜有剩余,铁无剩余时,溶液中一定只有Fe2+,无Cu2+ 正确,Cu有剩余,故无Cu2+ D 当铁有剩余,铜无剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+ 不正确,不可能有Fe剩余而无Cu剩余,因为Fe比Cu优先与Fe3+反应 [解析] 当铁、铜均无剩余时,溶液中可能有Fe3+存在,A项错误;当铁过量时,溶液中无Cu2+和Fe3+,B项错误;铜有剩余则溶液中一定无Fe3+,可能有Cu2+,C项错误;铁比铜活泼,不可能有铁剩余而无铜剩余,D项正确。 11.(2020·湖南衡阳联考)某课外兴趣小组同学利用如图装置测定FeSO4·xH2O中结晶水含量,实验前测得装置A(包括石英玻璃管及两端开关K1和K2)的质量为m1 g ,装入样品测得装置A的质量为m2 g。下列有关说法错误的是( B ) A.仪器B的名称为球形干燥管,其中可装入碱石灰 B.加热前先通入一段时间的N2以排出装置中的空气,目的是防止发生爆炸 C.若加热至恒重时,装置A的质量为m3 g,则x= D.若先加热一段时间后再通入N2或撤去B装置都会使x值偏低 [解析] FeSO4·xH2O受热分解生成硫酸亚铁和水,碱石灰的作用是防止外界空气中的水蒸气进入A装置,干扰实验,A正确;加热前先通入一段时间的N2以排出装置中的空气,目的是防止硫酸亚铁被空气中的氧气氧化,B错误;根据题意可知,FeSO4的质量为(m3-m1) g,FeSO4晶体的质量为(m2-m1) g,结晶水的质量为(m2-m3) g,n(FeSO4)= mol,n(H2O)= mol,结晶水的数目x===,C正确;若先加热一段时间后再通入N2或撤去B装置,都会导致剩余固体质量增大,会使测定的x值偏低,D正确。 12.(2020·河南平顶山检测)某化工厂制备净水剂硫酸铁铵晶体[NH4Fe(SO4)2·6H2O]的一种方案如下: 下列说法不正确的是( B ) A.滤渣A的主要成分是CaSO4 B.相同条件下,NH4Fe(SO4)2·6H2O净水能力比FeCl3强 C.“合成”反应要控制温度,温度过高,产率会降低 D.“系列操作”包括蒸发浓缩、降温结晶、过滤、干燥等 [解析] 硫酸钙微溶于水,滤渣A主要成分是硫酸钙,A项正确;NH抑制Fe3+的水解,故相同条件下氯化铁净水能力比硫酸铁铵晶体强,B项错误;“合成”时温度过高,会促进Fe3+的水解,C项正确;硫酸铁铵的溶解度随温度降低而减小,宜采用降温结晶法提纯,D项正确。 [知识拓展] Fe3+的净水原理:Fe3+水解生成的氢氧化铁胶体吸附水中的悬浮颗粒。净水能力取决于Fe3+水解程度的大小,水解程度越大,净水能力越强。 13.(2019·全国Ⅰ,27)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下: 回答下列问题: (1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是 碱煮水洗 。 (2)步骤②需要加热的目的是 加快反应 ,温度保持80~95 ℃,采用的合适加热方式是 热水浴 。铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为 C (填标号)。 (3)步骤③中选用足量的H2O2,理由是 将Fe2+全部氧化为Fe3+;不引入杂质 。分批加入H2O2,同时为了 防止Fe3+水解 ,溶液要保持pH小于0.5。 (4)步骤⑤的具体实验操作有 加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤) ,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。 (5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水,失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 NH4Fe(SO4)2·12H2O 。 [解析] 本题涉及的考点有铁及其化合物、氧化还原反应和工艺流程等;考查了学生将实际问题分解,通过运用相关知识分析和解决化学问题的能力。 (1)用热纯碱溶液洗去铁屑表面的油污后,再用水洗涤铁屑表面附着物。 (2)加热可以加快化学反应速率,进而加快铁屑的溶解。为便于控制温度在80~95 ℃,可采取水浴加热方式。铁屑中硫化物与稀H2SO4反应生成酸性气体H2S,可用碱液吸收,并用倒扣漏斗,既能充分吸收又能防止倒吸。 (3)步骤③利用H2O2的强氧化性将Fe2+全部氧化为Fe3+。为防止Fe3+水解,需控制溶液的pH小于0.5。 (4)从溶液中得到产品硫酸铁铵晶体,先加热浓缩、冷却结晶,然后过滤、洗涤、干燥即可。 (5)设硫酸铁铵晶体的物质的量为1 mol,加热到150 ℃,失去1.5 mol(即27 g)水,质量减轻5.6%,则硫酸铁铵晶体的相对分子质量为≈482,NH4Fe(SO4)2的相对分子质量为266,则剩余部分为水,=12,故硫酸铁铵晶体的化学式为NH4Fe(SO4)2·12H2O。 14.(2020·新题选粹)某学生欲通过实验方法验证Fe2+的性质。 (1)该同学在实验前,依据Fe2+的 还原 性,填写了下表。 实验操作 预期现象 反应的离子方程式 向盛有新制FeSO4溶液的试管中滴入数滴浓硝酸,振荡 试管中产生红棕色气体,溶液颜色逐渐变黄 Fe2++NO+2H+===Fe3++NO2↑+H2O 依照表中操作,该同学进行实验,观察到液面上方气体逐渐变为红棕色,但试管中溶液颜色却变为深棕色。为了进一步探究溶液变为深棕色的原因,该同学进行如下实验。 (2)向原新制FeSO4溶液和反应后溶液中均加入KSCN溶液,前者不变红色,后者变红,该现象的结论是 Fe2+被硝酸氧化为Fe3+ 。 (3)该同学通过查阅资料,认为溶液的深棕色可能是NO2或NO与溶液中Fe2+或Fe3+发生反应而得到的。为此他利用如图装置(气密性已检验,尾气处理装置略)进行探究。 Ⅰ.打开活塞a、关闭活塞b,甲装置中反应开始后,观察到丙中溶液逐渐变为深棕色,而丁中溶液无明显变化。 Ⅱ.打开活塞b、关闭活塞a,一段时间后再停止甲中反应。 Ⅲ.为与Ⅰ中实验进行对照,更换丙、丁后,使甲中反应继续,观察到的现象与步骤Ⅰ中相同。 ①铜与足量浓硝酸反应的化学方程式是 Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O ; ②装置乙的作用是 使NO2转化为NO ; ③步骤Ⅱ的目的是 排出乙右侧装置中残留的NO2 ; ④该实验可得出的结论是 溶液的深棕色是由NO或NO2与Fe2+作用得到的(或不是由NO或NO2与Fe3+作用得到的) 。 [解析] (1)产生的红棕色气体为NO2,说明HNO3被还原,溶液变为黄色,说明Fe2+被氧化为Fe3+,Fe2+表现了还原性。 (2)Fe3+与SCN-作用显红色,是Fe3+的特征反应。 (3)整个装置中,先将NO2通入丙、丁,然后将NO2转化成NO,来检验NO的影响。由于步骤Ⅰ后,装置乙之后的导气管中会有NO2剩余,所以需要除去以排除剩余NO2对NO的干扰。由于NO2、NO通入FeSO4溶液中,都产生深棕色,在Fe2(SO4)3溶液中都不变色,说明NO2、NO对Fe2+有影响,而对Fe3+无影响,从而得到结论。 15.(2020·邢台模拟)某同学为了验证Fe3+是否能将H2SO3氧化成SO,用50 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后,进行以下实验: (1)检验吸收液中SO的操作为 取少量样品溶液于试管中,先滴入足量的稀盐酸无现象,再滴入氯化钡溶液,如果有白色沉淀生成则证明吸收液中有SO ,证明Fe3+能够把H2SO3氧化成SO。 (2)请配平并完成上述反应中的化学方程式:2FeCl3+SO2+ 2H2O === 2FeCl2 +H2SO4+ 2HCl ,反应中的氧化产物是 H2SO4 (写化学式)。 (3)吸收液中除了含有H+、Cl-、SO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Fe2+; 假设2:溶液中存在Fe3+、Fe2+; 假设3:溶液中存在 Fe2+、H2SO3 。 ②设计方案,进行实验,验证假设。 请写出实验步骤以及预期现象和结论(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。 实验步骤 预期现象和结论 步骤1:用试管取样品溶液2~3 mL,并滴入 1~2滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液 若出现红色,则假设2成立,1、3不成立;若未出现红色,则假设2不成立(或假设1或3成立) 步骤2: 另取2~3 mL样品溶液于试管中,滴入1~2 mL品红稀溶液 若品红溶液红色褪去,则假设3成立;若品红溶液不褪色,则假设3不成立(或假设1成立) 步骤3: [解析] (1)检验SO常用稀盐酸和BaCl2溶液。 (2)SO2被氧化成了H2SO4,则FeCl3被还原成FeCl2。 (3)对于溶液中三种微粒可能存在的情况:假设1,若Fe3+与H2SO3正好反应则只存在Fe2+;假设2,若Fe3+过量则存在Fe3+与Fe2+;假设3,若Fe3+不足,则存在Fe2+与H2SO3;区别三种假设的不同之处在于假设2中含有Fe3+,假设3中含有H2SO3,可通过设计实验方案进行探究。查看更多