新教材适用2023-2024学年高中化学专题9金属与人类文明第2单元探究铁及其化合物的转化课后习题苏教版必修第二册

第二单元探究铁及其化合物的转化基础巩固1.下列有关除杂的操作中不正确的是()。A.FeSO4溶液中含少量Fe2(SO4)3杂质:加入过量的Fe粉,过滤B.碳酸钠粉末中含有少量碳酸氢钠粉末:加热C.除去FeCl3溶液中少量的FeCl2:加入适量新制氯水D.CO2中混有HCl气体:通入饱和碳酸钠溶液答案:D解析:加入过量的铁粉,发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+,能够除去杂质,A项正确;NaHCO3受热易分解:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,B项正确;新制氯水与FeCl2反应:2FeCl2+Cl22FeCl3,从而把FeCl2转化为FeCl3而除去,C项正确;CO2中混有HCl气体,通入饱和碳酸钠溶液,除去HCl的同时,也能吸收CO2:Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3,应改用饱和碳酸氢钠溶液,D项错误。2.下列化合物中,不能通过化合反应直接制取的是()。A.FeCl2 B.Fe2(SO4)3C.Fe(OH)3 D.Na2O2答案:B解析:2FeCl3+Fe3FeCl2,可以通过化合反应制取氯化亚铁,A项正确;铁与浓硫酸在加热条件下反应能生成硫酸铁,也可以通过复分解反应制取硫酸铁,但不能通过化合反应制取Fe2(SO4)3,B项错误;4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,可以通过化合反应制取氢氧化铁,C项正确;2Na+O2Na2O2,可以通过化合反应制取过氧化钠,D项正确。3.某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列实验。从分类角度分析下列说法正确的是()。A.实验①③反应制得的物质均为纯净物B.实验②③均未发生化学反应C.实验①中发生的反应既是化合反应又是氧化还原反应D.实验①②所涉及的物质均为电解质或非电解质答案:C解析:实验③得到的是氢氧化铁胶体,是混合物,A项错误;实验②中的溶解主要是物理变化,实验③中发生的是复分解反应,B项错误;实验①中发生的反应为2Fe+3Cl22FeCl3,既是化合反应又是氧化还原反应,C项正确;实验①中的铁和氯气均是单质,既不是电解质也不是非电解质,D项错误。4.向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是()。A.加入KSCN溶液一定不变血红色B.溶液中一定含有Fe3+C.溶液中可能含Cu2+D.剩余固体中一定有铜答案:B解析:从反应后固体成分分析,有两种情况:①当固体为铁、铜时,由于Fe剩余,溶液中的Fe3+、Cu2+全部参加反应生成Fe2+和Cu,反应的化学方程式为2FeCl3+Fe3FeCl2,CuCl2+FeCu+FeCl2,所以溶液中一定没有Fe3+、Cu2+,一定含有Fe2+;②当固体为铜时,溶液中一定没有Fe3+,Cu2+可能与铁恰好全部反应或部分反应生成Fe2+和Cu,所以溶液中一定没有Fe3+,可能含有Cu2+,一定含有Fe2+。通过以上分析可知,溶液中一定不含Fe3+,所以加入KSCN溶液不变血红色,A项正确,B项错误;当固体为铜时,溶液中可能含有Cu2+,C项正确;剩余固体可能是Fe、Cu,还可能是Cu,即剩余固体中一定有Cu,D项正确。5.实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2,为使生成的产物不易被氧化,下列说法不正确的是()。A.配制FeCl2和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸B.可在FeCl2溶液的上面加一层苯,以隔绝空气C.向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,胶头滴管尖嘴不能伸入试管内D.产生Fe(OH)2沉淀后,不能振荡试管答案:C解析:FeCl2和烧碱溶液要现用现配,且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去溶于其中的氧气,确保Fe(OH)2在无氧的环境里生成,A项正确;在FeCl2溶液的上面加一层苯或一层植物油,以隔绝空气防止氧气溶入,B项正确;向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,要将胶头滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中,防止氢氧化钠溶液在滴入时接触空气而溶有氧气,C项错误;产生Fe(OH)2沉淀后,若振荡试管,会增大沉淀与空气的接触机会,使沉淀更易被氧化,D项正确。6.如下图所示,此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6mol·L-1的硫酸,其他试剂任选。请回答下列问题。(1)B中盛有一定量的NaOH溶液,A中的烧瓶应预先加入的药品是。A中反应的离子方程式是

。

(2)实验开始时先将止水夹a(填“打开”或“关闭”)。

(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程:

。

(4)实验完毕,打开b处止水夹,放入一部分空气,此时B瓶中发生的反应为。

答案:(1)铁屑Fe+2H+Fe2++H2↑(2)打开(3)待A装置反应一段时间后关闭止水夹a,产生的H2将FeSO4溶液压入B中进行反应(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3解析:铁与硫酸发生反应Fe+2H+Fe2++H2↑,产生的H2将Fe2+压入B中,Fe2++2OH-Fe(OH)2↓;因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。能力提升1.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是()。选项操作和现象结论或目的A向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液放入试管中,滴加KSCN溶液2~3滴,溶液呈血红色红砖中含有氧化铁BCO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液,溶液不显血红色黑色固体中没有Fe3O4C取少量Fe(NO3)2试样加水溶解,加稀硫酸酸化,滴加KSCN溶液,溶液变为血红色该Fe(NO3)2试样已经变质D向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变血红色原溶液中含有Fe2+答案:A解析:CO还原Fe2O3得到单质Fe,若有Fe3O4,其溶于盐酸后产生的Fe3+会与过量的Fe发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+,加入KSCN溶液也不显血红色,因此不能确定黑色固体中是否有Fe3O4,B项错误;NO3-与H+形成的HNO3具有强氧化性,而Fe2+具有还原性,两者会发生氧化还原反应,生成Fe3+,Fe3+遇KSCN溶液呈血红色,不能证明样品是否变质,C项错误;若原溶液中不存在Fe2+,但存在Fe3+,也有此现象,D2.(双选)元素的“价—类”二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具。如图为铁元素的“价—类”二维图,其中的箭头表示部分物质间的转化关系,下列说法不正确的是()。A.铁与水蒸气高温下反应可实现上述转化①B.白色的Fe(OH)2沉淀易被溶液中的O2氧化,迅速变为灰绿色,最终变成红褐色C.由图可预测:高铁酸盐(FeO42-)具有强氧化性,可用于消毒;与水反应生成Fe(OH)3D.加热Fe(OH)3发生转化⑥,加水重新生成氢氧化铁答案:AD解析:铁与水蒸气高温下反应产生Fe3O4,不能实现上述转化①,A项错误;Fe(OH)2具有较强的还原性,易被溶液中的O2氧化为Fe(OH)3,现象为白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,B项正确;高铁酸盐(FeO42-)中的Fe为+6价,具有强氧化性,能够将细菌、病毒中的蛋白质氧化,使蛋白质分子结构发生改变,失去生理活性,可用于杀菌消毒。FeO42-与水反应生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体表面积大,能吸附水中的悬浮物,使之形成沉淀从水中分离除去,故高铁酸盐又可用作净水剂,C项正确;Fe(OH)3不稳定,受热分解产生Fe2O3,发生转化⑥,但Fe2O3.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所用仪器相同C.试剂c是氯气,相应的反应为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2+答案:C解析:由最终要得到氯化铁晶体及流程图知,b是盐酸,A项错误;操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤,操作Ⅲ为蒸发结晶,所用仪器不相同,B项错误;滤液Z和X中均含有氯化亚铁,因此c为氯气,C项正确;酸性高锰酸钾溶液也能氧化氯离子而褪色,因此不能用于检验溶液W中是否含有亚铁离子,D项错误。4.同学们用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。请回答下列问题。(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是。

(2)甲同学取2mLFeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变血红色,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为。(3)乙同学认为甲同学的实验不够严谨,该同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油,再于液面下依次加入1滴KSCN溶液和几滴氯水,溶液变血红色,煤油的作用是。

(4)丙同学取6mL0.1mol·L-1KI溶液,并加入6mL0.1mol·L-1FeCl3溶液。充分反应后,取2mL反应液于试管中,加入1mLCCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色,整个过程中发生反应的离子方程式为。

(5)丁同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为

。

答案:(1)防止Fe2+被氧化(2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)2Fe3++2I-2Fe2++I2(5)H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O解析:(1)铁和氯化铁反应生成氯化亚铁,在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是防止氯化亚铁被氧化。(2)氯气具有氧化性,能氧化氯化亚铁为氯化铁,反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。(3)煤油不溶于水,密度比水小,分层后可以防止溶液与空气接触,排除氧气对实验的影响。(4)CCl4层显紫色说明有单质碘生成,这是由于Fe3+氧化KI,发生反应的离子方程式为2Fe3++2I-2Fe2++I2。(5)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,说明H2O2氧化Fe2+为Fe3+,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O。5.铁有两种氯化物,都是重要的化工试剂。查阅有关资料如下:(氯化铁)熔点为306℃,沸点为315℃;易吸收空气中的水分而潮解。工业上采用向500~600℃的铁粉中通入氯气来生产无水氯化铁。(氯化亚铁)熔点为670℃,易升华。工业上采用向炽热铁粉中通入氯化氢来生产无水氯化亚铁。某化学活动小组用下图所示的装置(夹持装置略去)模拟工业生产制备无水氯化铁。请回答下列问题。(1)在装置A中,用KMnO4与浓盐酸反应制取氯气,反应的离子方程式为

。

仪器D的名称是。

(2)D中装的药品是碱石灰,其作用是

。

(3)定性分析:取装置C中的少量产物溶于稀硫酸中配成稀溶液待用。若产物中混有FeCl2,可用下列试剂中的(只能选取一种试剂,填序号)进行检测,实验现象是

。

①H2O2溶液②KI淀粉溶液③KSCN溶液④酸性KMnO4溶液⑤溴水(4)定量分析:取装置C中的产物,按以下步骤进行测定,①称取4.60g产品溶于过量的稀盐酸中;②加入足量H2O2溶液;③再加入足量NaOH溶液;④过滤、洗涤后灼烧沉淀;⑤称量所得红棕色固体为2.40g。则该样品中铁元素的质量分数为%(结果精确到小数点后两位)。

(5)由(4)定量分析数据得出结论,并提出改进措施。①用题目所给的装置制得的产物中,铁元素含量(填“相等”“偏高”或“偏低”),说明含有FeCl2杂质。

②若要得到较纯净的无水氯化铁,可采取的“装置”改进措施是

。答案:(1)2MnO4-+10Cl-+16H+2Mn2++5Cl2↑+8H2O(2)吸收未反应的Cl2,防止空气中的水进入装置C,使FeCl3潮解(3)⑤溴水褪色(4)36.52(5)①偏高②在A、B装置间增加一个装有饱和食盐水的洗气装置,除去Cl2中混有的HCl解析:(1)在装置A中,用KMnO4与浓盐酸反应制取氯气,反应的离子方程式为2MnO4-+10Cl-+16H+2Mn2++5Cl2↑+8H2O。仪器D的名称是球形干燥管。(2)氯气有毒,需要进行尾气处理,又因为氯化铁易吸收空气中的水分而潮解,所以D中装的药品是碱石灰,其作用是吸收未反应的Cl2,防止空气中的水进入装置C,使FeCl3潮解。(3)氯化亚铁具有还原性,能使溴水褪色,因此如果产物中混有FeCl2,可用溴水检验,答案选⑤,实验现象是溴水褪色。酸性高锰酸钾能氧化Cl-而褪色,因此不能选④。(4)H2O2