新教材高中化学第3章物质的性质与转化第1节铁的多样性综合拔高练（含解析）

第1节综合拔高练五年高考练考点铁及其化合物的性质1.(2020课标Ⅱ,7,6分,)北宋沈括《梦溪笔谈》中记载:“信州铅山有苦泉,流以为涧。挹其水熬之则成胆矾,烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”。下列有关叙述错误的是 ()A.胆矾的化学式为CuSO4B.胆矾可作为湿法冶铜的原料C.“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程D.“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”是发生了置换反应2.(双选)(高考组编,)下列说法正确的是 ()A.(2019江苏单科,13A改编)向X溶液中滴加几滴新制氯水,振荡,再加入少量KSCN溶液,溶液变为红色说明X溶液中一定含有Fe2+B.(2018课标Ⅱ,13B改编)向盛有2mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,观察颜色变化,可探究维生素C的还原性C.(2019天津,3A)将废铁屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2D.(2018北京,9A改编)NaOH溶液滴入FeSO4溶液中,产生白色沉淀,随后变为红褐色,该过程中颜色变化与氧化还原反应无关3.(2019浙江4月选考,28,4分,)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。请回答:(1)仪器1的名称。装置5的作用。

(2)实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进,使溶液能进入4中 。

(3)装置改进后,将3中反应后溶液压入4中,在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因 。

4.(2019课标Ⅰ,27节选,)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。

(2)步骤②需要加热的目的是,温度保持80~95℃,采用的合适加热方式是。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(填标号)。

(3)步骤③中选用足量的H2O2,理由是。

(4)步骤⑤的具体实验操作有,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。

5.(2018课标Ⅱ,28节选,)K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图。回答下列问题:(1)晒制蓝图时,用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光剂,以K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为:2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑;显色反应的化学方程式为。

(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按下图所示装置进行实验。①通入氮气的目的是。

②实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变为红色,由此判断热分解产物中一定含有、。

③为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是

。

④样品完全分解后,装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3,检验Fe2O3存在的方法是: 。

三年模拟练1.(双选)(2020福建福州高三上调研,)向FeCl3、CuCl2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.溶液中一定含有Fe2+B.溶液中一定含有Cu2+C.剩余固体中一定含有CuD.加入KSCN溶液可能变红2.(2021安徽芜湖一中高一月考,)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色消毒剂,可应用于饮用水处理。工业制备高铁酸钠的化学原理可用离子方程式表示为3ClO+2Fe3++10OH2FeO42-+3Cl+5H2O。下列有关说法错误的是 (深度解析A.高铁酸钠中铁元素的化合价为+6价B.由上述反应可知,ClO的氧化性强于FeOC.上述反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶3D.Na2FeO4处理水时,不仅能消毒,而且生成的Fe3+与水反应形成Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮杂质3.(2021黑龙江鹤岗一中高一月考,)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将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中制备Fe(OH)3胶体B向CO还原Fe3O4得到的黑色固体中加入盐酸溶解,再加入KSCN溶液,溶液不显红色黑色固体中可能有Fe3O4C取少量FeCl2试样加水溶解,滴加酸性高锰酸钾溶液,紫红色褪去该FeCl2试样已经变质D向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液,溶液变红原溶液中一定含有Fe2+4.(2020安徽合肥一中高三上月考,)某小组同学通过实验研究FeCl3溶液与Cu粉发生的氧化还原反应。实验记录如表所示:序号ⅠⅡⅢ实验步骤充分振荡,加2mL蒸馏水充分振荡,加2mL蒸馏水充分振荡,加2mL蒸馏水实验现象铜粉无剩余,溶液黄色变浅,加入蒸馏水后无明显现象铜粉有剩余,溶液黄色褪去,加入蒸馏水后生成白色沉淀铜粉有剩余,溶液黄色褪去,加入蒸馏水后无白色沉淀已知:CuCl为白色沉淀。下列说法不正确的是 ()A.实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均涉及Fe3+被还原B.对比实验Ⅰ、Ⅱ说明白色沉淀的产生与铜粉的量有关C.实验Ⅱ、Ⅲ中加入蒸馏水后c(Cu2+)相同D.向实验Ⅲ反应后的溶液中加入饱和NaCl溶液可能出现白色沉淀5.(2020山西怀仁重点中学高一上期末,)有铁、氧化铁、四氧化三铁的混合物3.64g,加入50mL2mol·L1盐酸溶解时,恰好完全反应,并且生成气体的体积在标准状况下为0.224L,向所得溶液中滴加KSCN溶液,无明显变化。若将等质量的该混合物在CO中加热并充分反应,冷却后固体的质量为 (深度解析)g gg D.2g6.(2020河北石家庄高一上期末,)某实验小组设计如下实验探究二价铁的还原性。序号实验方案现象Ⅰ现象a:生成白色沉淀,3min后沉淀基本变为红褐色Ⅱ现象b:生成白色沉淀,3min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,发生反应的离子方程式为。

(2)实验Ⅰ中白色沉淀变为红褐色,发生反应的化学方程式为 。

(3)探究实验Ⅱ中白色沉淀的组成。①预测沉淀的组成。已知Fe(HCO3)2在水中不存在。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:白色沉淀还可能为(填化学式)。

②探究沉淀的组成。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ⅰ所得溶液中滴入KSCN溶液,溶液不变红。ⅲ.向ⅱ溶液中再滴入少量H2O2溶液,溶液立即变为红色。由此可知,白色沉淀中一定含有的离子为(填离子符号)。

③探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”)被空气氧化。

7.(2020福建厦门一中高一上月考,)高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下:(1)反应①应在温度较低的情况下进行(因在温度较高时KOH与Cl2反应生成KClO3)。写出反应①的化学方程式: 。

(2)在反应液Ⅰ中加入KOH固体的目的是。(填字母)

A.与反应液Ⅰ中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClOB.KOH固体溶解时会放出较多的热量,有利于反应进行C.为下一步反应提供碱性环境D.使KClO3转化为KClO(3)从溶液Ⅱ中分离出K2FeO4后,还会有副产品KNO3、KCl,则反应③的离子方程式为。

(4)判断K2FeO4晶体是否洗涤干净,所需要的试剂是 。

8.(2021河南驻马店新蔡高中高一阶段检测,)三氧化二铁和氧化亚铜是红色粉末,常用作颜料。某化学实验小组通过实验探究某红色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者的混合物。查阅资料知:Cu2O是一种碱性氧化物,溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4,在空气中加热生成CuO。探究过程如下:提出假设:假设1:红色粉末是Fe2O3;假设2:红色粉末是Cu2O;假设3:红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物。设计实验:取少量粉末于试管中,滴加足量稀硫酸,再滴加几滴KSCN溶液。(1)若假设1成立,则实验现象是 。

(2)若滴入KSCN溶液后溶液不变红,则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁。你认为这种说法合理吗?(填“合理”或“不合理”)。简述你的理由: 。

(3)若固体粉末完全溶解,无固体存在,滴加KSCN溶液后溶液不变红,则证明原固体粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物,其质量比为;写出其中发生的氧化还原反应的离子方程式:。

探究延伸:经实验分析,确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物。(4)实验小组欲用加热法测定Cu2O的质量分数。取ag固体粉末在空气中充分加热,待质量不再变化时,称其质量为bg(b>a),则混合物中Cu2O的质量分数为 (列出计算式即可)。

9.(2020江西南昌二中高一上期末,)博物馆修复出土铁器的过程如下:(1)检测锈蚀产物主要成分的化学式Fe3O4Fe2O3·H2OFeO(OH)FeOCl铁器在具有O2、等的环境中容易被腐蚀。

(2)分析腐蚀原理:一般认为,铁经过了如下腐蚀循环。Ⅰ.Fe转化为Fe2+。Ⅱ.Fe2+在自然环境中形成FeO(OH),该物质中铁元素的化合价为价。

Ⅲ.FeO(OH)和Fe2+反应形成致密的Fe3O4保护层,Fe2+(填字母)。

a.做氧化剂b.做还原剂c.既不是氧化剂也不是还原剂Ⅳ.Fe3O4保护层被氧化为FeO(OH),如此往复腐蚀。Fe3O4+O2+H2OFeO(OH)(将反应补充完整)

(3)研究发现,Cl对铁的腐蚀会造成严重影响。化学修复:脱氯、还原,形成Fe3O4保护层。方法如下:将铁器浸没在盛有0.5mol/LNa2SO3、0.5mol/LNaOH溶液的容器中,缓慢加热至60~90℃。一段时间后,取出铁器,用NaOH溶液洗涤至无Cl。①检测洗涤液中Cl的方法是 。

②脱氯反应:FeOCl+OHFeO(OH)+Cl。离子反应的本质是离子浓度的减小,比较FeOCl与FeO(OH)溶解度的大小:S(FeOCl)S[FeO(OH)]。(填“>”“<”或“=”)

③Na2SO3还原FeO(OH)形成Fe3O4的离子方程式是 。

答案全解全析第1节综合拔高练五年高考练1.A2.BC1.A胆矾的化学式为CuSO4·5H2O,A错误;湿法冶铜中的一步反应是铁与CuSO4溶液反应置换出铜:Fe+CuSO4Cu+FeSO4,B、D正确;“熬之则成胆矾”是将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶,得到CuSO4·5H2O晶体,C正确。2.BC先滴加氯水,再加入KSCN溶液,溶液变红,说明溶液中存在Fe3+,而此时的Fe3+是否由Fe2+氧化而来是不能确定的,A错误;氯化铁具有氧化性,能被维生素C还原为氯化亚铁,从而使溶液颜色发生变化,因此可以通过观察溶液颜色变化的情况探究维生素C的还原性,B正确;溶液中发生反应:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl、2Fe3++Fe3Fe2+,将废铁屑加入FeCl2溶液中可以除去工业废气中的氯气,C正确;氢氧化钠溶液与硫酸亚铁溶液反应生成氢氧化亚铁白色沉淀,该步反应不属于氧化还原反应,但氢氧化亚铁被氧化生成红褐色的氢氧化铁属于氧化还原反应,D错误。3.答案(1)分液漏斗液封,防止空气进入装置4(2)在装置2、3之间添加控制开关(3)装置4内的空气没有排尽解析(1)仪器1的名称为分液漏斗,装置5的作用为液封,防止空气进入装置4。(2)实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现3中溶液不能进入4中,在装置2、3之间添加控制开关,溶液便能进入4中。(3)装置改进后,将3中反应后溶液压入4中,在4中析出了灰绿色沉淀,从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因为装置4内的空气没有排尽。4.答案(1)碱煮水洗(2)加快反应热水浴C(3)将Fe2+全部氧化为Fe3+;不引入杂质(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O解析(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+。(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1mol,加热到150℃,失去1.5mol(即27g)水,质量减轻5.6%,则硫酸铁铵晶体的相对分子质量为275.6%≈482,NH4Fe(SO4)2的相对分子质量为266,则剩余部分为水,482-26618=12,故硫酸铁铵晶体的化学式为NH4Fe(SO45.答案(1)3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4(2)①隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置②CO2CO③先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气④取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3解析(1)Fe2+与[Fe(CN)6]3可反应生成蓝色固体Fe3[Fe(CN)6]2。(2)②B中澄清石灰水变浑浊,说明分解产物中有CO2;E中固体变为红色,F中澄清石灰水变浑浊,证明分解产物中有CO。③停止实验时,若先停止通入氮气,后熄灭酒精灯,会导致装置内气压减小,造成倒吸。④检验Fe2O3需先将固体溶于稀硫酸,然后利用Fe3+遇SCN会生成红色的Fe(SCN)3的性质检验。三年模拟练1.BD2.C3.B4.C5.A1.BD当固体为铁、铜混合物时,溶液中的Fe3+、Cu2+全部参加反应生成Fe2+和Cu,溶液中一定没有Fe3+、Cu2+,一定含有Fe2+;当固体为铜时,溶液中一定没有Fe3+,Cu2+恰好全部参加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+,故A正确、B错误;剩余固体中一定含有Cu,故C正确;溶液中一定不含Fe3+,所以加入KSCN溶液不变红,故D错误。2.C高铁酸钠中氧元素化合价为2价,设Fe元素化合价为x,则x+(2)×4=2,解得x=+6,故A正确;该反应中ClO为氧化剂,FeO42-为氧化产物,所以ClO的氧化性强于FeO42-,故B正确;该反应中ClO为氧化剂,Fe3+为还原剂,氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2,故C错误;Na2FeO4具有氧化性,能杀菌、消毒,被还原为Fe3+,Fe3+与水反应形成的Fe(OH)根据所给方程式进行推理和判断元素的价态及物质的氧化性或还原性,培养证据推理与模型认知的学科核心素养。3.B将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中,得到Fe(OH)3沉淀,得不到Fe(OH)3胶体,故A错误;CO还原Fe3O4得到的黑色固体中如果有少量的Fe3O4,其溶于盐酸后产生的少量Fe3+与还原生成的Fe会发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,加入KSCN溶液也不会显红色,则黑色固体中可能有Fe3O4,故B正确;取少量FeCl2试样加水溶解,滴加酸性高锰酸钾溶液,紫红色褪去,只能证明FeCl2试样中含有Fe2+,不能证明试样是否变质,故C错误;若原溶液中不存在Fe2+,存在Fe3+,也有此现象,故D错误。4.C实验Ⅰ:少量Cu粉加入1mL0.1mol·L1FeCl3溶液中,溶液黄色变浅,加入蒸馏水后无明显现象,说明Fe3+把Cu氧化生成Cu2+;实验Ⅱ:过量Cu粉加入1mL0.1mol·L1FeCl3溶液中,充分振荡,加2mL蒸馏水,铜粉有剩余,溶液黄色褪去,Fe3+全部和Cu反应,加入蒸馏水后生成白色沉淀,说明Cu被氧化的产物中有CuCl;实验Ⅲ:过量Cu粉加入1mL0.05mol·L1硫酸铁溶液中,充分反应后铜粉有剩余,溶液黄色褪去,加入蒸馏水后无白色沉淀,说明Fe3+反应完全,生成的溶液中可能含Cu2+和Cu+。实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液黄色变浅或褪去,均涉及Fe3+被还原,故A正确;对比实验Ⅰ、Ⅱ可知,白色沉淀CuCl的产生与铜粉的量有关,故B正确;实验Ⅱ中有CuCl沉淀生成,实验Ⅲ中无CuCl沉淀生成,加入蒸馏水后c(Cu2+)不一定相同,故C错误;实验Ⅲ反应后的溶液中可能含有Cu+,所以加入饱和NaCl溶液,可能出现白色沉淀CuCl,故D正确。5.A盐酸恰好使混合物完全溶解,盐酸没有剩余,向反应后所得溶液中加KSCN溶液无红色出现,说明反应后为FeCl2溶液,根据氯原子守恒可知n(FeCl2)=12n(HCl)=12×0.05L×2mol·L1=0.05mol;用足量的CO在高温下还原相同质量的混合物得到铁,根据铁原子守恒可得n(Fe)=n(FeCl2)=0.05mol,质量为0.05mol×56g·mol1=2.8g,故选解答本题可通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系,建立认知模型,并能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律;体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。6.答案(1)2Fe3++Fe3Fe2+(2)4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3(3)①碱FeCO3②Fe2+和CO32-③解析(1)Fe2(SO4)3与Fe反应生成FeSO4的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+。(2)氢氧化亚铁不稳定,接触空气时很快被氧化为氢氧化铁,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3。(3)①碳酸氢钠的水溶液呈碱性,则白色沉淀可能为溶液中的OH与Fe2+反应生成的Fe(OH)2。根据质量守恒定律可知白色沉淀还可能是FeCO3。②向洗涤后的沉淀中加入稀硫酸,沉淀完全溶解,并产生无色气泡,说明原白色沉淀中含有CO32-;向ⅰ所得溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变红,说明溶液中不含Fe3+,再滴入少量H2O2溶液,溶液立即变为红色,即亚铁离子被过氧化氢氧化为铁离子,所以原白色沉淀中含有Fe2+。③白色沉淀在空气中久置,最终变为红褐色,说明该实验所得的沉淀比实验Ⅰ中所得的Fe(OH)27.答案(1)2KOH+Cl2KCl+KClO+H2O(2)AC(3)3ClO+10OH+2Fe3+2FeO42-+3Cl+5H2O(4)解析(1)在温度较低时,氯气与氢氧化钾反应生成氯化钾、次氯酸钾和水,反应的化学方程式为2KOH+Cl2KCl+KClO+H2O。(2)由工艺流程可知,反应液Ⅰ中有过量的Cl2,加KOH固体的目的是与过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO,同时为下一步反应提供碱性环境,故选AC。(3)根据题意可知,反应③是Fe(NO3)3、KClO和KOH反应生成K2FeO4、KNO3、KCl和H2O,反应中+3价的铁被氧化成+6价,+1价的氯被还原为1价,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得其反应的离子方程式为3ClO+10OH+2Fe3+2FeO42-+3Cl+5H2O。(4)判断K2FeO4晶体是否洗涤干净,可向最后一次洗涤液中滴加硝酸银溶液和稀硝酸,8.答案(1)固体完全溶解,滴加KSCN溶液后,溶液变为红色(2)不合理若原固体粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物,加入稀硫酸,Cu2O与稀硫酸反应产生的Cu能与Fe3+反应,若铁离子全部与Cu反应生成亚铁离子,滴加KSCN溶液后溶液不变红(3)10∶9Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2O、2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+(4)9(b-解析(1)若红色粉末是Fe2O3,Fe2O3完全溶解于稀硫酸生成硫酸铁,滴加KSCN溶液后溶液变为红色。(2)红色粉末若是Fe2O3和Cu2O的混合物,加入足量稀硫酸,会有Cu生成,Cu能将Fe3+还原为Fe2+,若Fe3+全部转化为Fe2