鲁科版高中化学必修第一册第3章物质的性质与转化专题强化练4铁及其化合物性质的实验探究含答案

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第3章　物质的性质与转化专题强化练4　铁及其化合物性质的实验探究1.(2024北京怀柔期末)某同学设计如下装置进行铁与水蒸气反应的实验,虚线框处的装置用来检验生成的气体。下列说法正确的是(已知:Fe+2Fe3+ 3Fe2+)(　　)A.实验后,装置B中生成红棕色固体B.虚线框C处应该选择装置甲C.实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中,可观察到铜丝由黑变红D.实验后,将装置B中的固体溶于稀硫酸,所得溶液中一定含有Fe3+2.(不定项)(2024福建三明一中月考)某小组为探究K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾晶体)的热分解产物,按如图所示装置进行实验。下列有关叙述错误的是(　　)A.通入氮气的目的有:排出装置中的空气、使反应产生的气体全部进入后续装置B.实验中观察到装置F中澄清石灰水变浑浊,装置E中固体变为红色,由此可判断热分解产物中一定含有CO2和COC.为防止倒吸,停止实验时应进行的操作:先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气D.样品完全分解后,取少许装置A中残留物于试管中,加稀硝酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液变红,可证明残留物中含有三价铁3.(2024福建厦门大学附属科技中学月考)某补铁剂的主要成分是FeSO4,说明书中建议“本品与维生素C同服”。小组同学为探究其原理,用放置7天的FeSO4溶液(pH>4)进行下列实验。资料:维生素C(C6H8O6)又称抗坏血酸,易溶于水,其溶液呈酸性。Ⅰ.检验铁元素的价态 (1)ⅰ中观察到　　　　　　　　,说明溶液中存在Fe3+。将FeSO4氧化的物质是　　　　。 (2)①小组同学推测,ⅱ中溶液不变红是因为维生素C与Fe3+发生了反应。补全该反应的离子方程式。C6H8O6+　Fe3+ 　　　　　+C6H6O6+　H+ ②甲同学认为,可以取ⅱ中溶液加入酸性KMnO4溶液验证反应产物。乙同学认为该方法不可行,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)丙同学认为实验ⅱ的检验方案不严谨,应考虑pH对反应的影响,依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 Ⅱ.探究pH对ⅱ中反应的影响小组同学补充了如下实验,继续探究pH对ⅱ中反应的影响。 (4)由上述实验,得出实验结论:pH对Fe3+与SCN-的显色反应有影响。该结论　　　　(填“正确”或“错误”)。 (5)反思实验ⅰ~ⅲ,下列说法合理的是　　　　(填字母)。 a.维生素C具有氧化性和酸性b.同服维生素C可减缓补铁剂中FeSO4被氧化c.使用KSCN检验Fe3+时,宜先将溶液酸化4.(2024河北石家庄二中月考)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。(1)制备K2FeO4(夹持装置略)①A为氯气发生装置。A中反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH 2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外还有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)探究K2FeO4的性质①取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。为证明K2FeO4氧化了Cl-而产生Cl2,设计以下方案:由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有　　　　(填离子符号),但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化,还可能由　　　　　　　　　　　　　　　　　　产生(用离子方程式表示)。方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗涤的目的是　　　　　　　　　　　　　　　。 ②根据K2FeO4的制备实验得出:氧化性Cl2　　　　FeO42-(填“>”或“<”),而方案Ⅱ表明,Cl2和FeO42-的氧化性强弱关系相反,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③资料表明,酸性溶液中的氧化性FeO42->MnO4-,验证实验如下:将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色,该现象能否证明氧化性FeO42->MnO4-。若能,请说明理由;若不能,进一步设计实验方案:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案与分层梯度式解析第3章　物质的性质与转化专题强化练4　铁及其化合物性质的实验探究1.C　实验后,装置B中生成黑色的四氧化三铁固体,A错误;虚线框C处装置用于检验生成的氢气,氢气密度小于空气,应该选择装置乙,B错误;实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中,氢气可与氧化铜反应生成单质铜,则可观察到铜丝由黑变红,C正确;实验后,将装置B中的固体溶于稀硫酸,若铁粉足量可发生反应Fe+2Fe3+ 3Fe2+,所得溶液中不一定含有Fe3+,D错误。2.BD　在反应开始前通入N2可排出装置中的空气,以免O2和CO2对实验产生干扰;用N2使装置A、E中反应生成的气体进入后续装置,故A正确。E中固体变红、F中澄清石灰水变浑浊证明分解产物中有还原性气体CO,B中澄清石灰水变浑浊才可证明分解产物中一定含有CO2,故B错误。为防止倒吸,停止实验时需要先熄灭反应装置中的酒精灯,冷却过程中需保持一直通入N2,故C正确。取少许装置A中残留物于试管中,加稀HNO3溶解,HNO3会将Fe2+氧化为Fe3+,滴加KSCN溶液,溶液变红,不能说明残留物中含有三价铁,故D错误。3.答案　(1)溶液变为浅红色　氧气　(2)①2　2　Fe2+　2　②维生素C具有还原性,可以使酸性KMnO4溶液褪色　(3)加入0.1 g维生素C后,pH发生变化　(4)正确　(5)bc解析　(1)Fe3+遇KSCN溶液变为红色,放置后的FeSO4溶液中滴加KSCN溶液后,溶液变为浅红色,说明Fe2+被氧化为Fe3+,将FeSO4氧化的物质是溶解的氧气。(2)①维生素C具有还原性,可以被Fe3+氧化为C6H6O6,Fe3+被还原为Fe2+,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可得离子方程式为C6H8O6+2Fe3+ 2Fe2++C6H6O6+2H+;②ⅱ中溶液含有维生素C,维生素C具有还原性,可以被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色。(3)根据表格中的实验ⅱ可知,维生素C溶解,溶液的pH<3,则应该考虑pH的变化对反应的影响。(4)由实验ⅲ可知,滴加5滴KSCN溶液后,浅红色比ⅰ中加深,说明pH对Fe3+与SCN-的显色反应有影响。(5)由实验可知,维生素C具有还原性和酸性,故a不合理;根据实验ⅱ可知,维生素C可以将Fe3+还原为Fe2+,故可减缓补铁剂中FeSO4被氧化,故b合理;根据实验ⅲ可知,使用KSCN检验Fe3+时,溶液酸化,显色更加明显,故c合理。4.答案　(1)①2KMnO4+16HCl(浓) 2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O　②　③Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O　(2)①Fe3+　4FeO42-+20H+ 4Fe3++3O2↑+10H2O　排除ClO-的干扰　②>　溶液的酸碱性不同　③能,理由:FeO42-在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色一定是MnO4-的颜色(不能,方案:向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色)解析　(1)①KMnO4与浓盐酸反应制Cl2,根据得失电子守恒和原子守恒可得反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓) 2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O;②由于盐酸具有挥发性,所得Cl2中混有HCl和水蒸气,HCl会消耗Fe(OH)3、KOH,用饱和食盐水除去HCl,所以除杂装置B为;③Cl2与Fe(OH)3、KOH反应制备K2FeO4,还可能发生Cl2与KOH的反应,离子方程式为Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O。(2)①根据制备反应可知,C中紫色溶液中含有K2FeO4,还可能含有KClO等;方案Ⅰ加入KSCN溶液,溶液变红说明a中含Fe3+,但Fe3+的产生不能判断一定是K2FeO4与Cl-发生了反应,根据题意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产生O2,自身被还原成Fe3+,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知,可能的反应为4FeO42-+20H+ 4Fe3++3O2↑+10H2O;产生Cl2还可能是Cl-+ClO-+2H+ Cl2↑+H2O,即KClO的存在干扰判断,K2FeO4微溶于KOH溶液,用KOH溶液洗涤的目的是除去KClO,排除ClO-的干扰;②由于同一反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物,根据K2FeO4的制备实验可知氧化性Cl2>FeO42-;对比两个反应的异同,制备反应在碱性条件下,方案Ⅱ在酸性条件下,说明酸碱性的不同影响物质氧化性的强弱;③判断时需排除FeO42-的颜色对实验的干扰;若能,根据题意K2FeO4在足量H2SO4的作用下会转化为Fe3+和O2,最后溶液中不存在FeO42-,溶液振荡后呈浅紫色一定是MnO4-的颜色,说明FeO42-将Mn2+氧化成MnO4-,所以该实验方案能证明氧化性FeO42->MnO4-;若不能,因为溶液b呈紫色,溶液b滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中,c(FeO42-)变小,溶液的紫色也会变浅,可以设计一个方案:向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色。实验装置实验序号试管中的试剂实验操作及现象ⅰ2 mL放置后的FeSO4溶液滴加5滴KSCN溶液后,溶液变为浅红色ⅱ2 mL放置后的FeSO4溶液,0.1 g维生素C维生素C溶解,溶液pH<3,滴加5滴KSCN溶液后,溶液不变红实验序号实验装置及试剂实验操作及现象ⅲ滴加5滴KSCN溶液后,溶液变为浅红色,浅红色比ⅰ中加深方案Ⅰ取少量a,滴加KSCN溶液至过量,溶液呈红色方案Ⅱ用KOH溶液充分洗涤C中所得固体,再用KOH溶液将K2FeO4溶出,得到紫色溶液b。取少量b,滴加盐酸,有Cl2产生