高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 铁的多样性当堂检测题

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1．以下各化合物能通过对应元素单质经化合反应制取的是( )
A．Fe(OH)3 B．FeCl2
C．FeS D．Fe2S3
2．下列反应中有三价铁生成的是( )
①铁丝在空气中生锈 ②向FeCl2溶液中通入足量Cl2 ③将铁片置于CuCl2溶液中 ④Fe(OH)2暴露在空气中 ⑤向FeSO4溶液中滴加双氧水 ⑥高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4
A．①②③④⑤ B．②③④⑤
C．①②④⑤⑥ D．全部
3．把含有氧化铁的铁片投入到足量的稀盐酸中，直到铁片完全溶解，经分析该溶液中无Fe3＋，且生成的Fe2＋与反应生成的H2的物质的量之比为3∶1，则原混合物中Fe2O3与Fe的物质的量之比为( )
A．1∶1 B．1∶2
C．3∶5 D．2∶5
4．向200 mL 0.1 ml·L－1的FeCl2溶液中加入适量的NaOH溶液，使Fe2＋恰好完全沉淀，过滤，小心加热沉淀，直到水分蒸干，再充分灼烧后得到固体的质量为( )
A．1.44 g B．1.6 g
C．1.8 g D．2.14 g
5．下列物质的转化在给定条件下能实现的是( )
A．FeS2 eq \(――→,\s\up7(煅烧)) SO3 eq \(――→,\s\up7(H2O)) H2SO4
B．NaCl(aq) eq \(――→,\s\up7(K)) Na eq \(――→,\s\up7(O2),\s\d5(点燃)) Na2O2
C．Fe eq \(――→,\s\up7(稀硫酸)) FeSO4(aq) eq \(――→,\s\up7(NaOH)) Fe(OH)2 eq \(――→,\s\up7(空气中加热)) Fe2O3
D．Fe2O3 eq \(――→,\s\up7(盐酸)) FeCl3(aq) eq \(――→,\s\up7(Cu)) Fe
6．下列各物质含少量杂质，除去这些杂质应选用的试剂或操作方法不正确的是( )
7.下图是物质间发生化学反应的颜色变化，下表选项物质对应正确的是( )

8.为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是( )
A．FeCl2溶液(FeCl3)：加入过量铁粉，过滤
B．NaHCO3溶液(Na2CO3)：通入过量的CO2气体
C．Na2CO3固体(NaHCO3)：加热固体至质量不再减少
D．NaNO3溶液(Na2SO4)：加入适量的BaCl2溶液
9．(双选)工业上曾经通过反应3Fe＋4NaOH eq \(=====,\s\up7(高温)) Fe3O4＋2H2↑＋4Na↑生产金属钠。下列有关说法正确的是( )
A．用磁铁不可以将Fe与Fe3O4分离
B．将生成的气体在空气中冷却可获得钠
C．每生成22.4 L H2，转移的电子数一定为4×6.02×1023
D．该反应中的氧化剂为NaOH
10．用足量的CO还原8 g铁的氧化物，把生成的CO2全部通入过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为15 g，则此铁的氧化物是( )
A．Fe2O3 B．FeO
C．Fe3O4 D．Fe3O4和FeO的混合物
[等级突破]
11．将适量的铁粉放入三氯化铁溶液中，完全反应后，溶液中的Fe2＋和Fe3＋浓度相等，则已经反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量比为( )
A．2∶3 B．3∶2
C．1∶2 D．1∶1
12．(双选)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＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋
D．不能用酸性KMnO4溶液检验溶液W中是否还有Fe2＋
13．部分被氧化的Fe－Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共8.0 g，经如下处理：
下列说法正确的是( )
A．滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋
B．该样品中Cu、O元素的质量比为10∶1
C．V＝448
D．溶解样品时消耗H2SO4的物质的量为0.04 ml
14．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反应生成的是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________。(填编号)
A．与反应液Ⅰ中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO
B．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的环境
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中发生的离子方程式为____________________________________。
(4)判断K2FeO4晶体是否洗涤干净，所需要的试剂是______________________________。
15．铁及其化合物在日常生产生活中应用广泛，研究铁及其化合物的应用意义重大。
(1)下列物质所含的铁元素只有还原性的是________。
A．Fe B．FeCl2
C．FeCl3 D．Fe2O3
(2)当人体缺铁时，往往需要吃补铁保健品。人体能够吸收的是＋2价的铁，但是＋2价的铁很容易被氧化。
①如何检验某固体补铁剂中铁元素是否被氧化，写出操作过程、现象及结论：________________________________________________________。
②服用维生素C可使食物中的三价铁离子转化为二价铁离子。由此可推知，维生素C具有________________(填化学性质)。
(3)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂。湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的反应体系中有六种微粒：Fe(OH)3、ClO－、OH－、FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 、Cl－、H2O。写出并配平湿法制高铁酸钾的离子方程式：
________Fe(OH)3＋________ClO－＋________===________FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋________Cl－＋________。
(4)工业上用氯化铁腐蚀铜箔制造电路板。某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并获得氯化铁晶体，准备采用下列步骤：
回答下列问题：
①试剂a是________，操作Ⅰ用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和________。
②滤液X、Z中都有同一种溶质，它们转化为溶液W的离子方程式为______________________。
③写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式：________________________________。
16．博物馆修复出土铁器的过程如下：
(1)检测锈蚀产物
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＋的作用是________。
a．氧化剂
b．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＋________H2O===________FeO(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0.5 ml/L Na2SO3、0.5 ml/L NaOH溶液的容器中，缓慢加热至60～90 ℃。一段时间后，取出器物，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＋OH－===FeO(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__________________________________。
课时作业17 铁及其化合物之间的转化关系
1．解析：氢氧化铁不能由铁单质经化合反应制取，故A错误；氯气氧化性强，铁与氯气反应只能生成氯化铁，不能生成FeCl2，故B错误；硫的氧化性较弱，铁与硫在加热条件下反应只能生成FeS，故C正确、D错误。
答案：C
2．解析：①铁丝在空气中生锈生成Fe2O3，Fe2O3中铁元素的化合价为＋3价；②足量Cl2与FeCl2反应生成FeCl3，FeCl3中铁元素的化合价为＋3价；③将铁片置于CuCl2溶液中生成FeCl2和Cu，FeCl2中铁元素的化合价为＋2价；④Fe(OH)2暴露在空气中会被氧化成Fe(OH)3，Fe(OH)3中铁元素的化合价为＋3价；⑤向FeSO4溶液中滴加双氧水，Fe2＋会被氧化为Fe3＋；⑥Fe3O4中铁元素的化合价为＋2价、＋3价；故选C。
答案：C
3．解析：设原混合物中含有x ml Fe2O3，y ml Fe，则
Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O
x 2x
2FeCl3＋Fe===3FeCl2
2x x 3x
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
y－x y－x y－x
[3x＋(y－x)]∶(y－x)＝3∶1，则x∶y＝2∶5，故选D。
答案：D
4．解析：FeCl2溶液中加入适量的NaOH溶液，使Fe2＋恰好完全沉淀，过滤充分灼烧后得到的固体为Fe2O3，根据铁原子守恒可得n(Fe2O3)＝ eq \f(1,2) n(FeCl2)＝ eq \f(1,2) ×0.2 L×0.1 ml·L－1＝0.01 ml，m(Fe2O3)＝0.01 ml×160 g·ml－1＝1.6 g，故选B。
答案：B
5．解析：FeS2煅烧生成SO2，A错误；K不能与NaCl溶液反应制备Na，B错误；氯化铁和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，D错误。
答案：C
6．解析：加入氯化铁溶液，生成KCl，引入新杂质，故A错误；铁可置换出铜，可除去杂质，故B正确；碳酸钙不溶于水，可用过滤的方法提纯，故C正确；二氧化碳与氢氧化钠溶液反应，可除去杂质，干燥后得到纯净的氢气，故D正确。
答案：A
7．解析：Ba(OH)2与Fe2(SO4)3反应得到的是Fe(OH)3与BaSO4的混合物，沉淀不是白色的，故A错误；FeO不能还原Fe3＋，故B错误；NaOH与Fe2(SO4)3，反应得到的是Fe(OH)3红褐色沉淀，Ba(NO3)2与Fe2(SO4)3反应得到的是BaSO4白色沉淀，铁粉可将Fe3＋还原成Fe2＋，故C正确；MgCl2与Fe2(SO4)3不反应，故D错误。
答案：C
8．解析：Fe与氯化铁反应生成氯化亚铁，则加铁粉、过滤可除去FeCl2溶液FeCl3杂质，A项正确；通入过量的CO2气体，反应的化学方程式为Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，则通入过量的CO2气体，可除去NaHCO3溶液中的Na2CO3，B项正确；碳酸氢钠受热易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，则可以用加热法除去碳酸钠固体中的碳酸氢钠，C项正确；加入适量的BaCl2溶液，与Na2SO4反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠，引入新的杂质，则不能通过加入适量的BaCl2溶液除去NaNO3溶液中的Na2SO4，D项错误。
答案：D
9．解析：Fe与Fe3O4都能被磁铁吸引，因此不能用磁铁将Fe与Fe3O4分离，所以A项正确；钠可与空气中的氧气反应，所以B项错误；没有明确气体是在标准状况下测定的，所以C项错误；反应物只有NaOH中的钠元素和氢元素化合价降低，做氧化剂，所以D项正确。
答案：AD
10．解析：得到的沉淀是碳酸钙，质量是15 g，则其物质的量是0.15 ml，所以反应中生成的CO2的物质的量也是0.15 ml，所以根据原子守恒可知，氧化物中氧原子的物质的量是0.15 ml，其质量是0.15 ml×16 g·ml－1＝2.4 g。则铁元素的质量是8 g－2.4 g＝5.6 g，铁原子的物质的量是0.1 ml，则铁原子与氧原子的物质的量之比是2∶3，所以铁的氧化物是Fe2O3。
答案：A
11．解析：将适量铁粉放入FeCl3溶液中，完全反应，发生的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，设已反应的Fe3＋的物质的量为x，则
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
2 3
x 1.5x
溶液中的Fe3＋和Fe2＋浓度相等，所以，未反应的Fe3＋的物质的量为1.5x，所以已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比为x∶1.5x＝2∶3。
答案：A
12．解析：根据题意分析，试剂a是铁，加入过量的铁，可把铜全部置换出来，并把FeCl3还原为FeCl2，则通过过滤操作Ⅰ得到的滤液X为FeCl2溶液，滤渣Y为铜和过量的铁；由于最终得到的产品是FeCl3，故试剂b是稀盐酸，铜不与盐酸反应，铁与盐酸反应生成FeCl2，故通过过滤操作Ⅱ可得到铜单质，滤液Z为FeCl2溶液，把两次过滤得到的FeCl2溶液合并，然后向其中通入氯气，发生反应2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋，把FeCl2转化为FeCl3，然后通过操作Ⅲ(蒸发结晶、过滤)便可得到氯化铁晶体。由上述分析可知，试剂a是铁、试剂b是盐酸，所以A项错误；蒸发结晶与过滤所使用的仪器不可能相同，所以B项错误；试剂c是氯气，将Fe2＋氧化生成Fe3＋，所以C项正确；溶液W中有Cl－，酸性KMnO4溶液既可氧化Fe2＋，又可氧化Cl－，故不能用酸性KMnO4溶液检验溶液W中是否还有Fe2＋，所以D项正确。
答案：CD
13．解析：硫酸过量、滤液A不含Cu2＋，说明3.2 g滤渣全是铜；滤液A中加入过量的氢氧化钠溶液，滤渣充分灼烧生成氧化铁，所以氧化铁的质量为6.4 g；与硫酸反应后生成单质铜，Fe3＋与Cu能反应，所以滤液A不可能含有Fe3＋，故A项错误；根据元素守恒，合金样品中铁元素的质量是6.4 g× eq \f(112,160) ×100%＝4.48 g，氧元素的质量是8 g－4.48 g－3.2 g＝0.32 g，该样品中Cu、O元素的质量比为10∶1，故B项正确；铁原子的物质的量是0.08 ml，则滤液A含有FeSO4 0.08 ml；反应消耗硫酸0.08 ml，样品含有氧原子的物质的量是0.02 ml，生成水0.02 ml，所以根据元素守恒，生成氢气0.08 ml－0.02 ml＝0.06 ml，所以V＝1 320 mL，故C项错误；溶解样品时消耗H2SO4的物质的量为0.08 ml，故D项错误。
答案：B
14．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＋Cl2===KCl＋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＋===2FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋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，观察是否有沉淀生成。
答案：(1)2KOH＋Cl2===KCl＋KClO＋H2O (2)AC (3)3ClO－＋10OH－＋2Fe3＋===2FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋3Cl－＋5H2O (4)硝酸银溶液、稀硝酸
15．解析：(1)铁元素处于最低价态时只有还原性。A项，Fe元素处于最低价态，只有还原性；B项，FeCl2中Fe元素处于中间价态，既有氧化性又有还原性；C项，FeCl3中Fe元素具有氧化性；D项，Fe2O3中Fe元素具有氧化性。(2)①Fe3＋遇到KSCN溶液时溶液呈红色，所以可以用KSCN溶液检验铁离子是否存在，其检验方法为将补铁剂研细，用水或盐酸溶解，滴入KSCN溶液，若溶液变红色，说明已被氧化。②Fe3＋具有氧化性，能被还原性物质还原成Fe2＋，服用维生素C，可使食物中的三价铁离子转化为二价铁离子，说明维生素C具有还原性。(3)该反应中铁元素的化合价由＋3价升高为＋6价，氯元素化合价由＋1价降低为－1价，溶液呈碱性，根据电荷守恒，反应物中还有OH－；根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得，离子方程式为2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋3Cl－＋5H2O。(4)FeCl3与Cu反应生成FeCl2和CuCl2，向腐蚀废液中加入过量的试剂a，得到滤渣Y和滤液X，加入的a为Fe，滤渣Y为Cu、Fe，滤液X为FeCl2溶液，向滤渣Y中加入的试剂b为稀盐酸，然后过滤得到Cu和滤液Z，滤液Z中含有FeCl2和过量稀盐酸，然后加入试剂c，试剂c应为氯水，将FeCl2氧化为FeCl3，最后将溶液W蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到氯化铁晶体。①试剂a是Fe，分离难溶性固体和溶液采用过滤的方法，所以操作Ⅰ为过滤，过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。②滤液X、Z中都有同一种溶质氯化亚铁，它们转化为氯化铁的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。③FeCl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
答案：(1)A (2)①将补铁剂研细，然后用水或盐酸溶解，滴入KSCN溶液，若溶液变红色，说明已被氧化 ②还原性 (3)2 3 4OH－ 2 3 5H2O (4)①铁(Fe) 漏斗 ②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(其他合理答案也可) ③2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
16．解析：(1)铁器在具有O2、H2O等的环境中容易被腐蚀。(2)Ⅱ.Fe2＋在自然环境中形成FeO(OH)，该物质中铁元素的化合价为＋3价。Ⅲ.FeO(OH)和Fe2＋反应形成致密的Fe3O4保护层，没有元素化合价的变化，所以Fe2＋既不是氧化剂也不是还原剂，故选c。Ⅳ.Fe3O4保护层被氧化为FeO(OH)，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为4Fe3O4＋O2＋6H2O===12FeO(OH)。(3)①检测洗涤液中Cl－的方法是：取洗涤液少许于试管中，加入稀硝酸和硝酸银的混合溶液，若无白色沉淀产生说明洗涤液中不含Cl－。②离子反应的本质是离子浓度的减小，根据脱氯反应：FeOCl＋OH－===FeO(OH)＋Cl－可知FeOCl的溶解度大于FeO(OH)的溶解度。③Na2SO3还原FeO(OH)形成Fe3O4，亚硫酸钠被氧化为硫酸钠，根据得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒可得其离子方程式为SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋6FeO(OH)===SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2Fe3O4＋3H2O。
答案：(1)H2O (2)Ⅱ.＋3 Ⅲ.c Ⅳ.4 1 6 12 (3)①取少量洗涤液于试管中，加入稀硝酸和硝酸银的混合溶液，若无白色沉淀产生说明无Cl－ ②> ③SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋6FeO(OH)===SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋2Fe3O4＋3H2O
选项
物质
杂质
除杂应选用的试剂或操作方法
A
KNO3溶液
KOH
加入FeCl3溶液，并过滤
B
FeSO4溶液
CuSO4
加入过量铁粉，并过滤
C
CaCO3粉末
CaCl2
溶解，过滤
D
H2
CO2
依次通过盛NaOH溶液和浓硫酸的洗气瓶
选项
M
N
P
Q
A
NH3·H2O
Ba(OH)2
铜
KSCN
B
Na
BaCl2
FeO
KSCN
C
NaOH
Ba(NO3)2
铁粉
KSCN
D
Na2O2
MgCl2
锌粉
KSCN
主要成分的化学式
Fe3O4
Fe2O3·H2O
FeO(OH)
FeOCl