高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 铁及其化合物练习

第一节  铁及其化合物

课时2　铁的氢氧化物、铁盐和亚铁盐

(一)基础巩固

1.(2022·广东深圳高一检测)向下列物质中滴加NaOH溶液产生白色絮状沉淀,并迅速变成灰绿色,最后变成红褐色的是           (　　)

A. FeCl3                 B. Na2SO4

C. FeSO4                 D. KCl

解析: 只有FeSO4与NaOH溶液反应生成 Fe(OH)2 白色沉淀并迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,反应的化学方程式为Fe2++2OH-Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。

答案: C

2.(2021·吉林长春)下列有关铁及其化合物的说法中正确的是 (　　)

A.高温下,Fe与水蒸气反应生成Fe2O3和H2

B.Fe2(SO4)3溶液与KSCN溶液反应产生红色沉淀

C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质,可以向溶液中加入过量的铁粉,然后过滤

D.Fe(OH)2为白色固体,不溶于水,能在空气中稳定存在

解析:A项,高温下,Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,错误;B项,Fe2(SO4)3溶液与KSCN溶液发生络合反应产生红色物质,不生成沉淀,错误;C项,铁可以与三价铁离子反应生成亚铁离子,因此,要除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质,可以先向溶液中加入过量的铁粉,再过滤即可,正确;D项,Fe(OH)2为白色固体,不溶于水,在空气中易被氧气氧化为氢氧化铁,错误。

答案: C

3.下列离子的检验方法中合理的是                      (　　)

A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明不含Fe2+

B.用酸性KMnO4溶液检验FeSO4溶液中是否含有Fe2(SO4)3

C.向某溶液中加入NaOH溶液,直接得到红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+

D.向某溶液中加入NaOH溶液得到白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+

解析:A项中只能说明含有Fe3+,不能说明不含Fe2+,不合理;B项中酸性KMnO4溶液不能检验FeSO4溶液中是否含有Fe2(SO4)3,不合理;D项中氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2,不合理。

答案: C

4.(2021·贵州遵义南白中学高一期末)化合价和物质类别是研究元素及化合物性质的两个维度,可表示为“价—类二维图”。铁元素的“价—类二维图”如图所示,下列说法正确的是                   (　　)

A.无法通过化合反应制得Fe(OH)3

B.Fe3O4中铁元素为+4价

C.还原剂维生素C与补铁剂“硫酸亚铁片”同时服用能促进人体对铁元素的吸收

D.将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中,立即产生红褐色沉淀

解析:A项,Fe(OH)3可以通过化合反应制得,如4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,错误;B项,Fe3O4的化学式可改写为FeO·Fe2O3,则Fe3O4中铁元素为+2、+3价,错误;C项,维生素C具有还原性,可以防止亚铁离子被氧化,与补铁剂“硫酸亚铁片”同时服用能促进人体对铁元素的吸收,正确;D项,将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中,先产生Fe(OH)2白色沉淀,后迅速变为灰绿色,最终变为Fe(OH)3红褐色沉淀,错误。

答案: C

5.(2022·新疆维吾尔自治区石河子)验证Fe3+与Fe2+能够相互转化的实验如下。

下列分析不合理的是                                   (　　)

A.解释现象 ⅰ 的反应方程式:2Fe3++Fe3Fe2+

B.实验②与③可以调换顺序

C.溶液变红涉及的反应:Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+

D.氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+

解析:A项,①向FeCl3溶液中加入过量铁粉,溶液由黄色变成浅绿色,这是由于FeCl3与Fe发生反应生成FeCl2,该反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+,正确;B项,实验②证明反应后的溶液中不存在Fe3+,实验③证明Fe2+被氧化成Fe3+,若二者调换,无法证明该转化关系,所以实验②与③不能调换顺序,错误;C项,溶液变红,说明Fe2+被氯水氧化成Fe3+,发生的反应为Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+,正确;D项,在氧化还原反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物。根据反应2Fe3++Fe3Fe2+可知氧化性:Fe3+>Fe2+,根据Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+可知氧化性:Cl2>Fe3+,所以氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+,正确。

答案: B

6.(2022·广东深圳高一检测)人体血红蛋白中含有Fe2+,如果误食亚硝酸盐会使人中毒,因为亚硝酸盐会使Fe2+发生变化,生成高铁血红蛋白而丧失与O2结合的能力。该过程中铁元素的化合价      (　　)

A.升高                   B.不变

C.降低                 D.无法判断

解析: 由题意知,Fe2+被亚硝酸盐氧化生成高铁血红蛋白,故铁元素化合价升高,故选A项。

答案: A

7.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。实验时必须使用铁屑、4 mol·L-1硫酸,其他试剂任选。填写下列空白:

(1)实验开始时应先将活塞E　　　　(填“打开”或 “关闭”)。 

(2)在该实验中生成的Fe(OH)2白色沉淀可保持较长时间,可能的原因为                                　。 

(3)拔去装置B中的橡胶塞,使空气进入,写出Fe(OH)2被氧化的化学方程式:                               　。 

解析: (1)实验开始时,应先打开活塞E,使生成的氢气进入实验装置中而排出空气,防止氢氧化亚铁被氧化。(2)因B中充满氢气,生成的氢氧化亚铁处于还原性气体的氛围中,隔绝了氧气,则生成的Fe(OH)2白色沉淀可保持较长时间。(3)氢氧化亚铁不稳定,易被氧气氧化生成红褐色氢氧化铁沉淀,所以看到白色沉淀先转化为灰绿色最后转化为红褐色,化学方程式为4Fe(OH)2 +O2+2H2O4Fe(OH)3。

答案: (1)打开　(2)反应生成的氢气排出了装置中的空气　(3)4Fe(OH)2 +O2+2H2O 4Fe(OH)3

(二)拓展提高

8.(2023·浙江)探究铁及其化合物的性质,下列实验方案、现象和结论都正确的是 (　　)

解析: 向FeCl2溶液中加入Zn片,离子反应方程式为Fe2++ZnFe+Zn2+,FeCl2溶液呈浅绿色、ZnCl2溶液呈无色,所以溶液由浅绿色变为无色,Fe2+为氧化剂、Zn2+为氧化产物,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,Fe2+的氧化能力比Zn2+强,故A项错误;向Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液,离子反应方程式为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,K2SO4不影响平衡移动,所以向Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液,再加入少量K2SO4固体,溶液先变成红色后无明显变化,故B项错误;将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸,Fe3+被Fe还原为Fe2+,滴加KSCN溶液,溶液不变红色,故C项错误;饱和氯化铁在沸水中发生水解反应生成Fe(OH)3胶体,加热能使Fe(OH)3胶体产生聚沉,从而得到Fe(OH)3红褐色沉淀,故D项正确。

答案: D

9.A、B、C为中学常见单质,其中一种为金属;通常情况下A为固体,B为黄绿色气体,C为无色气体。D、E、F、G、H、X均为化合物,其中X常温下是无色气体,其水溶液是一种无氧强酸溶液,E为黑色固体,H在常温下为液体。它们之间的转化关系如图所示(其中某些反应条件和部分反应产物已略去)。

(1)写出下列物质的化学式:

D　　　　,X　　　　。 

(2)在反应①~⑦中,不属于氧化还原反应的是　　　　(填序号)。 

(3)往G溶液中加入NaOH溶液观察到的现象是              　。 

(4)反应⑦的化学方程式为　　　　　　　　　   　　　　　　　;该反应中每消耗0.3 mol的A,可转移电子　　　　mol。 

(5)除去D溶液中混有的少量G的离子方程式为              　。 

解析:单质A与C反应生成的E为黑色固体,E与X(酸)反应生成D、G、H,其中D、G之间可以相互转化,说明A为变价金属Fe,与C在点燃条件下生成Fe3O4,C为O2,D为含Fe3+的化合物,F为含SCN-的化合物,G为含Fe2+的化合物,H为H2O;依据G+BD分析判断B是强氧化剂,B为黄绿色气体,即B为Cl2,所以推断D为FeCl3,G为FeCl2,X为HCl。

答案: (1)FeCl3　HCl　(2)③⑥

(3)生成白色沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色

(4)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2　0.8

(5)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-

(三)挑战创新

10.(2022·辽宁凌源实验中学高一月考)某化学实验小组同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题。

(1)分别取一定量硫酸铁、硫酸亚铁固体,均配制成100 mL 0.1 mol·L-1的溶液。在配制FeSO4溶液时需加入少量铁屑,其目的是　      。 

(2)甲组同学取2 mL FeSO4溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeSO4溶液与氯水反应的离子方程式为                       　。 

(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2 mL FeSO4溶液中先加入 0.5 mL 煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是　　　　　　　　　　。 

(4)丙组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeSO4溶液,溶液变为棕黄色,发生反应的离子方程式为　                。 

(5)丁组同学研究pH对FeSO4稳定性的影响,得到如图所示结果,增强Fe2+稳定性的措施为                      　。(写出一条即可) 

(6)戊组同学为了探究Fe2(SO4)3与Cu的反应,做了如图所示实验。

①Fe3+与Cu反应的离子方程式为                     　。 

②为了探究白色沉淀产生的原因,同学们查阅资料得知:ⅰ.CuSCN是难溶于水的白色固体;ⅱ.SCN-的化学性质与I-相似;ⅲ.2Cu2++4I-2CuI↓+I2。填写下列实验方案。

Cu2+与SCN-反应的离子方程式为                         　。 

解析:Fe2+易被氧化为Fe3+;氯气具有氧化性,能将Fe2+氧化为Fe3+,自身被还原为Cl-;煤油不溶于水,密度比水的小,分层后可以隔绝溶液与空气接触,排除氧气对实验的影响;根据图像分析可知,pH越小,亚铁离子不容易被氧化损耗,越稳定;硫酸铁与Cu粉反应生成硫酸亚铁和硫酸铜;CuSCN是难溶于水的白色固体,SCN-的化学性质与I-相似,结合2Cu2++4I-2CuI↓+I2,可知CuSO4与KSCN反应生成CuSCN、(SCN)2、硫酸钾。

(1)分别取一定量硫酸铁、硫酸亚铁固体,均配制成100 mL

0.1 mol·L-1的溶液。在配制FeSO4溶液时需加入少量铁屑,其目的是防止Fe2+被氧化。

(2)氯气具有氧化性,能氧化氯化亚铁为氯化铁,甲组同学取2 mL FeSO4溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeSO4溶液与氯水反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。(3)煤油不溶于水,密度比水的小,分层后可以隔绝溶液与空气接触,排除氧气对实验的影响。(4)丙组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeSO4溶液,溶液变为棕黄色,说明过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。(5)根据图像分析可知,pH越小,亚铁离子越不容易被氧化损耗,越稳定,所以增强Fe2+稳定性的措施为降低pH或增强酸性。    (6)①硫酸铁与Cu粉反应生成硫酸亚铁和硫酸铜,其离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。②步骤2:取 4 mL 0.2 mol·L-1的CuSO4溶液,向其中滴加3滴 0.1 mol·L-1的KSCN溶液,产生白色沉淀。CuSCN是难溶于水的白色固体,SCN-的化学性质与I-相似,结合2Cu2++4I-2CuI↓+I2,可知CuSO4与KSCN反应生成CuSCN、(SCN)2、硫酸钾,其离子方程式为2Cu2++4SCN-2CuSCN↓+(SCN)2。

答案: (1)防止Fe2+被氧化

(2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-

(3)隔绝空气(或排除氧气对实验的影响)

(4)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O

(5)增强溶液的酸性(或降低溶液的pH等)

(6)①2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+　②取4 mL 0.2 mol·L-1 的CuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol·L-1的KSCN溶液　2Cu2++4SCN-2CuSCN↓+(SCN)2