新教材適用2023-2024學(xué)年高中化學(xué)專(zhuān)題9金屬與人類(lèi)文明第2單元探究鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化課后習(xí)題蘇教版必修第二冊(cè)

第二單元探究鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)鞏固1.下列有關(guān)除雜的操作中不正確的是()。A.FeSO4溶液中含少量Fe2(SO4)3雜質(zhì):加入過(guò)量的Fe粉,過(guò)濾B.碳酸鈉粉末中含有少量碳酸氫鈉粉末:加熱C.除去FeCl3溶液中少量的FeCl2:加入適量新制氯水D.CO2中混有HCl氣體:通入飽和碳酸鈉溶液答案:D解析:加入過(guò)量的鐵粉,發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe3+3Fe2+,能夠除去雜質(zhì),A項(xiàng)正確;NaHCO3受熱易分解:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,B項(xiàng)正確;新制氯水與FeCl2反應(yīng):2FeCl2+Cl22FeCl3,從而把FeCl2轉(zhuǎn)化為FeCl3而除去,C項(xiàng)正確;CO2中混有HCl氣體,通入飽和碳酸鈉溶液,除去HCl的同時(shí),也能吸收CO2:Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3,應(yīng)改用飽和碳酸氫鈉溶液,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.下列化合物中,不能通過(guò)化合反應(yīng)直接制取的是()。A.FeCl2 B.Fe2(SO4)3C.Fe(OH)3 D.Na2O2答案:B解析:2FeCl3+Fe3FeCl2,可以通過(guò)化合反應(yīng)制取氯化亞鐵,A項(xiàng)正確;鐵與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)能生成硫酸鐵,也可以通過(guò)復(fù)分解反應(yīng)制取硫酸鐵,但不能通過(guò)化合反應(yīng)制取Fe2(SO4)3,B項(xiàng)錯(cuò)誤;4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,可以通過(guò)化合反應(yīng)制取氫氧化鐵,C項(xiàng)正確;2Na+O2Na2O2,可以通過(guò)化合反應(yīng)制取過(guò)氧化鈉,D項(xiàng)正確。3.某學(xué)生以鐵絲和Cl2為原料進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)。從分類(lèi)角度分析下列說(shuō)法正確的是()。A.實(shí)驗(yàn)①③反應(yīng)制得的物質(zhì)均為純凈物B.實(shí)驗(yàn)②③均未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)C.實(shí)驗(yàn)①中發(fā)生的反應(yīng)既是化合反應(yīng)又是氧化還原反應(yīng)D.實(shí)驗(yàn)①②所涉及的物質(zhì)均為電解質(zhì)或非電解質(zhì)答案:C解析:實(shí)驗(yàn)③得到的是氫氧化鐵膠體,是混合物,A項(xiàng)錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)②中的溶解主要是物理變化,實(shí)驗(yàn)③中發(fā)生的是復(fù)分解反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)①中發(fā)生的反應(yīng)為2Fe+3Cl22FeCl3,既是化合反應(yīng)又是氧化還原反應(yīng),C項(xiàng)正確;實(shí)驗(yàn)①中的鐵和氯氣均是單質(zhì),既不是電解質(zhì)也不是非電解質(zhì),D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入鐵粉,充分反應(yīng)后仍有固體存在,則下列判斷不正確的是()。A.加入KSCN溶液一定不變血紅色B.溶液中一定含有Fe3+C.溶液中可能含Cu2+D.剩余固體中一定有銅答案:B解析:從反應(yīng)后固體成分分析,有兩種情況:①當(dāng)固體為鐵、銅時(shí),由于Fe剩余,溶液中的Fe3+、Cu2+全部參加反應(yīng)生成Fe2+和Cu,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FeCl3+Fe3FeCl2,CuCl2+FeCu+FeCl2,所以溶液中一定沒(méi)有Fe3+、Cu2+,一定含有Fe2+;②當(dāng)固體為銅時(shí),溶液中一定沒(méi)有Fe3+,Cu2+可能與鐵恰好全部反應(yīng)或部分反應(yīng)生成Fe2+和Cu,所以溶液中一定沒(méi)有Fe3+,可能含有Cu2+,一定含有Fe2+。通過(guò)以上分析可知,溶液中一定不含F(xiàn)e3+,所以加入KSCN溶液不變血紅色,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)固體為銅時(shí),溶液中可能含有Cu2+,C項(xiàng)正確;剩余固體可能是Fe、Cu,還可能是Cu,即剩余固體中一定有Cu,D項(xiàng)正確。5.實(shí)驗(yàn)室用FeCl2和燒堿制備Fe(OH)2,為使生成的產(chǎn)物不易被氧化,下列說(shuō)法不正確的是()。A.配制FeCl2和燒堿溶液所用的蒸餾水通常要煮沸B.可在FeCl2溶液的上面加一層苯,以隔絕空氣C.向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時(shí),膠頭滴管尖嘴不能伸入試管內(nèi)D.產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀后,不能振蕩試管答案:C解析:FeCl2和燒堿溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配,且配制溶液的蒸餾水要煮沸以除去溶于其中的氧氣,確保Fe(OH)2在無(wú)氧的環(huán)境里生成,A項(xiàng)正確;在FeCl2溶液的上面加一層苯或一層植物油,以隔絕空氣防止氧氣溶入,B項(xiàng)正確;向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時(shí),要將膠頭滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中,防止氫氧化鈉溶液在滴入時(shí)接觸空氣而溶有氧氣,C項(xiàng)錯(cuò)誤;產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀后,若振蕩試管,會(huì)增大沉淀與空氣的接觸機(jī)會(huì),使沉淀更易被氧化,D項(xiàng)正確。6.如下圖所示,此裝置可用來(lái)制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化的顏色變化。實(shí)驗(yàn)時(shí)必須使用鐵屑和6mol·L-1的硫酸,其他試劑任選。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)B中盛有一定量的NaOH溶液,A中的燒瓶應(yīng)預(yù)先加入的藥品是。A中反應(yīng)的離子方程式是

。

(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)先將止水夾a(填“打開(kāi)”或“關(guān)閉”)。

(3)簡(jiǎn)述生成Fe(OH)2的操作過(guò)程:

。

(4)實(shí)驗(yàn)完畢,打開(kāi)b處止水夾,放入一部分空氣,此時(shí)B瓶中發(fā)生的反應(yīng)為。

答案:(1)鐵屑Fe+2H+Fe2++H2↑(2)打開(kāi)(3)待A裝置反應(yīng)一段時(shí)間后關(guān)閉止水夾a,產(chǎn)生的H2將FeSO4溶液壓入B中進(jìn)行反應(yīng)(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3解析:鐵與硫酸發(fā)生反應(yīng)Fe+2H+Fe2++H2↑,產(chǎn)生的H2將Fe2+壓入B中,Fe2++2OH-Fe(OH)2↓;因?yàn)镕e(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3,即發(fā)生反應(yīng)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。能力提升1.下列實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象、結(jié)論或目的均正確的是()。選項(xiàng)操作和現(xiàn)象結(jié)論或目的A向紅磚粉末中加入鹽酸,充分反應(yīng)后取上層清液放入試管中,滴加KSCN溶液2~3滴,溶液呈血紅色紅磚中含有氧化鐵BCO還原Fe2O3得到的黑色固體加入鹽酸溶解后再加入KSCN溶液,溶液不顯血紅色黑色固體中沒(méi)有Fe3O4C取少量Fe(NO3)2試樣加水溶解,加稀硫酸酸化,滴加KSCN溶液,溶液變?yōu)檠t色該Fe(NO3)2試樣已經(jīng)變質(zhì)D向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液變血紅色原溶液中含有Fe2+答案:A解析:CO還原Fe2O3得到單質(zhì)Fe,若有Fe3O4,其溶于鹽酸后產(chǎn)生的Fe3+會(huì)與過(guò)量的Fe發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe3+3Fe2+,加入KSCN溶液也不顯血紅色,因此不能確定黑色固體中是否有Fe3O4,B項(xiàng)錯(cuò)誤;NO3-與H+形成的HNO3具有強(qiáng)氧化性,而Fe2+具有還原性,兩者會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成Fe3+,Fe3+遇KSCN溶液呈血紅色,不能證明樣品是否變質(zhì),C項(xiàng)錯(cuò)誤;若原溶液中不存在Fe2+,但存在Fe3+,也有此現(xiàn)象,D2.(雙選)元素的“價(jià)—類(lèi)”二維圖是我們學(xué)習(xí)元素及其化合物相關(guān)知識(shí)的重要模型和工具。如圖為鐵元素的“價(jià)—類(lèi)”二維圖,其中的箭頭表示部分物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系,下列說(shuō)法不正確的是()。A.鐵與水蒸氣高溫下反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化①B.白色的Fe(OH)2沉淀易被溶液中的O2氧化,迅速變?yōu)榛揖G色,最終變成紅褐色C.由圖可預(yù)測(cè):高鐵酸鹽(FeO42-)具有強(qiáng)氧化性,可用于消毒;與水反應(yīng)生成Fe(OH)3D.加熱Fe(OH)3發(fā)生轉(zhuǎn)化⑥,加水重新生成氫氧化鐵答案:AD解析:鐵與水蒸氣高溫下反應(yīng)產(chǎn)生Fe3O4,不能實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化①,A項(xiàng)錯(cuò)誤;Fe(OH)2具有較強(qiáng)的還原性,易被溶液中的O2氧化為Fe(OH)3,現(xiàn)象為白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色,最終變?yōu)榧t褐色,B項(xiàng)正確;高鐵酸鹽(FeO42-)中的Fe為+6價(jià),具有強(qiáng)氧化性,能夠?qū)⒓?xì)菌、病毒中的蛋白質(zhì)氧化,使蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,失去生理活性,可用于殺菌消毒。FeO42-與水反應(yīng)生成Fe(OH)3膠體,Fe(OH)3膠體表面積大,能吸附水中的懸浮物,使之形成沉淀從水中分離除去,故高鐵酸鹽又可用作凈水劑,C項(xiàng)正確;Fe(OH)3不穩(wěn)定,受熱分解產(chǎn)生Fe2O3,發(fā)生轉(zhuǎn)化⑥,但Fe2O3.從某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工業(yè)廢液中回收銅并制備氯化鐵晶體的流程如下。則下列說(shuō)法正確的是()。A.試劑a是鐵、試劑b是稀硫酸B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用儀器相同C.試劑c是氯氣,相應(yīng)的反應(yīng)為2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-D.用酸性KMnO4溶液可檢驗(yàn)溶液W中是否還有Fe2+答案:C解析:由最終要得到氯化鐵晶體及流程圖知,b是鹽酸,A項(xiàng)錯(cuò)誤;操作Ⅰ和操作Ⅱ是過(guò)濾,操作Ⅲ為蒸發(fā)結(jié)晶,所用儀器不相同,B項(xiàng)錯(cuò)誤;濾液Z和X中均含有氯化亞鐵,因此c為氯氣,C項(xiàng)正確;酸性高錳酸鉀溶液也能氧化氯離子而褪色,因此不能用于檢驗(yàn)溶液W中是否含有亞鐵離子,D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.同學(xué)們用如下實(shí)驗(yàn)探究Fe2+、Fe3+的性質(zhì)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體,均配制成0.1mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑,其目的是。

(2)甲同學(xué)取2mLFeCl2溶液,加入幾滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液變血紅色,說(shuō)明Cl2可將Fe2+氧化。FeCl2溶液與氯水反應(yīng)的離子方程式為。(3)乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn),該同學(xué)在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油,再于液面下依次加入1滴KSCN溶液和幾滴氯水,溶液變血紅色,煤油的作用是。

(4)丙同學(xué)取6mL0.1mol·L-1KI溶液,并加入6mL0.1mol·L-1FeCl3溶液。充分反應(yīng)后,取2mL反應(yīng)液于試管中,加入1mLCCl4充分振蕩、靜置,CCl4層顯紫色,整個(gè)過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

(5)丁同學(xué)向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液,溶液變成棕黃色,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

。

答案:(1)防止Fe2+被氧化(2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-(3)隔絕空氣(排除氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響)(4)2Fe3++2I-2Fe2++I2(5)H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O解析:(1)鐵和氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵,在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑,其目的是防止氯化亞鐵被氧化。(2)氯氣具有氧化性,能氧化氯化亞鐵為氯化鐵,反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。(3)煤油不溶于水,密度比水小,分層后可以防止溶液與空氣接觸,排除氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。(4)CCl4層顯紫色說(shuō)明有單質(zhì)碘生成,這是由于Fe3+氧化KI,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++2I-2Fe2++I2。(5)向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液,溶液變成棕黃色,說(shuō)明H2O2氧化Fe2+為Fe3+,反應(yīng)的離子方程式為H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O。5.鐵有兩種氯化物,都是重要的化工試劑。查閱有關(guān)資料如下:(氯化鐵)熔點(diǎn)為306℃,沸點(diǎn)為315℃;易吸收空氣中的水分而潮解。工業(yè)上采用向500~600℃的鐵粉中通入氯氣來(lái)生產(chǎn)無(wú)水氯化鐵。(氯化亞鐵)熔點(diǎn)為670℃,易升華。工業(yè)上采用向熾熱鐵粉中通入氯化氫來(lái)生產(chǎn)無(wú)水氯化亞鐵。某化學(xué)活動(dòng)小組用下圖所示的裝置(夾持裝置略去)模擬工業(yè)生產(chǎn)制備無(wú)水氯化鐵。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)在裝置A中,用KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣,反應(yīng)的離子方程式為

。

儀器D的名稱(chēng)是。

(2)D中裝的藥品是堿石灰,其作用是

。

(3)定性分析:取裝置C中的少量產(chǎn)物溶于稀硫酸中配成稀溶液待用。若產(chǎn)物中混有FeCl2,可用下列試劑中的(只能選取一種試劑,填序號(hào))進(jìn)行檢測(cè),實(shí)驗(yàn)現(xiàn)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:取裝置C中的產(chǎn)物,按以下步驟進(jìn)行測(cè)定,①稱(chēng)取4.60g產(chǎn)品溶于過(guò)量的稀鹽酸中;②加入足量H2O2溶液;③再加入足量NaOH溶液;④過(guò)濾、洗滌后灼燒沉淀;⑤稱(chēng)量所得紅棕色固體為2.40g。則該樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為%(結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位)。

(5)由(4)定量分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論,并提出改進(jìn)措施。①用題目所給的裝置制得的產(chǎn)物中,鐵元素含量(填“相等”“偏高”或“偏低”),說(shuō)明含有FeCl2雜質(zhì)。

②若要得到較純凈的無(wú)水氯化鐵,可采取的“裝置”改進(jìn)措施是

。答案:(1)2MnO4-+10Cl-+16H+2Mn2++5Cl2↑+8H2O(2)吸收未反應(yīng)的Cl2,防止空氣中的水進(jìn)入裝置C,使FeCl3潮解(3)⑤溴水褪色(4)36.52(5)①偏高②在A、B裝置間增加一個(gè)裝有飽和食鹽水的洗氣裝置,除去Cl2中混有的HCl解析:(1)在裝置A中,用KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣,反應(yīng)的離子方程式為2MnO4-+10Cl-+16H+2Mn2++5Cl2↑+8H2O。儀器D的名稱(chēng)是球形干燥管。(2)氯氣有毒,需要進(jìn)行尾氣處理,又因?yàn)槁然F易吸收空氣中的水分而潮解,所以D中裝的藥品是堿石灰,其作用是吸收未反應(yīng)的Cl2,防止空氣中的水進(jìn)入裝置C,使FeCl3潮解。(3)氯化亞鐵具有還原性,能使溴水褪色,因此如果產(chǎn)物中混有FeCl2,可用溴水檢驗(yàn),答案選⑤,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溴水褪色。酸性高錳酸鉀能氧化Cl-而褪色,因此不能選④。(4)H2O2