1、铁及其化合物转化反应的合理选择 (40分钟70分)一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分)1.(2020北京市石景山区高一检测)在一些盛高档茶叶等物品的包装盒中有一个小袋，将小袋打开，可看到灰黑色粉末，其中有些已变成红褐色。将灰黑色粉末溶于稀盐酸中，取上层清液，滴入几滴氯水，再滴入KSCN溶液，立即出现血红色。以下结论中，不正确的是()A.该灰黑色粉末是抗氧剂B.该灰黑色粉末不可食用C.小袋中原来装有铁粉D.小袋中原来装有Fe2O3【解析】选D。由题意知，灰黑色粉末有些已被空气氧化为红褐色的Fe2O3，说明灰黑色粉末的作用是防止茶叶等物品氧化变质，故灰黑色粉末是铁粉。2.(2020
2、金华高一检测)关于铁及其化合物的说法错误的是()A.自然界中只有化合态铁B.铁有三种氧化物C.亚铁离子既有氧化性也有还原性D.氢氧化铁为红褐色沉淀【解析】选A。自然界中铁元素主要以化合态形式存在，游离态的铁元素主要存在于陨石中，A项错误；铁元素的常见化合价有+2价、+3价，铁有三种氧化物：FeO、Fe3O4、Fe2O3，B项正确；亚铁离子中铁元素的化合价为+2价，Fe2+既能表现氧化性被还原成Fe，又能表现还原性被氧化成Fe3+，C项正确；Fe(OH)3为红褐色难溶于水的固体，D项正确。3.(2020邢台高一检测)苹果汁饮料中含有Fe2+，鲜榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色，榨汁时加入维
3、生素C可有效防止这种现象发生，说明维生素C具有()A.氧化性B.还原性C.酸性D.碱性【解析】选B。苹果汁是人们喜爱的饮料，由于此饮料中含有Fe2+，鲜榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色(Fe3+)。若榨汁时加入维生素C，可有效防止Fe2+变成Fe3+，这说明维生素C具有还原性。4.下列化合物中，不能由单质直接化合而得到的是()A.Fe3O4B.Na2O2C.FeCl2D.FeCl3【解析】选C。铁在氧气中燃烧发生化合反应生成Fe3O4，A选项不符合题意；钠在氧气中燃烧发生化合反应生成Na2O2，B选项不符合题意；铁和氯气反应只能生成FeCl3，不能生成 FeCl2，C选项符合题意；铁在氯
4、气中燃烧发生化合反应生成FeCl3，D选项不符合题意。5.在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是()A.CO2CaCO3B.FeFeCl3C.CuOCu(OH)2D.AlAl(OH)3【解析】选B。二氧化碳与氯化钙溶液不反应，故不选A； 铁在氯气中燃烧生成氯化铁，故选B；氧化铜不溶于水，故不选C；铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，不能生成氢氧化铝，故不选D。6.(2020绍兴高一检测)向某溶液中加入含Fe2+的溶液后，无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后，混合溶液变成血红色，则下列结论错误的是()A.该溶液中一定含有SCN-B.氧化性：Fe3+Cl2C.Fe2+与SCN-不能形
5、成血红色物质D.Fe2+被氧化为Fe3+【解析】选B。溶液中的Fe2+与加入的新制氯水发生反应：2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-，故氧化性：Fe3+Fe3+B.中所得固体只含铜C.中滤液含有Cu2+和Fe2+D.中不会观察到溶液变红【解析】选D。在反应2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+中，氧化剂为Fe3+，氧化产物为Cu2+，即可知氧化性Fe3+ Cu2+，故A错误；中所得固体含有过量的铁和置换出的铜，故B错误；由于加入的铁是过量的，则溶液中不可能含有Cu2+，故C错误；因在的滤液中只有Fe2+，没有Fe3+，则滴加KSCN溶液时并不会出现溶液变红的现象，故D正确。8.(双选)(2020常州高
6、一检测)如图所示的实验，发现烧杯中酸性KMnO4溶液褪色。若将烧杯中的溶液换成含有少量KSCN的FeSO4溶液，溶液呈血红色。判断下列说法中不正确的是()A.该条件下H2燃烧生成的物质只具有氧化性B.该条件下H2燃烧的产物中可能含有一定量的H2O2C.将烧杯中溶液换成KI淀粉溶液也能验证生成物具有还原性D.酸性FeSO4溶液中加入双氧水的离子反应为2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O【解析】选A、C。烧杯中酸性KMnO4溶液褪色，说明H2燃烧的产物中可能有还原性物质；若将烧杯中的溶液换成含有少量KSCN的FeCl2溶液，溶液呈血红色，说明Fe2+被氧化为Fe3+，说明H2燃烧的产物中可
7、能有氧化性物质，故A错误；根据氧元素的化合价可知H2O2中氧元素的化合价为-1价，为氧元素的中间价态，具有氧化性与还原性，故B正确；KI淀粉溶液中的KI具有还原性，能验证生成物具有氧化性，故C错误；酸性FeSO4溶液中加入双氧水的离子反应为2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O，故D正确。9.(教材二次开发原创题)已知下列四个实验均能发生化学反应：将铁钉放入硫酸铜溶液中向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水将铜丝放入氯化铁溶液中向FeCl2溶液中滴入KSCN溶液，无明显现象，再滴入氯水，变血红色下列判断不正确的是()A.实验中铁钉只作还原剂B.实验中Fe2+只显还原性C.实验中发生的是置换反应D.
8、上述实验证明：氧化性：Fe3+Cu2+Fe2+，Fe2+遇KSCN溶液无血红色物质生成【解析】选C。中发生反应Fe+Cu2+Fe2+Cu，其中铁元素化合价升高被氧化，铁作还原剂，故A正确；中发生反应2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-，其中铁元素化合价升高被氧化，Fe2+作还原剂，表现还原性，故B正确；中发生反应为Cu+2Fe3+2Fe2+Cu2+，反应中没有单质生成，不属于置换反应，故C错误；氧化剂的氧化性强于氧化产物，由 知Cu2+Fe2+，由知Fe3+Cu2+，综合可知Fe3+Cu2+Fe2+，由可知Fe2+遇KSCN溶液不生成血红色物质，故D正确。10.(2020南通高一检测)用FeCl
9、3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，在所得的溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是()A.若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3+B.若有固体存在，则溶液中一定有Fe2+C.若溶液中有Cu2+，则一定没有固体析出D.若溶液中有Fe2+，则一定有Cu析出【解析】选B。氧化性是Fe3+Cu2+Fe2+，还原性是FeCu，则若无固体剩余，这说明铁粉完全被氧化，但此时溶液中不一定还有Fe3+，A不正确；若有固体存在，则固体中一定有铜，可能还有铁，因此溶液中一定有Fe2+，B正确；若溶液中有Cu2+，则也可能有部分铜已经被置换出来，因此不一定没有固体析出，C不正确；若溶液中有Fe2+，但如果溶液铁离
10、子过量，则不一定有Cu析出，D不正确。二、非选择题(本题包括2小题，共30分)11.(15分)(2020扬州高一检测)茶是中国人喜爱的一种饮品，茶叶中含有铁元素，可以用以下实验操作检验茶叶中的铁元素A.取少量茶叶。B.检验滤液中的 Fe3+。C.过滤得到滤液。D.将茶叶灼烧为茶叶灰。E.用足量稀盐酸溶解茶叶灰，并加蒸馏水稀释。请回答下列问题。(1)上述实验操作的正确顺序是_(填序号)。(2)操作 D 所用仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、_、_。(3)检验滤液中 Fe3+的方法是_，观察到的现象是_。(4)越来越多的人喜欢用铁壶泡茶，铁壶泡茶时壶中的铁与茶水中的 Fe3+能发生反应，有关的离子方程
11、式是_。【解析】(1)检验茶叶中的铁元素的正确操作为A.取少量茶叶；D.将茶叶灼烧为茶叶灰；E.用足量稀盐酸溶解茶叶灰，并加蒸馏水稀释；C.过滤得到滤液；B.检验滤液中的Fe3+。所以上述实验操作的正确顺序是ADECB；(2)固体灼烧需要坩埚，同时需要玻璃棒搅拌，则操作D所用仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、玻璃棒。(3)一般用KSCN溶液检验铁离子，则检验滤液中Fe3+的方法是取少量滤液于试管中，向其中滴加KSCN溶液，观察到的现象是溶液变成血红色。(4)铁能与溶液中的Fe3+发生反应生成亚铁离子，反应的离子方程式是Fe+2Fe3+3Fe2+。答案：(1)ADECB(2)坩埚玻璃棒(3)取
12、少量滤液于试管中，向其中滴加 KSCN溶液溶液变成血红色(4)Fe+ 2Fe3+3Fe2+12.(15分)为了探究铁与氯气的反应，某同学甲设计了如下的实验方案(已知FeCl3加热时易升华)。其实验装置图为(加热用的酒精灯已略去)：(1)试管B中的现象是_，反应的离子方程式为_。(2)试管C中氢氧化钠溶液的作用是_，反应的离子方程式为_。(3)某同学乙猜测铁与氯气反应可能还会生成氯化亚铁，为了探究生成物中是否含有氯化亚铁(假设铁已完全反应)，请你设计实验方案：_。【解析】(1)在加热条件下，铁与氯气反应生成FeCl3，常用硫氰化钾溶液检验Fe3+，实验现象为硫氰化钾溶液变为血红色，反应的离子方程
13、式为Fe3+3SCN-Fe(SCN)3；(2)由于Cl2有毒，易造成环境污染，因而常用氢氧化钠溶液进行尾气吸收，所以C的作用是吸收尾气，氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的离子方程式为Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O；(3)Fe2+具有还原性，可以利用与之反应后具有明显颜色变化的氧化剂(如酸性KMnO4溶液)来检验，实验方案为取玻璃管内少量固体置于试管内，用适量蒸馏水溶解后，加入酸性KMnO4溶液，若溶液的紫红色褪去，则证明含有Fe2+。答案：(1)硫氰化钾溶液变血红色Fe3+3SCN-Fe(SCN)3(2)吸收未反应完的Cl2，以防污染空气Cl2+2OH-Cl-+ClO
14、-+H2O(3)取玻璃管内少量固体置于试管内，用适量蒸馏水溶解后，加入酸性KMnO4溶液，若溶液的紫红色褪去，则证明含有Fe2+(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题，每小题6分，共12分)13.已知氧化性：Fe3+Cu2+，现向1 L含有0.1 mol Fe2(SO4)3和0.2 mol CuCl2的某混合溶液中加入0.2 mol Fe，充分反应后(忽略溶液体积变化)，下列说法正确的是(已知2Fe3+Fe3Fe2+)()A.析出0.2 mol CuB.剩余0.1 mol FeC.溶液中c(Fe2+)=0.4 molL-1D.溶液中c(Fe3+)c(Cu2+)=11【解析】选C。因为Fe
15、3+的氧化性强于铜离子，因此加入铁发生反应的先后顺序是Fe+ 2Fe3+3Fe2+、Fe + Cu2+Fe2+Cu，向1 L含有0.1 mol Fe2(SO4)3和0.2 mol CuCl2的某混合溶液中加入0.2 mol Fe，根据上述反应，Fe3+消耗Fe的物质的量为0.1mol，Cu2+消耗Fe的物质的量为0.1 mol，反应后混合液的阳离子为Fe2+、Cu2+。据此解答。根据分析知，Cu2+过量，铁不足，所以析出Cu的物质的量为0.1 mol，故A项错误；根据分析知，铁完全反应，没有剩余，故B项错误；根据分析知，Fe3+全部转化成Fe2+，铁粉全部转化成Fe2+，根据铁元素守恒，c(F
16、e2+)=(0.2+0.2)mol/1 L=0.4 molL-1，故C项正确；根据上述分析溶液中无Fe3+存在，故D项错误。14.(2020莆田高一检测)高铁酸钾(K2FeO4)是一种既能杀菌、消毒，又能絮凝净水的水处理剂。工业制备高铁酸钾的离子方程式为Fe(OH)3+ClO-+OH-Fe +Cl-+H2O(未配平)，下列有关说法不正确的是()A.由上述反应可知，Fe(OH)3的氧化性强于FeB.高铁酸钾中铁显+6价C.上述反应氧化剂和还原剂的物质的量之比为32D.K2FeO4处理水时，不仅能消毒、杀菌，而且生成的Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮杂质【解析】选A。反应Fe(O
17、H)3+ClO-+OH-Fe+Cl-+H2O中，氯元素化合价降低，ClO-是氧化剂，铁元素化合价升高，Fe(OH)3是还原剂，Fe是氧化产物，氧化性ClO-Fe，实际氧化性FeFe(OH)3，故A错误；设Fe中铁元素的化合价为x，则x+4(-2)=-2，解得x=+6，故B正确；反应Fe(OH)3+ClO-+OH-Fe+Cl-+H2O中，氯元素化合价由+1降低为-1，ClO-是氧化剂，铁元素化合价由+3升高为+6，Fe(OH)3是还原剂，所以反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为(6-3)2=32，故C正确；K2FeO4具有氧化性所以能杀菌，高铁酸钾被还原为Fe3+，Fe3+水解生成的Fe(OH)
18、3胶体具有净水作用，故D正确。二、非选择题(本题包括1小题，共18分)15.(2020淮安高一检测)经检测某工厂的酸性废水中所含离子及其浓度如下表所示：离子Fe3+Cu2+SNa+H+浓度/(molL-1)210-3110-3110-2210-3(1)c(H+)=_molL-1。(2)为了减少污染并变废为宝，工程师们设计了如下流程，回收铜和绿矾(FeSO47H2O)。工业废水中加入铁粉后，反应的离子方程式为Fe+Cu2+Fe2+Cu、_、_。试剂B是_。操作是蒸发浓缩、冷却结晶、_，最后用少量冷水洗涤晶体，在低温下干燥。通过检验溶液D中Fe3+来判断废水中Fe3+是否除尽，实验方法是_。获得的
19、FeSO47H2O需密闭保存，原因是_。上述1 000 L废水经处理，可获得 FeSO47H2O的物质的量是_mol。【解析】(1)根据电荷守恒知，c(H+)+3c(Fe3+)+2c(Cu2+)+c(Na+)=c(OH-)+2c(S)，废水呈强酸性，氢氧根浓度很小，计算时可忽略，代入题给数据计算得c(H+)=0.01 molL-1；(2)工业废水中含有Cu2+、Fe3+和H+，加入铁粉后，反应的离子方程式为Fe + Cu2+Fe2+Cu、Fe+2Fe3+3Fe2+、Fe+2H+Fe2+H2。过滤，固体C为铁和铜的混合物，加入过量硫酸，过滤，得铜和硫酸亚铁溶液，故试剂B是硫酸。操作是从溶液中获得
20、晶体的操作，为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，最后用少量冷水洗涤晶体，在低温下干燥。Fe3+的检验用KSCN溶液，故判断废水中Fe3+是否除尽，实验方法是取少量D中溶液于试管中，滴加1滴KSCN溶液，不出现红色，说明废水中Fe3+除尽。Fe2+易被氧化，绿矾晶体易失去结晶水，故FeSO47H2O需密闭保存。1 000 L废水中n(Fe3+)=2 mol，560 g铁粉的物质的量为10 mol，根据铁元素守恒知，经上述处理，可获得 FeSO47H2O的物质的量是12 mol。答案：(1)0.01(2)Fe+2Fe3+3Fe2+Fe+2H+Fe2+H2硫酸过滤取少量D中溶液于试管中，滴加1滴KSCN溶液
21、，不出现红色，说明废水中Fe3+除尽FeSO4有还原性，易被氧化(或FeSO47H2O易失去结晶水)12【加固训练】美国“机遇”号火星车向地球传回了火星土壤的显微照片，显示的是“机遇”号火星车的着陆区域“梅里迪亚尼平面”，从照片上可以看出该地为红色和桔色(两种颜色近乎红棕色)。(1)人们从“机遇”号火星车所发回的实物照片的红色和桔色，来推断火星上可能存在着赤铁矿(主要成分是Fe2O3)，这是利用了物质的颜色这一_性质对物质的存在进行推测的。如果要进一步确定这种推测是否正确，必须通过实验验证。(2)假设有一块火星矿物样品，请同学们用学过的知识设计化学实验来证明该火星矿物中是否有三价铁元素。实验原
22、理：_。实验用品：锤头、研钵(研杵)、烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台、滤纸、试管、滴管、稀盐酸、KSCN溶液(3)实验步骤及方法：_。_。_。_。实验结果分析及结论：_。【解析】(1)颜色是物理性质。(2)实验原理：根据题给试剂，设计化学实验来证明该火星矿物中是否有三价铁元素的方法是将样品溶于盐酸中得到氯化铁溶液：Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O，加入KSCN溶液检验Fe3+即可。(3)实验步骤及方法：证明该火星矿物中是否有三价铁元素的方法步骤：固体敲碎、溶解、过滤、加试剂检验。具体步骤是样品处理：将样品用锤头敲碎，放置在研钵中研细备用；溶解：将研磨好的样品粉末倒入烧杯，加10 mL稀盐酸，用
23、玻璃棒搅拌片刻；过滤：取中混合物液体过滤；检验：取2 mL滤液加入试管中，然后向试管中滴加2滴KSCN溶液，观察溶液的颜色变化。实验结果分析及结论：铁离子可以和硫氰化钾溶液反应出现血红色，若溶液变为血红色，则原火星矿物样品中含有三价铁元素；如果溶液不变色，则原火星矿物样品中不含三价铁元素。答案：(1)物理(2)Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O，Fe3+遇到KSCN溶液变为血红色(3)样品处理：将样品用锤头敲碎，放置在研钵中研细备用溶解：将研磨好的样品粉末倒入烧杯，加10 mL稀盐酸，用玻璃棒搅拌片刻过滤：取中混合物液体过滤检验：取2 mL滤液加入试管中，然后向试管中滴加2滴KSCN溶液，观察溶液的颜色变化若溶液变为血红色，则原火星矿物样品中含有三价铁元素；如果溶液不变色，则原火星矿物样品中不含三价铁元素