1、利用“价态二维图”认识铁及其化合物的关系(提升课时)学习理解共30分一、选择题(本题共4小题，每小题5分，共40分)1化学既是一门变幻无穷的神奇学科，也是一个色彩缤纷的美丽世界，对下列物质的颜色判断错误的是()ACl2：黄绿色气体BFeCl3溶液：棕黄色溶液CFe3O4：红棕色固体DFeO：黑色固体【解析】选C。Cl2是黄绿色气体，A正确；FeCl3溶液是棕黄色溶液，B正确；Fe3O4是黑色固体，氧化铁为红棕色固体，C不正确；FeO是黑色固体，D正确。【补偿训练】下列反应，其产物的颜色按红、红褐、淡黄、蓝色顺序排列的是()金属钠在纯氧中燃烧FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空气中放置一段时
2、间FeCl3溶液中滴入KSCN溶液硫酸铜吸水ABC D【解析】选B。钠在氧气中燃烧生成Na2O2，产物为淡黄色；FeSO4溶液中加入NaOH溶液，生成Fe(OH)2，放置一段时间会被氧气氧化成Fe(OH)3，为红褐色；Fe3与SCN结合显红色；CuSO4吸水后生成CuSO45H2O呈蓝色。2(2021安庆高一检测)下列反应中有三价铁生成的是 ()铁丝在空气中生锈向FeBr2溶液中通入足量Cl2将铁片置于CuCl2溶液中Fe(OH)2暴露在空气中向FeSO4溶液中滴加双氧水高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4ABC D全部【解析】选C。O2、Cl2、H2O2(双氧水)均可把Fe或二价铁氧化为三价铁
3、，Fe3O4中既含二价铁，又含三价铁，Cu2只能把Fe氧化为Fe2。3向100 mL Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉，充分反应后溶液中剩余固体的质量与加入铁粉的质量关系如图所示。忽略溶液体积的变化，下列说法错误的是()Aa点时溶液中的阳离子为Cu2、Fe2和Fe3Bb点时溶液中发生的是铁与硫酸铜的置换反应Cc点时溶液中溶质的物质的量浓度为0.5 molL1D原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度之比为11【解析】选D。由氧化性的强弱(Fe3Cu2)及图像变化可知：05.6 g Fe发生Fe2Fe3=3Fe2，0.56 g1.68 g Fe时，消耗铁1.12
4、 g，剩余物为1.28 g，而1.28 g Cu的物质的量为0.02 mol，此时发生FeCu2=CuFe2；加入铁粉为从1.68 g2.24 g(即加入0.56 g Fe)时，固体增加1.84 g1.28 g0.56 g，所以此时溶液中不含Cu2，反应完全，以此来解答。A.05.6 g Fe发生Fe2Fe3=3Fe2，a点时溶液中阳离子为Cu2、Fe2和Fe3，故A正确；B.由图可知加入铁粉0.56 g1.68 g时，n(Fe)1.12 g56 gmol10.02 mol，剩余物为1.28 g，即1.28 g Cu的物质的量为1.28 g64 gmol10.02 mol，此时发生FeCu2=
5、CuFe2，即发生的是铁与硫酸铜的置换反应，故B正确；C.由图像可知原溶液中Fe3为0.02 mol，即Fe2(SO4)3为0.01 mol，n(SO)3nFe2(SO4)30.03 mol，Cu2为0.02 mol，即CuSO4为0.02 mol，n(SO)n(CuSO4)0.02 mol，当加入铁粉为从1.68 g2.24 g(即加入0.56 g Fe)时，固体增加1.84 g1.28 g0.56 g，溶液中不含Cu2，溶液中溶质为FeSO4，n(SO)0.02 mol0.03 mol0.05 mol，SO守恒有n(FeSO4)n(SO)0.05 mol，所以c点溶液中溶质的物质的量浓度为
6、0.05 mol0.1 L0.5 molL1，故C正确；D.由上述分析可知原溶液中Fe2(SO4)3为0.01 mol，CuSO4为0.02 mol，所以原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度之比物质的量之比为12，故D错误。【补偿训练】电子工业制作印刷电路板常用FeCl3溶液腐蚀覆铜板，使用后的腐蚀液中加入一定量铁粉，充分反应。下列对反应后反应体系中成分分析合理的是()A若无固体剩余，则溶液中可能还有Fe3B若有固体存在，则该固体可能只有铁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A。FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜发生反应：Cu2F
7、e3=Cu22Fe2，腐蚀液中应含有Fe3、Fe2、Cu2，由于Fe3氧化性强于Cu2，加入铁粉，先与Fe3反应：Fe2Fe3=3Fe2，再与Cu2反应：FeCu2=CuFe2。A. 若无固体剩余，说明溶液中铜全部以Cu2形式存在，加入的铁粉完全反应，溶液中一定含有Fe2，若加入的铁粉不足，不能将Fe3全部转化为Fe2，则溶液中可能还有Fe3，故A正确；B.若有固体存在，该固体中一定有铜，若加入的铁粉过量，可能还含有铁，但不可能只有铁，故B错误；C.若溶液中有Cu2，加入的铁粉不足，可能只与Fe3反应生成Fe2，也可能将Fe3全部转化为Fe2后还有剩余，剩余部分不能将Cu2全部转化为Cu，则可
8、能有固体析出，故C错误；D.当加入的铁粉不足，只发生Fe2Fe3=3Fe2时，则不会有Cu析出，故D错误。4(2021聊城高一检测) 元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维图。下图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是()A铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化B加热Fe(OH)3发生转化，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OH)3C由图可预测：高铁酸盐(FeO)具有强氧化性，可用于饮用水的消毒DFeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速被氧化成Fe2O3【解析】选C
9、。铁与高温水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，不能实现上述转化，故A错误；加热Fe(OH)3发生转化分解生成氧化铁，Fe2O3不溶于水，加水不溶解不可转化为Fe(OH)3，故B错误；高铁酸盐(FeO)具有强氧化性，与水反应生成Fe(OH)3胶体，其中Fe元素化合价由3价变为6价，则O元素化合价由2价变为0价，即有氧气生成，可用于消毒，则反应的离子方程式为4FeO10H2O=4Fe(OH)3(胶体)3O28OH，生成的氢氧化铁胶体具有较大表面积，吸附悬浮杂质可以作净水剂，故C正确；FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，部分被氧化，氧化生成Fe3O4，故D错误。二、非选择题(本题共1小题，共10
10、分)5已知有以下物质相互转化试回答：(1)写出B的化学式_，C的化学式_，D的化学式_。(2)写出由E转变成F的化学方程式_。(3)把KSCN加到G溶液中的现象是_；向G溶液加入A的有关离子反应方程式_。(4)焰色试验是_(填“物理”或“化学”)变化，经过焰色试验后的铂丝可选择下面_(填字母)试剂清洗。A硫酸B盐酸C氢氧化钠(5)选择合适的方法除杂Fe2O3Fe(OH)3_；FeCl3溶液(FeCl2)_；FeCl2溶液(FeCl3)_。【解析】白色沉淀E在空气中变为红褐色沉淀F，说明F为氢氧化铁、E为氢氧化亚铁，氢氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，说明G为氯化铁，溶液D和硝酸酸化的硝酸银反应生成白
11、色沉淀H(说明生成了氯化银)和溶液(焰色试验呈紫色，透过蓝色钴玻璃片)，说明含有钾元素和氯元素，说明D为氯化钾，进而说明B为氯化亚铁，C为氢氧化钾，则铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气。(1)根据分析得到B的化学式FeCl2，C的化学式KOH，D的化学式KCl。(2)白色沉淀E在空气中变为红褐色沉淀F，说明F为氢氧化铁、E为氢氧化亚铁，由E转变成F的化学方程式4Fe(OH)2 O22H2O=4Fe(OH)3。(3)把KSCN加到FeCl3溶液中的现象是溶液变为红色；向FeCl3溶液加入Fe反应生成亚铁离子，其离子反应方程式2Fe3 Fe=3Fe2。(4)焰色试验是物理变化，经过焰色试验后的铂丝可选
12、择盐酸清洗。(5)Fe2O3Fe(OH)3，Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3；FeCl3溶液(FeCl2)，向溶液中通入足量氯气，氯化亚铁转化为氯化铁；FeCl2溶液(FeCl3)，向溶液中加入足量铁粉，氯化铁转化为氯化亚铁。答案：(1)FeCl2KOHKCl(2) 4Fe(OH)2 O22H2O=4Fe(OH)3(3)溶液变为红色2Fe3 Fe=3Fe2(4)物理B(5)加热通入足量的Cl2加入足量铁粉过滤应用实践共30分一、选择题(本题共2小题，每小题5分，共10分)6(2021北京市朝阳区高一检测)用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)制备超顺磁性纳米Fe3O4(平均直径2
13、5 nm)的流程示意图如图：下列叙述不正确的是()A滤液A中含有Fe2和Fe3B步骤中，主要反应的离子方程式是2Fe3Fe=3Fe2C步骤中，反应完成后剩余的H2O2无需除去D步骤中，为了验证得到的固体是超顺磁性的Fe3O4粒子，可将其均匀分散在水中，做丁达尔效应实验【解析】选C。铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)与稀盐酸反应得到的滤液A中的溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的HCl，加入铁粉还原铁离子：2Fe3Fe=3Fe2，同时除去过量的HCl，过滤出过量的铁，滤液B中的溶质为氯化亚铁，加入氢氧化钠溶液，生成Fe(OH)2浊液，向浊液中加入H2O2溶液氧化，反应完成后需再加热一段时间
14、除去剩余H2O2，再与氯化亚铁加热搅拌发生反应生成Fe3O4，过滤、洗涤、干燥得产品超顺磁性纳米Fe3O4。滤液A中的溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的HCl，A正确；滤液A中的溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的HCl，加入铁粉发生的主要反应为2Fe3Fe=3Fe2，B正确；步骤中，为防止多余的H2O2在步骤中继续氧化2价铁元素，反应完成后需再加热一段时间除去剩余的H2O2，C错误；超顺磁性纳米Fe3O4粒子平均直径为25 nm，其分散在水中形成的分散系属于胶体，可以做丁达尔效应实验，D正确。7(2021西安高一检测)已知A为常见的金属单质，根据如图所示的关系：下列叙述中正确的是()AA为Fe，B为F
15、eOBCD溶液的颜色变化：由浅绿色到黄色C的离子方程式：FeFe3=2Fe2D的离子方程式：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3【解析】选B。由红褐色固体，可知F是Fe(OH)3，从而得出A为Fe，“黑色晶体”B为Fe3O4，继而推出C为FeCl2，D为FeCl3，E为Fe(OH)2。的离子方程式：Fe2Fe3=3Fe2，的离子方程式：2Fe2Cl2=2Fe32Cl。二、非选择题(本题共1小题，共10分)8小明很喜欢化学实验课，今天要学习“探究铁及其化合物的氧化性或还原性”。(1)实验前小明预测说：Fe2肯定既有还原性又有氧化性。你认为他预测的依据是：_。(2)小明欲用实验证明他的预
16、测。实验室提供了下列试剂：3%的H2O2溶液、锌粒、铜片、0.1 molL1FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水。若小明计划在0.1 molL1FeCl2溶液中滴入新制氯水，探究Fe2的还原性，你预计可能发生的反应和现象是：_(写离子方程式)、溶液由浅绿色变 _色。实验中，小明发现现象不太明显，老师分析可能是产物的含量太低，建议可以通过检验Fe2被氧化的产物Fe3的存在以获取证据。你认为可选_滴入小明所得的混合液中，并通过出现_色的溶液，证明小明的观点和实验方案都是正确的。对于证明Fe2具有氧化性，小明认为金属单质都具有还原性，并分别将铜片、锌粒投入FeCl2溶液中，结果铜片没变化，锌粒逐渐
17、变小。由此说明三种金属的还原性由强至弱的顺序：_。(3)小明分析H2O2中氧元素显1价(中间价)，并提出疑问：H2O2与FeCl2的反应时，Fe2还作氧化剂吗？请你为小明梳理相关问题：若Fe2在反应中表现出氧化性应转化成_(填微粒符号，下同)，若Fe2在反应中表现出还原性应转化成_。实际上Fe2的还原性较强，实验室的FeCl2溶液常因氧化而变质。除杂的方法是_，相关反应的离子方程式：_。【解析】从铁的化合价分析Fe2既有氧化性，又有还原性；Fe2的还原性可通过和氧化剂如Cl2的反应得到验证，Fe2的氧化性可通过和活泼金属反应得到验证；Fe2作氧化剂时化合价降低到0价，生成铁单质，Fe2作还原剂
18、时化合价升高到3价，若除去FeCl2溶液中的FeCl3，可加入铁粉，铁和FeCl3反应生成FeCl2。(1)最低价态只具有还原性，最高价态只具有氧化性，中间价态既具有氧化性又具有还原性，铁的价态一般是0、2、3，2价位于中间，因此Fe2有还原性和氧化性；(2)氯水具有强氧化性，发生2Fe2Cl2=2Fe32Cl，Fe3显黄色或棕黄色；检验Fe3用KSCN溶液，溶液变红说明Fe3的存在；根据利用还原性强的置换出还原性弱的，铜片无变化，说明Fe的还原性强于铜，锌粒逐渐变小，发生ZnFe2=Zn2Fe，说明Zn的还原性强于Fe，即还原性强弱：ZnFeCu；(3)氧化性：得到电子、化合价降低，Fe2转变成Fe；还原性：失去电子、化合价升高，Fe2转变成Fe3；利用Fe3具有强氧化性，能和金属单质反应，不能引入新的杂质，因此加入单质铁，发生Fe2Fe3=3Fe2。答案：(1)因为Fe2中铁元素化合价处于中间价态，可以升高也可以降低(2)Cl22Fe2=2Cl2Fe3棕黄(黄)KSCN溶液红Zn、Fe、Cu (或ZnFeCu)(3)FeFe3加入过量铁粉，过滤2Fe3 Fe=3Fe2
