2019-2020新教材高中化学 课时素养评价十五 3.1.3 铁及其化合物之间的转化关系（含解析）

铁及其化合物之间的转化关系(40分钟70分)一、选择题(本题包括7小题,每小题6分,共42分)1.(2019·滨州高一检测)下列物质反应后一定有+3价铁生成的是()①过量的Fe与Cl2反应②Fe与过量稀硫酸反应③Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中A.只有①B.①②C.①②③D.①③【解析】选A。虽然铁粉过量,但铁与Cl2发生反应的产物为FeCl3,故①中有+3价铁生成;Fe与稀硫酸反应生成FeSO4,故②中只有+2价铁生成;Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中时,若铁粉很多,则过量的铁粉与生成的FeCl3发生反应生成FeCl2,而使溶液中无Fe3+,故③中不一定有+3价铁生成,A正确。【补偿训练】(2019·邯郸高一检测)下列反应结束后,向其中滴加KSCN溶液,溶液变成红色的是()A.铁锈与过量稀盐酸B.FeCl3溶液与过量铜片C.FeCl3溶液与过量铁粉D.FeCl2溶液与过量Zn粉【解析】选A。铁锈与过量稀盐酸反应生成FeCl3,溶液中存在Fe3+,向其中滴加KSCN溶液,溶液变成红色,故A正确;FeCl3溶液与过量铜片反应生成FeCl2,溶液中不存在Fe3+,向其中滴加KSCN溶液,溶液不变红,故B错误;FeCl3溶液与过量铁粉反应生成FeCl2,溶液中不存在Fe3+,向其中滴加KSCN溶液,溶液不变红,故C错误;FeCl2溶液与过量Zn粉反应生成ZnCl2和Fe,溶液中不存在Fe3+,向其中滴加KSCN溶液,溶液不变红,故D错误。【互动探究】(1)上题反应结束后,过滤,向溶液中滴加KSCN溶液无明显现象,再加入氯水溶液变成红色的是________。提示:B、C。由现象可知,溶液中含有Fe2+,不含Fe3+。(2)上题反应结束后,向溶液中再加入淀粉KI溶液,溶液变蓝的是________。提示:A。铁锈与过量稀盐酸反应生成FeCl3,溶液中存在Fe3+,Fe3+具有氧化性,将KI氧化为I2,使淀粉变蓝。2.用毛笔蘸取少量30%的FeCl3溶液在铜片上写“化学”两个字,放置片刻,用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中,下列说法正确的是()A.烧杯中的溶液呈棕黄色B.铜片无任何变化C.铜片上有凹陷的“化学”两个字D.发生反应:Fe3++CuCu2++Fe2+【解析】选C。FeCl3溶液与铜的反应为Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2,反应后的溶液中含有Cu2+、Fe2+,A项错误;FeCl3溶液与铜反应,铜片上反应掉的部分会有凹陷,B项错误,C项正确;该反应的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,D项错误。【补偿训练】(2019·扶余高一检测)下列不能证明Fe3+的氧化性的事实是()A.硫酸铁溶液可溶解铁粉B.常用氯化铁溶液溶解含铜的印刷电路板C.含Fe3+的溶液遇到KSCN溶液时变成红色D.往氯化铁溶液中通入H2S可出现浑浊(生成单质S)【解析】选C。硫酸铁溶液可溶解铁粉,反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+,属于氧化还原反应,Fe3+作氧化剂,表现氧化性,故A正确;氯化铁溶液溶解含铜的印刷电路板,反应的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,属于氧化还原反应,Fe3+作氧化剂,表现氧化性,故B正确;含Fe3+的溶液遇到KSCN溶液时生成Fe(SCN)3而变成红色,此反应并非氧化还原反应,故C错误;往氯化铁溶液中通入H2S可出现浑浊,反应的化学方程式为2FeCl3+H2S2FeCl2+S↓+2HCl,属于氧化还原反应,Fe3+作氧化剂,表现氧化性,故D正确。3.把铁片分别放入下列物质的溶液中,充分反应后,溶液质量比反应前减轻的是()A.CuSO4B.Fe2(SO4)3C.HClD.FeSO4【解析】选A。铁把铜置换出来,溶液质量减轻,A对;铁和Fe2(SO4)3反应,溶液质量增加,B错;Fe置换出H,溶液质量增加,C错;Fe与FeSO4不反应,溶液质量不变,D错。【补偿训练】下列变化中,加入铁粉不可能实现的是()A.Ag+→AgB.Fe3+→Fe2+C.H+→H2D.Fe(OH)2→Fe(OH)3【解析】选D。铁粉具有还原性,而Fe(OH)2→Fe(OH)3中,Fe(OH)2被氧化。4.(2019·北京顺义区高一检测)某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。从分类角度分析,下列说法正确的是()A.实验①、②所涉及的物质均为电解质B.实验①、③发生的均为离子反应C.实验②、③均未发生氧化还原反应D.实验①、③反应制得的物质均为纯净物【解析】选C。实验①中铁与氯气都是单质,不是电解质,故A错误;实验①中铁与氯气反应生成氯化铁,不是离子间发生的反应,不属于离子反应,故B错误;实验②中氯化铁溶于水为物理变化,实验③中氯化铁水解生成氢氧化铁胶体,没有化合价变化,不属于氧化还原反应,故C正确;实验③得到氢氧化铁胶体,属于混合物,故D错误。5.(2019·攀枝花高一检测)下列实验现象描述错误的是()选项实验现象A将水蒸气通过灼热的铁粉黑色粉末变为红褐色B在FeCl2溶液中加入足量氯水溶液由浅绿色变为棕黄色C在FeCl2溶液中滴入NaOH溶液生成白色沉淀,沉淀很快变为灰绿色,最后变为红褐色D加热放在坩埚中的小块钠钠先熔化成光亮的小球,燃烧时,火焰为黄色,燃烧后,生成淡黄色固体【解析】选A。水蒸气通过灼热的铁粉,生成黑色的四氧化三铁固体,不是红褐色,A错误;在FeCl2溶液中加入足量氯水,Fe2+被氧化为Fe3+,溶液由浅绿色变为棕黄色,B正确;在FeCl2溶液中滴入NaOH溶液,发生复分解反应,产生氢氧化亚铁白色沉淀,该物质不稳定,容易被空气氧化为红褐色的氢氧化铁,因此会看到首先生成白色沉淀,白色沉淀很快变为灰绿色,最后变为红褐色,C正确;加热放在坩埚中的小块钠,则钠首先熔化成光亮的小球,钠燃烧时,火焰呈黄色,燃烧后,生成淡黄色过氧化钠固体,D正确。【补偿训练】(2019·湛江高一检测)将铁和氧化铁的混合物5.44g加入50mL3.2mol·L-1的盐酸,恰好完全反应,滴入KSCN溶液后不显红色。若忽略溶液体积的变化,则在所得溶液中Fe2+的浓度约为()A.0.2mol·L-1B.0.4mol·L-1C.0.8mol·L-1D.1.6mol·L-1【解析】选D。加入KSCN不显红色,则说明Fe恰好完全转化为FeCl2,由Cl-守恒可知,FeCl2的浓度为Cl-浓度的一半,即1.6mol·L-1。6.(2019·太原高一检测)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平面图象。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①B.FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,迅速发生转化②生成红棕色粉末C.由图可预测:高铁酸盐(Fe)具有强氧化性D.加热Fe(OH)3发生转化⑥,加水溶解可实现转化③【解析】选C。铁与高温水蒸气反应生成Fe3O4,A错误;FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,生成Fe3O4,B错误;由图可预测:高铁酸盐(Fe)中铁的化合价高,具有强氧化性,C正确;加热Fe(OH)3发生转化⑥生成Fe2O3,但Fe(OH)3不溶于水,D错误。【补偿训练】(2019·雅安高一检测)下图是物质间发生化学反应时颜色的变化情况,下列选项中正确的是()MNPQANH3·H2OBa(OH)2铜石蕊试液BNaBaCl2FeOKSCNCNaOHBa(NO3)2锌粉KSCNDNaHCO3MgCl2Fe石蕊试液【解析】选C。硫酸铁与Ba(OH)2反应生成硫酸钡白色沉淀和Fe(OH)3红褐色沉淀,硫酸铁与铜反应不会出现浅绿色,A项错误;硫酸铁与FeO不反应,且FeO难溶于水,B项错误;物质间发生化学反应时颜色的变化情况符合图示,C项正确;硫酸铁与MgCl2溶液不反应,D项错误。7.(2019·济南高一检测)实验室在含Fe3+的溶液中加入铜粉与铁粉,充分反应后发现溶液中有Cu2+存在,下列说法错误的是()A.容器中已肯定无Fe粉存在B.容器中肯定无Cu粉存在C.溶液中Fe2+比Cu2+多D.溶液中可能存在Fe3+【解析】选B。由于铁的还原性比铜的强,因而铁粉先与Fe3+反应,Fe3+的氧化性大于Cu2+,Cu和Fe3+可以发生反应,溶液中有Cu2+存在,说明铁粉反应完全,铜粉也发生了反应,但不能判断铜粉过量或不足,溶液中发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+、Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,则容器中已肯定无Fe粉存在,A正确;容器中肯定无Cu粉存在,不能判断,B错误;根据反应方程式可知,溶液中Fe2+比Cu2+多,C正确;溶液中可能存在Fe3+,D正确。【补偿训练】将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应,下列对反应情况设想的评价正确的是()选项反应情况设想评价A当铁、铜均不剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+,一定无Fe3+正确,Fe3+和Fe、Cu均可反应B当铁、铜均有剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+,无Fe3+正确,Fe和Cu与Fe3+都反应,故有Fe2+和Cu2+,无Fe3+C当铜有剩余,铁无剩余时,溶液中一定只有Fe2+,无Cu2+正确,Cu有剩余,故无Cu2+D当铁有剩余,铜无剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+不正确,不可能有Fe剩余,而Cu不剩余,因为Fe比Cu优先与Fe3+反应【解析】选D。当铁、铜的量比较少时,溶液中可能有Fe3+存在,A错误;当铁过量时,铜不与Fe3+反应,无Cu2+生成,溶液中不存在Cu2+和Fe3+,B错误;铜有剩余,则溶液中一定无Fe3+,可能有Cu2+,C错误;铁比铜活泼,不可能铁剩余而无铜剩余,D的评价正确。二、非选择题(本题包括2小题,共28分)8.(12分)(2019·衡水高一检测)某同学利用如图1所示装置进行铁跟水蒸气反应的实验,并继续研究铁及其化合物的部分性质。(1)图1试管中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________。(2)该同学欲确定反应一段时间后试管中固体物质的成分,设计了如下方案:①待试管冷却,取其中固体少许溶于稀盐酸得溶液B;②取少量溶液B滴加KSCN溶液,若溶液变红,则试管中固体是________(只有一个选项符合题意),若溶液未变红,则试管中固体是________(只有一个选项符合题意)。A.一定有Fe3O4,可能有FeB.只有Fe(OH)3C.一定有Fe3O4和FeD.一定有Fe(OH)3,可能有FeE.只有Fe3O4(3)该同学按上述方案进行了实验,溶液未变红色,原因是________________________________________________________(用化学方程式表示)。(4)该同学马上另取少量溶液B,使其跟NaOH溶液反应。若按如图2所示的操作,可观察到生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色的现象,请写出与上述现象相关的反应的化学方程式___________________________________。【解析】(1)Fe在加热条件下可与H2O(g)反应生成Fe3O4和H2。(2)(3)根据Fe与H2O(g)的反应可知,试管中固体的成分可能为Fe3O4或Fe3O4与Fe的混合物,与盐酸发生反应Fe3O4+8HClFeCl2+2FeCl3+4H2O,可能的反应为2FeCl3+Fe3FeCl2,Fe+2HClFeCl2+H2↑;取溶液B滴加KSCN溶液,若溶液变红,则试管中固体一定有Fe3O4,可能含少量Fe;若不变红,则试管中一定有Fe3O4和Fe。(4)FeCl2溶液与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2白色沉淀,Fe(OH)2易被氧化,使沉淀颜色发生变化。答案:(1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(2)AC(3)2FeCl3+Fe3FeCl2(4)Fe