高中化学课时素养评价 十五铁及其化合物之间的转化关系.docx
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高中化学课时素养评价十五铁及其化合物之间的转化关系
高中化学课时素养评价十五
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① B.①② C.①②③ D.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++Cu
Cu2++Fe2+
【解析】选C。
FeCl3溶液与铜的反应为Cu+2FeCl3
2FeCl2+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++Cu
2Fe2++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++Fe
3Fe2+,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++Cu
2Fe2++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+H2S
2FeCl2+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.CuSO4 B.Fe2（SO4）3
C.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+→Ag B.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-1 B.0.4mol·L-1
C.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①
B.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（ ）
M
N
P
Q
A
NH3·H2O
Ba（OH）2
铜
石蕊
试液
B
Na
BaCl2
FeO
KSCN
C
NaOH
Ba（NO3）2
锌粉
KSCN
D
NaHCO3
MgCl2
Fe
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Fe
B.只有Fe（OH）3
C.一定有Fe3O4和Fe
D.一定有Fe（OH）3,可能有Fe
E.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+8HCl
FeCl2+2FeCl3+4H2O,可能的反应为2FeCl3+Fe
3FeCl2,Fe+2HCl
FeCl2+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）A C
（3）2FeCl3+Fe
3FeCl2
（4）FeCl2+2NaOH
Fe（OH）2↓+2NaCl;
4Fe（OH）2+O2+2H2O
4Fe（OH）3
9.（16分）某同学根据铁元素价态特点,提出这样一个观点:
氯气与铁粉反应,当Cl2足量时生成FeCl3,当铁粉足量时产物是FeCl2,为验证该观点是否正确,该同学将一定质量的铁粉与Cl2恰好完全反应得到一固体物质,然后通过实验确定其成分。
探究过程如下:
①提出假设:
假设1:
该固体物质是FeCl2。
假设2:
该固体物质是FeCl3。
②设计实验方案:
取少量固体物质于烧杯中,加适量水溶解,得到溶液A,然后取两份A溶液分别进行实验,结论如下表:
（完成下表）
实验方法
实验现象
结论
固体物质中有FeCl3
固体物质中不含FeCl2
【解析】Cl2与铁粉反应,产物可能是FeCl3或FeCl2,加入KSCN溶液呈红色可证明有Fe3+,加入酸性KMnO4溶液,若溶液紫红色不褪去或不变浅,证明不含Fe2+。
答案:
实验方法
实验现象
结论
在A溶液中加KSCN溶液
溶液呈红色
固体物质中有FeCl3
在A溶液中加少量酸性KMnO4溶液
酸性KMnO4溶液颜色无明显变化
固体物质中不含FeCl2
（20分钟 30分）
一、选择题（本题包括1小题,共10分）
10.铁的氧化物极为复杂。
为测定一种铁的氧化物样本X的化学式,实验过程如下:
根据实验结果,该氧化物X的化学式为（ ）
A.Fe2O3 B.Fe3O4 C.Fe4O5 D.Fe5O7
【解析】选D。
铁的氧化物X加稀硫酸溶解,用过量的氯气氧化,再加氢氧化钠生成氢氧化铁沉淀,过滤、洗涤、干燥、灼烧,最后得到氧化铁,则生成的氧化铁的物质的量为n（Fe2O3）=
=
=0.025mol,则Fe的物质的量为n（Fe）=2n（Fe2O3）=2×0.025mol=0.05mol,Fe的质量为m（Fe）=n（Fe）×M=0.05mol×
56g·mol-1=2.8g,氧化物X中O的质量为m（O）=3.92g-2.8g=1.12g,n（O）=
=
=0.07mol,n（Fe）∶n（O）=0.05mol∶0.07mol=5∶7,所以氧化物X的化学式为Fe5O7。
选项D合理。
【补偿训练】
电子工业常用FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。
某研究小组同学为了从腐蚀废液中回收铜,并重新获得FeCl3溶液,设计了如图流程:
下列有关叙述不正确的是（ ）
A.FeCl3溶液与铜箔的反应过程中有2mol电子发生转移,会有64g铜溶解
B.①②的实验操作属于过滤
C.气体C的化学式是Cl2
D.①中反应消耗铁粉11.2g,废液中Fe3+的物质的量浓度是0.2mol·L-1
【解析】选D。
Cu和FeCl3发生的反应为2Fe3++Cu
2Fe2++Cu2+,反应中电子转移2mol,反应铜1mol,质量为64g,A正确;过滤是分离固体和溶液的实验操作,B正确;向废液中加入过量Fe粉,发生反应Fe+2Fe3+
3Fe2+、Cu2++Fe
Cu+Fe2+,然后过滤,固体A中含有Fe、Cu,溶液A中含有FeCl2,向固体A中加入过量稀盐酸,Fe与盐酸发生反应生成FeCl2,然后过滤,得到的6.4g固体B是Cu,溶液B中含有HCl、FeCl2,将滤液混合,然后通入Cl2,将FeCl2氧化,得到氯化铁溶液,C正确;
①中反应消耗铁粉11.2g,物质的量为0.2mol,铜离子物质的量=
=0.1mol,消耗铁0.1mol,则和铁离子反应的铁为0.1mol,消耗Fe3+物质的量0.2mol,废液中Fe3+的物质的量浓度=
=0.4mol·L-1,D错误。
二、非选择题（本题包括1小题,共20分）
11.常见的治疗缺铁性贫血的方法是服用补铁药物,市场上一种常见的补铁药物的名称是速力菲。
该药品的正式名称是琥珀酸亚铁薄膜片,为棕黄色薄膜衣片,除去薄膜衣后显暗黄色,药片中Fe2+的含量约为34.0%～36.0%。
该药片在水和乙醇中的溶解度不大。
某学校化学实验小组为了检测“速力菲”药片中Fe2+的存在,设计了如下几组实验:
理论设计方案:
（1）甲组:
药片
白色沉淀
灰绿色沉淀
红褐色沉淀
甲组同学按照设计的方案完成实验,但遗憾的是他们没有得到预期的实验结果。
甲组实验失败的可能原因是什么?
（2）乙组同学在参考书上查得如下资料:
a.人体胃液中有大量盐酸,能溶解多种物质。
b.H2O2不稳定,光照、加热和微量杂质会促使其分解;H2O2中氧元素为-1价,它既有氧化性又有还原性。
他们认真思考了甲组实验失败的原因,模拟药服用后在人体中溶解的变化过程,重新设计并完成下列实验:
乙组:
药片
淡黄色浑浊液
淡红色溶液
红色加深,有气体产生,后又褪色
①试剂1、试剂2分别是什么?
加入试剂2后,溶液显淡红色的原因是什么?
②加双氧水后,红色加深的原因是什么?
③根据氧化还原反应中化合价变化情况,试写出在酸性条件下Fe2+与双氧水反应的离子方程式。
【解析】
（1）该药片在水中的溶解度不大,少量药片溶解后的溶液中几乎不存在Fe2+,所以得不到预期的实验结果。
（2）首先加入盐酸溶解补铁药物,再加入KSCN溶液检验是否含有Fe3+,再加入氧化剂H2O2,若含有Fe2+则被氧化为Fe3+,红色加深;Fe2+被氧化为Fe3+,H2O2被还原为H2O,根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+
2Fe3++2H2O。
答案:
（1）该药片在水中的溶解度不大,少量药片溶解后的溶液中几乎不存在Fe2+,所以得不到预期的实验结果（其他答案合理也可）。
（2）①盐酸、KSCN溶液;有少量Fe2+已经被氧化为Fe3+,与SCN-结合成浓度较小的红色Fe（SCN）3。
②加入的H2O2能将Fe2+氧化为Fe3+,导致溶液中Fe3+浓度增大,Fe（SCN）3浓度也随之增大,所以红色加深。
③2Fe2++H2O2+2H+
2Fe3++2H2O。
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