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1、夯基提能作业 7 高考化学北京一轮复习第7讲铁及其化合物A组基础题组1.(2018北京昌平期末)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.Fe FeCl2 Fe(OH)2B.Cl2 Ca(ClO)2 HClOC.S SO2 H2SO4D.Na Na2O NaOH答案BA项,铁与氯气在点燃条件下反应只能生成FeCl3;B项,Cl2与氢氧化钙反应能生成Ca(ClO)2和CaCl2,Ca(ClO)2与CO2反应可以生成HClO;C项,SO2与水反应生成H2SO3;D项,金属钠在加热条件下与氧气反应生成Na2O2,常温下缓慢氧化生成Na2O。2.某同学用含有铁锈(主要成分为Fe2O3)

2、的废铁屑来制取氯化铁晶体的装置(省略夹持装置,气密性已检查)如图所示。下列推断不合理的是()A.烧杯中H2O2溶液的作用是将Fe2+氧化为Fe3+B.A中存在氧化铁与盐酸反应生成氯化铁的反应C.B中收集到的气体是氢气D.向反应后的烧杯中通入少量SO2,则溶液颜色立即由棕黄色变为浅绿色答案DA项,铁单质与盐酸反应只能得到亚铁离子,需要使用氧化剂将其氧化成铁离子,如H2O2;B项,氧化铁能够与盐酸发生复分解反应生成氯化铁;C项,铁与盐酸反应生成氢气,故排水法收集到的气体是氢气;D项,SO2会与铁离子发生氧化还原反应生成浅绿色的亚铁离子,但SO2少量,H2O2溶液足量,SO2会先与H2O2反应,所以

3、溶液不会立即变色。3.Fe和Mg与H2SO4反应的实验如下:实验现象Fe表面产生大量无色气泡Fe表面产生气泡后迅速停止Mg表面迅速产生大量气泡Fe表面有大量气泡,Mg表面有少量气泡关于上述实验的说法不合理的是()A.中产生气体的原因是:Fe+2H+ Fe2+H2B.取出中的铁棒放入CuSO4溶液立即析出红色固体C.中现象说明Mg在浓H2SO4中没发生钝化D.中现象说明Mg的金属性比Fe强答案BA项,中铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,故中产生气体的原因是:Fe+2H+ Fe2+H2;B项,常温下,铁遇浓硫酸发生钝化,其表面形成致密的氧化物保护膜,故取出中的铁棒放入CuSO4溶液中,无明显现象;

4、C项,中Mg表面迅速产生大量气泡,说明Mg在浓硫酸中没有发生钝化;D项,镁、铁和稀硫酸形成原电池,铁表面产生大量气泡,镁表面有少量气泡,则镁为原电池负极,铁为原电池正极,故镁的金属性比铁强。4. (2019北京海淀期中)工业上利用铁的氧化物在高温条件下循环裂解水制氢气的流程如下图所示。(1) 反应的化学方程式为Fe3O4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g),反应的化学方程为,对比反应、,铁的氧化物在循环裂解水制氢气过程中的作用是。用化学方程式表示反应、的总结果。(2)反应为:CO2(g)+C(s) 2CO(g)H0。为了提高达平衡后CO的产量,理论上可以采取的合理措施有 (任写一条

5、措施)。(3)上述流程中铁的氧化物可用来制备含Fe3+的蚀刻液,用蚀刻液蚀刻铜板时,可观察到溶液颜色逐渐变蓝,该反应的离子方程式为。蚀刻液使用一段时间后会失效,先加酸,再加入过氧化氢溶液,可实现蚀刻液中Fe3+的再生,该反应的离子方程式为。(4)上述流程中碳的氧化物可用来制备碳酰肼CO(NHNH2)2,其中碳元素为+4价。加热条件下,碳酰肼能将锅炉内表面锈蚀后的氧化铁转化为结构紧密的四氧化三铁保护层,并生成氮气、水和二氧化碳。该反应的化学方程式为。答案(1)3FeO(s)+H2O(g) H2(g)+Fe3O4(s)催化剂C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)(2)升高温度(或减小压强、

6、移走CO、加入CO2等)(3)2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+H2O2+2Fe2+2H+ 2H2O+2Fe3+(4)CO(NHNH2)2+12Fe2O3 8Fe3O4+2N2+CO2+3H2O解析(1)观察题给流程图中箭头指向知,反应的化学方程式为3FeO(s)+H2O(g) H2(g)+Fe3O4(s);铁的氧化物先反应后生成,所以铁的氧化物在循环裂解水制氢气过程中的作用是催化剂;由题图中的三个反应可知,反应物是C(s)和H2O(g),生成物是H2(g)和CO(g),则反应的总结果为C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。(2)由勒夏特列原理可知,升高温度,减小压强,通入CO2,移

7、走CO,均可以提高反应达到平衡后CO的产量。(3)根据题意,Fe3+蚀刻铜板的离子方程式为2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+;根据题意,蚀刻液使用一段时间后会失效生成Fe2+,加入酸后再加入过氧化氢溶液发生反应的离子方程式为H2O2+2Fe2+2H+ 2H2O+2Fe3+。(4)根据题意书写反应物、生成物及反应条件,并配平反应方程式为CO(NHNH2)2+12Fe2O3 8Fe3O4+2N2+CO2+3H2O。5.(2018北京西城期末)某小组同学进行实验研究FeCl3溶液和Na2S溶液的反应。【实验一】 已知:FeS、Fe2S3均为黑色固体,均能溶于盐酸。H2S气体有臭鸡蛋气味。 同学们对黑

8、色沉淀的成分提出两种假设:.Fe3+与S2-反应直接生成沉淀Fe2S3。.Fe3+被S2-还原,生成沉淀FeS和S。 甲同学进行如下实验:操作现象取少量FeS固体,加入稀盐酸固体溶解,有臭鸡蛋气味气体生成取少量Fe2S3固体,加入稀盐酸固体溶解,出现淡黄色浑浊,有臭鸡蛋气味气体生成根据上述实验现象和资料,甲得出结论:黑色沉淀是Fe2S3。(1)1.1 molL-1 Na2S溶液的pH为12.5。用离子方程式表示其显碱性的原因:。(2)乙认为甲的结论不严谨,理由是。(3)进一步研究证实,黑色沉淀的主要成分是Fe2S3。Na2S溶液呈碱性,FeCl3溶液与其反应不生成Fe(OH)3而生成Fe2S3

9、的可能原因是。【实验二】步骤操作现象I开始时,局部产生少量的黑色沉淀,振荡,黑色沉淀立即消失,同时溶液中产生淡黄色浑浊和臭鸡蛋气味的气体 继续滴加Na2S溶液一段时间后,产生大量的黑色沉淀,振荡,沉淀不消失 (4)进一步实验证实,步骤中局部产生的少量黑色沉淀是Fe2S3,黑色沉淀溶解的主要原因不是Fe2S3与溶液中Fe3+发生氧化还原反应。步骤中黑色沉淀溶解的反应的离子方程式是。(5)根据以上研究,FeCl3溶液和Na2S溶液反应的产物与有关。答案(1)S2-+H2O HS-+OH-(2)黑色沉淀若是FeS和S或Fe2S3、FeS和S的混合物,与稀盐酸反应也有相同现象(3)Fe2S3的溶解度比

10、Fe(OH)3小(4)Fe2S3+4H+ 2Fe2+S+2H2S(5)试剂的相对用量、反应体系的酸碱性解析(1)Na2S为强碱弱酸盐,水解显碱性,S2-的水解分步进行,且以第一步为主,即S2-+H2OHS-+OH-。(2)若黑色沉淀是FeS和S或Fe2S3、FeS和S的混合物,与稀盐酸反应也会出现题目中描述的现象,所以甲同学的结论不严谨。(3)溶液中存在阴离子OH-、S2-,当Fe3+浓度一定时,先出现Fe2S3沉淀,则原因可能是Fe2S3的溶解度比Fe(OH)3小。(4)黑色沉淀Fe2S3消失,产生的淡黄色固体为硫单质,同时生成的有臭鸡蛋气味的气体为H2S,根据氧化还原反应规律分析,必有Fe

11、2+生成,题目中已排除Fe2S3直接与溶液中Fe3+反应的可能,结合Fe2S3与盐酸反应的现象可知,沉淀溶解的原因为Fe2S3与H+反应,离子方程式是Fe2S3+4H+ 2Fe2+S+2H2S。(5)对比实验一和实验二可知,FeCl3溶液和Na2S溶液反应的产物与试剂的相对用量和反应体系的酸碱性有关。6.(2018北京朝阳期中)某兴趣小组研究I2与FeCl2 溶液的反应。配制FeCl2溶液:向0.1 molL-1 FeCl3溶液中加入足量铁粉,充分振荡,备用。(1)FeCl3溶液与铁粉反应的离子方程式是。(2)检验FeCl3完全反应的实验方案是。(3)设计如下实验,研究I2是否能够氧化FeCl

12、2:实验现象:试管1中溶液变红,试管2中溶液呈较浅的蓝色。实验结论:I2能够氧化FeCl2。1 有的同学认为上述实验现象不足以得出上述结论,原因是。2 欲证实实验结论,再次设计对比实验。实验方案和相应的现象是。(4)继续进行实验:实验实验操作实验现象向试管1中加入KI固体,充分振荡溶液红色完全褪去,变为黄色向中所得的黄色溶液中加入0.5 mL CCl4,充分振荡、静置水层仍为黄色,CCl4层几乎无色针对中现象,小组同学提出假设:在一定量的KI存在下,CCl4很难萃取上述黄色溶液中的I2。该小组同学设计实验,证实了假设。在下图虚框中,将实验方案补充完整(按试题图示方式呈现):3 应用化学平衡移动

13、原理,结合离子方程式,解释实验中溶液红色褪去的原因：。答案(1)2Fe3+Fe 3Fe2+(2)取少量所得溶液,向其中加入KSCN溶液,溶液不变红(3)FeCl2可能被空气中的O2氧化取1 mL FeCl2溶液,滴入8滴蒸馏水,分成两份。其中一份滴加23滴KSCN溶液,与试管1对比,观察溶液变红的时间长短和溶液红色的深浅(4)试管1中存在如下平衡体系a:Fe(SCN)3 Fe3+ + 3SCN- ,加入KI固体后,发生反应b:2Fe3+2I- I2 + 2Fe2+,同时,在I- 存在下,I2存在形式发生改变,反应b平衡右移,共同促进体系中c(Fe3+)减小,反应a平衡右移,最终红色褪去解析(1

14、)FeCl3具有氧化性,铁粉具有还原性,二者反应的离子方程式是2Fe3+Fe 3Fe2+。(2)欲检验FeCl3完全反应只需要证明没有Fe3+即可,实验方案是取少量所得溶液,向其中加入KSCN溶液,溶液不变红。(3)由于FeCl2可能被空气中的O2氧化,故不能得出I2能够氧化FeCl2的实验结论。欲证实实验结论,再次设计对比实验。实验方案和相应的现象是取1 mL FeCl2溶液,滴入8滴蒸馏水,分成两份。其中一份滴加23滴KSCN溶液,与试管1对比,观察溶液变红的时间长短和溶液红色的深浅。B组提升题组7.(2019北京十中月考)甲、乙两同学研究Na2SO3溶液与FeCl3溶液反应的情况。步骤操

15、作现象向2 mL 1 molL-1 FeCl3溶液中加入一定量的Na2SO3溶液溶液由棕黄色变为红褐色,并有少量刺激性气味的气体逸出(1)常温下,FeCl3溶液的pH7(填“”或“=”)。 (2)分析红褐色产生的原因。甲同学认为步骤中溶液呈红褐色是因为生成了Fe(OH)3,用化学平衡移动原理解释溶液呈红褐色的原因:。 乙同学认为可能是发生了氧化还原反应,完成并配平其反应的离子方程式: Fe3+S+ Fe2+且乙同学查阅资料得知:Fe2+与S 反应生成墨绿色的絮状沉淀FeSO3;墨绿色的FeSO3与黄色的FeCl3溶液混合后,溶液呈红褐色。(3)甲同学为了确认溶液呈红褐色的原因是生成了Fe(OH

16、)3,设计并完成了如下实验:步骤操作现象用激光笔照射步骤中的红褐色溶液出现“丁达尔效应”甲同学因此得出结论:溶液呈红褐色是因为生成了Fe(OH)3。而乙同学认为甲同学得出结论的证据仍然不足,乙同学的理由是。 (4)为进一步确认Na2SO3溶液与FeCl3溶液反应的情况,乙同学设计并完成了如下实验:步骤操作现象向1 molL-1的FeCl3溶液中通入一定量的SO2溶液由黄色变为红褐色用激光笔照射步骤中的红褐色溶液没有出现“丁达尔效应”检验步骤中红褐色溶液是否含有Fe2+,可以选用的试剂是(填字母)。 a.K3Fe(CN)6溶液b.KSCN溶液c.KMnO4溶液已知H2SO3是弱酸,请结合电离方程

17、式说明步骤中出现红褐色的原因:。(5)结论:由上述实验得知,甲、乙两同学所持观点均成立。答案(1)(2)Fe3+3H2O Fe(OH)3+3H+,加入Na2SO3溶液后,c(H+)下降,平衡正向移动,生成Fe(OH)321H2O2S2H+(3)FeSO3和FeCl3的混合溶液也可能出现“丁达尔效应”(4)aH2SO3 H+HS、HS H+S,S与被还原生成的Fe2+结合成FeSO3,FeSO3与剩余的FeCl3溶液混合而呈现红褐色解析(1)FeCl3是强酸弱碱盐,Fe3+水解而导致其溶液呈酸性,水解的离子方程式为Fe3+3H2O Fe(OH)3+3H+,所以其溶液pH7。(2)甲同学认为步骤I

18、中溶液呈红褐色是因为生成了Fe(OH)3,原因是Fe3+3H2O Fe(OH)3+3H+,加入Na2SO3溶液后,c(H+)下降,平衡正向移动,生成Fe(OH)3;Fe3+Fe2+,铁元素的化合价从+3降低到+2,SS,硫元素的化合价从+4升高到+6,根据化合价升高和降低总数相等以及原子守恒配平得离子方程式为2Fe3+S+H2O 2Fe2+S+2H+。(4)a项,K3Fe(CN)6溶液与Fe2+会产生蓝色沉淀,故可用于检验步骤中红褐色溶液是否含有Fe2+;b项,KSCN溶液用于检验Fe3+;c项,溶液中的二氧化硫会干扰Fe2+的检验。步骤中出现红褐色的原因是H2SO3 H+HS、HS H+S,

19、S与被还原生成的Fe2+结合为FeSO3,FeSO3与剩余的FeCl3溶液混合而呈现红褐色。8.(2018北京西城一模)某小组研究溶液中Fe2+与N、N的反应。实验试剂现象滴管试管1 molL-1 FeSO4溶液(pH=4)1 molL-1 NaNO2溶液(pH=8)a.滴入1滴FeSO4溶液,溶液变为黄色,继续滴加,溶液变为棕色。2小时后,无明显变化1 molL-1 NaNO3溶液(加NaOH溶液至pH=8)b.持续滴加FeSO4溶液,无明显变化资料:Fe(NO)2+在溶液中呈棕色。(1)研究现象a中的黄色溶液。用溶液检出溶液中含有Fe3+。甲认为是O2氧化了溶液中的Fe2+。乙认为O2不是

20、主要原因,理由是。进行实验,装置如下图。左侧烧杯中的溶液只变为黄色,不变为棕色,右侧电极上产生无色气泡,经检验该气体为NO。产生NO的电极反应式是。实验的目的是。(2)研究现象a中的棕色溶液。综合实验和实验,提出假设:现象a中溶液变为棕色可能是NO与溶液中的Fe2+或Fe3+发生了反应。进行实验,证实溶液呈棕色只是因为Fe2+与NO发生了反应。实验的操作和现象是。加热实验中的棕色溶液,有气体逸出,该气体在接近试管口处变为红棕色,溶液中有红褐色沉淀生成。解释产生红褐色沉淀的原因:。 (3)研究酸性条件下,溶液中Fe2+与N、N的反应。序号操作现象取1 molL-1的NaNO2溶液,加醋酸至pH=

21、3,加入1 molL-1 FeSO4溶液溶液立即变为棕色取1 molL-1的NaNO3溶液,加醋酸至pH=3,加入1 molL-1FeSO4溶液无明显变化分别取0.5 mL 1 molL-1的NaNO3溶液与1 molL-1的FeSO4溶液混合,小心加入0.5 mL浓硫酸液体分为两层,稍后,在两层液体界面上出现棕色环中溶液变为棕色的离子方程式是、。中出现棕色的原因是。实验结论:本实验条件下,溶液中N、N的氧化性与溶液的酸碱性等有关。答案(1)KSCN两个实验中均有O2,但NaNO3溶液中无明显变化N+e-+H2O NO+2OH-证实Fe2+被N氧化生成Fe3+(2)将NO通入FeSO4溶液中,

22、溶液由浅绿色变为黄色最后变为棕色,将NO通入Fe2(SO4)3溶液中,无明显变化棕色溶液中的Fe(NO)2+受热分解生成Fe2+,加热有利于Fe2+被氧化为Fe3+,促进Fe3+水解,产生Fe(OH)3沉淀(3)Fe2+N+2CH3COOH Fe3+NO+H2O+2CH3COO-Fe2+NO Fe(NO)2+两层液体界面上H+、N与Fe2+反应,生成棕色的Fe(NO)2+解析(1)检验Fe3+的常用试剂为KSCN溶液。两个实验中均有O2,但是NaNO3溶液中并无明显变化,证明O2氧化效果并不明显。根据实验装置图可知,右侧电极上N被还原生成NO,电极反应式为N+e-+H2O NO+2OH-;左侧

23、烧杯中的溶液颜色变黄说明生成了Fe3+;实验的目的是证实Fe2+被N氧化生成Fe3+。(2)设计对比实验,验证Fe2+能与NO反应,而Fe3+不与NO反应。加热后产生的红褐色沉淀是Fe(OH)3,考虑到Fe3+的来源以及水解吸热推出产生红褐色沉淀的原因是棕色溶液中的Fe(NO)2+受热分解生成Fe2+,加热有利于Fe2+被氧化为Fe3+,同时促进Fe3+水解。(3)书写离子方程式时注意醋酸应写化学式。小心加入浓硫酸后,溶液分为混合溶液层和浓硫酸层,两层液体界面上H+、N与Fe2+反应,生成棕色的Fe(NO)2+。9.(2017北京理综,28,16分)某小组在验证反应“Fe+2Ag+ Fe2+2

24、Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。向硝酸酸化的0.05 molL-1硝酸银溶液(pH2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。(1)检验产物取出少量黑色固体,洗涤后, (填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。取上层清液,滴加K3Fe(CN)6溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有。(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验:取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:

25、序号取样时间/min现象3产生大量白色沉淀;溶液呈红色30产生白色沉淀,较3 min时量少;溶液红色较3 min时加深120产生白色沉淀,较30 min时量少;溶液红色较30 min时变浅(资料:Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)对Fe3+产生的原因作出如下假设:假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+;假设b:空气中存在O2,由于(用离子方程式表示),可产生Fe3+;假设c:酸性溶液中的N具有氧化性,可产生Fe3+;假设d:根据现象,判断溶液中存在Ag+,可产生Fe3+。下述实验可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验可证实假设d成立。实验:向硝酸酸化的溶液(pH2)

26、中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。3 min时溶液呈浅红色,30 min后溶液几乎无色。实验:装置如下图。其中甲溶液是,操作及现象是。(2) 根据实验现象,结合方程式推测实验中Fe3+浓度变化的原因:。答案(1)加硝酸加热溶解固体,再滴加稀盐酸,产生白色沉淀Fe2+(2)2Fe3+Fe 3Fe2+4Fe2+O2+4H+ 4Fe3+2H2O加入KSCN溶液后产生白色沉淀0.05 molL-1 NaNO3FeSO4溶液分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液,后者红色更深(3)溶液中存在反应:2Ag+Fe Fe2+2Ag,Ag+Fe2+ F

27、e3+Ag,Fe+2Fe3+ 3Fe2+。反应开始时,c(Ag+)大,以反应、为主,c(Fe3+)增大。约30 min后,c(Ag+)小,以反应为主,c(Fe3+)减小解析(1)烧杯底部的黑色固体中含有银和过量的铁,要证明Ag的存在,可加硝酸并加热将固体溶解,然后用盐酸来检验Ag+的存在。(2)要证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因,需将原实验中的溶液换成c(H+)、c(N)分别相同,但不含Ag+的溶液,可选用硝酸酸化的0.05 molL-1 NaNO3溶液(pH2),通过向上层清液中滴加KSCN溶液后的现象差异进行验证。实验中甲溶液是FeSO4溶液,电极反应为:负极Fe2+-e- Fe3+,正极Ag+e-Ag。一段时间后检验Fe3+的存在及浓度,即可得出Ag+能将Fe2+氧化成F