高中化學(xué)人教版課時練習(xí)第三章第一節(jié)第3課時利用“價態(tài)二維圖”認(rèn)識鐵及其化合物的關(guān)系（提升課時）

利用“價態(tài)二維圖”認(rèn)識鐵及其化合物的關(guān)系(提升課時)學(xué)習(xí)理解共30分一、選擇題(本題共4小題，每小題5分，共40分)1．化學(xué)既是一門變幻無窮的神奇學(xué)科，也是一個色彩繽紛的美麗世界，對下列物質(zhì)的顏色判斷錯誤的是()A．Cl2：黃綠色氣體B．FeCl3溶液：棕黃色溶液C．Fe3O4：紅棕色固體D．FeO：黑色固體【解析】選C。Cl2是黃綠色氣體，A正確；FeCl3溶液是棕黃色溶液，B正確；Fe3O4是黑色固體，氧化鐵為紅棕色固體，C不正確；FeO是黑色固體，D正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】下列反應(yīng)，其產(chǎn)物的顏色按紅、紅褐、淡黃、藍(lán)色順序排列的是()①金屬鈉在純氧中燃燒②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空氣中放置一段時間③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液④硫酸銅吸水A．②③④①B．③②①④C．③①④②D．①④②③【解析】選B。①鈉在氧氣中燃燒生成Na2O2，產(chǎn)物為淡黃色；②FeSO4溶液中加入NaOH溶液，生成Fe(OH)2，放置一段時間會被氧氣氧化成Fe(OH)3，為紅褐色；③Fe3＋與SCN－結(jié)合顯紅色；④CuSO4吸水后生成CuSO4·5H2O呈藍(lán)色。2．(2021·安慶高一檢測)下列反應(yīng)中有三價鐵生成的是()①鐵絲在空氣中生銹②向FeBr2溶液中通入足量Cl2③將鐵片置于CuCl2溶液中④Fe(OH)2暴露在空氣中⑤向FeSO4溶液中滴加雙氧水⑥高溫下鐵與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4A．①②③④⑤B．②③④⑤C．①②④⑤⑥D(zhuǎn)．全部【解析】選C。O2、Cl2、H2O2(雙氧水)均可把Fe或二價鐵氧化為三價鐵，F(xiàn)e3O4中既含二價鐵，又含三價鐵，Cu2＋只能把Fe氧化為Fe2＋。3．向100mLFe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐漸加入鐵粉，充分反應(yīng)后溶液中剩余固體的質(zhì)量與加入鐵粉的質(zhì)量關(guān)系如圖所示。忽略溶液體積的變化，下列說法錯誤的是()A．a(chǎn)點時溶液中的陽離子為Cu2＋、Fe2＋和Fe3＋B．b點時溶液中發(fā)生的是鐵與硫酸銅的置換反應(yīng)C．c點時溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為0.5mol·L－1D．原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物質(zhì)的量濃度之比為1∶1【解析】選D。由氧化性的強(qiáng)弱(Fe3＋＞Cu2＋)及圖像變化可知：①0～5.6gFe發(fā)生Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，②0.56g～1.68gFe時，消耗鐵1.12g，剩余物為1.28g，而1.28gCu的物質(zhì)的量為0.02mol，此時發(fā)生Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋；③加入鐵粉為從1.68g～2.24g(即加入0.56gFe)時，固體增加1.84g－1.28g＝0.56g，所以此時溶液中不含Cu2＋，反應(yīng)完全，以此來解答。A.0～5.6gFe發(fā)生Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，a點時溶液中陽離子為Cu2＋、Fe2＋和Fe3＋，故A正確；B.由圖可知加入鐵粉0.56g～1.68g時，n(Fe)＝1.12g÷56g·mol－1＝0.02mol，剩余物為1.28g，即1.28gCu的物質(zhì)的量為1.28g÷64g·mol－1＝0.02mol，此時發(fā)生Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋，即發(fā)生的是鐵與硫酸銅的置換反應(yīng)，故B正確；C.由圖像可知原溶液中Fe3＋為0.02mol，即Fe2(SO4)3為0.01mol，n(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＝3n[Fe2(SO4)3]＝0.03mol，Cu2＋為0.02mol，即CuSO4為0.02mol，n(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＝n(CuSO4)＝0.02mol，當(dāng)加入鐵粉為從1.68g～2.24g(即加入0.56gFe)時，固體增加1.84g－1.28g＝0.56g，溶液中不含Cu2＋，溶液中溶質(zhì)為FeSO4，n(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＝0.02mol＋0.03mol＝0.05mol，SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))守恒有n(FeSO4)＝n(SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))＝0.05mol，所以c點溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為0.05mol÷0.1L＝0.5mol·L－1，故C正確；D.由上述分析可知原溶液中Fe2(SO4)3為0.01mol，CuSO4為0.02mol，所以原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物質(zhì)的量濃度之比＝物質(zhì)的量之比為1∶2，故D錯誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】電子工業(yè)制作印刷電路板常用FeCl3溶液腐蝕覆銅板，使用后的腐蝕液中加入一定量鐵粉，充分反應(yīng)。下列對反應(yīng)后反應(yīng)體系中成分分析合理的是()A．若無固體剩余，則溶液中可能還有Fe3＋B．若有固體存在，則該固體可能只有鐵C．若溶液中有Cu2＋，則一定沒有固體析出D．若溶液中有Fe2＋，則一定有Cu析出【解析】選A。FeCl3溶液腐蝕印刷電路板上的銅發(fā)生反應(yīng)：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋，腐蝕液中應(yīng)含有Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋，由于Fe3＋氧化性強(qiáng)于Cu2＋，加入鐵粉，先與Fe3＋反應(yīng)：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，再與Cu2＋反應(yīng)：Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋。A.若無固體剩余，說明溶液中銅全部以Cu2＋形式存在，加入的鐵粉完全反應(yīng)，溶液中一定含有Fe2＋，若加入的鐵粉不足，不能將Fe3＋全部轉(zhuǎn)化為Fe2＋，則溶液中可能還有Fe3＋，故A正確；B.若有固體存在，該固體中一定有銅，若加入的鐵粉過量，可能還含有鐵，但不可能只有鐵，故B錯誤；C.若溶液中有Cu2＋，加入的鐵粉不足，可能只與Fe3＋反應(yīng)生成Fe2＋，也可能將Fe3＋全部轉(zhuǎn)化為Fe2＋后還有剩余，剩余部分不能將Cu2＋全部轉(zhuǎn)化為Cu，則可能有固體析出，故C錯誤；D.當(dāng)加入的鐵粉不足，只發(fā)生Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋時，則不會有Cu析出，故D錯誤。4．(2021·聊城高一檢測)元素的價類二維圖是我們學(xué)習(xí)元素及其化合物相關(guān)知識的重要模型和工具，它指的是以元素的化合價為縱坐標(biāo)，以物質(zhì)的類別為橫坐標(biāo)所繪制的二維圖。下圖為鐵元素的價類二維圖，其中的箭頭表示部分物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，下列說法正確的是()A．鐵與高溫水蒸氣的反應(yīng)可實現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化①B．加熱Fe(OH)3發(fā)生轉(zhuǎn)化⑥，F(xiàn)e2O3加水溶解可轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3C．由圖可預(yù)測：高鐵酸鹽(FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))具有強(qiáng)氧化性，可用于飲用水的消毒D．FeO是一種黑色粉末，不穩(wěn)定，在空氣中受熱，迅速被氧化成Fe2O3【解析】選C。鐵與高溫水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，不能實現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化①，故A錯誤；加熱Fe(OH)3發(fā)生轉(zhuǎn)化⑥分解生成氧化鐵，F(xiàn)e2O3不溶于水，加水不溶解不可轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，故B錯誤；高鐵酸鹽(FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))具有強(qiáng)氧化性，與水反應(yīng)生成Fe(OH)3膠體，其中Fe元素化合價由＋3價變?yōu)椋?價，則O元素化合價由－2價變?yōu)?價，即有氧氣生成，可用于消毒，則反應(yīng)的離子方程式為4FeOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋10H2O=4Fe(OH)3(膠體)＋3O2↑＋8OH－，生成的氫氧化鐵膠體具有較大表面積，吸附懸浮雜質(zhì)可以作凈水劑，故C正確；FeO是一種黑色粉末，不穩(wěn)定，在空氣中受熱，部分被氧化，氧化生成Fe3O4，故D錯誤。二、非選擇題(本題共1小題，共10分)5．已知有以下物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化試回答：(1)寫出B的化學(xué)式_________，C的化學(xué)式_________，D的化學(xué)式_________。(2)寫出由E轉(zhuǎn)變成F的化學(xué)方程式_______________________________。(3)把KSCN加到G溶液中的現(xiàn)象是______________________________；向G溶液加入A的有關(guān)離子反應(yīng)方程式__________________________________。(4)焰色試驗是________________(填“物理”或“化學(xué)”)變化，經(jīng)過焰色試驗后的鉑絲可選擇下面________(填字母)試劑清洗。A．硫酸B．鹽酸C．氫氧化鈉(5)選擇合適的方法除雜①Fe2O3[Fe(OH)3]____________；②FeCl3溶液(FeCl2)____________；③FeCl2溶液(FeCl3)____________?！窘馕觥堪咨恋鞥在空氣中變?yōu)榧t褐色沉淀F，說明F為氫氧化鐵、E為氫氧化亞鐵，氫氧化鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵，說明G為氯化鐵，溶液D和硝酸酸化的硝酸銀反應(yīng)生成白色沉淀H(說明生成了氯化銀)和溶液(焰色試驗呈紫色，透過藍(lán)色鈷玻璃片)，說明含有鉀元素和氯元素，說明D為氯化鉀，進(jìn)而說明B為氯化亞鐵，C為氫氧化鉀，則鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣。(1)根據(jù)分析得到B的化學(xué)式FeCl2，C的化學(xué)式KOH，D的化學(xué)式KCl。(2)白色沉淀E在空氣中變?yōu)榧t褐色沉淀F，說明F為氫氧化鐵、E為氫氧化亞鐵，由E轉(zhuǎn)變成F的化學(xué)方程式4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。(3)把KSCN加到FeCl3溶液中的現(xiàn)象是溶液變?yōu)榧t色；向FeCl3溶液加入Fe反應(yīng)生成亞鐵離子，其離子反應(yīng)方程式2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋。(4)焰色試驗是物理變化，經(jīng)過焰色試驗后的鉑絲可選擇鹽酸清洗。(5)①Fe2O3[Fe(OH)3]，F(xiàn)e(OH)3受熱分解生成Fe2O3；②FeCl3溶液(FeCl2)，向溶液中通入足量氯氣，氯化亞鐵轉(zhuǎn)化為氯化鐵；③FeCl2溶液(FeCl3)，向溶液中加入足量鐵粉，氯化鐵轉(zhuǎn)化為氯化亞鐵。答案：(1)FeCl2KOHKCl(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3(3)溶液變?yōu)榧t色2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋(4)物理B(5)①加熱②通入足量的Cl2③加入足量鐵粉過濾應(yīng)用實踐共30分一、選擇題(本題共2小題，每小題5分，共10分)6．(2021·北京市朝陽區(qū)高一檢測)用鐵泥(主要成分為Fe2O3、FeO和少量Fe)制備超順磁性納米Fe3O4(平均直徑25nm)的流程示意圖如圖：下列敘述不正確的是()A．濾液A中含有Fe2＋和Fe3＋B．步驟②中，主要反應(yīng)的離子方程式是2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋C．步驟④中，反應(yīng)完成后剩余的H2O2無需除去D．步驟⑤中，為了驗證得到的固體是超順磁性的Fe3O4粒子，可將其均勻分散在水中，做丁達(dá)爾效應(yīng)實驗【解析】選C。鐵泥(主要成分為Fe2O3、FeO和少量Fe)與稀鹽酸反應(yīng)得到的濾液A中的溶質(zhì)為氯化鐵、氯化亞鐵、過量的HCl，加入鐵粉還原鐵離子：2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，同時除去過量的HCl，過濾出過量的鐵，濾液B中的溶質(zhì)為氯化亞鐵，加入氫氧化鈉溶液，生成Fe(OH)2濁液，向濁液中加入H2O2溶液氧化，反應(yīng)完成后需再加熱一段時間除去剩余H2O2，再與氯化亞鐵加熱攪拌發(fā)生反應(yīng)生成Fe3O4，過濾、洗滌、干燥得產(chǎn)品超順磁性納米Fe3O4。濾液A中的溶質(zhì)為氯化鐵、氯化亞鐵、過量的HCl，A正確；濾液A中的溶質(zhì)為氯化鐵、氯化亞鐵、過量的HCl，加入鐵粉發(fā)生的主要反應(yīng)為2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，B正確；步驟④中，為防止多余的H2O2在步驟⑤中繼續(xù)氧化＋2價鐵元素，反應(yīng)完成后需再加熱一段時間除去剩余的H2O2，C錯誤；超順磁性納米Fe3O4粒子平均直徑為25nm，其分散在水中形成的分散系屬于膠體，可以做丁達(dá)爾效應(yīng)實驗，D正確。7．(2021·西安高一檢測)已知A為常見的金屬單質(zhì)，根據(jù)如圖所示的關(guān)系：下列敘述中正確的是()A．A為Fe，B為FeOB．C→D溶液的顏色變化：由淺綠色到黃色C．④的離子方程式：Fe＋Fe3＋=2Fe2＋D．⑤的離子方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3【解析】選B。由紅褐色固體，可知F是Fe(OH)3，從而得出A為Fe，“黑色晶體”B為Fe3O4，繼而推出C為FeCl2，D為FeCl3，E為Fe(OH)2。④的離子方程式：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，⑤的離子方程式：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。二、非選擇題(本題共1小題，共10分)8．小明很喜歡化學(xué)實驗課，今天要學(xué)習(xí)“探究鐵及其化合物的氧化性或還原性”。(1)實驗前小明預(yù)測說：Fe2＋肯定既有還原性又有氧化性。你認(rèn)為他預(yù)測的依據(jù)是：_____________________________________________。(2)小明欲用實驗證明他的預(yù)測。實驗室提供了下列試劑：3%的H2O2溶液、鋅粒、銅片、0.1mol·L－1FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水。①若小明計劃在0.1mol·L－1FeCl2溶液中滴入新制氯水，探究Fe2＋的還原性，你預(yù)計可能發(fā)生的反應(yīng)和現(xiàn)象是：____________________________________(寫離子方程式)、溶液由淺綠色變__________色。②實驗中，小明發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象不太明顯，老師分析可能是產(chǎn)物的含量太低，建議可以通過檢驗Fe2＋被氧化的產(chǎn)物Fe3＋的存在以獲取證據(jù)。你認(rèn)為可選________________滴入小明所得的混合液中，并通過出現(xiàn)__________色的溶液，證明小明的觀點和實驗方案都是正確的。③對于證明Fe2＋具有氧化性，小明認(rèn)為金屬單質(zhì)都具有還原性，并分別將銅片、鋅粒投入FeCl2溶液中，結(jié)果銅片沒變化，鋅粒逐漸變小。由此說明三種金屬的還原性由強(qiáng)至弱的順序：______________。(3)小明分析H2O2中氧元素顯－1價(中間價)，并提出疑問：H2O2與FeCl2的反應(yīng)時，F(xiàn)e2＋還作氧化劑嗎？①請你為小明梳理相關(guān)問題：若Fe2＋在反應(yīng)中表現(xiàn)出氧化性應(yīng)轉(zhuǎn)化成______________(填微粒符號，下同)，若Fe2＋在反應(yīng)中表現(xiàn)出還原性應(yīng)轉(zhuǎn)化成____________。②實際上Fe2＋的還原性較強(qiáng)，實驗室的FeCl2溶液常因氧化而變質(zhì)。除雜的方法是________________________________________________________________，相關(guān)反應(yīng)的離子方程式：________________________________