魯科版高中化學(xué)必修第一冊第3章物質(zhì)的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化專題強化練4鐵及其化合物性質(zhì)的實驗探究含答案

第3章物質(zhì)的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化專題強化練4鐵及其化合物性質(zhì)的實驗探究1.(2024北京懷柔期末)某同學(xué)設(shè)計如下裝置進行鐵與水蒸氣反應(yīng)的實驗,虛線框處的裝置用來檢驗生成的氣體。下列說法正確的是(已知:Fe+2Fe3+3Fe2+)()A.實驗后,裝置B中生成紅棕色固體B.虛線框C處應(yīng)該選擇裝置甲C.實驗時將螺旋狀銅絲加熱變黑后再趁熱迅速伸入試管中,可觀察到銅絲由黑變紅D.實驗后,將裝置B中的固體溶于稀硫酸,所得溶液中一定含有Fe3+2.(不定項)(2024福建三明一中月考)某小組為探究K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合鐵酸鉀晶體)的熱分解產(chǎn)物,按如圖所示裝置進行實驗。下列有關(guān)敘述錯誤的是()A.通入氮氣的目的有:排出裝置中的空氣、使反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部進入后續(xù)裝置B.實驗中觀察到裝置F中澄清石灰水變渾濁,裝置E中固體變?yōu)榧t色,由此可判斷熱分解產(chǎn)物中一定含有CO2和COC.為防止倒吸,停止實驗時應(yīng)進行的操作:先熄滅裝置A、E的酒精燈,冷卻后停止通入氮氣D.樣品完全分解后,取少許裝置A中殘留物于試管中,加稀硝酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液變紅,可證明殘留物中含有三價鐵3.(2024福建廈門大學(xué)附屬科技中學(xué)月考)某補鐵劑的主要成分是FeSO4,說明書中建議“本品與維生素C同服”。小組同學(xué)為探究其原理,用放置7天的FeSO4溶液(pH>4)進行下列實驗。資料:維生素C(C6H8O6)又稱抗壞血酸,易溶于水,其溶液呈酸性。Ⅰ.檢驗鐵元素的價態(tài)實驗裝置實驗序號試管中的試劑實驗操作及現(xiàn)象ⅰ2mL放置后的FeSO4溶液滴加5滴KSCN溶液后,溶液變?yōu)闇\紅色ⅱ2mL放置后的FeSO4溶液,0.1g維生素C維生素C溶解,溶液pH<3,滴加5滴KSCN溶液后,溶液不變紅(1)ⅰ中觀察到,說明溶液中存在Fe3+。將FeSO4氧化的物質(zhì)是。

(2)①小組同學(xué)推測,ⅱ中溶液不變紅是因為維生素C與Fe3+發(fā)生了反應(yīng)。補全該反應(yīng)的離子方程式。C6H8O6+Fe3++C6H6O6+H+

②甲同學(xué)認為,可以取ⅱ中溶液加入酸性KMnO4溶液驗證反應(yīng)產(chǎn)物。乙同學(xué)認為該方法不可行,理由是。

(3)丙同學(xué)認為實驗ⅱ的檢驗方案不嚴謹,應(yīng)考慮pH對反應(yīng)的影響,依據(jù)是。

Ⅱ.探究pH對ⅱ中反應(yīng)的影響小組同學(xué)補充了如下實驗,繼續(xù)探究pH對ⅱ中反應(yīng)的影響。實驗序號實驗裝置及試劑實驗操作及現(xiàn)象ⅲ滴加5滴KSCN溶液后,溶液變?yōu)闇\紅色,淺紅色比ⅰ中加深(4)由上述實驗,得出實驗結(jié)論:pH對Fe3+與SCN-的顯色反應(yīng)有影響。該結(jié)論(填“正確”或“錯誤”)。

(5)反思實驗ⅰ~ⅲ,下列說法合理的是(填字母)。

a.維生素C具有氧化性和酸性b.同服維生素C可減緩補鐵劑中FeSO4被氧化c.使用KSCN檢驗Fe3+時,宜先將溶液酸化4.(2024河北石家莊二中月考)實驗小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)并探究其性質(zhì)。資料:K2FeO4為紫色固體,微溶于KOH溶液;具有強氧化性,在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2,在堿性溶液中較穩(wěn)定。(1)制備K2FeO4(夾持裝置略)①A為氯氣發(fā)生裝置。A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

②將除雜裝置B補充完整并標明所用試劑。③C中得到紫色固體和溶液。C中Cl2發(fā)生的反應(yīng)有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外還有。

(2)探究K2FeO4的性質(zhì)①取C中紫色溶液,加入稀硫酸,產(chǎn)生黃綠色氣體,得溶液a,經(jīng)檢驗氣體中含有Cl2。為證明K2FeO4氧化了Cl-而產(chǎn)生Cl2,設(shè)計以下方案:方案Ⅰ取少量a,滴加KSCN溶液至過量,溶液呈紅色方案Ⅱ用KOH溶液充分洗滌C中所得固體,再用KOH溶液將K2FeO4溶出,得到紫色溶液b。取少量b,滴加鹽酸,有Cl2產(chǎn)生由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有(填離子符號),但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl-氧化,還可能由產(chǎn)生(用離子方程式表示)。方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗滌的目的是。

②根據(jù)K2FeO4的制備實驗得出:氧化性Cl2FeO42-(填“>”或“<”),而方案Ⅱ表明,Cl2和FeO③資料表明,酸性溶液中的氧化性FeO42->MnO4-,驗證實驗如下:將溶液b滴入MnSO4和足量H答案與分層梯度式解析第3章物質(zhì)的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化專題強化練4鐵及其化合物性質(zhì)的實驗探究1.C實驗后,裝置B中生成黑色的四氧化三鐵固體,A錯誤;虛線框C處裝置用于檢驗生成的氫氣,氫氣密度小于空氣,應(yīng)該選擇裝置乙,B錯誤;實驗時將螺旋狀銅絲加熱變黑后再趁熱迅速伸入試管中,氫氣可與氧化銅反應(yīng)生成單質(zhì)銅,則可觀察到銅絲由黑變紅,C正確;實驗后,將裝置B中的固體溶于稀硫酸,若鐵粉足量可發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe3+3Fe2+,所得溶液中不一定含有Fe3+,D錯誤。2.BD在反應(yīng)開始前通入N2可排出裝置中的空氣,以免O2和CO2對實驗產(chǎn)生干擾;用N2使裝置A、E中反應(yīng)生成的氣體進入后續(xù)裝置,故A正確。E中固體變紅、F中澄清石灰水變渾濁證明分解產(chǎn)物中有還原性氣體CO,B中澄清石灰水變渾濁才可證明分解產(chǎn)物中一定含有CO2,故B錯誤。為防止倒吸,停止實驗時需要先熄滅反應(yīng)裝置中的酒精燈,冷卻過程中需保持一直通入N2,故C正確。取少許裝置A中殘留物于試管中,加稀HNO3溶解,HNO3會將Fe2+氧化為Fe3+,滴加KSCN溶液,溶液變紅,不能說明殘留物中含有三價鐵,故D錯誤。3.答案(1)溶液變?yōu)闇\紅色氧氣(2)①22Fe2+2②維生素C具有還原性,可以使酸性KMnO4溶液褪色(3)加入0.1g維生素C后,pH發(fā)生變化(4)正確(5)bc解析(1)Fe3+遇KSCN溶液變?yōu)榧t色,放置后的FeSO4溶液中滴加KSCN溶液后,溶液變?yōu)闇\紅色,說明Fe2+被氧化為Fe3+,將FeSO4氧化的物質(zhì)是溶解的氧氣。(2)①維生素C具有還原性,可以被Fe3+氧化為C6H6O6,Fe3+被還原為Fe2+,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒可得離子方程式為C6H8O6+2Fe3+2Fe2++C6H6O6+2H+;②ⅱ中溶液含有維生素C,維生素C具有還原性,可以被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色。(3)根據(jù)表格中的實驗ⅱ可知,維生素C溶解,溶液的pH<3,則應(yīng)該考慮pH的變化對反應(yīng)的影響。(4)由實驗?？芍?滴加5滴KSCN溶液后,淺紅色比ⅰ中加深,說明pH對Fe3+與SCN-的顯色反應(yīng)有影響。(5)由實驗可知,維生素C具有還原性和酸性,故a不合理;根據(jù)實驗ⅱ可知,維生素C可以將Fe3+還原為Fe2+,故可減緩補鐵劑中FeSO4被氧化,故b合理;根據(jù)實驗?？芍?使用KSCN檢驗Fe3+時,溶液酸化,顯色更加明顯,故c合理。4.答案(1)①2KMnO4+16HCl(濃)2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O②③Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O(2)①Fe3+4FeO42-+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O排除ClO-的干擾②>溶液的酸堿性不同③能,理由:FeO42-在過量酸的作用下完全轉(zhuǎn)化為Fe3+和O2,溶液淺紫色一定是MnO4-的顏色(不能,方案:向紫色溶液b中滴加過量稀H解析(1)①KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)制Cl2,根據(jù)得失電子守恒和原子守恒可得反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KMnO4+16HCl(濃)2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O;②由于鹽酸具有揮發(fā)性,所得Cl2中混有HCl和水蒸氣,HCl會消耗Fe(OH)3、KOH,用飽和食鹽水除去HCl,所以除雜裝置B為;③Cl2與Fe(OH)3、KOH反應(yīng)制備K2FeO4,還可能發(fā)生Cl2與KOH的反應(yīng),離子方程式為Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。(2)①根據(jù)制備反應(yīng)可知,C中紫色溶液中含有K2FeO4,還可能含有KClO等;方案Ⅰ加入KSCN溶液,溶液變紅說明a中含F(xiàn)e3+,但Fe3+的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4與Cl-發(fā)生了反應(yīng),根據(jù)題意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2,自身被還原成Fe3+,根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒可知,可能的反應(yīng)為4FeO42-+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O;產(chǎn)生Cl2還可能是Cl-+ClO-+2H+Cl2↑+H2O,即KClO的存在干擾判斷,K2FeO4微溶于KOH溶液,用KOH溶液洗滌的目的是除去KClO,排除ClO-的干擾;②由于同一反應(yīng)中氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物,根據(jù)K2FeO4的制備實驗可知氧化性