高中化學(xué)必修第一冊(cè) 微專題突破5　“鐵三角”-Fe、Fe2＋、Fe3＋ 的轉(zhuǎn)化

(建議用時(shí)：40分鐘)考點(diǎn)題號(hào)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)能力提升1.鐵及其化合物的性質(zhì)1,4,6,82.Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)3,93.“鐵三角”的轉(zhuǎn)化2,5,7114.Fe(OH)2的制備105.綜合應(yīng)用12,13,14,15,161．有關(guān)鐵的氧化物的說(shuō)法中，不正確的是()A．赤鐵礦的主要成分是Fe2O3，F(xiàn)e2O3是紅棕色的，常用作紅色油漆和涂料B．Fe3O4是黑色晶體，其中eq\f(1,3)的鐵顯＋2價(jià)，eq\f(2,3)的鐵顯＋3價(jià)C．FeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水，但都能和鹽酸反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽D．FeO不穩(wěn)定，在空氣中加熱迅速被氧化成Fe2O3答案D解析FeO不穩(wěn)定，在空氣中加熱迅速被氧化成Fe3O4。2．下列氯化物既能由金屬和氯氣直接化合制得，又能由金屬和鹽酸反應(yīng)制得的是()A．CuCl2 B．FeCl2C．NaCl D．FeCl3答案C解析Cu與鹽酸不反應(yīng)，F(xiàn)e與Cl2反應(yīng)生成FeCl3，F(xiàn)e與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2，A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。3．選擇合適試劑完成甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)。甲組：檢驗(yàn)含F(xiàn)e3＋的溶液中是否含有Fe2＋；乙組：檢驗(yàn)含F(xiàn)e2＋的溶液中是否含有Fe3＋。下列試劑及加入試劑順序能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)選項(xiàng)甲組乙組A新制氯水、KSCN溶液氫氧化鈉溶液B酸性KMnO4溶液KSCN溶液CKOH溶液溴水D溴水酸性KMnO4溶液答案B解析甲組，在Fe3＋存在的條件下，檢驗(yàn)Fe2＋，要排除Fe3＋干擾。所選試劑具備下列條件：一是能與Fe2＋發(fā)生有明顯現(xiàn)象的反應(yīng)；二是與Fe3＋不反應(yīng)，不干擾現(xiàn)象觀察。只有酸性KMnO4溶液符合條件，現(xiàn)象：紫色變淺(或褪色)。乙組：在Fe2＋存在的條件下，檢驗(yàn)Fe3＋，用KSCN溶液檢驗(yàn)Fe3＋，F(xiàn)e2＋無(wú)干擾。4．有關(guān)鐵的化合物的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是()A．Fe(OH)2是一種黑色固體，不穩(wěn)定，在空氣中易被氧化轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色B．由圖示操作可制取Fe(OH)2C．Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反應(yīng)制得D．Fe(OH)3膠體呈紅褐色、透明，能發(fā)生丁達(dá)爾效應(yīng)答案A解析Fe(OH)2是一種白色固體，A項(xiàng)錯(cuò)誤；煤油能隔絕FeSO4溶液與空氣接觸，避免氧氣對(duì)試管中氫氧化亞鐵的氧化，B項(xiàng)正確；鐵在氧氣中燃燒可生成Fe3O4，可通過(guò)化合反應(yīng)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3制取Fe(OH)3，C項(xiàng)正確；Fe(OH)3膠體溶液呈紅褐色、透明，能發(fā)生丁達(dá)爾效應(yīng)，D項(xiàng)正確。5．下列反應(yīng)結(jié)束后，向其中滴加KSCN溶液，溶液變成紅色的是()A．鐵銹與過(guò)量稀鹽酸B．FeCl3溶液與過(guò)量銅片C．FeCl3溶液與過(guò)量鐵粉D．FeCl2溶液與過(guò)量鋅粉答案A解析B、C項(xiàng)生成的均是Fe2＋，D項(xiàng)生成Zn2＋。6．下列關(guān)于鐵的說(shuō)法中，正確的是()A．純鐵為灰黑色，所以鐵屬于黑色金屬B．鐵的化學(xué)性質(zhì)活潑，它能與水蒸氣反應(yīng)生成H2和Fe(OH)3C．鐵在硫蒸氣中燃燒生成Fe2S3D．純鐵的抗腐蝕能力相當(dāng)強(qiáng)，鐵在干燥的空氣中不易被氧化答案D解析純鐵為銀白色，還原鐵粉為黑色，但鐵屬于黑色金屬，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和H2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；硫?yàn)槿跹趸瘎?，F(xiàn)e在硫蒸氣中燃燒生成FeS，C項(xiàng)錯(cuò)誤；純鐵不易失去電子，抗腐蝕能力相當(dāng)強(qiáng)，在干燥的空氣中不易被氧化，D項(xiàng)正確。7．已知下述三個(gè)實(shí)驗(yàn)均能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，下列判斷正確的是()①將鐵釘放入硫酸銅溶液中②向硫酸亞鐵溶液中滴入幾滴雙氧水③將銅絲放入氯化鐵溶液中A．實(shí)驗(yàn)①中鐵作氧化劑B．實(shí)驗(yàn)②中Fe2＋具有還原性C．實(shí)驗(yàn)③中發(fā)生的是置換反應(yīng)D．上述實(shí)驗(yàn)證明氧化性Fe3＋>Fe2＋>Cu2＋答案B解析實(shí)驗(yàn)①中鐵作還原劑，A項(xiàng)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)②中Fe2＋體現(xiàn)還原性，B項(xiàng)正確；實(shí)驗(yàn)③中發(fā)生的反應(yīng)不是置換反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)實(shí)驗(yàn)③可知氧化性：Fe3＋>Cu2＋，根據(jù)實(shí)驗(yàn)①可知氧化性Cu2＋>Fe2＋，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8．有關(guān)鐵與水反應(yīng)的說(shuō)法中，正確的是()A．在任何條件下，鐵與水均不發(fā)生反應(yīng)B．Fe與熱水反應(yīng)可生成具有可燃性的H2C．在高溫時(shí)，鐵與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Fe＋3H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe2O3＋3H2D．鐵與高溫水蒸氣反應(yīng)后生成的固體溶于H2SO4，所得溶液能使酸性高錳酸鉀溶液褪色答案D解析Fe不能與熱水反應(yīng)，而是高溫下與水蒸氣反應(yīng)，生成Fe3O4，溶于稀硫酸后的溶液中含有Fe2＋，能使酸性KMnO4溶液褪色。9．有資料表明HNO3是不同于HCl和H2SO4的氧化性酸，其自身具有較強(qiáng)的氧化性，則下列有關(guān)物質(zhì)的檢驗(yàn)方法，不合理的是()A．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變色，滴加氯水后溶液顯紅色，該溶液中一定含有Fe2＋B．用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)Fe2(SO4)3溶液中是否含有FeSO4C．檢驗(yàn)綠礬晶體是否已氧化變質(zhì)，可將綠礬晶體溶于稀HNO3后滴加KSCN溶液，再觀察溶液是否變紅D．向某溶液中加入NaOH溶液產(chǎn)生紅褐色沉淀，說(shuō)明溶液中含有Fe3＋答案C解析由于FeSO4和HNO3能發(fā)生氧化還原反應(yīng)而生成Fe3＋，所以不管綠礬晶體是否氧化變質(zhì)，將其溶于稀HNO3后滴加KSCN溶液，溶液都會(huì)呈(血)紅色，C項(xiàng)不合理。10．如圖所示裝置可用來(lái)制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化時(shí)顏色的變化。實(shí)驗(yàn)時(shí)必須使用鐵屑和6mol·L－1的硫酸，其他試劑任選。填寫下列空白：(1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中應(yīng)預(yù)先加入的試劑是____，A中反應(yīng)的離子方程式是________________________________________________________。(2)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)就先將止水夾E____(填“打開”或“關(guān)閉”)，C中收集到的氣體的主要成分是____。(3)簡(jiǎn)述生成Fe(OH)2的操作過(guò)程：__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)拔去B裝置中的橡皮塞，使空氣進(jìn)入，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________________________________________________。解析(1)A裝置的作用是產(chǎn)生H2和FeSO4，利用H2趕走整個(gè)裝置中的空氣，以便能較長(zhǎng)時(shí)間觀察到Fe(OH)2白色沉淀，故A裝置中應(yīng)預(yù)先加入的試劑為鐵屑，反應(yīng)的離子方程式為Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。(2)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)打開止水夾E，A裝置中產(chǎn)生的H2沿導(dǎo)管進(jìn)入B裝置，趕走裝置中的空氣。(3)關(guān)閉止水夾E，氣體不能逸出，壓迫A裝置中的液體通過(guò)導(dǎo)管進(jìn)入B裝置，F(xiàn)eSO4與NaOH混合產(chǎn)生Fe(OH)2白色沉淀。(4)實(shí)驗(yàn)完畢，拔去B裝置的橡膠塞，空氣進(jìn)入B裝置，O2與Fe(OH)2發(fā)生反應(yīng)，使Fe(OH)2轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3紅褐色沉淀。答案(1)鐵屑Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(2)打開H2(3)關(guān)閉止水夾E，使A裝置中的FeSO4溶液壓入B裝置中進(jìn)行反應(yīng)(4)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)311．甲、乙、丙三種物質(zhì)含有同種元素，它們之間存在如下轉(zhuǎn)化關(guān)系：甲eq\o(→,\s\up7(丁))乙eq\o(,\s\up7(丁),\s\do5(甲))丙，下列推斷錯(cuò)誤的是()A．若甲為氯氣，則丁可以是鐵B．若甲為鐵，則丁可以是氯氣C．若甲為氫氧化鈉，則丁可以是二氧化碳D．若甲為二氧化碳，則丁可以是氫氧化鈉答案B解析A項(xiàng)轉(zhuǎn)化關(guān)系為Cl2eq\o(→,\s\up7(Fe))FeCl3eq\o(,\s\up7(Fe),\s\do5(Cl2))FeCl2，C項(xiàng)轉(zhuǎn)化關(guān)系為NaOHeq\o(→,\s\up7(CO2))Na2CO3eq\o(,\s\up7(CO2),\s\do5(NaOH))NaHCO3，D項(xiàng)轉(zhuǎn)化關(guān)系為CO2eq\o(→,\s\up7(NaOH))NaHCO3eq\o(,\s\up7(NaOH),\s\do5(CO2))Na2CO3，B項(xiàng)Feeq\o(→,\s\up7(Cl2))FeCl3，F(xiàn)eCl3不能繼續(xù)與Cl2反應(yīng)。12．將ag鐵和氧化鐵的混合物加入足量的鹽酸中，充分反應(yīng)，固體無(wú)剩余。測(cè)得參加反應(yīng)的HCl為0.08mol，放出氣體0.224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。則下列判斷正確的是()A．原混合物中n(Fe)n(Fe2O3)＝21B．向溶液中滴入KSCN溶液，顯紅色C．無(wú)法計(jì)算原混合物的質(zhì)量D．溶液中Fe2＋和Fe3＋的物質(zhì)的量之比為31答案A解析因?yàn)镕e3＋和H＋的氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)镕e3＋>H＋，所以當(dāng)產(chǎn)生氫氣時(shí)，F(xiàn)e3＋已經(jīng)全部被還原為Fe2＋，故向溶液中滴入KSCN溶液，溶液不變紅色；由放出0.01mol氣體，可知剩余鐵消耗0.02molHCl，則溶解Fe2O3消耗0.06molHCl，據(jù)Fe2O3～6HCl～2FeCl3～Fe可知，將0.01molFe2O3還原為FeCl2消耗Fe0.01mol，故混合物中有0.02molFe,0.01molFe2O3。13．電子工業(yè)常用30%的FeCl3溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅箔，制造印刷電路板。(1)FeCl3溶液與金屬銅發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)檢驗(yàn)溶液中Fe3＋存在的操作步驟和現(xiàn)象是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)某工程師為了從使用過(guò)的腐蝕廢液中回收銅，并重新獲得氯化鐵溶液，準(zhǔn)備采用下列步驟：上述實(shí)驗(yàn)中加入或生成的有關(guān)物質(zhì)的化學(xué)式為②____，④______。通入⑥得到FeCl3溶液的離子反應(yīng)方程式為__________________________________________________________________。解析(2)檢驗(yàn)溶液中Fe3＋的存在通常用KSCN溶液，操作步驟和現(xiàn)象：取少許溶液于試管中，向其中滴加KSCN溶液，溶液變紅色。(3)反應(yīng)的廢液中含有FeCl2、CuCl2，分析工藝流程可知，向廢液中加入過(guò)量①(鐵粉)發(fā)生反應(yīng)Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu，濾液②為FeCl2溶液，濾渣③為金屬銅和鐵的混合物，濾渣③加入過(guò)量④(鹽酸)發(fā)生反應(yīng)Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑，過(guò)濾可得金屬銅，濾液⑤為FeCl2溶液，向兩次得到的FeCl2溶液中通入⑥(氯氣)發(fā)生反應(yīng)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－，即可得到FeCl3溶液。答案(1)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(2)取少許溶液于試管中，向其中滴加KSCN溶液，溶液變紅色(3)FeCl2HCl2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－14．Fe2O3是一種重要的工業(yè)原料。(1)取少量Fe2O3粉末(紅棕色)，加入適量鹽酸，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________________________________________________________________。用上述溶液進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：(2)取少量溶液置于試管中，滴入NaOH溶液，反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________________________________。(3)在小燒杯中加入20mL蒸餾水，加熱至沸騰后，向沸水中滴入幾滴飽和FeCl3溶液，繼續(xù)煮沸直至溶液呈____色，即可制得Fe(OH)3膠體。(4)已知強(qiáng)酸氫碘酸(HI)具有較強(qiáng)的還原性。取上述燒杯中少量Fe(OH)3膠體置于試管中，向試管中滴加一定量的HI稀溶液，邊滴邊振蕩，會(huì)出現(xiàn)一系列變化。先出現(xiàn)紅褐色沉淀，原因是____________________________________________。隨后沉淀溶解，溶液呈黃色，最后溶液顏色加深。若此時(shí)向該溶液中加淀粉溶液，溶液變藍(lán)，請(qǐng)寫出Fe(OH)3與HI反應(yīng)的離子方程式：______________________________。(5)已知氧化性：Cl2>Br2>Fe3＋>I2，則向FeBr2溶液中通入等物質(zhì)的量的Cl2發(fā)生反應(yīng)的總離子方程式為______________________________________；向FeI2溶液中通入等物質(zhì)的量的Cl2發(fā)生反應(yīng)的總離子方程式為______________________________________。解析(1)Fe2O3是堿性氧化物，可以與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，反應(yīng)的離子方程式為Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O。(2)向FeCl3溶液中滴入NaOH溶液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)：3NaOH＋FeCl3=Fe(OH)3↓＋3NaCl。(3)Fe(OH)3膠體的制法：向沸水中滴加飽和的氯化鐵溶液，繼續(xù)煮沸，直到出現(xiàn)紅褐色膠體為止。(4)HI是電解質(zhì)，會(huì)使膠體聚沉，出現(xiàn)紅褐色沉淀；隨后沉淀溶解，溶液呈黃色，最后溶液顏色加深，是因?yàn)镕e(OH)3與強(qiáng)酸HI發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－=I2＋2Fe2＋＋6H2O。(5)由氧化性：Cl2>Br2＞Fe3＋＞I2，可知還原性：I－＞Fe2＋＞Br－＞Cl－，則Cl2與FeBr2溶液反應(yīng)時(shí)，優(yōu)先氧化Fe2＋，過(guò)量的Cl2再氧化Br－。向FeBr2溶液中通入等物質(zhì)的量的Cl2，發(fā)生反應(yīng)的總離子方程式為2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2=2Fe3＋＋4Cl－＋Br2。Cl2與FeI2溶液反應(yīng)時(shí)，優(yōu)先氧化I－，過(guò)量的Cl2再氧化Fe2＋，向FeI2溶液中通入等物質(zhì)的量的Cl2發(fā)生反應(yīng)的總離子方程式為2I－＋Cl2=2Cl－＋I(xiàn)2。答案(1)Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O(2)3NaOH＋FeCl3=Fe(OH)3↓＋3NaCl(3)紅褐(4)HI是電解質(zhì)，使膠體聚沉2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－=I2＋2Fe2＋＋6H2O(5)2Fe2＋＋2B