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2025苏教版化学必修第二册
分层作业21　探究铁及其化合物的转化
A级必备知识基础练
1.将铁片放入下列各溶液中,反应后溶液质量增加,但无气体产生的是(　　)
A.CuCl2溶液 B.AgNO3溶液
C.Fe2(SO4)3溶液 D.稀硫酸
2.下列离子方程式中,正确的是(　　)
A.铁与盐酸反应:2Fe+6H+2Fe3++3H2↑
B.氯气与氯化亚铁溶液反应:2FeCl2+Cl22FeCl3
C.氯化铁溶液与铁反应:Fe3++Fe2Fe2+
D.氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应:Fe3++3OH-Fe(OH)3↓
3.能验证某溶液中含有Fe2+、不含Fe3+的实验事实是 (　　)
A.向溶液中滴加KSCN溶液,溶液变红
B.向溶液中滴加KSCN溶液,无明显变化;再滴加几滴氯水,溶液变红
C.向溶液中依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液变红
D.向溶液中滴加少量NaOH溶液,产生红褐色沉淀
4.已知下述三个实验均能发生化学反应:
序号 ① ② ③
实验 将铁钉放入硫酸铜溶液中 向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水 将铜丝放入氯化铁溶液中
下列判断正确的是(　　)
A.实验①中铁钉只作还原剂
B.实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性
C.实验③中发生的是置换反应
D.上述实验证明氧化性:Fe3+>Fe2+>Cu2+
5.(2024海南海口高一月考)下列关于铁及其化合物说法正确的是(　　)
A.过量的Fe与Cl2反应生成FeCl2
B.FeO不稳定,在空气里受热能迅速被氧化成Fe3O4
C.铁性质活泼,铁元素在自然界中都以化合态的形式存在
D.向饱和FeCl3溶液中滴加适量NaOH溶液即可得到氢氧化铁胶体
6.把铁粉、铜粉置于FeCl3溶液中,充分反应后加入KSCN溶液不显血红色,下列情况不能成立的是 (　　)
A.铁不剩余,Cu剩余 B.铁、铜均剩余
C.铁剩余,含Cu2+ D.铜剩余,含Fe2+
7.(2024河北邢台高一期末)常温下,下列各组离子在溶液中能大量共存的是(　　)
A.Fe3+、N、H+ B.Fe2+、S、OH-
C.Na+、Ca2+、S D.H+、N、OH-
8.某化学兴趣小组在学习铁及其化合物知识时,做了如下探究实验:
下列说法不正确的是(　　)
A.现象1有淡红色,说明有少量的Fe2+被氧化了
B.现象2溶液变红色,说明Fe2+被氧化为Fe3+,同时双氧水被还原为氧气
C.现象3红色褪去,说明发生了反应:2Fe3++Fe3Fe2+
D.由现象4可推测加入过量的双氧水后SCN-可能被氧化生成了气体
9.铁元素存在多种价态,且不同价态的铁元素在一定条件下可以相互转化。回答下列问题:
(1)向2 mL 1 mol·L-1的Fe(NO3)2溶液中加入2 mol·L-1的H2SO4溶液至Fe2+恰好转化为Fe3+,该反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　。
(2)K2FeO4是新型水处理剂,将KOH溶液、KClO溶液与Fe2(SO4)3溶液混合可得到K2FeO4。K2FeO4中铁元素的化合价为　　　　　,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　,
当有3 mol K2FeO4生成时,反应中转移电子的数目为　　　　　。
10.某化学兴趣小组利用下列试剂:铁粉、锌粉、0.1 mol·L-1FeCl3溶液、0.1 mol·L-1FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水,探究Fe2+、Fe3+的氧化性、还原性,并利用实验结论解决一些问题。
(1)用所给试剂写出体现Fe2+具有还原性的反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)设计实验方案,完成下列表格。
探究内容 实验方案 实验现象
探究Fe3+ 具有氧 化性 取少量0.1 mol·L-1FeCl3溶液,往溶液中加入足量铁粉,再加入少量KSCN溶液 加入铁粉后,溶液颜色变为　　　　　。加入KSCN溶液后,溶液　　　　　
(3)该兴趣小组为说明“Fe2+具有氧化性”,提出了向FeCl2溶液中加入锌粉,观察实验现象的方案,该反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　。
(4)某反应中反应物与生成物有Fe3+、Mn2+、H+、Mn、H2O和一种未知离子X,已知Mn在反应中得到电子,则X离子是　　　　　,试写出反应的离子方程式:　 　　　　　　　　　　　　　。
B级关键能力提升练
11.将Na2O2投入FeCl2溶液中,可观察到的现象是 (　　)
A.先生成白色沉淀,然后变成灰绿色沉淀,放置较长时间后,逐渐变成红褐色沉淀
B.产生黄绿色且有刺激性气味的气体
C.溶液中立即有红褐色沉淀生成
D.放出无色、有臭味的气体
12.(2024河南信阳高一期末)下列除杂所选用的试剂或方法正确的是(　　)
A.除去FeCl3溶液中FeCl2:加入过量的Fe粉,过滤
B.除去KCl溶液中的少量MgCl2:加入适量NaOH溶液,过滤
C.除去N2中的少量O2:通过灼热的铜网,收集气体
D.除去HCl中的少量Cl2:通入饱和食盐水中,洗气
13.在实验室里用以下方法制备并较长时间保存Fe(OH)2,能成功的是(　　)
14.某500 mL溶液中含0.1 mol Fe2+、0.2 mol Fe3+,加入0.2 mol铁粉,待Fe3+完全被还原后,溶液中Fe2+的物质的量浓度为(假设反应前后溶液体积不变)(　　)
A.0.4 mol·L-1 B.0.6 mol·L-1
C.0.8 mol·L-1 D.1.0 mol·L-1
15.(2024北京西城高一期末)钠与水反应、铁与水蒸气反应的实验装置图如下。
Ⅰ.钠与水反应 Ⅱ.铁与水蒸气反应
下列说法不正确的是(　　)
A.Ⅰ中钠熔化成小球说明反应放热和钠的熔点低
B.Ⅰ中钠与水反应的离子方程式:2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑
C.Ⅱ中有肥皂泡产生说明有H2生成
D.Ⅱ中铁与水蒸气反应的化学方程式:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
16.铁元素是地壳中含量排名第二的金属元素,位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族。铁及其化合物性质多样,其参与的反应大多为氧化还原反应。
(1)某氯化铁溶液中含有少量氯化亚铁杂质,除去氯化亚铁杂质应选用的试剂是　　　　　(填化学式),写出反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)FeSO4可以用来净水、治疗缺铁性贫血等,实验室在配制FeSO4溶液时,为了防止FeSO4变质,经常向溶液中加入铁粉,其原因是　　　　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。
(3)“纳米零价铁—H2O2”体系可将烟气中难溶的NO氧化为可溶的N。在一定温度下,将H2O2溶液和HCl溶液雾化后与烟气按一定比例混合,以一定流速通过装有纳米零价铁的反应装置,可将烟气中的NO氧化。
①Fe2+催化H2O2分解产生HO·、HO·将NO氧化为N的反应机理如图所示,Y的化学式为　　　　　　　　　　。
②NO与H2O2反应生成HNO3的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。
③纳米零价铁的作用是　　　　　　　　　　　　　。
17.(2024河北衡水高一期末)某趣味化学实验小组的同学通过“FeSO4被浓硝酸氧化”的实验,验证Fe2+的还原性。
实验一:验证Fe2+的还原性
实验操作 预期现象 实验现象
向盛有2 mL FeSO4溶液的试管中,滴入几滴浓硝酸,振荡 试管中产生红棕色气体,溶液变为黄色 试管中产生红棕色气体,溶液变为深棕色
(1)红棕色气体是　　　　　(写化学式)。
(2)实验现象与预期不符,继续进行实验。取深棕色溶液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液变为红色,该现象说明:　 　　　　　　　　　　　　。
实验二:探究溶液变为深棕色的原因
【资料与猜想】
查阅资料后猜想,可能是生成的NO2或NO与溶液中的Fe2+或Fe3+反应,而使溶液变为深棕色。
【实验与探究】
用如图所示装置进行实验(气密性已检验,尾气处理已略去)
ⅰ.关闭c,打开a和b,通入N2,一段时间后关闭a;
ⅱ.向甲中加入适量浓硝酸,一段时间后丙中溶液变为深棕色,丁中溶液无明显变化;
ⅲ.关闭b、打开c,更换丙、丁中的溶液(试剂不变);
ⅳ.继续向甲中加入浓硝酸,一段时间后观察到了与ⅱ相同的实验现象。
(3)铜与浓硝酸反应的离子方程式是 　　　　　　　　　　　　　。
(4)装置乙的作用是　　　　　　　　　　　　　。
(5)实验结论:溶液的深棕色可能是因为　　　　。
A.Fe2+与NO发生了反应
B.Fe2+与NO2发生了反应
C.Fe3+与NO发生了反应
D.Fe3+与NO2发生了反应
【反思与改进】
实验三:验证Fe2+的还原性
(6)该小组同学依据实验二的结论改进了实验一,观察到了预期现象,其实验操作是向盛有　　　　　的试管中滴入几滴　　　　　,振荡。
C级学科素养拔高练
18.铁及其化合物用途非常广泛。回答下列问题:
Ⅰ.(1)绿矾(FeSO4·7H2O)用于治疗缺铁性贫血。课外小组的同学欲测定某补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下:
证明步骤①滤液中含有Fe2+的方法是 　　　　　　　　　　　　　。
(2)步骤②中H2O2还可替换为　(填字母)。
A.N2　B.O2　C.Cu　D.H2
(3)若实验中铁无损耗,则每片补血剂中含铁元素的质量为　　　　　g。
Ⅱ.(4)高铁酸钠(Na2FeO4)可用作新型净水剂等。
Na2FeO4主要通过如下反应制取:2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH2Na2FeO4+3NaCl+5X,则X的化学式为　　　　　,该反应中氧化剂为　　　　　。
(5)Na2FeO4在水中可以发生如下反应:4Fe+10H2O4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑。鉴别有胶体产生的方法为　　　　　　　　　　　　　。
分层作业21　探究铁及其化合物的转化
1.C　2.D　3.B　
4.A　解析 实验①中铁钉作还原剂,氧化性Cu2+>Fe2+;实验②中Fe2+只表现还原性;实验③中反应为2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2不是置换反应,分析可知氧化性:Fe3+>Cu2+。综上可知氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+,故A正确,B、C、D错误。
5.B　解析 Cl2是强氧化剂,能将变价金属氧化为高价态,故过量的Fe与Cl2反应生成FeCl3,A项错误;FeO不稳定,在空气里受热能迅速被氧化成Fe3O4,反应原理为6FeO+O22Fe3O4,B项正确;在自然界中,铁陨石有游离态的铁存在,C项错误;向FeCl3溶液中滴加适量NaOH溶液将产生Fe(OH)3沉淀,实验室制备氢氧化铁胶体是将饱和氯化铁溶液滴加到沸水中,继续煮沸溶液呈红褐色,D项错误。
6.C　解析 铁还原性大于铜,铜有剩余,铁可能不剩余,溶液中不会存在Fe3+,故A不符合题意;铁过量,会出现铁、铜均剩余,溶液中不存在Fe3+,故B不符合题意;若是铁剩余,溶液中一定不含Cu2+,不能成立,故C符合题意;铜有剩余,不会存在Fe3+,但是溶液中一定有Fe2+,故D不符合题意。
7.A　解析 Fe3+、N、H+在溶液中不能发生反应,能大量共存,A符合题意;Fe2+、OH-混合于溶液中,会发生反应生成Fe(OH)2沉淀,B不符合题意;Ca2+、S在溶液中混合后会发生反应,生成CaSO3沉淀,C不符合题意;H+、N、OH-在溶液中混合后会发生反应,生成H2O、NH3·H2O,D不符合题意。
8.B　解析 向氯化亚铁溶液中滴加KSCN溶液,有淡红色,说明该溶液含少量Fe3+,有少量的Fe2+被氧化,A正确;H2O2被还原,元素的化合价降低,不可能生成O2,B错误;加入过量铁粉,发生反应:2Fe3++Fe3Fe2+,溶液的红色褪去,C正确;加入过量双氧水,可能是过量的H2O2将SCN-氧化生成气体,溶液变为黄色,有少量气泡产生,D正确。
9.答案 (1)3Fe2++4H++N3Fe3++2H2O+NO↑　(2)+6　2Fe3++3ClO-+10OH-2Fe+3Cl-+5H2O　9NA
解析 (1)在酸性条件下N具有氧化性,可以将Fe2+氧化为Fe3+,根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒,可得该反应的离子方程式为3Fe2++4H++N3Fe3++2H2O+NO↑。
(2)在K2FeO4中K为+1价,O为-2价,根据化合物中元素化合价代数和为0,可知Fe为+6价;在该反应中Fe元素化合价由反应前Fe2(SO4)3中的+3价,到反应后K2FeO4中的+6价,化合价升高3价,Cl元素化合价由反应前KClO中的+1价变为反应后KCl中的-1价,化合价降低2价,化合价升降最小公倍数是6,所以配平后化学方程式为Fe2(SO4)3+3KClO+10KOH2K2FeO4+3KCl+3K2SO4+5H2O,该反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-2Fe+3Cl-+5H2O;每产生1 mol K2FeO4,反应过程中转移3 mol电子,则当产生3 mol K2FeO4时转移9 mol电子,则转移电子数目为9NA。
10.答案 (1)2FeCl2+Cl22FeCl3　(2)浅绿色　不变色　(3)Fe2++ZnZn2++Fe　(4)Fe2+　5Fe2++8H++MnMn2++5Fe3++4H2O
解析 (1)在反应中Fe2+作还原剂,体现其还原性,因此应选择氧化剂,所以选用氯水,反应为2FeCl2+Cl22FeCl3。
(2)向FeCl3溶液中加入铁粉,发生的反应为2Fe3++Fe3Fe2+,所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向FeCl2溶液中滴加KSCN溶液不变为血红色。
(4)已知Mn得电子,故Mn是氧化剂,Mn2+为还原产物,则题目提供的Fe3+是氧化产物,故还原剂为Fe2+。即X为Fe2+。反应为5Fe2++8H++MnMn2++5Fe3++4H2O。
11.C　解析 Na2O2与水反应生成无色无味的氧气和氢氧化钠,且Na2O2具有强氧化性,溶液中的Fe2+被氧化生成Fe3+,立即有红褐色的Fe(OH)3沉淀生成。
12.C　解析 加入过量的Fe粉,FeCl3将被还原为FeCl2,未达到除杂目的,A错误;向含有少量MgCl2的KCl溶液中加入适量NaOH溶液产生Mg(OH)2沉淀和NaCl,将引入新杂质NaCl,B错误;将含有少量O2的N2通过灼热的铜网,O2和铜反应转化为CuO固体,N2不与铜反应,可达到除去N2中少量O2目的,C正确;将含有少量Cl2的HCl通入饱和食盐水中,导致目标物质HCl被吸收,未除去Cl2,未达到除杂目的,D错误。
13.C　解析 NaOH溶液滴入FeSO4溶液中,二者在FeSO4液面处生成Fe(OH)2,迅速被O2氧化,不能较长时间保存Fe(OH)2,A错误;NaOH溶液与FeCl3溶液反应生成红褐色沉淀Fe(OH)3,不能制取Fe(OH)2,B错误;先滴加稀硫酸,铁粉与稀硫酸反应生成H2,利用产生的H2排出装置内的空气,再滴加NaOH溶液,反应生成白色沉淀Fe(OH)2,C正确;NaOH溶液通过长胶头滴管滴入FeCl2溶液中,在液体内部生成Fe(OH)2,但未隔绝空气,不能较长时间保存Fe(OH)2,D错误。
14.C　解析 由反应2Fe3++Fe3Fe2+可知铁粉过量,0.2 mol Fe3+与过量铁粉反应生成0.3 mol Fe2+,故反应后Fe2+共为0.4 mol,c(Fe2+)==0.8 mol·L-1。
15.C　解析 Ⅰ中钠熔化成小球,能够说明反应放热和钠的熔点低,A正确;Ⅰ中钠与水反应的离子方程式为2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑,B正确;Ⅱ中试管受热空气膨胀,也能产生肥皂泡,故有肥皂泡产生不能说明有H2生成,C错误;Ⅱ中铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,D正确。
16.答案 (1)Cl2　2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
(2)2Fe3++Fe3Fe2+
(3)①FeCl3　②3H2O2+2NO2HNO3+2H2O　③与HCl溶液反应生成Fe2+
解析 (1)要除去氯化铁溶液中的氯化亚铁杂质,主要是将氯化亚铁氧化为氯化铁,因此应选用的试剂是Cl2,其反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。
(2)Fe2+易被氧化为Fe3+,向溶液中加入铁粉,可将氧化得到的铁离子还原为亚铁离子。
(3)①Fe2+催化H2O2分解产生HO·和OH-,氧元素的化合价降低,则铁元素的化合价升高,因此Y的化学式为FeCl3。
②根据得失电子守恒、原子守恒配平化学方程式。
③由于Fe2+催化H2O2分解,因此纳米零价铁的作用是与HCl溶液反应生成Fe2+。
17.答案 (1)NO2　(2)硝酸将Fe2+氧化成了Fe3+,Fe2+有还原性
(3)4H++2N+CuCu2++2NO2↑+2H2O
(4)将NO2转化为NO
(5)AB　(6)浓硝酸　新制FeSO4溶液
解析 (1)浓硝酸与FeSO4反应生成Fe3+和NO2,红棕色气体为NO2。(2)KSCN溶液用于检验Fe3+的存在与否,取深棕色溶液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液变红色,说明溶液中含有Fe3+,硝酸将亚铁离子氧化成了铁离子,Fe2+有还原性。(3)铜与浓硝酸反应的离子方程式为4H++2N+CuCu2++2NO2↑+2H2O。(4)装置乙中为水,其作用为与NO2反应,将NO2转化为NO。(5)第ⅱ步中,甲中加入适量浓硝酸后与Cu反应生成NO2,生成的NO2经过水转化为NO,NO进入硫酸亚铁和硫酸铁溶液中,观察到硫酸亚铁溶液变深棕色,硫酸铁溶液无明显现象,能说明Fe2+与NO发生了反应,而Fe3+不与NO反应。关闭b,打开c,此时生成的NO2不经过水,NO2进入硫酸亚铁溶液和硫酸铁溶液中,观察到硫酸亚铁溶液还是变深棕色,硫酸铁溶液无明显现象,说明Fe2+与NO2发生了反应,而Fe3+不与NO2反应,故选AB。(6)实验证明NO2和NO都能使FeSO4溶液变深棕色,实验一中硫酸亚铁过量,导致生成的NO2与硫酸亚铁反应使溶液呈深棕色,要观察到预期现象,只要保证Fe2+全部被氧化成Fe3+即可,则具体实验操作为向盛有浓硝酸的试管中滴入几滴新制FeSO4溶液,振荡。
18.答案 (1)取样品于试管中,先滴加KSCN溶液,无明显现象,再滴加氯水、过氧化氢或稀硝酸等氧化剂,溶液由浅绿色变为血红色,则样品中含有Fe2+
(2)B　(3)0.07a　(4)H2O　NaClO　(5)丁达尔效应
解析 (1)证明步骤①滤液中含有Fe2+的方法是取样品于试管中,先滴加KSCN溶液,无明显现象,再滴加氯水、过氧化氢或稀硝酸等氧化剂,溶液由浅绿色变为血红色,则样品中含有Fe2+。
(2)步骤②加入过量H2O2发生的反应是Fe2+被过氧化氢氧化生成Fe3+。O2具有氧化性能将Fe2+氧化,该步骤中H2O2还可替换为O2。
(3)若实验中铁无损耗,最后Fe2O3为a g,Fe2O3含有铁元素的质量为×a g=0.7a g,则每片补血剂中含铁元素的质量为=0.07a g。
(4)根据质量守恒,则X的化学式为H2O,该反应中氧化剂为NaClO,氯由+1价降为-1价。
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