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专题形成性评价(四)(专题9)
(75分钟　100分)
一、选择题(本题包括13小题,每小题3分,共39分。每题只有一个选项最符合题意。)
1.2024年4月26日,神舟十八号航天员与神舟十七号航天员成功在空间站会师。下列说法错误的是(　　)
A.宇航员喜欢吃的“宫保鸡丁”主要成分是有机物
B.空间站广泛使用的钛合金,属于金属材料
C.飞船返回舱外面是一层耐高温的氮化硅陶瓷,属于新型无机非金属材料
D.中国空间站的太阳能电池板主要材料是SiO2
2.(2024·常州高一检测)金属的冶炼体现了人类文明的发展历程,下列关于金属冶炼的说法正确的是(　　)
A.制铝:将Al(OH)3溶于盐酸中,电解得AlCl3溶液
B.炼铁:用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
C.制铜:曾青(CuSO4)得铁,则化为铜过程中发生复分解反应
D.制钠:高温分解NaCl制备Na
(2024·镇江中学高一检测)阅读下列材料,完成3~5题:
　　铁元素是重要的金属元素,含有铁元素的物质,在人类的生产生活中有着重要的应用。Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH<0是炼铁工业中的主反应。硫铁矿烧渣中含有大量Fe(OH)3,工业上常用于制取绿矾(FeSO4·7H2O)。铁元素的常见价态有+2、+3价,实验室可用赤血盐(K3)溶液检验Fe2+,黄血盐(K4)溶液检验Fe3+。
3.下列关于铁及其化合物的性质与用途,不具有对应关系的是(　　)
A.Fe具有还原性,可用作食品抗氧化剂
B.Fe2O3属于碱性氧化物,可用作粉刷墙壁的红色涂料
C.FeCl3溶液中Fe3+具有较强的氧化性,可制作印刷电路板
D.Fe(OH)3胶体具有吸附性,可用作自来水的净水剂
4.在指定条件下,下列选项所示的物质间转化能实现的是(　　)
①Fe(s)Fe3O4(s)
②FeCl3(aq)Fe(OH)3
③Fe3+(aq)Fe
④Fe2O3FeSO4(aq)
A.①②　B.③④　C.①③　D.②④
5.由硫铁矿烧渣(主要含Fe2O3、Al2O3、SiO2)制取绿矾的流程如下:
下列有关说法不正确的是(　　)
A.第一次“过滤”所得滤渣的主要成分是SiO2
B.“反应”时发生的主要反应为2Fe3++Fe===3Fe2+
C.“检验”时可用K4溶液检验上一步“反应”是否进行完全
D.“调pH”的主要目的是将未被还原的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除杂
6.(2024·徐州高一检测)下列有关铁及其化合物的说法正确的是(　　)
A.Fe2O3是一种红棕色粉末,俗称铁红
B.Fe2(SO4)3与KSCN反应产生血红色沉淀
C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质,可以向溶液中加入过量的铜粉,然后过滤
D.Fe(OH)2为白色固体,不溶于水,能在空气中稳定存在
7.(2024·苏州高一检测)镍(Ni)与Fe单质化学性质相似,金属活动性比铁略低。下列有关说法正确的是(　　)
A.常温下可用铁制容器盛放波尔多液
B.常温下可用镍制容器盛放稀硝酸
C.高温下用焦炭还原NiO可生成镍
D.不锈钢硬度比纯铁大,熔点比纯铁高
8.(2024·苏州高一检测)下列实验探究方案能达到探究目的的是(　　)
选项 探究方案 探究目的
A 向盛有FeSO4溶液的试管中滴加几滴KSCN溶液,振荡,再滴加几滴新制的氯水,观察溶液颜色变化 Fe2+具有还原性
B 将铁锈溶于过量浓盐酸,再滴入几滴KMnO4溶液,观察溶液颜色变化 铁锈中含有Fe2+
C 向Fe(NO3)2溶液中滴入硫酸酸化的H2O2溶液,观察溶液颜色变化 H2O2具有氧化性
D 向装有溶液X的试管中滴入稀的NaOH溶液,在试管口放湿润的红色石蕊试纸,观察试纸颜色变化 溶液X中存在
9.(2024·徐州高一检测)元素的“价-类”二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具,它指的是以元素的化合价为纵坐标,以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图。如图所示为铁元素的“价-类”二维图,其中的箭头表示部分物质间的转化关系,下列说法正确的是(　　)
A.在溶液中加入足量新制氯水,可实现图中Fe3+转化为Fe2+
B.在溶液中滴加KSCN溶液,溶液显红色,证明原溶液中有Fe3+,无Fe2+
C.由图可预测:高铁酸盐(Fe)具有强氧化性
D.FeO是一种黑色粉末,只能用作还原剂
10.在下列溶液中加入KSCN溶液,溶液不会显血红色的是(　　)
A.加入足量铁粉后的Fe2(SO4)3溶液
B.Fe在Cl2中燃烧所得产物的水溶液
C.长期暴露在空气中的FeSO4溶液
D.加入氯水后的FeSO4溶液
【补偿训练】下列铁的化合物通过化合反应、置换反应、复分解反应均能得到的是(　　)
A.Fe3O4 B.Fe2(SO4)3
C.FeCl2 D.Fe(OH)3
11.关于如图所示的转化过程关系,下列分析不正确的是(　　)
A.Fe3O4中铁元素的化合价为+2、+3
B.过程Ⅰ的化学方程式为2Fe3O46FeO+O2↑
C.过程Ⅱ中每消耗72 g FeO转移1 mol电子
D.该过程中的总反应为2H2O===2H2↑+O2↑,Fe3O4的作用为催化剂
12.(2024·南京师大附中高一检测)FeCO3与砂糖混用可以作补血剂,实验室里制备FeCO3的流程如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.可利用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质
B.沉淀过程发生反应的离子方程式为Fe2++2HC===FeCO3↓+H2O+CO2↑
C.过滤操作的常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒
D.FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO
13.(2024·连云港高一检测)铁、铜混合粉末12.0 g加入100 mL 3.0 mol·FeCl3溶液中,充分反应后,剩余固体的质量为2.8 g。下列说法正确的是(　　)
A.剩余固体是铁、铜混合物
B.原固体混合物中铜的质量是9.6 g
C.反应后溶液中n(Fe3+)=0.10 mol
D.反应后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.45 mol
二、非选择题(本题包括4小题,共61分)
14.(15分)电子工业中,常用FeCl3溶液腐蚀铜(原理为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+)制造印刷线路板。为了从腐蚀废液中回收铜并重新得到FeCl3溶液,可以采用下列步骤:
(1)操作①的名称是_____________________。(2分)
(2)物质A是________________________(用化学式表示)。(2分)
(3)滤渣为混合物,物质B是__________________(用化学式表示)。(3分)
(4)废液中加入过量A发生反应的离子方程式:______________________。(4分)
(5)若将③中Cl2换为酸化的H2O2,也可达到目的,写出H2O2参与的反应③的离子方程式:_______________________________________________________。(4分)
15.(15分)硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上可用作补血剂。某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下:
请回答下列问题:
(1)用10 mol·L-1浓硫酸配制1 mol·L-1硫酸,所用玻璃仪器除烧杯和容量瓶外,还需要部分仪器,以下仪器不需要用到的是____________(填序号)。(2分)
a.量筒　b.玻璃棒　c.漏斗　d.胶头滴管 e.托盘天平
(2)证明步骤①滤液中含有Fe2+的方法是____________________________。(3分)
(3)步骤②加入过量H2O2的目的是_________________________________。(2分)
(4)步骤③中反应的离子方程式是__________________________________。(2分)
(5)步骤④中一系列处理的操作步骤:过滤、_____________________、灼烧、__________________、称量。(4分)
(6)若实验中铁无损耗,则每片补血剂中含铁元素的质量为____________g。(2分)
16.(16分)(2024·江苏连云港高中校考)某化学学习小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性,请协助他们完成实验报告。
实验目的:探究铁及其化合物的氧化性和还原性
实验试剂及仪器:FeCl2溶液、FeCl3溶液、氯水、KSCN溶液、铁粉、锌片、铜片、稀硫酸、胶头滴管、试管
(1)实验记录(仿照①实验作答,填写划线部分)(7分)
序 号 实验 设计 实验 现象 离子 方程式 解释 与结论
① 在铁粉中滴入稀硫酸 铁粉溶解,溶液由无色变为浅绿色,生成无色无味气体 Fe+2H+=== Fe2++H2↑ Fe具有还原性
② FeCl2溶液中滴入KSCN溶液再加氯水 滴入KSCN溶液无明显变化,加入氯水立即变成血红色 Ⅰ__________ ___________、 Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3 Ⅱ__________ ____________
③ FeCl2溶液中加入锌片 锌片溶解,溶液的浅绿色逐渐褪去 Zn+Fe2+=== Zn2++Fe Ⅲ__________ ____________
④ Ⅳ_______ _________ 铜片溶解且溶液的血红色逐渐褪去 Ⅴ__________ ____________ Fe3+具有氧化性
(2)学习小组的同学将从本实验中获得的知识推广到其他类物质的学习,请判断下列物质既有氧化性又有还原性的是____________(填写选项字母)。(1分)
A.Cl2　　　　 B.Na
C.Mg2+ D.H2O2
(3)在实验②中,有部分同学在氯化亚铁溶液中滴入硫氰化钾溶液后出现血红色,你认为是什么原因_________________________________, 你对实验员在配制氯化亚铁溶液时提出的建议是______________________________________。(4分)
(4)在配制氯化铁溶液时,含有少量Fe2+,为检验少量Fe2+的存在,请从下列物质中选择合适的试剂____________(填写选项字母)。(4分)
A.NaNO3溶液
B.浓盐酸
C.NaOH溶液
请简述实验过程:___________________________________________________。
17.(15分)(2024·苏州梁丰高级中学高一检测)硫酸亚铁是重要的化工原料,以硫酸亚铁为原料可以获得下列物质:
(1)保存硫酸亚铁溶液时,为防止FeSO4溶液氧化变质,常在硫酸亚铁溶液加入少量____________。(2分)
(2)制备Fe4(OH)2(SO4)5:第①步反应的离子方程式为________________________。(3分)
(3)氧化共沉淀法制备纳米Fe3O4:
Ⅰ.氧化Fe2+生成FeO(OH):将FeSO4溶液用NaOH溶液调节pH至a,再加入H2O2溶液,立即得到FeO(OH)红棕色悬浊液。上述反应完成后,测得a值与FeO(OH)产率及其生成后溶液pH的关系,结果如下:
(常温下:pH=7为中性;pH>7呈碱性,pH越大碱性越强;pH<7呈酸性,pH越小酸性越强)
a 7.0 8.0 9.0
FeO(OH)的产量 <50% 95% >95%
FeO(OH)生成后溶液pH 接近4 接近4 接近4
经检验:当a=7时,产物中存在大量Fe2O3,对Fe2O3的产生提出两种假设:
i.反应过程中溶液酸性增强,导致FeO(OH)向Fe2O3转化;
ii.溶液中存在少量Fe2+,导致FeO(OH)向Fe2O3转化。
①经分析,假设i不成立的实验依据是_______________________________。(3分)
②如果假设ii是成立的,则随a值增大FeO(OH)产量增大的原因是____________
_______________________________________(结合反应方程式解释)。(4分)
Ⅱ.FeO(OH)与Fe2+共沉淀:共沉淀时的反应条件对产物纯度和产率的影响极大。已知N=,其他条件一定时,测得纳米Fe3O4的产率随N的变化曲线如图所示:
③经理论分析,N=2共沉淀时纳米Fe3O4产率应最高,事实并非如此的可能原因是_____________________________________________________________。(3分) 专题形成性评价(四)(专题9)
(75分钟　100分)
一、选择题(本题包括13小题,每小题3分,共39分。每题只有一个选项最符合题意。)
1.2024年4月26日,神舟十八号航天员与神舟十七号航天员成功在空间站会师。下列说法错误的是(　　)
A.宇航员喜欢吃的“宫保鸡丁”主要成分是有机物
B.空间站广泛使用的钛合金,属于金属材料
C.飞船返回舱外面是一层耐高温的氮化硅陶瓷,属于新型无机非金属材料
D.中国空间站的太阳能电池板主要材料是SiO2
【解析】选D。A.“宫保鸡丁”主要成分是鸡肉,属于蛋白质,蛋白质属于有机物,故A正确;B.广泛使用的钛合金属于金属材料,故B正确;C.陶瓷材料属于耐高温的无机非金属材料,氮化硅陶瓷属于新型的无机非金属材料,故C正确;D.目前太阳能电池主要是利用Si的光电效应,不是SiO2,故D错误。
2.(2024·常州高一检测)金属的冶炼体现了人类文明的发展历程,下列关于金属冶炼的说法正确的是(　　)
A.制铝:将Al(OH)3溶于盐酸中,电解得AlCl3溶液
B.炼铁:用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
C.制铜:曾青(CuSO4)得铁,则化为铜过程中发生复分解反应
D.制钠:高温分解NaCl制备Na
【解析】选B。电解熔融Al2O3冶炼金属铝,A错误;用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物冶炼铁,B正确;曾青(CuSO4)得铁,则化为铜过程中发生反应:Fe+CuSO4===FeSO4+Cu,属于置换反应,C错误;电解熔融NaCl冶炼金属Na,D错误。
(2024·镇江中学高一检测)阅读下列材料,完成3~5题:
　　铁元素是重要的金属元素,含有铁元素的物质,在人类的生产生活中有着重要的应用。Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)　ΔH<0是炼铁工业中的主反应。硫铁矿烧渣中含有大量Fe(OH)3,工业上常用于制取绿矾(FeSO4·7H2O)。铁元素的常见价态有+2、+3价,实验室可用赤血盐(K3)溶液检验Fe2+,黄血盐(K4)溶液检验Fe3+。
3.下列关于铁及其化合物的性质与用途,不具有对应关系的是(　　)
A.Fe具有还原性,可用作食品抗氧化剂
B.Fe2O3属于碱性氧化物,可用作粉刷墙壁的红色涂料
C.FeCl3溶液中Fe3+具有较强的氧化性,可制作印刷电路板
D.Fe(OH)3胶体具有吸附性,可用作自来水的净水剂
【解析】选B。Fe具有还原性,能与氧气反应,可用作食品抗氧化剂,性质和用途相对应,A不符合题意;Fe2O3呈红棕色,可用作粉刷墙壁的红色涂料,选项中性质和用途不相对应,B符合题意;FeCl3溶液中Fe3+具有较强的氧化性,能与铜反应,故可制作印刷电路板,性质和用途相对应,C不符合题意;Fe(OH)3胶体具有吸附性,能吸附悬浮性杂质,可用作自来水的净水剂,性质和用途相对应,D不符合题意。
4.在指定条件下,下列选项所示的物质间转化能实现的是(　　)
①Fe(s)Fe3O4(s)
②FeCl3(aq)Fe(OH)3
③Fe3+(aq)Fe
④Fe2O3FeSO4(aq)
A.①②　B.③④　C.①③　D.②④
【解析】选A。①铁和O2在点燃条件下反应生成四氧化三铁,故①能实现;②氯化铁和氨水反应生成氢氧化铁沉淀和氯化铵,故②能实现;③2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,铜不能置换出铁,故③不能实现;④氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水,故④不能实现。
5.由硫铁矿烧渣(主要含Fe2O3、Al2O3、SiO2)制取绿矾的流程如下:
下列有关说法不正确的是(　　)
A.第一次“过滤”所得滤渣的主要成分是SiO2
B.“反应”时发生的主要反应为2Fe3++Fe===3Fe2+
C.“检验”时可用K4溶液检验上一步“反应”是否进行完全
D.“调pH”的主要目的是将未被还原的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除杂
【解析】选D。硫铁矿烧渣酸溶后,二氧化硅不反应,过滤得到的滤渣为二氧化硅,滤液中的金属离子为Al3+和Fe3+,加入过量铁粉的目的是将铁离子完全转化为亚铁离子,检验过程用K4溶液检验Fe3+,无现象则完全反应,NaOH溶液调节pH是将Al3+转化为Al(OH)3沉淀,过滤后滤渣为Al(OH)3沉淀,经过一系列操作得到绿矾。A.根据分析,第一次“过滤”所得滤渣的主要成分是SiO2,A正确;B.“反应”时,加入过量铁粉的目的是将铁离子完全转化为亚铁离子,发生的主要反应为2Fe3++Fe===3Fe2+,B正确;C.根据分析,“检验”时可用K4溶液检验上一步“反应”是否进行完全,C正确;D.“调pH”的主要目的是将Al3+转化为Al(OH)3沉淀除杂,D错误。
6.(2024·徐州高一检测)下列有关铁及其化合物的说法正确的是(　　)
A.Fe2O3是一种红棕色粉末,俗称铁红
B.Fe2(SO4)3与KSCN反应产生血红色沉淀
C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质,可以向溶液中加入过量的铜粉,然后过滤
D.Fe(OH)2为白色固体,不溶于水,能在空气中稳定存在
【解析】选A。Fe2O3俗称铁红,是一种红棕色粉末,是铁锈的主要成分,A正确;Fe2(SO4)3与KSCN发生络合反应生成血红色物质,不生成沉淀,B错误;铜可以和三价铁反应生成亚铁离子但同时也生成氯化铜,能除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质但引入新的杂质,应该向溶液中加入过量的铁粉,过滤除去,C错误;Fe(OH)2为白色固体,不溶于水,在空气中易被氧气氧化为氢氧化铁,D错误。
7.(2024·苏州高一检测)镍(Ni)与Fe单质化学性质相似,金属活动性比铁略低。下列有关说法正确的是(　　)
A.常温下可用铁制容器盛放波尔多液
B.常温下可用镍制容器盛放稀硝酸
C.高温下用焦炭还原NiO可生成镍
D.不锈钢硬度比纯铁大,熔点比纯铁高
【解析】选C。波尔多液是用CuSO4溶液和Ca(OH)2按一定比例混合配制的,由于Fe+CuSO4===FeSO4+Cu,故常温下不可用铁制容器盛放波尔多液,A错误;镍(Ni)与Fe单质化学性质相似,金属活动性比铁略低,故常温下不可用镍制容器盛放稀硝酸,因为Ni能与稀硝酸反应,B错误;根据高炉炼铁原理可知,高温下用焦炭还原NiO可生成镍,C正确;合金的硬度比成分金属的大,熔点比成分金属的低,故不锈钢硬度比纯铁大,熔点比纯铁低,D错误。
8.(2024·苏州高一检测)下列实验探究方案能达到探究目的的是(　　)
选项 探究方案 探究目的
A 向盛有FeSO4溶液的试管中滴加几滴KSCN溶液,振荡,再滴加几滴新制的氯水,观察溶液颜色变化 Fe2+具有还原性
B 将铁锈溶于过量浓盐酸,再滴入几滴KMnO4溶液,观察溶液颜色变化 铁锈中含有Fe2+
C 向Fe(NO3)2溶液中滴入硫酸酸化的H2O2溶液,观察溶液颜色变化 H2O2具有氧化性
D 向装有溶液X的试管中滴入稀的NaOH溶液,在试管口放湿润的红色石蕊试纸,观察试纸颜色变化 溶液X中存在
【解析】选A。向盛有FeSO4溶液的试管中滴加几滴KSCN溶液,振荡,再滴加几滴新制的氯水,溶液变为血红色,说明生成了Fe3+,则说明Fe2+变为Fe3+,即Fe2+有还原性,A符合题意;将铁锈溶于过量浓盐酸,再滴入几滴KMnO4溶液,高锰酸钾溶液褪色,可能是盐酸与高锰酸钾反应使高锰酸钾溶液褪色,不能证明溶液中含有Fe2+,B不符合题意;Fe2+、硝酸根离子在酸性条件下发生氧化还原反应,不能证明H2O2氧化Fe2+,C不符合题意;向装有溶液X的试管中滴入稀的NaOH溶液,在试管口放湿润的红色石蕊试纸,还需要加热,若试纸变蓝,才能证明溶液中含有铵根离子,D不符合题意。
9.(2024·徐州高一检测)元素的“价-类”二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具,它指的是以元素的化合价为纵坐标,以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图。如图所示为铁元素的“价-类”二维图,其中的箭头表示部分物质间的转化关系,下列说法正确的是(　　)
A.在溶液中加入足量新制氯水,可实现图中Fe3+转化为Fe2+
B.在溶液中滴加KSCN溶液,溶液显红色,证明原溶液中有Fe3+,无Fe2+
C.由图可预测:高铁酸盐(Fe)具有强氧化性
D.FeO是一种黑色粉末,只能用作还原剂
【解析】选C。Fe3+转化为Fe2+需要加入还原剂,新制氯水中没有合适的还原剂,A错误;溶液中滴加KSCN,溶液呈红色,说明原溶液中有Fe3+,但是不能说明Fe2+存在与否,B错误;中Fe为+6价,Fe化合价较高容易得电子,因此高铁酸盐具有强氧化性,C正确;FeO是一种黑色粉末,铁为+2价,属于中间价态,既可以作氧化剂,也可以作还原剂,D错误。
10.在下列溶液中加入KSCN溶液,溶液不会显血红色的是(　　)
A.加入足量铁粉后的Fe2(SO4)3溶液
B.Fe在Cl2中燃烧所得产物的水溶液
C.长期暴露在空气中的FeSO4溶液
D.加入氯水后的FeSO4溶液
【解析】选A。加入足量铁粉后的Fe2(SO4)3溶液,发生反应Fe+2Fe3+===3Fe2+,溶液中无铁离子存在,加入KSCN溶液,溶液不会显血红色,故A正确;Fe在Cl2中燃烧所得产物的水溶液为氯化铁溶液,溶液中加入KSCN溶液,溶液会显血红色,故B错误;长期暴露在空气中的FeSO4溶液,易被氧化为硫酸铁,溶液中加入KSCN溶液,溶液会显血红色,故C错误;加入氯水后的FeSO4溶液,Fe2+能被氯气氧化为Fe3+,所以加KSCN溶液后显血红色,故D错误。
【补偿训练】下列铁的化合物通过化合反应、置换反应、复分解反应均能得到的是(　　)
A.Fe3O4 B.Fe2(SO4)3
C.FeCl2 D.Fe(OH)3
【解析】选C。Fe3O4无法通过复分解反应得到,A错误;硫酸铁可以通过氢氧化铁与稀硫酸发生复分解反应得到,但无法通过置换反应和化合反应得到,B错误;FeCl2可以由FeCl3和Fe的化合得到,也可以由Fe和HCl的置换得到,也可以由Fe(OH)2和HCl的复分解得到,C正确;Fe(OH)3可以通过Fe(OH)2和氧气、水的化合得到,也可以通过氯化铁与氢氧化钠的复分解反应得到,但无法通过置换得到,D错误。
11.关于如图所示的转化过程关系,下列分析不正确的是(　　)
A.Fe3O4中铁元素的化合价为+2、+3
B.过程Ⅰ的化学方程式为2Fe3O46FeO+O2↑
C.过程Ⅱ中每消耗72 g FeO转移1 mol电子
D.该过程中的总反应为2H2O===2H2↑+O2↑,Fe3O4的作用为催化剂
【解析】选C。Fe3O4的化学式可以改写成FeO·Fe2O3,则Fe3O4中铁元素的化合价为+2、+3,A正确;由图分析,Fe3O4在太阳能的作用下分解生成FeO和O2,化学方程式为2Fe3O46FeO+O2↑,B正确;FeO与H2O反应生成Fe3O4和H2,化学方程式为3FeO+H2OFe3O4+H2↑,根据关系3 mol FeO~2 mol e-,72 g FeO的物质的量为1 mol,故转移mol电子,C错误;根据转化关系的方程式,过程Ⅰ:2Fe3O46FeO+O2↑,过程Ⅱ:3FeO+H2OFe3O4+H2↑,则总反应为2H2O===2H2↑+O2↑,Fe3O4的作用为催化剂,D正确。
12.(2024·南京师大附中高一检测)FeCO3与砂糖混用可以作补血剂,实验室里制备FeCO3的流程如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.可利用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质
B.沉淀过程发生反应的离子方程式为Fe2++2HC===FeCO3↓+H2O+CO2↑
C.过滤操作的常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒
D.FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO
【解析】选D。A.Fe2+变质会生成Fe3+,则只需检验溶液中是否含有Fe3+,可利用KSCN和Fe3+反应溶液显红色进行检验,A正确;B.FeSO4与NH4HCO3溶液发生的反应为Fe2++2HC===FeCO3↓+H2O+CO2↑,故离子方程式书写正确,B正确;C.过滤操作中需要用到漏斗,用玻璃棒引流,烧杯盛放溶液,所以过滤操作的常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒,C正确;D.二价铁在空气中加热易被氧化为三价铁,FeCO3在空气中高温分解生成Fe2O3,D错误。
13.(2024·连云港高一检测)铁、铜混合粉末12.0 g加入100 mL 3.0 mol·FeCl3溶液中,充分反应后,剩余固体的质量为2.8 g。下列说法正确的是(　　)
A.剩余固体是铁、铜混合物
B.原固体混合物中铜的质量是9.6 g
C.反应后溶液中n(Fe3+)=0.10 mol
D.反应后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.45 mol
【解析】选D。因为有固体剩余,所以FeCl3全部消耗,所以消耗的n(Fe3+)=0.3 mol,设反应消耗的铁为x mol,反应消耗的铜为y mol,则可列方程组:,解得:。
铁比铜活泼,铁首先反应、然后铜反应,因为铜已开始消耗,所以剩余固体为铜,A错误;因为消耗的铜为0.1 mol,质量为6.4 g,再加上剩余的2.8 g铜,原固体混合物中铜的质量是9.2 g,B错误;铜会和铁离子反应生成亚铁离子、铜离子,铜过量,故反应后溶液没有Fe3+,C错误;因为反应后溶液溶质为FeCl2和CuCl2,所以2[n(Fe2+)+n(Cu2+)]=n(Cl-)=0.3×3 mol,故n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.45 mol,D正确。
二、非选择题(本题包括4小题,共61分)
14.(15分)电子工业中,常用FeCl3溶液腐蚀铜(原理为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+)制造印刷线路板。为了从腐蚀废液中回收铜并重新得到FeCl3溶液,可以采用下列步骤:
(1)操作①的名称是_____________________。(2分)
答案:(1)过滤　
【解析】电子工业中,常用FeCl3溶液腐蚀铜(原理为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+)制造印刷线路板,则腐蚀废液中主要为氯化铜、氯化铁和氯化亚铁,加入过量A,产生滤液和滤渣,向滤液中通入氯气生成氯化铁,说明滤液为氯化亚铁,则A为单质铁,则滤渣为铁和铜;向滤渣中加入过量B,充分反应后过滤,得到单质铜和氯化亚铁,说明B为稀盐酸。(1)根据流程,操作①后得到滤液和滤渣,故操作为过滤。
(2)物质A是________________________(用化学式表示)。(2分)
答案: (2)Fe　
【解析】(2)根据分析可知,物质A为Fe。
(3)滤渣为混合物,物质B是__________________(用化学式表示)。(3分)
答案: (3)HCl
【解析】(3)滤渣为混合物,根据分析,物质B为HCl。
(4)废液中加入过量A发生反应的离子方程式:______________________。(4分)
答案: (4)Fe+2Fe3+===3Fe2+、Fe+Cu2+===Fe2++Cu
【解析】(4)废液中加入过量铁,铁与铁离子生成亚铁离子,铁与铜离子反应生成亚铁离子和铜,则离子方程式为Fe+2Fe3+===3Fe2+、Fe+Cu2+===Fe2++Cu。
(5)若将③中Cl2换为酸化的H2O2,也可达到目的,写出H2O2参与的反应③的离子方程式:_______________________________________________________。(4分)
答案: (5)2Fe2++H2O2+2H+===2H2O+2Fe3+
【解析】(5)亚铁离子和过氧化氢发生氧化还原反应生成铁离子和水,离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+===2H2O+2Fe3+。
15.(15分)硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上可用作补血剂。某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下:
请回答下列问题:
(1)用10 mol·L-1浓硫酸配制1 mol·L-1硫酸,所用玻璃仪器除烧杯和容量瓶外,还需要部分仪器,以下仪器不需要用到的是____________(填序号)。(2分)
a.量筒　b.玻璃棒　c.漏斗　d.胶头滴管 e.托盘天平
答案:(1)ce
【解析】由流程图可知,将补血剂中的Fe2+配成溶液,将Fe2+氧化为Fe3+,使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀,再转化为氧化铁,通过测定氧化铁的质量,计算补血剂中铁元素的含量。(1)用10 mol·L-1浓硫酸配制1 mol·L-1硫酸,所用玻璃仪器除烧杯和容量瓶外,还需要量筒、玻璃棒和胶头滴管,不需要漏斗、托盘天平。
(2)证明步骤①滤液中含有Fe2+的方法是____________________________。(3分)
答案: (2)取少量步骤①中滤液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,溶液不变红,再滴加几滴新制氯水(或双氧水等合理氧化剂)后溶液变血红色
【解析】(2)含铁离子的溶液中滴加KSCN溶液后会变为血红色,证明步骤①滤液中含有Fe2+的方法是用试管取少量步骤①中滤液,滴加几滴KSCN溶液,溶液不变血红色,再滴加几滴新制氯水(或双氧水等合理氧化剂)后溶液变血红色。
(3)步骤②加入过量H2O2的目的是_________________________________。(2分)
答案: (3)将Fe2+全部氧化为Fe3+
【解析】(3)由于H2O2具有氧化性,步骤②加入过量H2O2的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+。
(4)步骤③中反应的离子方程式是__________________________________。(2分)
答案: (4)Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3N
【解析】(4)步骤③的目的是将Fe3+全部转化为Fe(OH)3,所以步骤③需加入过量的氨水,反应的离子方程式是Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3N。
(5)步骤④中一系列处理的操作步骤:过滤、_____________________、灼烧、__________________、称量。(4分)
答案: (5)洗涤　冷却　
【解析】(5)步骤④的目的是将产生的红褐色悬浊液分离,最终得到固体Fe2O3,步骤④中一系列处理的操作步骤:过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。
(6)若实验中铁无损耗,则每片补血剂中含铁元素的质量为____________g。(2分)
答案: (6)0.07a
【解析】(6)由于实验中铁无损耗,根据铁元素守恒得,每片补血剂中m(Fe)=(×) g=0.07a g,则每片补血剂中含铁元素的质量为0.07a g。
16.(16分)(2024·江苏连云港高中校考)某化学学习小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性,请协助他们完成实验报告。
实验目的:探究铁及其化合物的氧化性和还原性
实验试剂及仪器:FeCl2溶液、FeCl3溶液、氯水、KSCN溶液、铁粉、锌片、铜片、稀硫酸、胶头滴管、试管
(1)实验记录(仿照①实验作答,填写划线部分)(7分)
序 号 实验 设计 实验 现象 离子 方程式 解释 与结论
① 在铁粉中滴入稀硫酸 铁粉溶解,溶液由无色变为浅绿色,生成无色无味气体 Fe+2H+=== Fe2++H2↑ Fe具有还原性
② FeCl2溶液中滴入KSCN溶液再加氯水 滴入KSCN溶液无明显变化,加入氯水立即变成血红色 Ⅰ__________ ___________、 Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3 Ⅱ__________ ____________
③ FeCl2溶液中加入锌片 锌片溶解,溶液的浅绿色逐渐褪去 Zn+Fe2+=== Zn2++Fe Ⅲ__________ ____________
④ Ⅳ_______ _________ 铜片溶解且溶液的血红色逐渐褪去 Ⅴ__________ ____________ Fe3+具有氧化性
答案:(1)Ⅰ.2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
Ⅱ.Fe2+具有还原性
Ⅲ.Fe2+具有氧化性
Ⅳ.向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,再加入铜片
Ⅴ.2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+
【解析】(1)②氯化亚铁溶液中滴入硫氰化钾溶液再加氯水,具有还原性的亚铁离子与具有氧化性的氯气发生氧化还原反应生成铁离子,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。③氯化亚铁溶液中加入锌片,具有氧化性的亚铁离子与锌发生置换反应生成铁和锌离子。④由题给信息可知,该实验发生的反应为滴有硫氰化钾的氯化铁溶液与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜,则实验设计为向氯化铁溶液中滴加硫氰化钾溶液,再加入铜片。
(2)学习小组的同学将从本实验中获得的知识推广到其他类物质的学习,请判断下列物质既有氧化性又有还原性的是____________(填写选项字母)。(1分)
A.Cl2　　　　 B.Na
C.Mg2+ D.H2O2
答案: (2)AD　
【解析】(2)A.氯气中氯元素的化合价为中间价态,既有氧化性又有还原性,选项A符合题意;B.金属钠中钠元素的化合价为最低价态,只有还原性,选项B不符合题意;C.镁离子中镁元素的化合价为最高价态,只有氧化性,选项C不符合题意;D.过氧化氢中氧元素的化合价为中间价态,既有氧化性又有还原性,选项D符合题意。
(3)在实验②中,有部分同学在氯化亚铁溶液中滴入硫氰化钾溶液后出现血红色,你认为是什么原因_________________________________, 你对实验员在配制氯化亚铁溶液时提出的建议是______________________________________。(4分)
答案: (3)溶液中有Fe2+被氧化为Fe3+　配制FeCl2溶液时要加入足量的铁粉
【解析】(3)在氯化亚铁溶液中滴入硫氰化钾溶液后出现血红色说明溶液中含有铁离子,原因是亚铁离子被空气中的氧气氧化为铁离子,则配制氯化亚铁溶液时,可以加入足量的铁粉。
(4)在配制氯化铁溶液时,含有少量Fe2+,为检验少量Fe2+的存在,请从下列物质中选择合适的试剂____________(填写选项字母)。(4分)
A.NaNO3溶液
B.浓盐酸
C.NaOH溶液
请简述实验过程:___________________________________________________。
答案: (4)AB　取少量待测液于试管中,向试管中滴入硝酸钠溶液和浓盐酸,观察到试管上方有红棕色气体产生
【解析】(4)Fe2+具有还原性,滴入NaNO3溶液和浓盐酸,相当于引入浓硝酸,浓硝酸与Fe2+反应产生红棕色的NO2气体,C项,Fe2+、Fe3+都与NaOH溶液反应,但Fe2+是少量,反应现象不明显;取少量待测液于试管中,向试管中滴入硝酸钠溶液和浓盐酸,观察到试管上方有红棕色气体产生,证明溶液中有Fe2+。
17.(15分)(2024·苏州梁丰高级中学高一检测)硫酸亚铁是重要的化工原料,以硫酸亚铁为原料可以获得下列物质:
(1)保存硫酸亚铁溶液时,为防止FeSO4溶液氧化变质,常在硫酸亚铁溶液加入少量____________。(2分)
答案:(1)铁粉　
【解析】(1)保存硫酸亚铁溶液时,为防止FeSO4溶液氧化变质,常在硫酸亚铁溶液中加入少量铁粉。
(2)制备Fe4(OH)2(SO4)5:第①步反应的离子方程式为________________________。(3分)
答案: (2)2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O
【解析】(2)制备Fe4(OH)2(SO4)5的第①步反应是向硫酸酸化的FeSO4溶液中加入H2O2溶液,发生氧化还原反应生成Fe2(SO4)3,该反应的离子方程式为2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O。
(3)氧化共沉淀法制备纳米Fe3O4:
Ⅰ.氧化Fe2+生成FeO(OH):将FeSO4溶液用NaOH溶液调节pH至a,再加入H2O2溶液,立即得到FeO(OH)红棕色悬浊液。上述反应完成后,测得a值与FeO(OH)产率及其生成后溶液pH的关系,结果如下:
(常温下:pH=7为中性;pH>7呈碱性,pH越大碱性越强;pH<7呈酸性,pH越小酸性越强)
a 7.0 8.0 9.0
FeO(OH)的产量 <50% 95% >95%
FeO(OH)生成后溶液pH 接近4 接近4 接近4
经检验:当a=7时,产物中存在大量Fe2O3,对Fe2O3的产生提出两种假设:
i.反应过程中溶液酸性增强,导致FeO(OH)向Fe2O3转化;
ii.溶液中存在少量Fe2+,导致FeO(OH)向Fe2O3转化。
①经分析,假设i不成立的实验依据是_______________________________。(3分)
②如果假设ii是成立的,则随a值增大FeO(OH)产量增大的原因是____________
_______________________________________(结合反应方程式解释)。(4分)
Ⅱ.FeO(OH)与Fe2+共沉淀:共沉淀时的反应条件对产物纯度和产率的影响极大。已知N=,其他条件一定时,测得纳米Fe3O4的产率随N的变化曲线如图所示:
③经理论分析,N=2共沉淀时纳米Fe3O4产率应最高,事实并非如此的可能原因是_____________________________________________________________。(3分)
答案: (3)①a=8.0或a=9.0时反应后溶液pH均接近于4,即反应过程中溶液酸性均增强
②a值越大,溶液的碱性就越强,反应2Fe2++4OH-+H2O2===2FeO(OH)+2H2O进行的程度就越大,得到的FeO(OH)就越多
③实际操作过程中会有部分Fe2+被氧气氧化为Fe3+,参与共沉淀的Fe2+减少,导致生成的Fe3O4产率减小
【解析】(3)①向FeSO4溶液中加入NaOH溶液,并加入H2O2溶液,发生反应:2Fe2++4OH-+H2O2===2FeO(OH)+2H2O,反应消耗OH-,使溶液pH减小。当a=8.0或a=9.0时反应后溶液pH均接近4,即反应过程中溶液酸性均增强,说明假设i:反应过程中溶液酸性增强,导致FeO(OH)向Fe2O3转化不正确。②根据表中数据分析可知,a值越大,溶液的碱性就越强,发生反应2Fe2++4OH-+H2O2===2FeO(OH)+2H2O的Fe2+就越多,因而反应产生的FeO(OH)就越多。③经理论分析,N=2共沉淀时纳米Fe3O4产率应最高,事实并非如此的可能原因是实际操作过程中会有部分Fe2+被氧气氧化为Fe3+,参与共沉淀的Fe2+减少,导致生成的Fe3O4产率减小。

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