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课时提能演练(八)
(45分钟 100分)
一、选择题(本题包括10小题，每小题6分，共60分)
1.(2022·厦门模拟)随着人们生活节奏的加快，便利的小包装食品已被广泛接受。为了延长食品的保质期，防止食品氧化变质，在包装袋中可以放入的化学物质是( )
A.无水硫酸铜 B.硫酸亚铁
C.食盐 D.生石灰
2.(2021·吉安模拟)下列反应最终确定有+3价铁生成的是( )
①过量的Fe与Cl2反应
②Fe与过量稀硫酸反应后,再向其中加KNO3
③Fe(NO3)2溶液中加入少量盐酸
④把Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A.只有① B.只有①② C.只有①②③ D.全部
3.称取铁钉6.0 g放入15.0 mL浓硫酸中加热，充分反应后得到溶液X。某同学认为X中除Fe3＋外还可能含有Fe2＋。若要确认其中含有Fe2＋，应选用( )
A.KSCN溶液和氯水 B.铁粉和KSCN溶液
C.浓氨水 D.酸性KMnO4溶液
4.在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入确定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是( )
A.若滤出的固体中只有铜，则溶液中确定含有的阳离子是Fe2＋，确定不含Cu2＋
B.若滤出的固体中只有铜，则溶液中确定含有的阳离子是Fe2＋，可能含有Cu2＋和Fe3＋
C.若滤出的固体中只有铜，则溶液中确定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，确定不含Cu2＋
D.若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中确定含有的阳离子是Fe2＋，确定不含Cu2＋和Fe3＋
5.能正确表示下列反应的离子方程式的是( )
A.将铁粉加入到FeCl3溶液中：Fe＋Fe3＋===2Fe2＋
B.FeO加入硝酸中：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
C.将FeCl3溶液与氨水混合：
Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH
D.将铁粉加入稀硫酸中：
2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋ 3H2↑
6.(2021·泉州模拟)为了验证Fe3+的性质,某化学爱好小组设计了如图所示的一组试验,其中试验方案设计错误的是( )
A.只有④ B.只有③ C.③和④均错 D.全部错误
7.(猜想题)通过对试验现象的观看、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列试验事实的解释正确的是( )
操作、现象
解 释
A
向KI淀粉溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝
Fe3＋能与淀粉发生显色反应
B
把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点
铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
C
向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生
说明Fe置换出溶液中的氢生成了氢气
D
新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐色
说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3
8.往FeCl3和BaCl2的混合溶液中通入SO2，溶液颜色由棕黄色变成浅绿色，同时有白色沉淀产生。下列说法正确的是( )
A.该试验表明FeCl3有还原性
B.白色沉淀为BaSO3
C.该试验表明SO2有漂白性
D.反应后溶液酸性增加
9.(易错题)2.8 g Fe全部溶于确定浓度、100 mL的HNO3溶液中，得到标准状况下的气体1.12 L，测得反应后溶液的pH为1。若反应前后溶液体积变化忽视不计，则下列有关推断不正确的是( )
A.反应前HNO3溶液的浓度为2.0 mol·L－1
B.1.12L的气体全部为NO
C.反应后溶液中c(NO)＝1.6 mol·L－1
D.反应后的溶液最多还能溶解1.61 g Fe
10.某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，向其中渐渐加入铁粉，溶液中
Fe2＋的浓度与加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示。则溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为( )
A.1∶1∶1 B.1∶3∶1
C.3∶3∶8 D.1∶1∶4
二、非选择题(本题包括3小题，共40分)
11.(14分)(2021·龙岩模拟)某厂的酸性工业废水中含有确定量的Fe3+、Cu2+、Au3+等离子。有人设计了如图所示的工艺流程,利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑,从废水中回收金,并生产确定量的铁红和氧化铜。
填写下面空白:
(1)图中标号处需加入的相应物质分别是
① 、② 、③ 、④ 、⑤ 。
(2)写出①处发生反应的离子方程式 ;
写出③处发生反应的化学方程式 。
(3)铁红的化学式为 ;分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途:铁红 ;氧化铜 。
12.(12分)(探究题)某校化学爱好小组为探究铁与浓硫酸反应，设计了如图1、图2所示装置进行试验。
(1)比较两试验装置，图2装置的优点是：
①能更好地吸取有毒气体SO2，防止其污染环境；
②_____________________________________________________________。
(2)导气管e有两个主要作用：一是在反应过程中，因导管插入液面下，可起到“液封”作用阻挡SO2气体逸出而防止污染环境；二是 。
(3)能说明有SO2气体产生的试验现象是_____________________________。
(4)反应一段时间后，用滴管吸取A试管中的溶液滴入适量水中为试样，试样中所含金属离子的成分有以下三种可能：
Ⅰ：只含有Fe3＋；Ⅱ：只含有Fe2＋；Ⅲ：既有Fe3＋又有Fe2＋。
为验证Ⅱ、Ⅲ的可能性，选用如下试剂，填写下列空格：
A.稀盐酸溶液 B.稀硫酸溶液 C.KSCN溶液
D.KMnO4溶液 E.NaOH溶液 F.淀粉KI溶液 G.H2O2溶液
验证Ⅱ：取试样，先滴加少量的 (填试剂字母，下同)，振荡，再滴加少量的 ，依据溶液颜色的变化可确定假设Ⅱ是否正确。
验证Ⅲ：步骤1. 取试样，滴加少量的 (填试剂字母)，溶液的颜色变_____色，则试样中含有Fe3＋，发生反应的离子方程式为____________________。
步骤2.再取适量的试样滴加少量的 (填试剂字母)，若溶液 ，则试样中含有Fe2＋。
13.(14分)(2022·新课标全国卷)铁是应用最广泛的金属,铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
(1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式,可用离子交换和滴定的方法。试验中称取0.54 g的FeClx样品,溶解后先进行阳离子交换预处理,再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱,使Cl-和OH-发生交换。交换完成后,流出溶液的OH-用
0.40 mol·L-1的盐酸滴定,滴至终点时消耗盐酸25.0 mL。计算该样品中氯的物质的量,并求出FeClx中x值:____________________(列出计算过程);
(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品,接受上述方法测得n(Fe)∶n(Cl)=1∶2.1,则该样品中FeCl3的物质的量分数为________。在试验室中,FeCl2可用铁粉和________反应制备,FeCl3可用铁粉和________反应制备;
(3)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质,该反应的离子方程式为_________________________________________________________;
(4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为_________________________________________________。与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为__________________________________________________,该电池总反应的离子方程式为_____________________________________________________。
答案解析
1.【解析】选B。依据题意可以放入的物质应具有还原性，Fe2+具有很强的还原性，且无毒，又是人体补铁剂。
2.【解析】选C。过量Fe与Cl2反应生成FeCl3,确定含有Fe3+,①正确;Fe与过量H2SO4反应生成FeSO4,再加入KNO3溶液,H+、N具有强氧化性,能将Fe2+氧化成Fe3+,②正确;Fe(NO3)2溶液中加入少量盐酸,H+、N会将Fe2+氧化成Fe3+,③正确;Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中,若Fe过量则最终得到FeCl2溶液,④错误。
3.【解析】选D。溶液中已经有＋3价铁离子，选A会造成干扰，选C会生成两种沉淀，受氢氧化铁颜色的影响无法辨别。而Fe2＋能使酸性KMnO4溶液退色，故应选D。
4.【解析】选D。由于先发生反应：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，后发生反应：Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu。若滤出的固体中只有铜，则溶液中确定含有的阳离子是
Fe2＋，可能含有Cu2＋，确定不含Fe3＋；若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中确定含有的阳离子是Fe2＋，确定不含Cu2＋和Fe3＋，故A、B、C项均错误，D项正确。
5.【解析】选C。A项电荷不守恒；B项，Fe2＋有还原性，可以被硝酸氧化，正确的离子方程式为：3FeO＋NO＋10H＋===3Fe3＋＋5H2O＋NO↑；D项，不符合客观事实，铁与稀硫酸反应生成Fe2＋和氢气。
6.【解析】选C。③CuSO4与FeCl3不发生反应,④毁灭白色沉淀不能说明有Fe3+。
7.【解析】选D。
A
2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋ 碘单质使淀粉溶液变蓝
错误
B
铁锈的主要成分是Fe2O3
错误
C
铁与稀硝酸反应生成的气体为NO，不能得到氢气
错误
D
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
正确
8. 【解析】选D。SO2通入混合液中，发生反应：SO2＋2H2O＋2FeCl3===H2SO4＋2FeCl2＋2HCl，溶液由棕黄色变为浅绿色，FeCl3作氧化剂，表现氧化性，SO2表现还原性；H2SO4与BaCl2反应得到BaSO4白色沉淀和HCl，故A、B、C选项均不正确，D项正确。
【方法技巧】SO2与BaCl2的有关溶液反应所得白色沉淀问题
(1)SO2与BaCl2和HNO3混合液，得BaSO4沉淀；
(2)SO2与BaCl2、FeCl3混合液，得BaSO4沉淀；
(3)SO2与BaCl2和NH3·H2O混合液，得到BaSO3沉淀；
(4)SO2与BaCl2和H2O2混合液，得到BaSO4沉淀；
(5)SO2与BaCl2和溴水混合液，得到BaSO4沉淀；
(6)SO2与BaCl2、NaClO混合液，得到BaSO4沉淀；
(7)SO2与BaCl2、KMnO4混合液，得到BaSO4沉淀。
9.【解题指南】解答本题应留意以下两点：
(1)当HNO3过量时，铁与HNO3反应生成Fe(NO3)3；
(2)除剩余的HNO3能溶解铁外，生成的Fe(NO3)3仍能溶解铁。
【解析】选A。由于反应后溶液的pH为1，说明HNO3过量，所得溶液为Fe(NO3)3溶液，则n(反应前HNO3)＝n(未被还原HNO3)＋n(被还原HNO3)＋n(剩余HNO3)＝×3＋＋0.1 mol·L－1×0.1 L＝0.21 mol，所以反应前HNO3溶液的浓度为＝2.1 mol/L，故A项错误；由Fe→Fe3＋知，
0.05 mol的Fe反应时失去0.15 mol电子，则HNO3得到0.15 mol电子生成
0.05 mol 气体，所以该气体全部为NO，故B项正确；反应后溶液中n(NO)＝3n(Fe)＋n(剩余HNO3)＝3×0.05 mol＋0.1 mol·L－1×0.1 L＝0.16 mol，所以反应后溶液中c(NO)＝＝1.6 mol/L，故C项正确；
依据：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O知，剩余的0.01 mol HNO3能溶解0.003 75 mol Fe，依据Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋得，生成的0.05 mol Fe3＋能溶解
0.025 mol Fe，所以反应后溶液总共溶解0.028 75 mol Fe，即1.61 g Fe，故D项正确。
【方法技巧】铁与硝酸的反应规律
(1)铁与浓硝酸在常温下钝化，在加热时猛烈反应。
(2)铁与稀硝酸的反应：
硝酸过量时：
Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O ①
Fe过量时：
3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O ②
铁与稀硝酸反应有关量的问题，可用数轴表示为：
①当≤时，按反应①进行，
产物仅有Fe(NO3)3，HNO3可能有剩余。
②当≥时，按反应②进行，
产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能有剩余。
③当<<时，则反应①②均发生，
产物为Fe(NO3)2和Fe(NO3)3。
10.【解题指南】解答本题应留意以下三点：
(1)Fe与Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3反应的先后挨次；
(2)横、纵坐标及曲线各折点表示的意义；
(3)HNO3反应生成的Fe3＋和溶液中的原有Fe3＋均与Fe发生反应。
【解析】选D。由于先发生反应：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，再发生反应：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2，最终发生反应：Fe＋Cu(NO3)2===Fe(NO3)2＋Cu。由图像知，1 mol Fe与HNO3发生反应，则需HNO3 4 mol，生成Fe(NO3)3 1 mol；由图像知，1 mol Fe与Fe(NO3)3发生反应，则需Fe(NO3)3 2 mol，所以原溶液中含有Fe(NO3)3 1 mol；由图像知，1 mol Fe与Cu(NO3)2发生反应，则需Cu(NO3)2 1 mol，所以原溶液中含有Cu(NO3)2 1 mol，故选D项。
11.【解析】在解此题时宜接受逆向推断法,从题中给出信息可知,首先分别的应是铁元素,所加最佳试剂应是废铁屑,E溶液就为Fe2+的溶液,铁红成分为Fe2O3,可联想到高中重要反应2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O,试剂⑤应为可溶性碱(NaOH或氨水);当加入过量废铁屑后,所得A应为固体Fe、Cu、Au的混合物,此时,只需加入稀硫酸(试剂②)后过滤即可得Cu、Au混合物B,再加入稀硝酸(试剂③)可使Cu、Au得到分别,Cu(NO3)2加可溶性碱后加热得到CuO。
答案:(1)①铁屑 ②稀硫酸 ③稀硝酸
④氢氧化钠 ⑤氢氧化钠(合理即可)
(2)Fe+2H+===Fe2++H2↑,2Fe3++Fe===3Fe2+,
Cu2++Fe===Cu+Fe2+,
2Au3++3Fe===2Au+3Fe2+
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(3)Fe2O3 用作红色涂料 用作制造铜盐的原料
12.【解析】(1)图2中铁丝可抽动，这样便于把握反应的进程。(2)导气管e与空气相通，由于加热时试管A中气体逸出，停止加热后，其中压强减小，B中液体易发生倒吸，连有e管可防止倒吸。
(3)品红溶液退色证明有SO2生成。
(4)在没有干扰离子的状况下，检验Fe2＋可利用其不与KSCN显色，而被氧化后可与KSCN显色的性质。在含有Fe3＋的状况下检验Fe2＋的存在可以利用其还原性(如能使KMnO4溶液退色)。
答案：(1)便于把握反应的发生和停止
(2)停止加热时，防止倒吸或平衡压强(合理答案均可)
(3)品红溶液退色
(4)验证Ⅱ： C G
验证Ⅲ：步骤1：C(或F) 红(或蓝)
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(或2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2)
步骤2：D 浅红色退去或变浅
13.【解析】(1)n(Cl)=0.025 0 L×0.40 mol·L-1=0.010 mol
m(Fe)=0.54 g-0.010 mol×35.5 g·mol-1≈0.19 g
n(Fe)=0.19 g/56 g·mol-1≈0.003 4 mol
n(Fe)∶n(Cl)=0.003 4∶0.010≈1∶3,x=3
(2)设FeCl2、FeCl3的物质的量分别为x、y,则(x+y)/(2x+3y)=1∶2.1,解得,x∶y=9∶1,FeCl3的物质的量分数为0.10;铁粉与盐酸反应可制得FeCl2,铁粉与氯气反应可制得FeCl3。
(3)FeCl3与氢碘酸反应生成的棕色物质为碘单质,Fe3+被还原成Fe2+。
(4)FeCl3与NaClO反应时,ClO-被还原成Cl-。
电池的正极反应,高铁酸根被还原为Fe3+,由于溶液是碱性的,所以产物只能为Fe(OH)3,负极反应式为Zn-2e-===Zn2+,总方程式中氧化产物是Zn(OH)2。
答案:(1)n(Cl)=0.025 0 L×0.40 mol·L-1=0.010 mol
m(Fe)=0.54 g-0.010 mol×35.5 g·mol-1≈0.19 g
n(Fe)=0.19 g/56 g·mol-1≈0.003 4 mol
n(Fe)∶n(Cl)=0.003 4∶0.010≈1∶3,x=3
(2)0.10 盐酸 氯气
(3)2Fe3++2I-===2Fe2++I2
(或2Fe3++3I-===2Fe2++)
(4)2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-===2Fe+5H2O+3Cl-
Fe+3e-+4H2O===Fe(OH)3+5OH-
2Fe+8H2O+3Zn===2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-
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