通用版2022届高三化学一轮复习强化训练铁及其化合物含解析

铁及其化合物

1.下列物质反应后一定有三价铁存在的是(　　)

①过量的Fe在Cl2中燃烧

②Fe与过量稀H2SO4反应后,再向其中加KNO3

③Fe与过量浓硫酸加热反应

④Fe和Fe2O3的混合物溶于稀盐酸

A.只有①② B.只有②③

C.只有①②③ D.全部

1.答案　C　Cl2是强氧化剂,Fe与Cl2反应生成氯化铁,①正确;Fe与过量稀硫酸发生置换反应,氢离子的氧化性弱只能把铁氧化为Fe2+,再向其中加KNO3,在酸性溶液中硝酸根把亚铁离子氧化为铁离子,②正确;浓硫酸是氧化性酸,Fe与过量浓硫酸加热反应生成硫酸铁,③正确;Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中,Fe2O3溶于盐酸生成氯化铁,由于生成的氯化铁与铁可发生反应:Fe+2FeCl3 3FeCl2,所以不一定生成三价铁,④错误。

2.下列试剂中,不能使Fe2+转化为Fe3+的是(　　)

①氯气 ②NaCl溶液 　③KMnO4溶液

④稀HNO3 ⑤盐酸 　⑥NaNO3溶液

A.①②③ B.①③④ C.②④⑤ D.②⑤⑥

2.答案　D　①氯气具有强氧化性,能氧化亚铁离子生成铁离子;②NaCl溶液不具有氧化性,不能氧化亚铁离子生成铁离子;③KMnO4溶液具有强氧化性,能氧化亚铁离子生成铁离子;④稀硝酸具有强氧化性,能氧化亚铁离子生成铁离子;⑤盐酸不具有强氧化性,不能氧化亚铁离子生成铁离子;⑥NaNO3溶液不具有强氧化性,不能氧化亚铁离子生成铁离子,故不能氧化的是②⑤⑥,D正确。

3.把含有氧化铁的铁片投入到足量的稀硫酸中,直到铁片完全溶解,经分析该溶液中无Fe3+,且生成的Fe2+与反应生成的H2的物质的量之比为3∶1,则原混合物中Fe2O3与Fe的物质的量之比为(　　)

A.1∶1 B.2∶5 C.4∶1 D.3∶1

3.答案　B　设原混合物中含有x mol Fe,y mol Fe2O3,根据方程式可知

Fe2O3+6HCl 2FeCl3+3H2O

y         2y

2FeCl3+Fe 3FeCl2

2y  y   3y

Fe+2HCl FeCl2　+　H2↑

(x-y)      (x-y)  (x-y)

则[3y+(x-y)]∶(x-y)=3∶1,解得y∶x=2∶5,B正确。

4.将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应,下列对反应情况设想的评价正确的是(　　)

4.答案　D　当铁、铜均不剩余时,Fe3+和Fe、Cu均可反应,故溶液中一定有Fe2+、Cu2+,若恰好完全反应,则无Fe3+,若氯化铁过量,则含有Fe3+,A错误;当铁、铜均有剩余时,Fe与Cu2+和Fe3+都反应,故溶液中一定有Fe2+,无Fe3+、Cu2+,B错误;当铜有剩余,铁无剩余时,溶液中一定有Fe2+,若铁与Cu2+恰好完全反应,则无Cu2+,若Cu2+过量,则含有Cu2+,C错误;不可能有Fe剩余,Cu不剩余,因为Fe比Cu优先与Fe3+反应,D正确。　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

5.一定量的铁、铝合金与300 mL 2 mol/L硝酸溶液完全反应生成3.36 L NO(标准状况)和正三价铁盐、铝盐等,再向反应后的溶液中加入3 mol/L的NaOH溶液,使铝、铁元素完全沉淀下来,则所加NaOH溶液的体积是(　　)

A.450 mL B.150 mL C.200 mL D.无法计算

5.答案　B　硝酸的物质的量为0.3 L×2 mol/L=0.6 mol,生成NO的物质的量为=0.15 mol,所以反应后的溶液中N的物质的量为0.6 mol-0.15 mol=0.45 mol,再向反应后的溶液中加入3 mol/L的NaOH溶液,使铝、铁元素恰好全部转化为沉淀,则反应后溶液的溶质成分为NaNO3,由原子守恒可知n(NaOH)=n(NaNO3)=n(N)=0.45 mol,则所加NaOH溶液的体积V(NaOH)==0.15 L=150 mL,B正确。

6.由硫铁矿(主要成分:FeS2和SiO2)为主要原料得到绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如下:

下列说法不正确的是(　　)

A.过程1废气中含SO2

B.过程2试剂a为稀硫酸

C.过程3离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O 2Fe2++S+4H+

D.过程4将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,可得纯净绿矾

6.答案　D　由制备绿矾流程可知,硫铁矿(主要成分:FeS2和SiO2)高温煅烧后的烧渣(主要成分:Fe2O3和SiO2)溶于稀硫酸,溶液中含Fe3+,过程2过滤除去二氧化硅,滤液中通入二氧化硫,将铁离子还原成亚铁离子,过程4为蒸发浓缩、冷却结晶析出绿矾。根据上述分析,过程1,废气中含SO2,A正确;因绿矾的酸根离子为硫酸根离子,则过程2用稀硫酸来溶解烧渣,B正确;过程3中二氧化硫将铁离子还原成亚铁离子,离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O 2Fe2++S+4H+,C正确;过程4,将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,蒸干时绿矾受热失去部分结晶水,得不到纯净绿矾,D错误。

7. (SCN)2称为拟卤素,将几滴KSCN溶液加入到酸性的含有Fe3+的溶液中,溶液变为红色,将该红色溶液分为两份:①向其中一份溶液中加入适量KMnO4溶液,红色褪去;②向另一份溶液中通入SO2,红色也褪去。下列说法中不正确的是(　　)

A.Fe3+与SCN-反应的离子方程式是Fe3++3SCN- Fe(SCN)3

B.②中红色褪去的原因是SO2将SCN-还原

C.①中现象说明SCN-与Cl-相似,有还原性

D.SCN-在适当条件下可失去电子被氧化剂氧化为(SCN)2

7.答案　B　Fe3+与SCN-发生配合反应,Fe3++3SCN- Fe(SCN)3,显红色,A项正确;SO2具有强还原性,SCN-中S为-2价,C为+4价,N为-3价,S、N均处于最低价,+4价C氧化性较弱,所以SO2不能还原SCN-,而Fe3+具有强氧化性能被SO2还原,离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O 2Fe2++4H++S,导致溶液红色褪去,B项错误;KMnO4具有强氧化性,Fe3+中Fe元素处于最高价态,KMnO4不能与Fe3+发生氧化还原反应,所以①中溶液褪色的原因是KMnO4与SCN-反应,体现SCN-的还原性,说明SCN-与Cl-相似,有还原性,C项正确;SCN-与Cl-相似,具有还原性,失电子,被氧化为(SCN)2,D项正确。

8.某同学用下图所示装置检验草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O,淡黄色)受热分解的部分产物。下列说法正确的是(　　)

A.通入N2的主要目的是防止空气中的水蒸气对产物检验产生影响

B.若③和⑤中分别盛放足量NaOH溶液、CuO固体,可检验生成的CO

C.实验结束后,①中淡黄色粉末完全变成黑色,则产物一定为铁

D.若将④中的无水CaCl2换成无水硫酸铜可检验分解生成的水蒸气

8.答案　B　通入N2的主要目的是防止空气中二氧化碳、氧气等对产物检验产生影响,A错误;利用②③除去二氧化碳,④中的无水氯化钙将气体干燥后,如果⑤中的黑色的氧化铜固体变红,⑥中澄清石灰水变浑浊,说明有一氧化碳产生,B正确;实验结束后,①中淡黄色粉末完全变成黑色,则产物可能为铁,或氧化亚铁或四氧化三铁,这些物质都是黑色的,C错误;因混合气体经过了②和③,所以将④中的无水氯化钙换成无水硫酸铜不能检验分解生成的水蒸气,D错误。

9.某稀溶液中含有等物质的量的ZnSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4、CuSO4,向其中逐渐加入铁粉,溶液中Fe2+的物质的量(纵坐标/mol)和加入铁粉的物质的量(横坐标/mol)之间的关系为(　　)

9.答案　A　微粒的氧化性强弱顺序是Fe3+>Cu2+>H+>Zn2+,向含有等物质的量的ZnSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4、CuSO4的溶液中逐渐加入铁粉,假设各物质的物质的量都是1 mol,则首先发生反应:2Fe3++Fe 3Fe2+,然后发生反应:Cu2++Fe Fe2++Cu,接着发生反应:2H++Fe Fe2++H2↑;由于金属活动性:Zn>Fe,所以无论加入多少铁粉,ZnSO4也不反应,这时溶液中Fe2+的物质的量达到最大值5 mol,A正确。

10.在火星上工作的美国“勇气号”“机遇号”探测车的一个重要任务就是收集有关Fe2O3及其硫酸盐的信息,用以证明火星上存在或曾经存在过水,以下叙述正确的是(　　)

A.Fe2O3与Fe3O4互为同素异形体

B.检验从火星上带回来的红色物质是不是Fe2O3的操作步骤为样品→粉碎→加水溶解→过滤→向滤液中滴加KSCN溶液

C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉,然后过滤

D.明矾属硫酸盐,含结晶水,是混合物

10.答案　C　A项,Fe2O3与Fe3O4不互为同素异形体,它们不是单质,不正确;B项,步骤为样品→粉碎→加稀盐酸溶解→过滤→向滤液中滴加KSCN溶液,不正确;D项,明矾属硫酸盐,含结晶水,但组成成分只有一种,不是混合物,是纯净物,不正确。

11.铁是人类较早使用的金属之一。运用铁及其化合物的知识,完成下列问题。

(1)所含铁元素既有氧化性又有还原性的物质是       (用字母代号填)

A.Fe　　　B.FeCl3　　　C.FeSO4　　　D.Fe2O3

(2)向沸水中逐滴滴加1 mol/L FeCl3溶液,至液体呈透明的红褐色,该分散系中粒子直径的范围是　　　　　　　nm。 

(3)电子工业需要用30%的FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜,制造印刷电路板,请写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　。 

某校同学为测定FeCl3腐蚀铜后所得溶液的组成,进行了如下实验:首先取少量待测溶液,滴入KSCN溶液呈红色,则溶液中含有的金属阳离子是　　　　　　　　　　　,在此基础上,又进行了定量组成的测定:取50.0 mL待测溶液,向其中加入足量的AgNO3溶液,得白色沉淀,　　　　　、　　　　　(填实验操作)、干燥、称量,沉淀质量为43.05 g。 

(4)若要验证该溶液中含有Fe2+,正确的实验方法是　　　　。 

A.向试管中加入试液,滴入KSCN溶液,若显红色,证明含有Fe2+

B.向试管中加入试液,滴入酸性高锰酸钾溶液,若褪色,证明含有Fe2+

C.向试管中加入试液,滴入氯水,再滴入KSCN溶液,若显红色,证明原溶液中含有Fe2+

(5)欲从废水中回收铜,并重新获得FeCl3溶液,设计实验方案如下:

A.请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式:

①　　　　　;②　　　　　;③　　　　　;④　　　　　　。 

B.请写出通入⑥的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　 

11.答案　(1)C　(2)1~100　(3)2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+　Fe3+、Fe2+、Cu2+　过滤　洗涤　(4)B　(5)①Fe　②FeCl2　③Cu、Fe　④HCl　2FeCl2+Cl2 2FeCl3

解析　(1)元素的化合价处于中间价态时,既能升高,又能降低,既有氧化性又有还原性,FeSO4中Fe处于中间价态,C正确。(2)透明的红褐色液体是胶体,胶体的粒子直径在1~100 nm之间。(3)FeCl3中铁元素是+3价,最高价态,有氧化性,能被还原剂还原成+2价,铜单质是0价,具有还原性,能被氧化成+2价,所以离子方程式为2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+。滴入KSCN溶液呈红色,证明溶液中Fe3+有剩余,溶液中含有的金属阳离子是Fe3+、Fe2+、Cu2+。(5)制取氯化铁溶液,金属①是铁;滤液②是氯化亚铁溶液;加入的铁过量,滤渣③是铁和铜;然后溶解铁,④应该是盐酸。⑥是将亚铁离子氧化成三价铁离子,反应的方程式是2FeCl2+Cl2 2FeCl3。

12.实验室以绿矾(FeSO4·7H2O)为铁源制备补血剂甘氨酸亚铁[(NH2CH2COO)2Fe]有关物质性质如下:

实验过程:

Ⅰ.配制含0.10 mol FeSO4的绿矾溶液。

Ⅱ.制备FeCO3:向配制好的绿矾溶液中,缓慢加入200 mL 1.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液,边加边搅拌,反应结束后过滤并洗涤沉淀。

Ⅲ.制备(NH2CH2COO)2Fe:实验装置如下(夹持和加热仪器已省略),将实验Ⅱ得到的沉淀和含0.20 mol甘氨酸的水溶液混合后加入C中,然后利用A中的反应将C中空气排净,接着滴入柠檬酸溶液并加热。反应结束后过滤,滤液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到产品。

回答下列问题:

(1)实验Ⅰ中:实验室配制绿矾溶液时,为防止FeSO4被氧化变质,应加入的试剂为　　　　(写化学式)。再滴加少量稀硫酸的作用是　。 

(2)实验Ⅱ中:生成沉淀的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。 

(3)实验Ⅲ中:①C中盛柠檬酸溶液的仪器名称为　　　　　　　　　　。 

②装置A中所盛放的药品是　　　　。(填序号) 

A.Na2CO3和稀H2SO4

B.CaCO3和稀H2SO4

C.CaCO3和稀盐酸

③确认C中空气排尽的实验现象是　　　　　　　　　　。 

④加入柠檬酸溶液一方面可调节溶液的pH促进FeCO3溶解,另一个作用是　　　　　　　　。 

⑤洗涤实验Ⅲ中得到的沉淀,所选用的最佳洗涤试剂是　　　　。(填序号) 

A.热水　　　B.乙醇溶液　　　C.柠檬酸溶液

⑥若产品的质量为17.34 g,则产率为　　　　%。 

12.答案　(1)Fe　防止Fe2+水解

(2)Fe2++2HC FeCO3↓+CO2↑+H2O

(3)①滴液漏斗　②C　③D中澄清石灰水变浑浊　④防止Fe2+被氧化　⑤B　⑥85

解析　(1)Fe2+具有还原性,能被空气中氧气氧化,因此需要加入Fe粉,防止Fe2+被氧化;Fe2+能发生水解,加入稀硫酸的目的是抑制Fe2+的水解。(2)实验Ⅱ制备的是FeCO3,所用试剂为FeSO4和NH4HCO3,反应生成沉淀的离子方程式为Fe2++2HC FeCO3↓+CO2↑+H2O。(3)①根据仪器的特点可知,盛放柠檬酸溶液的仪器是滴液漏斗;②装置A制备CO2,装置A为启普发生器的简易装置,因此盛放的药品是CaCO3和盐酸,故C正确;⑤甘氨酸亚铁易溶于水,微溶于乙醇,因此用乙醇溶液洗涤,B正确;⑥根据元素守恒,FeCO3过量,甘氨酸不足,因此甘氨酸亚铁的物质的量为0.1 mol,质量为20.4 g,产率为×100%=85%。