2022届新高考化学第一轮复习课时作业：铁及其化合物（含解析）

2022届新高考化学第一轮复习课时作业

铁及其化合物

一、选择题

1、某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解19.2 g(已知硝酸只被还原为NO气体，下同)。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示。下列说法正确的是(  )

A．c点时，溶液中的溶质为Fe2(SO4)3

B．ab段发生反应的离子方程式为：Fe＋Fe3＋===2Fe2＋

C．原混和酸中稀硝酸的物质的量浓度为0.4 mol/L

D．原混和酸中稀硫酸的物质的量浓度为4 mol/L

解析：由图像可知，由于铁过量，oa段发生反应为：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，ab段发生反应为：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，bc段发生反应为：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。根据上面分析可知：c点是溶质为硫酸亚铁，不是硫酸铁，A错误；ab段发生反应为：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，B错误；oa段发生反应为：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸全部起氧化剂作用，则原混合液中n(NO)＝2n(Fe)＝ 2×＝0.4 mol，混合酸中HNO3物质的量浓度c(HNO3)＝＝2 mol/L，C错误；反应消耗22.4 g铁的物质的量n(Fe)＝22.4 g÷56 g/mol＝ 0.4 mol，根据Fe元素守恒可知n(FeSO4)＝0.4 mol再根据S元素守恒，每份含硫酸的物质的量是0.4 mol，所以c(H2SO4) ＝0.4 mol÷0.1 L＝4 mol/L，故D正确；故合理选项是D。

答案：D

2、《本草纲目》中记载“慈石治肾家诸病，而通耳明目。慈石，色轻紫，石上皲涩，可吸连针铁，俗谓之熁铁石”。“慈石”的主要成分是(　　)

A．铁   B．氧化铜

C．氧化铁   D.四氧化三铁

解析：由“磁石，色轻紫，……，可吸连针铁”可知，该矿石有磁性，故其成分为四氧化三铁。

答案：D

3．铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为(　　)

A．FeO·3Fe2O3   B.2FeO·3Fe2O3

C．FeO·2Fe2O3   D.2FeO·Fe2O3

解析：化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物,设化学式为nFeO·mFe2O3,则解得n＝2,m＝3,该化合物可以表示为FeO·3Fe2O3。

答案：B

4．下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是(　　)

解析：Cl2与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均反应，B错误；D有新的杂质CuSO4生成。

答案：C

5．在硫酸铁溶液中，加入少量铜粉至完全溶解后，又加入一定量铁粉，充分反应后有残余固体，则下列判断正确的是(　　)

A．最后得到的溶液中只含Cu2＋

B．残余固体可能为铁、铜混合物

C．残余固体一定全部是铜

D．最后得到的溶液中含有Fe3＋

解析：本题涉及的反应有：(1)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，(2)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，由于Fe3＋氧化性比Cu2＋强，所以铁粉先和Fe3＋反应，再和Cu2＋反应，经分析存在几种情况①加入铁粉过量，固体剩余铁、铜，溶液为硫酸亚铁②加入铁粉少量，固体剩余铜，溶液为硫酸亚铁和硫酸铜混合液③加入铁粉恰好把溶液中铁离子与铜离子反应完，剩余固体铜，溶液为硫酸亚铁。根据以上分析可知B选项正确；故选B。

答案：B

6．通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是(　　)

解析：A项中Fe3＋将I－氧化为I2，淀粉遇碘变蓝；B项中红棕色斑点是Fe2O3·xH2O；C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO。

答案：D

7．下列离子的检验方法合理的是(　　)

A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋

B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋

C．向某溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋

D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋

解析：A项，Fe2＋遇到KSCN不变色，Fe2＋是否存在不确定；B项，Fe3＋干扰Fe2＋的检验，若原溶液中含有Fe3＋不含Fe2＋，也会产生同样现象；D项，Mg(OH)2为白色沉淀，易被红褐色沉淀掩盖，不确定。

答案：C

8、中科院化学所研制的晶体材料——纳米四氧化三铁，在核磁共振造影及医药上有广泛用途。其生产过程的部分流程如下：FeCl3·6H2OFeOOH纳米四氧化三铁。下列有关叙述不合理的是(　　)

A．纳米四氧化三铁可分散在水中，它与FeCl3溶液的分散质直径相当

B．纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病

C．在反应①中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解

D．反应②的化学方程式是6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2

解析：纳米四氧化三铁分散在适当分散剂中，属于胶体分散系，不同于溶液的溶质微粒直径，故A错误；纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料，可作为药物载体用于疾病的治疗，故B正确；因反应①环丙胺不参加反应，但加快反应速率，即加快了氯化铁水解，故C正确；由制备过程可知，反应②的反应物为FeOOH和CO，由一种生成物为Fe3O4和质量守恒定律可知反应为6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2，故D正确。

答案：A

9．一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入350 mL 2 mol·L－1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24 L NO(标准状况)，往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现．若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为(　　)

A．0.21 mol         B．0.25 mol

C．0.3 mol       D．0.35 mol

解析：因一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入350 mL 2 mol/L的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，无血红色出现，说明溶液中的溶质为Fe(NO3)2，根据氮元素守恒，硝酸亚铁中的硝酸根离子的物质的量为0.35L×2 mol/L－＝0.6 mol，所以n[Fe(NO3)2]＝＝0.3 mol，由铁元素守恒可知，氢气还原混合物得到Fe的物质的量：n(Fe)＝n[Fe(NO3)2]＝0.3 mol，故选C。

答案：C

10．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，下列说法错误的是(　　)

A．可利用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质

B．沉淀过程中有CO2气体放出

C．过滤操作中常用的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒

D．产品FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO

解析：FeSO4变质后有Fe3＋生成，Fe3＋遇KSCN变红色，A正确；Fe2＋与CO反应生成FeCO3沉淀，促进了HCO的电离，溶液中的HCO又与生成的H＋反应生成CO2和H2O，B正确；FeCO3在空气中高温加热时，＋2价铁会被O2氧化，故得不到纯净的FeO，D错误。

答案：D

11、FeCl3易潮解、易升华，实验室制备FeCl3的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。下列说法正确的是(　　)

A．导管g的作用是增强装置的气密性

B．试剂X和试剂Y分别为浓硫酸、饱和食盐水

C．直接用E接收产物比用导管连接D、E的优点是可防止堵塞

D．出于简化装置的目的，F装置可拆除

解析：导管g的作用是平衡气压，保证液体顺利滴下，A错误；为得到干燥纯净的Cl2，应先用饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸干燥气体，B错误；FeCl3易潮解，而F中的浓硫酸起到干燥的作用，防止G中水蒸气进入D中，不能拆除，D错误。

答案：C

二、非选择题

12．硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]是分析化学中的重要试剂：某学习小组为探究其分解产物设计如下实验装置。

硫酸亚铁铵在500℃时隔绝空气加热完全分解，固体产物可能有 FeO和Fe2O3，气体产物可能有NH3、SO3、SO2、N2和H2O

(1)A中固体充分加热较长时间后，通入氮气，目的是 _______________ 。

(2)能证明气体产物中有SO2 的实验现象是________________

(3)设计一个实验方案，用化学方法证明固体产物不含二价铁： ______________________________________。

解析：硫酸亚铁铵在500℃时隔绝空气加热完全分解，固体产物可能有FeO和Fe2O3，气体产物可能有NH3、SO3、SO2、N2和H2O，装置B中BaCl2溶液的作用是为了检验分解产物中是否有SO3气体生成，若含有该气体，会生成硫酸钡白色沉淀，观察到的观象为溶液变浑浊，C中有白色沉淀生成，是因为SO2被双氧水氧化成SO，SO再与Ba2＋结合成沉淀BaSO4，则C中发生的反应为SO2＋H2O2＋Ba2＋===BaSO4↓＋2H＋。(1)待A中固体充分加热较长时间后，通入氮气目的是使分解生成的气体在B、C装置中完全吸收；(2)SO2与H2O2会发生反应：SO2＋H2O2===H2SO4，反应产生的硫酸与BaCl2溶液发生复分解反应：Ba2＋＋SO===BaSO4↓，BaSO4是白色沉淀，因此能证明气体产物中有SO2的实验现象是C中生成了白色沉淀；(3)利用二价铁离子具有还原性设计实验检验其存在，实验设计为：取少量固体于试管中，加稀硫酸溶解，然后向其中滴入酸性KMnO4溶液，若酸性KMnO4溶液不褪色，证明此固体产物不含二价铁。

答案：(1)使分解产生的气体在B、C中被吸收充分。(2)C 中产生白色浑浊。(3)取少量固体样品，加入稀硫酸溶解，加入酸性KMnO4溶液，不褪色(或加入K3Fe(CN)6溶液，不产生蓝色沉淀)   

13．下面是制备Fe(OH)2白色沉淀的几种方案。请回答下列各问题：

(1)用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。

①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入_________________。

②除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。

③生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是__________________________________________。

(2)在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。

①在试管Ⅰ里加入的试剂是______________________。

②在试管Ⅱ里加入的试剂是______________________。

③为了制得Fe(OH)2白色沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是______________________。

④这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，理由是________________________________________。

(3)利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，如图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。

①a电极的材料应为________，电极反应式为_________。

②电解液c可以是________(双选；填选项字母)。

A．纯水          B．NaCl溶液

C．NaOH溶液    D．CuCl2溶液

③d为苯，其作用是__________________________，在加入苯之前对电解液c应作何简单处理？__________________________。

④为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是____________(双选；填选项字母)。

A．改用稀H2SO4作电解液

B．适当增大电源的电压

C．适当减小两极间的距离

D．适当降低电解液的温度

⑤若c用Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为______________________。

解析：(1)Fe2＋易水解，要加入稀H2SO4抑制其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加铁粉，将被氧化生成的Fe3＋还原成Fe2＋，气体的溶解度随着温度升高而降低，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2变少。(2)两支试管，试管Ⅱ是开口式，无法用产生的气体将试液压入试管Ⅰ中，所以Fe和稀H2SO4应放在试管Ⅰ中，而在试管Ⅱ中盛不含O2的NaOH溶液，当Fe与稀H2SO4放入试管后，产生的H2可以从试管Ⅰ内短管处排出，从而排尽试管Ⅰ内空气，再通入试管Ⅱ中，排尽试管Ⅱ内空气。然后关闭止水夹，试管Ⅰ内产生的H2无法逸出，造成管内压强增大，将试管Ⅰ内FeSO4溶液通过长导管压入试管Ⅱ内，在此过程中，液体都处于H2环境，从而避免了被空气中O2的氧化，使得Fe(OH)2能保存更长时间。(3)电解时阳极反应Fe－2e－===Fe2＋，阴极反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，或电解质溶液能直接提供OH－，Fe2＋与OH－发生反应Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，当电解液选用NaOH溶液时，在阳极处立即产生白色沉淀，选其他溶液时，只有迁移后两者相遇时才能产生沉淀(大约在电解池中部)；当反接电源后，阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，产生的O2立即把Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3。

答案：(1)①稀H2SO4、铁屑　②煮沸

③避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化

(2)①稀H2SO4和铁屑　②NaOH溶液　③检验试管Ⅱ出口处排出的H2的纯度，当排出的H2已经纯净时再夹紧止水夹　④试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界O2不易进入

(3)①Fe　Fe－2e－===Fe2＋　②BC　③隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化　加热煮沸，排出溶解的O2

④BC　⑤白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色

14．某学习小组研究溶液中Fe2＋的稳定性，进行如下实验，并记录下结果。

【实验Ⅰ】

(1)上述(NH4)2Fe(SO4)2溶液的pH小于FeSO4溶液的原因是___(用离子方程式表示)。溶液的稳定性：FeSO4________(NH4)2Fe(SO4)2(填“>”或“<”)。

(2)甲同学提出实验Ⅰ中两溶液的稳定性差异可能是(NH4)2Fe(SO4)2溶液中的NH保护了Fe2＋，因为NH具有还原性。进行实验Ⅱ，否定了该观点，请补全该实验。

【实验Ⅱ】

(3)乙同学提出实验I中两溶液的稳定性差异是溶液酸性不同所致，进行实验Ⅲ：分别配制0.8 mol·L－1pH为1、2、3、4的FeSO4溶液，观察，发现pH＝1的FeSO4溶液长时间无明显变化，pH越大，FeSO4溶液变黄的时间越短。

资料显示：亚铁盐溶液中存在反应：4Fe2＋＋O2＋10H2O4Fe(OH)3＋8H＋。

由实验Ⅲ，乙同学可得出的实验结论是__________________，原因是_______________________。

(4)进一步研究在水溶液中Fe2＋的氧化机理。测定同浓度FeSO4溶液在不同pH条件下，Fe2＋的氧化速率与时间的关系如图(实验过程中溶液温度几乎无变化)。反应初期，氧化速率都逐渐增大的原因可能是______________________。

(5)综合以上实验分析，增强Fe2＋稳定性的措施有______。

解析：(1)FeSO4溶液中只有Fe2＋的水解使溶液呈弱酸性，而(NH4)2Fe(SO4)2溶液中Fe2＋和NH都水解使溶液呈弱酸性，所以同浓度的(NH4)2Fe(SO4)2溶液的pH小于FeSO4溶液；根据表中所示溶液颜色的变化快慢分析，FeSO4溶液与KSCN溶液反应1 min后的颜色和(NH4)2Fe(SO4)2溶液与KSCN溶液反应5 h后的颜色相同，说明FeSO4的稳定性弱于(NH4)2Fe(SO4)2。(2)甲同学提出实验Ⅰ中两溶液的稳定性差异可能是(NH4)2Fe(SO4)2溶液中的NH保护了Fe2＋，所以可以取用与(NH4)2Fe(SO4)2溶液体积相同、浓度相同、pH相同的不含NH的FeSO4溶液做对比实验。即取2 mL pH＝4.0的0.80 mol·L－1FeSO4溶液，加2滴0.01 mol·L－1KSCN溶液进行实验，现象与实验Ⅰ中(NH4)2Fe(SO4)2溶液的实验现象相同，说明NH的存在不影响实验结果，从而否定了甲同学的观点。(3)实验Ⅲ的结果说明FeSO4溶液的pH越小，FeSO4越稳定；根据亚铁盐溶液中存在的化学平衡4Fe2＋＋O2＋10H2O4Fe(OH)3＋8H＋可知，pH越小，c(H＋)越大，对平衡正向进行的抑制作用越大，Fe2＋越稳定。(4)根据亚铁盐溶液中存在的化学平衡4Fe2＋＋O2＋10H2O4Fe(OH)3＋8H＋可推测，生成的Fe(OH)3对反应有催化作用，且反应初期生成的c(H＋)小，对反应正向进行的抑制作用很小。(5)分析实验结果，增强Fe2＋稳定性的措施可以是加入一定量的酸，增大c(H＋)，或进行密封保存，减少与空气的接触等。

答案：(1)NH＋H2ONH3·H2O＋H＋　<

(2)2 mL pH＝4.0的0.80 mol·L－1 FeSO4溶液

2滴0.01 mol·L－1KSCN溶液

(3)溶液pH越小，Fe2＋越稳定　溶液中存在平衡4Fe2＋＋O2＋10H2O4Fe(OH)3＋8H＋，c(H＋)越大，对平衡正向进行的抑制作用越强，Fe2＋越稳定

(4)生成的Fe(OH)3对反应有催化作用

(5)加一定量的酸；密封保存