2021版高考化学一轮复习课时分层提升练八铁及其重要化合物（含解析）新人教版

铁及其重要化合物

一、选择题

1.下列物质能用化合反应直接制得的是 (　　)

①FeCl2　②Fe(OH)3　③NaHSO3　④Fe(OH)2

A.②　　　B.②③　　　C.①②③　　　D.①②③④

【解析】选C。2FeCl3+Fe3FeCl2,

4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,

Na2SO3+H2O+SO22NaHSO3,

以上反应均为化合反应。Fe(OH)2不能用化合反应制得。

【方法规律】不能通过化合反应得到的物质

(1)常见不能通过单质之间化合得到的物质有FeCl2、Fe2S3、SO3、NO2等;

(2)常见不能通过单质之间化合得到,但可以通过化合反应得到的物质有FeCl2、SO3、NO2等;

(3)常见不能通过氧化物与水化合得到的酸、碱有H2SiO3、Fe(OH)3、Fe(OH)2、Al(OH)3、Cu(OH)2等;

(4)常见不能通过氧化物与水化合得到,但可以通过化合反应得到的物质有Fe(OH)3等。

2.下列关于Fe3+、Fe2+性质实验的说法错误的是 (　　)

A.用如图装置可以制备沉淀Fe(OH)2

B.配制FeCl3溶液时,先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度

C.向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,此现象不能确定溶液中含有Fe2+

D.向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化

【解析】选C。反应开始时生成的氢气进入B中,可排出氧气,防止生成的氢氧化亚铁被氧化,一段时间后关闭止水夹C,A中硫酸亚铁进入B中可生成Fe(OH)2,故A正确;FeCl3易水解,配制溶液时应防止溶液因水解而生成氢氧化铁沉淀,可先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度,故B正确;Fe3+与铁反应可生成Fe2+,则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化,故D正确。

3.(2019·九江模拟)铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质,下列关于铁元素的叙述中正确的是              (　　)

A.2Fe3++Fe3Fe2+成立说明氧化性:Fe3+>Fe2+

B.25 ℃,pH=0的溶液中,Al3+、N、N、Fe2+可以大量共存

C.5.6 g铁与足量的氯气反应失去电子0.2 mol

D.硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液:Fe2++2H2O2+4H+Fe3++4H2O

【解析】选A。pH=0的溶液呈强酸性,Fe2+、N、H+不能大量共存,B项不正确;C项失去电子的物质的量应为0.3 mol,不正确;D项电荷和电子得失不守恒,不正确。

4.(2019·十堰模拟)关于FeCl3进行的实验,下列预测正确的是 (　　)

【解析】选C。蒸发FeCl3溶液可促进Fe3+水解,由于HCl易挥发,最后得到Fe(OH)3,A错误;加入少量Fe粉时,不会有H2产生且Fe应先和Fe3+反应,再和Cu2+反应,B错误;Fe3+与HC发生相互促进的水解反应,有CO2和Fe(OH)3沉淀生成,D错误。

二、非选择题

5.(2019·衡水模拟)根据下列转化关系,回答有关问题。

(1)浅绿色溶液D主要成分的化学式为________,试剂1是________。 

(2)下列物质不能作为试剂2的是________(填序号)。 

a.Cl2　b.新制氯水　c.浓硫酸　d.S　e.硝酸

(3)固体A溶于稀盐酸的化学方程式为____________。 

(4)溶液C到溶液F红色加深的原因是 __________________________。 

(5)某同学在实验时向E中加入了一种过量的固体,发现淡黄色褪去,现对褪色原因进行探究。提出你的假设:__________________________________;为了对你所提出的假设进行验证,你设计的实验方案是__________________________。 

【解析】从框图可知,Fe和稀盐酸反应生成FeCl2溶液,为浅绿色,即D的主要成分为FeCl2,加入试剂2后变为棕黄色溶液,联想最终变成深红色溶液F(硫氰化铁溶液),可以推断溶液E的主要成分为Fe3+,试剂2为强氧化剂,S不符合条件。Fe与H2O(g)反应生成固体Fe3O4,Fe3O4与盐酸反应的化学方程式为Fe3O4+8HCl 2FeCl3+FeCl2+4H2O,所以溶液B为FeCl3和FeCl2的混合溶液,加入试剂1(KSCN溶液或NH4SCN溶液)后,Fe3+变成Fe(SCN)3,加入试剂2(强氧化剂),Fe2+被氧化为Fe3+,并进一步转化为Fe(SCN)3,所以溶液红色加深。

(1)通过以上分析知,淡绿色溶液D主要成分的化学式为FeCl2,试剂1是KSCN。

(2)试剂2应该具有强氧化性,能氧化亚铁离子且不能引进新的离子,可以用氯气或氯水。

(3)A是四氧化三铁,四氧化三铁和稀盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁和水,反应方程式为Fe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2O。

(4)溶液C中亚铁离子被氯气氧化生成铁离子,铁离子浓度增大导致铁离子和KSCN反应的平衡正向移动,导致硫氰化铁浓度增大,溶液颜色加深。

(5)可能原因是还原剂将Fe3+还原,其检验方法为:用胶头滴管取少量淡黄色褪去后的溶液于试管中,滴加少量KSCN溶液,再加入几滴氯水,如果溶液开始不出现红色,加氯水后出现红色,则说明假设正确,如果溶液不变红色,则假设不正确。

答案:(1)FeCl2　KSCN溶液(或NH4SCN溶液)　

(2)c、d、e　(3)Fe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2O

(4)溶液中的Fe2+被氧化剂氧化成Fe3+,使Fe3+浓度增大,从而生成更多的硫氰化铁而使红色加深

(5)加入还原剂将Fe3+还原　用胶头滴管取少量淡黄色褪去后的溶液于试管中,滴加少量KSCN溶液,再加入几滴氯水。如果溶液开始不出现红色,加氯水后出现红色,则说明假设正确;若溶液不变红色,则假设不正确

6.(2019·德阳模拟)铁是人类目前使用最多的金属,可以形成多种氧化物。某实验小组欲利用氢气还原法测定某铁的氧化物(FexOy)的组成,根据实验内容回答下列问题:

(1)按各部分仪器在该实验中的作用分析:装置E中盛放的药品是__________________,作用是____________________________________。 

(2)实验装置用上面所列仪器组成,按氢气流向的连接顺序是(填入接口字母)a→______________。 

(3)实验前,将该铁的氧化物放在坩埚内低温烘焙,这样做的目的是________________________,若缺少此步骤,会导致x∶y__________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 

(4)称取烘焙后样品3.04 g,与氢气充分反应后生成水0.9 g,则该样品的组成为______________________。 

【解析】(1)(2)根据装置图可判断实验原理是利用氢气还原氧化物来测定其组成。由于盐酸易挥发,生成的氢气中含有氯化氢气体,因此需要除去氯化氢,且进入装置C的氢气必须是干燥的,同时还必须防止空气中的水蒸气和CO2影响实验,因此连接顺序为aihgfde(ed)bc(cb)j,则装置E是用来除去氯化氢的,其中盛放的药品是蒸馏水(或NaOH溶液)。(3)由于样品中可能含有水蒸气,因此实验前,将该铁的氧化物放在坩埚内低温烘焙,目的是除去样品中的水蒸气,防止U形管产生额外的增重。若缺少此步骤,生成的水质量增加,即氧原子的个数会增加,从而会导致x∶y偏小。(4)称取烘焙后样品3.04 g,与氢气充分反应后生成水

0.9 g,则样品中氧原子的物质的量为=0.05 mol,质量是0.05 mol×

16 g·mol-1=0.8 g,所以铁的质量是3.04 g-0.8 g=2.24 g,铁的物质的量是=0.04 mol,即铁和氧的个数之比是0.04∶0.05=4∶5,则该样品的组成为Fe4O5(或2FeO·Fe2O3)。

答案:(1)蒸馏水(或NaOH溶液)　除去H2中混有的HCl

(2)ihgfde(ed)bc(cb)j

(3)除去样品中的水蒸气,防止U形管产生额外的增重　偏小

(4)Fe4O5(或2FeO·Fe2O3)

一、选择题

1.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是 (　　)

【解析】选A。B项中CO还原Fe2O3得到单质Fe,即使有Fe3O4,其溶于盐酸后产生的Fe3+与Fe发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,加入KSCN溶液也不显红色,错误;C项中N+H+具有强氧化性,而Fe2+具有还原性,两者发生氧化还原反应,有Fe3+生成,遇KSCN溶液呈红色,无法证明样品是否变质,错误;D项中若原溶液中无Fe2+,存在Fe3+,也有此现象,错误。

2.从废水中回收硫酸亚铁固体和铜的流程如下:

则下列说法正确的是 (　　)

A.金属X为Zn

B.溶液Y为稀盐酸

C.硫酸亚铁可用作食品的抗氧化剂

D.无水硫酸铜可用于检验水或作干燥剂

【解析】选C。金属X是除去废水中CuSO4,X为铁粉,A项错误;不纯的铜中含有过量的铁粉,除去铜,并得到FeSO4,Y为稀硫酸,B项错误;硫酸亚铁具有还原性,可用作食品的抗氧化剂,C项正确;无水硫酸铜可用于检验水,但不作干燥剂,D项错误。

【加固训练】

1.(2019·天门模拟)A由Al2O3、Fe3O4、Al、Cu中的某几种粉末混合而成,设计成分分析方案如下:

下列分析不正确的是 (　　)

A.当m1>m2时,溶液a中阴离子只有一种

B.生成蓝色溶液的离子方程式为Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O和Cu+2Fe3+

Cu2++2Fe2+

C.要确定混合物中是否含Al,可取A加入适量稀盐酸

D.当m2-m3=2.96 g,Fe3O4的质量至少为 2.32 g

【解析】选 A。当m1>m2时,说明至少有Al2O3、Al两者中的一种,且生成了偏铝酸钠溶液,因氢氧化钠溶液过量,阴离子除Al,还有OH-,A项不正确;Fe3O4与盐酸反应生成氯化铁和氯化亚铁发生Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O,三价铁离子有氧化性,发生Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,B项正确;金属氧化物与酸反应生成水,无氢气,而铜与盐酸不反应,可取A加入适量稀盐酸,如果有气体产生,则证明铝存在,C项正确;发生固体质量改变的金属氧化物的溶解和三价铁与铜单质之间的氧化还原反应,Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,Fe3O4～2Fe3+～Cu,也就是四氧化三铁和铜的物质的量之比大于1∶1,m2-m3=2.96 g 才符合最小值,为1∶1,即2.96 g××100%= 2.32 g,D项正确。

2.一定质量的某铁的氧化物FexOy,与足量的4 mol·L-1硝酸溶液充分反应,消耗硝酸溶液 700 mL,生成2.24 L NO(标准状况)。则该铁的氧化物的化学式为

(　　)

A.FeO　　　　　　　 B.Fe2O3

C.Fe3O4     D.Fe4O5

【解析】选C。铁的氧化物FexOy与足量的4 mol·L-1硝酸溶液充分反应,生成Fe(NO3)3,硝酸被还原生成NO,NO的物质的量为=0.1 mol,根据氮原子守恒,3n[Fe(NO3)3]+n(NO)=n(HNO3),故3n[Fe(NO3)3]+0.1 mol=0.7 L×4 mol·L-1,解得n[Fe(NO3)3]=0.9 mol,令氧化物FexOy中铁元素的平均化合价为a,根据得失电子守恒,则0.9 mol×(3-a)=0.1 mol×(5-2),解得a=,由化合物中正负化合价代数和为0可得x=2y,则x∶y=3∶4,故该氧化物的化学式为Fe3O4。

二、非选择题

3.(2018·全国卷Ⅱ)K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图。回答下列问题:

(1)晒制蓝图时,用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光剂,以K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4 +3K2C2O4 +2CO2↑;显色反应的化学方程式为____________________。 

(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按下图所示装置进行实验。

①通入氮气的目的是                                     __。 

②实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变为红色,由此判断热分解产物中一定含有________、________。 

③为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是 ______________________。 

④样品完全分解后,装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3,检验Fe2O3存在的方法是

 _______________________________________________。 

【解析】(1)题目给出K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂,因此显色反应只能为FeC2O4与K3[Fe(CN)6]反应,其方程式为3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4。

(2)①三草酸合铁酸钾的化学式为K3[Fe(C2O4)3]·3H2O,根据题目中②和④的叙述其分解产物中含有CO、CO2、FeO和Fe2O3等,因此通入氮气的作用是将装置内的空气排出以隔绝空气,同时将产生的气体全部赶到后续的实验装置中。

②B中澄清石灰水变浑浊,说明三草酸合铁酸钾分解产生了CO2;装置E中的CuO固体变为红色,F中澄清石灰水变浑浊,说明三草酸合铁酸钾分解产生了CO。

③停止实验时,若先使装置A、E处的酒精灯停止加热,会使装置内的温度降低,导致装置内的压强减小,从而产生倒吸,因此为防止产生倒吸,应继续通入氮气直至装置冷却。

④装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3,因此应先取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,然后再滴入KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3。

答案:(1)3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4

(2)①隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置

②CO2　CO

③先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气

④取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入1～2滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3

4.铁及其化合物在日常生活中应用广泛。

(1)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常温下可将SO2转化为S,从而实现对SO2的治理。已知含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时,其中一个反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,则另一反应的离子方程式为_________________。 

(2)氧化铁是重要的工业颜料,下面是制备氧化铁的一种方法,其流程如下:

①操作Ⅰ的名称是________;操作Ⅱ为洗涤,洗涤操作的具体方法为______ ______________________。 

②滤液A中加入稍过量的NH4HCO3溶液,生成沉淀的同时有一种气体产生,写出反应的化学方程式:__ ___________________________________。 

(3)如果煅烧不充分,产品中将有FeO存在,称取3.0 g氧化铁产品,溶解,在

250 mL容量瓶中定容;量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中,用酸化的

0.010 00 mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,重复滴定2～3次,消耗酸性KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。

①该实验中的KMnO4溶液需要酸化,用于酸化的酸是________(填序号)。 

a.稀硝酸　　b.稀盐酸　　c.稀硫酸　　d.浓硝酸

②上述产品中Fe2O3的质量分数为________。 

【解析】(1)根据离子方程式4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O和题干信息可知,另一个反应必为Fe3+将SO2氧化为S,同时自身被还原为Fe2+,从而Fe2+、Fe3+实现循环,达到催化作用。

(2)①根据流程图可知,操作Ⅰ是过滤;洗涤的具体操作方法:沿玻璃棒往漏斗中加入适量蒸馏水,浸没沉淀,让蒸馏水自然流下,重复2～3次。②根据题给信息,化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O。

(3)①由于高锰酸钾溶液具有强氧化性,盐酸在常温下即可被其氧化,又因Fe2+具有还原性,硝酸不论稀、浓均具有强氧化性,故需选用稀硫酸酸化。②根据反应5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O,可知样品中FeO的质量为0.02 L×

0.010 00 mol·L-1×5×72 g·mol-1×=0.72 g,所以产品中Fe2O3的质量分数为×100%=76%。

答案:(1)2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++S+4H+

(2)①过滤　沿玻璃棒往漏斗中加入适量蒸馏水至浸没沉淀,让蒸馏水自然流下,重复2～3次

②FeSO4+2NH4HCO3FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O

(3)①c　②76%