2021高三化学人教版一轮课后限时集训：9 铁及其化合物 Word版含解析

铁及其化合物

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1．我国早期科技丛书《物理小识·金石类》记有“青矾厂气熏人，衣服当之易烂，载木不盛”，“青矾”即绿矾(FeSO4·7H2O)，强热绿矾，得红色固体，气体冷凝得“矾油”。下列说法不正确的是(　　)

A．“青矾厂气”属于混合物

B．“红色固体”属于碱性氧化物

C．“矾油”能使滴有酚酞的溶液呈红色

D．“强热绿矾”发生了分解反应

C　[绿矾受热发生分解反应，反应的化学方程式为2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O，因此“青矾厂气”应为SO2和SO3的混合气体，“红色固体”是Fe2O3，Fe2O3属于碱性氧化物，A、B、D项正确；“矾油”的主要成分是硫酸(SO3和H2O反应生成)，不能使滴有酚酞的溶液呈红色，C项错误。]

2．向下列物质分别与少量氯水反应所得的溶液中滴入KSCN溶液，不显红色的是 (　　)

A．氧化铁　　　　　　　 B．铜铁合金

C．Fe(OH)3   D．FeCl2

B　[过量的Cu、Fe均与Fe3＋反应，溶液中不含Fe3＋，滴入KSCN溶液，不显红色。]

3．下列关于铁及其化合物的叙述正确的是(　　)

A．2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋成立，说明氧化性：Fe3＋＞Fe2＋

B．25 ℃，pH＝0的溶液中，Al3＋、NH、NO、Fe2＋可以大量共存

C．5.6 g铁与足量的氯气反应失去电子为0.2 mol

D．硫酸亚铁溶液中加入氯水：Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－

A　[B项，酸性(pH＝0)条件NO氧化Fe2＋；C项，n(e－)＝×3 mol＝0.3 mol；D项，电荷不守恒。]

4．(2019·绵阳诊断)下列有关0.2 mol·L－1 Fe(NO3)2溶液的叙述正确的是

(　　)

A．该溶液中Na＋、K＋、[Fe(CN)6]3－、I－可以大量共存

B．滴加稀硫酸，充分振荡无现象

C．通入H2S气体，发生反应的离子方程式为Fe2＋＋S2－===FeS↓

D．50 mL该溶液与过量Zn充分反应，生成0.56 g Fe

D　[Fe2＋会与[Fe(CN)6]3－反应生成蓝色沉淀，因此不能大量共存，故A项错误；滴加稀硫酸，使溶液呈酸性，在酸性条件下，NO能将Fe2＋氧化为Fe3＋，溶液由浅绿色变为黄色，故B项错误；通入H2S气体，溶液显酸性，硝酸根在酸性条件下具有氧化性，能将硫离子氧化成硫单质、Fe2＋被氧化成Fe3＋，故C项错误；50  mL 0.2 mol·L－1 Fe(NO3)2溶液与过量Zn充分反应，离子方程式为Zn＋

Fe2＋===Zn2＋＋Fe，计算可知生成Fe的质量为0.56 g，故D项正确。]

5．(2019·福州质检)如图是一种综合处理SO2废气的工艺流程。下列说法正确的是(　　)

A．向溶液B中滴加KSCN溶液，溶液可能变为血红色

B．溶液B转化为溶液C发生反应的离子方程式为4H＋＋2Fe2＋＋O2===2Fe3＋＋2H2O

C．溶液酸性：A>B>C

D．加氧化亚铁可以使溶液C转化为溶液A

A　[溶液A转化为溶液B发生反应：2Fe3＋＋2H2O＋SO2===2Fe2＋＋SO＋

4H＋；溶液B转化为溶液C发生反应：4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。向溶液B中滴加KSCN溶液，未与SO2反应的Fe3＋与SCN－反应，有血红色出现，A项正确；溶液B转化为溶液C的离子方程式电荷不守恒，B项错误；根据反应方程式可知，溶液酸性：B>C>A，C项错误；溶液C转化为溶液A，可加入三价铁的氧化物，不能加入二价铁的氧化物，D项错误。]

[教师用书独具]

钨是高熔点金属，工业上用主要成分为FeWO4和MnWO4的黑钨铁矿与纯碱共熔冶炼钨的流程如下，下列说法不正确的是(　　)

A．将黑钨铁矿粉碎的目的是增大反应的速率

B．共熔过程中空气的作用是氧化Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)

C．操作Ⅱ是过滤、洗涤、干燥，H2WO4难溶于水且不稳定

D．在高温下WO3被氧化成W

D　[将固体反应物粉碎可以增加反应物的接触面积，能提高反应速率，故A正确；通过流程图可知，纯碱、空气、FeWO4和MnWO4共熔发生反应，使Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)转化为难溶的Fe2O3和MnO2，进而通过冷却、水浸、过滤的方法除去，故B正确；Na2WO4溶液中加入硫酸发生复分解反应，生成难溶于水的H2WO4，经过过滤、洗涤、干燥获得较为纯净的H2WO4，加热使其分解为WO3，故C正确；在高温下H2与WO3反应生成W和H2O，从元素价态变化来看，WO3为氧化剂，被还原，故D错误。]

6．从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下：

则下列说法正确的是(　　)

A．试剂a是铁、试剂b是稀硫酸

B．操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同

C．试剂c是氯气，相应的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

D．用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2＋

C　[由最终要得到的氯化铁及流程图知b是盐酸，A错误；操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤，操作Ⅲ为蒸发浓缩、冷却结晶，所用仪器有差异，B错误；滤液Z和X中均含有氯化亚铁，因此c为氯气，C正确；高锰酸钾能氧化氯离子而褪色，因此不能用于检验是否含有亚铁离子，D错误。]

7．如图所示的5种物质中均含同种金属元素，且在一定条件下(不含电解)能发生图示转化，则该金属元素可能是(　　)

①Na　②K　③Ca　④Fe　⑤Cu

A．①②   B．③④

C．④⑤    D．①⑤

C　[①硝酸钠(硝酸钾、硝酸钙)无法一步转化成氢氧化钠(氢氧化钾、氢氧化钙)，氢氧化钠(氢氧化钾、氢氧化钙)溶液中也无法一步生成氧化钠(氧化钾、氧化钙)，氧化钠(氧化钾、氧化钙)也无法一步生成金属钠(钾、钙)(除电解方法)，故①②③错误。]

8．硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上作补血剂。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)证明步骤①滤液中含有Fe2＋的方法：取样，先滴加KSCN溶液，再滴加________，该过程的现象为_____________________________________________

___________________________________________________________________。

(2)步骤②加入过量H2O2的目的是____________________________________

____________________________________________________________________。

(3)步骤③中反应的离子方程式是____________________________________

___________________________________________________________________。

(4)步骤④中一系列处理的操作步骤：过滤、__________、灼烧、________、称量。

(5)若实验中铁无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为________ g。

[答案]　(1)氯水或双氧水　滴加KSCN溶液不变红，滴加氯水或双氧水后，溶液变红

(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋

(3)Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH

(4)洗涤　冷却

(5)×2×56×或

9．(2019·成都模拟)某工业废水中主要含有Cr3＋，同时还含有少量的Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋等，且酸性较强。为回收利用，通常采用如下流程处理：

注：部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见表。

(1)氧化过程中可代替H2O2加入的试剂是________(填字母，下同)。

A．Na2O2   B．HNO3

C．FeCl3   D．KMnO4

(2)加入NaOH溶液调溶液pH＝8时，除去的离子是________(填字母，下同)；已知钠离子交换树脂的原理：Mn＋＋nNaR―→MRn＋nNa＋，此步操作被交换除去的杂质离子是________。

A．Fe3＋   B．Al3＋

C．Ca2＋   D．Mg2＋

(3)还原过程中，每消耗172.8 g Cr2O转移4.8 mol e－，该反应的离子方程式为___________________________________________________________________

___________________________________________________________________。

[答案]　(1)A　(2)AB　CD　(3)3S2O＋4Cr2O＋13H2O===6SO＋8Cr(OH)3↓＋2OH－

10．(2019·沧州质量监测)为验证还原性：SO2>Fe2＋>Cl－，三组同学分别进行了下图实验，并对溶液1和溶液2中所含离子进行了检验，能证明上述还原性顺序的实验组有(　　)

A．只有甲   B．甲、乙

C．甲、丙   D．甲、乙、丙

C　[甲、溶液1中含有Fe3＋、Fe2＋，说明发生反应2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋

2Cl－，且Cl2反应完全，可证明还原性Fe2＋>Cl－；溶液2中含有SO，则说明发生反应2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋，可证明还原性SO2>Fe2＋，故甲能证明还原性SO2>Fe2＋>Cl－；乙、溶液1中含有Fe3＋，无Fe2＋剩余，则还原性Fe2＋>Cl－，但Cl2可能过量，再通入SO2，可能发生的反应是Cl2＋SO2＋2H2O===2Cl－＋SO＋4H＋，不能比较SO2与Fe2＋的还原性强弱，故乙不能验证；丙、溶液1中含有Fe3＋，没有Fe2＋，通入SO2后溶液中又含有Fe2＋，说明SO2将Fe3＋还原得到

Fe2＋，证明还原性SO2>Fe2＋，故丙实验结论能证明还原性SO2>Fe2＋>Cl－。 ]

11．(2019·郑州市第一中学高三质检)常温时，将0.1 mol Fe(NO3)3和2 mol HCl溶于水得2 L混合溶液，然后向该溶液投入m g铁粉使其充分反应后，滴加KSCN溶液不变红色。下列有关说法正确的是 (　　)

A．由于氧化性Fe3＋>H＋，首先发生的反应是：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋

B．当加入16.8 g铁粉时，可生成标准状况下6.72 L气体

C．在铁粉充分反应后的溶液中，铁元素以Fe2＋和Fe3＋的形式存在

D．m≥28，反应过程中溶液的质量一直在减小

B　[酸性条件下，NO有强氧化性，因此首先发生的反应是Fe＋NO＋4H＋===NO↑＋Fe3＋＋2H2O，然后发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，A错误；当加入16.8 g铁粉时，刚好发生上述第一个反应，生成标准状况下6.72 L NO气体，此时消耗1.2 mol H＋，B正确；滴加KSCN溶液不变红色说明溶液不含Fe3＋，C错误；当恰好第二个反应结束时。根据方程式计算则至少消耗铁16.8＋(0.1＋0.3)×0.5×56＝28(g)，但反应过程中溶液的质量一直在增大，D错误。]

12．(2019·甘肃重点中学联考)以铬铁矿(含FeO·Cr2O3、Al2O3、SiO2等)为原料制备二草酸铬钾的实验步骤如下：

已知NaFeO2遇水强烈水解：NaFeO2＋2H2O===NaOH＋Fe(OH)3↓。

(1)“熔融”的装置如图，坩埚W的材质可以是________(填“铁”“陶瓷”或“玻璃”)；FeO·Cr2O3与KClO3及Na2CO3发生反应，生成Fe2O3、KCl、Na2CrO4和CO2的化学方程式为__________________________________________

___________________________________________________________________。

(2)熔融后的固体中含Na2CrO4、Fe2O3、Na2SiO3、NaAlO2、KCl及NaFeO2等，步骤①的具体操作为水浸，过滤，调pH为7～8，加热煮沸半小时，趁热过滤。第一次过滤滤渣中的主要成分为________。

(3)步骤②需加入酸，则加入稀硫酸时发生反应的离子方程式为_________ __________________________________________________________。

(4)由步骤③可知，溶解度：Na2Cr2O7________(填“>”“<”或“＝”)K2Cr2O7。

(5)步骤④包含的具体操作有________、________、过滤并洗涤，经干燥得到K2Cr2O7晶体。(有关物质的溶解度曲线如图所示)

(6)步骤⑤需往两种固体混合物中加入一滴水及少量酒精研磨，所用的硅酸盐质仪器的名称是________。

(7)采用热重分析法测定K[Cr(C2O4)2]·nH2O样品所含结晶水数，将样品加热到80 ℃时，失掉全部结晶水，失重16.8%。K[Cr(C2O4)2]·nH2O中n＝________。

[解析]　(1)“熔融”时Na2CO3和NaOH均能与二氧化硅反应，而陶瓷和玻璃中均含有二氧化硅，因此只能用铁坩埚；分析反应物及生成物中各元素化合价，根据得失电子守恒、原子守恒配平该反应为6FeO·Cr2O3＋7KClO3＋12Na2CO3 3Fe2O3＋7KCl＋12Na2CrO4＋12CO2↑。(2)Fe2O3难溶于水，而NaFeO2在水溶液中强烈水解生成Fe(OH)3，其他物质都易溶于水且不发生化学反应，因此水浸后过滤，滤渣的主要成分为Fe2O3和Fe(OH)3。(3)对比步骤②前后的物质可知，加入稀硫酸后Na2CrO4转化成了Na2Cr2O7，发生的反应为2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O。(4)加入KCl粉末，可使得Na2Cr2O7转化成K2Cr2O7，所以Na2Cr2O7的溶解度大于K2Cr2O7的溶解度。(5)根据溶解度曲线知，K2Cr2O7的溶解度随温度变化较大，则从混合溶液中得到K2Cr2O7晶体需经过加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(6)根据题目中提到的“两种固体混合物”“研磨”，可知该仪器是研钵。(7)样品失掉全部结晶水时失重16.8%，则×100%＝16.8%，解得n≈3。

[答案]　(1)铁　6FeO·Cr2O3＋12Na2CO3＋7KClO312Na2CrO4＋3Fe2O3＋7KCl＋12CO2↑　

(2)Fe2O3、Fe(OH)3　(3)2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O　(4)>　(5)加热浓缩　冷却结晶　(6)研钵　(7)3

13．(2019·武汉模拟)某工厂以平板电视显示屏厂的废玻璃粉末(含CeO2、SiO2、Fe2O3、FeO等物质)为原料，设计如图所示工艺流程，制得纯净的CeO2和硫酸铁铵晶体。

已知：CeO2通常既不溶于强酸，也不溶于强碱。

回答下列问题：

(1)A的化学式是________。

(2)“滤渣1”的成分是________。

(3)“反应2”中加入H2O2溶液的目的是_______________________________

___________________________________________________________________。

(4)某同学设计实验证明“滤液1”中含有Fe2＋，其操作是_______________

___________________________________________________________________。

(5)硫酸铁铵晶体[NH4Fe(SO4)2·12H2O]广泛用于水的净化，请用离子方程式解释其净水原理：_____________________________________________________

____________________________________________________________________，

2 mol硫酸铁铵晶体与1 mol硫酸铁相比，前者在去除废水中的悬浮物时效率______ (填“高于”“低于”或“等于”)后者。

(6)“反应3”的离子方程式为_______________________________________

___________________________________________________________________。

[解析]　流程图中各步主要转换如下：

[答案]　(1)H2SO4

(2)CeO2、SiO2

(3)将CeO2还原为Ce3＋，便于与SiO2分离

(4)取少量滤液1于洁净试管中，滴加K3[Fe(CN)6]溶液(或取少量滤液1于洁净试管中，滴加酸性高锰酸钾溶液)

(5)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋　低于　(6)4Ce3＋＋O2＋12OH－＋2H2O===4Ce(OH)4↓