高考化学二轮专题大题练习专题10《铁及其化合物》(含详解)

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1．铁单质及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题:

（1）黄铁矿(FeS2)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料,其中发生的一个反应为3FeS2+8O26SO2+Fe3O4,若有3 mol FeS2参加反应,则转移_______mol电子。 

（2）氯化铁溶液常用作印刷电路铜板的腐蚀剂,反应的离子方程式为________________。从腐蚀废液中回收金属铜还需要的试剂是__________。 

（3）与明矾相似,硫酸铁也可用于净水,其作用原理是____________________(用离子方程式表示);在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中悬浮物沉降除去,其原因是_______________。

（4）铁红是一种红色颜料,其主要成分是Fe2O3。将一定量的铁红溶于160 mL 5 mol·L-1盐酸中,再加入一定量铁粉恰好溶解,收集到2.24 L氢气(标准状况),经检测,溶液中无Fe3+,则参加反应的铁粉的质量为_____。

【答案】322Fe3++Cu2Fe2++Cu2+　铁粉、稀盐酸(其他合理答案均可)Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+在酸性条件下抑制了铁离子的水解,无法生成氢氧化铁胶体,不能使悬浮物沉降除去11.2 g

【解析】

【详解】

Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+；在酸性条件下抑制了铁离子的水解,无法生成氢氧化铁胶体,不能使悬浮物沉降除去；

2．铁是生产、生活及生命中的重要元素。

（1）血红蛋白中的铁元素呈+2价，具有结合O2分子结合成氧合血红蛋白的能力。如果误服亚硝酸盐，会使人中毒，因为二价铁被_______（填“氧化”或“还原”）。 

（2）为防止FeCl2发生氧化反应而变质，存放时应加入_____（填化学式）。现有一瓶久置的FeCl2溶液，请设计实验检验其中是否含有Fe3+__________________________。

（3）高铁酸钠（Na2FeO4）是水处理过程中使用的一种新型消毒剂。在强碱溶液中次氯酸钠与Fe(OH)3反应生成Na2FeO4的离子方程式：__________________________；高铁酸钠对水消毒时转化为Fe3+，Fe3+ 净水的有关离子方程式为___________________。

（4）球墨铸铁中含有一种铁碳化合物X。实验小组为测定X的组成设计实验如下：

固体2的俗名是________，X的化学式可以表示为________。

（5）某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2＋的浓度和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的物质的量浓度之比为________。

。

【答案】氧化Fe取少量待测液，滴加KSCN溶液，若溶液呈血红色，说明原溶液中有Fe3+3ClO－＋2Fe(OH)3＋4OH－=2FeO42－＋5H2O＋3Cl－Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋铁红Fe3C1∶1∶4

【解析】

【详解】

（4） 化合物X在空气中高温煅烧生成固体1，固体1为铁的氧化物，加入过量盐酸，溶液甲中含有铁的化合物，加入足量的Cl2，应是将Fe2＋氧化成Fe3＋，加热蒸发，灼烧得到Fe2O3，即固体2为Fe2O3，俗名为铁红，固体2中铁原子的物质的量为24×2/160mol，0.3mol，根据元素守恒，化合物X中铁原子的物质的量为0.3mol，C原子的物质的量为(18－0.3×56)/12mol=0.1mol，化合物X的化学式为Fe3C；

（5）氧化性强弱的顺序是HNO3>Fe(NO3)3>Cu(NO3)2，加入铁粉的反应的离子方程式为①Fe＋4H＋＋NO3－=Fe3＋＋NO↑＋2H2O，②Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，③Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu2＋，0～1段发生反应①，消耗HNO3的物质的量为4mol，1～2段发生②，②消耗Fe3＋的物质的量为2mol，反应①生成Fe3＋的物质的量为1mol，即原溶液中Fe(NO3)3的物质的量为1mol，2～3段发生反应③，消耗Cu(NO3)2的物质的量为1mol，同一溶液体积相同，物质的量浓度之比等于其物质的量之比，即Fe(NO3)3、Cu(NO3)3、HNO3物质的量之比为1：1：4。

【点睛】难点是氧化还原反应方程式的书写，先根据题中信息，书写出ClO－＋Fe(OH)3→FeO42－＋Cl－，根据化合价的升降法进行配平，即3ClO－＋2Fe(OH)3→2FeO42－＋3Cl－，环境为碱性，且利用电荷守恒，OH－为反应物，H2O为生成物，因此离子方程式为3ClO－＋2Fe(OH)3＋4OH－=2FeO42－＋5H2O＋3Cl－。

3．某校化学小组学生利用如图所示装置进行“铁与水反应”的实验，并利用产物进一步制取FeCl3·6H2O晶体。

（1）装置B中发生反应的化学方程式是_________________________。

（2）装置E中的现象是_________________________________________。

（3）停止反应，待B管冷却后，取其中的固体，加入过量稀盐酸充分反应，过滤。简述检验滤液中Fe3＋的操作方法：________________________________________。

（4）该小组学生利用上述滤液制取FeCl3·6H2O晶体，设计流程如下

步骤Ⅰ中加入新制氯水的作用是__________________________________。

【答案】3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2    黑色固体变红，右端管壁有水珠生成    取少量滤液，滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红色    将Fe2＋氧化成Fe3＋   

【解析】

溶液是否变红色； 

（4）因为氯气具有强氧化性，所以能将二价铁离子氧化为三价铁离子，即为：将Fe2＋氧化成Fe3＋；

【点睛】本题考查了铁及其化合物的性质实验，易错点：铁与水蒸气反应原理。

4．（一）某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题：

（1）分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol/L 的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是__________________________。

（2）甲组同学取2mLFeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_______________。

（3）乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0．5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是_____________。

（二）工业上用赤铁矿（含Fe2O3、FeO，也含有Al2O3、MnO2、CuO、SiO2等）制备绿矾FeSO4·7H2O的流程如下： 

（1）氢氧化钠溶液加入赤铁矿中发生反应的离子方程式为____________；_________________。

（2）向滤渣Ⅰ中加入过量的试剂a为___________，过量的试剂b投入到滤液Ⅱ发生的所有反应的离子方程式为______________；_________________；________________。

（3）实验室中操作①②③的名称为_________________________。

（4）操作④隔绝空气的目的是_______________________________________________。

【答案】防止Fe2+被氧化2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl—隔绝空气（排除氧气对实验的影响）Al2O3+2OH-=2AlO2－+H2OSiO2+2OH-=SiO32-+H2O硫酸(H2SO4)Fe＋2Fe3+＝3Fe2+Fe＋Cu2+＝Cu＋Fe2+Fe＋2H+＝H2↑＋Fe2+过滤防止溶液中的Fe2+被空气氧化为Fe3+

【解析】

【分析】

由制备流程可知，加NaOH溶液后，两性氧化物Al2O3、酸性氧化物SiO2与NaOH溶液反应，则滤液I中含有的离子为OH-、AlO2-、SiO32-，滤渣I中含Fe2O3、FeO、MnO2、CuO；加入硫酸溶液，Fe2O3、FeO、CuO溶于硫酸，得到含有硫酸、Fe2（SO4）3、FeSO4、CuSO4的混合液，则试剂a为硫酸；向混合液中加入Fe，Fe与硫酸、Fe2（SO4）3、CuSO4反应得到FeSO4溶液，则试剂b为Fe，滤渣Ⅲ为Cu、Fe，滤液Ⅲ为FeSO4溶液，FeSO4溶液经蒸发浓缩、冷却结晶得到绿矾。

【详解】

【点睛】本题以铁及其化合物为载体考查了实验方案的设计和化学工艺流程，侧重分析与实验能力的考查，注意元素化合物与实验的结合，把握物质的性质、流程中发生的反应、混合物分离方法为解答的关键。