新教材适用2024版高考化学一轮总复习练案7第三章金属及其化合物第7讲铁及其重要化合物

练案[7]  第7讲　铁及其重要化合物

一、选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题目要求。

1．(2023·湖南长沙模拟)我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法：“取钢煅作叶，如笏或团，平面磨错令光、净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，铁华成矣。”下列说法错误的是( C )

A．“取钢煅作叶，如笏或团”说明金属铁有较好的延展性

B．“平面磨错令光、净”的目的是除去表面的铁锈

C．“铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化

D．中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁

[解析]　钢煅作叶，如笏或团，发生形态变化，说明金属铁有较好的延展性，故A正确；空气中Fe易被氧化生成氧化膜，则“平面磨错令光、净”的目的是除去表面的铁锈，故B正确；于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，可知“铁上衣生”的原因是铁被醋酸氧化，故C错误；于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，可知Fe与醋酸反应生成铁华粉，则铁华粉的主要成分是醋酸亚铁，故D正确。

2．(2023·湖北武汉模拟)铁是当前应用量最大的金属元素。下列说法错误的是( B )

A．生铁与普通钢都是以铁为主的含碳合金

B．与铜质水龙头连接处的铁质水管不容易发生腐蚀

C．红色涂料中的“铁红”，其主要化学成分是Fe2O3

D．食用富含维生素C的食物有助于人体对铁元素的吸收

[解析]　由生铁与普通钢的组成可知，二者都是以铁为主的含碳合金，故A正确；铁质水管与铜质水龙头连接后形成原电池，铁比铜活泼，则铁质水管作负极被腐蚀，故B错误；红色涂料中的“铁红”，其主要化学成分是铁的氧化物Fe2O3，故C正确；人体吸收的铁元素主要是Fe2＋，Fe2＋极易被氧化，维生素C具有还原性，能防止亚铁离子被氧化，即食用维生素C含量较高的食物有利于人体对铁元素的吸收，故D正确。

3．(2023·上海浦东新区二模)在铁粉与水蒸气反应后的残留固体X中，加入足量的稀硫酸，充分反应后得到溶液Y。下列说法正确的是( C )

A．若X中含有铁，则反应时一定有气泡

B．若向Y中滴入KSCN溶液显红色，则X中无铁单质

C．Y一定能使酸性高锰酸钾溶液褪色

D．Y中滴入NaOH溶液，一定有沉淀产生

[解析]　铁和水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，残留固体为Fe3O4或Fe3O4和Fe的混合物。加入足量的稀硫酸，Fe3O4和硫酸反应Fe3O4＋4H2SO4===FeSO4＋Fe2(SO4)3＋4H2O，若有铁剩余，由于氧化性Fe3＋>H＋，所以还会依次发生反应Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4，Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。若X中含有铁，但铁全部和Fe2(SO4)3反应，则没有气泡产生，故A错误；若向Y中滴入KSCN溶液显红色，说明Y中含Fe3＋，可能X中无铁，也可能X中铁不足以将Fe2(SO4)3全部转化为FeSO4，故B错误；不论X是Fe3O4还是Fe3O4和Fe的混合物，和硫酸反应后都有Fe2＋，所以一定能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故C正确；若硫酸过量，则向Y中滴入NaOH溶液，硫酸消耗了NaOH，则没有沉淀产生，故D错误。

4.

下列有关氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中，不正确的是( B )

A．氢氧化亚铁易被空气氧化

B．氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀

C．可利用如图所示装置，制备氢氧化亚铁

D．实验中所用氢氧化钠溶液应预先煮沸

[解析]　氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，故A正确；氢氧化亚铁为白色絮状沉淀，故B不正确；氢氧化亚铁的制备要隔绝空气，可将硫酸亚铁溶液滴入氢氧化钠溶液中，故C正确；氢氧化钠溶液预先煮沸可以将其中的空气排净，故D正确。

5．(2023·陕西西安模拟)自来水厂利用铁屑及FeCl2溶液处理泄漏的Cl2，下列有关说法不正确的是( D )

A．Cl2和水反应的离子方程式为H2O＋Cl2Cl－＋HClO＋H＋

B．吸收泄漏氯气的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋

C．铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2

D．铁屑耗尽时溶液中可能大量存在：Fe2＋、Fe3＋、ClO－、Cl－

[解析]　Cl2和水反应生成的次氯酸为弱电解质，反应的离子方程式为H2O＋Cl2Cl－＋HClO＋H＋，故A正确；氯气具有强氧化性，能将FeCl2氧化为FeCl3，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋，故B正确；FeCl3能与铁屑反应生成FeCl2，故C正确；ClO－具有强氧化性，Fe2＋具有强还原性，ClO－和Fe2＋发生氧化还原反应不能大量共存，故D错误。

6．(2023·湖南株洲模拟)有关铁的化合物的说法中，错误的是( D )

A．由图示操作制取Fe(OH)2，可以长时间看到白色沉淀

B．Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反应制得

C．Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应

D．鉴别FeCl2溶液可以先通入Cl2，再滴加KSCN溶液

[解析]　煤油能减少Fe(OH)2与氧气接触，可以避免试管中氧气对氢氧化亚铁的氧化，故A正确；铁在氧气中燃烧可生成Fe3O4，属于化合反应，可通过4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3化合反应制取Fe(OH)3，故B正确；Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应，故C正确；鉴别亚铁离子：溶液滴加KSCN溶液，无现象，再通入Cl2，溶液会变红，可以检验亚铁离子的存在，故D错误。

7．(2023·山东济南模拟)甲同学用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2；乙同学用如图装置制备Fe(OH)2，为了生成的产物不容易被氧化，下列说法不正确的是( D )

A．配制溶液所用的蒸馏水通常要煮沸

B．甲同学可在FeCl2溶液的上面加一层植物油，以隔绝空气

C．甲同学向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴可以伸入试管内

D．乙同学应该先关闭止水夹，一段时间以后再打开止水夹

[解析]　配制溶液时为防止水中溶解的氧气氧化亚铁离子，应先加热煮沸蒸馏水除去溶解氧，故A正确；植物油的密度比水小，浮在水面上可以起到隔绝空气的作用，防止亚铁离子被氧化，故B正确；向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液，为防止空气中的氧气被带入溶液中，将胶头滴管尖嘴直接伸入试管内液面以下再挤出氢氧化钠，故C正确；实验过程中应先打开止水夹，让产生的氢气排尽装置内的空气，以防亚铁离子被氧化，故D错误。

8．(2023·山东济宁一模)以黄铁矿的烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制取新型高效的无机高分子絮凝剂——聚合硫酸铁[Fe2(OH)n(SO4)]其中n<2)的工艺流程如下：

已知：为防止Fe3＋水解，原料中的Fe3＋必须先还原为Fe2＋。下列有关说法错误的是( B )

A．“取样分析”的目的是可以用来确定氧化Fe2＋所需NaClO3的量

B．为促进水解反应，应在高温条件下进行

C．氧化时反应的离子方程式为ClO＋6H＋＋6Fe2＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O

D．水解时溶液的pH偏小或偏大都会影响聚合硫酸铁的产率

[解析]　“取样分析”是为了分析Fe2＋、Fe3＋的含量。便于计算后续步骤中Fe元素的含量，从而确定Fe2＋的浓度，确定氧化Fe2＋所需NaClO3的量，A正确；该流程要获得聚合硫酸铁，若温度过高，则转化为Fe(OH)3沉淀，使产物的纯度降低，B错误；“氧化”过程中Fe2＋被NaClO3氧化，反应的离子方程式为ClO＋6H＋＋6Fe2＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O，C正确；pH偏小时，Fe3＋的水解平衡逆向移动，pH偏大时生成Fe(OH)3沉淀，都会影响聚合硫酸铁的产率，D正确。

9．(2023·湖南平江一中月考)碳酸亚铁是白色难溶于水的固铁剂。某小组利用如图装置，向装置③中通入CO2至溶液pH＝7，然后滴入FeSO4溶液，过滤、洗涤、干燥制得FeCO3。

下列说法错误的是( C )

A．试剂a是饱和NaHCO3溶液

B．碳酸钠溶液通入CO2至pH＝7的目的是降低c(OH－)，防止生成Fe(OH)2

C．装置③中生成沉淀的离子方程式为Fe2＋＋CO===FeCO3↓

D．碳酸钠溶液显碱性的原因是CO＋H2OHCO＋OH－

[解析]　碳酸钙固体与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，二氧化碳通过饱和NaHCO3溶液除去杂质氯化氢气体，在二氧化碳存在的条件下硫酸亚铁和碳酸钠反应生成碳酸亚铁。试剂a是饱和NaHCO3溶液，为了除去二氧化碳中的氯化氢气体，A正确；硫酸亚铁易水解，碳酸钠溶液通入CO2至pH＝7的目的是降低c(OH－)，防止生成Fe(OH)2，B正确；向装置③中通入CO2至溶液pH＝7，则溶液中含有碳酸氢钠，实验中产生FeCO3的离子方程式为Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O，C错误；碳酸钠溶液显碱性是因为碳酸根的水解，水解方程式为CO＋H2OHCO＋OH－，D正确。

10．(2022·山东日照模拟)某化学实验小组探究Fe2＋和Fe3＋性质时，发现：往FeCl2和KSCN的混合溶液中滴加氯水，溶液变成红色，但当氯水过量时，红色却会褪去。为此，他们设计如图装置进一步探究。

已知：①X为NaClO溶液，Y为FeCl3和KSCN的混合溶液。

②持续缓慢滴入NaClO溶液至过量的过程中，圆底烧瓶中红色变浅，有大量气泡产生；Ca(OH)2溶液变浑浊。

根据实验现象推测下列说法错误的是( C )

A．氯水可以将Fe2＋氧化成Fe3＋

B．烧瓶中还可能产生红褐色沉淀

C．烧瓶中产生的气体中一定含有SO2

D．KSCN中的N元素一定被氧化

[解析]　氯水可以将Fe2＋氧化成Fe3＋：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，故A正确；由于NaClO是强碱弱酸盐，水解使溶液显碱性，烧瓶中的Fe3＋与水解产生的OH－反应会生成Fe(OH)3红褐色沉淀，故B正确；由于二氧化碳也能使石灰水变浑浊，故无法确定烧瓶中产生的气体中含不含二氧化硫，故C错误；最终集气瓶中有气泡冒出，则说明一定产生了氮气，故D正确。

二、非选择题：本题共4小题。

11．(2023·湖南长沙模拟)某化学学习小组设计了下列方法探究氢氧化亚铁的制备等相关问题。

(1)用NaOH溶液和FeSO4溶液直接反应，方法如图。该方法能观察到白色的Fe(OH)2沉淀，但沉淀颜色快速发生变化。请分析沉淀颜色变化的原因： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3　(用化学方程式表示)。

(2)该小组为探究反应物浓度对Fe(OH)2制备效果的影响，以Fe(OH)2沉淀白色持续时间(t)为指标，t越大，实验效果越好。部分实验数据如表(w代表质量分数)：

①实验ⅰ、ⅱ、ⅲ的目的是 探究其他条件相同时，FeSO4溶液浓度对Fe(OH)2制备效果的影响　。

②该小组同学通过实验推断：其他条件不变时，所用NaOH溶液的浓度越大，实验效果越好。推断的证据是 沉淀白色持续时间t：ⅴ>ⅳ>ⅱ　。

③由绿矾晶体(FeSO4·7H2O)配制250 mL 0.10 mol·L－1 FeSO4溶液，需要用到的仪器有药匙、玻璃棒、烧杯、量筒、天平、250 mL容量瓶、 胶头滴管　。以下操作会导致所配溶液浓度偏低的是 BD　。

A．容量瓶中原有少量蒸馏水

B．洗涤烧杯和玻璃棒的溶液未转入容量瓶中

C．定容时俯视刻度线

D．定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线，再补加少量蒸馏水至刻度线

(3)若向FeSO4溶液中加入足量Na2O2，观察到的现象是 有红褐色沉淀生成，有气体放出，溶液变无色　。

[解析]　(1)FeSO4和NaOH发生复分解反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。(2)①实验ⅰ、ⅱ、ⅲ的变量是FeSO4溶液浓度，目的是探究其他条件相同时，FeSO4溶液浓度对Fe(OH)2制备效果的影响；②实验ⅴ、ⅳ、ⅱ的变量是NaOH溶液浓度，其他条件不变时，所用NaOH溶液的浓度越大，沉淀白色持续时间越长，实验效果越好，则证据是沉淀白色持续时间t：ⅴ>ⅳ>ⅱ；③配制一定物质的量浓度溶液的步骤：计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容等，用到的仪器：药匙、玻璃棒、烧杯、天平、250 mL容量瓶、胶头滴管；定容时还需要加入蒸馏水，则容量瓶中原有少量蒸馏水对所配溶液浓度无影响，A不选；洗涤烧杯和玻璃棒的溶液未转入容量瓶中，则残留的溶质没有完全转移到容量瓶中，导致所配溶液浓度偏低，B入选；定容时俯视刻度线导致溶液体积偏小，依据c＝可知溶液浓度偏高，C不选；定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线，再补加少量蒸馏水至刻度线，导致加入水的体积增大，溶液浓度偏低，D入选。(3)Na2O2和水反应生成NaOH和O2，NaOH再和FeSO4溶液反应生成Fe(OH)2，由于Na2O2过量，则Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3，观察到的现象是有红褐色沉淀生成，有气体放出，溶液变无色。

12．(2023·湖南临澧一中第三次月考)某研究性学习小组探究FeSO4的化学性质和用途。回答下列问题：

(1)探究FeSO4溶液的酸碱性：取少量FeSO4固体，利用石蕊溶液测定FeSO4溶液的酸碱性，必须选用的仪器有胶头滴管、药匙和 B　(填选项字母)。

A．玻璃棒  B．试管

C．天平  D．量筒

(2)利用如图装置探究FeSO4的稳定性。

①Ⅱ中有白色沉淀生成，小组成员结合理论分析，认为下列分解产物不可能的是 A　(填字母)。

A．Fe2O3、SO3、H2O

B．Fe2O3、SO2、SO3、H2O

C．FeO、Fe2O3、SO2、SO3、H2O

②Ⅲ中溴水是用来检验是否有SO2气体生成，若有SO2生成，溴水将褪色。实验中，观察到溴水褪色，据此推测FeSO4分解最有可能被氧化的元素是 Fe　。

③NaOH的作用是吸收SO2气体，请写出用过量NaOH溶液吸收SO2气体反应的化学方程式： 2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O　。

(3)探究FeSO4中Fe2＋的还原性：证明FeSO4有较强的还原性，完成下表。

(4)硫酸亚铁用途探究：缺铁性贫血往往口服硫酸亚铁，当用硫酸亚铁制成药片时，外层包有一层特殊的糖衣，其作用是 防止硫酸亚铁被氧化　。

[解析]　(1)用药匙取少量FeSO4固体于试管中溶解，用胶头滴管滴入石蕊溶液测定FeSO4溶液的酸碱性，必须选用的仪器有胶头滴管、药匙、试管。(2)①依据氧化还原反应的特征可知化合价有升必有降，Fe2O3、SO3、H2O中只有铁的化合价升高，没有元素化合价降低，A错误；Fe2O3、SO2、SO3、H2O中铁元素的化合价升高，硫元素的化合价降低，B正确；FeO、Fe2O3、SO2、SO3、H2O中铁元素的化合价升高，硫元素的化合价降低，C正确。②FeSO4中Fe2＋具有还原性，所以最有可能被氧化的元素是Fe。③过量NaOH和SO2反应生成亚硫酸钠和水，反应的化学方程式为2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O。(3)FeSO4具有较强的还原性，很容易被氧化剂氧化为硫酸铁，故检验FeSO4的还原性，只需加入氧化剂以后检验Fe3＋的存在即可，操作是：取少量的FeSO4固体于试管中，加入一定量水溶解，向其中加入KSCN溶液后，无明显现象，再加入氯水，溶液变红色，则证明硫酸亚铁具有较强的还原性。(4)因硫酸亚铁容易被空气中的氧气氧化，则药片外包有一层特殊糖衣的作用是防止硫酸亚铁被氧化。

13．某化学小组在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化的实验。

实验Ⅰ：将Fe3＋转化为Fe2＋(如图)

(1)Fe3＋与Cu粉发生反应的离子方程式为 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　。

(2)探究白色沉淀产生的原因，请填写实验方案。查阅资料：

ⅰ.SCN－的化学性质与I－相似。

ⅱ.2Cu2＋＋4I－===2CuI↓(白色)＋I2

Cu2＋与SCN－反应的离子方程式为 2Cu2＋＋4SCN－===2CuSCN↓＋(SCN)2　。

实验Ⅱ：将Fe2＋转化为Fe3＋

探究上述现象出现的原因。查阅资料：Fe2＋＋NO===[Fe(NO)]2＋(棕色)

(3)用离子方程式解释NO产生的原因 3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O　。

(4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析。

反应Ⅰ：Fe2＋与HNO3反应

反应Ⅱ：Fe2＋与NO反应

①依据实验现象，甲认为反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ 慢　(填“快”或“慢”)。

②乙认为反应Ⅰ是一个不可逆反应，并通过实验证明其猜测正确，乙设计的实验方案是 取少量反应后的黄色溶液于试管中，向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无明显变化，说明反应Ⅰ是不可逆反应(或通入NO气体到黄色溶液中没有出现棕色，答案合理即可)　。

[解析]　(1)Fe3＋与Cu粉发生反应生成铜离子与亚铁离子，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。(2)由反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，可知4 mL 0.1 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液与过量Cu粉反应后得到的溶液中Fe2＋为0.2 mol·L－1，Cu2＋为0.1 mol·L－1，依据对照实验原则，取4 mL 0.1 mol·L－1 CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 mol·L－1 KSCN溶液，另取4 mL 0.2 mol·L－1 FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 mol·L－1 KSCN溶液。由题目信息ⅰ、ⅱ可知，Cu2＋与SCN－反应生成CuSCN沉淀和(SCN)2，反应的离子方程式为2Cu2＋＋4SCN－===2CuSCN↓＋(SCN)2。(3)Fe2＋和HNO3反应生成Fe3＋、NO与水，反应的离子方程式为3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。(4)①溶液先变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色，反应速率快的反应现象最先表现，反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ慢。②反应体系中硝酸过量，若反应Ⅰ可逆，反应后溶液中含有Fe2＋，否则没有Fe2＋，具体的实验方案是取少量反应后的黄色溶液于试管中，向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无明显变化，说明反应Ⅰ是不可逆反应。

14．FeOOH可用于脱硫工序，脱除效果较好。工业上利用冶金废渣[主要成分为FeSO4，还含有少量的Fe2(SO4)3、MgSO4及TiOSO4]为主要原料生产FeOOH的一种工艺流程如下：

(1)FeOOH中Fe的化合价为 ＋3　。

(2)“溶解”时TiOSO4生成难溶于酸的H2TiO3，该反应的化学方程式为 TiOSO4＋2H2O===H2TiO3↓＋H2SO4　。“除杂”时，加入NaF溶液的作用为沉淀Mg2＋，则滤液Y中的主要溶质为 Na2SO4　。

(3)“氧化”时试剂X最佳选择为 d　(填字母)。

a．KMnO4　 B．HNO3　

C．Cl2　 D．空气

若用O2，“氧化”时发生反应的离子方程式为 O2＋4Fe2＋＋8OH－===4FeOOH↓＋2H2O　。

(4)生产中测得反应溶液的温度对FeOOH的产率的影响如图所示：

①反应的适宜温度约为 40 ℃　。

②温度过高或过低均会导致FeOOH产率降低。温度过高FeOOH产率降低，可能原因为 FeOOH可能会分解　。

[解析]　(1)FeOOH中O为－2价，H为＋1价，所以Fe的化合价为＋3价。(2)“溶解”时TiOSO4生成难溶于酸的H2TiO3，反应的化学方程式为TiOSO4＋2H2O===H2TiO3↓＋H2SO4，“除杂”时，加入NaF溶液可除去Mg2＋，过滤分离出的滤渣中含H2TiO3、MgF2，滤液中含有Fe3＋、Fe2＋，“氧化”时试剂X将在NaOH溶液中生成FeOOH，因此滤液Y中的主要溶质为Na2SO4。(3)为了不引入新的杂质，“氧化”时的试剂X最好选择空气；反应的离子方程式为O2＋4Fe2＋＋8OH－===4FeOOH↓＋2H2O。(4)①由题图可知，反应的适宜温度为40 ℃；②温度过高或过低均会导致FeOOH产率降低，温度过高时FeOOH可能会分解，导致产率降低。