2024届高三新高考化学大一轮专题练习---铁及其化合物

2024届高三新高考化学大一轮专题练习：铁及其化合物

一、单选题

1．（2023春·上海浦东新·高三上海市进才中学校考期中）下列反应中，调节反应物用量或浓度不会改变反应产物的是

A．铁在硫蒸气中燃烧 B．硫酸中加入锌粉

C．二氧化硫通入石灰水 D．硫化氢在氧气中燃烧

2．（2022秋·陕西西安·高三统考期末）化学与生活密切相关，下列物质与其用途不符合的是

A．Ti-Fe合金——储氢材料 B．三氧化二铁——制作红色颜料

C．明矾——净水剂 D．纯碱——治疗胃酸过多

3．（2023春·福建南平·高三福建省南平市高级中学校考期中）化学与生活、生产密切相关，下列有关物质性质或应用不正确的是

A．SiO2纳米管性质稳定、耐高温，可作高温下催化剂的载体

B．天然磁石的主要成分Fe2O3具有磁性，古时人们用其打磨仿制司南

C．我国新一代运载火箭长征八号使用的碳化硅陶瓷是新型无机非金属材料

D．小米全自动扫拖一体机“T7PrO”搭载的骁龙八核芯片的主要成分是硅

4．（2023春·上海·高三期末）向300mL0.2mol/L的Fe(NO3)2溶液中加入足量的NaOH溶液，使Fe2+恰好完全沉淀，过滤，小心加热沉淀，直到水分蒸干，再灼烧到质量不在变化，此时固体的质量为

A．5.4g B．4.32g C．4.8g D．6.42g

5．（2023春·贵州遵义·高三校联考期中）下列离子方程式中，正确的是

A．和稀盐酸反应：

B．溶液与过量氨水反应：

C．溶液与稀硫酸反应：

D．溶液与溶液反应：

6．（2023春·天津河西·高三统考期中）为了验证溶液与溶液中的铁元素存在形式的区别，进行如下实验：

下列相关结论的叙述不正确的是

A．在水中能电离出

B．在水中难电离出

C．试管a中因生成而显红色

D．试管a中换为溶液进行实验，仍然可观察到溶液变为红色现象

7．（2023春·海南海口·高三海南中学校考期中）“孔蚀”是一种集中于金属表面极小范围并能深入到金属内部的电化学腐蚀。某铁合金表面钝化膜破损后，发生“孔蚀”的电化学腐蚀过程如图所示。下列有关说法正确的是

A．正极反应：Fe-2e-=Fe2+

B．铁合金腐蚀的最终产物为Fe(OH)2

C．整个过程发生的是析氢腐蚀

D．为防止孔蚀发生可以将铁合金与外接电源的负极相连

8．（2023春·北京西城·高三北京铁路二中校考期中）下列解释事实的方程式不正确的是

A．氢氧化钠溶液吸收氯气：Cl2 + 2OH－ ＝Cl－+ ClO－+ H2O

B．CuO与稀硝酸反应：CuO＋2H+＝Cu2+＋H2O

C．氢氧化亚铁放置于空气中：4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ＝4Fe(OH)3

D．氨水与稀盐酸反应：OH−＋H+＝ H2O

9．（2023春·江苏·高三统考期中）FeCl3是有机反应中常用的催化剂。实验室用如下图所示装置制备少量FeCl3.已知：FeCl3易升华，且易水解：FeCl3+3H2O⇌Fe(OH)3+3HCl。下列说法不正确的是

A．甲中可制得纯净的Cl2

B．实验时若Cl2不足量，则可能生成FeCl2

C．装置丙的作用是收集FeCl3

D．装置丁中CaCl2的作用是防止水蒸气进入装置丙

10．（2023·北京东城·统考二模）关于生产、生活中下列现象的分析不合理的是

A．A B．B C．C D．D

11．（2023春·广东广州·高三广州市培英中学校考期中）下列实验操作和现象得出的实验结论正确的是

A．A B．B C．C D．D

12．（2023春·安徽滁州·高三滁州市第二中学校联考期中）下列离子方程式书写正确的是

A．氯气通入氢硫酸中产生黄色沉淀：

B．氯化铁溶液中插入铜片：

C．碳酸钙与稀硝酸反应：

D．氧化铝与氢氧化钠溶液反应：

13．（2023·浙江金华·模拟预测）在岩层深处和海底中存在黄铁矿(FeS2)，下列说法不正确的是

A．Fe元素位于周期表d区

B．Fe和S在加热条件下可制备FeS2

C．FeS2受氧气和水的长期作用，可转化为硫酸盐

D．工业上可用黄铁矿为原料来制备硫酸

二、多选题

14．（2023秋·陕西西安·高三校联考期末）元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。如图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法不正确的是

A．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①

B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，可能生成氧化铁

C．由图可预测：高铁酸盐(FeO)具有强氧化性，可用于消毒。FeO与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂

D．加热Fe(OH)3可发生转化⑥

三、非选择题

15．（2023春·贵州遵义·高三仁怀市第一中学校联考期中）I.如图是利用电化学装置将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图。

请回答下列问题：

(1)该装置将_______能转化为______能。

(2)催化剂b表面O2发生_______反应，其附近溶液酸性______(填“增强”、“不变”或“减弱”)。

(3)催化剂a表面的电极反应式：_______。

II.某废料铁泥主要成分是Fe2O3、FeO和Fe，其他杂质不与硫酸反应。实验室用该废料提取Fe2O3，设计实验流程如图：

(4)步骤(I)充分反应后进行的实验操作名称是______。

(5)步骤(II)中加入H2O2溶液后需要适当加热但温度不能过高，原因是______。

(6)为了检验溶液B中是否有亚铁离子剩余，有同学提出只需要取少量溶液B于试管中并向其中滴加氢氧化钠溶液，然后观察现象即可证明。请你判断该同学的方法是否可行并说出理由______。

(7)步骤(III)中将NaOH溶液换成氨气也可以得到Fe(OH)3沉淀，反应的离子方程式为______。

16．（2023·全国·高三专题练习）某探究学习小组用如图所示装置进行SO2、Fe2＋和Cl-还原性强弱比较实验，实验过程如下：

Ⅰ.先向B中的FeCl2溶液(约10 mL)中通入Cl2，当B中溶液变黄时，停止通气

Ⅱ.打开活塞b，使约2 mL的溶液流入D试管中，检验取出溶液中的离子

Ⅲ.接着再向B中通入一定量的SO2气体

Ⅳ.更新试管D，重复过程Ⅱ，检验取出溶液中的离子

棉花中浸润的溶液为_______，目的是_______

17．（2023·全国·高三专题练习）黄铵铁矾 [化学式可表示为(NH4)xFey(SO4)z(OH)w，摩尔质量为480 g·mol-1]。Min Ristic等曾对黄铵铁矾进行热分解实验，其结果可用下图热重曲线表示(已知：黄铵铁矾在300 ℃前分解释放的物质为H2O，300～575 ℃之间只有NH3和H2O放出，此时残留固体只存在Fe、O、S三种元素，670 ℃以上得到的是纯净的红棕色粉末)。

根据以上实验及图中数据确定黄铵铁矾的化学式为_______。

18．（2023春·高三课时练习）某同学利用生活中或实验室中常用的物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设计了一个原电池。

实验原理：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑

实验用品：电极(铁钉、铜钉)、稀硫酸、NaOH溶液、烧杯、导线、耳机。

实验装置如图：

请回答以下问题：

(1)按如图所示装置连接好实验仪器，可以听见耳机发生“嚓嚓∙∙∙∙∙∙”的声音。其原因是在原电池中，化学能转化为___________，在耳机中又由___________转化为声音这种能量。

(2)铁钉是原电池的___________极，电极反应式为___________，发生了___________反应；铜钉上的电极反应式为___________。

(3)一段时间后，取烧杯内的溶液少许，滴加足量的NaOH溶液，发生的反应依次有(用化学方程式表示)___________、___________、___________。

参考答案：

1．A

【详解】A．变价金属铁在硫蒸气中燃烧时，由于硫的氧化性弱，所以只能生成硫化亚铁，反应物用量多少不会改变产物的成分，A正确；

B．锌和稀硫酸反应生成硫酸锌与氢气，但与浓硫酸在加热条件下可反应生成硫酸锌、二氧化硫和水，B错误；

C．若SO2少量，发生反应：SO2＋Ca(OH)2=CaSO3↓＋H2O，若SO2足量，发生反应：2SO2＋Ca(OH)2=Ca(HSO3)2，C错误；

D．硫化氢在氧气中燃烧，氧气的浓度不同时产物不同，其化学方程式为：2H2S+O2(少量)2S↓+2H2O，2H2S+3O2(足)2SO2+2H2O，D错误；

答案选A。

2．D

【详解】A．Ti-Fe合金的贮氢量大、价格便宜、资源丰富，所以可用于生产储氢材料，A不符合题意；

B．三氧化二铁为红棕色粉末，性质稳定，可用于制作红色颜料，B不符合题意；

C．明矾溶于水后，可与水作用生成氢氧化铝胶体，具有吸附水中悬浮颗粒物的能力，可用作净水剂，C不符合题意；

D．纯碱虽然能中和胃酸，但对胃壁有强烈的腐蚀作用，所以不能用于治疗胃酸过多，D符合题意；

故选D。

3．B

【详解】A．SiO2是共价晶体，SiO2纳米管性质稳定、耐高温，可作高温下催化剂的载体，故A正确；

B．天然磁石的主要成分Fe3O4，具有磁性，古时人们用其打磨仿制司南，故B错误；

C．碳化硅陶瓷是新型无机非金属材料，故C正确；

D．芯片的主要成分是单质硅，故D正确；

选B。

4．C

【详解】300mL0.2mol/L的Fe(NO3)2溶液中加入足量的NaOH溶液，使Fe2+恰好完全沉淀，则生成氢氧化亚铁的物质的量为300mL×0.2mol/L×10-3=0.06mol，过滤，加热，并灼烧得到氧化铁，根据铁元素守恒分析，氧化铁的物质的量为0.03mol，则质量为0.03mol×160g/mol=4.8g。

故选C。

5．C

【详解】A．在Fe3O4中，Fe元素表现+2价、+3价，则Fe3O4与盐酸的反应为：，A项错误；

B．Al(OH)3不溶于氨水，则AlCl3与水反应为：，B项错误；

C．溶液与稀硫酸反应，生成硫酸钠和硫化氢气体：，C正确；

D．溶液与溶液反应，生成硫酸钡沉淀和氢氧化铜沉淀：，D项错误；

故选C。

6．D

【详解】A．Fe3+与SCN-结合生成红色溶液，故实验i说明FeCl3电离Fe3+，A正确；

B．因加入KSCN后溶液无颜色变化，说明溶液中没有Fe3+，B正确；

C．，Fe(SCN)3为红色溶液，C正确；

D．Fe2+不能与SCN-反应，D错误；

故答案为：D。

7．D

【详解】A．在负极，发生反应：Fe-2e-=Fe2+，在正极，发生反应O2+2H2O+4e-=4OH-，A不正确；

B．铁合金腐蚀，起初产物为Fe(OH)2，Fe(OH)2很快被空气中O2氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3分解生成Fe2O3，B不正确；

C．整个过程中，O2为主要反应物，发生的是吸氧腐蚀，C不正确；

D．将铁合金与外接电源的负极相连，能阻止铁失电子，从而防止孔蚀发生，D正确；

故选D。

8．D

【详解】A．Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和H2O，反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，A项正确；

B．CuO与稀硝酸反应生成Cu(NO3)2和H2O，反应的离子方程式为CuO+2H+=Cu2++H2O，B项正确；

C．氢氧化亚铁被空气中的O2氧化成氢氧化铁，反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，C项正确；

D．氨水为弱碱溶液，氨水与稀盐酸反应的离子方程式为NH3∙H2O+H+=+H2O，D项错误；

答案选D。

9．B

【分析】高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯气，混有杂质HCl和水蒸气杂质，饱和食盐水除去HCl，浓硫酸干燥氯气，氯气和铁粉在加热下反应生成FeCl3，其易升华，加热形成蒸气，在丙装置中冷凝收集氯化铁，由于氯化铁易水解，氯化钙作用是防止空气中水蒸气进入装置丙，NaOH溶液用于吸收有毒的尾气氯气；

【详解】A．高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯气，浓盐酸易挥发，氯气中混有杂质HCl和水蒸气杂质，饱和食盐水除去HCl，浓硫酸干燥氯气，甲可制得纯净的Cl2，A正确；

B．无论氯气是否足量，Fe与Cl2都只生成FeCl3，B错误；

C．氯气和铁粉在加热下反应生成FeCl3，其易升华，加热形成蒸气，在丙装置中冷凝收集FeCl3，C正确；

D．由于氯化铁易水解，氯化钙作用是防止空气中水蒸气进入装置丙，D正确；

故选：B。

10．A

【详解】A．植物油加氢制硬化油与与植物油中的碳碳双键有关，故A错误；

B．氧炔焰切割金属，乙炔和氧气反应放出大量热使得金属熔化，故B正确；

C．金属受热核外电子会发生跃迁变成激发态，电子从激发态回到基态释放能量呈现不同的颜色，故C正确；

D．铁和水在高温下能发生反应，所以注入钢水前，模具须干燥，故D正确；

故选：A。

11．C

【详解】A．具有漂白性，但不能漂白酸碱指示剂，故A错误；

B．常温下，将铁片、铜片分别插入浓硝酸中，铁片发生钝化而无明显变化，铜片剧烈反应，该现象不能说明金属活动性：，故B错误；

C．取少量待测液于试管中，加入浓溶液并加热，将一片湿润的红色石蕊试纸放在试管口，试纸变蓝，说明有NH3生成，溶液中含有，故C正确；

D．浓硫酸具有脱水性，会使试纸中的H、O两种元素以水的组成脱去，试纸变为黑色C单质，所以把浓硫酸滴到pH试纸上，试纸最后变为黑色，故D错误；

故选C。

12．D

【详解】A．是弱电解质，应写，故A错误；

B．氯化铁溶液中插入铜片，反应生成氯化亚铁和氯化铜，离子方程式为，故B错误；

C．稀硝酸与碳酸钙反应，碳酸钙是难溶物，应保留化学式，离子方程式为，故C错误；

D．氧化铝与氢氧化钠溶液反应离子方程式为；故D正确；

故答案选D。

13．B

【详解】A．已知Fe是26号元素，位于元素周期表第4周期Ⅷ族，故Fe元素位于周期表d区，A正确；

B．Fe和S在加热条件下生成FeS，而不是FeS2，B错误；

C．FeS2受氧气和水的长期作用，可被氧气氧化，转化为硫酸盐，C正确；

D．由反应方程式可知，4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，2SO2+O22SO3，SO3+H2O=H2SO4，故工业上可用黄铁矿为原料来制备硫酸，D正确；

故答案为：B。

14．AB

【详解】A．铁与高温水蒸气的反应产生Fe3O4和氢气，因此不能实现上述转化①，A错误；

B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，会被空气中的氧气氧化生成四氧化三铁，B错误；

C．高铁酸盐(FeO)中的Fe为+6价，具有强氧化性，能够将细菌、病毒的蛋白质氧化，使物质分子结构发生改变，失去其生理活性，因而具有杀菌消毒作用；FeO与水反应最终生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体表面积大，吸附力强，吸附水中的悬浮物，使之形成沉淀而从水中分离除去，故高铁酸盐同时又可用作净水剂，C正确；

D．Fe(OH)3不稳定，受热分解产生Fe2O3和水，能发生转化⑥，D正确；

故选AB。

15．(1)     化学     电

(2)     还原     减弱

(3)SO2+2H2O-2e-=SO+4H+

(4)过滤

(5)适当加热可加快反应速率，温度不能过高避免双氧水受热分解

(6)不可行，溶液B中存在大量Fe3+，往该溶液中滴加氢氧化钠溶液会产生红褐色的Fe(OH)3沉淀，干扰Fe2+的检验

(7)3NH3+3H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH

【分析】II.铁泥中的Fe2O3、FeO和Fe和足量硫酸反应得含Fe3+、Fe2+、H+的溶液A，用H2O2将Fe2+氧化成Fe3+所得溶液B含Fe3+，加NaOH溶液将Fe3+沉淀，过滤得Fe(OH)3沉淀，将Fe(OH)3沉淀洗涤、加热得Fe2O3固体，据此解答。

【详解】（1）该装置没有外加电源，是一个原电池，把化学能转化为电能。

（2）由图示可看出，电子由a表面转移到b表面，因此b表面发生还原反应，催化剂b处的反应为：O2+2H++2e-=H2O，酸性减弱。

（3）催化剂a表面是SO2失去电子生成硫酸，电极方程式为：SO2+2H2O−2e−==+4H+。

（4）将溶液和沉淀分离的操作名称为过滤，故答案为：过滤。

（5）适当加热可加快反应速率，温度不能过高避免双氧水受热分解。

（6）不可行，溶液B中存在大量Fe3+，往该溶液中滴加氢氧化钠溶液会产生红褐色的Fe(OH)3沉淀，干扰Fe2+的检验。

（7）氨水和Fe3+反应生成氢氧化铁的离子方程式为3NH3+3H2O+Fe3+=Fe(OH)3↓+3NH。

16．     NaOH溶液     尾气处理，以免污染环境

【详解】本实验中两次用到有毒的气体Cl2和SO2，需要进行尾气处理，用浸润NaOH溶液的棉花进行尾气处理。答案为NaOH溶液；尾气处理以免污染环境。

17．NH4Fe3(SO4)2(OH)6

【详解】设有480 g物质分解，670 ℃以上为红棕色纯净物Fe2O3，则其物质的量为n(Fe2O3)= =1.5 mol，即y=3；在固体质量400 g→240 g时，分析可知，该产物为SO3和Fe2O3，则n(SO3)= =2 mol，即z=2；化合物中各元素化合价代数和为0，则x+3×(+3)+ 2×(-2)+w×(-1)=0，17x+3×56+2×96+17w=480，解得x=1、w=6，所以该物质的化学式为NH4Fe3(SO4)2(OH)6。

18．(1)     电能     电能

(2)     负     Fe－2e－= Fe2＋     氧化     2H＋＋2e－= H2↑

(3)     H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O     FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4     4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

【详解】（1）在原电池中，化学能转化为电能，在耳机中又由电能转化为声音这种能量。

（2）铁较铜活泼，失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，铁钉是原电池的负极，电极反应式为Fe－2e－= Fe2＋，发生了氧化反应；铜钉上的电极反应为氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，2H＋＋2e－= H2↑；

（3）取烧杯内的溶液少许，滴加足量的NaOH溶液，氢氧化钠首先和稀硫酸反应生成硫酸钠和氢气，再和硫酸亚铁生成氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁和空气中氧气、水反应生成红褐色氢氧化铁沉淀，反应为H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O、FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。