2022年高考化学二轮复习讲义第7讲 铁及其化合物（练）解析版

第7讲铁及其化合物【练基础】1．春秋初年，我国已掌握了冶铁技术。下列有关铁的化学反应的叙述正确的是A．室温下，过量Fe与浓硫酸反应生成FeSO4B．加热时，过量Fe与氯气反应生成FeCl2C．高温下，铁与水蒸气反应有Fe3O4生成D．高温下，铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝【答案】C【解析】室温下，Fe在浓硫酸中钝化，无法持续反应，A错误；氯气氧化性较强，无论Fe是否过量与氯气加热反应都只生成FeCl3，B错误；高温条件下，Fe与水蒸气反应得到Fe3O4和氢气，C正确；Fe的活动性不如Al，不能从氧化铝中置换出Al单质，D错误；综上所述答案为C。2．我国清代《本草纲目拾遗》中叙述了“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁丝，……日久起销，用刀刮其销，……，所刮下之销末，名铁线粉”。这里的“铁线粉”是指(　　)A．Fe　　　　　　　　　　B．FeCl3C．FeOD．Fe2O3【答案】D　【解析】铁在空气中容易发生吸氧腐蚀，根据题意“舶上铁丝，……日久起销”，说明销是铁锈，铁锈的主要成分为Fe2O3，D项正确。3．将铁钉投入热的浓硝酸中，一段时间后，下列说法错误的是A．铁钉表面形成致密的氧化膜B．溶液可能呈棕黄色C．铁钉会溶解D．产生红棕色的气体【答案】A【解析】常温下铁钉在浓硝酸中会发生钝化现象，在铁钉表面形成致密的氧化膜阻碍反应进行，但在热的浓硝酸中不会产生钝化，故A错误；铁钉与过量的热浓硝酸反应生成棕黄色的硝酸铁，则溶液可能呈棕黄色，故B正确；铁钉在浓硝酸中会钝化，但在热的浓硝酸中不会钝化，会发生反应而溶解，故C正确；铁钉能与热的浓硝酸反应，反应中浓硝酸被还原为红棕色的二氧化氮气体，故D正确；故选A。4．下列物质的用途与氧化还原反应无关的是A．浓盐酸用于实验室制备氯气B．铁粉用作暖贴发热剂C．干冰用作制冷剂D．镁粉用于炼铁脱硫 【答案】C【解析】浓盐酸和二氧化锰发生氧化还原反应，可用于实验室制备氯气，与氧化还原反应有关，A不符合；铁粉用作暖贴发热剂过程中发生铁的腐蚀，铁被氧化，与氧化还原反应有关，B不符合；干冰易升华，升华过程中吸收大量的热，因此可以做制冷剂，与氧化还原反应没有关系，C符合；镁粉用于炼铁脱硫，过程中镁被氧化，与氧化还原反应有关，D不符合；答案选C。5．下列铁及其化合物性质与用途具有对应关系的是A．Fe粉具有还原性，可用作抗氧化剂B．Fe2O3粉末呈红棕色，可用于制取铁盐C．Fe2(SO4)3易溶于水，可用作净水剂D．FeCl3溶液呈酸性，用于蚀刻铜电路板【答案】A【解析】Fe粉具有还原性，可用作抗氧化剂，A正确；Fe2O3粉末呈红棕色，可用于染料，B错误；Fe3+水解，生成氢氧化铁胶体，可用作净水剂，C错误；FeCl3溶液具有氧化性，用于蚀刻铜电路板，D错误；故选A。6．将铁屑溶于过量的稀盐酸后，再加入下列物质，会有Fe3＋生成的是(　　)A．硫酸B．氯水C．硫酸锌D．氯化铜【答案】B　【解析】Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，选项中，H2SO4、ZnSO4、CuCl2均不能与FeCl2反应，但氯水中的Cl2能氧化Fe2＋生成Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。7．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　)A．①②B．①③C．②③D．①②③【答案】B　【解析】因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3，故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气或氧气。装置①是先用Fe粉与稀硫酸反应产生的H2将装置中的空气排尽，然后滴入NaOH溶液，与FeSO4发生复分解反应生成Fe(OH)2，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中，可以达到目的，①正确；②滴入的NaOH溶液会吸收空气中的氧气，与试管中的FeSO4发生复分解反应生成Fe(OH)2 和Na2SO4，溶液中有氧气，会氧化Fe(OH)2变为Fe(OH)3，因此会看到沉淀由白色迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，不能达到实验目的，②错误；③中液面上加苯阻止了空气进入，在隔绝空气的环境中NaOH、FeSO4发生复分解反应生成Fe(OH)2和Na2SO4，由于没有空气，Fe(OH)2不能被氧化，能较长时间观察到白色沉淀，③正确；故合理选项是B。8．下列指定反应的离子方程式正确的是A．Na2O2与H218O反应：2Na2O2+2H218O=4Na++4OH-+18O2↑B．向次氯酸钠溶液中通入少量的CO2：ClO—+CO2+H2O=HClO+HCOC．FeCl3溶液中加过量Na2S溶液：S2-+2Fe3+=S↓+2Fe2+D．向Fe(OH)3胶体中加入HI溶液：Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O【答案】B【解析】Na2O2与H218O反应中过氧化钠既是氧化剂也是还原剂：2Na2O2+2H218O=4Na++2OH-+218OH-+O2↑，A错误；由于碳酸的酸性强于次氯酸，但次氯酸强于碳酸氢根，则向次氯酸钠溶液中通入少量的CO2：ClO—+CO2+H2O=HClO+HCO3-，B正确；FeCl3溶液中加过量Na2S溶液：3S2-+2Fe3+=S↓+2FeS↓，C错误；向Fe(OH)3胶体中加入HI溶液生成氧化还原反应：2Fe(OH)3+2I－+6H+=I2+2Fe2++6H2O，D错误；答案选B。【练提升】9．部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是A．可与反应生成B．既可被氧化，也可被还原C．可将加入浓碱液中制得的胶体D．可存在的循环转化关系【答案】C【解析】图中所示铁元素不同化合价的物质：a为Fe，b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(II)的盐类物质，c为Fe(OH)2，e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(III)的盐类物质，d为Fe(OH)3 。Fe与Fe(III)的盐类物质可发生反应生成Fe(II)的盐类物质，如Fe+2FeCl3=3FeCl2，故A不选；Fe(II)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，故B不选；Fe(III)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体操作为：向沸水中滴加饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，故C选；转化如，故D不选；综上所述，答案为C。10．下列离子方程式正确的是A．金属铜与稀硝酸反应：3Cu＋8H＋＋2NO=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2OB．氯化铁和铜反应：Fe3＋＋Cu=Fe2＋＋Cu2＋C．硫酸亚铁溶液与稀硫酸、双氧水混合：2Fe2＋＋2H2O2＋4H＋=2Fe3＋＋4H2OD．过量SO2通入NaClO溶液中：SO2＋H2O＋ClO-=HClO＋HSO【答案】A【解析】金属铜与稀硝酸反应生成NO、H2O和Cu2+，离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO3-=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，故A正确；氯化铁和铜反应生成Fe2+和Cu2+，正确的离子方程式为2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，故B错误；硫酸亚铁溶液与稀硫酸、双氧水混合生成Fe3+和H2O，正确的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，故C错误；过量SO2通入NaClO溶液中，发生氧化还原反应：SO2＋H2O＋ClO－=Cl－＋SO42-＋2H＋，故D错误；故选A。11．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，下列说法不正确的是A．烧瓶中还可能产生红褐色沉淀B．烧瓶中产生的气体中一定含有SO2C．多孔陶瓷的作用是增大气体与溶液的接触面积D．KSCN中硫元素、氮元素被氧化 【答案】B【解析】烧瓶中有NaClO，是强碱弱酸盐水解显碱性，Fe3+碱性条件下会产生红褐色沉淀，故A正确；烧瓶中有NaClO，有强氧化性，在溶液中KSCN中的硫氰根离子会直接被氧化为硫酸根离子，故B错误；气体进入多孔陶瓷后再扩散到溶液中，可增大气体与溶液的接触面积，有利于气体充分吸收，故C正确；氯水过量时，红色却会褪去,NaClO溶液至过量圆底烧瓶中红色变浅，都说明SCN-会被氧化剂氧化，SCN-中S：-2价，C：+4价，N：-3价，S被氧化成硫酸根离子，最终收集到氮气，故S、N元素被氧化，故D正确；故选B。12．由硫铁矿烧渣(主要成分：Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O)，再通过绿矾制备铁黄[FeO(OH)]的流程如下：烧渣溶液绿矾铁黄已知：FeS2和铁黄均难溶于水，下列说法不正确的是A．步骤①，最好用硫酸来溶解烧渣B．步骤②，涉及的离子反应为FeS2＋14Fe3+＋8H2O=15Fe2+＋2SO42-＋16H+C．步骤③，将溶液加热到有较多固体析出，再用余热将液体蒸干，可得纯净绿矾D．步骤④，反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)3【答案】C【解析】因绿矾的酸根离子为硫酸根离子，则步骤①最好用硫酸来溶解烧渣，A说法正确；步骤②发生的反应FeS2与溶液中的Fe2(SO4)3溶液反应生成FeSO4和H2SO4，反应的离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+，B说法正确；步骤③为蒸发浓缩、冷却结晶析出绿矾，若用余热将液体蒸干，绿矾受热会失去结晶水，C说法错误；若步骤④反应条件控制不当，绿矾会与氨水、空气可发生氧化还原反应生成Fe(OH)3，D说法正确；答案为C。13．FeSO4溶液和饱和(NH4)2SO4溶液混合可制得溶解度较小的FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O(硫酸亚铁铵)。制备硫酸亚铁铵的反应装置如下图所示(装置气密性良好)，关于实验操作或叙述错误的是 A．铁屑用热碳酸钠溶液进行预处理B．NaOH溶液的作用是吸收H2S气体C．排净装置内空气时，关闭K1、打开K2、K3，用少量稀硫酸与铁屑反应D．待铁屑反应完全后，关闭K2、K3，打开K1，即制得最终产物【答案】D【解析】根据反应原理及图示分析，实验开始时，关闭活塞K1，打开K2、K3，打开分液漏斗向锥形瓶内加入少量稀硫酸，利用铁和稀硫酸反应生成的氢气将装置内的空气排尽，杂质FeS与硫酸反应生成的H2S气体通过NaOH溶液时被吸收；排尽空气后，关闭K2、K3，打开K1，生成的气体将锥形瓶内硫化亚铁溶液压至饱和硫酸铵溶液中，反应结束后，关闭K1，打开K2，剩余气体中的H2S可以通过氢氧化钠溶液吸收。碳酸钠溶液因为水解作用呈碱性，铁屑表面的油污在热的碳酸钠溶液浸泡下容易除去，故A正确；由装置特点分析，FeS与稀硫酸反应生成H2S，关闭K1，打开K2、K3时，用NaOH溶液吸收H2S气体，故B正确；装置中的氧气可以氧化硫化亚铁溶液，可以关闭K1、打开K2、K3，先加入少量稀硫酸与铁屑反应，利用产生的H2排尽装置内空气，故C正确；根据上述分析，若锥形瓶中的铁屑完全耗尽再关闭K2、K3，打开K1，无法将生成的硫酸亚铁溶液转移至饱和硫酸铵溶液中，故D错误；故选D。14．用废铁屑制备磁性氧化铁(Fe3O4)，制取过程如图：下列说法不正确的是A．浸泡过程中适当加热并搅拌效果更好B．检验A中的Fe3+可以用KSCN溶液C．加H2O2时发生反应的离子方程式为：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2OD．制备Fe3O4的反应Fe2++2Fe3++8OH-Fe3O4+4H2O是氧化还原反应【答案】D 【解析】浸泡过程中适当加热并搅拌可以提高反应速率和充分接触，效果更好，A正确；检验铁离子可以用硫氰化钾，溶液显红色，B正确；过氧化氢能氧化亚铁离子，离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O，C正确；制备Fe3O4的反应Fe2++2Fe3++8OH-Fe3O4+4H2O中没有元素化合价变化，不是氧化还原反应，D错误；故选D。15．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C．Y一定能使高锰酸钾溶液褪色D．Y中滴入NaOH溶液，一定有沉淀产生【答案】C【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，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；故选C。16．将铁棒插入95%的浓硫酸中(如图所示)，探究铁与浓硫酸的反应。观察到立即产生大量的细腻气泡聚集在液体表面，犹如白色泡沫，由快变慢直至停止，酸液中出现白色不溶物，静置后分层。下列说法错误的是A．产生的气体可能是SO2和少量的H2B．取上层清液滴加少量饱和FeSO4溶液，有白色固体X析出，推测固体X可能是FeSO4C．反应过程中FeSO4的生成也可能使反应由快变慢D．取反应后铁棒直接放入盛有KSCN溶液的烧杯中，可检验反应时是否有Fe3+生成【答案】D 【解析】Fe和浓硫酸发生氧化还原反应：2Fe+6H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O，铁与稀硫酸会发生置换反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，所用浓硫酸的质量分数为95%，两个反应都可能发生，所以产生的气体可能为SO2和少量的H2，故A正确；上层清液滴加少量饱和FeSO4溶液，有白色固体X析出，说明此时溶液中原有溶质已经过饱和，则固体X可能是FeSO4，故B正确；铁和浓硫酸生成硫酸铁，硫酸铁和铁单质反应生成FeSO4：Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4，反应生成的FeSO4浓度过大，已经过饱和，会阻碍反应继续进行，可能使反应由快变慢，故C正确；反应后的铁棒上沾有浓硫酸，直接放入KSCN溶液的烧杯中，会发生铁和稀硫酸的置换反应，同时铁和硫酸铁会发生反应：Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4，所以用此方法不能检验反应时是否有Fe3+生成，故D错误；故选D。17．某混合物由Fe、Fe2O3和FeCO3组成。现称取一定质量的该混合物，将其溶于100mL1.25mol·L－1硫酸中，生成0.56L(标准状况)气体，并得到溶液X，测得溶液X中c(H＋)为0.5mol·L－1(溶液体积变化忽略不计)。下列说法正确的是(　　)A．混合物中Fe2O3的物质的量为0.025molB．混合物中FeCO3的物质的量为0.03molC．若溶液X遇KSCN溶液显红色，则溶液X中n(Fe2＋)＋n(Fe3＋)＝0.1molD．若溶液X中n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，则混合物中n(Fe)＋n(Fe2O3)＋n(FeCO3)＝0.08mol【答案】A　【解析】A项，设混合物中Fe、Fe2O3和FeCO3的物质的量分别是xmol、ymol、zmol，硫酸的物质的量是0.125mol，反应后氢离子的物质的量是0.05mol，则剩余硫酸0.025mol，消耗硫酸0.1mol，生成气体的物质的量是0.56L÷22.4L·mol－1＝0.025mol，发生的反应有FeCO3＋H2SO4===FeSO4＋H2O＋CO2↑、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O、Fe2(SO4)3＋Fe===3FeSO4、Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，因此z＋3y＋x－y＝0.1、z＋x－y＝0.025，解得y＝0.025，正确；B项，根据A项中的分析可知，不能确定混合物中FeCO3的物质的量，错误；C项，若溶液X遇KSCN溶液显红色，说明Fe3＋过量，因此根据电荷守恒可知，溶液X中n(Fe2＋)＋n(Fe3＋)＜0.1mol，错误；D项，若溶液X中n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，说明生成的气体全部是二氧化碳，因此，根据碳原子守恒可知n(FeCO3)＝0.025mol，设X中硫酸亚铁和硫酸铁的物质的量分别是amol、bmol，则a＝2b、a＋3b＝0.1，解得a＝0.04、b＝0.02，根据铁原子守恒可知，单质铁的物质的量是0.04mol＋0.04mol－0.025mol×2－0.025mol＝0.005mol，则混合物中n(Fe)＋n(Fe2O3)＋n(FeCO3)＝0.055mol，错误。18．硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下： 回答下列问题：(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是______________________。(2)步骤②需要加热的目的是________________，温度保持80～95℃，采用的合适加热方式是________。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为________(填标号)。(3)步骤③中选用足量的H2O2，理由是__________________________，分批加入H2O2，同时为了________，溶液要保持pH小于0.5。(4)步骤⑤的具体实验操作有_____________________________________________，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为_________________________________________________。【解析】(1)铁屑表面的油污可以用热的氢氧化钠溶液洗涤，然后用蒸馏水洗净。(2)铁与硫酸反应，加热的目的是加快反应速率，由于温度要控制在80～95℃，应选择水浴加热。铁中含有少量的硫化物，与酸反应后生成酸性气体H2S，应该用碱溶液吸收H2S气体，为了防止倒吸，应选用C装置。(3)铁与硫酸反应后生成硫酸亚铁，加入足量的过氧化氢溶液将Fe2＋氧化为Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。Fe3＋在水中易水解生成氢氧化铁沉淀，为了抑制Fe3＋水解，溶液要保持较强的酸性，使用H2O2的优点是不引入新的杂质。(4)硫酸铁溶液与固体硫酸铵反应生成硫酸铁铵，为了从溶液中得到硫酸铁铵，应将溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸铁铵晶体。(5)失重5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为NH4Fe(SO4)2·xH2O，由题意知＝，解得x＝12。【答案】(1)碱煮水洗　(2)加快反应　热水浴　C(3)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入杂质　防止Fe3＋水解　(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O