2023届新高考化学选考一轮总复习训练-第8讲　铁及其重要化合物

第8讲铁及其重要化合物课时训练选题表知识点题号铁单质、氧化物和氢氧化物1,4,6Fe2+、Fe3+的性质及检验2,3,8铁及其化合物的转化与应用5,7,9,10综合11,12,13,141.下列关于铁及其化合物的说法正确的是(C)A.Fe2O3可以直接溶于水生成Fe(OH)3B.Fe(OH)2在空气中充分加热最终产生FeO和H2OC.Fe3O4可以通过置换反应或化合反应制备D.铁在空气中放置,表面会生成致密的氧化膜从而阻止铁被继续腐蚀解析:A.Fe2O3难溶于水,不能直接溶于水生成Fe(OH)3,错误;B.Fe(OH)2在空气中容易被氧化,所以氢氧化亚铁在空气中加热被氧化成氢氧化铁,最终分解成氧化铁和水,错误;C.Fe与水蒸气在高温下发生置换反应生成Fe3O4和H2,Fe在O2中点燃,发生化合反应生成Fe3O4,故Fe3O4可以通过置换反应或化合反应制备,正确;D.铁在空气中生成Fe2O3,表面变得疏松多孔,不能阻止铁被继续腐蚀,错误。2.要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+,进行如下实验操作时,最佳顺序为(C)①加入足量氯水②加入足量酸性KMnO4溶液③加入少量NH4SCN溶液A.①③ B.③② C.③① D.①②③解析:在溶液中先加入少量NH4SCN溶液,溶液不变红色,证明无Fe3+存在,再加入氯水,将Fe2+氧化成Fe3+,溶液变为红色。酸性KMnO4溶液呈紫红色,溶液颜色变化不明显,所以不能用酸性KMnO4溶液检验。3.下列事实不能证明Fe3+有氧化性的是(C)A.电子工业上用FeCl3溶液腐蚀电路板上的铜B.FeCl3溶液滴在淀粉KI试纸上,试纸变为蓝色C.将FeCl3溶液滴入过氧化氢溶液中,产生气泡D.将H2S气体通入FeCl3溶液中,产生淡黄色沉淀解析:A项中2Fe3++CuCu2++2Fe2+,Fe3+表现氧化性;B项中2Fe3++2I-2Fe2++I2,Fe3+表现氧化性;D项中H2S+2Fe3+S↓+2Fe2++2H+,Fe3+表现氧化性;C项中Fe3+为H2O2分解的催化剂,不能证明其氧化性。4.某同学欲探究铁及其化合物的性质,下列实验方案可行的是(D)A.室温下,将铁粉加入浓硫酸中:探究铁的活泼性B.将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中:制备Fe(OH)3胶体C.在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液:制备FeSO4·6H2O晶体D.将铁粉加入CuCl2溶液中:验证Cu2+的氧化性强于Fe2+解析:A项,室温下,铁与浓硫酸发生钝化,无法探究其活泼性;B项,将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中得到的是Fe(OH)3沉淀;C项,Fe2+可能被氧化,同时也难以保证结晶水的数目。5.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)A.铁与水蒸气在高温条件下的反应可实现上述转化①B.加热Fe(OH)3可实现转化③C.高铁酸盐(FeO4D.FeCl2溶液与H2O2溶液在酸性条件下反应,可实现转化⑥解析:A.铁与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4,不正确;B.Fe(OH)3不稳定,受热分解为Fe2O3和水,加热Fe(OH)3可实现转化③,正确;C.高铁酸盐(FeO42-)中铁的化合价为+6价,容易得到电子转化为低价铁的化合物,具有较强的氧化性,正确;D.FeCl2中的Fe2+有较强的还原性,H2O2有较强的氧化性,FeCl2溶液与H2O2溶液在酸性条件下反应,Fe2+6.将1.12g铁粉加入25mL2mol/L的氯化铁溶液中,充分反应后,其结果是(B)A.铁粉有剩余,溶液呈浅绿色,Cl-浓度基本不变B.往溶液中滴入KSCN溶液,溶液变红色C.Fe2+和Fe3+的物质的量之比为5∶1D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5解析:n(Fe)=1.12g56g/mol=0.02mol,n(FeCl3)=2mol/L×0.025L=0.05mol,由反应Fe+2Fe3+3Fe2+7.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)A.向溶液B中滴加KSCN溶液,溶液可能变为红色B.溶液B转化为溶液C发生反应的离子方程式为4H++2Fe2++O22Fe3++2H2OC.溶液酸性:A>B>CD.加氧化亚铁可以使溶液C转化为溶液A解析:SO2与Fe3+发生氧化还原反应生成Fe2+和SO42-,若二氧化硫足量,则溶液中无Fe3+,加入KSCN溶液,溶液不变红色,若二氧化硫不足,则溶液中有Fe3+,加入KSCN溶液,溶液显红色,A正确;电荷不守恒,B错误;溶液A转化为溶液B后溶液酸性增强,C错误;FeO与H+8.将0.2mol/L的KI溶液和0.05mol/LFe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后,取混合液分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2的是(A)A.向混合液中滴入KSCN溶液,溶液变红色B.向混合液中滴入AgNO3溶液,有黄色沉淀生成C.向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成D.向混合液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色解析:0.2mol/L的KI溶液和0.05mol/LFe2(SO4)3溶液等体积混合,KI过量,向混合液中滴入KSCN溶液,溶液变红色,说明溶液中仍含有Fe3+,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2,A项正确;KI过量,溶液中存在I-,B项错误;反应生成Fe2+,向混合液中滴入K3[Fe(CN)9.工业上常用硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O,M=392g/mol]处理含铬元素(Cr2O7A.在空气中,硫酸亚铁铵比硫酸亚铁更稳定B.处理后溶液中c(Fe3+)∶c(Cr3+)=3∶1C.处理后调节溶液pH可将铁元素和铬元素转化为沉淀,从而除去D.处理100L含0.001mol/LCr2O7解析:A.由题中信息,工业上常用硫酸亚铁铵处理含铬元素的酸性废水,而一般不用硫酸亚铁,可知在空气中,硫酸亚铁铵比硫酸亚铁更稳定,正确;B.废水处理过程中,发生的转化有Fe2+～Fe3+、Cr2O72-～2Cr3+,反应中,当有3molFe3+生成时,转移3mol电子,根据得失电子守恒,可知有1molCr3+产生,即c(Fe3+)∶c(Cr3+)=3∶1,正确;C.调节溶液的pH可将铁元素和铬元素转化为氢氧化物的沉淀,从而除去,正确;D.废水中含有n(Cr2O72×3=0.6mol,质量为0.6mol×392g/mol=235.2g,错误。10.某炉渣的主要成分为铁的氧化物及SiO2等,用它制备聚铁[Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n]m和绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如图所示:下列说法正确的是(D)A.A酸可以是盐酸,固体W是SiO2B.调节溶液X的pH,加入的药品是FeOC.溶液X生成溶液Y需要加入铁粉,溶液Y过滤得绿矾D.检验溶液Y中是否含有Fe3+,可取试样滴加KSCN溶液,若呈红色,则含有Fe3+解析:炉渣的主要成分为铁的氧化物及SiO2等,加入A酸、氧气,则铁的氧化物均溶解于酸溶液且变为+3价铁离子,不溶物为二氧化硅,则固体W为SiO2,通过流程可知,最终制取的聚铁或绿矾均含硫酸根离子,则加入的A酸为硫酸,溶液X为硫酸铁和硫酸的混合溶液。A.根据分析可知,A酸为硫酸,错误;B.调节溶液X的pH最终得到聚铁[Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n]m,其中铁显+3价,且加入的物质不能引入新的杂质,则应加入Fe2O3,错误;C.溶液Y需要经过蒸发浓缩、降温结晶、过滤等操作得到绿矾,错误;D.可用KSCN溶液检验溶液Y中是否含有Fe3+,若滴加KSCN溶液后试样变成红色,则说明含有Fe3+,若无明显现象,则无Fe3+,正确。11.向100mLFe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉,充分反应后溶液中剩余固体的质量与加入铁粉的质量关系如图所示。忽略溶液体积的变化,下列说法错误的是(D)A.a点时溶液中的阳离子为Cu2+、Fe2+和Fe3+B.b点时溶液中发生的是铁与硫酸铜的置换反应C.c点时溶液中溶质的物质的量浓度为0.5mol/LD.原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度之比为1∶1解析:由氧化性的强弱(Fe3+>Cu2+)及图像变化可知,①加入0～0.56gFe时发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+;②加入铁粉由0.56g变为1.68g时,消耗铁1.12g,剩余固体为1.28g,而1.28gCu的物质的量为0.02mol,此时发生反应Fe+Cu2+Cu+Fe2+;③加入铁粉由1.68g变为2.24g(即加入0.56gFe)时,固体增加1.84g-1.28g=0.56g,所以此时溶液中不含Cu2+,反应完全。A.加入0～0.56gFe时发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+,a点时溶液中阳离子为Cu2+、Fe2+和Fe3+,正确;B.由上述分析可知,b点时发生反应Fe+Cu2+Cu+Fe2+,即发生的是铁与硫酸铜的置换反应,正确;C.由题中图像可知,原溶液中Fe3+为0.02mol,即Fe2(SO4)3为0.01mol,n(SO42-3n[Fe2(SO4)3]=0.03mol,Cu2+为0.02mol,即CuSO4为0.02mol,n(SO42-)=n(CuSO4)=0.02mol,当加入铁粉由1.68g变为2.24g(即加入0.56gFe)时,固体增加1.84g-1.28g=0.56g,溶液中不含Cu2+,溶液中溶质为FeSO4,n(SO42-)=0.02mol+0.03mol=0.05mol,根据SO42-守恒有n(FeSO4)=n(SO4212.某混合物X由Fe2O3、Cu、SiO2三种物质组成,进行如图实验:下列有关说法正确的是(D)A.由Ⅰ可知Cu能与过量的盐酸发生置换反应B.蓝色溶液中一定含有Cu2+、Fe2+,可能含有Fe3+C.原混合物X中含Fe2O3的质量是4.48g,SiO2的质量为3.0gD.将Ⅰ和Ⅱ的顺序互换,不影响实验最后残留固体的质量解析:Fe2O3和过量盐酸反应生成FeCl3和H2O,FeCl3再和Cu反应生成CuCl2和FeCl2,蓝色溶液为HCl、CuCl2和FeCl2的混合溶液,4.92g固体为SiO2(可能有Cu);Cu不能和NaOH溶液反应,SiO2和NaOH反应生成Na2SiO3和H2O,4.92g固体加过量NaOH溶液后剩余1.92g固体,则4.92g固体中含1.92gCu,含4.92g-1.92g=3.0gSiO2,则9.4gX中含Fe2O3、Cu共9.4g-3.0g=6.4g;设X中Cu的物质的量为xmol,Fe2O3的物质的量为ymol,则64x+160y=6.4,根据Fe原子守恒,加盐酸后产生的Fe3+的物质的量为2ymol,根据2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+可知步骤Ⅰ反应的Cu的物质的量可表示为ymol,则64y+1.92=6.4-160y,联立两式解得y=0.02,x=0.05,则9.4gX中含Fe2O3的质量为160×0.02g=3.2g,Cu的质量为64×0.05g=3.2g,SiO2的质量为3.0g。A项,Cu不能和过量的盐酸发生置换反应,Ⅰ中铜反应了一部分,发生的反应是2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,错误;B项,结合分析可知,蓝色溶液中一定含有Cu2+、Fe2+,4.92g固体中含有Cu,则在蓝色溶液中一定不含Fe3+,错误;C项,由分析可知,原混合物X中含Fe2O3的质量是3.2g,SiO2的质量为3.0g,错误;D项,将Ⅰ和Ⅱ的顺序互换,则Ⅰ后剩余固体为Fe2O3和Cu,因Fe2O3和Cu的质量在Ⅰ中没有损失,则Ⅱ发生的是原来Ⅰ的反应,最后剩余固体仍然为过量的1.92gCu,即将Ⅰ和Ⅱ的顺序互换,不影响实验最后残留固体的质量,正确。13.某实验小组在实验室利用氨气和新制备的硫酸亚铁溶液反应制备氢氧化亚铁。Ⅰ.制备硫酸亚铁溶液(1)步骤①,加入稀硫酸的目的是。(2)步骤②,加入还原铁粉后观察到的现象是

。

Ⅱ.制备氢氧化亚铁(3)选择图中的装置制备氢氧化亚铁,连接顺序为(按气流从左到右的方向,用装置字母表示)。反应结束后继续通一段时间的N2,目的是

。(4)装置B中发生反应的离子方程式是。装置C的作用是。Ⅲ.探究思考反应后将装置B中固体过滤时,白色沉淀会逐渐转变为灰绿色。在查阅不同资料后,有同学认为灰绿色物质是Fe(OH)2被空气中的氧气氧化后生成的Fe3(OH)8。(5)Fe3(OH)8中n(Fe2+)∶n(Fe3+)=,用氧化物的形式表示可写成。

(6)设计实验证明灰绿色物质Fe3(OH)8中含有+2价铁和+3价铁:

。

解析:实验的目的是利用氨气和新制备的硫酸亚铁溶液反应制备氢氧化亚铁。Ⅰ.制备硫酸亚铁溶液,向硫酸铁晶体中加入去氧蒸馏水和稀硫酸,再加入过量的还原铁粉,将Fe3+还原成Fe2+,得到硫酸亚铁溶液。(1)步骤①,加入稀硫酸的目的是抑制Fe3+的水解。(2)步骤②,加入还原铁粉后,铁粉和H+、Fe3+反应,观察到的现象是铁粉逐渐溶解,有无色气体生成,溶液由黄色逐渐变为浅绿色。Ⅱ.制备氢氧化亚铁,原理是将氨气通入新制硫酸亚铁溶液中,此过程的关键是隔绝空气。(3)制备氢氧化亚铁的装置中,装置A的作用是放出氨气,氮气的作用是将装置中的空气全部排出,装置B的作用是氨气和硫酸亚铁溶液反应产生氢氧化亚铁,装置C的作用是作为安全瓶,防止倒吸,装置D的作用是吸收尾气,故装置连接顺序为ACBD;反应结束后继续通一段时间的N2,目的是将装置中残留的氨气全部排入装置D中被吸收,防止拆除装置时残留的氨气逸出污染空气。(4)装置B中发生反应的离子方程式是Fe2++2NH3+2H2OFe(OH)2↓+2NH4+Ⅲ.(5)Fe3(OH)8中,3个Fe带8个正电荷,故n(Fe2+)∶n(Fe3+)=1∶2;用氧化物的形式表示可写成FeO·Fe2O3·4H2O。(6)要设计实验证明灰绿色物质Fe3(OH)8中含有+2价铁和+3价铁,则Fe2+可用K3[Fe(CN)6]溶液检验,Fe3+用KSCN溶液检验。答案:(1)抑制Fe3+的水解(2)铁粉逐渐溶解,有无色气体生成,溶液由黄色逐渐变为浅绿色(3)ACBD防止拆除装置时残留的氨气逸出污染空气(4)Fe2++2NH3+2H2OFe(OH)2↓+2NH4+(5)1∶2FeO·Fe2O3·4H2O(6)取少量灰绿色物质于试管中,加入稀盐酸(或稀硫酸)溶解,将溶液分成两份,一份滴入几滴KSCN溶液,变为红色;另一份加入适量K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀,则灰绿色物质Fe3(OH)8中含有+2价铁和+3价铁14.某研究小组为了探究一种有机盐X(仅含四种元素)的组成与性质,设计并完成如下实验:已知:A、B、C均为常见物质,气体A为无色、无味混合气体,两种气体组成元素相同。(1)有机盐X的化学式为。(2)写出X受热分解的化学方程式: