2023届新高考新教材化学人教版一轮训练-第三章第2讲　铁及其化合物

第三章第2讲铁及其化合物一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1．铁是日常生活中使用最广泛的金属，下列关于铁的一些说法正确的是()A．常温下浓硫酸与铁不反应，故常温下可用铁制容器贮藏贮运浓硫酸B．铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3C．Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2<Fe(OH)3D．Fe3O4溶解于盐酸既有FeCl2又有FeCl3生成，故Fe3O4属于混合物解析：C常温下铁在浓硫酸中钝化，“钝化”是化学变化，A项错误；铁与I2化合生成FeI2，B项错误；Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3而稳定存在，故Fe(OH)2的稳定性小于Fe(OH)3的稳定性，C项正确；Fe3O4是纯净物，D项错误。2．铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示：下列说法错误的是()A．将湿棉花改为浸水的尿不湿，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气B．用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出，避免冷凝水与灼热铁粉接触C．肥皂水改为吹泡泡水，收集H2效果更好，点燃效果更明显D．悬挂的磁铁仅能吸引反应铁粉，不能吸引反应产物解析：D铁、四氧化三铁均可被磁铁吸引，则悬挂的磁铁不仅能吸引铁粉，也能吸引反应产物四氧化三铁，故D错误。3．向铜屑、稀盐酸和铁盐的混合溶液中持续通入空气可制备氯化铜。其反应过程如图所示。下列说法不正确的是()A．Fe3＋对该反应有催化作用B．该过程中的Fe3＋可由Fe(NO3)3提供C．可用K3[Fe(CN)6]溶液区分Fe3＋与Fe2＋D．制备CuCl2的总反应为2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O解析：B依据题图可知，Cu与Fe3＋反应生成Fe2＋和Cu2＋，Fe2＋与O2、HCl反应生成Fe3＋和H2O，将两步反应联立得2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O，所以Fe3＋作催化剂，故A、D正确；Fe(NO3)3溶液为强酸弱碱盐，NOeq\o\al(－,3)酸性环境下能够氧化Cu，本身被还原为NO，NO会引起空气污染，故B错误；K3[Fe(CN)6]溶液遇到Fe2＋反应生成蓝色沉淀，所以可以用K3[Fe(CN)6]溶液区分Fe3＋与Fe2＋，故C正确。4．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是()选项实验操作现象解释或结论A过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液溶液呈红色稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋B向溶液中加入少量酸性高锰酸钾溶液紫色褪去可以证明溶液中不含Fe3＋，可能含有Fe2＋CFe放入冷的浓硫酸中无现象铁不与浓硫酸反应D向硫酸亚铁溶液中加入氯水，再加入KSCN溶液溶液变为红色不能说明硫酸亚铁溶液中存在Fe3＋解析：D过量的Fe粉会与Fe3＋反应，最后溶液中有Fe2＋无Fe3＋，A项错误；不论溶液中是否含有Fe3＋，只要溶液中有还原性物质，都能使酸性高锰酸钾溶液褪色，B项错误；钝化也属于化学变化，C项错误；加氯水后，可以把Fe2＋氧化为Fe3＋，D项正确。5．铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质，下列关于铁元素的叙述中正确的是()A．2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋成立，说明氧化性：Fe3＋>Fe2＋B．25℃，pH＝0的溶液中，Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)、NOeq\o\al(－,3)、Fe2＋可以大量共存C．5.6g铁与足量的氯气反应失去电子0.2molD．硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液：Fe2＋＋2H2O2＋4H＋=Fe3＋＋4H2O解析：A在2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋中，Fe3＋是氧化剂，Fe2＋既是氧化产物又是还原产物，氧化性：Fe3＋＞Fe2＋，A项正确；pH＝0的溶液呈强酸性，Fe2＋、NOeq\o\al(－,3)、H＋不能大量共存，B项错误；5.6g铁与足量的氯气反应失去0.3mol电子，C项错误；D项电荷和得失电子不守恒，错误。6．高磷鲕状赤铁矿(主要含有Fe2O3、少量Al2O3、CaO、SiO2等)是我国一种重要的沉积型铁矿资源，以高磷鲕状赤铁矿为原料制备纯度较高的铁红，其流程如图所示。下列说法错误的是()A．铁红可用于油漆、油墨、建筑物着色剂B．酸浸液遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀C．洗涤滤渣时要用玻璃棒不断搅拌D．氧化时选用的试剂可以是H2O2、NaClO溶液解析：C铁红的主要成分是氧化铁，为红棕色，可用于油漆、油墨、建筑物的着色剂，A项正确；酸浸液中含有Fe2＋，遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色的沉淀，B项正确；用玻璃棒不断搅拌会损坏滤纸，C项错误；氧化Fe2＋时可选用H2O2、NaClO溶液作为氧化剂，将Fe2＋氧化为Fe3＋，D项正确。二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)7．下列关于Fe3＋、Fe2＋性质实验的说法错误的是()A．用如图装置可以制备Fe(OH)2沉淀B．配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，此现象不能确定溶液中含有Fe2＋D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化解析：CA项，反应开始时打开止水夹C，使生成的氢气进入B中，可排出装置中的空气，防止生成的氢氧化亚铁被氧化；一段时间后关闭止水夹C，A中硫酸亚铁溶液进入B中反应生成Fe(OH)2，A项正确；B项，FeCl3易水解，配制其溶液时为抑制Fe3＋水解，可先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度，B项正确；Fe3＋与铁反应可生成Fe2＋，故向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化，D项正确。8．某研究性学习小组从腐蚀印刷电路板的废液(含有FeCl2、FeCl3、CuCl2)中回收铜并制备氯化铁晶体，设计流程如下：下列说法正确的是()A．试剂a是铁、试剂b是稀硫酸B．操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都用到玻璃棒C．若试剂c是双氧水和盐酸，相应的反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2OD．用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2＋解析：BC由分析知试剂b为盐酸，若用硫酸，则会引入杂质SOeq\o\al(2－,4)，A错误；操作Ⅰ、Ⅱ为过滤，需用玻璃棒引流液体，操作Ⅲ涉及蒸发操作，需用玻璃棒搅拌，防止液体飞溅，B正确；H2O2可将Fe2＋氧化为Fe3＋，根据电荷守恒添加H＋配平，相应离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，C正确；溶液W中过量的盐酸与KMnO4也反应，故此处不能用KMnO4检验Fe2＋，D错误。9．某工厂以平板电视显示屏厂的废玻璃粉末(含CeO2、SiO2、Fe2O3、FeO等物质)为原料，设计如图所示工艺流程，制得纯净的CeO2和硫酸铁铵晶体。已知：CeO2通常既不溶于强酸，也不溶于强碱。下列有关说法中，不正确的是()A．稀酸A最好选择稀硫酸B．反应1和反应2中H2O2均作氧化剂C．2mol硫酸铁铵晶体与1mol硫酸铁相比，去除水中悬浮物时的效率一样D．检验“滤液1”中是否含有Fe2＋，可选用铁氰化钾溶液解析：BC由于最后要得到硫酸铁铵，所以过程中加入的酸为稀硫酸，以免引入杂质，A正确；反应1中H2O2作氧化剂，将亚铁离子氧化为铁离子，而反应2中H2O2作还原剂，将CeO2还原为Ce3＋，B错误；硫酸铁铵和硫酸铁作净水剂的原理均为铁离子水解得到氢氧化铁胶体吸附水中的悬浮物，2mol硫酸铁铵晶体与1mol硫酸铁所含的Fe3＋均为2mol，但是前者NHeq\o\al(＋,4)水解抑制了Fe3＋的水解，因此产生的氢氧化铁胶粒要少，净水效率要低，C错误；Fe2＋与铁氰化钾溶液反应产生蓝色沉淀，可用此法检验Fe2＋，D正确。10．向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120mL4mol·L－1的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，放出1.344LNO(标准状况)，向所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的CO在加热条件下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为()A．0.24mol B．0.21molC．0.16mol D．0.14mol解析：B根据题意可知反应后的溶液中溶质为Fe(NO3)2，根据氮原子守恒可知n(Fe)＝eq\f(1,2)×(0.12×4mol－eq\f(1.344,22.4)mol)＝0.21mol，故根据铁原子守恒，相同质量的混合物与足量CO反应，得到的Fe的物质的量为0.21mol，B项正确。三、非选择题11．某小组在验证反应“Fe＋2Ag＋=Fe2＋＋2Ag”的实验中检测到Fe3＋，发现和探究过程如下。向硝酸酸化的0.05mol·L－1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。(1)检验产物①取出少量黑色固体，洗涤后，______________________________(填操作和现象)，证明黑色固体中含有Ag。②取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有________。(2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3＋，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3＋，乙依据的原理是____________________________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验：①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：序号取样时间/min现象Ⅰ3产生大量白色沉淀；溶液呈红色Ⅱ30产生白色沉淀；较3min时量少；溶液红色较3min时加深Ⅲ120产生白色沉淀；较30min时量少；溶液红色较30min时变浅(资料：Ag＋与SCN－生成白色沉淀AgSCN)②对Fe3＋产生的原因做出如下假设：假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3＋；假设b：空气中存在O2，由于_______________________________(用离子方程式表示)，可产生Fe3＋；假设c：酸性溶液中NOeq\o\al(－,3)具有氧化性，可产生Fe3＋；假设d：根据_________________________________现象，判断溶液中存在Ag＋，可产生Fe3＋。解析：(1)①加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化，固体未完全溶解。②K3[Fe(CN)6]是检验Fe2＋的试剂，所以产生蓝色沉淀说明含有Fe2＋。(2)过量铁粉与Fe3＋反应生成Fe2＋，Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋。②O2氧化Fe2＋反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O。白色沉淀是AgSCN，所以实验可以说明含有Ag＋，Ag＋可能氧化Fe2＋生成Fe3＋。答案：(1)①加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化，固体未完全溶解②Fe2＋(2)Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋②4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O加入KSCN溶液后生成白色沉淀12．(东北三省三校2021联考)某化学课外小组在制备Fe(OH)2实验过程中观察到生成的白色沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后变为红褐色。该小组同学对产生灰绿色沉淀的原因，进行了以下实验探究。Ⅰ.甲同学猜测灰绿色沉淀是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物，设计并完成了实验1和实验2。编号实验操作实验现象实验1向2mL0.1mol·L－1FeSO4溶液中滴加0.1mol·L－1NaOH溶液(两溶液中均先加几滴维生素C溶液)溶液上层出现白色沉淀，一段时间后变为灰绿色，长时间后变为红褐色实验2取实验1中少量灰绿色沉淀，洗净后加盐酸溶解，分成两份。①中加入试剂a，②中加入试剂b①中出现蓝色沉淀，②中溶液未变成红色(1)实验1中产生红褐色沉淀的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)实验1中加入维生素C溶液是利用了该物质的________性。(3)实验2中加入的试剂a为____________溶液，试剂b为__________溶液。实验2的现象说明甲同学的猜测________(填“正确”或“不正确”)。Ⅱ.乙同学查阅资料得知，Fe(OH)2沉淀具有较强的吸附性，猜测灰绿色可能是Fe(OH)2吸附Fe2＋引起的，设计并完成了实验3～实验5。编号实验操作实验现象实验3向10mL4mol·L－1NaOH溶液中逐滴加入0.1mol·L－1FeSO4溶液(两溶液中均先加几滴维生素C溶液)溶液上层产生白色沉淀(带有较多灰绿色)。沉淀下沉后，部分灰绿色沉淀变为白色实验4向10mL8mol·L－1NaOH溶液中逐滴加入0.1mol·L－1FeSO4溶液(两溶液中均先加几滴维生素C溶液)溶液上层产生白色沉淀(无灰绿色)。沉淀下沉后，仍为白色实验5取实验4中白色沉淀，洗净后放在潮湿的空气中______________(4)依据乙同学的猜测，实验4中沉淀无灰绿色的原因为_____________________。(5)该小组同学依据实验5的实验现象，间接证明了乙同学猜测的正确性，则实验5的实验现象可能为_____________________________________________。Ⅲ.该小组同学再次查阅资料得知：当沉淀形成时，若得到的沉淀单一，则沉淀结构均匀，也紧密；若有杂质固体存在，得到的沉淀便不够紧密，与溶液的接触面积会更大。(6)当溶液中存在Fe3＋或溶解较多O2时，白色沉淀更容易变成灰绿色的原因为___________________________________。(7)该小组同学根据上述实验得出结论：制备Fe(OH)2时能较长时间观察到白色沉淀的适宜的条件和操作有___________________________________。解析：(1)实验1中产生红褐色沉淀是因为Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3。(2)实验1中加入维生素C是为了防止Fe2＋被氧化，利用了维生素C的还原性。(3)根据实验2中现象可知，①中加入试剂a出现蓝色沉淀，说明含有Fe2＋，则试剂a为K3[Fe(CN)6]，②中溶液未变红说明不存在Fe3＋，则试剂b为KSCN，②中溶液没有变红，即灰绿色沉淀中没有Fe(OH)3，则甲同学的猜测不正确。(4)由题中信息可知，Fe(OH)2沉淀具有较强的吸附性，灰绿色可能是Fe(OH)2吸附Fe2＋引起的，而实验4中NaOH溶液浓度较大，反应后溶液中Fe2＋浓度较小，不易被吸附在Fe(OH)2表面，导致沉淀不带有灰绿色。(5)当实验5中的现象为白色沉淀变为红褐色，中间过程无灰绿色出现时，可说明灰绿色是由Fe(OH)2吸附Fe2＋引起的。(6)溶液中存在Fe3＋或溶解较多O2时，O2能将Fe2＋氧化成Fe3＋，形成Fe(OH)3沉淀，根据题干信息可知，沉淀中混有Fe(OH)3，不够紧密，与溶液接触面积更大，更容易吸附Fe2＋，从而使白色沉淀更容易变成灰绿色。(7)根据上述实验可知，当NaOH浓度较高或溶液中不存在Fe3＋和O2时，制备Fe(OH)2时能较长时间观察到白色沉淀。答案：(1)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3(2)还原(3)K3[Fe(CN)6](或铁氰化钾)KSCN(或硫氰化钾)不正确(4)NaOH溶液浓度大，反应后溶液中Fe2＋浓度较小，不易被吸附在Fe(OH)2表面(5)白色沉淀变为红褐色，中间过程无灰绿色出现(6)沉淀中混有Fe(OH)3，不够紧密，与溶液接触面积更大，更容易吸附Fe2＋(7)条件：①在无Fe3＋和O2的环境中反应；②无大量Fe2＋剩余。操作：向高浓度的NaOH溶液中滴加新制纯净FeSO4溶液。13．硫酸铁铵aFe2(SO4)3·b(NH4)2SO4·cH2O广泛用于城镇生活饮用水、工业循环水的净化处理等。某化工厂以硫酸亚铁(含少量硝酸钙)和硫酸铵为原料，设计了如下工艺流程制取硫酸铁铵。请回答下列问题：(1)滤渣A的主要成分是_______________________________________。(2)下列物质中最适合的氧化剂B是_______________________________；反应的离子方程式为。a．NaClOb．H2O2c．KMnO4d．K2Cr2O7(3)操作甲、乙的名称分别是：甲________，乙________。(4)上述流程中，氧化之后和加热蒸发之前，需取少量溶液检验Fe2＋是否已全部被氧化，所加试剂能否用酸性的KMnO4溶液？____________(填“能”或“不能”)，理由是：________________。(可用语言或方程式说明)(5)检验硫酸铁铵中NHeq\o\al(＋,4)的方法是______________________________________。(6)称取14.00g样品，将其溶于水配制成100mL溶液，分成两等份，向其中一份溶液中加入足量NaOH溶液，过滤洗涤得到2.14g沉淀；向另一份溶液中加入0.05molBa(NO3)2溶液，恰好完全反应。则该硫酸铁铵的化学式为_______________________________。解析：(1)加入硫酸，可增大溶液中SOeq\o\al(2－,4)的浓度，将Ca2＋转化为沉淀，生成CaSO4，同时抑制Fe2＋水解。(2)为避免引入新杂质，应加入过氧化氢作为氧化剂，还原产物是水，反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。(3)在80℃下反应可生成硫酸铁铵，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，最后经常温晾晒可得到纯净的硫酸