2026年铁离子考试题及答案

2026年铁离子考试题及答案一、单项选择题（每题3分，共30分）1.下列关于Fe³+电子排布的描述中，正确的是（）A.[Ar]3d⁵4s²B.[Ar]3d⁶4s¹C.[Ar]3d⁵D.[Ar]3d⁶2.向FeCl₃溶液中加入过量Na₂S溶液，最终观察到的现象是（）A.提供黑色沉淀B.提供白色沉淀后变为灰绿色C.提供红褐色沉淀D.溶液变为血红色3.常温下，0.1mol/LFe(NO₃)₃溶液的pH约为（）（已知Fe³+水解常数Kₕ≈2.6×10⁻³）A.1.8B.2.4C.3.2D.4.54.下列试剂中，不能用于区分Fe²+和Fe³+溶液的是（）A.K₃[Fe(CN)₆]B.KSCNC.酸性KMnO₄D.NaOH5.在酸性条件下，Fe³+与H₂O₂反应的主要产物是（）A.Fe²+和O₂B.Fe(OH)₃和H2OC.Fe²+和H2OD.Fe(OH)₂和O₂6.已知E°(Fe³+/Fe²+)=0.77V，E°(I₂/I⁻)=0.54V，E°(Br₂/Br⁻)=1.07V。向含Fe²+、I⁻、Br⁻的混合溶液中逐滴加入少量FeCl₃溶液，首先发生的反应是（）A.2Fe³++2I⁻=2Fe²++I₂B.2Fe³++2Br⁻=2Fe²++Br₂C.Fe³++3H2O=Fe(OH)₃↓+3H+D.Fe³++Fe²+=2Fe²+（无此反应）7.制备Fe(OH)₂时，为防止其被氧化，通常需要采取的措施是（）A.使用浓NaOH溶液B.向FeSO₄溶液中先通入CO₂排氧C.在FeSO₄溶液表面覆盖一层苯D.加热溶液促进沉淀提供8.下列配合物中，中心离子Fe³+的配位数为6的是（）A.[Fe(SCN)]²+B.[Fe(CN)₆]³⁻C.[FeCl₄]⁻D.[Fe(H2O)₄]³+9.工业上用H₂还原Fe₂O₃制备铁粉时，若温度过高（>800℃），可能提供的副产物是（）A.FeOB.Fe₃O₄C.FeSD.FeC10.某溶液中加入过量氨水后，先产生沉淀，后沉淀溶解的是（）A.FeCl₃B.AlCl₃C.CuCl₂D.MgCl₂二、填空题（每空2分，共20分）11.Fe³+与SCN⁻反应提供的血红色物质化学式为________（任写一种），该反应常用于Fe³+的________（填“定性”或“定量”）检测。12.酸性条件下，Fe²+与MnO₄⁻反应的离子方程式为________。13.向FeCl₃溶液中加入过量KI溶液，充分反应后，再加入CCl₄振荡，CCl₄层的颜色为________；若向反应后的溶液中加入KSCN溶液，溶液________（填“会”或“不会”）变为血红色，原因是________。14.高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种高效水处理剂，其净水原理包括________和________（填两种作用）。三、简答题（每题8分，共32分）15.解释“向FeCl₃溶液中滴加少量Na₂CO₃溶液时，提供红褐色沉淀并产生气体”的现象，写出相关反应的离子方程式。16.设计实验方案，检验某未知溶液中是否同时含有Fe²+和Fe³+（要求写出试剂、步骤及现象）。17.比较Fe²+和Fe³+的水解能力，并从离子结构角度解释原因。18.工业废水中常含有Fe²+和Cr(VI)（以Cr₂O₇²⁻形式存在），通常采用“还原-沉淀法”处理：先加入FeSO₄将Cr(VI)还原为Cr³+，再调节pH使Fe³+和Cr³+共同沉淀。请说明选择FeSO₄作为还原剂的优点（至少两点）。四、计算题（每题10分，共20分）19.称取0.5000g某铁矿石样品（主要成分为Fe₂O₃），经酸溶、还原（将Fe³+全部还原为Fe²+）后，用0.02000mol/L的KMnO₄标准溶液滴定，消耗25.00mL。计算该铁矿石中Fe的质量分数（Fe的摩尔质量为55.85g/mol）。20.已知25℃时，Ksp[Fe(OH)₃]=4.0×10⁻³⁸，Ksp[Fe(OH)₂]=8.0×10⁻¹⁶。向含0.1mol/LFe²+和0.01mol/LFe³+的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液（忽略体积变化），计算：（1）Fe³+开始沉淀时的pH；（2）Fe²+开始沉淀时的pH；（3）若要使Fe³+沉淀完全（c(Fe³+)≤1.0×10⁻⁵mol/L），此时Fe²+是否开始沉淀？（通过计算说明）五、综合分析题（8分）21.某科研小组研究“Fe³+对H₂O₂分解的催化机理”，提出以下假设：假设1：Fe³+先与H₂O₂反应提供Fe²+和O₂，Fe²+再与H₂O₂反应提供Fe³+和H2O，总反应为2H₂O₂=2H2O+O₂↑；假设2：Fe³+直接与H₂O₂形成中间配合物，降低反应活化能。请设计实验验证假设1是否成立（要求写出实验步骤、预期现象及结论）。答案一、单项选择题1.C2.A3.B4.A5.A6.A7.C8.B9.B10.C二、填空题11.[Fe(SCN)]²+（或其他配位数形式）；定性12.5Fe²++MnO₄⁻+8H+=5Fe³++Mn²++4H2O13.紫红色；不会；Fe³+被I⁻完全还原为Fe²+（或I⁻过量，Fe³+无剩余）14.强氧化性（杀菌消毒）；水解提供Fe(OH)₃胶体（吸附悬浮物）三、简答题15.Fe³+与CO₃²⁻发生双水解反应：2Fe³++3CO₃²⁻+3H2O=2Fe(OH)₃↓+3CO₂↑。Fe³+水解显酸性，CO₃²⁻水解显碱性，两者相互促进，提供红褐色Fe(OH)₃沉淀和CO₂气体。16.实验步骤：①取少量溶液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液变血红色，说明含Fe³+；②另取少量溶液于试管中，滴加酸性KMnO₄溶液，若溶液紫色褪去，说明含Fe²+（或滴加K₃[Fe(CN)₆]溶液，提供蓝色沉淀则含Fe²+）。17.Fe³+水解能力更强。Fe³+电荷数更高（+3vs+2），离子半径更小（64pmvs76pm），极化能力更强，对H2O分子中O的吸引力更大，更易破坏O-H键，释放H+，故水解程度更大。18.优点：①FeSO₄来源广泛，成本低；②还原产物Fe³+与Cr³+的沉淀pH相近（均在3-5左右），可同时沉淀去除，减少试剂用量；③Fe²+被氧化为Fe³+后，水解提供Fe(OH)₃胶体，可吸附杂质，增强净水效果。四、计算题19.反应关系：5Fe²+~MnO₄⁻n(Fe²+)=5×0.02000mol/L×0.02500L=0.002500molm(Fe)=0.002500mol×55.85g/mol=0.1396g质量分数=0.1396g/0.5000g×100%=27.92%20.（1）Fe³+开始沉淀时，c(OH⁻)=³√(Ksp/c(Fe³+))=³√(4.0×10⁻³⁸/0.01)=³√(4.0×10⁻³⁶)=1.59×10⁻¹²mol/LpH=14-pOH=14-(-lg1.59×10⁻¹²)=14-11.8=2.2（2）Fe²+开始沉淀时，c(OH⁻)=√(Ksp/c(Fe²+))=√(8.0×10⁻¹⁶/0.1)=√(8.0×10⁻¹⁵)=8.94×10⁻⁸mol/LpH=14-pOH=14-(-lg8.94×10⁻⁸)=14-7.05=6.95（3）Fe³+沉淀完全时，c(Fe³+)=1.0×10⁻⁵mol/L，此时c(OH⁻)=³√(4.0×10⁻³⁸/1.0×10⁻⁵)=³√(4.0×10⁻³³)=1.59×10⁻¹¹mol/Lc(Fe²+)×c(OH⁻)²=0.1×(1.59×10⁻¹¹)²≈2.53×10⁻²³<Ksp[Fe(OH)₂]=8.0×10⁻¹⁶，故Fe²+未开始沉淀。五、综合分析题21.实验步骤：①取两支试管，分别加入等体积、等浓度的H₂O₂溶液；②向试管1中加入少量FeCl₃溶液，向试管2中加入等物质