适用于新高考新教材备战2025届高考化学一轮总复习第3章金属及其化合物第10讲铁及其氧化物氢氧化物

第10讲铁及其氧化物、氢氧化物层次1基础性1.铁是日常生活中运用最广泛的金属,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,故常温下可用铁质容器贮藏、运输浓硫酸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.FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应,且均为非氧化还原反应2.铁屑溶于过量稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量氨水,有白色沉淀生成,过滤,在空气中加热沉淀至质量不再发生变更为止,得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是()A.Fe(OH)3Fe2O3 B.Fe(OH)2Fe2O3C.Fe(OH)2Fe(OH)3 D.Fe(OH)2Fe3O43.下列关于铁及其化合物的说法错误的是()A.FeCl3、Fe(OH)3均可通过化合反应制得B.试验室保存FeSO4溶液时常加入少量铁粉C.Fe2O3、Fe3O4与盐酸反应均生成一种盐和水D.Fe2O3与铝粉能发生铝热反应,该反应可用于焊接钢轨4.(2024·广东韶关期末)用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的试验,下列有关说法正确的是()A.Fe与水蒸气反应的化学方程式为2Fe+3H2OFe2O3+3H2B.试验时,先点燃酒精灯再点燃酒精喷灯C.选用装置②收集并检验Fe与水蒸气反应产生的气体D.试验后取玻璃管中固体加盐酸溶解,滴加KSCN溶液未有红色,说明Fe与水蒸气未反应5.某同学对铁的氧化物产生了深厚爱好,查阅资料后制成以下卡片:[查阅资料]在空气中把铁灼烧到500℃生成Fe3O4,温度再上升可生成Fe2O3,在更高的温度(约1400℃)下加热Fe2O3时,又可得到Fe3O4。即:FeFe3O4Fe2O3下列说法正确的是()A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体B.反应②的温度比反应③的温度高C.FeO的稳定性强于Fe2O3D.四氧化三铁中铁元素的化合价较困难,其组成可表示为FeO·Fe2O36.某探讨小组利用如图装置进行“铁与水反应”的试验,并检验产物。(1)装置A的作用是;B中反应的化学方程式为。

(2)E中的氧化铜出现由黑色变成红色可以证明反应后生成H2,点燃E处酒精灯之前应进行的详细操作步骤是

。

(3)依据下列试验步骤和现象,回答问题:试验步骤现象Ⅰ.取B中硬质玻璃管反应后样品少许,加入足量的盐酸并过滤,滤液为a固体溶解,溶液为绿色Ⅱ.取a溶液少许,滴加KSCN溶液溶液不变红色Ⅲ.取a溶液少许,滴加NaOH溶液现象A现象A是

,a溶液中不含Fe3+的缘由是(用离子方程式表示)。

层次2综合性7.某校探讨性小组测定氧化物X(FexO)组成的试验流程如下:下列有关说法正确的是()A.样品X中氧元素的质量分数约为26.3%B.溶液Y中c(Fe2+)∶c(Fe3+)=2∶1C.用酸性高锰酸钾溶液检验溶液Z中是否含有Fe2+D.依据步骤Ⅰ、Ⅱ可以推断X的组成为Fe0.75O8.(2024·辽宁沈阳市郊联体联考)某化学爱好小组选用药品:铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液,利用如图装置制备氢氧化亚铁并视察其颜色。下列有关说法不正确的是()A.仪器1中应当盛放稀硫酸B.本试验通过限制A、B、C三个开关,将仪器中的空气排尽后,先关闭开关A,再打开开关B就可视察到氢氧化亚铁的颜色C.试验时为防止仪器2中铁粉通过导管进入仪器3中,可在仪器2底部放上一块吸铁石D.本试验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间地保持白色状态9.(2024·广东梅州期末)下列含Fe元素的物质反应的离子方程式书写正确的是()A.铁与盐酸反应:2Fe+6H+2Fe3++3H2↑B.钠与氯化铁溶液反应:Fe3++3Na3Na++FeC.氧化铁与稀硫酸反应:Fe2O3+6H+2Fe3++3H2OD.氯化亚铁溶液与氯气反应:Fe2++Cl22Cl-+Fe3+10.Fe/Cu/沸石非均相催化剂的主要成分为Fe3O4、Fe2O3、CuO和Cu2O,通过与H2O2作用产生强氧化性的·OH自由基和·HO2自由基,能够有效去除水体中的苯并三唑等污染物,其反应机理如图所示(Mn+表示元素及其价态,不表示其为自由移动的离子)。已知:铁氧化物的催化性能优于铜氧化物;·OH是降解污染物的主要反应活性物质。下列说法不正确的是()A.过程①、②的总反应为2H2O2·HO2+·OH+H2OB.过程③、④的总反应中Cu2+和Cu+均可看作是催化剂C.过程⑤中有OH-生成,过程⑦中有H+生成D.过程⑥必定会导致反应生成的自由基削减11.利用废铁屑(主要成分为Fe,还含有C、S、P等)制取高效净水剂K2FeO4的流程如图所示:下列说法错误的是()A.废铁屑在酸溶前可用热的纯碱溶液去油污B.步骤②是将Fe2+转化为Fe(OH)3C.步骤③中发生反应的离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO-2FeO42-+3Cl-+4H++HD.步骤④中反应能发生的缘由是在相同条件下,K2FeO4的溶解度小于Na2FeO412.(2024·湖北武汉部分重点校联考)试验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成分为铁的氧化物)制备软磁性材料α-Fe2O3,其主要试验流程如图。下列说法不正确的是()A.“酸浸”时,可通过适当加快搅拌速度来提高铁元素浸出率B.“还原”过程中除生成Fe2+外,还会生成H2C.“除杂”时,向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液,使Ca2+转化为CaF2沉淀除去D.“沉铁”时加入过量NaHCO3溶液,生成FeCO3沉淀的离子方程式为Fe2++HCO3-FeCO3↓+H层次3创新性13.已知在不同的温度下,一氧化碳与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物(或铁单质)和二氧化碳。某爱好小组探究一氧化碳与氧化铁反应生成的黑色物质是否为铁粉。【查阅资料】资料一:铁粉和四氧化三铁粉末能被磁铁吸引而氧化亚铁(黑色)不能;资料二:四氧化三铁中铁元素有+2价、+3价两种化合价,其化学式可用FeO·Fe2O3的形式表示。【提出猜想】黑色物质可能是四氧化三铁、氧化铁和铁粉中的一种或几种。【进行试验】该爱好小组收集了一氧化碳与氧化铁反应生成的黑色物质进行了下列试验:试验分组试验方案试验现象甲取少量黑色物质用磁铁吸引黑色物质全部被磁铁吸引乙取少量黑色物质加入30%热的盐酸中无气泡、溶液颜色变成黄绿色丙取少量黑色物质加入CuSO4溶液中无任何现象(1)①甲试验现象说明黑色物质中没有,乙、丙试验现象说明黑色物质中没有,推想生成的黑色物质应为四氧化三铁。

②写出黑色粉末和热的盐酸反应的化学方程式:

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(2)同学们对四氧化三铁产生了爱好,从参考资料中找到了氧化沉淀法生产复印用高档四氧化三铁粉的工艺流程简图。【查阅资料】资料一:硫酸亚铁在不同温度下的溶解度如表所示:温度/℃010305060708090溶解度/g14.017.025.033.035.333.030.527.0资料二:获得四氧化三铁的反应原理为Fe(OH)2+2Fe(OH)3Fe3O4+4H2O①溶解时,用50~80℃的热水目的是

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②写出加入适量氢氧化钠溶液时发生反应的化学方程式:。③上述过程中,要限制“通确定量空气”的目的是

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④要使四氧化三铁的产率最高,则上述流程中产生的氢氧化亚铁和氢氧化铁的最佳质量比为。

⑤副产品P是硫酸钠,由溶液N获得该副产品的操作依次是b→→→d。

a.过滤b.加热浓缩c.冷却结晶d.晶体加热至完全失去结晶水第10讲铁及其氧化物、氢氧化物1.D解析铁在常温下与浓硫酸反应形成致密的氧化膜,A错误;Fe与I2反应只能生成FeI2,B错误;Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3,说明稳定性:Fe(OH)2<Fe(OH)3,C错误;FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应生成盐和水,反应过程中无元素化合价的变更,均为非氧化还原反应,D正确。2.B解析铁与稀硫酸反应生成FeSO4,FeSO4与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2,在空气中加热Fe(OH)2,铁元素被氧化为+3价,最终所得红棕色残渣为Fe2O3。3.C解析FeCl3通过铁与氯气反应生成,Fe(OH)3通过氢氧化亚铁、氧气和水反应得到,两者都可通过化合反应制得,A正确;试验室保存FeSO4溶液时常加入少量铁粉,可防止亚铁离子被氧化,B正确;Fe2O3与盐酸反应生成氯化铁和水,Fe3O4与盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁和水,C错误;Fe2O3与铝粉能发生铝热反应,该反应可放出大量的热,常用于焊接钢轨,D正确。4.B解析由图可知,Fe与水蒸气反应的试验中,将水蒸气通入硬质玻璃管中,在高温下与铁粉反应,将产生的气体干燥后,再收集并检验。Fe与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气,反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,A错误;试验时,应先用水蒸气排出装置中的空气,即先点燃酒精灯再点燃酒精喷灯,B正确;收集的是氢气,密度比空气小,应用向下排空气法,选用装置①,C错误;用盐酸溶解反应后的固体,向所得溶液中滴入KSCN溶液未显红色,可能是未反应的铁粉将产生的铁离子还原,不能说明反应未发生,D错误。5.D解析Fe2O3为红棕色固体,A错误;依据信息可知,Fe在500℃时与氧气反应生成Fe3O4,接着上升温度生成Fe2O3,而在1400℃时Fe2O3转化为Fe3O4,则反应②的温度比反应③的温度低,B错误;FeO不稳定,在空气里受热能快速被氧化为Fe3O4,其稳定性弱于Fe2O3,C错误;Fe3O4中Fe为+2价和+3价,化学式可写为FeO·Fe2O3,D正确。6.答案(1)产生水蒸气3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(2)收集从E处出来的气体,并检验纯度(3)产生白色絮状沉淀,快速变成灰绿色,最终变成红褐色2Fe3++Fe3Fe2+解析题中试验是铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,经过碱石灰干燥后,H2与氧化铜反应置换出铜单质。(2)氢气还原氧化铜时,产生的氢气把空气全部排出后再加热氧化铜,防止氢气与空气混合加热时发生爆炸,因此要检验H2的纯度。(3)依据题意分析可知,B中硬质玻璃管中反应后的样品中有Fe3O4和Fe,加入盐酸后Fe生成Fe2+,Fe3O4生成Fe2+和Fe3+,Fe3+又与Fe反应,最终都生成Fe2+,则加入氢氧化钠生成白色氢氧化亚铁沉淀,在空气中快速变灰绿色,最终变成红褐色。7.A解析溶液Y可消耗0.01mol氯气,这说明溶液中含有0.02mol亚铁离子,因此X中相当于含有氧化亚铁的物质的量是0.02mol,其质量是0.02mol×72g·mol-1=1.44g,则X中相当于含有氧化铁的质量是3.04g-1.44g=1.6g,物质的量是0.01mol,即X可以看作是2FeO·Fe2O3,因此x=0.8。样品X中氧元素的质量分数为1616+0.8×56×100%≈26.3%,A正确;依据以上分析可知溶液Y中c(Fe2+)∶c(Fe3+)=1∶1,B错误;Z溶液中含有氯离子,氯离子也能被高锰酸钾溶液氧化,不能用酸性高锰酸钾溶液检验溶液Z中是否含有Fe2+,C错误;依据步骤Ⅰ、Ⅱ8.B解析仪器1中应当盛放的试剂是稀硫酸,三颈烧瓶2中盛有铁粉,A正确。本试验通过限制A、B、C三个开关,将仪器中的空气排尽后,先关闭开关B,再打开开关A,就可视察到反应产生的氢氧化亚铁的颜色,B错误。Fe可以被磁铁吸引,试验时为防止仪器2中铁粉通过导管进入仪器3中,可在仪器2底部放上一块吸铁石,这样Fe粉就不能随NaOH溶液进入仪器3中,C正确。Fe(OH)2是白色固体,具有强的还原性,由于整个装置处于H2的还原性环境中,因此就可以防止Fe(OH)2被氧化变为红褐色Fe(OH)3沉淀,因此可以相对较长时间地保持白色状态,D正确。9.C解析铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气:Fe+2H+Fe2++H2↑,A错误;钠与氯化铁溶液反应生成氢氧化铁、氯化钠和氢气:2Fe3++6Na+6H2O6Na++2Fe(OH)3↓+3H2↑,B错误;氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁和水:Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O,C正确;氯化亚铁溶液与氯气反应生成氯化铁:2Fe2++Cl22Cl-+2Fe3+,D错误。10.D解析由反应机理图可知,过程①为H2O2+Fe2+·OH+Fe3++OH-,过程②为H2O2+Fe3+Fe2++·HO2+H+,总反应为2H2O2·HO2+·OH+H2O,A正确;过程③为H2O2+Cu+·OH+Cu2++OH-,过程④为H2O2+Cu2+Cu++·HO2+H+,总反应为2H2O2·HO2+·OH+H2O,Cu2+和Cu+均可看作催化剂,B正确;过程⑤为H2O2+Fe2+·OH+Fe3++OH-,过程⑦为H2O2+Cu2+Cu++·HO2+H+,C正确;过程⑥为Fe3++Cu+Fe2++Cu2+,而由以上过程反应可知Cu2+、Fe2+均有利于H2O2转化成自由基,因此过程⑥的发生将导致自由基增加,D错误。11.C解析油污可在热的纯碱溶液中水解,可用热的纯碱溶液去油污,A正确;步骤①中Fe转化为Fe2+,步骤②中Fe2+在NaOH溶液中被H2O2氧化得到Fe(OH)3,B正确;步骤③中溶液显碱性,不能生成H+,故正确的离子方程式是2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-2FeO42-+3Cl-+5H2O,C错误;步骤④能将Na2FeO4转化为K2FeO4的缘由是在相同条件下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO12.D解析“酸浸”时,通过适当加快搅拌速度可增大接触面积、加快反应速率,使铁元素充分浸出,A正确;为了提高铁元素的浸出率,“酸浸”过程中硫酸溶液要适当过量,故“还原”过程中发生的反应有:2Fe3++Fe3Fe2+、Fe+2H+Fe2++H2↑,“还原”过程中除生成Fe2+外,还会生成H2,B正确;“除杂”时,向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液,将溶液中少量的钙离子转化为CaF2沉淀除去,C正