高考化学一轮精题演练-铁及其化合物的转化关系

铁及其化合物的转化关系1．(2019·延安高三测试)铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。下列有关铁及其化合物的说法中正确的是()A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入过量铁粉，然后过滤D．Fe3＋与KSCN产生红色沉淀答案C解析赤铁矿的主要成分是Fe2O3；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2；Fe3＋遇KSCN溶液变为红色，但没有沉淀产生，一般可以用此方法检验Fe3＋的存在。2．下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是()ABCDXFeCl2溶液FeCl3溶液FeNa2SO4溶液YFeCl3CuCl2AlNa2CO3ZCl2FeNaOH溶液盐酸答案C3．(2020·菏泽质检)为验证还原性：SO2>Fe2＋>Cl－，三组同学分别进行了下图实验，并对溶液1和溶液2中所含离子进行检验，能证明上述还原性顺序的实验组有()溶液1溶液2甲含Fe3＋、Fe2＋含SOeq\o\al(2－,4)乙含Fe3＋，无Fe2＋含SOeq\o\al(2－,4)丙含Fe3＋，无Fe2＋含Fe2＋A.只有甲 B．甲、乙C．甲、丙 D．甲、乙、丙答案C解析向FeCl2溶液中通入Cl2，得到溶液1，再向溶液1中通入SO2，得到溶液2。溶液1中含有Fe3＋、Fe2＋，说明发生反应2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－，且Cl2反应完全，可证明还原性：Fe2＋>Cl－；溶液2中含有SOeq\o\al(2－,4)，则说明发生反应2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋，可证明还原性：SO2>Fe2＋，故甲能证明还原性：SO2>Fe2＋>Cl－；溶液1中含有Fe3＋，无Fe2＋剩余，则还原性：Fe2＋>Cl－，但Cl2可能过量，再通入SO2，可能发生的反应是Cl2＋SO2＋2H2O=2Cl－＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋，不能比较SO2与Fe2＋的还原性强弱，故乙不能验证；溶液1中含有Fe3＋，没有Fe2＋，通入SO2后溶液中又含有Fe2＋，说明SO2将Fe3＋还原得到Fe2＋，证明还原性：SO2>Fe2＋，故丙实验结论能证明还原性：SO2>Fe2＋>Cl－。4．某同学用含有铁锈(Fe2O3)的废铁屑来制取氯化铁晶体，实验装置如图所示(夹持装置略，气密性已检验)，下列推断不合理的是()A．B中收集到的气体是氢气B．烧杯中双氧水的作用是将Fe2＋还原为Fe3＋C．A中的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁D．烧杯中的溶液在氯化氢气氛下，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体答案B解析铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，所以B中收集到的气体是氢气，A项正确；双氧水具有氧化性，可将Fe2＋氧化为Fe3＋，B项错误；氧化铁为碱性氧化物，可与盐酸反应生成氯化铁和水，C项正确；因铁离子易水解，故FeCl3溶液应在氯化氢气氛下，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体，D项正确。5．由硫铁矿(主要成分：FeS2和SiO2)为主要原料得到绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如下：下列说法不正确的是()A．过程1废气中含SO2B．过程2试剂a为稀硫酸C．过程3离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋D．过程4将溶液加热到有较多固体析出，再用余热将液体蒸干，可得纯净绿矾答案D解析由制备绿矾的流程可知，硫铁矿(主要成分：FeS2和SiO2)高温煅烧后的烧渣(主要成分：Fe2O3和SiO2)溶于硫酸，溶液中含Fe3＋，过程2过滤除去二氧化硅，滤液中通入二氧化硫，将铁离子还原生成亚铁离子，过程4为蒸发浓缩、冷却结晶析出绿矾。根据上述分析，过程1废气中含SO2，故A正确；因绿矾的酸根离子为硫酸根离子，则过程2最好用硫酸来溶解烧渣，故B正确；过程3中二氧化硫将铁离子还原生成硫酸亚铁，离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋，故C正确；过程4将溶液加热到有较多固体析出，再用余热将液体蒸干，蒸干时绿矾受热失去结晶水，得不到纯净绿矾，故D错误。6．(2020·洛阳模拟)中科院化学所研制的晶体材料——纳米四氧化三铁，在核磁共振造影及医药上有广泛用途，其生产过程的部分流程如下所示。FeCl3·6H2Oeq\o(→,\s\up7(环丙胺),\s\do5(①))FeOOHeq\o(→,\s\up7(CO),\s\do5(②))纳米四氧化三铁下列有关叙述不合理的是()A．纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病B．纳米四氧化三铁可分散在水中，它与FeCl3溶液的分散质直径大小相等C．在反应①中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解D．反应②的化学方程式是6FeOOH＋CO=2Fe3O4＋3H2O＋CO2答案B解析纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料，可作为药物载体用于疾病的治疗，A正确；纳米四氧化三铁分散在适当的分散剂中形成的分散系属于胶体，不同于溶液中溶质微粒的直径，B错误；反应①中环丙胺不参加反应，但加入环丙胺后FeCl3发生水解生成FeOOH，即环丙胺会促进氯化铁的水解，C正确；由制备过程可知，反应②的反应物为FeOOH和CO，由一种生成物为Fe3O4和质量守恒定律可知，反应②的化学方程式为6FeOOH＋CO=2Fe3O4＋3H2O＋CO2，D正确。7．向含有1molHNO3和1molH2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是()A．a表示n(Fe3＋)的关系曲线B．n1＝0.75C．P点时，n(Fe3＋)＝0.5625molD．向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4g答案C解析该反应可以看作两步：①Fe＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸根离子过量，氢离子不足；②2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋。a表示n(Fe3＋)的关系曲线，故A正确；溶液中共有3molH＋参加反应，消耗铁为0.75mol，B正确；P点n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，二者均为0.45mol，C错误；剩余0.45molFe3＋，消耗0.225mol铜，质量为14.4g，D正确。8．从化合价和物质类别两个视角认识元素及其化合物性质是重要的化学学习方式。图1是Fe及其化合物的化合价——物质类别二维图。回答下列问题：(1)工业上冶炼Fe常用的方法是________(填字母)。a．电解法 b．还原法c．热分解法 d．物理方法(2)若图1中的F为硫酸盐，请写出由D生成F的离子方程式_________________________________________________________________________________________________________。(3)图1中的B在潮湿的空气中很容易发生化合反应变成E，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(4)图1中的F与C在水溶液中的转化离子反应有：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，为了探究该反应存在一定的限度，某化学兴趣小组在试管中取10mL0.5mol·L－1的KI溶液，再加入10mL0.2mol·L－1的FeCl3溶液，振荡，使试管中的物质充分反应一段时间。为了达到实验目的，还需要再向试管中加入下列试剂中的________(填字母)。A．淀粉溶液 B．KSCN溶液C．CCl4 D．酸性高锰酸钾溶液(5)用Fe可以去除水体中的NOeq\o\al(－,3)(原理如图2)。若有1molNOeq\o\al(－,3)转化为NHeq\o\al(＋,4)，则参加反应的Fe失去的电子的物质的量为________mol。答案(1)b(2)Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O(3)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3(4)B(5)8解析(1)工业上常用碳还原铁矿石冶炼Fe，为还原法。(2)根据图1，D到F过程中铁的化合价未变，F为硫酸盐，则D为氧化铁，氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，离子方程式为Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O。(3)B为＋2价的碱，为氢氧化亚铁，可与氧气、水反应生成氢氧化铁，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。(4)根据题中数据，可知KI过量，若反应为可逆反应，则溶液中存在Fe3＋，可用KSCN溶液检验。(5)NOeq\o\al(－,3)转化为NHeq\o\al(＋,4)，N的化合价由＋5变为－3,1molNOeq\o\al(－,3)得到8mol电子，根据得失电子守恒，则参加反应的Fe失去8mol电子。9．硫酸亚铁铵[FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O]俗称摩尔盐。硫酸亚铁在空气中易被氧化，但与硫酸铵反应生成摩尔盐后较稳定。模拟工业制备硫酸亚铁铵晶体的实验装置如图所示。回答下列问题：(1)先用饱和碳酸钠溶液煮沸铁屑(含少量油污、铁锈等)，再用清水洗净。用饱和碳酸钠溶液煮沸的目的是______________。(2)按如图连接好装置，经检验气密性良好后加入相应的药品，打开K1、K2，关闭K3，装置B中发生反应的离子方程式可能是________(填字母)。A．Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑B．2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2↑C．Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2OD．2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋铁屑快反应完时，打开________，关闭________，装置B中的溶液会流入装置A，其原因是______________________________________________________________________________。的含量，称取一份质量为4.0g的硫酸亚铁铵晶体样品，配成溶液。用0.1mol·L－1酸性KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积为20.00mL。反应到达滴定终点的现象为________________________________________________________________________，计算晶体中Fe2＋的质量分数为________。答案(1)使油污发生水解而除去(2)ACDK3K1、K2装置B中产生H2，使压强大于大气压(3)滴入最后一滴酸性KMnO4溶液后，溶液恰好变浅红色，且半分钟内不褪色14%解析(1)饱和碳酸钠溶液显碱性，油污在热碱性条件下水解，则用饱和碳酸钠溶液煮沸的目的是使油污发生水解而除去。(2)铁屑中含有铁锈(Fe2O3)等，都与硫酸反应，反应后的产物Fe3＋与Fe也可以发生氧化还原反应，故A、C、D正确，B错误；铁屑快反应完时，打开K3关闭K1、K2，装置B中的溶液会流入装置A，因为装置B中产生H2，使压强大于大气压。(3)用KMnO4溶液滴定硫酸亚铁铵，二者发生氧化还原反应，硫酸亚铁铵中的铁元素的化合价由＋2价升高到＋3价，生成Fe3＋，则1mol硫酸亚铁铵失去1mol电子发生氧化反应，高锰酸钾中的锰元素的化合价由＋7价降低到＋2价生成Mn2＋，则1mol高锰酸钾得5mol电子发生还原反应，根据得失电子守恒，高锰酸钾和硫酸亚铁的物质的量比为1∶5，n(KMnO4)＝0.1mol·L－1×0.02L＝0.002mol，则n(Fe2＋)＝0.01mol，m(Fe2＋)＝0.56g，晶体中Fe2＋的质量分数为eq\f(0.56g,4.0g)×100%＝14%；滴定终点的现象为滴入最后一滴酸性KMnO4溶液后，溶液恰好变浅红色，且半分钟内不褪色。10．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．NaClO b．H2O2c．KMnO4 d．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__________________________________________。答案(1)CaSO4(2)bH2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O(3)冷却结晶常温晾干(4)不能H2O2和Fe2＋均能使酸性KMnO4溶液褪色(5)在试管中加入少量样品和NaOH固体加热，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，看到试纸变成蓝色(6)Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·2H2O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，