2024高考化学一轮复习第三章金属及其化合物第三讲铁及其重要化合物规范演练含解析新人教版

PAGE8-第三讲铁及其重要化合物一、选择题1．(2024·包头检测)某同学欲探究铁及其化合物的性质，下列试验方案可行的是()A．将铁粉加入热的浓硫酸中：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FeSO4·7H2O晶体D．将铜粉加入FeCl3溶液中：验证Fe3＋的氧化性强于Cu2＋解析：由于浓硫酸具有强氧化性，铁与热的浓硫酸反应生成Fe2(SO4)3和SO2，无法说明铁的活泼性，故A项方案不行行；将NaOH溶液加入FeCl3溶液中，得到Fe(OH)3沉淀，无法得到Fe(OH)3胶体，故B项方案不行行；在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液，一方面氧气可将FeSO4氧化，另一方面会得到不含结晶水的化合物，故C项方案不行行；将铜粉加入FeCl3溶液中，发生反应：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋，该反应说明Fe3＋的氧化性强于Cu2＋，故D项方案可行。答案：D2．(2024·南宁三中模拟)常温时，将0.1molFe(NO3)3和2molHCl溶于水得2L混合溶液，然后向该溶液投入mg铁粉使其充分反应后，滴加KSCN溶液不变红色。下列有关说法正确的是()A．由于氧化性：Fe3＋>H＋，首先发生的反应是Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋B．当加入16.8g铁粉时，可生成标准状况下6.72L气体C．在铁粉充分反应后的溶液中，铁元素以Fe2＋和Fe3＋的形式存在D．m至少等于28，反应过程中溶液的质量始终在减小解析：酸性条件下，NOeq\o\al(－,3)有氧化性，因此首先发生的反应是Fe＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=NO↑＋Fe3＋＋2H2O①，然后发生反应：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋②，再发生反应Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑③，A项错误；当加入16.8g铁粉时，刚好发生上述①反应，生成标准状况下6.72LNO气体，生成0.3molFe3＋，消耗1.2molH＋，B项正确；依据滴加KSCN溶液不变红色说明溶液中不含Fe3＋，C项错误；依据方程式计算至少消耗铁粉16.8g＋(0.1mol＋0.3mol)×0.5×56g·mol－1＝28g，但反应过程中溶液的质量始终在增大，D项错误。答案：B3．(2024·贵州模拟)从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下。则下列说法正确的是()A．试剂a是铁、试剂b是稀硫酸B．操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同C．试剂c是氯气，相应的反应为2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－D．用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2＋解析：A项，由最终要得到氯化铁晶体及流程图知，b是盐酸，错误；B项，操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤，操作Ⅲ为蒸发结晶，所用仪器不相同，错误；C项，滤液Z和X中均含有氯化亚铁，因此c为氯气，正确；D项，高锰酸钾也能氧化氯离子而褪色，因此不能用于检验溶液W中是否含有亚铁离子，错误。答案：C4．(2024·邯郸调研)某同学用含有铁锈(Fe2O3)的废铁屑来制取氯化铁晶体，试验装置如图所示(夹持装置已略去，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。答案：B5．(2024·开封质检)下列有关物质的检验方法不合理的是()A．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，该溶液中肯定含有Fe2＋B．用酸性KMnO4溶液检验Fe2(SO4)3溶液中是否含有FeSO4C．检验Fe(NO3)2是否已氧化变质，可将Fe(NO3)2溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再视察溶液是否变红D．向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋解析：酸性条件下Fe2＋被NOeq\o\al(－,3)氧化成Fe3＋，不能检验Fe(NO3)2是否已氧化变质，C项不合理。答案：C6．(2024·深圳光明中学期中)酸性溶液中，Fe2＋会被空气中的氧气缓慢氧化为Fe3＋。不同条件下，肯定浓度的Fe2＋的氧化率随时间变更关系如图所示。下列有关说法正确的是()A．该氧化过程的离子方程式为Fe2＋＋O2＋4H＋=Fe3＋＋2H2OB．pH＝1.5时Fe2＋的氧化率肯定比pH＝2.5的大C．Fe2＋的氧化率仅与溶液的pH和温度有关D．其他条件相同，80℃时Fe2＋的氧化率比50℃的大解析：A项中离子方程式电子转移数目不守恒，应为4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O，A项错误；由图象知，Fe2＋的氧化率受pH和温度的影响，所以pH＝1.5时Fe2＋的氧化率不肯定比pH＝2.5时的大，B项错误；Fe2＋的氧化率不仅与溶液的pH和温度有关，还与离子的浓度等因素有关，C项错误；由图象可知，其他条件相同温度不同时，Fe2＋的氧化率与温度成正比，温度越高Fe2＋的氧化率越大，D项正确。答案：D7．(2024·郑州期末)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。下列有关叙述不合理的是()FeCl3·6H2Oeq\o(→,\s\up14(环丙胺),\s\do15(①))FeOOHeq\o(→,\s\up14(CO),\s\do15(②))纳米四氧化三铁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项正确；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项错误；反应①中环丙胺不参与反应，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项正确；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项正确。答案：B8．(2024·东莞松山湖中学模拟)下列关于Fe3＋、Fe2＋性质试验的说法错误的是()A．用如图装置可以制备Fe(OH)2B．配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所须要的浓度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：反应起先时生成的H2进入B中，可排出其中的空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化，一段时间后关闭止水夹C，A中硫酸亚铁进入B中可生成Fe(OH)2，A正确；FeCl3易水解，为防止水解配制溶液时先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所须要的浓度，B正确；Fe3＋与铁反应可生成Fe2＋，则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化，D正确。答案：C二、非选择题9．(2024·衡阳八中月考)氯化铁是常见的水处理剂，利用废铁屑可制备无水氯化铁。试验室制备装置和工业制备流程图如下：已知：①无水FeCl3熔点为555K、沸点为588K。②废铁屑中的杂质不与盐酸反应。③不同温度下六水合氯化铁在水中的溶解度如下：温度/℃02080100溶解度/g74.491.8525.8535.7试验室制备操作步骤如下：Ⅰ.打开弹簧夹K1，关闭活塞K2，并打开活塞a，缓慢滴加盐酸。Ⅱ.当……时，关闭弹簧夹K1，打开弹簧夹K2，当A中溶液完全进入烧杯后关闭活塞a。Ⅲ.将烧杯中溶液经过一系列操作后得到FeCl3·6H2O晶体。请回答下列问题：(1)烧杯中足量的H2O2溶液的作用是___________________________________________________________________________。(2)为了测定废铁屑中铁的质量分数，操作Ⅱ中“……”的内容是_______________________________________________________。(3)从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的操作步骤是：加入________后、________、过滤、洗涤、干燥。(4)试写出汲取塔中反应的离子方程式：________________________________________________________________________。(5)捕集器温度超过673K时，存在相对分子质量为325的铁的氯化物，该物质的分子式为________。(6)样品中FeCl3的质量分数通常可用碘量法测定：称取mg无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入几滴淀粉溶液，并用cmol·L－1Na2S2O3溶液滴定，消耗VmL(已知：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))。样品中氯化铁的质量分数为________(用含字母的代数式表示)。解析：(1)依据试验装置和操作步骤可知，试验室制备无水FeCl3的原理为利用铁与盐酸反应生成FeCl2，然后把FeCl2氧化成FeCl3，先制得FeCl3·6H2O晶体，再脱结晶水制得无水FeCl3。烧杯中足量的H2O2溶液是作氧化剂，把Fe2＋全部氧化成Fe3＋。(2)铁与盐酸完全反应时，不再产生氢气，所以装置A中不产生气泡或量气管和水准管的液面不再变更时，可依据产生H2的量计算废铁屑中铁的质量分数。(3)从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的操作步骤是加入盐酸后、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(4)从工业制备流程图分析可知，反应炉中进行的反应是2Fe＋3Cl2=2FeCl3，因此，进入汲取塔中的尾气是没有参与反应的氯气，在汲取塔中氯气被汲取剂汲取，反应后生成FeCl3溶液，所以汲取剂应是FeCl2溶液，反应为2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。(5)捕集器收集的是气态FeCl3，FeCl3的相对分子质量是162.5，由相对分子质量为325的铁的氯化物可以推出，当温度超过673K时，两分子气态FeCl3可以聚合生成双聚体Fe2Cl6。(6)由反应：2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2、I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)，可得关系式：2Fe3＋～I2～2S2Oeq\o\al(2－,3)22ncV×10－32∶2＝n∶(cV×10－3)，则n(Fe3＋)＝cV×10－3mol，则样品中氯化铁的质量分数为w(FeCl3)＝eq\f(cV×10－3mol×10×162.5g·mol－1,mg)×100%＝eq\f(162.5cV,m)%。答案：(1)把Fe2＋全部氧化成Fe3＋(2)装置A中不产生气泡或量气管和水准管液面不再变更(或其他合理答案)(3)盐酸蒸发(加热)浓缩、冷却结晶(4)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－(5)Fe2Cl6(6)eq\f(162.5cV,m)%10．(2024·郑州模拟)一种用磁铁矿制取高纯铁红的工艺流程如下：已知：磁铁矿主要成分为Fe3O4，含Al2O3和SiO2杂质等。请回答下列问题：(1)酸浸时，硫酸与四氧化三铁生成两种硫酸盐的化学方程式为_____________________________________________________；铁粉的作用是_________________________________________。(2)滴加氨水产生氢氧化铝的离子方程式为____________________________________________________________________；图中滤渣的成分有_____________________________________。(3)FeSO4溶液与NH4HCO3合成FeCO3的化学方程式为____________________________________________________。(4)采纳如图所示装置(加热仪器已略去)在600～650℃煅烧样品30min。通入的气体A是________。图中运用石英玻璃反应管，而不运用一般玻璃反应管，其缘由是___________________________。解析：Fe3O4可看作FeO·Fe2O3，酸溶时生成FeSO4和Fe2(SO4)3，需加足量铁粉将Fe2(SO4)3还原为FeSO4，在此过程中Al2O3被酸溶解生成Al2(SO4)3，SiO2不溶解；然后加碱调整pH使Al3＋沉淀，而Fe2＋不沉淀，第一次过滤后，滤渣中主要含有SiO2、Al(OH)3以及过＋转变为FeCO3沉淀，再经过滤、洗涤、干燥，最终煅烧得到Fe2O3。答案：(1)＋还原为Fe2＋(或作还原剂)(2)Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)SiO2、Al(OH)3、Fe(3)FeSO4＋2NH4HCO3=FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋CO2↑＋H2O(4)氧气(或空气)一般玻璃高温下简单软化11．(2024·北京市大兴区模拟)铁是生产、生活及生命中的重要元素。请回答下列问题：Ⅰ.(1)血红蛋白(Hb)中的铁元素呈正二价，能与O2分子结合成氧合血红蛋白(HbO)从而有输送氧的实力。NaNO2因具有氧化性能使血红蛋白丢失与O2结合的实力。药品美蓝是其有效的解毒剂，解毒时美蓝发生________(填“氧化”或“还原”)反应。(2)现有一瓶放置了一段时间的某浓度的FeCl2溶液，请设计试验检验其中是否含有Fe3＋___________________________________________________________________________________________。(3)一般铁粉与水蒸气在高温下反应生成铁的某种氧化物和氢气，该氧化物和氢气在高温下发生逆反应得到“引火铁”。若肯定量的一般铁粉和水蒸气在高温下反应生成44.8LH2(已换算到标准状况下)，则转移电子数目为________；“引火铁”是一种极细的铁粉，它在空气中可以自燃，其缘由是______________________________________________________________________________________。Ⅱ.化合物M是某种具有磁学性质的新型电子材料的主要成分，由两种元素组成。为了探讨其组成，设计如下试验：气体甲可使潮湿红色石蕊试纸变蓝。(4)M的化学式为___________，气体甲的电子式为__________。(5)白色沉淀乙在空气中变成红褐色沉淀丙的缘由是_______(用化学方程式表示)。(6)高温条件下，丁与甲反应生成两种单质和水，该反应的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________________。解析：Ⅰ.(1)NaNO2因具有氧化性能使血红蛋白丢失与O2结合的实力，缘由是氧化了血红蛋白中的二价铁，药品美蓝是其有效的解毒剂，这说明该物质具有还原性，因此解毒时美蓝发生氧化反应。(3)标准状况下44.8LH2，其物质的量为2mol，反应转移的电子数目为2×2×NA＝4NA；“引火铁”表面积很大，增大了与氧气的反应速率，因此在空气中可以自燃。Ⅱ.(4)气体甲可使潮湿红色石蕊试纸变蓝，为氨气，说明化合物M中含有氮元素，白色沉淀乙→红褐色沉淀丙，说明化合物M中含有铁元素；红褐色沉淀丙→固体丁(14.40g)，固体丁为氧化铁，M由铁、氮两种元素组成，氧化铁质量为14.40g，则铁元素的质量为14.40×eq\f(112,160)＝10.08(g)，氮元素养量为10.71g－10.08g＝0.63g，铁、氮两种元素的物质的量之比为4∶1，所以M的化学式为Fe4N。(5)白色沉淀乙是氢氧化亚铁，在空气中被氧气氧化为红褐色氢氧化铁。答案：(1)氧化(2)取少量待测液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈红色，说明原溶液中有Fe3＋，反之则没有(3)4NA“引火铁”表面积很大，增大了与氧气的反应速率(4)Fe4N(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3(6)