新人教版高考化学一轮复习第3章金属及其重要化合物第10讲铁及其重要化合物训练含解析

第10讲 铁及其重要化合物

一、选择题

1．(2021·淮北高三测试)《天工开物》记载：“其黄矾所出又奇甚，乃即炼皂矾，炉侧土墙，……刮取下来，名曰黄矾。染家用之，金色淡者涂炙，立成紫赤也[皂矾FeSO4·7H2O；黄矾Fe2(SO4)3·10H2O；赤矾Fe2O3]。”下列有关说法正确的是(　　)

A．皂矾可用于碱性花木土壤补铁

B．皂矾变为黄矾是受热脱水过程

C．黄矾受热分解可以获得赤矾

D．矾是含结晶水的硫酸盐矿石

解析：选C。FeSO4溶液呈酸性，不能用于碱性花木土壤补铁，故A错误；FeSO4·7H2O变为Fe2(SO4)3·10H2O是氧化过程，故B错误；Fe2(SO4)3·10H2O受热分解可以生成Fe2O3、SO3、H2O，故C正确；赤矾Fe2O3不是硫酸盐，故D错误。

2．(2021·重庆高三一模)在给定条件下，下列物质间的转化不能实现的是(　　)

A．FeFeCl3　 B．FeFeSO4

C．FeFe3O4  D．FeFeCl2

解析：选B。Fe和Cl2反应生成FeCl3：2Fe＋3Cl22FeCl3，物质间的转化能实现，故A不符合题意；常温下Fe在浓硫酸中发生钝化不能继续反应，物质间的转化不能实现，故B符合题意；Fe和H2O(g)发生反应生成Fe3O4和H2：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，物质间的转化能实现，故C不符合题意；Fe和FeCl3溶液反应生成FeCl2：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，物质间的转化能实现，故D不符合题意。

3．向下列物质分别与少量氯水反应后所得的溶液中滴入KSCN溶液，不一定显红色的是(　　)

A．氧化铁  B．铁铜合金

C．Fe(OH)3  D．FeCl2

解析：选B。Fe2O3与氯水中的H＋发生反应生成Fe3＋，A项不符合题意；铁铜合金中的铜能与反应生成的Fe3＋发生反应生成Fe2＋，不一定存在Fe3＋，B项符合题意；Fe(OH)3与氯水中的H＋反应生成Fe3＋，C项不符合题意；氯水中的Cl2能将Fe2＋氧化成Fe3＋，D项不符合题意。

4．下列有关铁及其化合物的说法中正确的是(　　)

A．Fe3O4为红棕色晶体

B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2

C．除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质，可以向溶液中通入氯气

D．Fe3＋与KSCN反应产生红色沉淀

解析：选C。Fe3O4是黑色晶体，A项错误；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2，B项错误；除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质可以向溶液中通入氯气，发生的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，C项正确；Fe3＋与KSCN反应溶液呈红色，但不是沉淀，D项错误。

5．(2021·榆林高三一模)硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法不正确的是(　　)

A．碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂

B．为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行

C．可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O是否被氧化

D．该温度下，(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O在水中的溶解度比FeSO4的大

解析：选D。Fe(OH)3胶体可吸附水中悬浮的杂质，A正确；NH4HCO3不稳定，受热易分解，所以为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行，B正确；Fe3＋与SCN－反应生成红色的Fe(SCN)3，可利用该反应检验硫酸亚铁铵晶体是否被氧化，C正确；FeSO4与(NH4)2SO4的混合溶液冷却结晶后可生成(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，说明该温度下，(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O在水中的溶解度小于FeSO4和(NH4)2SO4，D错误。

6．下列实验方案设计中，有关试剂的加入顺序的比较正确的是(　　)

A．制备LiFePO4：将(NH4)2Fe(SO4)2溶液和LiOH溶液直接混合后再加入H3PO4溶液要比先加入H3PO4溶液再加入LiOH溶液更合理

B．制备FeCO3：将Na2CO3溶液缓慢加入FeSO4溶液中，要比将FeSO4溶液缓慢加入Na2CO3溶液中更合理

C．制备Fe(OH)2：向NaOH溶液中注入FeSO4溶液，要比向FeSO4溶液中注入NaOH溶液更合理

D．配制FeCl3溶液：将FeCl3固体先加水溶解再加酸酸化，要比先用浓盐酸溶解再加水稀释更合理

解析：选B。因为Fe2＋在碱性条件下更易被氧化，所以制备＋2价铁的化合物应尽量在酸性环境中进行。制备LiFePO4时若将(NH4)2Fe(SO4)2溶液和LiOH溶液直接混合后再加入H3PO4溶液，＋2价铁易被氧化成＋3价铁，A选项错误；FeSO4溶液呈酸性，NaOH溶液呈碱性，制备＋2价铁的化合物在酸性溶液中进行更合理，所以应向FeSO4溶液中注入NaOH溶液，C选项错误；配制FeCl3溶液时，若将FeCl3固体先加水溶解，Fe3＋会水解成难溶的Fe(OH)3，即使再加酸酸化，得到的溶液中仍可能残留一些Fe(OH)3，D选项错误。

7．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是(　　)

A．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋

B．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋

C．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋

D．若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋

解析：选D。若滤出的固体中只有Cu，则溶液中一定含有Fe2＋，可能含有Cu2＋，一定不含Fe3＋，原因是Fe3＋与Cu不共存，能发生氧化还原反应，A、B、C项错误；若滤出的固体中含有Fe和Cu，则溶液中一定含有Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋，原因是Fe能与Cu2＋、Fe3＋发生氧化还原反应，D项正确。

8．下列中学常见实验的现象或表述正确的是(　　)

A．过量的铁投入一定量的稀硝酸中，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液显红色

B．制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁

C．检验红砖中的氧化铁成分，向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液显红色即可证明

D．向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会儿，然后冷却、过滤，滤纸上的物质为蓝色固体

解析：选C。过量的铁与一定量的稀硝酸反应最终生成Fe2＋，A错误；制备氢氧化亚铁应避免被氧气氧化，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液时应把长胶头滴管的下端插入硫酸亚铁溶液液面以下且不能搅拌，B错误；向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu(OH)2沉淀，加热煮沸一会儿，然后冷却、过滤，滤纸上留有的是CuO(黑色)，D错误。

9．通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是(　　)

解析：选D。A项中Fe3＋将I－氧化为I2，淀粉遇碘变蓝；B项中红棕色的斑点是Fe2O3；C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO。

10．(2021·绍兴高三模拟)向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 mol/L 的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，生成1.344 L NO(标准状况)，往所得溶液中加入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，则能得到铁的物质的量为(　　)

A．0.24 mol　 B．0.21 mol

C．0.16 mol  D．0.14 mol

解析：选B。向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 mol/L的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，向所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现，则溶液中的溶质为 Fe(NO3)2；1.344 L NO(标准状况)的物质的量为＝0.06 mol，根据氮元素守恒，Fe(NO3)2中的NO的物质的量为0.12 L×4 mol/L－0.06 mol＝0.42 mol，所以硝酸亚铁的物质的量为0.42 mol÷2＝0.21 mol，由铁元素守恒可知，铁的物质的量为 n(Fe)＝0.21 mol，B项正确。

二、非选择题

11．硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上可做补血剂。某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量，实验步骤如下：

回答下列问题：

(1)证明步骤①滤液中含有Fe2＋的方法：取样，先滴加KSCN溶液，再滴加________，该过程的现象为_________________________________________。

(2)步骤②加入过量H2O2的目的是________________________________。

(3)步骤③中反应的离子方程式是_________________________________。

(4)步骤④中一系列处理的操作步骤：过滤、________、灼烧、________、称量。

(5)若实验中铁无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为________g。

解析：(1)证明步骤①滤液中含有Fe2＋的方法是取样，先滴加KSCN溶液，无明显变化，再滴加氯水(或双氧水、稀硝酸等)，溶液变为红色，则说明滤液中含有Fe2＋。(2)由于H2O2具有氧化性，加入过量H2O2的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋。(3)步骤③的目的是将Fe3＋全部转化为Fe(OH)3，所以步骤③需加入过量的氨水，反应的离子方程式是Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。(4)步骤④的目的是将产生的红褐色悬浊液分离，最终得到固体Fe2O3，所以步骤④的操作是过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。(5)由于实验中铁无损耗，根据铁元素守恒可得，每片补血剂中m(Fe)＝÷10 g＝0.07a g。

答案：(1)氯水(或双氧水、稀硝酸等合理氧化剂)　滴加KSCN溶液后无明显变化，再滴加氯水(或双氧水、稀硝酸等)，溶液变为红色

(2)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋

(3)Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH

(4)洗涤　冷却

(5)0.07a

12．高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，比Cl2、O2、ClO2、KMnO4氧化性更强，无二次污染，工业上先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，使高铁酸钾析出。

(1)干法制备高铁酸钠的主要反应为2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑。

①该反应中的氧化剂是________，还原剂是________，每生成1 mol Na2FeO4转移________mol电子。

②简要说明K2FeO4作为水处理剂时所起的作用：___________________。

(2)湿法制备高铁酸钾的反应体系中有六种微粒：

Fe(OH)3、ClO－、OH－、FeO、Cl－、H2O。

写出并配平湿法制备高铁酸钾的离子方程式：______________________。

答案：(1)①Na2O2　FeSO4、Na2O2　5　②高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒，且消毒过程中自身被还原为Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3胶体，能吸附水中悬浮杂质而沉降

(2)2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O

13．甘氨酸亚铁[(H2NCH2COO)2Fe]是一种补铁强化剂。某学习小组利用FeCO3与甘氨酸(H2NCH2COOH)制备甘氨酸亚铁，实验装置如图所示(夹持和加热仪器已省略)。

有关物质性质如下表：

实验过程：

Ⅰ.合成：在装置C三颈烧瓶中盛有0.1 mol FeCO3和200 mL 1.0 mol·L－1甘氨酸溶液和适量柠檬酸。实验时，先打开仪器a的活塞，待装置C中空气排尽后，加热并不断搅拌，并通过仪器b向C中加入适量氢氧化钠溶液调节pH到6左右，使反应物充分反应。

Ⅱ.分离：反应结束后，过滤，将滤液进行蒸发浓缩；加入无水乙醇，过滤、洗涤并干燥。

回答下列问题：

(1)仪器a的名称是________________________；与仪器a相比，仪器b的优点是_________________________________。

(2)装置B中盛有的试剂是__________________________；实验过程中装置D中的导管一直没入液面以下的作用是__________________________________。

(3)合成过程加入柠檬酸的作用是促进FeCO3溶解和________________。

(4)加入氢氧化钠溶液调节溶液pH若大于6，甘氨酸亚铁产量下降。原因可用离子方程式表示为____________________________________。

(5)过程Ⅱ中加入无水乙醇的目的是_______________________________。

(6)检验产品中是否含有Fe3＋的试剂名称是_________________________。

(7)本实验制得15.3 g甘氨酸亚铁(M＝204 g/mol)，则其产率是________%。

解析：(1)仪器b为恒压滴液漏斗，与仪器a相比，可以平衡气压，使液体顺利流下。(2)饱和NaHCO3溶液可以除去CO2中混有的HCl杂质；装置D中导管没入液面以下可以起到液封的作用，防止空气进入装置C中而氧化Fe2＋。(3)柠檬酸有强还原性，可以防止Fe2＋被氧化。(4)pH过大，Fe2＋会形成Fe(OH)2沉淀，甘氨酸亚铁产量下降。(5)甘氨酸亚铁易溶于水，难溶于乙醇，则过程Ⅱ中加入无水乙醇可以降低甘氨酸亚铁的溶解度，使其结晶析出。(6)Fe3＋与SCN－反应后溶液会变红。(7)由题中数据可知，甘氨酸亚铁的理论产量为0.1 mol，即20.4 g，产率为×100%＝75%。

答案：(1)分液漏斗　可以平衡气压，使液体顺利流下

(2)饱和NaHCO3溶液　防止空气进入装置C中而氧化Fe2＋

(3)防止Fe2＋被氧化

(4)Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓

(5)降低甘氨酸亚铁的溶解度，使其结晶析出

(6)硫氰化钾溶液

(7)75