2025版高考化学一轮总复习第3章金属及其化合物第9讲铁及其重要化合物的性质和应用提能训练

这是一份2025版高考化学一轮总复习第3章金属及其化合物第9讲铁及其重要化合物的性质和应用提能训练，共9页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1．下列有关铁的化合物的说法错误的是( A )
A．Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化转变为红褐色
B．如图所示操作可制取Fe(OH)2
C．Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反应制得
D．Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应
[解析] Fe(OH)2是一种白色固体，故A错误。
2．(2024·湖南邵东月考)某化学兴趣小组利用药品(铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液)和如图装置(部分装置已省略)制备氢氧化亚铁并观察其颜色。下列有关说法不正确的是( C )
A．仪器1中应该盛放稀硫酸
B．本实验通过控制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就可观察到氢氧化亚铁的颜色
C．反应一段时间后，可在仪器2中观察到白色沉淀
D．本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间保持白色状态
[思路点拨] 结合装置分析可知：在三颈烧瓶2中加入铁单质，分液漏斗中加入稀硫酸，开启开关B、C，关闭开关A，利用反应生成氢气排出装置中的空气，收集C处的气体验纯，将装置中的空气排尽后关闭开关B，开启开关A，利用生成的氢气把硫酸亚铁溶液压入仪器3，反应生成氢氧化亚铁白色沉淀。
[解析] 由思路点拨可知，A、B正确；反应一段时间后，可在仪器3中观察到白色沉淀，C错误；本实验利用反应生成的氢气排尽装置中的空气，故制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间保持白色状态，D正确。
3．用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和Fe)制备纳米Fe3O4(平均直径为25 nm)的流程示意图如图：
下列叙述错误的是( C )
A．铁红可用于油漆、油墨、建筑物着色剂
B．步骤②中，发生反应的离子方程式是2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
C．步骤④中使用过量的H2O2溶液有利于提高纳米Fe3O4产率
D．为验证纳米态的Fe3O4，可将其形成分散系，做丁达尔效应实验
[解析] 铁红的主要成分是氧化铁，可用于油漆、油墨、建筑物的着色剂，A项正确；滤液A中溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的HCl，加入Fe粉可还原铁离子并除去过量的HCl：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，B项正确；过量的H2O2在步骤⑤中会继续氧化＋2价的铁，因此步骤④中H2O2溶液不能过量，C项错误；纳米态Fe3O4的平均直径为25 nm，形成的分散系属于胶体，可以通过做丁达尔效应实验验证，D项正确。
4．某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水蒸气反应”的实验，并检验产物的性质，下列说法正确的是( D )
A．实验时，应先点燃B处的酒精喷灯，再点燃A处的酒精灯
B．B中发生反应的化学方程式为2Fe＋3H2O(g)eq \(=====,\s\up9(高温))Fe2O3＋3H2
C．B中生成1 ml H2时，E处有1 ml CuO被还原
D．碱石灰的作用是吸收水蒸气
[解析] 实验时，应先点燃A处的酒精灯，再点燃B处的酒精喷灯，防止铁被氧气氧化，故A错误；B中发生反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up9(高温))Fe3O4＋4H2，故B错误；B中生成1 ml H2时，由于H2要先排出装置内空气，再与CuO反应，因此E处CuO被还原的物质的量小于1 ml，故C错误；碱石灰的作用是吸收水蒸气，干燥H2，故D正确。
5. (2023·重庆万州二中二模)某学习小组探究铁丝与浓硫酸的反应，反应装置如图所示。下列说法错误的是( C )
A．无法直接使用pH试纸来判断反应后硫酸是否剩余
B．可用KSCN和K3[Fe(CN)6]检验反应后溶液中铁元素的价态
C．将22.4 mL(标准状况下)反应生成的气体通入足量氯水中，再滴加足量BaCl2溶液，最终得到0.233 g沉淀
D．生成的气体通入BaCl2溶液产生白色浑浊，可能是硫酸蒸气逸出或部分SO2被氧化所致
[解析] 铁和浓硫酸在加热条件下反应生成Fe2(SO4)3、SO2和H2O，随着反应的进行，浓硫酸变稀，铁和稀硫酸反应生成FeSO4和H2。SO2溶于水生成H2SO3，使溶液显酸性，故不能直接用pH试纸来判断反应后硫酸是否剩余，A项正确；K3[Fe(CN)6]与Fe2＋作用产生蓝色沉淀，K3[Fe(CN)6]可检验Fe2＋；KSCN与Fe3＋作用，溶液显红色，KSCN可检验Fe3＋，B项正确；反应生成的气体中可能含有H2，混合气体的总物质的量为eq \f(0.022 4 L,22.4 ml/L)＝0.001 ml，若气体都为SO2，根据S原子守恒，生成沉淀0.001 ml，质量为0.001 ml×233 g/ml＝0.233 g，但实际上，SO2物质的量小于0.001 ml，则沉淀质量小于0.233 g，C项错误；生成的气体通入BaCl2溶液，若有硫酸蒸气逸出或部分SO2被氧化生成SOeq \\al(2－,4)，则与Ba2＋反应，生成BaSO4白色沉淀，D项正确。
6．(2023·湖南长沙一模)化学是一门以实验为基础的科学，某同学为探究FeCl3溶液的性质进行如下实验，操作如图所示，根据实验现象，下列分析正确的是( B )
A．①～④的变化中，有2处涉及氧化还原反应
B．向②后试管中加入足量稀盐酸，沉淀部分溶解
C．若将FeCl3溶液滴到Na2S溶液中，产生的现象与图中①、②现象相同
D．若用Na2SO3代替Na2CO3进行实验，可产生相同现象
[解析] ①中产生淡黄色的沉淀S，溶液变为淡绿色，说明有亚铁离子生成，属于氧化还原反应；②中发生反应的离子方程式是S2－＋Fe2＋===FeS↓；③中铁离子与碳酸根离子发生相互促进的水解反应生成氢氧化铁胶体和二氧化碳；④中是氢氧化铁胶体在盐溶液的作用下发生聚沉，①～④的变化中，有1处涉及氧化还原反应，故A错误；②后试管中存在FeS和S沉淀，加入足量稀盐酸，FeS溶解，而硫单质不溶解，沉淀部分溶解，故B正确；若将FeCl3溶液滴到Na2S溶液中，硫离子过量，产生的亚铁离子与硫离子反应产生黑色的FeS沉淀，溶液不会变成淡绿色，产生的现象与题图中①、②现象不相同，故C错误；Na2SO3具有强还原性，若用Na2SO3代替Na2CO3进行实验，会生成亚铁离子和硫酸根离子，产生的现象不相同，故D错误。
7．(2024·河北衡水中学调研)FeCl3易潮解、升华，实验室制备FeCl3的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。下列说法正确的是( C )
A．导管g的作用是增强装置的气密性
B．试剂X和试剂Y分别为浓硫酸、饱和食盐水
C．直接用E接收产物，相对于用导管连接D、E的优点是可防止堵塞
D．出于简化装置的目的，F装置可拆除
[解析] 导管g的作用是平衡气压，保证液体顺利滴下，A错误；为得到干燥纯净的Cl2，应先用饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸干燥气体，B错误；FeCl3易潮解，而F中的浓硫酸起到干燥的作用，防止G中水蒸气进入D中，不能拆除，D错误。
8．室温下，探究FeCl3溶液和KI溶液反应的限度，实验步骤如下。
步骤Ⅰ：取5 mL 0.1 ml·L－1 KI溶液，向其中加入1 mL 0.1 ml·L－1 FeCl3溶液，振荡，观察实验现象。
步骤Ⅱ：继续向上述溶液中加入2 mL苯，充分振荡后静置，观察实验现象。
步骤Ⅲ：取下层溶液，向其中滴加5～6滴15%硫氰化钾溶液，观察溶液的颜色。
下列说法不正确的是( D )
A．步骤Ⅰ中反应的离子方程式：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
B．步骤Ⅱ中通过分液可将水溶液与苯分离
C．步骤Ⅲ中加入硫氰化钾溶液后溶液变红说明反应有一定限度
D．步骤Ⅲ反应后溶液中大量存在Fe3＋、Fe2＋、Cl－、SCN－
[解析] 步骤Ⅰ中铁离子与碘离子反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，故A正确；苯不溶于水，所以步骤Ⅱ中通过分液的方法可将水溶液与苯分离，故B正确；由题意可知，碘化钾溶液与氯化铁溶液反应时，碘化钾溶液过量，若步骤Ⅲ中加入硫氰化钾溶液后溶液变红，说明溶液中存在铁离子，即铁离子与碘离子的反应不能完全进行，有一定限度，故C正确；溶液中铁离子会与硫氰根离子反应生成红色的硫氰化铁，则铁离子不可能与硫氰根离子在溶液中大量共存，故D不正确。
9．电子工业常用FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。从腐蚀废液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中回收铜，并重新获得FeCl3溶液。废液处理流程如下：
已知酸性KMnO4溶液具有强氧化性。下列说法错误的是( C )
A．反应1和反应2都发生了氧化还原反应
B．操作1用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒
C．滤渣a的主要成分是Cu和Fe，物质X可以选用酸性KMnO4溶液
D．向FeCl3饱和溶液中滴加NaOH溶液振荡得到Fe(OH)3沉淀
[解析] 腐蚀废液主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2，加入过量铁粉，FeCl3、CuCl2与Fe反应生成FeCl2和Cu，反应2中X应为Cl2、H2O2等氧化剂，则反应1和2中都发生氧化还原反应，A正确；操作Ⅰ是过滤，用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒，B正确；物质X若为酸性KMnO4溶液，则FeCl3溶液中混入杂质，C错误；向FeCl3饱和溶液中滴加NaOH溶液，生成Fe(OH)3沉淀，D正确。
10．(2023·湖南平江一中月考)碳酸亚铁是白色难溶于水的固铁剂。某小组利用如图装置，向装置③中通入CO2至溶液pH＝7，然后滴入FeSO4溶液，过滤、洗涤、干燥制得FeCO3。
下列说法错误的是( C )
A．试剂a是饱和NaHCO3溶液
B．碳酸钠溶液通入CO2至pH＝7的目的是降低c(OH－)，防止生成Fe(OH)2
C．装置③中生成沉淀的离子方程式为Fe2＋＋COeq \\al(2－,3)===FeCO3↓
D．碳酸钠溶液显碱性的原因是COeq \\al(2－,3)＋H2OHCOeq \\al(－,3)＋OH－
[解析] 碳酸钙固体与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，二氧化碳通过饱和NaHCO3溶液除去杂质氯化氢气体，在二氧化碳存在的条件下硫酸亚铁和碳酸钠反应生成碳酸亚铁。试剂a是饱和NaHCO3溶液，为了除去二氧化碳中的氯化氢气体，A正确；硫酸亚铁易水解，碳酸钠溶液通入CO2至pH＝7的目的是降低c(OH－)，防止生成Fe(OH)2，B正确；向装置③中通入CO2至溶液pH＝7，则溶液中含有碳酸氢钠，实验中产生FeCO3的离子方程式为Fe2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O，C错误；碳酸钠溶液显碱性是因为碳酸根的水解，水解方程式为COeq \\al(2－,3)＋H2OHCOeq \\al(－,3)＋OH－，D正确。
二、非选择题：本题共4小题。
11．(2023·山东威海期末)黄铁矿(主要成分为FeS2)是生产硫酸的重要原料，原料的综合利用越来越引起人们的重视。某综合利用的流程如图(部分产物略去)：
回答下列问题：
(1)反应Ⅰ中发生的主要反应的化学方程式为 4FeS2＋11O2eq \(=====,\s\up9(高温))2Fe2O3＋8SO2 ，每有1 ml FeS2参加反应，转移电子数目为 11 NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
(2)X是一种常用的磁性材料，反应Ⅲ的化学方程式为 3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up9(高温))Fe3O4＋4H2 。
(3)现有15.52 g Fe2O3和Fe3O4组成的固体混合物，用90 mL 6.0 ml·L－1盐酸能恰好将之完全溶解。若将此固体混合物用CO完全还原，则生成铁的物质的量为 0.2 ml。
[解析] (1)反应Ⅰ为FeS2与氧气反应生成氧化铁和二氧化硫，化学方程式为4FeS2＋11O2eq \(=====,\s\up9(高温))2Fe2O3＋8SO2，CO还原氧化铁生成Fe，Fe和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，二氧化硫和氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫和水反应生成硫酸。反应Ⅰ为4FeS2＋11O2eq \(=====,\s\up9(高温))2Fe2O3＋8SO2，Fe元素化合价从＋2价升高到＋3价，S元素化合价由－1价升高到＋4价，每有4个FeS2反应转移4×1＋5×8＝44个电子，每有1 ml FeS2参加反应，转移电子数目为11NA。
(2)X是一种常用的磁性材料Fe3O4，反应Ⅲ为Fe和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up9(高温))Fe3O4＋4H2。
(3)15.52 g Fe2O3和Fe3O4组成的固体混合物用90 mL 6.0 ml·L－1盐酸能恰好将之完全溶解，混合物中的O与氯化氢中的H结合生成水，由O原子、H原子守恒可知n(O)＝n(H2O)＝eq \f(1,2)n(HCl)＝eq \f(1,2)×0.09 L×6.0 ml·L－1＝0.27 ml，故生成Fe的质量＝15.52 g－0.27 ml×16 g·ml－1＝11.2 g，故n(Fe)＝eq \f(11.2 g,56 g·ml－1)＝0.2 ml。
12．某研究小组用如图装置进行SO2与FeCl3溶液反应的相关实验。
回答下列问题。
(1)通入足量SO2时C中出现的现象为 溶液由棕黄色变成浅绿色 。
(2)根据以上现象，该小组同学认为SO2与FeCl3溶液发生了氧化还原反应。
①写出SO2与FeCl3溶液反应的离子方程式： 2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SOeq \\al(2－,4)＋4H＋ 。
②请设计实验方案检验有Fe2＋生成： 取少量C中反应后的溶液置于试管中，向其中滴入酸性KMnO4溶液，若褪色说明有Fe2＋，不褪色说明没有Fe2＋ 。
③该小组同学向C试管反应后的溶液中加入盐酸，没有明显现象。再加入BaCl2溶液，若出现白色沉淀，即可证明反应生成了 SOeq \\al(2－,4) 。
(3)为了验证SO2具有还原性，实验中可以代替FeCl3溶液的试剂有 B (填字母)。
A．浓硫酸B．酸性KMnO4溶液
C．NaCl溶液
[解析] (1)Fe3＋具有氧化性，SO2具有还原性，C中通入足量SO2时发生反应的离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SOeq \\al(2－,4)＋4H＋，含Fe3＋的溶液显棕黄色，含Fe2＋的溶液显浅绿色，则观察到的现象为溶液由棕黄色变成浅绿色。
(2)①SO2与FeCl3溶液反应的离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SOeq \\al(2－,4)＋4H＋。②Fe2＋以还原性为主，检验Fe2＋的实验方案是取少量C中反应后的溶液置于试管中，向其中滴入酸性KMnO4溶液，若褪色说明有Fe2＋，不褪色说明没有Fe2＋。③向C试管反应后的溶液中加入盐酸，没有明显现象。再加入BaCl2溶液，若出现白色沉淀，即可证明反应生成了SOeq \\al(2－,4)。
(3)浓硫酸与SO2不发生反应，浓硫酸不能代替FeCl3溶液，A项不符合题意；酸性KMnO4溶液具有强氧化性，通入SO2后如果紫红色褪去，说明SO2具有还原性，B项符合题意；NaCl溶液与SO2不发生反应，NaCl溶液不能代替FeCl3溶液，C项不符合题意。
13．碳酸亚铁(FeCO3)是生产补血剂的重要原料，制取碳酸亚铁的过程中涉及以下探究实验。
实验一：为探究某固体化合物X(仅含有三种元素)的组成和性质，设计并完成如下实验。
已知：气体甲、气体乙均为单质。
(1)气体甲与碘化钾溶液反应的离子方程式为 2I－＋Cl2===I2＋2Cl－ 。化合物X含有的元素为 Fe、Cl、O (写元素符号)。化合物A的化学式为 FeO 。
实验二：下图装置利用实验一所得溶液B制取FeCO3(白色固体，难溶于水)。
装置丙中，先将导管移出液面通入一段时间气体，再向Na2CO3溶液(pH＝11.9)中通入一段时间CO2至其pH为7，滴加一定量B溶液产生白色沉淀和无色气体，过滤、洗涤、干燥，得到FeCO3固体。
(2)试剂a是 饱和NaHCO3溶液 。向Na2CO3溶液中通入CO2的目的是 降低溶液中OH－浓度，防止生成Fe(OH)2 。丙装置中制取FeCO3的离子方程式为 Fe2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O 。
(3)不可用酸性高锰酸钾溶液检验溶液B中的金属阳离子的原因是 溶液B中的氯离子也能使酸性高锰酸钾溶液褪色 。
(4)100 mL 0.8 ml·L－1 B溶液完全反应，最终得到5 g FeCO3固体，则产率为 53.88% (结果保留2位小数)。
[解析] (1)气体甲为氯气，氯气与碘化钾溶液反应生成碘单质和氯化钾，反应的离子方程式为2I－＋Cl2===I2＋2Cl－；化合物X含有的元素为Fe、Cl、O；化合物A的化学式为FeO。
(2)溶液B为FeCl2溶液，甲装置中稀盐酸与碳酸钙反应生成CO2，盐酸具有挥发性，所以试剂a为饱和NaHCO3溶液，用于除去CO2中混有的HCl气体；向Na2CO3溶液中通入CO2可以降低溶液中OH－浓度，防止生成Fe(OH)2；丙装置中，CO2先与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠，然后碳酸氢钠和氯化亚铁反应得到碳酸亚铁沉淀，离子方程式为Fe2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。
(3)溶液B中含有氯离子，也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，不可用酸性高锰酸钾溶液检验溶液B中的金属阳离子。
(4)100 mL 0.8 ml·L－1 FeCl2溶液含有FeCl2的物质的量为0.1 L×0.8 ml·L－1＝0.08 ml，根据离子方程式Fe2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O，理论上生成FeCO3的物质的量为n(FeCO3)＝n(Fe2＋)＝n(FeCl2)＝0.08 ml，则理论上生成FeCO3的质量为0.08 ml×116 g·ml－1＝9.28 g，则产率为eq \f(5 g,9.28 g)×100%≈53.88%。
14．K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)易溶于水，难溶于乙醇，常用作有机反应的催化剂。某同学利用下图装置制备FeC2O4·2H2O，再制备三草酸合铁酸钾。
回答下列问题：
(1)打开K1、K3和K4，关闭K2，制备FeSO4。为使生成的FeSO4溶液与H2C2O4溶液接触，应进行的操作为 关闭K3，打开K2 ，B中生成FeC2O4·2H2O沉淀的离子方程式为 Fe2＋＋H2C2O4＋2H2O===FeC2O4·2H2O↓＋2H＋ 。
(2)向FeC2O4·2H2O中加入过量饱和K2C2O4溶液，水浴加热并缓慢滴加H2O2溶液，制得K3[Fe(C2O4)3]，同时有红褐色沉淀生成，该反应的化学方程式为 6FeC2O4·2H2O＋3H2O2＋6K2C2O4===4K3[Fe(C2O4)3]＋2Fe(OH)3↓＋12H2O ；将上述混合物煮沸，加入饱和H2C2O4溶液，充分反应后缓慢加入乙醇，结晶、抽滤、洗涤、干燥得到目标产物。将混合物煮沸的目的是 除去过量的H2O2，防止与饱和H2C2O4溶液发生反应 ；H2C2O4的作用是 将红褐色沉淀Fe(OH)3转化为K3[Fe(C2O4)3]，提高产率 。
[解析] 装置A中铁和稀硫酸反应生成FeSO4和氢气，打开K1、K3和K4，制取的氢气将装置内空气全部排尽，再利用压强差将FeSO4溶液压至装置B中与H2C2O4溶液反应，用气球收集多余的氢气。
(1)铁和稀硫酸反应生成氢气，装置A内压强增大，关闭K3，打开K2，利用压强差将FeSO4溶液压至装置B中与H2C2O4溶液反应；H2C2O4是弱酸，应保留化学式，B中生成FeC2O4·2H2O沉淀的离子方程式为Fe2＋＋H2C2O4＋2H2O===FeC2O4·2H2O↓＋2H＋。
(2)FeC2O4·2H2O与K2C2O4和H2O2反应生成K3[Fe(C2O4)3]和红褐色沉淀Fe(OH)3，该反应的化学方程式为6FeC2O4·2H2O＋3H2O2＋6K2C2O4===4K3[Fe(C2O4)3]＋2Fe(OH)3↓＋12H2O；H2C2O4具有还原性，H2O2具有氧化性，先将混合物煮沸，目的是除去过量的H2O2，防止与饱和H2C2O4溶液发生反应；加入饱和H2C2O4溶液发生反应2Fe(OH)3＋3H2C2O4＋3K2C2O4===2K3[Fe(C2O4)3]＋6H2O，H2C2O4的作用是将红褐色沉淀Fe(OH)3转化为K3[Fe(C2O4)3]，提高产率。