2025届人教新高考高三化学一轮复习考点规范练9铁及其化合物Word版附解析

这是一份2025届人教新高考高三化学一轮复习考点规范练9铁及其化合物Word版附解析，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.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( )。
答案:D
解析:Fe3+与I-发生反应:2Fe3++2I-I2+2Fe2+,生成的碘单质使淀粉溶液变蓝,A项错误。铁在潮湿的空气中易生锈,铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,B项错误。铁与稀硝酸反应生成的气体为NO,不能得到氢气,C项错误。Fe(OH)2露置于空气中,易被O2氧化成Fe(OH)3,由白色变为红褐色,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,D项正确。
2.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Fe3O4
B.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C.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.向含Fe3+的溶液中加入KSCN溶液后产生红色沉淀
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。向含Fe3+的溶液中加入KSCN溶液后,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。
3.生物质废物产量大,污染重。一种“生物质废物热解耦合化学链制氢”技术,为生物质废物资源化和氢能开发开辟了新道路,其工艺流程示意图如下:
下列说法不正确的是( )。
A.蒸汽反应器中主要发生的反应为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
B.从蒸汽反应器所得H2和H2O的混合物中液化分离H2O,可获得高纯H2
C.燃料反应器中Fe2O3固体颗粒大小影响其与CO、H2反应的速率
D.空气反应器中发生反应时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
答案:D
解析:由图可知,蒸汽反应器中主要发生的反应为铁与水蒸气在高温条件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项正确。由图可知,从蒸汽反应器中出来的混合气体为水蒸气和氢气,水的沸点比氢气高,冷却混合气体可以将水液化,得到高纯氢气,B项正确。燃料反应器中氧化铁固体颗粒越小,与氢气和一氧化碳的接触面积越大,反应速率越大,C项正确。空气反应器中发生的反应为四氧化三铁在高温下与氧气反应生成氧化铁,反应的化学方程式为4Fe3O4+O26Fe2O3,由方程式可知,反应中氧化剂(氧气)与还原剂(四氧化三铁)的物质的量之比为1∶4,D项错误。
4.下列关于Fe3+、Fe2+性质实验的说法错误的是( )。
A.用如图装置可以制备Fe(OH)2
B.配制FeCl3溶液时,先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度
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
答案:C
解析:反应开始时生成的H2进入乙中,可排出其中的空气,防止生成的Fe(OH)2被氧化,一段时间后关闭弹簧夹①,甲中硫酸亚铁进入乙中可生成Fe(OH)2,A项正确。FeCl3易水解,为抑制水解,配制溶液时先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度,B项正确。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项正确。
5.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )。
答案:A
解析:CO还原Fe2O3得到单质Fe,即使有Fe3O4,其溶于盐酸后产生的Fe3+与Fe发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,加入KSCN溶液也不显红色,B项错误。NO3-在酸性条件下具有强氧化性,而Fe2+具有还原性,两者发生氧化还原反应,有Fe3+生成,遇KSCN溶液呈红色,不能证明样品是否变质,C项错误。若原溶液中不存在Fe2+,存在Fe3+,也有此现象,D项错误。
6.往FeCl3和BaCl2的混合溶液中通入SO2,溶液颜色由棕黄色变成浅绿色,同时有白色沉淀产生。下列说法正确的是( )。
A.该实验表明FeCl3有还原性
B.白色沉淀为BaSO3
C.该实验表明SO2有漂白性
D.反应后溶液酸性增强
答案:D
解析:SO2通入混合液中,发生反应:SO2+2H2O+2FeCl3H2SO4+2FeCl2+2HCl,溶液由棕黄色变为浅绿色,FeCl3做氧化剂,表现氧化性,SO2表现还原性;H2SO4与BaCl2反应得到BaSO4白色沉淀和HCl,故A、B、C项错误,D项正确。
7.(双选)FeCl3易潮解、易升华,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( )。
A.g的作用是平衡气压,便于液体滴下
B.试剂X和试剂Y分别为浓硫酸、饱和食盐水
C.直接用E接收产物比用导管连接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
答案:AC
解析: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项错误。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项错误。
8.关于如下图转化过程分析不正确的是( )。
A.Fe3O4中Fe元素的化合价为+2价、+3价
B.过程Ⅰ中每消耗58 g Fe3O4转移1 ml电子
C.过程Ⅱ的化学方程式为3FeO+H2OFe3O4+H2↑
D.该过程的总反应为2H2O2H2↑+O2↑
答案:B
解析:Fe3O4的化学式可以改写为FeO·Fe2O3,则Fe3O4中Fe元素的化合价为+2价、+3价,A项正确。过程Ⅰ:2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g),当有2 ml Fe3O4分解时,生成1 ml氧气,而58 g Fe3O4的物质的量为0.25 ml,故生成0.125 ml氧气,而氧元素由-2价变为0价,故转移0.5 ml电子,B项错误。过程Ⅱ中FeO与水反应生成四氧化三铁和氢气,反应的化学方程式为3FeO+H2OFe3O4+H2↑,C项正确。过程Ⅰ:2Fe3O46FeO+O2,过程Ⅱ:3FeO+H2OH2↑+Fe3O4,因此该过程的总反应为2H2OO2↑+2H2↑,D项正确。
9.亚铁氰化钾[K4Fe(CN)6·3H2O]可用作食盐添加剂,一种制备亚铁氰化钾的工艺如下图所示:
下列说法错误的是( )。
A.HCN溶液有剧毒,含CN-的废水必须处理后才能排放
B.“系列操作”为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥
C.“试剂 X”可能是K2CO3
D.“废水”中含量较多的溶质为CaCl2
答案:B
解析:CN-水解产生HCN,故含CN-的废水必须处理后才能排放,A项正确。产品为含有结晶水的化合物,故“系列操作”应该为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,B项错误。“脱钙”应加入可与Ca2+反应同时补充K+的物质,故所用的“试剂X”可能是K2CO3,C项正确。加入KCl是为了交换Ca2+,故“废水”中含量较多的溶质为CaCl2,D项正确。
10.某兴趣小组探究用氢气和碳酸亚铁制取铁粉并检验反应产物,实验装置如图。下列说法不正确的是( )。
A.通过调节分液漏斗的活塞以控制①中气泡产生快慢
B.装置①可用于干燥氢气
C.装置②③中的药品分别是无水硫酸铜、碱石灰
D.加热装置Y前,应先让X反应一段时间,排尽装置中的空气
答案:C
解析:装置X为Zn与稀硫酸发生置换反应制备H2的装置,分液漏斗可调节稀硫酸的滴入速率从而控制①中气泡产生快慢,A项正确。装置①盛有浓硫酸,可用于干燥H2,防止对后面产物的检验产生干扰,B项正确。由上述分析可知,②为检验产物H2O的装置,可盛装白色的无水硫酸铜固体,装置③的主要目的是吸收H2O并防止④中的H2O进入装置②中造成干扰,可以是无水CaCl2或P2O5固体,但碱石灰会吸收CO2,不能是碱石灰,C项错误。H2与空气混合加热易发生爆炸,故在加热装置Y前,应先让X反应一段时间,排尽装置中的空气,D项正确。
11.(2022湖南卷)为探究FeCl3的性质,进行了如下实验(FeCl3溶液和Na2SO3溶液的浓度均为0.1 ml·L-1)。
依据上述实验现象,结论不合理的是( )。
A.实验①说明加热促进Fe3+水解反应
B.实验②说明Fe3+既发生了水解反应,又发生了还原反应
C.实验③说明Fe3+发生了水解反应,但没有发生还原反应
D.整个实验说明SO32-对Fe3+的水解反应无影响,但对还原反应有影响
答案:D
解析:FeCl3溶液为棕黄色,Fe(OH)3胶体呈红褐色,溶液由棕黄色变为红褐色,说明加热促进了Fe3+的水解,A项结论合理;实验②与实验①相比较,说明少量的SO32-促进了Fe3+的水解,滴加K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀,说明溶液中存在Fe2+,即Fe3+也发生了还原反应,B项结论合理;实验③是向过量的Na2SO3溶液中滴加少量的FeCl3溶液,分组实验说明Fe3+发生水解,但是未发生还原反应,C项结论合理;综合分析整个实验可知,SO32-水解显碱性,可促进Fe3+的水解反应,SO32-具有还原性,且较低浓度的SO32-可将Fe3+还原为Fe2+,因此SO32-对Fe3+的水解反应和还原反应都有影响,D项结论不合理。
二、非选择题
12.铁单质及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题。
(1)黄铁矿(FeS2)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料,其中发生的一个反应为3FeS2+8O26SO2+Fe3O4,若有3 ml FeS2参加反应,则转移 ml电子。
(2)氯化铁溶液常用作印刷电路铜板的腐蚀剂,反应的离子方程式为 。从腐蚀废液中回收金属铜需要的试剂是 。
(3)与明矾相似,硫酸铁也可用于净水,其作用原理是 (用离子方程式表示);在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中悬浮物沉降除去,其原因是 。
(4)钢铁的电化学腐蚀简单示意图如图所示,发生吸氧腐蚀时,正极的电极反应式为 ;该图稍做修改即可成为钢铁电化学防护的简单示意图,请完成防护的简单示意图并标出电子流动的方向。
(5)铁红是一种红色颜料,其主要成分是Fe2O3。将一定量的铁红溶于160 mL 5 ml·L-1盐酸中,再加入一定量铁粉恰好溶解,收集到2.24 L氢气(标准状况),经检测,溶液中无Fe3+,则参加反应的铁粉的质量为 。
答案:(1)32
(2)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+ 铁粉、稀盐酸(其他合理答案均可)
(3)Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+ 在酸性条件下,H+抑制了铁离子的水解,无法生成氢氧化铁胶体,不能使悬浮物沉降除去
(4)O2+2H2O+4e-4OH-
或(其他合理答案均可)
(5)11.2 g
解析:(1)反应过程中,氧元素从0价变为-2价,每消耗1 ml O2转移4 ml 电子,当有3 ml的FeS2参与反应时,消耗8 ml的O2,故转移32 ml 的电子。(2)Fe3+与铜反应的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+;腐蚀废液中的铜元素以Cu2+的形式存在,故回收金属铜还需要的试剂是铁粉、稀盐酸。(3)硫酸铁的净水原理是Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体:Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+,Fe(OH)3胶体可以吸附水中的杂质;酸性废水中存在大量的H+,从而抑制了Fe3+的水解,故硫酸铁并不能使酸性废水中的悬浮物沉降。(4)钢铁发生吸氧腐蚀时,正极的电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-;利用原电池原理可保护铁,此时可将石墨电极调换为锌片,工作中电子由锌通过导线流向铁电极;还可利用电解池原理,将铁与电源的负极相连接,此时电子由石墨电极流出、进入电源的正极,再由电源的负极流出、进入铁电极上。(5)由加入铁粉后收集到0.1 ml H2知,Fe2O3与盐酸反应后HCl剩余0.2 ml,故与Fe2O3反应的HCl的物质的量为(160×5×10-3-0.2)ml=0.6 ml。结合Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O可知,生成了0.2 ml的Fe3+。加入的铁粉先与Fe3+反应:2Fe3++Fe3Fe2+,故Fe3+消耗0.1 ml Fe,综上所述,共消耗0.2 ml Fe,质量为11.2 g。
13.为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)。
活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O15FeSO4+8H2SO4,不考虑其他反应。请回答下列问题。
(1)第Ⅰ步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是 。
(2)检验第Ⅱ步中Fe3+是否完全还原,应选择 (填字母)。
A.KMnO4溶液
B.K3[Fe(CN)6]溶液
C.KSCN溶液
(3)第Ⅲ步加FeCO3调溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH=5.2,此时Fe2+不沉淀,滤液中铝、硅杂质被除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是 。
(4)假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3,其含量为50%。将a kg质量分数为b%的硫酸加入c kg烧渣中浸取,铁的浸取率为96%,其他杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程,第Ⅲ步应加入FeCO3 kg。
答案:(1)Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O
(2)C
(3)Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+水解产生H+
(4)(0.011 8ab-0.646c)或29ab2 450-1 131c1 750
解析:(1)碱性氧化物(Fe2O3)与酸(H2SO4)反应生成相应的盐[Fe2(SO4)3]和水。
(2)Fe3+的检验应选择KSCN溶液,C项正确;A、B项均为检验Fe2+所需的试剂。
(3)第Ⅱ步加活化硫铁矿还原Fe3+后,滤液中含有大量Fe2+,则通入空气引起溶液pH降低的原因是空气中的O2将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+水解产生H+,使溶液pH降低。
(4)加入FeCO3的目的是中和剩余H2SO4和生成的H2SO4,根据化学方程式Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O和FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O15FeSO4+8H2SO4知1 ml Fe2O3生成FeSO4实际消耗137 ml H2SO4,根据化学方程式FeCO3+H2SO4FeSO4+H2O+CO2↑,则消耗FeCO3的物质的量即为剩余硫酸的物质的量=a×b%98−c×50%×96%160×137×103 ml,即应加入FeCO3的质量为a×b%98-c×50%×96%160×137×103 ml×116 g·ml-1=(0.011 8ab-0.646c)kg。选项
操作、现象
解 释
A
向碘化钾淀粉溶液中加入FeCl3溶液,溶液变蓝
Fe3+能与淀粉溶液发生显色反应
B
把生铁放置于潮湿的空气中,铁表面有一层红棕色的斑点
铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
C
向稀硝酸中加入少量铁粉,有气泡产生
说明Fe置换出溶液中的氢,生成了氢气
D
新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间,白色物质变成了红褐色
说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3
选项
操作和现象
结论或目的
A
向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液加入试管中,滴加KSCN溶液2~3滴,溶液呈红色
红砖中含有氧化铁
B
CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液,溶液不显红色
黑色固体中没有Fe3O4
C
取少量Fe(NO3)2试样加水溶解,加稀硫酸酸化,滴加KSCN溶液,溶液变为红色
该Fe(NO3)2试样已经变质
D
向某溶液中通入Cl2,再加入KSCN溶液,变红色
原溶液中含有Fe2+
实验
操作与现象
①
在5 mL水中滴加2滴FeCl3溶液,呈棕黄色;煮沸,溶液变红褐色
②
在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴Na2SO3溶液,变红褐色;再滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀
③
在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴FeCl3溶液,变红褐色;将上述混合液分成两份,一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液,无蓝色沉淀生成;另一份煮沸,产生红褐色沉淀