2025届高考化学一轮总复习课时跟踪练15铁及其化合物的相互转化

这是一份2025届高考化学一轮总复习课时跟踪练15铁及其化合物的相互转化，共7页。

1.明代宋应星所著《天工开物》中有记载：“其黄矾所出又奇甚，乃即炼皂矾(FeSO4·7H2O)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。”下列有关“黄矾”的说法错误的是( )
A．“黄矾”的主要成分中含有Fe3＋
B．“黄矾”在医药上可以作为补铁剂
C．“黄矾”可以应用于印染工业
D．“黄矾”经火烤，立刻生成Fe2O3
解析：选B。A项，“黄矾”是炼“皂矾”时得到的，“皂矾”的主要成分 FeSO4·7H2O有较强的还原性，易被氧化，得到“黄矾”，因此“黄矾”的主要成分中含有Fe3＋，A正确；B项，人体缺少亚铁离子，会造成贫血，而“黄矾”中的Fe元素化合价是＋3价，不能作为补铁剂，B错误；C项，“染家用之”即染坊经常用它，所以“黄矾”可以应用于印染工业，C正确；D项，依题意，“金色淡者涂炙，立成紫赤也”，“紫赤”是红棕色的Fe2O3，D正确。
2.(2024·肇庆高三月考)下列关于铁及其化合物之间转化反应的离子或化学方程式书写正确的是( )
A．FeSO4溶液中加入酸性KMnO4溶液：5Fe2＋＋MnO eq \\al(－,4) ＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
B．过量铁粉加入稀硝酸中：Fe＋4H＋＋NO eq \\al(－,3) ===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
C．氢氧化铁中加入氢碘酸：Fe(OH)3＋3HI===FeI3＋3H2O
D．H2O(g)通过灼热铁粉：2Fe＋3H2O(g) eq \(=====,\s\up7(高温)) Fe2O3＋3H2
答案：A
3.A、B、C三种物质中均含有同一种元素M，它们之间的转化关系如图。A为一种金属单质，其产量直接关系国民经济命脉。反应①②③均为化合反应，反应④为置换反应。下列有关说法不正确的是( )
A．反应①中所加试剂可能是氯气
B．反应③中需要加入具有氧化性的试剂
C．A与稀硝酸反应一定能实现元素M在反应①中发生的价态变化
D．元素M在反应②中发生的价态变化能通过加碘化钾溶液实现
解析：选C。根据转化关系可确定A为变价金属Fe，反应①通入氯气能实现，B为FeCl3，C为FeCl2，A项正确；反应③中铁元素化合价由＋2价升高到＋3价，需要加入具有氧化性的试剂，B项正确；过量的铁与稀硝酸反应生成硝酸亚铁，C项不正确；Fe3＋能将I－氧化成I2，自身被还原成Fe2＋，D项正确。
4.(2024·深圳福田区统考)含铁物质或微粒所带电荷数与化合价的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A．若M为氢氧化物，则制备M所用的溶液需先煮沸
B．常温下，可以用R制容器盛装浓硝酸
C．可用KSCN溶液检验N
D．Fe3＋与强氧化剂在碱性条件下反应可生成FeO eq \\al(2－,4)
解析：选C。A.M为Fe(OH)2，容易被氧化，故制备Fe(OH)2 所用的溶液需先煮沸，A正确；B.R为单质铁，常温下铁遇浓硝酸发生钝化，故可以用铁制容器盛装浓硝酸，B正确；C.N中Fe元素的化合价为＋2价，且电荷数为＋2，为Fe2＋，Fe2＋不能用KSCN溶液检验，C错误；D.FeO eq \\al(2－,4) 中Fe元素的化合价为＋6价，故Fe3＋与氧化剂在碱性条件下反应可生成FeO eq \\al(2－,4) ，D正确。
5.(2024·韶关联考)中药材铁华粉的主要成分是(CH3COO)2Fe，其检测流程如下。下列说法正确的是 ( )
A．有刺激性气味的气体X为SO2
B．铁华粉中可能含有铁单质
C．向滤液中滴加酸性KMnO4溶液，一定能证明Fe2＋具有还原性
D．向滤液中加入K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋
解析：选B。A.铁华粉中的醋酸亚铁可以和稀硫酸发生复分解反应，得到醋酸，醋酸易挥发，产生有刺激性气味的醋酸气体，故A错误；B.铁华粉可以和盐酸反应产生氢气，因此其中可能含有铁单质，故B正确；C.滤液中含有的氯离子、亚铁离子均具有还原性，都能被MnO eq \\al(－,4) (H＋)氧化，故向滤液中滴入酸性KMnO4溶液，不能证明Fe2＋具有还原性，故C错误；D.发生反应K＋＋Fe2＋＋[Fe(CN)6]3－===KFe[Fe(CN)6]↓，生成蓝色沉淀，可以用来检验Fe2＋，故D错误。
6.在铁粉与水蒸气反应后的残留固体X中，加入足量的稀硫酸，充分反应后得到溶液Y。下列说法正确的是( )
A．若X中含有铁，则反应时一定有气泡产生
B．若向Y中滴入KSCN溶液显红色，则X中无铁
C．Y一定能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D．向Y中滴入NaOH溶液，一定有沉淀产生
解析：选C。铁和水蒸气反应生成Fe3O4和H2，残留固体为Fe3O4或Fe3O4和Fe的混合物。加入足量的稀硫酸，Fe3O4和硫酸反应：Fe3O4＋4H2SO4===FeSO4＋Fe2(SO4)3＋4H2O，若有铁剩余，由于氧化性：Fe3＋＞H＋，所以还会依次发生反应：Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4，Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。若X中含有铁，但铁全部和Fe2(SO4)3反应，则没有气泡产生，故A错误；若向Y中滴入KSCN溶液显红色，说明Y中含有Fe3＋，X中可能无铁，也可能X中铁不足以将Fe2(SO4)3全部转化为FeSO4，故B错误；不论X是Fe3O4，还是Fe3O4和Fe的混合物，和硫酸反应后都有Fe2＋生成，所以Y一定能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故C正确；若硫酸过量，向Y中滴入NaOH溶液，硫酸消耗了NaOH，则没有沉淀产生，故D错误。
7.(2024·广州天河区高三测试)印刷电路腐蚀废液中主要成分为FeCl2、FeCl3、CuCl2。实验室从印刷电路腐蚀废液中回收FeCl2·4H2O和Cu的流程如下：
下列说法不正确的是( )
A．“还原”时，氧化剂为Fe3＋、Cu2＋
B．“滤渣”的主要成分为Cu和Fe
C．“蒸发浓缩”时，可用H2SO4代替HCl
D．“系列操作”包括趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
解析：选C。A.“还原”时Fe3＋、Cu2＋被铁粉还原为Fe2＋、Cu，氧化剂为Fe3＋、Cu2＋，A正确；B.“还原”时加入过量铁粉，故滤渣的主要成分是Cu和Fe，B正确；C.“蒸发浓缩”时，若用H2SO4代替HCl，则得不到产物FeCl2·4H2O，C错误；D.“系列操作”是由FeCl2溶液得到FeCl2·4H2O晶体的过程，包括趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，D正确。
8.某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 ml·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，目的是______________________________________________。
(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为____________________________________________
___________________________________________________。
(3)乙组同学认为甲组同学的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL 煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是___________________________。
(4)丙组同学取10 mL 0.1 ml·L－1KI溶液，加入6 mL 0.1 ml·L－1 FeCl3溶液混合。分别取 2 mL 该混合溶液于3支试管中进行如下实验：
①第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。
实验②检验的离子是__________________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有_______________ (填离子符号)，由此可以证明Fe3＋与I－的氧化还原反应为______________。
(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为_______________；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是______________________________________，
生成沉淀的原因是__________________________________(用平衡移动原理解释)。
解析：(1)亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量铁屑的目的是防止Fe2＋被氧化。(4)根据Fe2＋的检验方法，向溶液中加入1滴K3[Fe(CN)6] 溶液，生成蓝色沉淀，说明一定含有Fe2＋，故实验②检验的离子是Fe2＋；Fe3＋遇KSCN溶液显红色，实验①和③说明，在I－过量的情况下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以证明Fe3＋与I－的氧化还原反应为可逆反应。
答案：(1)防止Fe2＋被氧化 (2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响) (4)Fe2＋
Fe3＋ 可逆反应 (5)H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O Fe3＋催化H2O2分解产生O2 H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动
[素养提升]
9.将1.12 g铁粉加入25 mL 2 ml/L的氯化铁溶液中，充分反应后，下列说法正确的是( )
A．铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－浓度基本保持不变
B．往溶液中滴入KSCN溶液，溶液显红色
C．Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为5∶1
D．氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶5
解析：选B。1.12 g铁的物质的量为1.12 g÷56 g/ml＝0.02 ml，25 mL 2 ml/L氯化铁溶液中Fe3＋的物质的量为0.025 L×2 ml/L＝0.05 ml，发生的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，根据比例关系可得，0.02 ml铁完全反应，消耗0.04 ml Fe3＋，生成0.06 ml Fe2＋，剩余0.01 ml Fe3＋。
10.由硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O)，再通过绿矾制备铁黄[FeO(OH)]的流程如下：
烧渣 eq \(――→,\s\up7(酸溶),\s\d5(①)) eq \(――→,\s\up7(FeS2),\s\d5(②)) 溶液 eq \(――→,\s\up7( ),\s\d5(③)) 绿矾 eq \(――→,\s\up7(氨水/空气),\s\d5(④)) 铁黄
已知：FeS2和铁黄均难溶于水。下列说法不正确的是( )
A．步骤①最好用硫酸来溶解烧渣
B．步骤②涉及反应的离子方程式为FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋2SO eq \\al(2－,4) ＋16H＋
C．步骤③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
D．步骤④的反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)3
答案：C
11.(2024·广东六校联考)利用工厂产生的废铁屑(主要成分为Fe，含有沙土、油污、Fe3O4和FeO)制备磁性纳米Fe3O4的流程如下：
下列说法错误的是( )
A．预处理时，需要使用Na2CO3溶液，可将溶液进行适当升温
B．纳米Fe3O4属于胶体，能发生丁达尔效应
C．滤液B中加入氢氧化钠溶液时，可观察到有白色沉淀生成，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色
D．步骤⑤发生反应的离子方程式为Fe2＋＋2FeO(OH)＋2OH－===Fe3O4＋2H2O
解析：选B。A.预处理时，需要使用Na2CO3溶液，可将溶液进行适当升温，促进CO eq \\al(2－,3) 的水解，使溶液碱性增强，有利于废铁屑表面的油污水解，A正确；B.纳米Fe3O4属于纯净物，不属于胶体，不能发生丁达尔效应，B错误；C.结合流程图可知，滤液B的溶质为氯化亚铁，加入氢氧化钠溶液生成Fe(OH)2白色沉淀，Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，C正确；D.FeO(OH)与FeCl2发生反应生成Fe3O4：Fe2＋＋2FeO(OH)＋2OH－===Fe3O4＋2H2O，D正确。
12.黄色固体X，可能含有漂白粉、FeSO4、Fe2(SO4)3、CuCl2、KI之中的几种。将X与足量的水作用，得到深棕色固体混合物Y和无色碱性溶液Z。下列结论合理的是( )
A．X中一定含有KI，可能含有CuCl2
B．X中含有漂白粉和FeSO4
C．X中含有CuCl2，Y中含有Fe(OH)3
D．用H2SO4酸化溶液Z，若有黄绿色气体放出，说明X中含有CuCl2
解析：选C。固体X溶于水后，得到无色碱性溶液Z，说明X中一定含有漂白粉，得到深棕色固体混合物Y，Y是Fe(OH)3 和Cu(OH)2的混合物，X中一定含有CuCl2，FeSO4和Fe2(SO4)3中含有其中一种或两种都含。若X中含有KI，则会与Ca(ClO)2反应生成I2，溶液不为无色，A不合理；由分析可知，X中不一定含有FeSO4，B不合理；由分析可知，X中含有CuCl2，Y中含有Fe(OH)3，C合理；酸化后，产生黄绿色气体，为氯气，发生反应的离子方程式为Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O，此时的Cl－有可能来自漂白粉氧化FeSO4产生的Cl－，也有可能是漂白粉自身含有的，不能推导出含有CuCl2，D不合理。
13.无水FeCl3常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程，以废铁屑(含有少量碳和SiO2杂质)为原料制备无水FeCl3。
已知：氯化亚砜()的熔点为－105 ℃，沸点为 76 ℃，易水解。
回答下列问题：
(1)操作①是过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和____________。
(2)为避免引入新的杂质，试剂B可以选用____________ (填字母)。
A．KMnO4溶液 B．氯水
C．溴水 D．H2O2溶液
(3)操作②是蒸发结晶，加热的同时通入HCl(g)的目的是________________________________________________________。
(4)取少量FeCl3·6H2O，溶于水并滴加KSCN溶液，现象是_______________________________________________________。
(5)由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3的化学方程式为___________________________________________________________。
(6)由FeCl3·6H2O转化成无水FeCl3的过程中可能产生少量亚铁盐，写出一种可能的还原剂：____________，并设计实验验证是该还原剂将Fe3＋还原：_______________________________________________。
解析：废铁屑(含有少量碳和SiO2杂质)中加入过量盐酸，铁反应生成氯化亚铁，过滤除去少量碳和SiO2杂质，得到A溶液(氯化亚铁溶液)，加入氧化剂B生成C溶液(氯化铁溶液)，在HCl气流中蒸发结晶生成FeCl3·6H2O，加入SOCl2并加热生成无水FeCl3。(1)过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。(2)A溶液(氯化亚铁溶液)中加入氧化剂B生成C溶液(氯化铁溶液)，加入KMnO4溶液、溴水都会引入杂质离子，故可加入氯水、H2O2溶液。(3)加热促进氯化铁的水解，会生成氢氧化铁，故通入HCl(g)的目的是防止FeCl3水解。(4)KSCN溶液遇Fe3＋变为红色。(5)根据已知信息氯化亚砜()易水解，可得FeCl3·6H2O与SOCl2生成无水FeCl3的化学方程式为FeCl3·6H2O＋6SOCl2 eq \(=====,\s\up7(△)) FeCl3＋6SO2↑＋12HCl↑。(6)由FeCl3·6H2O转化为无水FeCl3的过程中反应生成的二氧化硫可能将氯化铁还原为氯化亚铁；若二氧化硫是还原剂，则氧化产物为硫酸盐，先加盐酸酸化，再加BaCl2溶液，产生白色沉淀，可验证是二氧化硫将Fe3＋还原。
答案：(1)漏斗 (2)BD (3)防止FeCl3水解 (4)溶液变为红色 (5)FeCl3·6H2O＋6SOCl2 eq \(=====,\s\up7(△)) FeCl3＋6SO2↑＋12HCl↑ (6)SO2 先加盐酸酸化，再加BaCl2溶液，产生白色沉淀，证明是SO2将Fe3＋还原