2027届高考化学一轮复习考点过关：课时规范练13 铁盐和亚铁盐含铁物质的转化（含解析）

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1.(2023·浙江6月选考卷)氯化铁是一种重要的盐,下列说法不正确的是( )
A.氯化铁属于弱电解质
B.氯化铁溶液可腐蚀覆铜板
C.氯化铁可由铁与氯气反应制得
D.氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体
2.(2025·广州模拟)FeCO3与砂糖混用可作为补血剂。合成FeCO3的工艺流程如下:
已知:“还原”工序中不生成硫单质。
下列说法错误的是( )
A.“焙烧”时,空气和FeS2逆流可提高焙烧效率
B.“焙烧”过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为11∶4
C.“还原”工序中,反应的离子方程式为10Fe3++FeS2+6H2O11Fe2++2SO42-+12H+
D.“沉铁”时,Fe2+与CO32-结合生成FeCO3,促进了HCO3-的电离
3.部分含Fe物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是( )
A.可存在f→d→e的转化
B.高温下a与H2O(g)反应制备c
C.KSCN溶液可用于鉴别f和g
D.a在g溶液中反应生成f
4.铁元素存在多种价态,按化合价上升有Fe→Fe2+→Fe3+→FeO42-,下列说法正确的是( )
A.Fe2+和Fe3+在水溶液中不能同时大量共存
B.实验室用Fe与稀盐酸反应制取H2的同时生成了FeCl3
C.在水溶液中,Fe与FeCl3反应生成FeCl2属于化合反应
D.FeO42-在一定条件下能被氧化为Fe3+
5.铁是典型的变价金属,下列关于铁及其化合物的离子方程式正确的是( )
A.Fe与稀盐酸反应:2Fe+6H+2Fe3++3H2↑
B.醋酸除铁锈(Fe2O3):Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O
C.FeCl2溶液与氯水反应:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
D.用FeCl3溶液腐蚀铜制作电路板:Fe3++CuFe2++Cu2+
6.(8分)从物质类别和化合价两个角度总结、预测物质的性质是学习化学的重要方法之一。参考铁元素的“价—类”二维图,回答下列问题。
Ⅰ.相同类别不同价态的物质变化
(1)高铁酸钾是一种常见的水处理剂,可以同时起到杀菌消毒和净水的作用,利用离子方程式表示其原理为 (设氧化产物为O2);处理后的废水,调节pH至碱性,通入氯气,可实现水处理剂的循环利用,通入1 ml Cl2理论上可以制备 g K2FeO4。
(2)铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}常用于配制铁锈指示剂检验金属的氧化程度,检验Fe2+的现象是 ;工业上可用氯气氧化亚铁氰化钾{K4[Fe(CN)6]}制备铁氰化钾,离子方程式为 。
Ⅱ.不同类别不同价态的物质变化
(3)铁与水蒸气在高温环境下反应生成黑色固体的化学方程式: ;
已知黑色固体可以被磁铁吸引,请设计实验,简述如何确定黑色固体的组成及含量: 。
层次2综合性
7.乳酸亚铁晶体是一种优良补铁剂,其化学式为[CH3CH(OH)COO]2Fe,晶体中通常含有结晶水,实验室制备一定量乳酸亚铁的流程及部分实验装置(夹持装置省略)如图所示。
下列说法中不正确的是( )
A.“酸溶Ⅰ”时关闭K2,打开K1、K3,利用A中产生的H2排出装置内的空气
B.“沉铁”过程关闭K3,打开K1、K2,将生成的FeSO4压入B中
C.装置B中发生反应为Fe2++HCO3-FeCO3↓+H+
D.操作X是在隔绝空气的前提下,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
8.(2025·广东江门模拟)部分含铁粒子所带的电荷数与其中铁元素化合价的关系如图所示,由该图可预测含铁粒子间相互转化时所需的试剂。下列推断不合理的是( )
A.若M不溶于水,M一定为FeO
B.若R为单质,则常温下浓硫酸可使R钝化
C.若Q为金属阳离子,则可用K3[Fe(CN)6]溶液检验
D.Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成FeO42-
9.(2025·广东联考)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.向滤液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
层次3创新性
10.(8分)FeCl3是一种用途广泛的工业原料,主要用于污水处理、五金刻蚀、建筑工业制备混凝土等,有机工业中可用作催化剂、氧化剂等。某化学兴趣小组从含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的废液中回收铜并制备氯化铁晶体,其流程如图所示:
按要求回答下列问题:
(1)用离子方程式表示反应①中所涉及的反应: 。
(2)操作Ⅰ中玻璃棒的作用是 。
(3)滤渣Y的主要成分是 (填化学式),试剂b是 (填名称)。
(4)①加入试剂c的目的是 。
②试剂c可选择下列物质中的 (填字母)。
A.KMnO4 B.Cl2 C.Zn D.HCl E.H2O2
③根据②中所选试剂,写出反应③的离子方程式: (任写一个)。
(5)该化学兴趣小组利用废液制得了一定质量的FeCl3·6H2O晶体(不考虑杂质),并将其配成250 mL的溶液。取25.0 mL该溶液与物质的量浓度为0.50 ml·L-1的Na2SO3溶液恰好反应,此时消耗Na2SO3溶液的体积为20.0 mL,反应原理: Fe3++ SO32-+ H2O—— Fe2++ SO42-+ H+。
请配平以上离子方程式,并计算FeCl3·6H2O晶体的质量: 。
参考答案
1.A 解析:氯化铁在水溶液中能完全电离出铁离子和氯离子,属于强电解质,A错误;氯化铁溶液与铜反应生成氯化铜和氯化亚铁,可用来蚀刻铜板,B正确;氯气具有强氧化性,氯气与铁单质在加热时生成氯化铁,C正确;向沸水中滴加饱和氯化铁溶液,继续加热至液体呈红褐色,铁离子发生水解反应可得到氢氧化铁胶体,D正确。
2.C 解析:将FeS2在空气中焙烧生成氧化铁,向氧化铁加入稀硫酸酸浸,得到硫酸铁溶液,加入FeS2还原,再加入碳酸氢铵沉铁,得到碳酸亚铁。“焙烧”时,空气和FeS2逆流可增大接触面积,提高焙烧效率,A正确;“焙烧”过程中发生反应4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,其中氧气为氧化剂,二硫化亚铁为还原剂,则氧化剂和还原剂的物质的量之比为11∶4,B正确;“还原”工序中,无硫单质生成,反应的离子方程式为14Fe3++FeS2+8H2O15Fe2++2SO42-+16H+,C错误;“沉铁”时,Fe2+与CO32-结合生成FeCO3,使得碳酸根离子的浓度减小,平衡HCO3-H++CO32-正向移动,促进了HCO3-的电离,D正确。
3.B 解析:由图可知,a为Fe,b为FeO,c为Fe2O3,d为Fe(OH)2,e为Fe(OH)3,f为亚铁盐,g为铁盐。将Fe2+加入NaOH溶液生成Fe(OH)2,Fe(OH)2被O2氧化生成Fe(OH)3,故存在f→d→e的转化,A正确;高温下,铁与H2O(g)反应生成Fe3O4和H2,不能制备Fe2O3(c),B错误;向铁盐溶液中滴加KSCN溶液,溶液变红色,亚铁盐溶液则不能,故可用KSCN溶液鉴别f和g,C正确;Fe在铁盐溶液中发生反应:2Fe3++Fe3Fe2+,D正确。
4.C 解析:Fe2+和Fe3+两种离子在水溶液中不能发生反应,所以可同时大量共存,A错误;实验室用Fe与稀盐酸反应制取H2的同时生成了FeCl2,不能生成FeCl3,B错误;在水溶液中,反应Fe+2FeCl33FeCl2属于化合反应,C正确;FeO42-在一定条件下能被还原为Fe3+,D错误。
5.C 解析:Fe与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑,A错误;CH3COOH是弱电解质,醋酸除铁锈反应的离子方程式为Fe2O3+6CH3COOH2Fe3++3H2O+6CH3COO-,B错误;FeCl2溶液与氯水反应生成氯化铁,反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,C正确;用FeCl3溶液腐蚀铜制作电路板生成氯化亚铁和氯化铜,反应的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,D错误。
6.答案:(1)4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH- 132
(2)生成蓝色沉淀 2[Fe(CN)6]4-+Cl22[Fe(CN)6]3-+2Cl-
(3)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 称量一定质量的黑色固体,将其在H2中全部还原为Fe,再称固体的质量,计算可得Fe3O4和Fe的含量(答案合理即可)
解析:(1)高铁酸钾中铁元素处于高价态,具有强氧化性,能杀菌消毒,作用过程中高铁酸根离子被还原为铁离子,铁离子水解生成氢氧化铁胶体,胶体能吸附悬浮的杂质,从而起净水的作用,故高铁酸钾可以同时起到杀菌消毒和净水的作用,其原理为4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-;通入氯气,又能将铁离子氧化为高铁酸根离子,氯元素化合价由0价变为-1价,铁元素由+3价变为+6价,由得失电子守恒可知2K2FeO4~6e-~3Cl2,则1 ml Cl2理论上可以制备K2FeO4的质量为23 ml×198 g·ml-1=132 g。
(2)亚铁离子和K3[Fe(CN)6]溶液反应会生成蓝色沉淀,故检验亚铁离子的方法是取少量溶液,加入K3[Fe(CN)6]溶液,若出现蓝色沉淀,说明存在亚铁离子;氯气具有强氧化性,工业上可用氯气氧化亚铁氰化钾{K4[Fe(CN)6]}制备铁氰化钾,反应的离子方程式为2[Fe(CN)6]4-+Cl22[Fe(CN)6]3-+2Cl-。
(3)铁与水蒸气在高温环境下反应生成黑色固体四氧化三铁和氢气:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2;已知黑色固体可以被磁铁吸引,则可以为铁或四氧化三铁或两者的混合物,确定黑色固体的含量实验设计可以为称量一定质量的黑色固体,将其在H2中全部还原为Fe,再称质量,通过固体质量的变化计算出四氧化三铁的质量,进而计算可得Fe的含量(过程合理即可)。
7.C 解析:“酸溶Ⅰ”时关闭K2,打开K1、K3,利用A中产生的H2排出装置内的空气,防止生成的Fe2+被氧化,A正确;“沉铁”过程关闭K3,打开K1、K2,将生成的FeSO4压入B中,在装置B中发生反应:Fe2++2HCO3-FeCO3↓+CO2↑+H2O,生成FeCO3,B正确,C错误;Fe2+易被氧化,乳酸亚铁溶液经操作X得到其晶体,故操作X是在隔绝空气的前提下,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,D正确。
8.A 解析:M中含有+2价铁,且所含电荷数为0,可能是FeO或Fe(OH)2,A错误;R中铁元素为0价,R为铁单质,常温下浓硫酸可以使Fe钝化,B正确;若Q为金属阳离子,化合价为+2价,则为Fe2+,Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应会生成蓝色沉淀,可用K3[Fe(CN)6]溶液检验,C正确;FeO42-中铁元素为+6价,由图可知FeO42-在碱性环境中可稳定存在,故Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成FeO42-,D正确。
9.B 解析:预处理时,需要使用Na2CO3溶液,可将溶液进行适当升温,促进CO32-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;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;结合流程图可知,滤液B中的溶质主要为氯化亚铁,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;FeO(OH)与FeCl2在碱性条件下发生反应生成Fe3O4:Fe2++2FeO(OH)+2OH-Fe3O4+2H2O,D正确。
10.答案:(1)Fe+2Fe3+3Fe2+、Fe+Cu2+Fe2++Cu
(2)引流
(3)Cu、Fe 盐酸
(4)①将Fe2+氧化成Fe3+ ②BE ③2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-或2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
(5)2 1 1 2 1 2 54.1 g
解析:向含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中加入过量的铁粉,过滤得到的滤液X为氯化亚铁溶液,滤渣Y是铁和铜的混合物,向铁和铜的混合物中加入过量盐酸充分反应后过滤可得到金属铜和滤液Z(主要是氯化亚铁溶液),向氯化亚铁溶液中通入过量氧化剂可得到氯化铁溶液,在氯化氢气流中蒸发氯化铁溶液可得氯化铁晶体。
(1)反应①为过量的铁与含FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液反应,离子方程式为Fe+2Fe3+3Fe2+、Fe+Cu2+Fe2++Cu。
(2)操作Ⅰ为过滤,玻璃棒的作用是引流。
(3)由分析可知,滤渣Y的主要成分是铁和铜的混合物,试剂b是盐酸。
(4)①由分析可知,加入试剂c的目的是将Fe2+氧化成Fe3+。②高锰酸钾反应后有杂质生成,Zn、HCl均不能将Fe2+氧化成Fe3+,氯气、过氧化氢具有氧化性,且反应后没有杂质生成。③根据②中所选试剂,反应③的离子方程式:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-或2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。
(5)①由元素守恒、得失电子守恒及电荷守恒可得反应的离子方程式为2Fe3++SO32-+H2O2Fe2++SO42-+2H+。②反应消耗20.0 mL 0.50 ml·L-1的Na2SO3溶液,n(Na2SO3)=n(SO32-)=20.0×10-3 L×0.50 ml·L-1=0.01 ml,根据关系式:2Fe3+~SO32-,则n(Fe3+)=0.02 ml,则FeCl3·6H2O晶体的质量为0.02 ml×10×270.5 g·ml-1=54.1 g。