2021版高考化学一轮复习课时跟踪检测（十二）铁及其化合物（含解析）新人教版

课时跟踪检测（十二）铁及其化合物

1．铁的氧化物有很多，在中学化学中经常提到的有FeO、Fe2O3和Fe3O4，而且在一定条件下它们之间是可以相互转化的，例如：在1 400℃以上的温度下加热Fe2O3时，Fe2O3会部分失去氧，生成Fe3O4。下列有关说法正确的是(　　)

A．FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体

B．Fe3O4常写成FeO·Fe2O3，其中既有＋2价的Fe，又有＋3价的Fe，所以Fe3O4是一种混合物

C．热稳定性：Fe2O3＞Fe3O4

D．FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应，且反应类型均为复分解反应

解析：选D　FeO和Fe3O4均为黑色固体，Fe2O3 为红色固体，故A错误；Fe3O4是一种纯净物，化合价是一种复合化合价，故B错误；在1 400 ℃以上的温度下加热Fe2O3时，Fe2O3会部分失去氧生成Fe3O4，说明Fe3O4稳定，故C错误；FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应生成盐和水，反应过程中无元素化合价变化，反应类型均为复分解反应，故D正确。

2．证明某溶液只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是(　　)

A．先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色

B．先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色

C．滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变为灰绿色，最后呈红褐色

D．只需滴加KSCN溶液

解析：选B　Fe2＋和Fe3＋检验设计是常考的热点。设计的步骤：先加KSCN溶液，无现象，可证明溶液中不含Fe3＋，然后再滴加氯水，若溶液呈红色，说明溶液中含有Fe2＋。

3．下列物质的转化在给定条件下能实现的是(　　)

A．FeS2SO3H2SO4

B．NaCl(aq)NaNa2O2

C．FeFeSO4(aq)Fe(OH)2Fe2O3

D．Fe2O3FeCl3(aq)Fe

解析：选C　FeS2煅烧可得SO2，无法得到SO3，故A错误；电解NaCl溶液得到NaOH、Cl2、H2，无法得到Na，故B错误；Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，得不到Fe，故D错误。

4．向铜屑、稀盐酸和铁盐的混合溶液中持续通入空气可制备氯化铜。其反应过程如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．Fe3＋对该反应有催化作用

B．该过程中的Fe3＋可由Fe(NO3)3提供

C．可用K3[Fe(CN)6] 溶液区分Fe3＋与Fe2＋

D．制备CuCl2的总反应为2Cu＋O2＋4HCl===2CuCl2＋2H2O

解析：选B　依据题图可知，Cu与Fe3＋反应生成Fe2＋和Cu2＋，Fe2＋与O2、HCl反应生成Fe3＋和H2O，所以Fe3＋作催化剂，故A正确；Fe(NO3)3溶液为强酸弱碱盐，NO酸性环境下能够氧化Cu，本身被还原为NO，NO会引起空气污染，故B错误；K3[Fe(CN)6]溶液遇到Fe2＋反应生成蓝色沉淀，所以可以用K3[Fe(CN)6]溶液区分Fe3＋与Fe2＋，故C正确；依据题图可知，Cu与Fe3＋反应生成Fe2＋和Cu2＋，Fe2＋与O2、HCl反应生成Fe3＋和H2O，将两步反应联立得2Cu＋O2＋4HCl===2CuCl2＋2H2O，故D正确。

5．下列除杂的操作不正确的是(　　)

A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤

B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤

C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反应后过滤

D．CuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CuO充分反应后过滤

解析：选C　Mg与FeCl3反应生成FeCl2，过量Mg可与FeCl2反应置换出Fe，A正确；加入过量铁粉，FeCl3与Fe反应生成FeCl2而达到除杂的目的，B正确；先用H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl3的水解，加入的CuO与H＋反应将Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，D正确；C项中加入NaOH溶液，Cu2＋、Fe3＋均能转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求。

6．某溶液由K＋、Fe3＋、SO、CO、NO、I－中的几种离子组成，取样，滴加NaOH溶液后有红褐色沉淀生成。下列有关该溶液的说法不正确的是(　　)

A．是否含有SO可用BaCl2溶液检验

B．是否含有K＋可通过焰色反应确定

C．一定存在的离子为Fe3＋、NO

D．一定不存在的离子为CO、I－

解析：选C　滴入NaOH溶液后有红褐色沉淀生成，说明原溶液中含有Fe3＋。根据Fe3＋与CO能发生相互促进的水解反应而不能大量共存，知原溶液中一定不含有CO；根据Fe3＋与I－能发生氧化还原反应而不能大量共存，知原溶液中一定不含I－。因为原溶液中一定不含CO，故欲确定原溶液中是否含有SO，可以用BaCl2溶液检验，A项正确；欲确定原溶液中是否含有K＋，可以通过焰色反应，透过蓝色钴玻璃观察火焰是否为紫色，B项正确；原溶液中一定存在Fe3＋，但NO不一定存在，C项错误；原溶液中一定不存在的离子为CO、I－，D项正确。

7．某同学用含有铁锈(Fe2O3)的废铁屑来制取氯化铁晶体，实验装置如图所示(夹持装置略，气密性已检验)，下列推断不合理的是(　　)

A．B中收集到的气体是氢气

B．烧杯中双氧水的作用是将Fe2＋还原为Fe3＋

C．A中的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁

D．烧杯中的溶液在氯化氢气氛下，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体

解析：选B　铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，所以B中收集到的气体是氢气，A项正确；双氧水具有氧化性，可将Fe2＋氧化为Fe3＋，B项错误；氧化铁为碱性氧化物，可与盐酸反应生成氯化铁和水，C项正确；因铁离子易水解，故FeCl3溶液应在氯化氢气氛下，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体，D项正确。

8．(2020·武汉调研)用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)制备纳米Fe3O4的流程示意图如图：

下列叙述错误的是(　　)

A．为提高步骤①的反应速率，可采取搅拌、升温等措施

B．步骤②中，主要反应的离子方程式是2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

C．步骤④中，反应完成后剩余的H2O2无需除去

D．步骤⑤中，“分离”包含的操作有过滤、洗涤

解析：选C　搅拌、适当升高温度可提高铁泥与盐酸反应的速率，A正确；铁泥与稀盐酸反应得到的滤液A中含有Fe2＋和Fe3＋，加入铁粉还原铁离子：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，B正确；过滤除去过量的铁，滤液B的溶质为氯化亚铁，加入氢氧化钠溶液，生成Fe(OH)2悬浊液(浊液C)，向浊液C中加入双氧水，双氧水将Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3，为防止滤液B中Fe2＋在步骤⑤中被H2O2氧化，步骤④中反应完成后需除去剩余H2O2，C错误；步骤⑤将Fe3O4分离出来需经过过滤、洗涤、干燥等操作，D正确。

9．常温时，将0.1 mol Fe(NO3)3和2 mol HCl溶于水得2 L混合溶液，然后向该溶液投入m g铁粉使其充分反应后，滴加KSCN溶液不变红色。下列有关说法正确的是(　　)

A．由于氧化性Fe3＋＞H＋，首先发生的反应是

Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋

B．当加入16.8 g铁粉时，可生成标准状况下6.72 L气体

C．在铁粉充分反应后的溶液中，铁元素以Fe2＋和Fe3＋的形式存在

D．m至少等于28，反应过程中溶液的质量一直在减小

解析：选B　酸性条件下，NO有氧化性，因此首先发生的反应是Fe＋NO＋4H＋===NO↑＋Fe3＋＋2H2O　①，然后发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋②，再发生Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑③，A错误；当加入16.8 g铁粉时，发生上述①反应，生成标准状况下的6.72 L NO气体，生成0.3 mol Fe3＋，消耗1.2 mol H＋，B正确；根据滴加KSCN溶液不变红色说明溶液中不含Fe3＋，C错误；根据方程式计算则至少消耗铁16.8 g＋(0.1＋0.3)×0.5×56 g＝28 g，但反应过程中溶液的质量一直在增大，D错误。

10．1 L溶液中含有Fe(NO3)3和H2SO4两种溶质，其浓度分别为0.2 mol·L－1和1.5 mol·L－1，现向该溶液中加入39.2 g铁粉使其充分反应，下列有关说法正确的是(　　)

A．反应后溶液中Fe3＋物质的量为0.8 mol

B．反应后产生13.44 L H2(标准状况)

C．反应后溶液中Fe2＋和Fe3＋物质的量之和为0.9 mol

D．由于氧化性Fe3＋>H＋，故反应中先没有气体产生，后产生气体

解析：选C　Fe(NO3)3和H2SO4的物质的量分别为0.2 mol、1.5 mol，n(Fe)＝＝0.7 mol，

氧化性为HNO3>Fe3＋>H＋，则

Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O

1　  4　　 1　　  1　　 1

0.6  2.4 　 0.6　　 0.6　 0.6

Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋

 1　 2　　　　3

0．1 0.2　　  0.3

单质铁完全反应，反应后的溶液中含Fe3＋(0.2＋0.6－0.2)mol＝0.6 mol、Fe2＋ 0.3 mol，A错误，C正确；反应中没有H2生成，但有NO生成，反应时先有NO气体生成，后没有气体产生，B、D错误。

11．玻璃制造行业需要消耗大量硼酸(H3BO3)。工业上以铁硼矿(主要成分为2MgO·B2O3·H2O和Fe3O4，还含有少量Fe2O3、FeO、CaCO3、Al2O3和SiO2等)为原料生产硼酸的工艺流程如图：

资料：①H3BO3的溶解度在20 ℃、40 ℃、60 ℃、100 ℃时分别为5.0 g、8.7 g、14.8 g、40.2 g；

②Fe3O4是一种铁氧体磁性物质，不溶于水和酸；

③Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；

④母液呈酸性。

则下列推断不正确的是(　　)

A．浸出渣中只含SiO2

B．热过滤的目的是防止温度降低时H3BO3从溶液中析出

C．除杂时需向浸出液中依次加入H2O2和MgO，以除去Fe2＋、Fe3＋、Al3＋等杂质离子

D．回收母液可以制得硫酸镁晶体

解析：选A　结合题给信息可知Fe3O4也不与硫酸反应，故浸出渣中还含有Fe3O4，A项错误；由资料①可知，为防止温度降低时H3BO3从溶液中析出，应采取热过滤，B项正确；为使铁元素以Fe(OH)3形式沉淀，加入H2O2氧化Fe2＋，为防止引入其他离子，加入MgO调节溶液pH，C项正确；降温结晶得到硼酸晶体，母液中的溶质主要是硫酸镁，D项正确。

12．α­铁纳米粉在现代电子工业上用途极为广泛，用赤铁矿石(含Fe2O3、FeO，也含有Al2O3、MnO2、CuO等)制备纳米铁颗粒的实验流程如下：

已知部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如表所示：

回答以下问题：

(1)实验流程中首先对赤铁矿进行“碾碎”，目的是____________________________________。

(2)固体A的成分是________(填写化学式)，在滤液A中加H2O2的目的是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

(用离子方程式进行说明)。

(3)步骤②中需调节pH的范围是___________________________________________。

(4)步骤③中灼烧所需的仪器有酒精灯、三脚架、________________________(填写三种仪器)，发生反应的化学方程式为_______________________________________。

解析：(1)对赤铁矿进行碾碎，可以增大接触面积，从而加快反应速率，提高矿石的浸出率。(2)赤铁矿中只有MnO2与稀硫酸不反应，故固体A为MnO2。滤液A中加H2O2的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋。(3)步骤②调节pH的目的是将Fe3＋与Al3＋、Cu2＋分离，即完全沉淀Fe3＋，而不沉淀Al3＋、Cu2＋，故需调节3.2≤pH＜3.7。(4)步骤③为灼烧Fe(OH)3，需要用到的仪器还有坩埚、泥三角、坩埚钳。灼烧Fe(OH)3时发生分解反应：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O。

答案：(1)增大接触面积，从而加快反应速率，提高矿石的浸出率

(2)MnO2　2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O

(3)3.2≤pH＜3.7

(4)泥三角、坩埚、坩埚钳

2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O

13．某同学为了验证Fe3＋是否能将H2SO3氧化成SO，用50 mL 0.1  mol·L－1 FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后，进行以下实验：

(1)检验吸收液中的SO操作为____________________________________________

________________________________________________________________________，

证明Fe3＋能够把H2SO3氧化成SO。

(2)请配平并完成上述反应中的化学方程式：2FeCl3＋SO2＋________===________＋H2SO4＋________，反应中的氧化产物是________(写化学式)。

(3)吸收液中除了含有H＋、Cl－、SO以外，对其他成分(Fe3＋、Fe2＋、H2SO3)的可能组合进行探究：

①提出假设。

假设1：溶液中存在Fe2＋；

假设2：溶液中存在Fe3＋、Fe2＋；

假设3：溶液中存在__________________________________________________。

②设计方案，进行实验，验证假设。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。限选实验试剂和仪器：试管、滴管、0.1  mol·L－1 KMnO4溶液、0.1  mol·L－1  KSCN溶液、品红稀溶液。

解析：(1)检验SO常用稀盐酸和BaCl2溶液。(2)SO2被氧化成了H2SO4，则FeCl3被还原成FeCl2。(3)对于溶液中三种微粒可能存在情况如下：假设1，若Fe3＋与H2SO3正好反应则只存在Fe2＋；假设2，若Fe3＋过量则存在Fe3＋与Fe2＋；假设3，若Fe3＋不足，则存在Fe2＋与H2SO3；三种假设的不同之处在于假设2中含有Fe3＋，假设3中含有H2SO3，据此，可设计实验方案进行探究。

答案：(1)取少量样品溶液于试管中，先滴入足量的稀盐酸，再滴入氯化钡溶液，如果有白色沉淀生成

(2)2H2O　2FeCl2　2HCl　H2SO4

(3)①Fe2＋、H2SO3

②如表所示

14.某研究性学习小组探究FeSO4的化学性质和用途。回答下列问题：

(1)探究FeSO4溶液的酸碱性：取少量FeSO4固体，利用石蕊溶液测定FeSO4溶液的酸碱性，必须选用的仪器有胶头滴管、药匙和________(填字母)。

A．玻璃棒　　　　　　 B．试管

C．天平  D．量筒

(2)利用如图装置探究FeSO4的稳定性。

①Ⅱ中有白色沉淀生成，小组成员结合理论分析，认为下列分解产物不可能的是________(填字母)。

A．Fe2O3、SO3、H2O

B．Fe2O3、SO2、SO3、H2O

C．FeO、Fe2O3、SO2、SO3、H2O

②Ⅲ中溴水是用来检验是否有SO2气体生成，若有SO2生成，溴水将褪色。实验中，观察到溴水褪色，据此推测FeSO4分解最有可能被氧化的元素是___________。

③NaOH的作用是吸收SO2气体，请写出用过量NaOH溶液吸收SO2气体的化学方程式：________________________________________________________________________。

(3)探究FeSO4中Fe2＋的还原性：证明FeSO4有较强的还原性，完成下表。

(4)硫酸亚铁用途探究：缺铁性贫血往往口服硫酸亚铁，当用硫酸亚铁制成药片时，外层包有一层特殊的糖衣，其作用是_____________________________________________。

解析：(1)用药匙取少量FeSO4固体于试管中溶解，用胶头滴管滴入石蕊溶液测定FeSO4溶液的酸碱性，必须选用的仪器有胶头滴管、药匙、试管。

(2)①依据氧化还原反应的特征可知化合价有升必有降，Fe2O3、SO3、H2O中只有铁的化合价升高了，没有元素化合价降低，故A不可能；Fe2O3、SO2、SO3、H2O中铁元素的化合价升高，硫元素的化合价降低，故B可能；FeO、Fe2O3、SO2、SO3、H2O中铁元素的化合价升高，硫元素的化合价降低，故C可能。②FeSO4中Fe2＋具有还原性，所以最有可能被氧化的元素是Fe。③过量NaOH和SO2反应生成亚硫酸钠和水，反应的化学方程式为2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O。

(3)FeSO4具有较强的还原性，很容易被氧化剂氧化为硫酸铁，故检验FeSO4的还原性，只需加入氧化剂以后检验Fe3＋的存在即可，操作是：取少量的FeSO4固体于试管中，加入一定量水溶解，向其中加入硫氰化钾溶液后，无明显现象，再加入氯水，溶液变血红色，则证明硫酸亚铁具有较强的还原性。

(4)缺铁性贫血往往口服硫酸亚铁，当用硫酸亚铁制成药片时，因硫酸亚铁容易被空气中的氧气氧化，外层常包有一层特殊的糖衣，其作用是防止硫酸亚铁被氧化。

答案：(1)B　(2)①A　②Fe　③2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O　(3)硫氰化钾　血红色　(4)防止硫酸亚铁被氧化

15．(2020·莆田九中调研)实验室用图1所示装置制备KClO溶液，并通过KClO溶液与FeCl3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。已知K2FeO4具有下列性质：①可溶于水，微溶于饱和KOH溶液；②在0～5 ℃的强碱性溶液中比较稳定；③在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下发生分解；④在酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成Fe(OH)3和O2。

回答下列问题：

(1)装置A用于产生氯气，若选用图2中的甲装置，反应的离子方程式是________________________________________________________________________，

若选用装置乙，其中的导管a的作用是__________________________________。

(2)Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3。在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下，控制反应在0～5 ℃进行，实验中可采取的措施是____________；在通入氯气的过程中，不断搅拌的目的是____________________________________________。

(3)制备K2FeO4时，KClO饱和溶液与FeCl3饱和溶液的混合方式为________________________________________________________________________，

反应的离子方程式是_________________________________________。

(4)提纯K2FeO4粗产品[含有Fe(OH)3、KCl等杂质]的实验方案为将K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol·L－1 KOH溶液中后________(填操作名称)，将滤液置于冰水浴中，再加入________，搅拌、静置、过滤，晶体用适量乙醇洗涤2～3次后，在真空干燥箱中干燥。

解析：(1)装置A用于产生氯气，若选用图2中的装置甲，则反应的离子方程式是MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O；若选用装置乙，其中的导管a的作用是平衡气压，使分液漏斗中的液体能顺利滴下。(2)要控制反应在0～5 ℃进行，实验中可采取的措施是将装置C中的三颈烧瓶放在冰水浴中；在通入氯气的过程中，不断搅拌的目的是使氯气与碱液充分混合反应，同时及时散热，防止生成杂质。(3)K2FeO4在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下发生分解，因此制备K2FeO4时，应将FeCl3饱和溶液慢慢滴入KClO饱和溶液中，且应保持强碱性环境，反应的离子方程式是3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。(4)氢氧化铁可通过过滤除去，K2FeO4可溶于水、微溶于饱和KOH溶液，所以将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，析出K2FeO4晶体从而除去KCl，再进行过滤，用乙醇洗涤可减少晶体的溶解损失，最后在真空干燥箱中干燥。

答案：(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Cl2↑＋Mn2＋＋2H2O　平衡气压，使分液漏斗中的液体能顺利滴下

(2)将装置C中的三颈烧瓶放在冰水浴中　使氯气与碱液充分混合反应，同时及时散热，防止生成杂质

(3)将FeCl3饱和溶液慢慢滴入KClO饱和溶液中　3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O

(4)过滤　饱和KOH溶液