高三化学一轮复习讲义第3章 第3节 课时分层训练8

课时分层训练(八)　铁及其化合物

A组　专项基础达标

(建议用时：30分钟)

1．下列关于铁的叙述正确的是(　　)

①铁能被磁铁吸引，但纯铁易被腐蚀　②人体内的血红蛋白中含有铁元素　③铁位于元素周期表中第四周期ⅧB族　④铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧

⑤铁与强氧化剂硝酸反应的产物仅是Fe(NO3)3　⑥不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3

A．①③　　 B．②④　　　

C．②⑤　　　 D．④⑥

B　[当铁中含有杂质时，在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀，而纯铁的抗腐蚀能力较强；铁位于元素周期表的Ⅷ族，而不是ⅧB族；铁与强氧化剂反应，能被氧化为Fe3＋，但若铁过量，则Fe3＋被Fe还原为Fe2＋，所以，Fe与HNO3反应的产物可能因铁过量而生成Fe(NO3)2；FeCl2、Fe(OH)3可分别通过化合反应Fe＋2FeCl3===3FeCl2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3制得。故选项B正确。]

2．如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是(　　)

A．Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O

B．Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O

C．Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O

D．3Fe(OH)2＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O

B　[Fe3O4与稀硝酸反应时，Fe2＋会被氧化为Fe3＋，正确的离子方程式为3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O。]

3．(2017·南昌模拟)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(　　)

【导学号：95812049】

D　[A项，Fe3＋氧化I－生成I2，I2遇淀粉变蓝；B项，红色斑点为铁锈Fe2O3；C项，Fe与稀HNO3反应不能生成H2，而是NO。]

4．(2017·长沙模拟)下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是(　　)

C　[A项，Cl2与主体物质反应，错误；B项，Fe与CuCl2反应生成Fe2＋，引入Fe2＋杂质，错误；D项，引入Na＋杂质。]

5．在含有FeCl3和BaCl2的酸性溶液中，通入足量的SO2后有白色沉淀生成，过滤后，向溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象，下列叙述不正确的是(　　)

A．白色沉淀是BaSO4和BaSO3

B．溶液的酸性增强

C．白色沉淀是BaSO4

D．FeCl3全部被还原为FeCl2

A　[Fe3＋与SO2反应，其离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋。]

6．(2017·南京模拟)将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol·L－1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是(　　)

A．铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本保持不变

B．往溶液中滴入无色KSCN溶液，溶液变红色

C．Fe2＋和Fe3＋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

B　[n(Fe)＝0.02 mol，n(Fe3＋)＝2 mol·L－1×0.025 L＝0.05 mol；根据Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋可知Fe3＋剩余0.01 mol，生成Fe2＋为0.06 mol。]

7．(2017·南昌模拟)A、B、C为3种单质(其中A为固体，B、C为气体)，将D的饱和溶液滴入沸水中继续煮沸，溶液呈红褐色，B、C反应的产物易溶于水得到无色溶液E。它们之间的转化关系如图，下列推断正确的是(　　)

【导学号：95812050】

A．物质B是H2  B．物质C是Cl2

C．物质D是FeCl2  D．物质F是FeCl2

D　[根据题意知，A为Fe，B为Cl2，C为H2，D为FeCl3，E为HCl，F为FeCl2。]

8．粗制的CuSO4·5H2O晶体中含有Fe2＋。提纯时，为了除去Fe2＋，常加入少量H2O2，然后再加入少量碱至溶液pH＝4，即可以除去铁离子而不损失硫酸铜。下列说法不正确的是(　　)

A．溶解CuSO4·5H2O晶体时要加入少量稀H2SO4

B．加入H2O2除去Fe2＋的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋4OH－===2Fe(OH)3↓

C．由于CuSO4的催化作用，会使部分H2O2分解而损失

D．调溶液pH＝4的依据是当pH＝4时Fe(OH)3沉淀完全，而Cu(OH)2还未开始沉淀

B　[CuSO4·5H2O晶体溶解后Cu2＋会发生水解生成Cu(OH)2 和H2SO4，所以溶解时加入少量的稀硫酸可抑制Cu2＋的水解，A正确；因为氧化Fe2＋时，溶液为酸性，在酸性条件下，不可能生成Fe(OH)3沉淀，B错误；Cu2＋对过氧化氢的分解具有催化作用，所以使部分过氧化氢损失，C正确；因为该操作的目的是除去Fe3＋而硫酸铜不损失，所以调节溶液的pH＝4时，应是Fe(OH)3完全沉淀而Cu(OH)2还未开始沉淀，D正确。]

9．含有4.0 mol HNO3的稀硝酸溶液分别与不同质量的铁粉反应，所得氧化产物a、b与铁粉的物质的量关系如图所示(还原产物只有NO)。下列有关判断正确的是(　　)

A．a是Fe(NO3)2  B．n1＝0.80

C．p＝0.60  D．n3＝1.20

C　[题图曲线相当于向含有4.0 mol HNO3的稀硝酸溶液中逐渐加入铁粉，依次发生反应①Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O、②2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2，故a是Fe(NO3)3，b是Fe(NO3)2。当只发生反应①时，4 mol HNO3完全反应生成1 mol Fe(NO3)3，消耗1 mol Fe，即q＝1，n1＝1。当反应后溶质恰好为Fe(NO3)2时，共消耗1.5 mol Fe，Fe(NO3)2为1.5 mol，即r＝1.5，n3＝1.5。当反应后溶质为等物质的量的Fe(NO3)3和Fe(NO3)2时，反应②消耗0.2 mol Fe，生成0.6 mol Fe(NO3)2，剩余0.6 mol Fe(NO3)3，故p＝0.6，n2＝1.2。]

10．铁及其化合物之间的相互转化可用下式表示：

Fe2＋Fe3＋FeO(高铁酸根离子)

回答下列有关问题：

(1)铁元素位于元素周期表的第四周期Ⅷ族，原子序数是26，最外层有2个电子。铁原子的结构示意图是_______________。

(2)检验硫酸铁溶液中是否存在Fe2＋的方法是_____________________。

(3)____Fe(OH)3＋____NaClO＋____　　===____Na2FeO4＋____NaCl＋____H2O

(4)高铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中使用的一种新型净水剂，它的氧化性比高锰酸钾强，其本身在反应中被还原为Fe3＋。Na2FeO4之所以能净水，除了能消毒杀菌外，另一个原因是(结合离子方程式说明)_____________________ __。

[解析]　(2)检验硫酸铁溶液中是否存在Fe2＋，为防止铁离子的干扰应利用亚铁离子的还原性检验，方法是将适量硫酸铁溶液置于洁净试管中，滴加几滴酸性高锰酸钾溶液，充分反应后，溶液紫色褪去，证明含有Fe2＋，否则不含Fe2＋。(3)利用化合价升降法配平氧化还原反应方程式得2Fe(OH)3＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋5H2O。(4)Na2FeO4之所以能净水，除了能消毒杀菌外，另一个原因是Fe3＋＋3H2O===Fe(OH)3(胶体)＋3H＋，氢氧化铁胶体可吸附水中悬浮的杂质。

[答案]　(1) (2)将适量硫酸铁溶液置于洁净试管中，滴加几滴酸性高锰酸钾溶液，充分反应后，溶液紫色褪去，证明含有Fe2＋，否则不含Fe2＋

(3)2　3　4　NaOH　2　3　5

(4)Fe3＋在水中水解为胶体，Fe3＋＋3H2O===Fe(OH)3(胶体)＋3H＋，氢氧化铁胶体可吸附水中悬浮的杂质

11．硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上作补血剂。某课外小组的同学欲测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下：

请回答下列问题：

(1)证明步骤①滤液中含有Fe2＋的方法是取样，先滴加KSCN溶液，再滴加________，该过程的现象为___________________________。

(2)步骤②加入过量H2O2的目的是________________________。

(3)步骤③中反应的离子方程式是____________________。

(4)步骤④中一系列操作步骤：过滤、________、灼烧、________、称量。

(5)若实验中铁无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为________g。

[解析]　(5)2Fe～Fe2O3知m(Fe)＝a g××＝0.07a g

[答案]　(1)氯水(或双氧水、稀硝酸等合理氧化剂)　溶液由浅绿色变为血红色　(2)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋

(3)Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓　[或Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH]

(4)洗涤　冷却　(5)0.07a

B组　专项能力提升

(建议用时：15分钟)

12. (2017·晋中模拟)已知酸性K2Cr2O7溶液可与FeSO4反应生成Fe3＋和Cr3＋。现将硫酸酸化的K2Cr2O7溶液与FeSO4 溶液混合，充分反应后再向所得溶液中加入KI溶液，混合溶液中Fe3＋的物质的量随加入的KI的物质的量的变化关系如图所示，下列说法中不正确的是(　　)

【导学号：95812051】

A．图中AB段的氧化剂为K2Cr2O7

B．图中BC段发生的反应为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2

C．若将上述过程中的KI溶液换为K3[Fe(CN)6]溶液，则AB段有蓝色沉淀生成

D．开始加入的K2Cr2O7为0.25 mol

C　[由题意可知I－先还原Cr2O，然后再还原Fe3＋。故图中AB段的氧化剂为K2Cr2O7，BC段发生Fe3＋与I－反应。[Fe(CN)6]3－与Fe2＋形成蓝色沉淀。]

13．(2017·靖安模拟)已知Fe2O3与H2反应会因温度不同而可能生成Fe3O4。某兴趣小组在用H2还原Fe2O3的实验中，用磁铁吸出生成的黑色粉末X，为探究X的组成，他们进行了如下实验。

【导学号：95812052】

(1)甲同学认为黑色粉末能被磁铁吸附，因此X是铁。但乙同学不同意他的结论，原因是_________________________________。

(2)乙同学：先将少量黑色粉末X放入装有足量硫酸铜溶液的烧杯中，振荡，固体部分溶解，有极少量红色物质析出，过滤；然后向滤渣中加入盐酸，再滴加几滴KSCN溶液，溶液出现血红色。通过现象分析，丙同学得出X的组成是Fe和Fe3O4。

①滴加KSCN溶液的目的是：________________________。

②若在粉末X中直接加入盐酸、KSCN溶液，溶液不出现血红色，不出现血红色的原因是(用离子方程式表示)________________。

(3)丁同学的实验方案：

①操作Z是________。

②通过以上数据，得出2.88 g黑色粉末X中各成分的物质的量为

________________________________________________________。

[解析]　(1)黑色粉末能被磁铁吸附，Fe、Fe3O4可被磁铁吸附，故不能由此确定X就是铁单质。

(2)①滴加几滴KSCN溶液，溶液出现血红色，可以证明存在Fe3＋，进而证明黑色固体中含有四氧化三铁，确认Fe3O4的存在。

②X的组成是Fe和Fe3O4，向其中加入盐酸，Fe3O4溶于盐酸得到氯化铁溶液会和金属铁之间反应得到氯化亚铁，即Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，不会使KSCN变色。

(3)①流程是黑色粉末加入过量盐酸溶解后，加入足量氨水，保证碱性环境下离子全部沉淀，操作Z是过滤、洗涤得到沉淀。

②流程Fe＋Fe3O4FeCl2、FeCl3Fe(OH)2、Fe(OH)3Fe2O3；依据反应过程中铁元素守恒，3.2 g Fe2O3物质的量＝＝0.02 mol；设铁物质的量为x，四氧化三铁物质的量为y，得到：56x＋232y＝2.88，x＋3y＝0.02×2，解方程得到x＝0.01 mol；y＝0.01 mol；即n(Fe3O4)＝0.01 mol；n(Fe)＝0.01 mol。

[答案]　(1)Fe3O4能被磁铁吸附

(2)①检验是否存在Fe3＋，确认Fe3O4的存在

②Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋

(3)①过滤、洗涤

②n(Fe3O4)＝0.01 mol、n(Fe)＝0.01 mol