2021届高考化学一轮复习强化：铁及其化合物【解析版】

铁及其化合物

1.下列图象表示铁与一定量硝酸反应时，铁和硝酸铁之间物质的量(mol)的关系，其中正确的是( )

【解析】选B。根据反应：Fe+2Fe(NO 3)33Fe(NO3)2可知，和硝酸反应生成Fe(NO3)3的Fe与Fe3+所消耗的Fe的物质的量之比为2∶1，B 项正确。

2.废铁屑制Fe2O3的一种流程如图：

下列说法不正确的是( )

A.热的纯碱溶液可去除废铁屑表面的油污

B.操作a是萃取

C.冰水既可洗去杂质又可减少固体的溶解

D.Fe2O3可用作红色颜料

【解析】选B。热的纯碱溶液可去除废铁屑表面的油污，A正确；操作a是过滤，B错误；冰水既可洗去杂质又降低温度，减少固体的溶解，C正确；Fe2O3俗名铁红，可用作红色颜料，D正确。

3.甲、乙两种单质与A、B、C、D、E、F六种化合物之间可以按下面框

图所示进行反应，已知：C为红褐色沉淀，E为白色沉淀，F焰色反应为黄色。

(1)写出甲、乙、B、E化学式：

甲：________；乙：________；B：________；E：________。

(2)写出①②③④反应的化学方程式：

①

____________________________________________________________ ____________。

②

____________________________________________________________ ____________。

③

____________________________________________________________ ____________。

④

____________________________________________________________ ____________。

答案(1)Fe Cl2FeCl3Fe(OH)2

(2)Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑

FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

2FeCl2＋Cl2===2FeCl3

4.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：

沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2

开始沉淀

3.7 2.3 7.6 5.4

时的pH

完全沉淀

5.2 3.2 9.7

6.7

时的pH

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)MnO 22Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O

(3)3.2≤pH<3.7

(4)泥三角、坩埚、坩埚钳

2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O

5.碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如图。

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示。

沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3

开始沉淀 2.3 7.5 3.4

完全沉淀 3.2 9.7 4.4

回答下列问题。

(1)加入少量NaHCO3的目的是调节pH，使溶液中的________沉淀，该工艺中“搅拌”的作用是_______________________。

(2)在实际生产中，反应Ⅱ中常同时通入O2以减少NaNO2的用量，O2与NaNO2在反应中均作________。若参与反应的O2有11.2 L(标准状况)，则相当于节约NaNO2的物质的量为__________________________。(3)碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2+可部分水解生成聚合离子

Fe2(OH。该水解反应的离子方程式为

__________________________。

(4)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2+及N。为检验所得产品中是否含有Fe2+，应使用的试剂为________(填字母序号)。

A.氯水

B.KSCN溶液

C.NaOH溶液

D.酸性KMnO4溶液

【解析】(1)废铁屑中含有氧化铝，反应Ⅰ中引入了杂质Al3+，加入NaHCO3调节pH至4.4可使Al3+完全沉淀。“搅拌”的目的是使反应物充分接触，从而加快化学反应速率。

(2)硫酸亚铁溶液中加入NaNO2得到Fe(OH)SO4，铁的化合价升高而N 的化合价降低，故NaNO2在反应中作氧化剂。1 mol O2可得到4 mol电子，1 mol NaNO2可得到1 mol电子，标准状况下11.2 L O2的得电子能力与2 mol NaNO2相当。

(4)Fe2+能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故可用酸性KMnO4溶液检验产品中是否含有Fe2+。

答案：(1)Al3+加快反应速率

(2)氧化剂 2 mol

(3)2Fe(OH)2++2H 2O Fe2(OH+2H+

(4)D

6.一种新型高效净水剂PAFC(聚合氯化铁铝)，广泛用于日常生活用水和工业污水的处理。某化工厂欲以工业生产废料(金属铁、铝及其氧化物)为原料制取PAFC，设计生产流程如下，请回答下列问题：

(1)用10 mol·L-1的浓盐酸配制2 mol·L-1的稀盐酸，所用玻璃仪器除量筒和玻璃棒外，还有__________。

A.容量瓶

B.烧杯

C.烧瓶

D.胶头滴管

(2)下列关于PAFC的说法中正确的是______________。

A.PAFC是一种有机高分子化合物

B.PAFC中Fe显+2价

C.PAFC溶于水能电离出OH-，是一种碱

D.PAFC在强酸性和强碱性溶液中均不能稳定存在

(3)步骤Ⅱ中取样分析的目的是__________。

A.测定溶液中Fe2+与Fe3+的含量比

B.测定原料是否完全溶解

C.测定溶液中Fe2+的含量，以确定加入NaClO3的量

D.测定溶液中Al3+的含量

(4)写出向溶液中加入NaClO3时，发生反应的离子方程式为

______________。

(5)该化工厂的化验室为测定产品PAFC中Al和Fe的含量，进行下列试剂的选择和基本操作：

①测定时所需的试剂有__________。

A.NH3·H2O

B.NaOH

C.CO2

D.NaClO3

②测定时，直接测定的是________________和______________的质量(填化学式)。

③在测定过程中的操作顺序是：过滤、______________、灼烧、__________、称量(写操作名称)。

【解析】(1)用10 mol·L-1的浓盐酸配制2 mol·L-1的稀盐酸，所用玻璃仪器除量筒和玻璃棒外，还有容量瓶、烧杯和胶头滴管。

(2)PAFC不是有机高分子化合物，A错误；PAFC中Fe显+3价，B错误；PAFC溶于水能电离出OH-，但同时还有氯离子，不属于碱，C错误；PAFC 能电离出Al3+、Fe3+和OH-，在强酸性和强碱性溶液中均不能稳定存在，D正确。

(3)溶液中含有Fe2+需用NaClO3氧化，所以步骤Ⅱ取样分析的目的是测定溶液中Fe2+的含量，以确定加入NaClO3的量。

(4) Cl与Fe2+反应的离子方程式为6Fe2++6H++Cl6Fe3++Cl-+3H 2O。

(5)①Al(OH)3是两性氢氧化物，能与强碱反应生成偏铝酸盐，然后通入CO2转化为Al(OH)3沉淀，灼烧得到Al2O3，Fe(OH)3不溶于强碱溶液，所以测定时所需的试剂有NaOH和CO2。

②根据①中分析可知，直接测定的是Al2O3、Fe2O3的质量。

③在测定过程中的操作顺序是：过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。

答案：(1)ABD (2)D (3)C

(4)6Fe2++6H++Cl6Fe3++Cl-+3H 2O

(5)①BC

②Al2O3Fe2O3

③洗涤冷却

7.某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：

(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是

_________________________________________________________。(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 mol·L－1KI溶液，加入6 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液混合。分别取 2 mL 此溶液于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)，由此可以证明该氧化还原反应为________。

(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)。

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O2H2O2分解放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动

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＋被空气氧化。(2)Cl2可将Fe2＋氧化成Fe3＋。(3)煤油的作用是隔绝空气，防止空气中的氧气将Fe2＋氧化，产生干扰。(4)Fe2＋与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀

Fe3[Fe(CN)6]2。碘在CCl4中呈紫色，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＋，由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应。(5)溶液变成棕黄色说明Fe2＋被氧化为Fe3＋，即可写出离子方程式。一段时间后，产生气泡的原因是反应产生的Fe3＋是H2O2分解的催化剂，促进H2O2分解生成O2，同时H2O2分解是放热反应，并促进了Fe3＋水解平衡Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋向正反应方向移动，产生较多 Fe(OH)3，聚集形成沉淀。

8．铁是一种应用广泛的金属，下列有关铁的说法正确的是( ) A．铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气

B．常温下，铁在浓硫酸中钝化

C．铁在氧气中燃烧，生成物为Fe2O3

D．纯铁(块状)是黑色金属

答案 B

解析A项，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，错误；C项，铁在氧气中燃烧的生成物为Fe3O4，错误；D项，纯铁(块状)是银白色金属，错误。

9.《新修本草》是我国古代中药学著作之一，记载药物844种，其中有关于“青矾”的描述为：“本来绿色，新出窟未见风者，正如瑠璃…烧之赤色…”据此推测，“青矾”的主要成分为( )

A.CuSO4·5H2O

B.FeSO4·7H2O

C.KAl(SO4)2·12H2O

D.Fe2(SO4)3·9H2O

【解析】选B。“青矾”的描述为：“本来绿色，新出窟未见风者，正如瑠璃…烧之赤色…”，青矾是绿色，经煅烧后，分解成粒度非常细而活性又很强的Fe2O3超细粉末为红色，A为蓝色晶体，B为FeSO4·7H2O 是绿色晶体，C为KAl(SO4)2·12H2O是无色晶体，D为Fe2(SO4)3·9H2O 为黄色晶体，所以判断“青矾”的主要成分为FeSO4·7H2O，选B。10.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

答案 D

解析FeO和Fe3O4均为黑色固体，Fe2O3为红棕色固体，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，说明四氧化三铁稳定，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。

11.下列离子在溶液中能大量共存，加入FeSO4·7H2O晶体后，仍能大量共存的是( )

A.Na+、H+、Cl-、N

B.K+、N、H+、I-

C.Na+、OH-、S、K+

D.K+、Ag+、Ca2+、N

【解析】选B。A项Fe2+与H+、N会发生氧化还原反应；C项Fe2+与

OH-会生成沉淀；D项Ag+、Ca2+与S均会生成微溶物。

12．准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，则这种铁的氧化物为( )

A．Fe3O4B．Fe2O3

C．FeO D．以上都不是

答案 C

解析 4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO、CO2的物质的量也为0.04 mol，增加的氧元素为0.04 mol，质量为0.04 mol×16 g·mol－1＝0.64 g，铁的氧化物中氧元素质量为0.64 g，铁元素质量为2.88 g－0.64 g＝2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质

的量之比为

2.24 g

56 g·mol－1

∶0.04 mol＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学

式为FeO。

13.有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为( )

A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7

答案 D

解析根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。

14.以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)

的工艺流程如图所示，下列说法不正确的是( )

A.酸溶过程使用的酸也可以是硝酸，且过量

B.为了防止污染，焙烧过程中产生的SO2要回收利用

C.通氯气的目的是氧化Fe2+

D.由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3需要在氯化氢的气流中加热

【解析】选A。若用过量硝酸酸溶，会引入N，A错误；SO2是一种污染气体，必须回收利用，B正确；通入Cl2的目的是将Fe2+全部氧化

为Fe3+，C正确；为了防止Fe3+水解，由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3时需要在HCl的气流中加热，D正确。

15.在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是( )

A．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋

B．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋

C．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋

D．若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋

答案 D

解析氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，加入铁粉后有固体剩余，Fe3＋一定不存在；若剩余固体全部都是Cu，溶液中还可能有Cu2＋，也可能恰好被完全置换；若剩余固体是Cu和Fe，则溶液中不可能有Cu2＋和Fe3＋。

16.(双选)对下列实验事实的解释正确的是( )

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

【解析】选A、D。Fe3+将I-氧化为I2，淀粉遇碘变蓝，A正确；铁表面红棕色斑点是Fe2O3，B错误；铁与稀硝酸反应产生的气体为NO，C 错误；Fe(OH)2易被氧化，D正确。

17.某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2+的浓度与加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示，则溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为( )

A.1∶1∶1

B.1∶3∶1

C.3∶3∶8

D.1∶1∶4

【解析】选D。依次发生的反应是Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O，2Fe(NO3)3+Fe3Fe(NO3)2，Cu(NO3)2+Fe Fe(NO3)2+Cu，稀硝酸消耗1 mol Fe同时生成1 mol Fe(NO3)3，Fe(NO3)3消耗1 mol Fe，消耗1 mol Fe需要4 mol HNO3、2 mol Fe(NO3)3和1 mol Cu(NO3)2，则原溶液中有4 mol HNO3、1 mol Fe(NO3)3、1 mol Cu(NO3)2，则溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为1∶1∶4。