2020届高考化学总复习——第三章 课时跟踪练(十)

课时跟踪练(十)　铁及其重要化合物

1．(2019·淮北模拟)《天工开物》载：黄矾所出又奇甚，乃即炼皂矾炉侧土墙，刮取下来。染家用之，金色淡者涂炙，立成紫赤也(皂矾FeSO4·7H2O；黄矾Fe2(SO4)3·10H2O；赤矾Fe2O3)。下列有关说法正确的是(　　)

A．皂矾可用于碱性花木土壤补铁

B．皂矾变为黄矾是受热脱水过程

C．黄矾受热分解可以获得赤矾

D．矾是含结晶水的硫酸盐矿石

解析：FeSO4溶液呈酸性，不能用于碱性花木土壤补铁，故A错误；FeSO4·7H2O变为Fe2(SO4)3·10H2O是氧化过程，故B错误；Fe2(SO4)3·10H2O受热分解可以生成Fe2O3、SO3、H2O，故C正确；赤矾Fe2O3不是硫酸盐，故D错误。

答案：C

2．坦克、导弹的制造材料主要是金属合金，钢铁便是其中十分重要的一种。下列有关铁的说法正确的是(　　)

A．铁元素属于过渡元素，其原子序数为26

B．单质铁与浓硫酸在常温下不反应

C．铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性

D．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率，纯铁比生铁的快

解析：铁是26号元素，属于第Ⅷ族元素，为过渡元素，故A正确；常温下，铁和浓硫酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，但并不是铁和浓硫酸不反应，故B错误；亚铁离子既有还原性，又有氧化性，故C错误；纯铁和稀盐酸不能构成原电池，生铁中铁、碳、盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，故D错误。

答案：A

3．将铁屑溶于过量的稀盐酸后，再加入下列物质，会有Fe3＋生成的是(　　)

A．硫酸　　　　　 B．氯水

C．硫酸锌   D．氯化铜

解析：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，选项中，H2SO4、ZnSO4、CuCl2均不能与FeCl2反应，但氯水中的Cl2能氧化Fe2＋生成Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

答案：B

4．铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质，下列关于铁元素的叙述正确的是(　　)

A．保存FeCl2溶液常常加一些铁粉，其目的是抑制Fe2＋水解

B．在25℃时，pH＝0的溶液中，Al3＋、NH、NO、Fe2＋可以大量共存

C．制备AlCl3、FeCl3均可采用将溶液直接蒸干的方法

D．硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O

解析：保存FeCl2溶液常常加一些铁粉，其目的是防止Fe2＋被氧化，A项不正确；pH＝0的溶液呈强酸性，Fe2＋、NO、H＋不能大量共存，B项不正确；制备AlCl3、FeCl3若将其溶液直接蒸干，会得到Al(OH)3、Fe(OH)3，C项不正确。

答案：D

5．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，显红色

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

解析：1.12 g铁物质的量为：1.12 g÷56 g·mol－1＝0.02 mol，25 mL 2 mol·L－1氯化铁溶液中Fe3＋的物质的量为0.025 L×2 mol·L－1＝0.05 mol；发生的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，根据比例关系可得，0.02 mol铁完全反应，消耗0.04 mol Fe3＋，生成0.06 mol Fe2＋，所以Fe3＋剩余0.01 mol，溶液中含有Fe3＋物质的量为0.01 mol，Fe2＋物质的量为0.06 mol，没有金属铁剩余。A项，铁没有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本保持不变，错误；B项，溶液中有剩余的Fe3＋，往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色，正确；C项，Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为0.06 mol∶0.01 mol＝6∶1，错误；D项，由反应离子方程式可得，氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2，错误。

答案：B

6．下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是(　　)

解析：B项，CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使黑色固体中有Fe3O4，其溶于盐酸后产生的Fe3＋与Fe发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，加入KSCN溶液也不显红色，错误；C项，NO(H＋)具有强氧化性，而Fe2＋具有还原性，两者发生氧化还原反应，有Fe3＋生成，遇KSCN溶液呈红色，无法证明样品是否变质，错误；D项，若原溶液中无Fe2＋而存在Fe3＋，也有此现象，错误。

答案：A

7．下列各组物质中，X是主要物质，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(　　)

解析：Cl2与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均反应，B错误；D有新的杂质CuSO4生成，D错误。

答案：C

8．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

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。

答案：D

9．(2019·贵州质检)某化学兴趣小组利用还原铁粉处理含Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的废水，所加还原铁粉的质量与溶液中Fe2＋的浓度变化关系如下图(忽略溶液体积变化)。下列有关结论错误的是(　　)

A．加入铁粉质量小于56 g时发生的反应为Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O

B．当加入的铁粉质量超过168 g后，溶液中的溶质只含有Fe(NO3)2(忽略Fe2＋的水解)

C．原废水中Fe(NO3)3的浓度为2 mol·L－1，Cu(NO3)2的浓度均为1 mol·L－1

D．原废水中三种物质的氧化性由强到弱的顺序是HNO3>Fe(NO3)3>Cu(NO3)2

解析：刚开始加入56 g(1 mol)单质铁，溶液中不生成Fe2＋，所以发生的化学反应一定是铁被硝酸氧化为Fe3＋。其方程式为Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O。选项A正确。当加入的单质铁完全过量的时候，溶液中的Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3应该都被反应为Fe(NO3)2，选项B正确。56 g至112 g(1 mol)间加入1 mol Fe，Fe2＋的浓度增加3 mol·L－1，而112 g至168 g(1 mol)间加入1 mol Fe，Fe2＋的浓度增加1 mol·L－1，所以说明前一个1 mol Fe发生的是Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，后一个1 mol Fe反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，将反应物均为1 mol Fe带入计算，得到Fe(NO3)3浓度为2 mol·L－1，Cu(NO3)2的浓度为1 mol·L－1，但是考虑到第一步中加入的1 mol Fe和硝酸反应得到了1 mol·L－1的Fe(NO3)3，所以原废水中Fe(NO3)3浓度为1 mol·L－1，选项C错误。因为废水中三种物质和单质铁反应的顺序是HNO3、Fe(NO3)3、Cu(NO3)2，反应中应该是氧化性强的物质先反应，所以氧化性为HNO3>Fe(NO3)3>Cu(NO3)2，选项D正确。

答案：C

10．铁是人类较早使用的金属之一。运用铁及其化合物的有关知识，回答下列问题：

(1)铁和铁合金是生活中的常用材料，下列叙述正确的是________(填序号)。

A．纯铁硬度比生铁高

B．纯铁耐腐蚀性强，不易生锈

C．不锈钢是铁合金，只含金属元素

D．铁在一定条件下，可与水蒸气反应

E．铁在冷的浓硫酸中钝化

(2)向沸水中逐滴滴加1 mol·L－1FeCl3溶液，至液体呈透明的红褐色，该反应的离子方程式为_____________________________，形成该分散系的分散质微粒直径范围是__________________________。

(3)电子工业需用30%的FeCl3溶液腐蚀附在绝缘板上的铜，制造印刷电路板。请写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式：

_______________________________________________________

______________________________________________________。

欲从腐蚀后的废液中回收铜并重新获得FeCl3溶液，现有下列试剂：①氯气、②铁粉、③浓硝酸、④浓盐酸、⑤烧碱、⑥浓氨水，需要用到的一组试剂是______(填序号)。

A．①②④   B．①③④⑥

C．②④⑤   D．①④⑥

(4)高铁酸钠Na2FeO4是一种新型净水剂。

①高铁酸钠主要通过如下反应制取：2Fe(OH)3＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3X＋5H2O。

则X的化学式为________。

②高铁酸钠在水中可以发生如下反应：4FeO＋10H2O===4Fe(OH)3＋8OH－＋3O2。

由此看来，高铁酸钠能够杀菌消毒是因为它具有______________性，而能够除去水中悬浮物是因为_____________________________

_____________________________________________________。

③下列物质能作净水剂的有________(填序号)。

A．KAl(SO4)2·12H2O

B．[Fe(OH)(SO4)]n

C．ClO2

D．“84”消毒液

解析：(1)A项，纯铁硬度比生铁低，错误；B项，纯铁耐腐蚀性强，不易生锈，正确；C项，不锈钢是铁合金，含Fe、Mn等金属元素，也含有C、Si等非金属元素，错误；D项，铁在一定条件下，可与水蒸气反应产生四氧化三铁和氢气，正确；E项，铁在室温下遇浓硝酸、浓硫酸，在金属表面会被氧化产生一薄层致密的氧化物保护膜，而阻止了金属的进一步反应，因此Fe在冷的浓硫酸中钝化，正确。

(2)向沸水中逐滴滴加1 mol·L－1FeCl3溶液，至液体呈透明的红褐色，这时发生Fe3＋的水解反应，产生氢氧化铁胶体和盐酸，该反应的离子方程式为Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋；形成的该分散系属于胶体，分散质的微粒直径范围是1～100 nm。

(3)FeCl3溶液与铜反应的离子方程式是2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；从腐蚀后的废液中回收铜并重新获得FeCl3溶液，应该首先向溶液中加入过量的Fe粉，发生反应得到FeCl2溶液，把过量的Fe和置换出的Cu过滤出去，向滤渣中加入盐酸使Fe发生反应得到FeCl2溶液，再过滤回收Cu，把两次的滤液合并，再向其中通入过量的氯气就得到了FeCl3溶液，所以选项A符合题意，而其余选项都会引入杂质离子，不符合题意，错误。

(4)①根据原子守恒可得X的化学式是NaCl；②根据方程式可知高铁酸钠能够杀菌消毒是因为它可以得到电子，具有强的氧化性，而能够除去水中悬浮物是因为反应后产生的还原产物Fe(OH)3在水中形成胶体，有强的吸附能力，吸附水中悬浮的杂质使之形成沉淀而除去；③A项，KAl(SO4)2·12H2O电离产生的Al3＋会发生水解反应产生Al(OH)3胶体，因此有净水作用，正确；B项，[Fe(OH)(SO4)]n会形成Fe(OH)3胶体，因此有净水作用，正确；C项，ClO2有强氧化性，可以杀菌消毒，危害也小，因此可作净水剂，正确；D项，“84”消毒液有杀菌消毒作用，但是碱性太强，气味太浓，不适宜水的净化，错误。

答案：(1)BDE

(2)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋

1～100 nm　(3)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　A

(4)①NaCl　②氧化　生成的Fe(OH)3在水中形成胶体能够吸附水中的悬浮杂质　③ABC

11．铁及其化合物在日常生活中有广泛应用。

(1)写出Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的化学方程式：

_____________________________________________________。

(2)绿矾(FeSO4·7H2O)是补血剂的原料，易变质。检验绿矾是否变质的试剂是________。设计实验检验绿矾是否完全变质：________

_____________________________________________________。

(3)利用绿矾制备还原铁粉的工业流程如下：

①干燥过程主要是为了脱去游离水和结晶水，过程中会有少量FeCO3·nH2O在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为

_______________________________________________________

_____________________________________________________。

②取干燥后的FeCO3样品12.49 g，焙烧，最终得到还原铁粉6.16 g，计算样品中杂质FeOOH的质量为______g(FeOOH也能被C还原得到Fe)。

解析：(1)Fe(OH)2与氧气和水反应生成Fe(OH)3，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。

(2)绿矾(FeSO4·7H2O)易变质，Fe2＋被氧化为Fe3＋，检验绿矾是否变质的试剂是KSCN溶液。检验绿矾是否完全变质即检验样品是否存在Fe2＋，可利用Fe2＋的还原性进行检验或用铁氰化钾溶液检验。

(3)①依据得失电子守恒和原子守恒写出化学方程式。

②设样品中FeCO3的物质的量为x mol，FeOOH的物质的量为y mol，

则

解得x＝0.1，y＝0.01，样品中杂质FeOOH的质量为0.01 mol×89 g·mol－1＝0.89 g。

答案：(1)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

(2)KSCN溶液　取少量样品溶于水，滴加酸性高锰酸钾溶液，如溶液褪色，则表示样品没有完全变质(或滴加铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，则样品没有完全变质)

(3)①4FeCO3·nH2O＋O2===4FeOOH＋4CO2＋(4n－2)H2O　②0.89

12．(2019·宜宾质检)某实验小组在实验室利用氨气和新制备的硫酸亚铁溶液反应制备氢氧化亚铁。

(一)制备硫酸亚铁溶液

(1)步骤①，加入稀硫酸的目的是_________________________。

(2)步骤②，加入还原铁粉后观察到的现象是________________

_____________________________________________________。

(二)制备氢氧化亚铁

(3)选择上图中的装置制备氢氧化亚铁，连接顺序为______________(按气流方向，用装置字母表示)。反应结束后继续通一段时间的N2，目的是______________________________________

_____________________________________________________。

(4)装置B中发生反应的离子方程式是_________________

___________________________________________________。

装置C的作用是________________________________________

____________________________________________________。

(三)探究思考

反应后将装置B中固体过滤时白色沉淀会逐渐转变为灰绿色。在查阅不同资料后，有同学认为灰绿色物质是Fe(OH)2被空气中的氧气氧化后生成的Fe3(OH)8。

(5)Fe3(OH)8中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝______，用氧化物的形式表示可写成_________________________________________________。

(6)设计实验证明灰绿色物质中含Fe3(OH)8：________________

______________________________________________________

_____________________________________________________。

解析：该实验的目的是利用氨气和新制备的硫酸亚铁溶液反应制备氢氧化亚铁。(一)制备硫酸亚铁溶液，向硫酸铁晶体中加入去氧蒸馏水和稀硫酸，再加入过量的还原铁粉，将Fe3＋还原成Fe2＋，得到硫酸亚铁溶液。(二)制备氢氧化亚铁，原理是将氨气通入硫酸亚铁溶液中，此过程的关键是隔绝空气。

(1)步骤①，加入稀硫酸的目的是抑制Fe3＋的水解。

(2)步骤②，加入还原铁粉后，铁粉和酸、Fe3＋反应，观察到的现象是铁粉逐渐溶解，有无色气体生成，溶液由黄色逐渐变为浅绿色。

(3)制备氢氧化亚铁的装置中，A装置的作用是将浓氨水滴到生石灰上，使生石灰和水反应放出热量，放出氨气，氮气的作用是将装置中的空气全部排出，B装置的作用是氨气和硫酸亚铁溶液反应产生氢氧化亚铁，C装置的作用是作为安全瓶防止倒吸，D装置的作用是吸收尾气。故装置连接顺序为ACBD；反应结束后继续通一段时间的N2，目的是将装置中残留的氨气全部被吸收，防止拆除装置时残留的氨气逸出污染空气。

(4)装置B中发生反应的离子方程式是Fe2＋＋2NH3＋2H2O===Fe(OH)2＋2NH，装置C在A和B之间，故C的作用是安全瓶，防倒吸。

(5)Fe3(OH)8中，3个Fe带8个正电荷，故n (Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝1∶2，用氧化物的形式表示可写成FeO·Fe2O3·4H2O。

(6)要设计实验证明灰绿色物质中含Fe3(OH)8，即要证明此物质中既有Fe2＋又有Fe3＋，Fe2＋用K3[Fe(CN)6]溶液检验，Fe3＋用KSCN溶液检验，故试验方法为：取少量灰绿色物质于试管中，加入稀盐酸(或稀硫酸)溶解，将溶液分成两份，一份滴入几滴KSCN溶液，变为血红色；另一份加入适量K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，则灰绿色物质中含Fe3(OH)8。

答案：(1)抑制Fe2＋的水解

(2)铁粉逐渐溶解，有无色气体生成，溶液由黄色逐渐变为浅绿色

(3)ACBD　防止拆除装置时残留的氨气逸出污染空气

(4)Fe2＋＋2NH3＋2H2O===Fe(OH)2＋2NH　安全瓶，防倒吸

(5)1∶2　FeO·Fe2O3·4H2O

(6)取少量灰绿色物质于试管中，加入稀盐酸(或稀硫酸)溶解，将溶液分成两份，一份滴入几滴KSCN溶液，变为血红色；另一份加入适量K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，则灰绿色物质中含Fe3(OH)8