2024高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第三章金屬及其化合物第三講鐵及其重要化合物規(guī)范演練含解析新人教版

PAGE8-第三講鐵及其重要化合物一、選擇題1．(2024·包頭檢測)某同學(xué)欲探究鐵及其化合物的性質(zhì)，下列試驗(yàn)方案可行的是()A．將鐵粉加入熱的濃硫酸中：探究鐵的活潑性B．將熱的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：制備Fe(OH)3膠體C．在蒸發(fā)皿中加熱蒸干FeSO4溶液：制備FeSO4·7H2O晶體D．將銅粉加入FeCl3溶液中：驗(yàn)證Fe3＋的氧化性強(qiáng)于Cu2＋解析：由于濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，鐵與熱的濃硫酸反應(yīng)生成Fe2(SO4)3和SO2，無法說明鐵的活潑性，故A項(xiàng)方案不行行；將NaOH溶液加入FeCl3溶液中，得到Fe(OH)3沉淀，無法得到Fe(OH)3膠體，故B項(xiàng)方案不行行；在蒸發(fā)皿中加熱蒸干FeSO4溶液，一方面氧氣可將FeSO4氧化，另一方面會得到不含結(jié)晶水的化合物，故C項(xiàng)方案不行行；將銅粉加入FeCl3溶液中，發(fā)生反應(yīng)：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋，該反應(yīng)說明Fe3＋的氧化性強(qiáng)于Cu2＋，故D項(xiàng)方案可行。答案：D2．(2024·南寧三中模擬)常溫時，將0.1molFe(NO3)3和2molHCl溶于水得2L混合溶液，然后向該溶液投入mg鐵粉使其充分反應(yīng)后，滴加KSCN溶液不變紅色。下列有關(guān)說法正確的是()A．由于氧化性：Fe3＋>H＋，首先發(fā)生的反應(yīng)是Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋B．當(dāng)加入16.8g鐵粉時，可生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下6.72L氣體C．在鐵粉充分反應(yīng)后的溶液中，鐵元素以Fe2＋和Fe3＋的形式存在D．m至少等于28，反應(yīng)過程中溶液的質(zhì)量始終在減小解析：酸性條件下，NOeq\o\al(－,3)有氧化性，因此首先發(fā)生的反應(yīng)是Fe＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=NO↑＋Fe3＋＋2H2O①，然后發(fā)生反應(yīng)：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋②，再發(fā)生反應(yīng)Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑③，A項(xiàng)錯誤；當(dāng)加入16.8g鐵粉時，剛好發(fā)生上述①反應(yīng)，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下6.72LNO氣體，生成0.3molFe3＋，消耗1.2molH＋，B項(xiàng)正確；依據(jù)滴加KSCN溶液不變紅色說明溶液中不含F(xiàn)e3＋，C項(xiàng)錯誤；依據(jù)方程式計算至少消耗鐵粉16.8g＋(0.1mol＋0.3mol)×0.5×56g·mol－1＝28g，但反應(yīng)過程中溶液的質(zhì)量始終在增大，D項(xiàng)錯誤。答案：B3．(2024·貴州模擬)從某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工業(yè)廢液中回收銅并制備氯化鐵晶體的流程如下。則下列說法正確的是()A．試劑a是鐵、試劑b是稀硫酸B．操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用儀器相同C．試劑c是氯氣，相應(yīng)的反應(yīng)為2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－D．用酸性KMnO4溶液可檢驗(yàn)溶液W中是否還有Fe2＋解析：A項(xiàng)，由最終要得到氯化鐵晶體及流程圖知，b是鹽酸，錯誤；B項(xiàng)，操作Ⅰ和操作Ⅱ是過濾，操作Ⅲ為蒸發(fā)結(jié)晶，所用儀器不相同，錯誤；C項(xiàng)，濾液Z和X中均含有氯化亞鐵，因此c為氯氣，正確；D項(xiàng)，高錳酸鉀也能氧化氯離子而褪色，因此不能用于檢驗(yàn)溶液W中是否含有亞鐵離子，錯誤。答案：C4．(2024·邯鄲調(diào)研)某同學(xué)用含有鐵銹(Fe2O3)的廢鐵屑來制取氯化鐵晶體，試驗(yàn)裝置如圖所示(夾持裝置已略去，氣密性已檢驗(yàn))，下列推斷不合理的是()A．B中收集到的氣體是氫氣B．燒杯中雙氧水的作用是將Fe2＋還原為Fe3＋C．A中的氧化鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵D．燒杯中的溶液在氯化氫氣氛下，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾后得到氯化鐵晶體解析：鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，所以B中收集到的氣體是氫氣，A項(xiàng)正確；雙氧水具有氧化性，可將Fe2＋氧化為Fe3＋，B項(xiàng)錯誤；氧化鐵為堿性氧化物，可與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，C項(xiàng)正確；因鐵離子易水解，故FeCl3溶液應(yīng)在氯化氫氣氛下，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾后得到氯化鐵晶體，D項(xiàng)正確。答案：B5．(2024·開封質(zhì)檢)下列有關(guān)物質(zhì)的檢驗(yàn)方法不合理的是()A．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變色，滴加氯水后溶液顯紅色，該溶液中肯定含有Fe2＋B．用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)Fe2(SO4)3溶液中是否含有FeSO4C．檢驗(yàn)Fe(NO3)2是否已氧化變質(zhì)，可將Fe(NO3)2溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再視察溶液是否變紅D．向某溶液中加入NaOH溶液產(chǎn)生紅褐色沉淀，說明溶液中含有Fe3＋解析：酸性條件下Fe2＋被NOeq\o\al(－,3)氧化成Fe3＋，不能檢驗(yàn)Fe(NO3)2是否已氧化變質(zhì)，C項(xiàng)不合理。答案：C6．(2024·深圳光明中學(xué)期中)酸性溶液中，F(xiàn)e2＋會被空氣中的氧氣緩慢氧化為Fe3＋。不同條件下，肯定濃度的Fe2＋的氧化率隨時間變更關(guān)系如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()A．該氧化過程的離子方程式為Fe2＋＋O2＋4H＋=Fe3＋＋2H2OB．pH＝1.5時Fe2＋的氧化率肯定比pH＝2.5的大C．Fe2＋的氧化率僅與溶液的pH和溫度有關(guān)D．其他條件相同，80℃時Fe2＋的氧化率比50℃的大解析：A項(xiàng)中離子方程式電子轉(zhuǎn)移數(shù)目不守恒，應(yīng)為4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O，A項(xiàng)錯誤；由圖象知，F(xiàn)e2＋的氧化率受pH和溫度的影響，所以pH＝1.5時Fe2＋的氧化率不肯定比pH＝2.5時的大，B項(xiàng)錯誤；Fe2＋的氧化率不僅與溶液的pH和溫度有關(guān)，還與離子的濃度等因素有關(guān)，C項(xiàng)錯誤；由圖象可知，其他條件相同溫度不同時，F(xiàn)e2＋的氧化率與溫度成正比，溫度越高Fe2＋的氧化率越大，D項(xiàng)正確。答案：D7．(2024·鄭州期末)中科院化學(xué)所研制的晶體材料——納米四氧化三鐵，在核磁共振造影及醫(yī)藥上有廣泛用途，其生產(chǎn)過程的部分流程如下所示。下列有關(guān)敘述不合理的是()FeCl3·6H2Oeq\o(→,\s\up14(環(huán)丙胺),\s\do15(①))FeOOHeq\o(→,\s\up14(CO),\s\do15(②))納米四氧化三鐵A．納米四氧化三鐵具有磁性，可作為藥物載體用于治療疾病B．納米四氧化三鐵可分散在水中，它與FeCl3溶液的分散質(zhì)直徑大小相等C．在反應(yīng)①中環(huán)丙胺的作用可能是促進(jìn)氯化鐵水解D．反應(yīng)②的化學(xué)方程式是6FeOOH＋CO=2Fe3O4＋3H2O＋CO2解析：納米四氧化三鐵為磁性納米晶體材料，可作為藥物載體用于疾病的治療，A項(xiàng)正確；納米四氧化三鐵分散在適當(dāng)?shù)姆稚┲行纬傻姆稚⑾祵儆谀z體，不同于溶液中溶質(zhì)微粒的直徑，B項(xiàng)錯誤；反應(yīng)①中環(huán)丙胺不參與反應(yīng)，但加入環(huán)丙胺后FeCl3發(fā)生水解生成FeOOH，即環(huán)丙胺會促進(jìn)氯化鐵的水解，C項(xiàng)正確；由制備過程可知，反應(yīng)②的反應(yīng)物為FeOOH和CO，由一種生成物為Fe3O4和質(zhì)量守恒定律可知反應(yīng)②的化學(xué)方程式為6FeOOH＋CO=2Fe3O4＋3H2O＋CO2，D項(xiàng)正確。答案：B8．(2024·東莞松山湖中學(xué)模擬)下列關(guān)于Fe3＋、Fe2＋性質(zhì)試驗(yàn)的說法錯誤的是()A．用如圖裝置可以制備Fe(OH)2B．配制FeCl3溶液時，先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中，再加水稀釋到所須要的濃度C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變色，滴加氯水后溶液顯紅色，此現(xiàn)象不能確定溶液中含有Fe2＋D．向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2＋被氧化解析：反應(yīng)起先時生成的H2進(jìn)入B中，可排出其中的空氣，防止生成的Fe(OH)2被氧化，一段時間后關(guān)閉止水夾C，A中硫酸亞鐵進(jìn)入B中可生成Fe(OH)2，A正確；FeCl3易水解，為防止水解配制溶液時先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中，再加水稀釋到所須要的濃度，B正確；Fe3＋與鐵反應(yīng)可生成Fe2＋，則向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2＋被氧化，D正確。答案：C二、非選擇題9．(2024·衡陽八中月考)氯化鐵是常見的水處理劑，利用廢鐵屑可制備無水氯化鐵。試驗(yàn)室制備裝置和工業(yè)制備流程圖如下：已知：①無水FeCl3熔點(diǎn)為555K、沸點(diǎn)為588K。②廢鐵屑中的雜質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)。③不同溫度下六水合氯化鐵在水中的溶解度如下：溫度/℃02080100溶解度/g74.491.8525.8535.7試驗(yàn)室制備操作步驟如下：Ⅰ.打開彈簧夾K1，關(guān)閉活塞K2，并打開活塞a，緩慢滴加鹽酸。Ⅱ.當(dāng)……時，關(guān)閉彈簧夾K1，打開彈簧夾K2，當(dāng)A中溶液完全進(jìn)入燒杯后關(guān)閉活塞a。Ⅲ.將燒杯中溶液經(jīng)過一系列操作后得到FeCl3·6H2O晶體。請回答下列問題：(1)燒杯中足量的H2O2溶液的作用是___________________________________________________________________________。(2)為了測定廢鐵屑中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，操作Ⅱ中“……”的內(nèi)容是_______________________________________________________。(3)從FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶體的操作步驟是：加入________后、________、過濾、洗滌、干燥。(4)試寫出汲取塔中反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________。(5)捕集器溫度超過673K時，存在相對分子質(zhì)量為325的鐵的氯化物，該物質(zhì)的分子式為________。(6)樣品中FeCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通?？捎玫饬糠y定：稱取mg無水氯化鐵樣品，溶于稀鹽酸，配制成100mL溶液；取出10.00mL，加入稍過量的KI溶液，充分反應(yīng)后，滴入幾滴淀粉溶液，并用cmol·L－1Na2S2O3溶液滴定，消耗VmL(已知：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))。樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________(用含字母的代數(shù)式表示)。解析：(1)依據(jù)試驗(yàn)裝置和操作步驟可知，試驗(yàn)室制備無水FeCl3的原理為利用鐵與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2，然后把FeCl2氧化成FeCl3，先制得FeCl3·6H2O晶體，再脫結(jié)晶水制得無水FeCl3。燒杯中足量的H2O2溶液是作氧化劑，把Fe2＋全部氧化成Fe3＋。(2)鐵與鹽酸完全反應(yīng)時，不再產(chǎn)生氫氣，所以裝置A中不產(chǎn)生氣泡或量氣管和水準(zhǔn)管的液面不再變更時，可依據(jù)產(chǎn)生H2的量計算廢鐵屑中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(3)從FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶體的操作步驟是加入鹽酸后、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。(4)從工業(yè)制備流程圖分析可知，反應(yīng)爐中進(jìn)行的反應(yīng)是2Fe＋3Cl2=2FeCl3，因此，進(jìn)入汲取塔中的尾氣是沒有參與反應(yīng)的氯氣，在汲取塔中氯氣被汲取劑汲取，反應(yīng)后生成FeCl3溶液，所以汲取劑應(yīng)是FeCl2溶液，反應(yīng)為2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。(5)捕集器收集的是氣態(tài)FeCl3，F(xiàn)eCl3的相對分子質(zhì)量是162.5，由相對分子質(zhì)量為325的鐵的氯化物可以推出，當(dāng)溫度超過673K時，兩分子氣態(tài)FeCl3可以聚合生成雙聚體Fe2Cl6。(6)由反應(yīng)：2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I(xiàn)2、I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)，可得關(guān)系式：2Fe3＋～I(xiàn)2～2S2Oeq\o\al(2－,3)22ncV×10－32∶2＝n∶(cV×10－3)，則n(Fe3＋)＝cV×10－3mol，則樣品中氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w(FeCl3)＝eq\f(cV×10－3mol×10×162.5g·mol－1,mg)×100%＝eq\f(162.5cV,m)%。答案：(1)把Fe2＋全部氧化成Fe3＋(2)裝置A中不產(chǎn)生氣泡或量氣管和水準(zhǔn)管液面不再變更(或其他合理答案)(3)鹽酸蒸發(fā)(加熱)濃縮、冷卻結(jié)晶(4)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－(5)Fe2Cl6(6)eq\f(162.5cV,m)%10．(2024·鄭州模擬)一種用磁鐵礦制取高純鐵紅的工藝流程如下：已知：磁鐵礦主要成分為Fe3O4，含Al2O3和SiO2雜質(zhì)等。請回答下列問題：(1)酸浸時，硫酸與四氧化三鐵生成兩種硫酸鹽的化學(xué)方程式為_____________________________________________________；鐵粉的作用是_________________________________________。(2)滴加氨水產(chǎn)生氫氧化鋁的離子方程式為____________________________________________________________________；圖中濾渣的成分有_____________________________________。(3)FeSO4溶液與NH4HCO3合成FeCO3的化學(xué)方程式為____________________________________________________。(4)采納如圖所示裝置(加熱儀器已略去)在600～650℃煅燒樣品30min。通入的氣體A是________。圖中運(yùn)用石英玻璃反應(yīng)管，而不運(yùn)用一般玻璃反應(yīng)管，其緣由是___________________________。解析：Fe3O4可看作FeO·Fe2O3，酸溶時生成FeSO4和Fe2(SO4)3，需加足量鐵粉將Fe2(SO4)3還原為FeSO4，在此過程中Al2O3被酸溶解生成Al2(SO4)3，SiO2不溶解；然后加堿調(diào)整pH使Al3＋沉淀，而Fe2＋不沉淀，第一次過濾后，濾渣中主要含有SiO2、Al(OH)3以及過＋轉(zhuǎn)變?yōu)镕eCO3沉淀，再經(jīng)過濾、洗滌、干燥，最終煅燒得到Fe2O3。答案：(1)＋還原為Fe2＋(或作還原劑)(2)Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)SiO2、Al(OH)3、Fe(3)FeSO4＋2NH4HCO3=FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋CO2↑＋H2O(4)氧氣(或空氣)一般玻璃高溫下簡單軟化11．(2024·北京市大興區(qū)模擬)鐵是生產(chǎn)、生活及生命中的重要元素。請回答下列問題：Ⅰ.(1)血紅蛋白(Hb)中的鐵元素呈正二價，能與O2分子結(jié)合成氧合血紅蛋白(HbO)從而有輸送氧的實(shí)力。NaNO2因具有氧化性能使血紅蛋白丟失與O2結(jié)合的實(shí)力。藥品美藍(lán)是其有效的解毒劑，解毒時美藍(lán)發(fā)生________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。(2)現(xiàn)有一瓶放置了一段時間的某濃度的FeCl2溶液，請設(shè)計試驗(yàn)檢驗(yàn)其中是否含有Fe3＋___________________________________________________________________________________________。(3)一般鐵粉與水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成鐵的某種氧化物和氫氣，該氧化物和氫氣在高溫下發(fā)生逆反應(yīng)得到“引火鐵”。若肯定量的一般鐵粉和水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成44.8LH2(已換算到標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為________；“引火鐵”是一種極細(xì)的鐵粉，它在空氣中可以自燃，其緣由是______________________________________________________________________________________。Ⅱ.化合物M是某種具有磁學(xué)性質(zhì)的新型電子材料的主要成分，由兩種元素組成。為了探討其組成，設(shè)計如下試驗(yàn)：氣體甲可使潮濕紅色石蕊試紙變藍(lán)。(4)M的化學(xué)式為___________，氣體甲的電子式為__________。(5)白色沉淀乙在空氣中變成紅褐色沉淀丙的緣由是_______(用化學(xué)方程式表示)。(6)高溫條件下，丁與甲反應(yīng)生成兩種單質(zhì)和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________________________________________________________________。解析：Ⅰ.(1)NaNO2因具有氧化性能使血紅蛋白丟失與O2結(jié)合的實(shí)力，緣由是氧化了血紅蛋白中的二價鐵，藥品美藍(lán)是其有效的解毒劑，這說明該物質(zhì)具有還原性，因此解毒時美藍(lán)發(fā)生氧化反應(yīng)。(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下44.8LH2，其物質(zhì)的量為2mol，反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為2×2×NA＝4NA；“引火鐵”表面積很大，增大了與氧氣的反應(yīng)速率，因此在空氣中可以自燃。Ⅱ.(4)氣體甲可使潮濕紅色石蕊試紙變藍(lán)，為氨氣，說明化合物M中含有氮元素，白色沉淀乙→紅褐色沉淀丙，說明化合物M中含有鐵元素；紅褐色沉淀丙→固體丁(14.40g)，固體丁為氧化鐵，M由鐵、氮兩種元素組成，氧化鐵質(zhì)量為14.40g，則鐵元素的質(zhì)量為14.40×eq\f(112,160)＝10.08(g)，氮元素養(yǎng)量為10.71g－10.08g＝0.63g，鐵、氮兩種元素的物質(zhì)的量之比為4∶1，所以M的化學(xué)式為Fe4N。(5)白色沉淀乙是氫氧化亞鐵，在空氣中被氧氣氧化為紅褐色氫氧化鐵。答案：(1)氧化(2)取少量待測液于試管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈紅色，說明原溶液中有Fe3＋，反之則沒有(3)4NA“引火鐵”表面積很大，增大了與氧氣的反應(yīng)速率(4)Fe4N(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3(6)