2022版高考化学总复习 第3章 金属及其重要化合物 第3节 铁及其重

2019版高考化学总复习第3章金属及其重要化合物第3节铁及其重要化合物模拟预测通关新人教版

一、选择题

1．唐代中药学著作《新修本草》中，有关于“青矾”的记录为“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃……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，正如琉璃…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中CuSO4·5H2O为蓝色晶体；B中FeSO4·7H2O是绿色晶体；C中KAl(SO4)2·12H2O是无色晶体；D中Fe2(SO4)3·9H2O为黄色晶体，所以判断“青矾”的主要成分为FeSO4·7H2O。

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。下列关于铁的说法中正确的是( )

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：选A。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。

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：选B。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－。

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中正确的是( )

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＋4、NO－3、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：选D。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－3、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。

5．在FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是( )

A．加入KSCN溶液一定不变红色

B．溶液中一定含Fe2＋

C．溶液中一定含Cu2＋

D．剩余固体中一定含铜

解析：选C。氧化性Fe3＋＞Cu2＋，加入Fe先还原Fe3＋，然后再还原Cu2＋。

6．下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )

2334

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项中NO－3(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项中若原溶液中无Fe2＋而存在Fe3＋，也有此现象，错误。

7．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( )

2232D有新的杂质CuSO4生成，D错误。

8．如图是物质间发生化学反应时颜色的变化情况，下列选项中正确的是( )

解析：选243红褐色沉淀，A项错误；硫酸铁溶液与FeO不反应，且FeO难溶于水，B项错误；C项物质间发生化学反应时颜色的变化情况符合图示，C项正确；硫酸铁溶液与MgCl2溶液不反应，D项错误。

9．将一定量的铁粉加入一定浓度的稀硝酸中，金属恰好完全溶解，反应后溶液中存在c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝3∶2，则参加反应的Fe和HNO3的物质的量之比为( ) A．1∶1 B．5∶16

C．2∶3 D．3∶2

解析：选B。由c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝3∶2可知，该溶液中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝3∶2，设亚铁离子的物质的量为3x mol，则铁离子的物质的量为2x mol，起酸性作用的硝酸的物质的量＝3x mol×2＋2x m ol×3＝12x mol；设作氧化剂的硝酸的物质的量为y mol，根据得失电子守恒有3x mol×2＋2x mol×3＝3y mol，y＝4x，所以参加反应的硝酸的物质的量＝12x mol＋4x mol＝16x mol，则参加反应的Fe和HNO3的物质的量之比为(5x mol)∶(16x mol)＝5∶16。

10．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．Fe2O3B．Fe3O4

C．Fe4O5D．Fe5O7

解析：选D。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。

二、非选择题

11．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，下列叙述中正确的是________。

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 －1 FeCl 3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FeCl 3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路板。请写出 FeCl 3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FeCl 3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________。

A ．①②④

B ．①③④⑥

C ．②④⑤

D ．①④⑥ (4)高铁酸钠Na 2FeO 4 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===2Na 2FeO 4＋3X ＋5H 2O 。 则X 的化学式为________。

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

＋3O 2。 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________。

A ．KAl(SO 4)2·12H 2O

B ．[Fe(OH)(SO 4)]n

C ．ClO 2

D ．“84”消毒液

解析：(1)A ．纯铁硬度比生铁低，错误；B ．纯铁耐腐蚀性强，不易生锈，正确；C ．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 ．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.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 －1 FeCl 3溶液，至液体呈透明的红褐色，这时发生Fe 3＋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

Fe 3＋＋3H 2O=====△Fe(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)FeCl 3溶液与铜反应的离子方程式是2Fe 3＋＋Cu===2Fe 2＋＋Cu 2＋；从腐蚀后的废液中回收铜并重新获得FeCl 3溶液，应该首先向溶液中加入过量的Fe 粉，发生反应得到

FeCl 2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FeCl 2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FeCl 3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．KAl(SO 4)2·12H 2O 电离产生的Al 3＋

会发生水解反应产生Al(OH)3胶体，因此有净水作用，正确；B ．[Fe(OH)(SO 4)]n 会形成Fe(OH)3胶体，因此有净水作用，正确；C ．ClO 2 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 ．“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)Fe 3＋＋3H 2O=====△Fe(OH)3(胶体)＋3H ＋

1～100 nm

(3)2Fe 3＋＋Cu===2Fe 2＋＋Cu 2＋ 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

12．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(FeSO 4·7H 2O)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FeCO 3·n H 2O 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FeCO 3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＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3。

(2)绿矾(FeSO 4·7H 2O)易变质，Fe 2＋被氧化为Fe 3＋，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Fe 2＋，可利用Fe 2＋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FeCO 3的物质的量为x mol ，FeOOH 的物质的量为y mol ，则

?

????116x ＋89y ＝12.49x ＋y ＝6.1656 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＋O 2＋2H 2O===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)①4FeCO 3·n H 2O ＋O 2===4FeOOH ＋4CO 2＋(4n －2)H 2O ②0.89

13．(2018·青岛模拟)工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe 2O 3、FeO 、SiO 2等)为原料制备高档颜料铁红(Fe 2O 3)，具体生产流程如下： 硫铁矿烧渣――→酸浸过滤步骤Ⅰ滤液 X ――→调节pH ＝1，加入过量铁粉步骤Ⅱ――→调节pH 至5～6.5，过滤步骤Ⅲ滤液 Y ――→加入NH 4HCO 3，过滤步骤ⅣFeCO 3固体――→煅烧产品氧化铁

试回答下列问题：

(1)滤液X 中含有的金属阳离子是__________(填离子符号)。

(2)步骤Ⅲ中可选用________调节溶液的pH 。

A ．稀硝酸

B ．氨水

C ．氢氧化钠溶液

D ．高锰酸钾溶液

(3)步骤Ⅳ中，FeCO 3沉淀完全后，溶液中含有少量Fe 2＋，检验Fe 2＋的方法是

________________________________________________________________________。

(4)步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35 ℃以下，其目的是________________________。

(5)在空气中煅烧FeCO 3生成产品氧化铁的化学方程式为_________________________。 解析：(1)硫铁矿烧渣(主要成分为Fe 2O 3、FeO 、SiO 2等)酸浸后过滤，SiO 2为滤渣，滤液中含有的金属阳离子是Fe 2＋、Fe 3＋。

(2)步骤Ⅲ要把pH 调高，步骤Ⅳ还要加NH 4HCO 3，若使用氢氧化钠溶液，产品中容易混入Na ＋，所以选B 。(4)NH 4HCO 3受热易分解，且高温会促进Fe 2＋水解。

答案：(1)Fe 2＋、Fe 3＋ (2)B

(3)取少量溶液，加入硫氰化钾溶液，不显红色，然后滴加氯水，溶液变为红色

(4)防止NH 4HCO 3分解，减少Fe 2＋水解

(5)4FeCO 3＋O 2=====高温2Fe 2O 3＋4CO 2

14．铁是一种过渡元素，金属铁是最常用的金属。请回答下列问题：

(1)生铁中含有一种铁碳化合物(Fe 3C)，在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体和能使澄清石灰水变浑浊的气体，该反应的化学方程式为___________________。上述反应

生成的磁性固体能溶于过量稀硝酸，该反应的离子方程式为___________________________。

(2)在Fe 2＋或Fe 3＋

的催化作用下，可实现2SO 2＋O 2＋2H 2O===2H 2SO 4的转化。已知含SO 2的废气通入含Fe 3＋的溶液时，其中一个反应的离子方程式为2Fe 3＋＋SO 2＋2H 2O===2Fe 2＋＋SO 2－4＋4H ＋，则另一反应的离子方程式为_____________________________________。

(3)硫酸厂用煅烧黄铁矿(FeS 2)来制取硫酸，实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分是Fe 2O 3及少量FeS 、SiO 2)制绿矾。利用烧渣制绿矾的过程如下：

①烧渣溶于稀H 2SO 4过程中，先是固体大部分被溶解，接着有单质硫生成，写出该反应的离子方程式：________________________(只写生成S 的离子方程式，其他反应无需写出)。

②向溶液X 中加入足量铁屑的目的是___________________________________。

③取1.6 g 所得晶体样品配成溶液，滴入__________mL 0.100 0 mol/L 的酸性高锰酸钾液恰好完全反应，经计算可得样品中含47.5%的硫酸亚铁。

解析：(1)Fe 3C 在足量的空气中高温煅烧生成四氧化三铁和二氧化碳，反应为Fe 3C ＋3O 2=====高温Fe 3O 4＋CO 2；磁性固体能溶于过量稀硝酸发生氧化还原反应生成硝酸铁、NO 和水，离子方程式为3Fe 3O 4＋28H ＋＋NO －3===9Fe 3＋＋NO↑＋14H 2O 。

(2)由总反应(2SO 2＋O 2＋2H 2O===2H 2SO 4)减去2Fe 3＋＋SO 2＋2H 2O===2Fe 2＋＋SO 2－4＋4H ＋的2倍可得到另一个离子反应为4Fe 2＋＋O 2＋4H ＋===4Fe 3＋＋2H 2O 。

(3)①Fe 2O 3可以和稀硫酸反应生成硫酸铁，FeS 可以和稀硫酸反应生成硫化氢，铁离子具有氧化性，硫化氢具有还原性，二者之间会发生化学反应：2Fe 3＋＋H 2S===2Fe 2＋＋S↓＋2H ＋，产生硫单质。

②向硫酸铁溶液中加入足量铁屑，金属铁可以和铁离子之间反应生成亚铁离子，以制备纯净的绿矾晶体。

③设酸性高锰酸钾溶液体积为x ，高锰酸根将亚铁离子氧化为铁离子的离子方程式为5Fe 2＋＋MnO －4＋8H ＋===5Fe 3＋＋Mn 2＋＋4H 2O ，根据离子方程式有51.6 g×47.5%152 g/mol

＝10.100 0 mol/L×x

，解得x ＝0.010 0 L ＝10.00 mL 。 答案：(1)Fe 3C ＋3O 2=====高温Fe 3O 4＋CO 2 3Fe 3O 4＋28H ＋＋NO －3===9Fe 3＋＋NO↑＋14H 2O

(2)4Fe 2＋＋O 2＋4H ＋===4Fe 3＋＋2H 2O

(3)①2Fe 3＋＋H 2S===2Fe 2＋＋S↓＋2H ＋

②使Fe 3＋完全转化为Fe 2＋，以制备纯净的绿矾晶体 ③10.00

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