高考化学一轮复习江苏专用限时训练332Fe2+和Fe3+的性质及其检验方法.docx

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高考化学一轮复习江苏专用限时训练332Fe2+和Fe3+的性质及其检验方法

基础课时3　铁及其化合物

（时间：

45分钟）

一、选择题（每小题仅有一个选项符合题意）

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在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第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．①③B．②④C．②⑤D．④⑥

解析　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第Ⅷ族，而不是第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。

答案　B

2．下列说法正确的是

（　　）。

A．Fe在一定条件下与水反应生成H2和Fe（OH）3

B．Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液，溶液显血红色

C．FeCl2溶液蒸干灼烧后得到FeCl2固体

D．将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中可制备Fe（OH）3胶体

解析　高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，A项错；Fe3O4溶于盐酸生成Fe3＋和Fe2＋，B项正确；FeCl2易水解，在空气中蒸干灼烧产物为Fe2O3，C项错；将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中，得到Fe（OH）3沉淀而不是胶体，故D错误。

答案　B

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　铁屑溶于过量的稀盐酸得到FeCl2溶液，氯水中的Cl2可与FeCl2溶液中的Fe2＋发生如下反应：

Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋。

答案　B

4．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

解析　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。

答案　B

5．下列检验试剂选用正确的是

（　　）。

A．用氯水、KSCN溶液检验FeCl3溶液中是否有FeCl2

B．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否有FeCl2

C．用NaOH溶液检验MgCl2溶液中是否有FeCl2

D．用硝酸检验某黄色固体是纯铜还是黄铜

解析　A项中的Fe3＋产生的干扰无法消除；B项中酸性KMnO4溶液还能氧化

Cl－；C项中虽然Mg2＋也能形成白色沉淀，但若有Fe2＋，生成的白色沉淀颜色会发生变化；纯铜和黄铜均能溶解在硝酸中，D项不能达到目的。

答案　C

6．将几滴KSCN（SCN－是“类卤离子”）溶液加入到硫酸酸化的硫酸铁溶液中，溶液变成红色。

将该红色溶液分为两份：

①一份中加入适量KMnO4溶液，红色褪去；②向另一份中通入SO2，红色也褪去。

以下推测肯定不正确的是

（　　）。

A．①中红色褪去的原因是KMnO4将SCN－氧化

B．②中红色褪去的原因是SO2将Fe3＋还原成Fe2＋

C．②中红色褪去的原因是SO2将SCN－还原

D．SCN－在适当条件下可失去电子被氧化为（SCN）2

解析　A项，KMnO4具有强氧化性，能将“类卤离子”SCN－氧化，从而使①中红色褪去，正确；B项，②中红色褪去的原因是SO2具有还原性，将Fe3＋还原为Fe2＋，正确；C项，“类卤离子”SCN－没有氧化性，不能被SO2还原，错误；D项，“类卤离子”SCN－在适当条件下可被氧化为“类卤”（SCN）2，正确。

答案　C

二、不定项选择题（每小题有1～2个选项符合题意）

7．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．2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋成立说明氧化性：

Fe3＋＞Fe2＋

B．25℃，pH＝0的溶液中，Al3＋、NH

、NO

、Fe2＋可以大量共存

C．5.6g铁与足量的氯气反应失去电子为0.3mol

D．硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液：

Fe2＋＋2H2O2＋4H＋===Fe3＋＋4H2O

解析　pH＝0的溶液呈强酸性，Fe2＋、NO

、H＋不能大量共存，B项不正确；D项电荷和得失电子不守恒，不正确。

答案　AC

8．（2014·济南模拟）向某晶体的溶液中加入含Fe2＋的溶液无明显变化，当滴加几滴溴水后，混合液出现红色，由此得出下列的结论错误的是

（　　）。

A．Fe3＋的氧化性比溴的氧化性强

B．该晶体中一定含有SCN－

C．Fe2＋与SCN－不能形成红色化合物

D．Fe2＋被溴氧化成Fe3＋

解析　某晶体的溶液中没有与Fe2＋发生反应显红色的离子，当加入溴水后，Fe2＋一定被氧化成Fe3＋，此时溶液出现红色，说明原晶体是含有SCN－的盐，很明显判断出B、C、D均正确，在Br2与Fe2＋反应中，Fe3＋是氧化产物，Br2是氧化剂，所以Br2的氧化性应比Fe3＋氧化性强。

答案　A

9．硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质（如下图所示）。

下列说法错误的是

（　　）。

A．碱式硫酸铁水解能产生Fe（OH）3胶体，可用做自来水的消毒剂

B．为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行

C．可用KSCN溶液检验（NH4）2Fe（SO4）2是否被氧化

D．常温下，（NH4）2Fe（SO4）2在水中的溶解度比FeSO4的大

解析　Fe（OH）3胶体能够吸附水中的悬浮物和色素，对自来水起到净化作用，由于Fe（OH）3胶体没有强氧化性，故不能用做消毒剂，A错误；由图示中“FeSO4＋（NH4）2SO4→（NH4）2Fe（SO4）2（s）”知，（NH4）2Fe（SO4）2的溶解度比FeSO4的小，D错误。

答案　AD

10．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

（　　）。

操作、现象

解释

A

向KI淀粉溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝

Fe3＋能与淀粉发生显色反应

B

把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点

铁在潮湿的空气中易生成Fe（OH）3

C

向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生

说明Fe置换出硝酸中的氢，生成了氢气

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　A项中Fe3＋将I－氧化为I2，淀粉遇碘变蓝；B项中红棕色的斑点是Fe2O3；C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO。

答案　D

三、填空题

11．铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛，请根据下列实验回答问题。

（1）生铁中含有一种铁碳化合物X（Fe3C）。

X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，将Y溶于过量盐酸后溶液中大量存在的阳离子是______________；Y与过量浓硝酸反应后溶液中含有的盐的化学式为__________。

（2）某溶液中有Mg2＋、Fe2＋、Al3＋、Cu2＋等离子，向其中加入过量的NaOH溶液后，过滤，将滤渣高温灼烧，并将灼烧后的固体投入过量的稀盐酸中，所得溶液与原溶液相比，溶液中大量减少的阳离子是________。

A．Mg2＋B．Fe2＋C．Al3＋D．Cu2＋

（3）氧化铁是重要的工业颜料，用废铁屑制备它的流程如下：

回答下列问题：

①操作Ⅰ的名称是________；操作Ⅱ的名称是________；操作Ⅱ的方法为_______________。

②请写出生成FeCO3沉淀的离子方程式：

______。

解析　

（1）铁的氧化物中具有磁性的是Fe3O4，Fe3O4溶于过量的盐酸后溶液中存在的阳离子是Fe2＋、Fe3＋、H＋；Fe3O4溶于过量的浓硝酸后Fe元素会被氧化为

Fe3＋，所以反应后的溶液中含有的盐是Fe（NO3）3。

（2）向该溶液中加入过量的NaOH溶液后：

Mg2＋→Mg（OH）2、Fe2＋→Fe（OH）3、Al3＋→AlO

、Cu2＋→Cu（OH）2；过滤后滤渣中含有Mg（OH）2、Fe（OH）3、Cu（OH）2；高温灼烧后Mg（OH）2→MgO、Fe（OH）3→Fe2O3、Cu（OH）2→CuO；将MgO、Fe2O3、CuO投入过量盐酸后生成Mg2＋、Fe3＋、Cu2＋，故应选择B、C。

（3）①从流程图中知道经操作Ⅰ得到滤渣和滤液，故该操作是过滤；操作Ⅱ是在得到FeCO3沉淀后进行的，故该操作是洗涤；洗涤具体操作方法为：

在普通漏斗中加入适量蒸馏水，浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，重复操作2～3次；②从流程图中分析加入稍过量的NH4HCO3溶液，有FeCO3沉淀，还应有CO2生成，发生复分解反应的离子方程式为：

Fe2＋＋2HCO

===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。

答案　

（1）Fe2＋、Fe3＋、H＋　Fe（NO3）3

（2）BC

（3）①过滤　洗涤　在普通漏斗中加入适量蒸馏水，浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，重复操作2～3次　②Fe2＋＋2HCO

===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O

12．聚合硫酸铁铝（PFAS）是一种新型高效水处理剂。

利用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe3O4、FeO、SiO2等）为铁源、粉煤灰（主要成分为Al2O3、Fe2O3、FeO等）为铝源，制备PFAS的工艺流程如下：

（1）“碱溶”时，Al2O3发生反应的化学方程式为_______________。

（2）“酸溶Ⅱ”时，Fe3O4发生反应的离子方程式为_____________________。

（3）“滤渣Ⅰ”、“滤渣Ⅱ”在本流程中能加以利用的是________。

（4）“氧化”时应控制温度不超过57℃，其原因是______________。

（5）“氧化”时若用MnO2代替H2O2，发生反应的离子方程式是_________________________________。

（6）酸度对絮凝效果和水质有显著影响。

若产品PFAS中残留硫酸过多，使用时产生的不良后果是___________________。

解析　

（1）两性氧化物Al2O3溶于强碱，碱性氧化物Fe2O3、FeO不与碱反应。

（2）Fe3O4中含有＋3价、＋2价铁，与硫酸反应是非氧化还原反应。

（3）滤渣Ⅰ的主要成分是Fe2O3、FeO，滤渣Ⅱ的主要成分是SiO2，Fe2O3、FeO可用于制备PFAS的铁源。

（4）H2O2的稳定性差，过热会分解。

（5）MnO2把Fe2＋氧化为Fe3＋，本身被还原为Mn2＋。

答案　

（1）Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O

（2）Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O

（3）滤渣Ⅰ

（4）温度过高，H2O2会分解

（5）2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O

（6）硫酸抑制Al3＋和Fe3＋水解，降低絮凝效果；水的酸度增大，影响水质

13．实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO4·7H2O），主要工艺流程如下。

（1）将过程②产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是________。

A．品红溶液B．紫色石蕊试液

C．酸性KMnO4溶液D．溴水

（2）过程①中，FeS、O2和H2SO4反应的化学方程式为

_______________。

（3）过程③中需加入的物质是____________。

（4）过程④中，蒸发结晶时需使用的仪器除酒精灯、三脚架外，还需要________________。

（5）过程⑤调节pH可选用下列试剂中的________（填序号）。

A．稀硫酸　　　B．CaCO3　　　C．NaOH溶液

（6）过程⑥中，将溶液Z加热到70～80℃，目的是___________________。

（7）实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验。

①用分析天平称取2.7000g样品；②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的BaCl2溶液；③过滤、洗涤、干燥，称重得固体质量为3.4950g。

若该聚铁的主要成分为[Fe（OH）（SO4）]n，则该聚铁样品中铁元素的质量分数为________。

（假设杂质中不含铁元素和硫元素）

解析　SO2具有漂白性，能使品红褪色，SO2有还原性，能被酸性KMnO4溶液、溴水氧化，而使它们褪色。

溶液X为Fe2（SO4）3，需加入还原剂将Fe3＋还原为

Fe2＋，又不带入杂质离子，故需加入铁粉。

过程⑤中需将酸消耗而调高pH，而CaCO3跟硫酸反应会生成微溶于水的CaSO4而阻止反应的继续进行，故需选用NaOH溶液。

由聚铁的化学式可知：

n（Fe3＋）＝n（SO

）＝n（BaSO4）＝

＝0.015mol，所以聚铁样品中铁元素的质量分数＝

×100%＝31.1%。

答案　

（1）ACD　

（2）4FeS＋3O2＋6H2SO4===2Fe2（SO4）3＋6H2O＋4S　（3）铁粉　（4）蒸发皿、玻璃棒

（5）C　（6）促进Fe3＋的水解　（7）31.1%

14．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下：

已知：

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物

Fe（OH）3

Fe（OH）2

Al（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11.2L（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＋离子，可部分水解生成Fe2（OH）

聚合离子。

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NO

。

为检验所得产品中是否含有

Fe2＋，应使用的试剂为________。

A．氯水B．KSCN溶液

C．NaOH溶液D．酸性KMnO4溶液

解析　本题以碱式硫酸铁的制备为背景，将工业生产流程与化学实验的知识相结合，考查了化学方程式的书写、反应过程中pH条件的控制、实验基本操作和操作意图、物质的性质等，较好地考查了考生的基础知识和知识迁移能力，难度中等。

（1）过量的铁使Fe3＋转化成Fe2＋，这样通过调节pH在4.4～7.5，可以使Al3＋全部沉淀，而Fe2＋未沉淀。

“搅拌”使得反应物充分接触，反应速率加快。

（2）从反应Ⅱ知，NaNO2转化为NO，NaNO2作氧化剂，增加O2的量，以减少NaNO2，说明O2也作氧化剂。

根据电子转移总数知，NaNO2中N的化合价变化1，而O2的化合价变化4，相当于节约NaNO2的物质的量为

×4＝2mol。

（3）由Fe（OH）2＋离子水解生成Fe2（OH）

，由铁原子守恒可知，多出的OH－应由水提供。

（4）要检验是否存在Fe2＋，必须排除Fe3＋的干扰，应利用Fe2＋的还原性，故应选择酸性KMnO4溶液作试剂。

答案　

（1）Al3＋　使反应物充分接触，加快反应速率　

（2）氧化剂　2mol　（3）2Fe（OH）2＋＋2H2O

Fe2（OH）

＋2H＋　（4）D