高考化学常见难题大盘点铁和铁的化合物.docx
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高考化学常见难题大盘点铁和铁的化合物
2013高考化学常见难题大盘点：
铁和铁的化合物
1．例题精讲
例1.把铜粉和过量的铁粉加入到热的浓硝酸中，充分反应后，溶液中大量存在的金属阳离子是（）
A.只有Fe2+B.只有Fe3+
C.有Fe2+和Cu2+D.有Fe3+和Cu2+
思路与解析：
浓硝酸具有强氧化性，热的浓硝酸可将Fe和Cu分别氧化成Fe3+和Cu2+，过量的铁又与Fe2+和Cu2+反应生成Fe2+和Cu，所以充分后，溶液中大量存在的金属阳离子为Fe2+，故选A。
例2.将6g纯铁粉加入200mLFe2（SO4）3和CuSO4的混合溶液中充分反应后得到200mL0.5mol/L的FeSO4溶液和5.2g固体，求：
（1）反应后生成铜多少克？
（2）加入铁粉前Fe2（SO4）3物质的量浓度。
[思路]：
在Fe2（SO4）3和CuSO4的混合溶液中投入铁粉后，Fe3+和Cu2+均可与铁发生反应，但由于氧化性Fe3+>Cu2+，所以Fe应首先还原Fe3+，即首先发生反应：
Fe+2Fe3+=3Fe2+，但不可以只发生此反应，原因有二：
第一是若只发生此反应则说明铁粉较少，已完全反应无剩余，则不可能有5.2g不溶物；第二，若只发生此反应可依此反应计算出生成的FeSO4为（6g÷56g/mol）×3=0.32mol>0.1mol。
通过以上分析，可以看出，Fe在把全部的Fe3+还原后，不发生了还原Cu2+的反应，此时的Fe是否有剩余呢？
也就是余5.2g固体中肯定有Cu，是否含Fe呢？
这就是此题的关键所在，需通过计算推导确定。
[解析]：
发生反应的化学方程式为：
①Fe+Fe2（SO4）3=3FeSO4②Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
两个反应共生成FeSO4为：
0.2L×0.5mol/L=0.1mol
观察两个反应不难发现，若生成同样的FeSO4，②式消耗的铁更多。
假设0.1molFeSO4全部为②式产生，则此时消耗的铁将达最大量为a。
Fe～FeSO4
1mol1mol
a0.1mol
a=0.1mol，即铁为5.6g，则5.2g固体中含Cu也含剩余的Fe，设原溶液的Fe2（SO4）3和CuSO4的物质的量分别为x和y。
Fe+Fe2（SO4）3=3FeSO4Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
Xx3xyyyy
由题意得3x+y=0.1mol
6g-56g/mol×（x+y）+64g/mol×y=5.2g
解得：
x=0.02moly=0.04mol
则生成铜：
0.04mol×64g/mol=2.56g
原Fe2（SO4）3和物质的量浓度为0.02mol/0.2L=0.1mol/L
例3.mg铁粉与一定量的HNO3在一定条件下充分反应,将生成的气体与标准状况nL氧气混合,恰好能被水完全吸收,m和n的关系是什么?
[思路]此题看起来,涉及的化学反应相当复杂,因HNO3的浓度和用量不同,生成Fe（NO3）3还是Fe（NO3）2不能确定,HNO3的还原产物是NO还是NO2也不能确定。
所以消耗的氧气也无从下手求出.但是从始态和终态来看,HNO3的还原产物与氧气混合后,最终还是生成HNO3,这样消耗的氧气相当于把mg铁粉氧化成+2价或+3价化合物,用极端思考法很容易求出。
[解析]:
假设HNO3为稀的,铁与HNO3反应后的价态是+2,
则有:
3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O
（1）
4NO+3O2+2H2O=4HNO3
（2）
（1）×2+
（2）得：
2Fe+O2+4HNO3=2Fe（NO3）2+2H2O
可改写为：
2Fe+O2+4HNO3=2FeO+4HNO3
即：
2Fe+O2=2FeO
同理可得：
4Fe+3O2=2Fe2O3问题便得以解决
即：
当铁被氧化为+2价时，由电子得失守衡得：
m/56×2=n/22.4×4n=O.2m
当铁被氧化为=+3价时，由电子得失守衡得：
m/56×3=n/22.4×4n=O.3m
则m与n的关系是：
O.2m≤n≤O.3m
[小结]此题在解题过程中，巧妙得使用了始态和终态，使复杂的问题简单化。
氧化还原反应中，电子得失守衡的使用，避免了繁琐的计算，在应试中赢得了时间，思维训练方面堪称是一道好题。
例4.由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21：
8，，则这种混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是（）。
A.1：
2：
1B.2：
1：
1C.1：
1：
1D.1：
1：
3
[思路]：
可用平均组成法来求解：
[解析]在混合物中Fe原子和氧原子物质的量之比为（21/56）：
（8/16）=3：
4，则混合物的平均组成为Fe3O4，在三种组合中Fe3O4则不必多考虑，应注意FeO和Fe2O3混合后也应符合Fe3O4，所以在混合物中它们的物质的量之比必需是1：
1.故答案应选C、D。
例5.某铁的“氧化物”样品，用5mol/L的盐酸140mL恰好完全溶解，所得溶液还能吸收标准状况下0.56L氯气，使其中Fe2+全部转化为Fe3+。
该样品可能的化学式是（）
A.Fe2O3B.Fe3O4C.Fe4O5D.Fe5O7
[思路]：
利用正、负电荷相等列方程可快速解题。
[解析]设铁的氧化物中含O2-为xmol，则其化学式为FexOy，由O2-个数守恒有：
2yH++FexOy=yH2O+xFe+（2y/x）
2ymolymol
0.7molamol
2y：
y=0.7：
aa=0.35（mol）
设FexOy中含Fe2+bmol,则：
2Fe2++Cl2=Fe3＋+2Cl-
2mol22.4L
bmol0.56L
2：
b=22.4：
0.56b=0.05（mol）
设样品FexOy中含Fe3+为cmol,则由电荷守恒可得：
（2×0.05mol）×3cmol=2×0.35mol
解之得c=0.2mol
故样品FexOy中：
x：
y=（0.05+0.02）：
0.35=5：
7
即样品“氧化铁”化学式为：
Fe5O7。
例6：
试样x由氧化亚铁和氧化铜组成.取质量相等的两份试样，按下图所示进行实验.
（1）请写出步骤③中所发生的全部反应的离子方程式.
（2）若全部的溶液y和全部的粉末Z充分反应后，生成的不溶物的质量是m，则每份试样x中氧化铜的质量为（用m表示）.
[思路]：
本题第一问比较简单.发生的反应为：
Fe+Cu2+=Fe2++Cu，Fe+2H+=Fe2++H2↑
第二问是考查思维的严密性和敏捷性.由题意，反应后溶液中不含Cu2+，所以两份试样中的铜元素全部转化为单质铜，而溶液是强酸性，则固体物中无Fe,所以m为铜的质量.故一份试样中氧化铜的质量为
×MCuO=
m=
m.
[解析]：
（1）Fe+Cu2+=Fe2++CuFe+2H+=Fe2+H2↑
（2）
m
例7.在下列所指的各溶液中，分别滴加NH4SCN溶液后，溶液不呈血红色的是（）。
A.加入足量镁粉的Fe2（SO4）3溶液
B.加入过量铁粉的稀硝酸溶液
C.铁丝在足量的氯气中燃烧后，所得产物的溶液
D.长期暴露在空气中的绿矾溶液
[思路]：
实验室鉴定Fe3+的方法是利用KSCN溶液，它们相遇会呈血红色，若利用NH4SCN溶液，实质是一样的：
Fe3++SCN-=[Fe（SCN）]2+
Fe3+可以结合1～6个SCN-，产物皆为血红色。
A.足量的镁粉可以使Fe3+转化为Fe2+或Fe，因为反应后不再有Fe3+，所以加入SCN-后，不会出现血红色。
B.过量的铁与稀硝酸进行如下反应：
Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO↑+H2O2Fe3++Fe=3Fe2+
因为反应后无Fe3+，所以加入SCN-后，也不会出现血红色。
C.Fe在Cl2中燃烧的产物是FeCl3，它的水溶液中存在着大量的Fe3+，所以加入SCN-后，会出现血红色。
D.FeSO4溶液中的Fe2+因暴露在空气中会被空气中的氧气氧化成Fe3+：
4FeSO4+O2+2H2SO4=2Fe2（SO4）3+2H2O
所以加入SCN-后，会出现血红色。
[解析]：
选A、B。
例8.将8gFe2O3投入150mL某浓度的稀硫酸中，再投入7g铁粉收集到1.68LH2（标准状况），同时，Fe和Fe2O3均无剩余，为了中和过量的硫酸，且使溶液中铁元素完全沉淀，共消耗4mol/L的NaOH溶液150mL。
则原硫酸的物质的量浓度为（）。
A.1.5mol/LB.0.5mol/L
C.2mol/LD.1.2mol/L
[思路]：
粗看题目，这是一利用关系式进行多步计算的题目，操作起来相当繁琐，但如能仔细阅读题目，挖掘出隐蔽条件，不难发现，反应后只有Na2SO4存在于溶液中，且反应过程中SO42-并无损耗，根据Na+守恒，非常易求得SO42-即原硫酸的物质的量浓度为：
2mol/L，故选C。
例9．金属铜能被FeCl3的浓溶液腐蚀，其化学反应是：
Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2。
现将有铜的印刷线路板浸入120mLFeCl3的浓溶液中，有9.6gCu被腐蚀掉。
取出印刷线路板，向溶液中加入8.4g铁粉，经充分反应，溶液中还存在4.8g不溶物。
则：
（1）溶液中存在那些离子？
（2）离子的浓度各是多少？
（设溶液体积不变）
[思路]：
存在的不溶物有两种可能：
一可能是铁、铜混合物，二可能只是铁。
若为铁、铜混合物，则溶液中的Cu2+必然全部析出，即不溶物的质量大于9.6g，显然错误，故不溶物为Cu。
[解析]：
（1）溶液中存在的离子为：
Fe2+、Cu2+、Cl-。
（2）溶液中n（Cu2+）=（9.6g-4.8g）÷64g/mol=0.075mol
Cu2+的物质的量浓度为：
0.075mol÷0.12L=0.625mol/L
设被还原的Fe3+的物质的量为x：
根据Fe3+得电子数与Fe、Cu失电子数相等，列式为：
x×1=（8.4g÷56g/mol）×2+0.075mol×2=0.45mol
溶液中n（Fe3+）=8.4g÷56g/mol+0.45mol=0.6mol
Fe2+的物质的量浓度为：
0.6mol÷1.2L=5mol/L
Cl+的物质的量浓度为：
0.625mol/L×2+5mol/L×2=11.25mol/L。
例10：
氯化铜（CuCl2·2H2O）中含FeCl2杂质.为制得纯净氯化铜晶体，首先将其制成水溶液，然后按下面所示操作步骤进行提纯.
↓蒸发结晶
CuCl2·2H2O（纯）
（1）加入氧化剂X的目的是
（2）下列氧化剂中最适合本实验的是
A.H2O2B.KMnO4C.NaClOD.K2Cr2O7
（3）物质Y和沉淀Z的化学式分别是和.
（已知完全成氢氧化物所需PH值：
Fe3+为3.7，Cu2+为6.4，Fe2+为9.6.）
[思路]：
本题是对一个实验问题进行理论分析.
解答本题的关键是理解题中提供的一条中学未曾接触的信息的含意.由于Fe2+沉淀为Fe（OH）2的PH值与Cu2+沉淀为Cu（OH）2的PH较大，而与Fe3+沉淀为Fe（OH）3的PH相差较大，所以可以通过先将Fe2+氧化为Fe3+，再调节溶液的PH使铁以Fe（OH）3沉淀形式而被除去.为了使加入的氧化剂不带入新的杂质，显然用H2O2最好.出于同样的考虑，加入y调节溶液PH值时，应选用能与H+反应，而溶解度较小的物质如CuO为好，CuO稍多不会带入新杂质也不会使PH值升高太多而使Cu2+沉淀.
[解析]：
（1）使溶液A中的Fe2+氧化成Fe3+；
（2）A（3）Y：
CuO或Cu（OH）2Z：
Fe（OH）3
例11：
向含有0.8mol的稀硝酸溶液中慢慢加入22.4g的铁粉.假设反应分为两个阶段.第一阶段为：
Fe+HNO3
Fe（NO3）3+NO↑+H2O
（1）写出这两个阶段反应的离子方程式.
（2）求这两个阶段反应中，加入铁粉的物质的量和溶液中铁元素存在的形式.
（3）在图中画出溶液中Fe2+、
离子的物质的量随加入铁粉的物质的量变化的关系图像（纵坐标是溶液中离子的物质的量）.
分析：
铁与稀硝酸反应规律
①Fe+4HNO3
Fe（NO3）3+NO↑+2H2O
②3Fe+8HNO3
3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O
（1）当
≤
时，按反应①进行；
当
≥
时，按反应②进行.
当
≤
≤
时，则①②两反应都发生，且Fe、HNO3均反应完全.
（2）上述反应可以认为先发生反应①，若Fe有剩余则发生2Fe（NO3）3+Fe
3Fe（NO3）2.
答案为：
（1）Fe+4H++
Fe3++NO↑+2H2O
2Fe3++Fe
3Fe2+.
（2）①加入Fe粉为0～0.2mol时，存在形式为Fe3+.
②加入铁粉为0.2～0.3mol时，存在形式为Fe2+和Fe3+
③加Fe粉为n（Fe）≥0.3mol时，存在形式为Fe2+.
（3）如下图.
2．实战演练
一、选择题
1.铁屑溶于过量的稀硫酸，过滤后向滤液中加入适量硝酸，再加入过量的氨水，有红褐色沉淀生成。
过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。
上述沉淀和残渣分别为
A.Fe（OH）3;Fe2O3B.Fe（OH）2;FeO
C.Fe（OH）2、Fe（OH）3;Fe3O4D.Fe2O3;Fe（OH）3
2.要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋进行如下实验操作时最佳顺序为
①加入足量氯水②加入足量KMnO4溶液③加入少量NH4SCN溶液
A.①③B.③②
C.③①D.①②③
3.在氯化铁、氯化铜和盐酸混合液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是
A.Cu2＋B.Fe3＋
C.Fe2＋D.H＋
4.在FeCl3,CuCl2,FeCl2的混合溶液中，Fe3＋,Cu2＋和Fe2＋的物质的量之比为3∶2∶1,现加入适量铁粉，使溶液中三种离子物质的量浓度之比变化为1∶2∶4,则参加反应的铁粉与原溶液Fe3＋的物质的量之比为
A.2∶1B.1∶2
C.1∶3D.1∶4
5.在浓度均为3 mol·L－1的盐酸和硫酸各100 ｍL中，分别加入等质量的铁粉，反应完毕后生成气体的质量比为3∶4，则加入铁粉的质量为
A.5．6 ｇB．8．4 ｇ
C．11．2 ｇＤ．1．8 ｇ
6.把ag铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。
过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到的红色粉末的质量仍为ag，则原合金中铁的质量分数为
A.70%B.52.4%
C.47.6%D.30%
7.制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为2FeCl3＋Cｕ===2FeCl2＋CｕCl2。
向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是
A.烧杯中有铜无铁B.烧杯中有铁无铜
C.烧杯中铁、铜都有D.烧杯中铁、铜都无
8.某溶液中含有大量的Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋和NH
，其c（H＋）=10－2mol·L－1，在该溶液中可以大量存在的阴离子是
A.SO
B.NO
C.SCN－D.CO
9.某强酸性溶液中可能存在NO
、Cl－、I－、Fe3＋中的一种或几种。
向该溶液中加入溴水，单质溴被还原，由此推断溶液中
A.不含NO
、也不含Fe3＋
B.含有NO
、I－、Cl－
C.含I－，但不能确定是否含Cl－
D.含有Fe3＋
10.用足量的稀硫酸溶解FeS和Fe（OH）3的混合物28．3 ｇ，最终得到沉淀1．6 ｇ，则原混合物中FeS的质量可能是
A．4．4 ｇB．7．8 ｇ
C．13．5 ｇD．17．6 ｇ
二、非选择题（共50分）
11.在烧制砖瓦时，用粘土做成的坯经过烘烧后，铁的化合物转化成而制得红色砖瓦。
若烘烧后期从窑顶向下慢慢浇水，窑内会产生大量的气体，它们把该红色物质还原成的黑色化合物是，同时还有未烧的碳颗粒，而制得了青色砖瓦。
12.有关物质间有下图所示的转化关系。
其中：
A的浓溶液与单质B在加热时才发生反应①；A的稀溶液与足量B发生反应②。
据此填写下列空白：
（1）反应④的现象是。
（2）写出反应②的离子方程式。
（3）根据题示信息判断，A的浓溶液和单质B加热时能否产生G，说明理由（写出化学方程式回答）：
。
13.室温下，单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体，在合适反应条件下，它们可以按下图进行反应。
又知E溶液是无色的，请回答：
反应流程
（1）A是，B是，
C是。
（请填化学式）
（2）反应①的化学方程式为：
。
（3）反应③的化学方程式为：
。
（4）反应④的化学方程式为：
。
14.A、B、C、D、E分别是铁的单质或铁的化合物。
其相互反应关系如下图所示：
根据上图所示变化，要求回答：
（1）推断A、B、C、D、E各是什么物质
A、B、C、D、E；
（2）写出各步反应的化学方程式：
①;
②;
③;
④;
⑤;
⑥;
⑦;
⑧。
15.将一生锈的铁片置于稀HNO3中充分反应后，共收集到11.2L（标准状况）NO气体，溶液中还剩余5g固体残渣，在过滤后的滤液中通入35.5g氯气，恰好使溶液中的Fe2＋全部氧化。
求原带锈铁片的质量和铁锈的质量分数（铁锈成分以Fe2O3计）。
16.已知Fe2O3在高炉中有下列反应：
Fe2O3＋CO
2FeO＋CO2
反应形成的固体混合物（含Fe2O3和FeO）中，元素铁和氧的质量比用m（Fe）∶m（O）表示。
（1）上述固体混合物中，m（Fe）∶m（O）不可能是（选填a、b、c多选扣1分）。
a.21∶9b.21∶7.5c.21∶6
（2）若m（Fe）∶m（O）=21∶8，计算Fe2O3被CO还原的百分率。
（3）设Fe2O3被CO还原的百分率为A%，则A%和混合物中m（Fe）∶m（O）的关系式为［用含m（Fe）、m（O）的代数式表示］A%=。
请在下图中画出A%和m（Fe）∶m（O）关系的图形。
（4）如果Fe2O3和CO的反应分两步进行：
3Fe2O3＋CO
2Fe3O4＋CO2Fe3O4＋CO
3FeO＋CO2
试分析反应形成的固体混合物可能的组成及相应的m（Fe）∶m（O）［令m（Fe）∶
m（O）=21∶a，写出a的取值范围］。
将结果填入下表。
混合物组成（用化学式表示）
a的取值范围
参考答案
一、1.解析：
Fe
Fe2＋
Fe3+
Fe（OH）3
Fe2O3。
答案：
A
2.B3.C
4.解析：
根据2Fe3++Fe===3Fe2＋知，消耗1molFe生成3molFe2＋，还消耗2molFe3+。
答案：
C
5.C6.A7.B8.A9.C10.AD
二、11.Fe2O3CO和H2Fe3O4、FeO
12.
（1）白色沉淀
灰绿色
红褐色沉淀
（2）3Fe＋2NO
＋8H＋===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
（3）由反应2HNO3＋NO===3NO2＋H2O知，在浓HNO3中不可能生成NO
13.
（1）FeCl2H2
（2）2Fe+3Cl2
2FeCl3
（3）2HCl+Fe===FeCl2+H2↑
（4）2FeCl2+Cl2===2FeCl3
14.
（1）FeFeCl3FeCl2Fe（OH）3Fe2O3
（2）略
15.65g20.5%
16.
（1）ac
（2）设Fe2O3原有n0mol，还原百分率为A%，则有
A%=
≈33.3%
（3）3－
（4）Fe2O3、Fe3O48＜a＜9
Fe3O4、FeO6＜a＜8
Fe2O3、Fe3O4、FeO6＜a＜9
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