高中化学导与练一轮复习资料第3讲 铁及其重要化合物.docx
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高中化学导与练一轮复习资料第3讲铁及其重要化合物
第3讲 铁及其重要化合物
课时集训
测控导航表
考点
基础题组
能力题组
挑战题组
铁及其化合物
1,3
6
“铁三角”的转化关系
及Fe2+、Fe3+的检验
2,4
8,10,12
守恒思想在铁及其
化合物计算中的应用
5
7
13
综合
9,11
14
1.下列关于铁的叙述正确的是（ B ）
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,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。
2.下列离子在指定溶液中能大量共存的是（ D ）
A.1.0mol·L-1的KNO3溶液:
H+、Fe2+、Cl-、S
B.1.0mol·L-1的FeCl2溶液:
N
、Na+、K+、ClO-
C.使酚酞变红的溶液中:
Na+、Cl-、S
、Fe3+
D.酸性溶液中:
N
、S
、Fe3+、Mg2+
解析:
A项中KNO3在酸性条件下能氧化Fe2+;B项中ClO-能氧化Fe2+;C项中Fe3+在碱性条件下生成沉淀。
3.铁屑溶于过量稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量氨水,有白色沉淀生成,过滤,在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止,得到红棕色残渣,上述沉淀和残渣分别是（ B ）
A.Fe（OH）3 Fe2O3B.Fe（OH）2 Fe2O3
C.Fe（OH）2 Fe（OH）3D.Fe（OH）2 Fe3O4
解析:
铁与稀硫酸反应生成FeSO4,再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe（OH）2,在空气中加热Fe（OH）2,铁元素被氧化为+3价,最后所得红棕色残渣为Fe2O3。
4.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是（ A ）
选项
操作和现象
结论或目的
A
向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液2～3滴,溶液呈红色
红砖中含有Fe2O3
B
CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液,溶液不显红色
黑色固体中没有Fe3O4
C
取少量Fe（NO3）2试样加水溶解,加稀H2SO4酸化,滴加KSCN溶液,溶液变为红色
该Fe（NO3）2试样已经变质
D
向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色
原溶液中含有Fe2+
解析:
B项中CO还原Fe2O3得到单质Fe,即使有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项中相当于存在HNO3,其具有强氧化性,能将Fe2+氧化成Fe3+,遇KSCN溶液呈红色,无法证明样品是否变质,错误;D项中若原溶液中不含有Fe2+,含有Fe3+,也会出现同样的现象,错误。
5.（2016·湖北孝感模拟）向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300mL1mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,所得溶液中不含Fe3+,若用过量的CO在高温下还原相同质量的原混合物,固体减少的质量为（ A ）
A.2.4gB.6.4gC.4.8gD.1.6g
解析:
加入盐酸后发生反应:
Fe2O3+6HCl
2FeCl3+3H2O①,2Fe3++Cu
2Fe2++Cu2+ ②,由①可得n（O）=3n（Fe2O3）=
n（HCl）=0.3×1mol×
=0.15mol,由质量守恒可得,固体减少的质量为Fe2O3中氧的质量,为0.15mol×16g/mol=2.4g。
6.（2016·上海卷,12）下列各组混合物,使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是（ D ）
A.氧化镁中混有氧化铝
B.氯化铝溶液中混有氯化铁
C.氧化铁中混有二氧化硅
D.氯化亚铁溶液中混有氯化铜
解析:
A.MgO与NaOH不反应,Al2O3可以与NaOH发生反应产生NaAlO2,过滤后洗涤,就可得到纯净的MgO,向滤液中加入适量盐酸,过滤将沉淀洗涤、干燥、加热可得Al2O3;B.向溶液中加入过量的NaOH溶液,氯化铁变为Fe（OH）3沉淀,氯化铝变为NaAlO2,过滤,然后向滤液中加入适量的盐酸,当沉淀达到最大值时,过滤,得到Al（OH）3,再分别向两种物质的沉淀中加入适量的盐酸溶解,就可得到氯化铁溶液和氯化铝溶液;C.二氧化硅可以与NaOH发生反应,而氧化铁与NaOH不能发生反应,加入过量的NaOH溶液,然后过滤、洗涤,就得到纯净的氧化铁,向滤液中加入足量盐酸,过滤、洗涤、干燥、加热可得SiO2;D.两者都可以与NaOH发生反应,当再向得到的沉淀中加入盐酸时,两者都溶解,不能分离、提纯两者。
7.（2016·西安铁一中检测）高温条件下,将24gCuO、Fe2O3的混合物与充足的CO完全反应,并将反应后的气体全部通入澄清石灰水中,得到白色沉淀40g。
下列有关叙述中不正确的是（ B ）
A.原混合物中CuO与Fe2O3物质的量之比为1∶1
B.反应后所得CO2的质量为40g
C.参加反应的CO的质量为11.2g
D.原混合物中CuO与Fe2O3的质量比为1∶2
解析:
根据题意写出有关的化学方程式:
CO+CuO
Cu+CO2、3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2、CO2+Ca（OH）2
CaCO3↓+H2O,生成0.4mol碳酸钙,根据碳原子守恒可知反应后所得CO2为0.4mol,其质量为17.6g;参加反应的CO也为0.4mol,其质量为11.2g;再根据氧原子守恒,可知24gCuO、Fe2O3的混合物中一共含有0.4mol氧原子,可得含CuO0.1mol、Fe2O30.1mol,CuO与Fe2O3物质的量之比为1∶1,CuO与Fe2O3的质量比为1∶2。
8.（2016·江苏泰州模拟）关于Fe3+、Fe2+性质实验的说法错误的是（ C ）
A.用图示装置可以制备沉淀Fe（OH）2
B.配制FeCl3溶液时,先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度
C.FeCl3溶液中滴加KSCN溶液会生成红色沉淀
D.向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化
解析:
由图可知,A中发生Fe与稀硫酸的反应生成硫酸亚铁和氢气,利用氢气将装置中的空气排出,然后关闭C,氢气将硫酸亚铁压入B中,硫酸亚铁与NaOH反应生成Fe（OH）2,A正确;B项,FeCl3易水解,配制溶液时应防止溶液因水解而生成氢氧化铁沉淀,可先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度,正确;C项,FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,溶液变红色,无沉淀,错误;D项,Fe3+与铁反应可生成Fe2+,则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化,正确。
9.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（ D ）
选项
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项中红棕色斑点是Fe2O3·xH2O;C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO。
10.硫酸亚铁是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质。
下列说法错误的是（ D ）
A.碱式硫酸铁水解能产生Fe（OH）3胶体,可用作净水剂
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:
碱式硫酸铁电离产生Fe3+,Fe3+能发生水解生成Fe（OH）3胶体,Fe（OH）3胶体具有吸附性,可用作净水剂,A正确;NH4HCO3不稳定,受热易分解,所以为防止NH4HCO3分解,生产FeCO3需在较低温度下进行,B正确;KSCN溶液遇Fe2+溶液无现象,（NH4）2Fe（SO4）2若被氧化则生成Fe3+,KSCN溶液遇Fe3+溶液变红,C正确;（NH4）2Fe（SO4）2在水中的溶解度比FeSO4的小,所以FeSO4才能与（NH4）2SO4反应生成（NH4）2Fe（SO4）2,D错误。
11.某盐是一种重要的化工原料,在印染、制革、木材和农业等领域有重要用途,其溶液可能含有N
、Al3+、S
、Fe2+、Cl-等若干种离子。
某同学设计并完成了如下实验:
根据以上的实验操作与现象,该同学得出的结论不正确的是（ C ）
A.试样中肯定有N
、S
和Fe2+
B.试样中一定没有Al3+
C.若气体甲在标准状况下体积为0.448L,沉淀丙和沉淀戊分别为1.07g和4.66g,则可判断溶液中还含有Cl-
D.该盐工业上可以用作净水剂
解析:
气体甲为NH3,白色沉淀乙为Fe（OH）2,白色沉淀戊为BaSO4,所以原溶液中一定有N
、S
、Fe2+。
根据溶液丁中通入过量CO2气体,无明显现象,则原溶液中一定不含Al3+;C项,n（N
）=0.02mol,n（Fe2+）
=0.01mol,n（S
）=0.02mol,正好符合电荷守恒,所以原溶液中
无Cl-。
12.（2016·北京丰台区模拟）某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化的实验:
实验Ⅰ:
将Fe3+转化为Fe2+（如图）
（1）Fe3+与Cu粉发生反应的离子方程式为 。
（2）探究白色沉淀产生的原因,请填写实验方案:
查阅资料:
ⅰ.SCN-的化学性质与I-相似
ⅱ.2Cu2++4I-
2CuI↓+I2
实验方案
现象
结论
步骤1:
取4mL mol/LCuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液
产生白色沉淀
CuSO4与KSCN反应产生了白色沉淀
步骤2:
取
无明显
现象
Cu2+与SCN-反应的离子方程式为 。
实验Ⅱ:
将Fe2+转化为Fe3+
实验方案
现象
向3mL0.1mol/LFeSO4溶液中加入1mL8mol/L稀硝酸
溶液变为棕色,放置一段时间后,棕色消失,溶液变为黄色
探究上述现象出现的原因:
查阅资料:
Fe2++NO
Fe（NO）2+（棕色）
（3）用离子方程式解释NO产生的原因 。
（4）从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析:
反应Ⅰ:
Fe2+与HNO3反应;反应Ⅱ:
Fe2+与NO反应
①依据实验现象,甲认为反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ （填“快”或“慢”）。
②乙认为反应Ⅰ是一个不可逆反应,并通过实验证明其猜测正确,乙设计的实验方案是
。
③请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因:
。
解析:
（1）Fe3+与Cu粉发生反应的离子方程式为2Fe3++Cu
2Fe2++Cu2+。
（2）由反应2Fe3++Cu
2Fe2++Cu2+,可知图中得到上层清液中Fe2+为
0.2mol/L,Cu2+为0.1mol/L,分别取相同浓度的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液,滴入KSCN溶液进行对照实验,故实验方案为
步骤1:
取4mL0.1mol/LCuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液;
步骤2:
取4mL0.2mol/LFeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液。
由题目信息ⅱ可知,Cu2+与SCN-反应生成CuSCN沉淀,同时生成（SCN）2,反应离子方程式为2Cu2++4SCN-
2CuSCN↓+（SCN）2。
（3）亚铁离子具有还原性,酸性条件下硝酸根具有强氧化性,反应生成铁离子、NO与水,反应的离子方程式为3Fe2++4H++N
3Fe3++NO↑+
2H2O。
（4）①溶液先变为棕色,放置一段时间后,棕色消失,溶液变为黄色,反应速率快的反应现象最先表现,反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的慢。
②反应中硝酸过量,若存在平衡,溶液中含有Fe2+,否则没有Fe2+,具体的实验方案是取反应后的黄色溶液于试管中,向其中加入几滴K3[Fe（CN）6]溶液,溶液无明显变化,说明反应Ⅰ是不可逆反应。
③Fe2+被硝酸氧化为Fe3+,导致溶液中Fe2+浓度降低,导致平衡Fe2++NO
Fe（NO）2+逆向移动,最终Fe（NO）2+完全转化为Fe3+,溶液由棕色变为黄色。
答案:
（1）2Fe3++Cu
2Fe2++Cu2+
（2）0.1 4mL0.2mol/LFeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液 2Cu2++4SCN-
2CuSCN↓+（SCN）2
（3）3Fe2++4H++N
3Fe3++NO↑+2H2O
（4）①慢
②取反应后的黄色溶液于试管中,向其中加入几滴K3[Fe（CN）6]溶液,溶液无明显变化,说明反应Ⅰ是不可逆反应
③Fe2+被硝酸氧化为Fe3+,导致溶液中Fe2+浓度降低,导致平衡Fe2++NO
Fe（NO）2+逆向移动,最终Fe（NO）2+完全转化为Fe3+,溶液由棕色变为黄色
13.导学号16972079将一定质量的铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入100mL4.40mol·L-1盐酸中,充分反应后产生896mLH2（标准状况）,残留固体1.28g。
过滤,滤液中无Cu2+。
将滤液加水稀释到200mL,测得其中c（H+）为0.400mol·L-1。
则原混合物中单质铁的质量是（ C ）
A.2.24gB.3.36g
C.5.60gD.10.08g
解析:
根据滤液中还有较多H+剩余,没有Cu2+,可知残留物没有Fe,只有Cu。
而Cu可以残留说明溶液中没有Fe3+,阳离子为H+和Fe2+。
生成的Cu为
=0.02mol,生成的H2为
=0.04mol,反应有CuO+2H+
Cu2++H2O,Fe2O3+6H+
2Fe3++3H2O,Fe+2Fe3+
3Fe2+、Fe+Cu2+
Fe2++Cu,Fe+2H+
Fe2++H2↑。
设原有Fe为xmol,Fe2O3为
ymol,根据得失电子总数相等知,2x=2y+2×0.02+2×0.04;又根据Cl守恒知,2（x+2y）+0.2×0.400=0.1×4.40。
将上述两式联立解得x=
0.10,y=0.04。
原混合物中单质铁的质量为56g·mol-1×0.10mol
=5.60g。
14.导学号16972080铁及其化合物有丰富多彩的化学性质。
回答下列问题:
（1）铁元素在周期表中的位置为第 周期第 族。
（2）FeCl3溶液可用于吸收尾气中的SO2,写出该反应的离子方程式:
。
（3）某化学兴趣小组同学用如图装置,充分加热硫酸亚铁晶体（FeSO4·xH2O）至完全分解。
①装置A中需持续通入N2,其目的是 。
②充分反应一段时间后,小组同学观察到实验现象为:
装置A中残留有红棕色固体,装置B中固体变蓝,C中溶液褪色,请写出FeSO4分解的化学方程式:
。
③装置D中干燥管的作用为 。
④小组同学利用数字化实验仪器测定了不同温度时FeSO4·xH2O分解的质量变化情况,得到如图关系:
实验结束后,装置B质量增加12.6g,结合上图数据,确定FeSO4·xH2O中的x= 。
解析:
（1）铁的原子序数是26,位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族。
（2）SO2通入FeCl3溶液中,Fe3+被还原为Fe2+,SO2被氧化为S
根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒写出离子方程式:
2Fe3++SO2+2H2O
2Fe2++S
+4H+。
（3）①装置A中需持续通入氮气的作用主要是排出装置中的空气及将装置A中生成的气体全部排出。
②装置A中残留有红棕色固体,说明产物中有Fe2O3,装置C中高锰酸钾溶液褪色,说明还有SO2气体生成,根据氧化还原反应的规律可写出发生反应的化学方程式为2FeSO4
Fe2O3+SO2↑+SO3↑。
④根据图像可知,最终生成的氧化铁质量是8g,装置B增重12.6g,说明生成水的质量为12.6g。
根据2FeSO4·xH2O～Fe2O3～2xH2O,可知Fe原子和H2O的个数比为1∶x,则
∶
=1∶x,解得x=7。
答案:
（1）四 Ⅷ
（2）2Fe3++SO2+2H2O
2Fe2++S
+4H+
（3）①排出装置中的空气,并将晶体分解的气体产物全部从A中排出
②2FeSO4
Fe2O3+SO2↑+SO3↑
③防止氢氧化钠溶液倒吸
④7
【教师用书备用】
（2016·河南安阳模拟）铁矿石是工业炼铁的主要原料之一,其主要成分为铁的氧化物（设杂质中不含铁元素和氧元素,且杂质不与H2SO4反应）。
某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究。
Ⅰ.铁矿石中含氧量的测定
①按如图组装仪器,检查装置的气密性;
②将5.0g铁矿石放入硬质玻璃管中,装置B、C中的药品如图所示（夹持仪器均省略）;
③从左端导气管口处不断地缓缓通入H2,待C装置出口处H2验纯后,点燃A处酒精灯;
④充分反应后,撤掉酒精灯,再持续通入氢气至完全冷却。
（1）装置C的作用为 。
（2）测得反应后装置B增重1.35g,则铁矿石中氧的百分含量为
。
（3）若将H2换成CO,则还需补充 装置。
Ⅱ.铁矿石中含铁量的测定
10.0g铁矿石
滤液A
溶液B
取20.00mLB的稀溶液
消耗KI溶液VmL
（4）步骤④中煮沸的作用是 。
（5）步骤⑤中用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外,还有
。
（6）下列有关步骤⑥的操作中说法正确的是 。
a.因为碘水为黄色,所以滴定过程中不需加指示剂
b.滴定过程中可利用淀粉溶液作为指示剂
c.滴定管用蒸馏水洗涤后可以直接装液
d.锥形瓶不需要用待测液润洗
e.滴定过程中,眼睛注视滴定管中液面变化
f.滴定结束后,30s内溶液不恢复原来的颜色,再读数
（7）若滴定过程中消耗0.5000mol·L-1的KI溶液20.00mL,则铁矿石中铁的百分含量为 。
Ⅲ.（8）由Ⅰ、Ⅱ可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为
。
解析:
Ⅰ.
（1）该实验中,氢气和氧化铁反应生成金属铁和水,根据固体质量的变化来计算铁的含量,B处的干燥管作用是吸收产生的水蒸气,所以C装置要防止空气中的水蒸气和CO2进入B中,影响测定结果。
（2）测得反应后装置B增重1.35g,根据反应的实质,氧元素的质量分数是
×100%=24%。
（3）因CO有毒,不能排放到空气中,应加尾气处理装置。
Ⅱ.（4）通入足量的氯气,煮沸的作用是赶走溶液中溶解的过量的Cl2,否则Cl2会与KI反应,带来实验误差。
（5）若稀释到250mL,采用的仪器有:
烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶。
（6）a.碘水为黄色,三价铁离子也是黄色,滴定过程中需加指示剂,a
错误;
b.滴定过程中,三价铁离子可以和碘离子发生反应生成亚铁离子和碘单质,碘单质遇到淀粉溶液显示蓝色,但不能确定是否达到滴定终点,b错误;
c.滴定管用蒸馏水洗涤后必须用标准液润洗,c错误;
d.锥形瓶不需要用待测液润洗,d正确;
e.滴定过程中,眼睛注视锥形瓶中颜色的变化,e错误;
f.滴定结束后,30s内溶液不恢复原来的颜色再读数,f正确。
（7）由于所取溶液（含Fe3+）的体积与消耗KI溶液的体积相等,反应
的方程式为2Fe3++2I-
2Fe2++I2,结合方程式可知,c（Fe3+）=c（KI）=
0.5mol·L-1,所以铁元素的百分含量为
×100%
=70%。
Ⅲ.（8）铁的质量分数是70%,氧元素的质量分数是24%,所以100g铁矿石中,铁元素的质量是70g,氧元素的质量是24g,铁元素和氧元素的物质的量之比为
∶
=5∶6,铁的氧化物的化学式为Fe5O6。
答案:
（1）防止空气中的水蒸气和CO2进入B中,影响测定结果
（2）24%
（3）尾气处理
（4）赶走溶液中溶解的过量的Cl2
（5）250mL容量瓶
（6）df （7）70%
（8）Fe5O6
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