1、第7讲铁及其重要化合物A组基础必做题(40分)一、选择题(本题包括4小题，每题4分，共16分)1(2021浙江高三检测)球墨铸铁中含有一种铁碳化合物X。实验小组为测定化合物X的组成设计实验如下：下列说法不正确的是(B)A固体2是氧化铁BX的化学式可以表示为Fe3C2C溶液甲加热、蒸发、灼烧也可得到24.0 g固体DX与足量的热浓硝酸反应有NO2和CO2生成解析X在空气中煅烧转化为CO2气体与铁的氧化物，再经盐酸、氯气处理后得到FeCl3溶液(溶液乙)，加热、蒸发时，FeCl3水解得到Fe(OH)3，灼烧Fe(OH)3得到固体Fe2O3(固体2)，A正确；n(Fe2O3)0.15 mol，n(F
2、e)0.3 mol，m(Fe)16.8 g，m(C)18.0 g16.8 g1.2 g，n(C)0.1 mol，n(Fe)n(C)31，X的化学式可以表示为Fe3C，B错误；溶液甲加热、蒸发、灼烧过程中，Fe2会被空气氧化为Fe3，最后得到的固体也是Fe2O3，C正确；浓硝酸和铁碳化合物反应，碳元素被氧化成CO2，氮元素被还原为NO2，D正确。2(2021山东德州月考)将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应，下列对反应情况设想的评价正确的是(D)选项反应情况设想评价A当铁，铜均不剩余时，溶液中一定有Fe2、Cu2，一定无Fe3正确，Fe3和Fe、Cu均可反应B当铁、铜均有剩余时，溶液中一定有Fe
3、2、Cu2，无Fe3正确，Fe和Cu都与Fe3反应，故有Fe2和Cu2，无Fe3C当铜有剩余，铁无剩余时，溶液中一定只有Fe2，无Cu2正确，Cu有剩余，故无Cu2D当铁有剩余，铜无剩余时，溶液中一定有Fe2、Cu2不正确，不可能有Fe剩余而无Cu剩余，因为Fe比Cu优先与Fe3反应解析当铁、铜均不剩余时，Fe3和Fe、Cu均可反应，故溶液中一定有Fe2、Cu2，若恰好完全反应，则无Fe3，若氯化铁过量，则含有Fe3，A错误；当铁、铜均有剩余时，Fe与Cu2和Fe3都反应，故溶液中一定有Fe2，无Fe3、Cu2，B错误；当铜有剩余，铁无剩余时，溶液中一定有Fe2，若铁与Fe3恰好完全反应，而C
4、u未与Fe3反应，则无Cu2，若Fe3与Fe、Cu均反应，则含有Cu2，C错误；不可能有Fe剩余，Cu不剩余，因为Fe比Cu优先与Fe3反应，D正确。3(2021广西高三检测)以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl36H2O)的工艺流程如图所示，下列说法不正确的是(A)A酸溶过程使用的酸也可以是硝酸，且过量B为了防止污染，焙烧过程中产生的SO2要回收利用C通氯气的目的是氧化Fe2D由FeCl36H2O制取无水FeCl3需要在氯化氢的气流中加热解析若用过量硝酸酸溶，会引入NO，A错误；SO2是一种污染气体，必须回收利用，B正确；通入Cl2的目的是将Fe2全部氧化为Fe3，C
5、正确；为了防止Fe3水解，由FeCl36H2O制取无水FeCl3时需要在HCl的气流中加热，D正确。4(2021浙江宁波镇海中学模拟)如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验提供的试剂：铁屑、6 molL1硫酸溶液、NaOH溶液。下列说法错误的是(B)AB中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是铁屑B实验开始时应先将活塞E关闭C生成Fe(OH)2的操作：关闭E，将A中溶液压入B中D取下装置B中的橡皮塞，使空气进入，有关反应的化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3解析制取硫酸亚铁需要铁屑，蒸馏烧瓶中应预先加入的试剂是铁
6、屑，A项正确；稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气，如果不打开活塞E，会造成实验失败，B项错误；铁和硫酸反应有氢气生成，关闭活塞E，氢气所产生的压强逐渐增大，导致FeSO4溶液被压入B瓶中进行反应生成氢氧化亚铁，所以操作为：关闭活塞E，使FeSO4溶液被压入B瓶进行反应，C项正确；氢氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化，最终生成红褐色的氢氧化铁，反应方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，D项正确。二、非选择题(本题包括2小题，共24分)5(2021新疆昌吉月考)铁是人类较早使用的金属之一。运用铁及其化合物的知识，完成下列问题。(1)向沸水中逐滴滴加1 mol/L FeCl3溶液
7、，至液体呈透明的红褐色，该分散系中粒子直径的范围是1100nm。(2)电子工业需要用30%的FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜，制造印刷电路板，请写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式：2Fe3Cu=2Fe2Cu2。某校同学为测定FeCl3腐蚀铜后所得溶液的组成，进行了如下实验：首先取少量待测溶液，滴入KSCN溶液呈红色，则溶液中含有的金属阳离子是Fe3、Fe2、Cu2，在此基础上，又进行了定量组成的测定：取50.0 mL待测溶液，向其中加入足量的AgNO3溶液，得白色沉淀，过滤、洗涤(填实验操作)、干燥、称量，沉淀质量为43.05 g。(3)欲从废水中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，设计实验方
8、案如下：A请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式：Fe；FeCl2；Cu、Fe；HCl。B请写出通入的化学方程式2FeCl2Cl2=2FeCl3。解析(1)透明的红褐色液体是胶体，胶体的粒子直径在1100 nm之间。(2)FeCl3中铁元素是3价，最高价态，有氧化性，能被还原剂还原成2价，铜单质是0价，具有还原性，能被氧化成2价，所以离子方程式为2Fe3Cu=2Fe2Cu2。滴入KSCN溶液呈红色，证明溶液中Fe3有剩余，溶液中含有的金属阳离子是Fe3、Fe2、Cu2。(3)制取氯化铁溶液，金属是铁；滤液是氯化亚铁溶液；加入的铁过量，滤渣是铁和铜；然后溶解铁，应该是盐酸。是将亚铁离子氧化
9、成三价铁离子，反应的方程式是2FeCl2Cl2=2FeCl3。6(2021河南开封调研)纳米材料一直是人们研究的重要课题，例如纳米级Fe粉表面积大，具有超强的磁性、高效催化性等优良的性质。查阅资料：在不同温度下，纳米级Fe粉与水蒸气反应的固体产物不同，温度低于570 时生成FeO，高于570 时生成Fe3O4。甲同学用图甲所示装置进行纳米级Fe粉与水蒸气反应的实验，乙同学用图乙所示的装置进行纳米级Fe粉与水蒸气的反应并验证产物。(1)甲装置中纳米级Fe粉与水蒸气反应的化学方程式是FeH2O(g)FeOH2。(2)甲装置中仪器a的名称为蒸发皿。(3)乙同学为探究实验结束后试管内的固体物质成分，进
10、行了下列实验：实验步骤实验操作实验现象将反应后得到的黑色粉末X(假定为均匀的)，取出少量放入另一试管中，加入少量盐酸，微热黑色粉末逐渐溶解，溶液呈浅绿色；有少量气泡产生向实验得到的溶液中滴加几滴KSCN溶液，振荡溶液没有出现红色根据以上实验，乙同学认为该条件下反应的固体产物为FeO。丙同学认为乙同学的结论不正确，他的理由是加入KSCN溶液，溶液没有出现红色，也可能是因为Fe过量，与生成的Fe3反应转化为Fe2(用简要文字描述)。(4)丁同学称取5.60 g Fe粉，用乙装置反应一段时间后，停止加热。将试管内的固体物质在干燥器中冷却后，称得质量为6.88 g，则丁同学实验后的固体物质中氧化物的质
11、量分数为67.4%(结果保留三位有效数字)。解析(1)根据已知“纳米级Fe粉与水蒸气反应，温度低于570 时生成FeO”，甲装置用酒精灯加热，反应温度较低，产物为FeO，Fe失电子，水中H得电子，生成氢气，则反应的化学方程式为FeH2O(g)FeOH2。(2)装置甲中仪器a为蒸发皿。(3)加入KSCN溶液，溶液没有出现红色，说明溶液中没有Fe3，可能是因为纳米级Fe粉与水蒸气反应的过程中Fe过量，Fe没有反应完，可能发生反应Fe2Fe3=3Fe2，所以看不到红色。(4)用乙装置反应，反应温度高于570 ，则Fe粉与水蒸气反应的固体产物为Fe3O4，反应后所得固体的质量为6.88 g，其中氧原子
12、的质量为m(O)6.88 g5.60 g1.28 g，则n(O)0.08 mol，由关系式Fe3O44O，可得n(Fe3O4)0.02 mol，所以固体物质中氧化物的质量分数100%100%67.4%。B组能力提升题(60分)一、选择题(本题包括4小题，每题6分，共24分)1.(2021湖北黄石模拟)某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2的浓度与加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示，则溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为(D)A111B131C338D114解析依次发生的反应是Fe4HNO3(稀)=Fe(NO
13、3)3NO2H2O,2Fe(NO3)3Fe=3Fe(NO3)2，Cu(NO3)2Fe=Fe(NO3)2Cu，稀硝酸消耗1 mol Fe同时生成1 mol Fe(NO3)3，Fe(NO3)3消耗1 mol Fe，消耗1 mol Fe分别需要4 mol HNO3、2 mol Fe(NO3)3和1 mol Cu(NO3)2，则原溶液中有4 mol HNO3、1 mol Fe(NO3)3、1 mol Cu(NO3)2，则溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为114。2(2021山东济南高三检测)在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.1
14、 mol的混合溶液中加入0.1 mol铁粉，充分搅拌后铁粉完全反应，同时析出0.1 mol Ag。则下列结论中不正确的是(D)A向反应后的溶液中继续加入少量铁粉，铁粉可以继续溶解B氧化性：AgFe3Cu2Zn2C反应后溶液的质量减轻D反应后溶液中Cu2与Fe2的物质的量之比为11解析向混合溶液中加入0.1 mol铁粉，充分搅拌后铁粉完全反应，同时析出0.1 mol Ag，溶液中Fe3、Ag都完全反应。根据反应2AgFe=Fe22Ag、2Fe3Fe=3Fe2可知，向反应后的溶液中继续加入少量铁粉，发生反应FeCu2=Fe2Cu，铁粉可以继续溶解，A正确；氧化性强弱顺序为AgFe3Cu2Zn2，B
15、正确；由反应2AgFe=Fe22Ag、2Fe3Fe=3Fe2可知，溶解0.1 mol Fe，置换出0.1 mol Ag，消耗Fe的质量小于0.1 mol Ag的质量，导致溶液质量减轻，C正确；由反应2AgFe=Fe22Ag和2Fe3Fe=3Fe2可知，反应共生成0.2 mol Fe2，而0.1 mol Cu2没有参加反应，则反应后溶液中Cu2与Fe2的物质的量之比为12，D错误。3.(2021河南许昌中学月考)向100 mL Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉，充分反应后溶液中固体剩余物的质量与加入铁粉的质量关系如图所示。忽略溶液体积的变化，下列说法正确的是(B)Aa点时溶
16、液中阳离子仅为Cu2和Fe2Bb点时溶液中发生的反应为FeCu2=CuFe2Cc点时加入的铁粉与Cu2反应D原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度之比为11解析本题考查离子反应先后顺序及图像分析。由于氧化性：Fe3Cu2，故加入铁粉时，铁先与氧化性强的Fe3发生反应；当溶液中的Fe3完全反应后，再与溶液中的Cu2发生反应。a点表示的是加入铁粉后，溶液中固体的质量仍为0，此时发生反应的离子方程式为Fe2Fe3=3Fe2，由于反应仍未结束，故a点溶液中存在的阳离子有Fe3、Cu2、Fe2，A错误；b点表示加入铁粉后，溶液中固体的质量增加，此时发生反应的离子方程式为FeCu2=CuFe
17、2，B正确；当加入铁粉的质量大于1.68 g后，图中曲线出现了拐点，由点(1.68,1.28)和(2.24,1.84)可知，此过程铁粉增加的质量与固体剩余物增加的质量相等，故c点没有发生反应，C错误；当加入铁粉质量为00.56 g时，发生反应的离子方程式为Fe2Fe3=3Fe2，溶液中n(Fe3)2n(Fe)20.02 mol，故溶液中nFe2(SO4)30.01 mol；当加入铁粉的质量为0.561.68 g时，此过程发生反应的离子方程式为FeCu2=CuFe2，则溶液中n(Cu2)n(Fe)0.02 mol，故溶液中n(CuSO4)0.02 mol，则溶液中Fe2(SO4)3与CuSO4的
18、物质的量浓度之比为12，D错误。4(2021湖南衡阳联考)某课外兴趣小组同学利用如图装置测定FeSO4xH2O中结晶水含量，实验前测得装置A(包括石英玻璃管及两端开关K1和K2)的质量为m1 g，装入样品测得装置A的质量为m2 g。下列有关说法错误的是(B)A仪器B的名称为球形干燥管，其中可装入碱石灰B加热前先通入一段时间的N2以排出装置中的空气，目的是防止发生爆炸C若加热至恒重时，装置A的质量为m3 g，则xD若先加热一段时间后再通入N2或撤去B装置都会使x值偏低解析FeSO4xH2O受热分解生成硫酸亚铁和水，碱石灰的作用是防止外界空气中的水蒸气进入A装置，干扰实验，A正确；加热前先通入一段
19、时间的N2以排出装置中的空气，目的是防止硫酸亚铁被空气中的氧气氧化，B错误；根据题意可知，FeSO4的质量为(m3m1) g，FeSO4晶体的质量为(m2m1) g，结晶水的质量为(m2m3) g，n(FeSO4) mol，n(H2O) mol，结晶水的数目x，C正确；若先加热一段时间后再通入N2或撤去B装置，都会导致剩余固体质量增大，会使测定的x值偏低，D正确。二、非选择题(本题包括2小题，共36分)5(2021湖北武汉模拟)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
20、图。已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示。沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3开始沉淀2.37.53.4完全沉淀3.29.74.4回答下列问题。(1)加入少量NaHCO3的目的是调节pH，使溶液中的Al3沉淀，该工艺中“搅拌”的作用是加快反应速率。(2)在实际生产中，反应中常同时通入O2以减少NaNO2的用量，O2与NaNO2在反应中均作氧化剂。若参与反应的O2有11.2 L(标准状况)，则相当于节约NaNO2的物质的量为2 mol。(3)碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2可部分水解生成聚合离子Fe2(OH)。该水解反应的离子方程式为2Fe(OH)22H2OF
21、e2(OH)2H。(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D(填字母序号)。A氯水BKSCN溶液CNaOH溶液D酸性KMnO4溶液解析(1)废铁屑中含有氧化铝，反应中引入了杂质Al3，加入NaHCO3调节pH至4.4可使Al3完全沉淀。“搅拌”的目的是使反应物充分接触，从而加快化学反应速率。(2)硫酸亚铁溶液中加入NaNO2得到Fe(OH)SO4，铁的化合价升高而N的化合价降低，故NaNO2在反应中作氧化剂。1 mol O2可得到4 mol电子，1 mol NaNO2可得到1
22、mol电子，标准状况下11.2 L O2的得电子能力与2 mol NaNO2相当。(4)Fe2能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故可用酸性KMnO4溶液检验产品中是否含有Fe2。6(2021河北邢台模拟)某同学为了验证Fe3是否能将H2SO3氧化成SO，用50 mL 0.1 molL1 FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后，进行以下实验：(1)检验吸收液中SO的操作为取少量样品溶液于试管中，先滴入足量的稀盐酸无现象，再滴入氯化钡溶液，如果有白色沉淀生成则证明吸收液中有SO，证明Fe3能够把H2SO3氧化成SO。(2)请配平并完成上述反应中的化学方程式：2FeCl3SO22H2O=2FeCl2H2S
23、O42HCl，反应中的氧化产物是H2SO4(写化学式)。(3)吸收液中除了含有H、Cl、SO以外，对其他成分(Fe3、Fe2、H2SO3)的可能组合进行探究：提出假设。假设1：溶液中存在Fe2；假设2：溶液中存在Fe3、Fe2；假设3：溶液中存在Fe2、H2SO3。设计方案，进行实验，验证假设。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。限选实验试剂和仪器：试管、滴管、0.1 molL1 KMnO4溶液、0.1 molL1 KSCN溶液、品红稀溶液。实验步骤预期现象和结论步骤1：用试管取样品溶液23 mL，并滴入12滴0.1 molL1 KSCN溶液若出现红色，则假设2成立，1、3不成立；若未出现红色，则假设2不成立(或假设1或3成立)步骤2：另取23 mL样品溶液于试管中，滴入12 mL品红稀溶液若品红溶液红色褪去，则假设3成立；若品红溶液不褪色，则假设3不成立(或假设1成立)步骤3：解析(1)检验SO常用稀盐酸和BaCl2溶液。(2)SO2被氧化成了H2SO4，则FeCl3被还原成FeCl2。(3)对于溶液中三种微粒可能存在的情况：假设1，若Fe3与H2SO3正好反应则只存在Fe2；假设2，若Fe3过量则存在Fe3与Fe2；假设3，若Fe3不足，则存在Fe2与H2SO3；区别三种假设的不同之处在于假设2中含有Fe3，假设3中含有H2SO3，可通过设计实验方案进行探究。