1、第11讲 铁及其重要化合物一、选择题1.（2020陕西省铜川一中模拟）新修本草是我国古代中药学著作之一，记载药物844种，其中有关于“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”。据此推测，“青矾”的主要成分为（）A.CuSO45H2OB.FeSO47H2OC.KAl（SO4）212H2OD.Fe2（SO4）39H2O【答案】B【解析】描述中为“本来绿色”，由此推断应选B。2.（2020四川省广元一中模拟）在给定条件下，下列物质间的转化不能实现的是（）A.FeFeCl3B.FeFeSO4C.FeFe3O4D.FeFeCl2【答案】B【解析】Fe和Cl2反应生成FeCl3：2Fe
2、3Cl22FeCl3，物质间的转化能实现，故A不符合；常温下Fe在浓硫酸中发生钝化不能继续反应，物质间的转化不能实现，故B符合；Fe和H2O（g）发生反应生成Fe3O4和H2：3Fe4H2O（g）Fe3O44H2，物质间的转化能实现，故C不符合；Fe和FeCl3溶液反应生成FeCl2：Fe2Fe3=3Fe2，物质间的转化能实现，故D不符合。3.（2020河南洛阳模拟）中科院化学所研制的晶体材料纳米四氧化三铁，在核磁共振造影及医药上有广泛用途。其生产过程的部分流程如下：FeCl36H2OFeOOH纳米四氧化三铁。下列有关叙述不合理的是（）A.纳米四氧化三铁可分散在水中，它与FeCl3溶液的分散质
3、直径相当B.纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病C.在反应中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解D.反应的化学方程式是6FeOOHCO=2Fe3O43H2OCO2【答案】A【解析】纳米四氧化三铁分散在适当分散剂中，形成的分散系属于胶体，不同于溶液的分散质直径，故A错误；纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料，可作为药物载体用于疾病的治疗，故B正确；反应中环丙胺不参加反应，但能加快反应速率，即加快氯化铁水解，故C正确；由制备过程可知，反应的反应物为FeOOH和CO，由一种生成物为Fe3O4以及得失电子守恒和质量守恒定律可知反应的化学方程式为6FeOOHCO=2Fe3O43H2OCO2，故D正
4、确。4.（2020安徽合肥模拟）某溶液由K、Fe3、SO、CO、NO、I中的几种离子组成，取样，滴加NaOH溶液后有红褐色沉淀生成。下列有关该溶液的说法不正确的是（）A.是否含有SO可用BaCl2溶液检验B.是否含有K可通过焰色反应确定C.一定存在的离子为Fe3、NOD.一定不存在的离子为CO、I【答案】C【解析】滴入NaOH溶液后有红褐色沉淀生成，说明原溶液中含有Fe3。根据Fe3与CO能发生相互促进的水解反应而不能大量共存，知原溶液中一定不含有CO；根据Fe3与I能发生氧化还原反应而不能大量共存，知原溶液中一定不含I。因为原溶液中一定不含CO，故欲确定原溶液中是否含有SO，可以用BaCl2
5、溶液检验，A项正确；欲确定原溶液中是否含有K，可以通过焰色反应，透过蓝色钴玻璃观察火焰是否为紫色，B项正确；原溶液中一定存在Fe3，但NO不一定存在，C项错误；原溶液中一定不存在的离子为CO、I，D项正确。5.（2020山东省滨州一中模拟）下列中学常见实验的现象或表述正确的是（）A.过量的铁投入一定量的稀硝酸中，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液显红色B.制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁C.检验红砖中的氧化铁成分，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23滴，溶液显红色即可证明D.向CuSO
6、4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会，然后冷却、过滤，滤纸上的物质为蓝色固体【答案】C【解析】过量的铁与一定量的稀硝酸反应最终生成的是Fe2，A错误；制备氢氧化亚铁时应避免被氧气氧化，向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌，B错误；向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu（OH）2沉淀，加热煮沸后过滤，滤纸上留下的是黑色的CuO固体，D错误。6.（2020安徽省池州一中模拟）准确称取某种铁的氧化物2.88g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00g，则这种铁的氧化物
7、为（）A.Fe3O4B.Fe2O3C.FeOD.以上都不是【答案】C【解析】4.00gCaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO、CO2的物质的量也均为0.04 mol，增加的氧元素为0.04 mol，质量为0.04mol16 gmol10.64 g，铁的氧化物中氧元素质量为0.64 g，铁元素质量为2.88 g0.64 g2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为11，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。7.（2020江西省鹰潭一中质检）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（）选项操作与现象解释A向淀粉KI溶液中加
8、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）3C向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生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Fe（OH）2易被O2氧化成Fe（OH）3【答案】D【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；C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO。8.（2020安徽省六安一中模拟）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（）选项ABCDXFeCl2
9、溶液FeCl3溶液FeFeSO4溶液YFeCl3CuCl2AlFe2（SO4）3ZCl2FeNaOH溶液Cu【答案】C【解析】Cl2与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均反应，B错误；D项有新的杂质CuSO4生成，D错误。9.（2020广东省湛江一中模拟）某同学用含有铁锈（Fe2O3）的废铁屑来制取氯化铁晶体，实验装置如图所示（夹持装置略，气密性已检验），下列推断不合理的是（）A.B中收集到的气体是氢气B.烧杯中双氧水的作用是将Fe2还原为Fe3C.A中的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁D.烧杯中的溶液在氯化氢气氛下，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体【答案】B【解析】铁和
10、盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，所以B中收集到的气体是氢气，A项正确；双氧水具有氧化性，可将Fe2氧化为Fe3，B项错误；氧化铁为碱性氧化物，可与盐酸反应生成氯化铁和水，C项正确；因铁离子易水解，故FeCl3溶液应在氯化氢气氛下，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体，D项正确。10.（2020河南平顶山调研）某化工厂制备净水剂硫酸铁铵晶体NH4Fe（SO4）26H2O的一种方案如下：下列说法不正确的是（）A.滤渣A的主要成分是CaSO4B.相同条件下，NH4Fe（SO4）26H2O净水能力比FeCl3强C.“合成”反应要控制温度，温度过高，产率会降低D.“系列操作”包括蒸发浓缩、降温结晶、过
11、滤、干燥等【答案】B【解析】硫酸钙微溶于水，滤渣A主要成分是硫酸钙，A项正确；NH抑制Fe3的水解，故相同条件下氯化铁净水能力比硫酸铁铵晶体强，B项错误；“合成”时如果温度过高，会促进Fe3的水解，C项正确；硫酸铁铵的溶解度随温度降低而减小，宜采用降温结晶法提纯，D项正确。11.（2020浙江金华高三模拟）向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120 mL 4mol/L的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，生成1.344LNO（标准状况），往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的CO在加热条件下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为（）A.0.24molB.0.21molC
12、.0.16molD.0.14mol【答案】B【解析】向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120 mL 4mol/L的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，向所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现，则溶液中的溶质为Fe（NO3）2；1.344 LNO（标准状况）的物质的量为0.06 mol，根据氮元素守恒，Fe（NO3）2中的NO的物质的量为0.12L4 mol/L0.06 mol0.42 mol，所以硝酸亚铁的物质的量为0.42 mol20.21 mol，由铁元素守恒可知，得到铁的物质的量为n（Fe）0.21 mol，B项正确。12(2020山东烟台联考)常温时，将0.1 mol Fe(N
13、O3)3和2 mol HCl溶于水得2 L混合溶液，然后向该溶液投入m g铁粉使其充分反应后，滴加KSCN溶液不变红色。下列有关说法正确的是()A由于氧化性Fe3H，首先发生的反应是：Fe2Fe3=3Fe2B当加入16.8 g铁粉时，可生成标准状况下6.72 L气体C在铁粉充分反应后的溶液中，铁元素以Fe2和Fe3的形式存在Dm28，反应过程中溶液的质量一直在减小【答案】B【解析】酸性条件下，NO有氧化性，因此首先发生的反应是FeNO4H=NOFe32H2O，然后发生反应：Fe2Fe3=3Fe2，Fe2H=Fe2H2，A错误；当加入16.8 g铁粉时，刚好发生上述第一个反应，生成标准状况下6.
14、72 L NO气体，此时消耗1.2 mol H，B正确；滴加KSCN溶液不变红色说明溶液不含Fe3，C错误；当恰好第二个反应结束时，根据方程式计算则至少消耗铁16.8(0.10.3)0.55628(g)，但反应过程中溶液的质量一直在增大，D错误。13（2020江西省宜春一中调研）从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下，则下列说法正确的是()A试剂a是铁、试剂b是稀硫酸B操作、操作、操作所用仪器相同C试剂c是氯气，相应的反应为： 2Fe2Cl2=2Cl2Fe3D用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2【答案】C【解析】试剂a是铁，加入过量的
15、铁，可把铜全部置换出来，并把FeCl3还原为FeCl2，则通过过滤操作得到的滤液X为FeCl2溶液，滤渣Y为铜和过量的铁；由于最终得到的产品是FeCl3，故试剂b是稀盐酸，铜不与盐酸反应，铁与盐酸反应生成FeCl2，故通过过滤操作可得到铜单质，滤液Z为FeCl2溶液，在两次过滤得到的FeCl2溶液中通入氯气，发生反应2Fe2Cl2=2Cl2Fe3，把FeCl2转化为FeCl3，然后通过操作(蒸发结晶，并过滤)便可得到氯化铁晶体，蒸发结晶与过滤所使用的仪器不可能相同，故A、B错误，C正确；溶液W中有Cl，酸性KMnO4溶液既可氧化Fe2，又可氧化Cl，故用酸性KMnO4溶液不可检验溶液W中是否还
16、有Fe2，D错误。14（2020吉林省辽源一中模拟）向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是()Aa表示n(Fe3)的变化曲线Bn10.75CP点时，n(Fe3)0.562 5 molD向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4 g【答案】C【解析】该反应可以看作两步：Fe4HNO=Fe3NO2H2O，硝酸根离子过量，氢离子不足；2Fe3Fe=3Fe2。a表示Fe3的物质的量变化曲线，A正确；溶液中共有3 mol H参加反应，消耗铁为0.75
17、mol，B正确；P点n(Fe2)n(Fe3)，二者均为0.45 mol，C错误；剩余0.45 mol Fe3，消耗0.225 mol(14.4 g)铜，D正确。15（2020湖北省鄂州一中模拟）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【答案】A【解析】若用过量硝酸酸溶，会引入NO，A项错误；SO2是一种污染气体，必须回收利用，B项正确；通入Cl2的
18、目的是将Fe2全部氧化为Fe3，C项正确；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项正确。16（2020浙江省衢州一中模拟）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()A111 B131C338 D114【答案】D【解析】依次发生的反应是Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O,2Fe(NO3)3Fe=3Fe(NO3)2，Cu(NO3)2Fe=Fe(NO3)2Cu，稀硝酸
19、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。二、非选择题17.（2020江苏省镇江一中模拟）Fe2O3具有广泛的用途。甲同学阅读有关资料得知在高温下煅烧FeCO3可以得到Fe2O3。为了进一步验证此结论，他做了如下实验。实验步骤实验操作取一定质量的FeCO3固体置于坩埚
20、中，高温煅烧至质量不再变化，冷却至室温取少量实验步骤所得固体置于一洁净的试管中，用足量的稀硫酸溶解向实验步骤所得溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红由此甲同学得出结论：4FeCO3O22Fe2O34CO2。（1）写出实验步骤中发生反应的离子方程式：_。（2）乙同学提出了不同的看法：煅烧产物可能是Fe3O4，因为Fe3O4也可以溶于硫酸，且所得溶液中也含有Fe3。于是乙同学对甲同学的实验步骤进行了补充改进：检验实验步骤所得溶液中是否含有Fe2。他需要选择的试剂是（填字母）。a.NaOH溶液b.新制氯水和KSCN溶液c.K3Fe（CN）6溶液（3）丙同学认为即使得到了乙同学预期的实验现象，也不能确定煅
21、烧产物的成分，你认为丙同学持此看法的理由是_。（4）丙同学进一步查阅资料得知煅烧FeCO3的产物中的确含有2价铁元素。于是他设计了另一种由FeCO3制取Fe2O3的方法：先向FeCO3中依次加入试剂稀硫酸、（填试剂名称）和氨水；再（填操作名称）、洗涤、灼烧，即可得到Fe2O3。【解析】（1）溶液变红色说明溶液中生成了Fe（SCN）3。（2）Fe2用K3Fe（CN）6来检验，反应现象为生成蓝色沉淀，c项正确。（4）FeCO3和Fe2O3中铁元素的价态分别是2价和3价，所以需要加入氧化剂，如加入H2O2溶液或氯水，或通入Cl2等将Fe2氧化成Fe3，加入氨水后生成Fe（OH）3沉淀，经过滤、洗涤、
22、灼烧可得到Fe2O3。【答案】（1）Fe33SCN=Fe（SCN）3（2）c（3）产物也可以是FeO和Fe2O3（或Fe3O4和FeO；Fe3O4和Fe2O3；FeO、Fe3O4和Fe2O3）的混合物（4）过氧化氢溶液（或氯水或氯气）过滤17.（2020天津红桥区模拟）.铁是生产、生活及生命中的重要元素。（1）血红蛋白（Hb）中的铁元素呈正二价，能与O2分子结合成氧合血红蛋白（HbO）从而有输送氧的能力。NaNO2因具有氧化性能使血红蛋白丧失与O2结合的能力。药品美蓝是其有效的解毒剂，解毒时美蓝发生（填“氧化”或“还原”）反应。（2）现有一瓶放置了一段时间的某浓度的FeCl2溶液，请设计实验检
23、验其中是否含有Fe3：_。（3）普通铁粉与水蒸气在高温下反应生成铁的某种氧化物和氢气，该氧化物和氢气在高温下发生逆反应得到“引火铁”。若一定量的普通铁粉和水蒸气在高温下反应生成44.8 L H2（已换算到标准状况下），则转移电子数目为；“引火铁”是一种极细的铁粉，它在空气中可以自燃，其原因是_。.化合物M是某种具有磁学性质的新型电子材料的主要成分，由两种元素组成。为了研究其组成，设计如下实验：气体甲可使湿润红色石蕊试纸变蓝。请回答：（4）M的化学式为，气体甲的电子式为。（5）白色沉淀乙在空气中变成红褐色沉淀丙的原因是_（用化学方程式表示）。（6） 高温条件下，丁与甲反应生成两种单质和水，该反应
24、的化学方程式为_。【解析】.（1）NaNO2因具有氧化性能使血红蛋白丧失与O2结合的能力，原理是NaNO2氧化了血红蛋白中的二价铁，药品美蓝是其有效的解毒剂，这说明该物质具有还原性，因此解毒时美蓝发生氧化反应。（3）标准状况下44.8 L H2的物质的量为2 mol，反应转移的电子数目为22NA4NA；“引火铁”表面积很大，加快了与氧气的反应速率，因此在空气中可以自燃。.（4）气体甲可使湿润红色石蕊试纸变蓝，为氨，说明化合物M中含有氮元素；白色沉淀乙红褐色沉淀丙，说明化合物M中含有铁元素；红褐色沉淀丙固体丁（14.40g），固体丁为氧化铁，M由铁、氮两种元素组成，氧化铁质量为14.40g，则铁
25、元素的质量为14.40g10.08g，氮元素质量为10.71g10.08g0.63g，铁、氮两种元素的物质的量之比为41，所以M的化学式为Fe4N。（5）白色沉淀乙是氢氧化亚铁，在空气中被氧气氧化为红褐色氢氧化铁。【答案】.（1）氧化（2）取少量待测液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈红色，说明原溶液中有Fe3，反之则没有（3）4NA“引火铁”表面积很大，加快了与氧气的反应速率.（4）Fe4N（5）4Fe（OH）2O22H2O=4Fe（OH）3（6）Fe2O32NH32FeN23H2O19（2020辽宁省丹东一中质检）硫酸亚铁晶体(FeSO47H2O)在医药上作补血剂。某课外小组的同学欲测定
26、该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下：请回答下列问题：(1)证明步骤滤液中含有Fe2的方法是取样，先滴加KSCN溶液，再滴加_，该过程的现象为_。(2)步骤加入过量H2O2的目的是_。(3)步骤反应的离子方程式为_。(4)步骤中一系列处理的操作步骤：过滤、_、灼烧、_、称量。(5)若实验中铁无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为_g。【解析】(1)证明步骤滤液中含有Fe2的方法是取样，先滴加KSCN溶液，再滴加氯水或双氧水、稀硝酸等，若滤液由浅绿色变为红色，则说明滤液中含有Fe2。(2)由于H2O2具有氧化性，加入过量H2O2的目的是将Fe2全部氧化为Fe3。(3)步骤的目的是将Fe3全部转化
27、为Fe(OH)3，所以步骤需加入过量的NaOH溶液(或氨水)，反应的离子方程式是Fe33OH=Fe(OH)3。(4)步骤的目的是将产生的红褐色悬浊液分离，最终得到固体Fe2O3，所以步骤的操作步骤是过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。(5)由于实验中铁无损耗，根据铁元素守恒得，每片补血剂中m(Fe)100.07a g。【答案】(1)氯水(或双氧水、稀硝酸等合理氧化剂)溶液由浅绿色变为红色(2)将Fe2全部氧化为Fe3(3)Fe33OH=Fe(OH)3(4)洗涤冷却(5)0.07a20（2020湖南省张家界一中模拟）铁及其化合物在日常生活中应用广泛。(1)利用Fe2、Fe3的催化作用，常温下可将SO2
28、转化为SO，从而实现对SO2的治理。已知含SO2的废气通入含Fe2、Fe3的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2O24H=4Fe32H2O，则另一反应的离子方程式为_。(2)氧化铁是重要的工业颜料，下面是制备氧化铁的一种方法，其流程如下：操作的名称是_；操作为洗涤，洗涤操作的具体方法为_。滤液A中加入稍过量的NH4HCO3溶液，生成沉淀的同时有一种气体产生，写出其化学方程式：_。(3)如果煅烧不充分，产品中将有FeO存在，称取3.0 g氧化铁产品，溶解，在250 mL容量瓶中定容；量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中，用酸化的0.010 00 molL1 KMnO4溶液滴定至终点，重复
29、滴定23次，消耗酸性KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。该实验中的KMnO4溶液需要酸化，用于酸化的酸是_(填序号)。a稀硝酸 B稀盐酸c稀硫酸 D浓硝酸上述产品中Fe2O3的质量分数为_。【解析】(1)根据离子方程式4Fe2O24H=4Fe32H2O和信息知，另一个反应必为Fe3将SO2氧化为SO，同时自身被还原为Fe2，从而Fe2、Fe3实现循环，达到催化作用。(2)根据流程图可知，操作是过滤；洗涤的具体操作方法：沿玻璃棒往漏斗中加入适量蒸馏水，浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，重复23次。根据题给信息，化学方程式为FeSO42NH4HCO3=FeCO3(NH4)2SO4CO2H2O。(3)由于高锰酸钾溶液具有强氧化性，盐酸在常温下即可被其氧化，又因Fe2具有还原性，硝酸不论稀、浓均具有强氧化性，故需选用硫酸酸化。根据反应5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O，可知样品中FeO的质量为0.02 L0.010 00 molL1572 gmol10.72 g，所以产品中Fe2O3的质量分数为100%76%。【答案】(1)2Fe3SO22H2O=2Fe2SO4H(2)过滤沿玻璃棒往漏斗中加入适量蒸馏水至浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，重复23次FeSO42NH4HCO3=FeCO3(NH4)2SO4CO2H2O(3)c76%
