2022年高考化学二轮复习讲义第3讲 铁及其重要化合物（作业）.doc

训练(十四)铁及其重要化合物1(2021·山东聊城检测)下列说法正确的是()AFe在高温条件下与水蒸气反应生成H2和Fe(OH)3BFe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液，溶液显红色CFeCl3溶液蒸干、灼烧后得到FeCl3固体DFeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中可制备Fe(OH)3胶体BFe与水蒸气发生的反应为3Fe4H2O(g)Fe3O44H2，生成产物是Fe3O4而不是Fe(OH)3，A项错误。Fe3O4与盐酸发生反应为Fe3O48HCl=2FeCl3FeCl24H2O，反应所得混合液中含有Fe3，滴加KSCN溶液后，发生反应：Fe33SCNFe(SCN)3，因生成Fe(SCN)3溶液显红色，B项正确。FeCl3易发生水解反应：FeCl33H2OFe(OH)33HCl，溶液蒸发过程中，水解生成的HCl不断挥发，平衡正向移动，蒸干得到Fe(OH)3固体。Fe(OH)3在高温灼烧时发生分解反应，化学方程式为2Fe(OH)3Fe2O33H2O，最终得到Fe2O3固体，C项错误。FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液发生复分解反应，化学方程式为FeCl33NaOH=Fe(OH)33NaCl，生成Fe(OH)3沉淀，得不到Fe(OH)3胶体，D项错误。2(2020·甘肃静宁模拟)下列叙述正确的是()AFe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应B足量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3C先后将等物质的量的Fe2O3和Fe分别溶于同一稀盐酸时无气体放出DFe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3，在给定的条件下能实现转化CFe与稀H2SO4反应生成FeSO4和H2，属于置换反应，但与稀HNO3反应生成NO，不是置换反应，A项错误； Fe与Cl2反应只生成FeCl3，不生成FeCl2，B项错误；先后将Fe2O3和Fe分别溶于同一稀盐酸中，由于Fe3的氧化性强于H，则依次发生反应：Fe2O36HCl=2FeCl33H2O、2FeCl3Fe=3FeCl2，故无气体放出，C项正确； Fe2O3溶于HCl溶液得到FeCl3溶液，由于FeCl3发生水解反应，故加热FeCl3溶液不能得到无水FeCl3，D项错误。3(2021·黑龙江哈尔滨检测)铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示：下列说法错误的是()A将湿棉花改为浸水的尿不湿片段，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气B用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出C肥皂水改为吹泡泡水，收集H2效果更好，点燃效果更明显D改进后，悬挂的磁铁能吸引铁粉，实验过程中，我们能看到具支试管中有黑色固体不断落下D尿不湿可吸附更多的水，且不易洒出，酒精灯改为双头可增加受热面积及尿不湿的加热温度，从而提供足够的水蒸气，A项正确；具支试管的结构中含支管，冷凝的水可从支管中流出，B项正确；泡泡水易于起泡，收集气体更容易，点燃效果更好，C项正确；磁铁可以吸引单质铁和Fe3O4，D项错误。4(2021·天津滨海新区四校联考)下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是()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23滴，溶液呈红色红砖中含有氧化铁BCO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Fe3O4C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Fe2ACO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：Fe2Fe3=3Fe2，加入KSCN溶液也不显红色，B项错误；NOH具有强氧化性，而Fe2具有还原性，两者发生氧化还原反应，有Fe3生成，遇KSCN溶液呈红色，不能证明样品是否变质，C项错误；若原溶液中不存在Fe2，存在Fe3，也有此现象，D项错误。5(2021·广东深圳三校联考)某同学用含有铁锈(Fe2O3)的废铁屑来制取氯化铁晶体的装置(省略夹持装置，气密性已检查)如图所示。下列推断不合理的是()A烧杯中H2O2溶液的作用是将Fe2氧化为Fe3BA中存在氧化铁与盐酸反应生成氯化铁的反应CB中收集到的气体是氢气D向反应后的烧杯中通入少量SO2，则溶液颜色立即由棕黄色变为浅绿色D铁单质与盐酸反应只能得到Fe2，需要氧化剂将其氧化成Fe3，A项正确；氧化铁能够与盐酸发生复分解反应，B项正确；进入导气管中的气体是氢气与氯化氢，排水法收集到的气体是氢气，C项正确；SO2会与Fe3发生氧化还原反应生成浅绿色的Fe2，但SO2少量，溶液不能立即变色，D项错误。6(2021·河南鹤壁一中检测)硫酸亚铁的用途广泛，可以制备下图所示物质，下列说法错误的是()AFe4(OH)2(SO4)5属于碱式盐，可用作净水剂B与足量NH4HCO3反应的离子方程式为：2HCOFe2=FeCO3CO2H2OC可用稀硫酸和K3Fe(CN)6溶液检验铁红中是否含有FeCO3D“冷却结晶”后的操作是过滤，“锻烧”操作的主要仪器有酒精灯、蒸发皿、玻璃棒D Fe4(OH)2(SO4)5电离后的阴离子为OH和SO，阳离子为Fe3，属于碱式盐，其中Fe3可水解产生Fe(OH)3的胶体，吸附水中的杂质，可作净水剂，A项正确；FeSO4与足量NH4HCO3反应的离子方程式为：2HCOFe2=FeCO3CO2H2O，B项正确；Fe2能使K3Fe(CN)6生成蓝色沉淀，用稀硫酸和K3Fe(CN)6溶液检验铁红中是否含有FeCO3，若含有，溶液会生成蓝色沉淀，若不含有，则无明显现象，C项正确；“冷却结晶”后的操作是过滤，“煅烧”操作的主要仪器有酒精灯、三脚架、坩埚、泥三角、玻璃棒，D项错误。7(2021·河南郑州一中检测)氯化铁是有机合成中常用的催化剂，下图是模拟化工厂利用工业废铁屑制备催化剂氯化铁的部分装置图，下列相关说法正确的是()A实验室也可以用装置甲制备SO2、C2H4B实验过程中，应先让装置乙中的反应进行一段时间后，再开始装置甲中的反应C实验过程中应该关闭弹簧夹3，让装置丙中的NaOH溶液充分吸收多余的Cl2D反应结束后将三颈烧瓶中的溶液加热浓缩、冷却结晶，可制得氯化铁晶体B实验室利用乙醇与浓硫酸在170 下发生消去反应生成乙烯，缺少温度计，A项错误；乙中铁与盐酸反应生成FeCl2，再通入甲中产生的Cl2，将FeCl2氧化为FeCl3，减少尾气的产生，B项正确；实验过程中要打开弹簧夹3，保持与大气相通，防止装置内压强过大，发生事故，C项错误；FeCl3易发生水解反应，加热浓缩会促进其水解，得不到氯化铁晶体，D项错误。8(2021·黑龙江哈尔滨检测)铁粉具有平肝镇心，消痈解毒之功效，主治惊痫、癫狂、脚气冲心、贫血等。某兴趣小组探究用氢气和碳酸亚铁制取铁粉并检验反应产物，实验装置如图。下列说法不正确的是()A通过调节分液漏斗的活塞以控制中气泡产生快慢B装置的作用是干燥氢气C装置、中的药品分别是无水硫酸铜、碱石灰D加热装置Y前，应先让X反应一段时间，排除装置中的空气C通过控制滴加稀硫酸的速率，控制中气泡产生的快慢，A项正确；中盛有浓硫酸，用于干燥氢气，B项正确；中无水硫酸铜用于检验反应产生的水蒸气，中盛有无水氯化钙，防止澄清石灰水中水蒸气进入装置，不能用碱石灰，易吸收CO2，影响其检验，C项错误；加热Y前，要先利用产生的氢气排出装置内的空气，防止氢气混入空气，加热时引起爆炸，D项正确。9(2021·江西抚州七校联考)实验室测定氧化物X(FexO)的组成实验如下：下列有关说法正确的是()A样品X中氧元素的质量分数约为26.3%B溶液Y中c(Fe2)c(Fe3)21C溶液Z中的离子只有Fe3和ClD根据步骤、可判断X的组成为Fe0.75OA溶液Y中通入0.01 mol Cl2，发生反应：2Fe2Cl2=2Fe32Cl，则Y中含有0.02 mol Fe2，因此X中相当于FeO的质量为0.02 mol×72 g/mol1.44 g，相当于Fe2O3的质量为3.04 g1.44 g1.6 g，则有n(Fe2O3)0.01 mol，故X可看作2FeO·Fe2O3，可看作Fe0.8O，D项错误。样品X中氧元素的质量分数为×100%26.3%，A项正确；据上述分析可知，溶液Y中c(Fe2)c(Fe3)11，B项错误；步骤中加入足量盐酸，故溶液Z中含有Fe3、H和Cl，C项错误。10(2021·湖北荆门检测)FeCl3 具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂，处理污水比FeCl3 高效，且腐蚀性小。请回答下列问题：(1)FeCl3 净水的原理是_(用文字描述)。FeCl3 溶液腐蚀钢铁设备，除H作用外，另一主要原因是(用离子方程式表示)_ _。(2)工业上用NaClO3 氧化酸性FeCl2 溶液得到FeCl3 。完成NaClO3 氧化FeCl2 的离子方程式：ClO_Fe2_Cl_ Fe3_。(3)通过控制条件，FeCl3 在溶液中水解生成聚合氧化铁，离子方程式为：xFe3yH2OFex(OH)yH。欲使平衡正向移动可采用的方法是(填序号)_。a降温b加水稀释c加入NH4Cl d加入NH4HCO3(4)工业上常用FeCl3溶液吸收尾气中的H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解再生FeCl3并回收H2。FeCl3与H2S反应的离子方程式为_。解析(1)FeCl3 净水的原理是Fe3水解产生的Fe(OH)3胶体，能吸附水中悬浮的杂质。FeCl3具有较强氧化性，可与Fe反应生成FeCl2而腐蚀钢铁设备。(2)该反应中Cl元素由5价降低到1价，Fe元素由2价升高到3价，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒配平可得：ClO6Fe26H=Cl6Fe33H2O。(3)盐类的水解反应是吸热反应，降低温度，平衡逆向移动，a错误；加水稀释，水解平衡正向移动，b正确；加入NH4Cl，NH与Fe3均发生水解反应，相互抑制，使Fe3的水解平衡逆向移动，c错误；加入NH4HCO3，H与HCO反应生成CO2和H2O，使Fe3的水解平衡正向移动，d正确。(4)FeCl3与H2S发生氧化还原反应生成FeCl2、S和HCl，离子方程式为2Fe3H2S=2Fe2S2H。答案(1)Fe3水解产生的Fe(OH)3胶体，能吸附水中悬浮的杂质2Fe3Fe=3Fe2(2)166H163H2O (3) b、 d(4)2Fe3H2S=2Fe2S2H 11(2021·山西大同检测)­Fe2O3在磁性、催化、气敏等方面用途非常广泛，以硫铁矿烧渣(含Fe2O3、SiO2、CaO、Al2O3等)为原料生产­Fe2O3的流程如下：(1)“还原焙烧”时，焦炭的作用是_，起还原作用的主要物质是_(填化学式)。(2)“浸取”时，为提高铁的浸取率，可采取的措施除粉碎焙烧后的熔体、适当增大硫酸的用量外，还可采取的措施有_(任写一条)。(3)“过滤”前，将溶液的pH调至55.5的目的是将Al3转化为_(填化学式)。(4)“缓慢干燥”生成铁黄的化学方程式为_。(5)经上述流程制得的­Fe2O3中含有少量FeO和Al2O3杂质，某课题小组称取8.138 0 g ­Fe2O3样品，溶于100 mL 2.00 mol·Ll H2SO4溶液中，完全溶解后加入过量H2O2溶液，然后加入1.00 mol·L1的NaOH溶液，生成固体的质量与加入NaOH溶液体积的关系如图，则该样品中­Fe2O3的百分含量为_(百分数保留到小数点后两位)。 解析(1)“还原焙烧”时，焦炭与氧气反应产生CO作还原剂，将Fe2O3还原，故焦炭的作用是燃烧提供热量和产生还原剂，起还原作用的主要物质是CO。(2)“浸取”时，为提高铁的浸取率，可采取的措施有粉碎焙烧后的熔体、充分搅拌(增大接触面积)、适当增大硫酸的用量、适当延长浸取时间等。(3)硫铁矿烧渣含Fe2O3、SiO2、CaO、Al2O3等，“过滤”前，将溶液的pH调至55.5，为了除去SiO2、CaO、Al2O3等杂质，故应将Al3转化为Al(OH)3沉淀。(4)FeSO4溶液加入氨水后转化为Fe(OH)2，在氧气作用下转化为铁黄(FeOOH)，故“缓慢干燥”生成铁黄的化学方程式为4Fe(OH)2O2 =4FeOOH2H2O。(5)在样品中加入H2SO4溶液发生的反应为Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O、Al2O33H2SO4=Al2(SO4)33H2O、FeOH2SO4=FeSO4H2O，再加入过量H2O2溶液将Fe2氧化为Fe3。由图像可知，OA为NaOH溶液中和过量H2SO4，AB为Al3、Fe3生成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，BC为Al(OH)3的溶解，最后剩余固体为Fe(OH)3。BC固体质量减少10.909 5 g10.753 5 g0.156 g，即mAl(OH)30.156 g，nAl(OH)30.002 mol；根据Al元素守恒可知，Al2O3为0.001 mol，其质量为0.078 g。nFe(OH)310.753 5 g/(107g·mol1)0.100 5 mol。设Fe2O3为a mol，则FeO为(0.100 52a)mol，根据反应方程式可得3a(0.100 52a)mol0.150 5 mol，解得a0.05 mol，则样品中­Fe2O3的百分含量为(0.05 mol×160 g·mol1)/8.138 0 g×100%98.30%。答案(1)燃烧提供热量和产生还原剂CO (2)充分搅拌(或适当延长浸取时间等其他合理答案) (3)Al(OH)3(4)4Fe(OH)2O2 =4FeOOH2H2O(5)98.30%12(2021·广西南宁二中检测)碳酸亚铁可用于治疗缺铁性贫血。实验室里先制得硫酸亚铁，后将硫酸亚铁与碳酸氢铵反应制得碳酸亚铁(Fe22HCO=FeCO3CO2H2O)。实验装置如下图所示(部分夹持仪器略去)。回答下列问题： (1)配制溶液所用的蒸馏水必须先除去溶解的氧气，具体方法是_。(2)实验过程中，将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合的操作是_。(3)装置B中的NH4HCO3需过量的原因_(填字母标号)。a除去FeSO4溶液中残留的硫酸bFe2充分转化为FeCO3cNH4HCO3溶解度比较大dNH4HCO3受热分解损失(4)碳酸亚铁在潮湿的空气中逐渐被氧化生成氢氧化铁和一种气体，反应的化学方程式为_。(5)NaHCO3与NH4HCO3均可作为Fe2的沉淀剂，但更常用NH4HCO3，理由是_(写出一点即可)。(6)设计实验检验制得的产品中是否含Fe2：_。解析打开活塞K1、K3，A中稀硫酸和Fe反应生成硫酸亚铁和氢气，关闭K1、K3打开K2，通过气体压强使硫酸亚铁溶液进入B装置，B装置中发生反应Fe22HCO=FeCO3CO2H2O，生成的二氧化碳及A中的氢气通过C检验。(1)氧气在蒸馏水中的溶解度随着温度的升高而降低，所以配制溶液所用的蒸馏水必须先除去溶解的氧气，具体方法是将蒸馏水煮沸后迅速冷却。(2)关闭K1、K3打开K2，生成的气体使A中压强增大，通过气体压强使硫酸亚铁溶液进入B装置。(3)NH4HCO3能和稀硫酸反应而除去氢离子，将亚铁离子转化为FeCO3，且NH4HCO3受热易分解，故选取a、b、d。(4)碳酸亚铁在潮湿的空气中逐渐被氧化生成氢氧化铁和一种气体，根据元素守恒确定生成气体成分为二氧化碳，反应方程式为4FeCO36H2OO2=4Fe(OH)34CO2。(5)NH离子水解生成氢离子，降低溶液的pH，减少副产物氢氧化亚铁生成，且过量时易除去，故选取NH4HCO3。(6)Fe2离子常用铁氰化钾溶液检验，能和铁氰化钾溶液生成特征蓝色沉淀，其检验方法为：取少量样品于试管中，加入铁氰化钾溶液，如果不生成蓝色沉淀，则说明不含Fe2离子，否则含有Fe2离子。答案(1)将蒸馏水煮沸后迅速冷却 (2)关闭K1、K3打开K2(3)a、b、d(4)4FeCO36H2OO2=4Fe(OH)34CO2(5)铵根离子水解生成氢离子，降低溶液的pH，减少副产物氢氧化亚铁生成，且过量时易除去(6)取少量样品于试管中，加入适量的稀硫酸溶解加入铁氰化钾溶液，如果不生成蓝色沉淀，则说明不含亚铁离子，否则含有亚铁离子13(2021·辽宁沈阳六校联考)文献记载：HNO3与铁反应能产生H2，某小组进行如下实验。实验：20 ，将过量铁粉溶于0.5 mol·L1 HNO3中，立即有无色气体生成，充分反应后，溶液几乎无色。(1)检验气体：方法如下图所示。确认气体是H2，不含NO。实验证据是_。(2)检验溶液：取上层清液，等分两份向一份滴加K3Fe(CN)6溶液，_(填现象)，说明含有Fe2。向另一份加入NaOH溶液，产生灰绿色沉淀；加热至沸，有刺激性气味气体逸出，用湿润红色石蕊试纸检验，试纸变蓝。综合、，说明实验中发生的反应有Fe2H=Fe2H2，另外还有_。(3)对H2产生的原因提出假设：HNO3中H 的氧化性大于NO，验证如下：实验：将铜粉溶于0.5 mol/L HNO3中。证实假设不成立，实验证据是_。(4)重新假设：H 的还原速率大于NO的还原速率。改变条件重复实验，向2 mL 0.5 mol·L1 HNO3中加入过量铁粉，结果如下：实验序号温度20 40 60 生成H2体积6.0 mL3.4 mL2.6 mL现象溶液几乎无色溶液略显黄色溶液显黄色经检验，实验、中，NO的还原产物与实验相同。 根据实验现象，能否确定假设成立？_。 从反应速率的角度解释温度升高H2体积减少的原因_。(5) 改用3 mol/L HNO3与过量铁粉反应，HNO3的还原产物主要是NO。综上所述，有利于金属与硝酸反应生成氢气的条件是_。解析(1)根据H2、NO的特征性质进行检验，无色气体通入空气中，气体未变成红棕色，说明不含NO。肥皂液中产生大量气泡，点燃肥皂泡，发生爆鸣声，证明气体是H2。(2)若溶液中含有Fe2，滴加K3Fe(CN)6溶液，产生蓝色沉淀。加入NaOH溶液，产生灰绿色沉淀；加热至沸，有刺激性气味气体逸出，用湿润红色石蕊试纸检验，试纸变蓝，则该气体为NH3，说明Fe与HNO3反应时，NO被还原生成NH，结合得失电子守恒、原子守恒及电荷守恒写出离子方程式：4FeNO10H =4Fe2NH3H2O。(3)若HNO3中H 的氧化性大于NO，将铜粉溶于0.5 mol/L HNO3中，由于铜是不活泼金属，NO不发生反应，而实际上反应产生的气体遇空气变成红棕色，溶液变成蓝色，故假设不成立。(4)根据表中实验现象，不能确定假设成立，其原因是温度升高，H、NO的还原速率均增大，NO的还原速率增大的更多， H同时被消耗，H得电子的机会减少，导致产生H2的体积减少。(5)改用3 mol/L HNO3与过量铁粉反应，HNO3的还原产物主要是NO，对比表中实验现象得出，硝酸的浓度较低、温度较低有利于金属与硝酸反应生成氢气。答案(1)气体遇空气未见红棕色；点燃肥皂泡，发出爆鸣声(2) 产生蓝色沉淀 4FeNO10H =4Fe2NH3H2O (3)没有H2产生，溶液变蓝(4)不能确定 温度升高，H、NO的还原速率均增大，NO的还原速率增大的更多， H同时被消耗，H得电子的机会减少，导致产生H2的体积减少(5)较低温度、低浓度硝酸14(2021·山东日照检测)如图是铁与水蒸气反应的实验装置。在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒(石棉绒是耐高温材料，与水、铁不反应)的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下铁与水蒸气反应的实验。(1)已知该实验反应的反应方程式为：_Fe_H2O(g)_Fe3O4_H2(请配平)。(2)仪器a的名称是_。(3)某同学为了研究一定时间内铁粉的转化率，设计了如下实验：准确称量一定质量的铁粉进行反应，测量反应后生成气体的体积，计算铁粉的转化率。该同学应该先点燃_(填“A”或“B”)处的酒精灯(或酒精喷灯)，测量气体体积不可以选用上图中_(填“甲”“乙”或“丙”)装置。称取5.6 g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热反应一段时间。若测出的气体体积在标准状况下为0.448 L，则铁粉的转化率为_ 。(4)将硬质玻璃管中反应后的固体混合物全部取出置于烧杯中，加入足量的盐酸溶解并过滤，为探究反应后溶液中可能的阳离子，小林同学进行如下实验，请你将下表补充完整：步骤现象解释(用离子方程式表示)结论.取样，滴加KSCN溶液溶液不变红色Fe3O48H=Fe22Fe34H2O_.反应后的溶液中阳离子为_.取样，滴加NaOH溶液刚开始无明显现象，一段时间后先出现_色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为_色_Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3解析(3)高温下铁和水蒸气反应，所以装置A处加热产生水蒸气，再点燃B装置处的酒精灯，甲中导气管位置错误，排水量气不能排除水，不可以测量生成氢气的体积，乙丙都可以利用装置测定生成气体的体积。称取5.6 g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热反应一段时间。若测出的气体体积在标准状况下为0.448 L，生成的气体是氢气，物质的量为0.02 mol，依据反应的化学方程式得到反应铁的质量为0.02 mol×0.015 mol，质量是0.015 mol×56 g/mol0.84 g，则铁粉的转化率为0.84 g/5.6 g×100%15%。(4)向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变红色，溶液中不存在铁离子，这说明铁过量，生成的铁离子被铁还原生成亚铁离子，离子方程式为Fe2Fe3=3Fe2；取样，滴加NaOH溶液，刚开始无明显现象，说明盐酸过量，首先发生中和反应，方程式为OHH=H2O；根据离子方程式可知有氢氧化亚铁生成，又因为氢氧化亚铁易被氧化，所以实验现象是一段时间后先出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，根据以上分析可知反应后的溶液中阳离子为H、Fe2。答案(1)3414 (2)干燥管(3)A甲15% (4)Fe2Fe3=3Fe2白红褐OHH=H2OH、Fe2 12