铁及其化合物.docx

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铁及其化合物

铁及其化合物

1．（2017·荆州高三测试）铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。

下列有关铁及其化合物的说法中正确的是（　　）

A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4

B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2

C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤

D．Fe3＋与KSCN产生红色沉淀

[解析]　赤铁矿的主要成分是Fe2O3；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2；＋3价铁离子遇KSCN溶液变为红色，但没有沉淀产生，一般可以用此方法检验＋3价铁离子的存在。

[答案]　C

2．下列关于铁及其化合物的说法正确的是（　　）

A．将Fe（NO3）2样品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红，可以检验Fe（NO3）2晶体是否已氧化变质

B．浓氨水中滴加FeCl3饱和溶液可制得Fe（OH）3胶体

C．1molFeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA

D．水溶液中Fe2＋、H＋、SO

、ClO－不能大量共存

[解析]　A项，酸性条件下，NO

能将Fe2＋氧化为Fe3＋，无法检验；B项，浓氨水与FeCl3饱和溶液会生成Fe（OH）3沉淀；C项，足量氯气将Fe2＋和I－全部氧化，1molFeI2应转移3NA的电子。

[答案]　D

3.A、B、C三种物质中均含有同一种元素M，它们之间有如图所示的转化关系。

A为一种金属单质，其产量直接关系国民经济命脉。

反应①②③均为化合反应，反应④为置换反应。

下列有关说法不正确的是（　　）

A．①中所加试剂可能是氯气

B．③中需要加具有氧化性的试剂

C．A与稀硝酸反应一定能实现元素M在①中发生的价态变化

D．元素M在②中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现

[解析]　根据转化关系可确定A为变价金属，应为Fe，反应①加入氯气能实现，B为FeCl3，C为FeCl，A项正确；反应③中铁元素由＋2价升高到＋3价，需要加具有氧化性的试剂，B项正确；过量的Fe与稀HNO3反应时，生成Fe（NO3）2，C项错误；Fe3＋能将I－氧化为I2，自身被还原成Fe2＋，D项正确。

[答案]　C

4．下列有关铁元素的叙述中正确的是（　　）

A．Fe（OH）2易被氧化成Fe（OH）3，说明稳定性：

Fe（OH）2＜Fe（OH）3

B．铁是较活泼的金属，它与卤素（X2）反应的生成物均为FeX3

C．氢氧化铁与氢碘酸反应：

Fe（OH）3＋3HI===FeI3＋3H2O

D．将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中可制备Fe（OH）3胶体

[解析]　铁与单质碘化合生成的是FeI2，选项B不正确；三价铁离子能把碘离子氧化成单质碘，选项C不正确；D项，得到的是Fe（OH）3沉淀，因而不正确。

[答案]　A

5．（2017·扬州模拟）下列关于Fe3＋、Fe2＋性质实验的说法错误的是（　　）

A．用如图装置可以制备沉淀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．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，此现象不能确定溶液中含有Fe2＋

D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化

[解析]　反应开始时生成的氢气进入B中，可排出氧气，防止生成的氢氧化亚铁被氧化，一段时间后关闭止水夹C，A中硫酸亚铁进入B中可生成Fe（OH）2，故A正确；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，故B正确；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，故D正确。

[答案]　C

6．（2017·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．2.4gB．4.8g

C．6.4gD．1.6g

[解析]　加入盐酸后先后发生：

Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O①，2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋②，由①可得n（O）＝3n（Fe2O3）＝

n（HCl）＝0.3×1×

＝0.15mol，由质量守恒可得，固体减少的质量为Fe2O3中氧的质量，为0.15×16＝2.4g，A正确。

[答案]　A

7．下列图像是表示铁与一定量硝酸反应时，铁和硝酸铁之间物质的量（mol）的关系，其中正确的是（　　）

[解析]　根据反应Fe＋2Fe（NO3）3===3Fe（NO3）2可知，和硝酸反应生成Fe（NO3）3的Fe与Fe3＋所消耗的Fe的物质的量之比为2∶1，B项正确。

[答案]　B

8．（2018·安徽五校联考）铁铝合金8.3g溶于300mL2mol/L盐酸时，在标准状况下产生气体5.6L。

若向反应后的溶液中加入适量烧碱溶液，充分搅拌，生成沉淀的最大质量为（　　）

A．9gB．16.8g

C．18.5gD．22.5g

[解析]　发生反应Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，5.6L气体是氢气，氢气的物质的量为

＝0.25mol，故参加反应的HCl的物质的量为0.25mol×2＝0.5mol，溶液中n（HCl）＝0.3L×2mol/L＝0.6mol，大于参加反应的HCl的物质的量，故金属完全反应，反应后溶液中加入适量烧碱溶液，充分搅拌，生成沉淀的质量最大，则亚铁离子（搅拌过程被氧化为铁离子）、铝离子恰好完全转化为Fe（OH）3、Al（OH）3，则m（沉淀）＝m（金属）＋m（OH－），根据电子得失守恒及考虑亚铁离子氧化，若假设金属全部为铝，可知最终增加的n（OH－）＝2n（H2）＝0.25mol×2＝0.5mol，故沉淀的最大质量为8.3g＋0.5mol×17g/mol＝16.8g；若假设金属全部为铁，可知最终增加的n（OH－）＝2n（H2）×

＝0.25mol×2×

＝0.75mol，故沉淀的最大质量为8.3g＋0.75mol×17g/mol＝21.05g，故生成沉淀最大质量应大于16.8g，小于21.05g，答案选C。

[答案]　C

9．（2017·山西榆社中学月考）硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质（如图所示），下列说法错误的是（　　）

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大

[解析]　碱式硫酸铁电离产生Fe3＋，Fe3＋能发生水解反应生成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。

[答案]　D

10．（2017·太原模拟）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、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；C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO。

[答案]　D

11．某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。

回答下列问题：

（1）分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol·L－1的溶液。

在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是______________。

（2）甲组同学取2mLFeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。

FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为______。

（3）乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是_________________________。

（4）丙组同学取10mL0.1mol·L－1KI溶液，加入6mL0.1mol·L－1FeCl3溶液混合。

分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验：

①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；

②第二支试管中加入1滴K3[Fe（CN）6]溶液，生成蓝色沉淀；

③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。

实验②检验的离子是________（填离子符号）；实验①和③说明：

在I－过量的情况下，溶液中仍含有________（填离子符号），由此可以证明该氧化还原反应为________。

（5）丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为________；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红色沉淀生成。

产生气泡的原因是_____________，生成沉淀的原因是________________（用平衡移动原理解释）。

[解析]　

（1）亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量铁屑的目的是防止Fe2＋被空气氧化。

（2）Cl2可将Fe2＋氧化成Fe3＋，自身得电子生成Cl－，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

（3）煤油的作用是隔绝空气，防止空气中的氧气将Fe2＋氧化，产生干扰。

（4）根据Fe2＋的检验方法，向溶液中加入1滴K3[Fe（CN）6]溶液，生成蓝色沉淀，一定含有Fe2＋，则实验②检验的离子是Fe2＋；碘易溶于CCl4，在CCl4中呈紫色，Fe3＋遇KSCN溶液显红色，实验①和③说明，在I－过量的情况下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应，反应为2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2。

（5）H2O2溶液中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，铁离子的溶液呈棕黄色；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成，产生气泡的原因是反应产生的Fe3＋是H2O2分解的催化剂，促使H2O2分解生成O2，同时H2O2分解反应是放热反应，并促进了Fe3＋水解平衡Fe3＋＋3H2OFe（OH）3＋3H＋向正向移动，产生较多Fe（OH）3，聚集形成沉淀。

[答案]　

（1）防止Fe2＋被氧化

（2）2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

（3）隔绝空气（排除氧气对实验的影响）

（4）Fe2＋　Fe3＋　可逆反应

（5）H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　Fe3＋催化H2O2分解产生O2　H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动

12．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4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，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：

①操作Ⅰ的名称是________；操作Ⅱ为洗涤，洗涤操作的具体方法为

__________________________________________。

②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3.0g氧化铁产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中，用酸化的0.01000mol·L－1KMnO4溶液滴定至终点，重复滴定2～3次，消耗酸性KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL。

①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

②上述产品中Fe2O3的质量分数为________。

[解析]　

（1）根据离子方程式4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O和题干信息可知，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）①根据流程图可知，操作Ⅰ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2～3次。

②根据题给信息，化学方程式为FeSO4＋2NH4HCO3===FeCO3↓＋（NH4）2SO4＋CO2↑＋H2O。

（3）①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。

②根据反应5Fe2＋＋MnO

＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，可知样品中FeO的质量为0.02L×0.01000mol·L－1×5×72g·mol－1×

＝0.72g，所以产品中Fe2O3的质量分数为

×100%＝76%。

[答案]　

（1）2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO

＋4H＋

（2）①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2～3次

②FeSO4＋2NH4HCO3===FeCO3↓＋（NH4）2SO4＋CO2↑＋H2O

（3）①c　②76%

13．（2017·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。

（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________。

[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）向铁矿石中加入硫酸，酸化反应生成硫酸的铁盐溶液，还存在过量的硫酸溶液，加入过量的氯气，煮沸的作用是赶走溶液中溶解的过量的Cl2，否则会影响与KI的反应，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溶液，滴定过程中需加指示剂，故a错误；b.滴定过程中，三价铁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，故b错误；c.滴定管用蒸馏水洗涤后必须用标准液润洗，故c错误；d.锥形瓶不需要用待测液润洗，故d正确；e.滴定过程中，眼睛注视锥形瓶中颜色的变化，故e错误；f.滴定结束后，30s内溶液不恢复原来的颜色再读数，故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，氧元素质量是24g，铁元素和氧元素的物质的量比为

∶

＝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