2021高考化学人教版一轮复习规范演练：第三章 第三讲 铁及其重要化合物

2021高考化学人教版一轮复习规范演练：第三章 第三讲 铁及其重要化合物

www.ks5u.com 规范演练7‎ 一、选择题 ‎1．(2019·包头检测)某同学欲探究铁及其化合物的性质，下列实验方案可行的是(　　)‎ A．将铁粉加入热的浓硫酸中：探究铁的活泼性 B．将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：制备Fe(OH)3胶体 C．在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液：制备FeSO4·7H2O晶体 D．将铜粉加入FeCl3溶液中：验证Fe3＋的氧化性强于Cu2＋‎ 解析：由于浓硫酸具有强氧化性，铁与热的浓硫酸反应生成Fe2(SO4)3和SO2，无法说明铁的活泼性，故A项方案不可行；将NaOH溶液加入FeCl3溶液中，得到Fe(OH)3沉淀，无法得到Fe(OH)3胶体，故B项方案不可行；在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液，一方面氧气可将FeSO4氧化，另一方面会得到不含结晶水的化合物，故C项方案不可行；将铜粉加入FeCl3溶液中，发生反应：Cu＋2Fe3＋===‎ Cu2＋＋2Fe2＋，该反应说明Fe3＋的氧化性强于Cu2＋，故D项方案可行。‎ 答案：D ‎2．(2019·南宁三中模拟)常温时，将0.1 mol Fe(NO3)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：Fe3＋>H＋，首先发生的反应是Fe＋2Fe3＋===‎ ‎3Fe2＋‎ B．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 D．m至少等于28，反应过程中溶液的质量一直在减小 解析：酸性条件下，NO有氧化性，因此首先发生的反应是Fe＋NO＋4H＋===NO↑＋Fe3＋＋2H2O①，然后发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋②，再发生反应Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑③，A项错误；当加入16.8 g铁粉时，刚好发生上述①反应，生成标准状况下6.72 L NO气体，生成0.3 mol Fe3＋，消耗1.2 mol H＋，B项正确；根据滴加KSCN溶液不变红色说明溶液中不含Fe3＋，C项错误；根据方程式计算至少消耗铁粉16.8 g＋(0.1 mol＋0.3 mol)×0.5×56 g·mol－1＝28 g，但反应过程中溶液的质量一直在增大，D项错误。‎ 答案：B ‎3．(2019·贵州模拟)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Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同 C．试剂c是氯气，相应的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－‎ D．用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2＋‎ 解析：A项，由最终要得到氯化铁晶体及流程图知，b是盐酸，错误；B项，操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤，操作Ⅲ为蒸发结晶，所用仪器不相同，错误；C项，滤液Z和X中均含有氯化亚铁，因此c为氯气，正确；D项，高锰酸钾也能氧化氯离子而褪色，因此不能用于检验溶液W中是否含有亚铁离子，错误。‎ 答案：C ‎4．(2019·邯郸调研)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(夹持装置已略去，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Fe3＋‎ C．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，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体 解析：铁和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。‎ 答案：B ‎5．(2019·开封质检)下列有关物质的检验方法不合理的是(　　)‎ A．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，该溶液中一定含有Fe2＋‎ B．用酸性KMnO4溶液检验Fe2(SO4)3溶液中是否含有FeSO4‎ C．检验Fe(NO3)2是否已氧化变质，可将Fe(NO3)2溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再观察溶液是否变红 D．向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋‎ 解析：酸性条件下Fe2＋被NO氧化成Fe3＋，不能检验Fe(NO3)2是否已氧化变质，C项不合理。‎ 答案：C ‎6．(2019·深圳光明中学期中)酸性溶液中，Fe2＋会被空气中的氧气缓慢氧化为Fe3＋。不同条件下，一定浓度的Fe2＋的氧化率随时间变化关系如图所示。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．该氧化过程的离子方程式为Fe2＋＋O2＋4H＋===Fe3＋＋2H2O B．pH＝1.5时Fe2＋的氧化率一定比pH＝2.5的大 C．Fe2＋的氧化率仅与溶液的pH和温度有关 D．其他条件相同，80 ℃时Fe2＋的氧化率比50 ℃的大 解析：A项中离子方程式电子转移数目不守恒，应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，A项错误；由图象知，Fe2＋的氧化率受pH和温度的影响，所以pH＝1.5时Fe2＋的氧化率不一定比pH＝2.5时的大，B项错误；Fe2＋的氧化率不仅与溶液的pH和温度有关，还与离子的浓度等因素有关，C项错误；由图象可知，其他条件相同温度不同时，Fe2＋的氧化率与温度成正比，温度越高Fe2＋的氧化率越大，D项正确。‎ 答案：D ‎7．(2019·郑州期末)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所示。下列有关叙述不合理的是(　　)‎ FeCl3·6H2OFeOOH纳米四氧化三铁 A．纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病 B．纳米四氧化三铁可分散在水中，它与FeCl3‎ 溶液的分散质直径大小相等 C．在反应①中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解 D．反应②的化学方程式是6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2‎ 解析：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，A项正确；纳米四氧化三铁分散在适当的分散剂中形成的分散系属于胶体，不同于溶液中溶质微粒的直径，B项错误；反应①中环丙胺不参加反应，但加入环丙胺后FeCl3发生水解生成FeOOH，即环丙胺会促进氯化铁的水解，C项正确；由制备过程可知，反应②的反应物为FeOOH和CO，由一种生成物为Fe3O4和质量守恒定律可知反应②的化学方程式为6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2，D项正确。‎ 答案：B ‎8．(2019·东莞松山湖中学模拟)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H2进入B中，可排出其中的空气，‎ 防止生成的Fe(OH)2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，A正确；FeCl3易水解，为防止水解配制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，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，D正确。‎ 答案：C 二、非选择题 ‎9．(2019·衡阳八中月考)氯化铁是常见的水处理剂，利用废铁屑可制备无水氯化铁。实验室制备装置和工业制备流程图如下：‎ 已知：①无水FeCl3熔点为555 K、沸点为588 K。‎ ‎②废铁屑中的杂质不与盐酸反应。‎ ‎③不同温度下六水合氯化铁在水中的溶解度如下：‎ 温度/℃‎ ‎0‎ ‎20‎ ‎80‎ ‎100‎ 溶解度/g ‎74.4‎ ‎91.8‎ ‎525.8‎ ‎535.7‎ 实验室制备操作步骤如下：‎ Ⅰ.打开弹簧夹K1，关闭活塞K2，并打开活塞a，缓慢滴加盐酸。‎ Ⅱ.当……时，关闭弹簧夹K1，打开弹簧夹K2，当A中溶液完全进入烧杯后关闭活塞a。‎ Ⅲ.将烧杯中溶液经过一系列操作后得到FeCl3·6H2O晶体。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)烧杯中足量的H2O2溶液的作用是_______________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(2)为了测定废铁屑中铁的质量分数，操作Ⅱ中“……”的内容是_______________________________________________________。‎ ‎(3)从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的操作步骤是：加入________后、________、过滤、洗涤、干燥。‎ ‎(4)试写出吸收塔中反应的离子方程式：____________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(5)捕集器温度超过673 K时，存在相对分子质量为325的铁的氯化物，该物质的分子式为________。‎ ‎(6)样品中FeCl3的质量分数通常可用碘量法测定：称取m g无水氯化铁样品，溶于稀盐酸，配制成100 mL溶液；取出10.00 mL，加入稍过量的KI溶液，充分反应后，滴入几滴淀粉溶液，并用c mol·‎ L－1 Na2S2O3溶液滴定，消耗V mL(已知：I2＋2S2O===2I－＋S4O)。样品中氯化铁的质量分数为________(用含字母的代数式表示)。‎ 解析：(1)根据实验装置和操作步骤可知，实验室制备无水FeCl3的原理为利用铁与盐酸反应生成FeCl2，然后把FeCl2氧化成FeCl3，先制得FeCl3·6H2O晶体，再脱结晶水制得无水FeCl3。烧杯中足量的H2O2溶液是作氧化剂，把Fe2＋全部氧化成Fe3＋。‎ ‎(2)铁与盐酸完全反应时，不再产生氢气，所以装置A中不产生气泡或量气管和水准管的液面不再变化时，可根据产生H2的量计算废铁屑中铁的质量分数。‎ ‎(3)从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O 晶体的操作步骤是加入盐酸后、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。‎ ‎(4)从工业制备流程图分析可知，反应炉中进行的反应是2Fe＋3Cl2===2FeCl3，因此，进入吸收塔中的尾气是没有参加反应的氯气，在吸收塔中氯气被吸收剂吸收，反应后生成FeCl3溶液，所以吸收剂应是FeCl2溶液，反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。‎ ‎(5)捕集器收集的是气态FeCl3，FeCl3的相对分子质量是162.5，由相对分子质量为325的铁的氯化物可以推出，当温度超过673 K时，两分子气态FeCl3可以聚合生成双聚体Fe2Cl6。‎ ‎(6)由反应：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2、I2＋2S2O===2I－＋S4O，可得关系式：‎ ‎2Fe3＋～I2～2S2O ‎2 2‎ n cV×10－3‎ ‎2∶2＝n∶(cV×10－3)，则n(Fe3＋)＝cV×10－3 mol，则样品中氯化铁的质量分数为 w(FeCl3)＝×100%＝‎ %。‎ 答案：(1)把Fe2＋全部氧化成Fe3＋‎ ‎(2)装置A中不产生气泡或量气管和水准管液面不再改变(或其他合理答案)‎ ‎(3)盐酸　蒸发(加热)浓缩、冷却结晶 ‎(4)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－‎ ‎(5)Fe2Cl6‎ ‎(6)%‎ ‎10．(2019·郑州模拟)一种用磁铁矿制取高纯铁红的工艺流程如下：‎ 已知：磁铁矿主要成分为Fe3O4，含Al2O3和SiO2杂质等。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)酸浸时，硫酸与四氧化三铁生成两种硫酸盐的化学方程式为 ‎_____________________________________________________；‎ 铁粉的作用是_________________________________________。‎ ‎(2)滴加氨水产生氢氧化铝的离子方程式为_______________‎ ‎_____________________________________________________；‎ 图中滤渣的成分有_____________________________________。‎ ‎(3)FeSO4溶液与NH4HCO3合成FeCO3的化学方程式为 ‎____________________________________________________。‎ ‎(4)采用如图所示装置(加热仪器已略去)在600～650 ℃煅烧样品30 min。通入的气体A是________。图中使用石英玻璃反应管，而不使用普通玻璃反应管，其原因是___________________________。‎ 解析：Fe3O4可看作FeO·Fe2O3，酸溶时生成FeSO4和Fe2(SO4)3，需加足量铁粉将Fe2(SO4)3还原为FeSO4，在此过程中Al2O3被酸溶解生成Al2(SO4)3，SiO2不溶解；然后加碱调节pH使Al3＋沉淀，而Fe2＋不沉淀，第一次过滤后，滤渣中主要含有SiO2、Al(OH)3以及过量的Fe，滤液的成分为FeSO4和(NH4)2SO4，加入NH4HCO3，使Fe2＋转变为FeCO3沉淀，再经过滤、洗涤、干燥，最后煅烧得到Fe2O3。‎ 答案：(1)Fe3O4＋4H2SO4Fe2(SO4)3＋FeSO4＋4H2O　将Fe3＋还原为Fe2＋(或作还原剂)‎ ‎(2)Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH　SiO2、Al(OH)3、Fe ‎(3)FeSO4＋2NH4HCO3===FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋CO2↑＋‎ H2O ‎(4)氧气(或空气)　普通玻璃高温下容易软化 ‎11．(2019·北京市大兴区模拟)铁是生产、生活及生命中的重要元素。‎ 请回答下列问题：‎ Ⅰ.(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_________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ Ⅱ.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。‎ ‎(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，该反应的化学方程式为__________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ 解析：Ⅰ.(1)NaNO2因具有氧化性能使血红蛋白丧失与O2结合的能力，原因是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，其物质的量为2 mol，反应转移的电子数目为2×2×NA＝4NA；“引火铁”表面积很大，增大了与氧气的反应速率，因此在空气中可以自燃。Ⅱ.(4)气体甲可使湿润红色石蕊试纸变蓝，为氨气，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(14.40 g)，固体丁为氧化铁，M由铁、氮两种元素组成，氧化铁质量为14.40 g，则铁元素的质量为14.40×＝10.08(g)，氮元素质量为10.71 g－10.08 g＝0.63 g，铁、氮两种元素的物质的量之比为4∶1，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，增大了与氧气的反应速率　(4)Fe4N　(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3　(6)Fe2O3＋2NH32Fe＋N2＋3H2O ‎12．(2019·东北三省四市模拟)现代循环经济要求综合考虑环境污染和经济效益。高纯氧化铁可作现代电子工业的材料，以下是用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)为原料制备高纯氧化铁(软磁αFe2O3)的生产流程示意图：‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)步骤Ⅰ中过滤所得滤渣的主要成分是________。‎ ‎(2)步骤Ⅱ中加入铁粉的目的是___________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎(3)步骤Ⅲ中可选用________(填字母)试剂调节溶液的pH。‎ A．稀硝酸　　　 B．双氧水 C．氨水 D．高锰酸钾溶液 ‎(4)写出在空气中煅烧FeCO3，制备高纯氧化铁的化学方程式为 ‎_______________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎(5)从滤液C中回收的主要物质的一种用途是______________。‎ 解析：(1)将硫铁矿烧渣酸浸后，铁的氧化物溶于酸，酸性氧化物SiO2不与酸反应。(2)在滤液A中加入铁粉后，溶液中的Fe3＋可以被还原为Fe2＋。(3)‎ 加入的物质应是碱，且所选物质不能具有氧化性，以防将Fe2＋氧化为Fe3＋。(4)在空气中煅烧FeCO3，二价铁被氧化为三价铁，生成Fe2O3。(5)滤液C中含有NH，可回收作氮肥使用。‎ 答案：(1)SiO2　(2)将Fe3＋还原为Fe2＋　(3)C ‎(4)4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2　(5)作氮肥