第3章 第1节 铁及其化合物-【创新教程】2025年高考化学总复习大一轮课时作业word（人教多选版）

第三章　铁　金属材料 课时冲关八　铁及其化合物 一、选择题：每题只有一个选项符合题意 1．坦克、导弹的制造材料主要是金属合金，钢铁便是其中十分重要的一种。下列关于铁的说法中正确的是(　　) A．铁元素属于过渡元素，其原子序数为26 B．单质铁与浓硫酸在常温下不反应 C．铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性 D．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率，纯铁比生铁的快 解析：A　[铁是26号元素，属于Ⅷ族元素，为过渡元素，故A正确；常温下，铁和浓硫酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，但并不是铁和浓硫酸不反应，故B错误；亚铁离子既有还原性，又有氧化性，故C错误；纯铁和稀盐酸不能构成原电池，生铁中铁、碳、盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，故D错误。] 2．(2022·湖南卷)为探究FeCl3的性质，进行了如下实验(FeCl3和Na2SO3溶液浓度均为0.1 mol·L－1)。 实验 操作与现象 ① 在5 mL水中滴加2滴FeCl3溶液，呈棕黄色；煮沸，溶液变红褐色。 ② 在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴Na2SO3溶液，变红褐色； 再滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀。 ③ 在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴FeCl3溶液，变红褐色； 将上述混合液分成两份，一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液，无蓝色沉淀生成； 另一份煮沸，产生红褐色沉淀。 依据上述实验现象，结论不合理的是(　　) A．实验①说明加热促进Fe3＋水解反应 B．实验②说明Fe3＋既发生了水解反应，又发生了还原反应 C．实验③说明Fe3＋发生了水解反应，但没有发生还原反应 D．整个实验说明SO对Fe3＋的水解反应无影响，但对还原反应有影响 解析：D　[A.铁离子的水解反应为吸热反应，加热煮沸可促进水解平衡正向移动，使水解程度加深，生成较多的氢氧化铁，从而使溶液显红褐色，故A正确；B.在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴同浓度的Na2SO3溶液，根据现象和分析可知，Fe3＋既发生了水解反应，生成红褐色的氢氧化铁，又被亚硫酸根离子还原，得到亚铁离子，加入铁氰化钾溶液后，出现特征蓝色沉淀，故B正确；C.实验③中在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴同浓度少量FeCl3溶液，根据现象和分析可知，仍发生铁离子的水解反应，但未来得及发生铁离子的还原反应，即水解反应比氧化还原反应速率快，故C正确；D.结合三组实验，说明铁离子与亚硫酸根离子混合时，铁离子的水解反应占主导作用，比氧化还原反应的速率快，因证据不足，不能说明亚硫酸根离子对铁离子的水解作用无影响，事实上，亚硫酸根离子水解显碱性，可促进铁离子的水解反应，故D错误。] 3．(2024·天津河东区模拟)自来水厂利用铁屑及FeCl2溶液处理泄漏的Cl2。下列有关说法不正确的是(　　) A．Cl2和水反应的离子方程式为：H2O＋Cl2Cl－＋HClO＋H＋ B．吸收泄漏氯气的离子方程式为：2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋ C．铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2 D．铁屑耗尽时溶液中可能大量存在：Fe2＋、Fe3＋、ClO－、Cl－ 解析：D　[Fe2＋具有还原性，ClO－具有较强氧化性，二者发生氧化还原反应，不能大量共存，D错误。] 4．(2024·北京顺义区模拟)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)。下列说法不正确的是(　　) A．制备碱式硫酸铁时，反应温度不宜太高 B．制备FeCO3时发生的离子方程式为：Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O 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在水中的溶解度比在硫酸亚铁溶液中大 解析：D　[H2O2受热易分解，故制备碱式硫酸铁时反应温度不宜太高，A正确；FeSO4溶液中加入NH4HCO3，Fe2＋与HCO电离产生的CO结合生成FeCO3沉淀，H＋与HCO结合生成CO2和H2O，B正确；硫酸亚铁铵若被氧化则含Fe3＋，滴加KSCN溶液，溶液变成红色，C正确；冷却结晶时溶解度小的物质先析出，析出(NH4)2Fe(SO4)2，说明在FeSO4溶液中(NH4)2Fe(SO4)2的溶解度小，D错误。] 5．将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol·L－1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是(　　) A．铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本保持不变 B．往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色 C．Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为5∶1 D．氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶5 解析：B　[1.12 g铁物质的量为＝0.02 mol,25 mL 2 mol·L－1氯化铁溶液中Fe3＋的物质的量为0.025 L×2 mol·L－1＝0.05 mol，发生的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，根据比例关系可得，0.02 mol铁完全反应，消耗0.04 mol Fe3＋，生成0.06 mol Fe2＋，所以Fe3＋剩余0.01 mol，溶液中含有Fe3＋的物质的量为0.01 mol，Fe2＋的物质的量为0.06 mol，没有金属铁剩余。溶液呈黄绿色，Cl－基本保持不变，故A错误；溶液中有剩余的Fe3＋，往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色，故B正确；Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为0.06 mol∶0.01 mol＝6∶1，故C错误；由反应的离子方程式可得，氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2，故D错误。] 6．(2024·保定市高三联考)铁元素的“价类”二维图如图所示。下列说法错误的是(　　) A．④可用作红色涂料 B．⑦的溶液可用于清洗青铜文物表面的锈迹 C．⑤被溶液中的氧气氧化为⑥的化学反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 D．③溶于过量稀硝酸的离子方程式为3Fe3O4＋NO＋28H＋===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O 解析：B　[根据铁元素的“价类”二维图分析可知，①为Fe，②为FeO，③为Fe3O4，④为Fe2O3，⑤为Fe(OH)2，⑥为Fe(OH)3，⑦为Fe3＋的盐，⑧为Fe2＋的盐。氧化铁为红色固体，可用作红色涂料，故A正确；Fe3＋的溶液和铜反应，2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，不可用于清洗青铜文物表面的锈迹，故B错误；氢氧化亚铁被溶液中的氧气氧化，白色沉淀迅速转化为灰绿色，最后变为红褐色，生成氢氧化铁，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，故C正确；Fe3O4溶于过量稀硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平写出反应的离子方程式为3Fe3O4＋NO＋28H＋===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O，故D正确。] 7．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≥28，反应过程中溶液的质量一直在减小 解析：B　[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＋＋2H2O，然后发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，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6.72 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中不含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 g＋(0.1 mol＋0.3 mol)××56 g·mol－1＝28 g，但反应过程中溶液的质量一直在增大，D错误。] 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意 8．某化学课外活动小组为探究FeCl3溶液与Na2S溶液反应的产物，设计了如下实验，并得到相应的实验现象如表所示： 序号 实验操作 实验现象 ① 向FeCl3溶液中滴加Na2S溶液至过量 开始时观察到黄色浑浊，同时产生气体，过量时产生黑色沉淀 ② 向Na2S溶液中滴加FeCl3溶液至过量 开始时产生黑色沉淀，继续滴加黑色沉淀溶解，出现黄色浑浊，同时产生气体 已知FeS和Fe2S3均为黑色沉淀。下列说法错误的是(　　) A．实验①和实验②中均不生成Fe(OH)3沉淀 B．实验①和实验②中黑色沉淀成分不同，气体成分也不相同 C．实验②中，黑色沉淀溶解时溶液的pH增大 D．由实验可知，FeCl3溶液与Na2S溶液的反应产物与溶液酸碱性有关 解析：BC　[向FeCl3溶液中滴加Na2S溶液至过量，开始时观察到黄色浑浊，同时产生气体，过量时产生黑色沉淀，黄色沉淀为单质S，气体为H2S，发生的反应为2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋，Na2S溶液过量，生成FeS黑色沉淀；向Na2S溶液中滴加FeCl3溶液至过量，开始时产生黑色沉淀，继续滴加黑色沉淀溶解，出现黄色浑浊，同时产生气体，发生的反应为2Fe3＋＋3S2－===Fe2S3↓，FeCl3溶液过量，显酸性，使Fe2S3溶解，再发生2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋，使溶液酸性增强，pH减小。实验①和实验②中黑色沉淀分别是FeS和Fe2S3，黄色沉淀是单质S，并不生成Fe(OH)3沉淀，A正确；实验①和实验②中气体均为H2S，B错误；实验②中，黑色沉淀溶解时溶液的pH减小，C错误；实验①FeCl3溶液显酸性，实验②Na2S溶液显碱性，其反应现象及产物均不同，D正确。] 9．(2024·泰安市高三检测)FeCl3与H2O制得胶体的胶团结构为{[Fe(OH)3]m·nFeO＋(n－x)Cl－}x＋·xCl－(如图)。下列说法不正确的是(　　) A．Fe(OH)3胶体带正电 B．胶体粒子的直径介于1～100 nm之间 C．16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为6.02×1022 D．在U形管中注入Fe(OH)3胶体，插入石墨电极通电，阴极周围颜色加深 解析：AC　[Fe (OH)3胶体不带电，胶粒带正电，A错误；按定义知，胶体粒子的直径介于1～100 nm之间，B正确；16.25 g FeCl3的物质的量为0.1 mol，水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数小于6.02×1022，因为由胶团结构示意图知，1个胶粒中所含的铁原子不止1个，C错误；在U形管中注入Fe (OH)3胶体，插入石墨电极通电，发生电泳，阴极周围颜色加深，D正确。] 10．(2024·聊城二中检测)乳酸亚铁晶体是一种优良补铁剂，可由乳酸与碳酸亚铁反应制得。实验室制备碳酸亚铁的装置如图所示，下列说法正确的是(　　) A．仪器B为蒸馏烧瓶，此仪器可直接进行加热 B．稀硫酸和Fe粉反应的目的是生成Fe2＋溶液，同时防止Fe2＋被氧化 C．仪器C中反应的离子方程式为Fe3＋＋HCO===FeCO3↓＋H＋ D．反应一段时间后，关闭K1，打开K2，B中的溶液进入C中发生反应 解析：B　[开始时，装置B中铁粉与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，产生的氢气把装置内的空气排净，使生成的硫酸亚铁不易被氧化，当溶液反应一段时间后，关闭活塞K2，使装置B中的溶液进入装置C中，溶液中的碳酸氢根离子与亚铁离子反应生成碳酸亚铁和二氧化碳、水。仪器B为蒸馏烧瓶，不可直接加热，应垫陶土网后加热，A错误；稀硫酸和Fe粉反应的目的是生成Fe2＋溶液，生成的氢气可排净装置内的空气，防止Fe2＋被氧化，B正确；仪器C中碳酸氢根离子与亚铁离子反应生成碳酸亚铁和二氧化碳、水，反应的离子方程式为Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O，C错误；当溶液反应一段时间后，关闭活塞K2，使装置B中的溶液进入装置C中，D错误。] 三、非选择题 11．(2024·哈尔滨市三中开学考)铁是人体必需的微量元素之一。黑木耳中的含铁量较高，为检验和测定干黑木耳样品中的铁元素，设计实验如下。回答下列问题： Ⅰ.铁元素的检验 (1)“操作”是指________；上述流程中需要用到的仪器有托盘天平、烧杯、玻璃棒、酒精灯、漏斗，还有图中的________(填仪器名称)。 (2)取待测液少许，滴加________(填名称)溶液，观察到有蓝色沉淀____________(填化学式)生成；另取待测液少许，滴加KSCN溶液，观察到____________(现象)，由此可得出结论待测液中一定含Fe2＋和Fe3＋。 Ⅱ.铁元素含量的测定 (3)利用KMnO4标准溶液测定干黑木耳样品中铁元素的含量 步骤Ⅰ：取10.00 mL待测液，加入过量铜粉至反应完全后，过滤、洗涤，将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。 步骤Ⅱ：向步骤Ⅰ所得的溶液中加入适量稀H2SO4溶液，用0.002 0 mol/L的KMnO4标准溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液2.20 mL。 ①步骤Ⅰ加入过量铜粉的目的是________。 ②步骤Ⅱ滴加KMnO4溶液时发生反应的离子方程式 ________________________________________________________________________。 ③用KMnO4标准溶液滴定至终点的标志是 ________________________________________________________________________。 ④黑木耳中铁的含量为________ mg/100g(即每100g黑木耳中含铁元素的质量)。 解析：(1)“操作”后产生了滤液，说明是“过滤”，上述流程中的“灼烧”需要用到坩埚，加蒸馏水至100 mL待测液时需要用到容量瓶； (2)Fe2＋与铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝色沉淀Fe3[Fe(CN)6]2，Fe3＋与KSCN反应后溶液呈红色，说明待测液中一定含Fe2＋和Fe3＋； (3)①高锰酸钾具有强氧化性，可以通过氧化Fe2＋来测定铁元素的含量，反应的离子方程式为5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，故先加入铜粉的目的是将Fe3＋转化成Fe2＋； ②步骤Ⅱ滴加KMnO4溶液与Fe2＋发生氧化还原反应生成Fe3＋和Mn2＋，反应的离子方程式为5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O； ③用酸性高锰酸钾溶液滴定含有Fe2＋的溶液，当滴入最后半滴高锰酸钾溶液时溶液呈浅紫色，且半分钟内不褪色，说明滴定达到终点； ④反应中一共消耗n(MnO)＝0.002 0 mol/L×2.20×10－3L＝4.4×10－6 mol，根据上述反应比例，n(Fe2＋)∶n(MnO)＝5∶1，则n(Fe2＋)＝2.2×10－5 mol，则10 mL待测液中，铁元素的质量为2.2×10－5 mol×56 g/mol＝1.232×10－3 g＝1.232 mg，故100 mL待测液中铁元素质量为12.32 mg。 答案：(1)过滤　坩埚、100 mL容量瓶 (2)铁氰化钾　Fe3[Fe(CN)6]2　溶液呈红色 (3)①将Fe3＋转化成Fe2＋　②5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O　③当最后半滴酸性高锰酸钾溶液滴入锥形瓶时恰好出现浅红色，且半分钟内不褪色　④12.32 12．(2024·福建龙岩第一次质检)乳酸亚铁晶体[CH3CH(OH)COO]2Fe·3H2O是一种很好的食品铁强化剂，吸收效果比无机铁好，易溶于水，几乎不溶于乙醇，可由乳酸与FeCO3反应制得。 Ⅰ.制备FeCO3 实验步骤如下： ⅰ.检查气密性，按图示添加药品； ⅱ.在装置B中制取硫酸亚铁，并将整个装置内的空气排净； ⅲ.将B中溶液导入C中产生FeCO3沉淀； ⅳ.将C中混合物分离提纯，获得纯净的碳酸亚铁产品。 (1)仪器A的名称是____________________。 (2)装置D的作用是______________________________________________________。 (3)装置C中生成FeCO3反应的离子方程式是 ________________________________________________________________________。 (4)步骤ⅱ中应打开的开关是_____，步骤ⅲ中应打开的开关是____。(选填“K2”或“K3”) Ⅱ.制备乳酸亚铁晶体 将制得的FeCO3加入乳酸溶液中，加入少量铁粉，在75℃下搅拌使之充分反应，然后再加入适量乳酸。经系列操作后得到产品。 (5)加入铁粉的目的_________________________________。(用离子方程式表示) (6)欲获得尽可能多的产品，上述系列操作指的是：冷却，_____________，过滤，再洗涤和干燥。 Ⅲ.探究乳酸亚铁晶体中铁元素含量 甲、乙同学分别设计如下方案，以测定样品中铁元素的含量。 甲 乙 称取w1 g样品溶于水，用c1 mol·L－1酸性KMnO4标准溶液滴定，当溶液恰好显浅紫色，且30 s内不恢复，停止滴定，测得消耗标准溶液V1 mL。由此求得n(Fe)＝5c1V1×10－3 mol 称取w2 g样品，灼烧完全灰化，加足量盐酸溶解，加入过量KI溶液充分反应，然后加入几滴淀粉溶液，用c2 mol·L－1硫代硫酸钠溶液滴定(已知：I2＋2S2O===S4O＋2I－)，滴定终点时，测得消耗标准溶液V2 mL (7)甲方案错误，主要原因是___________，该方案测定结果将明显__________(填“偏大”或“偏小”)。 (8)依据乙方案可得出样品中铁元素含量为__________(用含有相关字母的代数式表示)。 解析：(2)装置D的作用是防止空气中的氧气进入到C装置中，将Fe2＋氧化。(3)C装置中FeSO4和NH4HCO3发生反应的离子方程式为Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑；(4)首先关闭活塞K2，打开活塞K1、K3，目的是发生反应制备Fe2＋，利用产生的氢气排净装置内的空气，防止Fe2＋被氧化；关闭活塞K1，反应一段时间后，关闭活塞K3，打开活塞K2，利用生成的氢气使B装置中气压增大，将B装置中的硫酸亚铁溶液压入C中，生成FeCO3沉淀。(5)Fe2＋容易被氧化为Fe3＋，加入铁粉可将Fe3＋还原为Fe2＋，离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；(6)乳酸亚铁晶体易溶于水，几乎不溶于乙醇，故加入乙醇可让乳酸亚铁析出更多，提高产量。(7)乳酸根中含有羟基，也可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，导致消耗高锰酸钾溶液的量增大，使计算所得乳酸亚铁的质量偏大。(8)滴定终点时，V2 mL硫代硫酸钠溶液中所含硫代硫酸钠的物质的量为：n(Na2S2O3)＝c2· V2×10－3mol。根据关系式2Fe2＋～2Fe3＋～I2～2S2O，可知样品中[CH3CH(OH)COO]2Fe·3H2O的物质的量为n(Fe2＋)＝n(S2O)＝c2·V2×10－3mol，则样品中铁元素含量为×100% ＝%。 答案：(1)分液漏斗　 (2)液封，防止空气进入C中氧化Fe2＋ (3)Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑ (4)K3　K2 (5)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋　(6)加入乙醇　 (7)乳酸根也能被酸性高锰酸钾溶液氧化　偏大 (8)% 13．(2024·聊城二中检测)某溶液Q中含有如表所示离子中的5种离子，且离子浓度均为0.5 mol/L(不考虑水的电离与离子水解)。现向溶液Q中加入足量稀氢溴酸，有单一气体R产生，经分析，反应前后阴离子种类不变。 阳离子 阴离子 K＋、Fe3＋、NH、Ba2＋、Fe2＋、Mg2＋、 Al3＋、Ag＋ HSO、OH－、NO、CO、SO、 Br－、S2－、S2O 已知S2O在酸性溶液中会发生歧化反应。请回答下列问题： (1)由“加入足量稀氢溴酸，……”“反应前后阴离子种类不变”推知：溶液Q中一定不含的阴离子有______(填数字)种。 (2)综合推断，溶液Q中一定含有的阳离子有______(填离子符号，下同)。产生气体R的反应中，原溶液中过量的离子是______，反应后溶液中物质的量一定发生变化的阳离子有______。 (3)一定量溶液Q与氯气缓慢反应，反应后的溶液分为3份，分别进行以下操作，实验现象如图： ①铜粉参与的反应中，氧化产物是______(填离子符号)。 ②标准状况下当V＝448 mL时，向溶液Q中通入氯气时发生反应的离子方程式为____________；假设不考虑Cl2与H2O的反应，则根据实验现象可推算出V的范围为__________<V<____________。 解析：(1)依题意，加入稀氢溴酸，产生气体，说明溶液Q中一定含Br－，又因为阴离子种类不变，所以溶液Q中一定不含OH－、HSO、CO、S2－、S2O，故答案为5种。 (2)从反应计量关系可看出，Fe2＋完全反应时NO过量，所以溶液Q中一定含有Fe2＋、NO、Br－；因为溶液Q只含5种离子，则另2种离子为1种阳离子、1种阴离子，且离子所带电荷数相等，而阴离子只有SO，根据电荷守恒及离子共存情况，可判断溶液Q中一定含有Fe2＋、Mg2＋、SO、NO、Br－。 (3)依题意可知，通入氯气后部分溴离子被氧化，根据还原性顺序，此时亚铁离子已完全被氧化。n(Fe2＋)＝n(Br－)＝0.05 mol，根据得失电子守恒，只氧化0.05 mol Fe2＋时消耗0.025 mol Cl2；完全氧化0.05 mol Fe2＋和0.05 mol Br－时共消耗0.05 mol Cl2。实际上，氧化后溶液中存在Br－、Br2、Fe3＋，故消耗氯气标准状况下体积的范围为560～1 120 mL。 答案：(1)5　(2)Fe2＋、Mg2＋　NO　Fe2＋、Fe3＋、H＋ (3)①Cu2＋　②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 560　1 120 学科网（北京）股份有限公司 $$