课下巩固精练卷(12) 铁及其化合物的转化关系与实验探究(Word练习)-【正禾一本通】2025年高考化学高三一轮总复习高效讲义（人教版2019 双选版）

[课下巩固精练卷(十二)]　铁及其化合物的转化关系与实验探究 知识点 题目难易程度 较易 中档 较难 铁及其化合物的转化关系 2、3、4、5、8、9 12 铁及含铁化合物的制备与性质实验 1、6、7 10、11 一、选择题(每题5分，共9题，共45分) 1．(2023·天津和平三模)下列由废铁屑制取无水Fe2(SO4)3的实验原理与装置不能达到实验目的的是(　　 ) A．用装置甲除去废铁屑表面的油污 B．用装置乙溶解废铁屑制Fe2(SO4)3 C．用装置丙过滤得到Fe2(SO4)3溶液 D．用装置丁蒸干溶液获得Fe2(SO4)3 解析：选B。碳酸钠溶液水解显碱性，废铁屑在碱性溶液中加热可促进油污的水解，图中装置可除去废铁屑表面的油污，A正确；铁与硫酸反应生成硫酸亚铁，然后通过双氧水氧化得到Fe2(SO4)3，但铁屑为粉末、生成三价铁离子催化双氧水分解，达不到随关随停的效果，B错误；过滤可分离不溶性杂质与溶液，图中过滤可分离出Fe2(SO4)3溶液，C正确；硫酸沸点高，难挥发，蒸干Fe2(SO4)3溶液获得Fe2(SO4)3，D正确。 2．(2023·河北秦皇岛三模)如图为铁元素的“价—类”二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是(　　 ) A．a与水蒸气反应可转化为c B．b是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速反应转化为c C．e可以通过化合反应制得d D．向g中加强碱溶液可制得胶体 解析：选C。由图可知，a为铁、b为氧化亚铁、c为氧化铁、d为氢氧化铁、e为氢氧化亚铁、f为亚铁盐、g为铁盐。铁高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，A错误；氧化亚铁具有还原性，在空气中加热能被氧化生成四氧化三铁，B错误；氢氧化亚铁还原性强，在溶液中易与氧气和水发生化合反应生成氢氧化铁，C正确；铁盐中加入强碱溶液生成氢氧化铁沉淀，不能生成氢氧化铁胶体，D错误。 3．FeCO3与砂糖混用可以作补血剂，实验室里制备FeCO3的流程如图所示。下列说法不正确的是(　　 ) A．产品FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO B.沉淀过程中有CO2气体放出 C．过滤操作的常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒 D．可利用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质 解析：选A。FeCO3中的＋2价的铁在高温时会被空气中的氧气氧化。 4．用废铁屑制备磁性胶体粒子，制取过程如下： 下列说法不正确的是(　　 ) A．用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污 B．通入N2是为了防止空气中的O2氧化二价铁元素 C．加适量的H2O2是为了将部分的Fe2＋氧化为Fe3＋，涉及反应：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O D．溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为2∶1 解析：选D。Na2CO3的水溶液显碱性，油污在碱性溶液中发生水解，因此用Na2CO3溶液浸泡可以除去废铁屑表面的油污，A正确；Fe2＋容易被氧气氧化，因此通入N2的目的是防止空气中的氧气氧化Fe2＋，B正确；利用H2O2的氧化性，把Fe2＋氧化成Fe3＋，涉及反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，C正确；Fe3O4中Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为1∶2，所以溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为1∶2，D错误。 5．(2023·辽宁实验中学模拟)工业上，利用硫酸亚铁为原料，通过铁黄(FeOOH，一种不溶于水的黄色固体)制备高铁酸钾(K2FeO4)，可降低生产成本且产品质量优。工艺流程如下： 下列说法错误的是(　　 ) A．制备K2FeO4的反应类型为复分解反应 B．铁黄制备高铁酸钠的离子方程式为：2FeOOH＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋3H2O C．制备NaClO时，可通过加热的方式加快反应速率 D.高铁酸钾可作水处理剂，既能杀菌消毒，又能吸附絮凝 解析：选C。硫酸亚铁中＋2价的铁具有还原性，氧气具有氧化性，两者反应生成铁黄，反应为：12Fe2＋＋3O2＋2H2O===4FeOOH＋8Fe3＋，氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的化学方程式为：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，铁黄和次氯酸钠反应生成高铁酸钠，2FeOOH＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋3H2O，高铁酸钠在溶液中的溶解度大于高铁酸钾，加入氯化钾，高铁酸钠在溶液中转化成高铁酸钾。制备K2FeO4的反应为Na2FeO4＋2KCl===K2FeO4＋2NaCl，为复分解反应，A正确；铁黄和次氯酸钠反应生成高铁酸钠，2FeOOH＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋3H2O，离子方程式为：2FeOOH＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋3H2O，B正确；制备NaClO时，加热会反应生成NaClO3，不能得到NaClO，C错误；高铁酸钾可作水处理剂，高铁酸根离子具有强氧化性，能杀菌消毒，同时生成的铁离子水解生成氢氧化铁胶体，能吸附絮凝，D正确。 6．(2023·山东潍坊模拟)某化学实验小组设计如下实验探究Zn与溶液中Fe3＋发生反应的原理。 实验 试剂 现象 Ⅰ 2 mL 0.1 mol· L－1 FeCl3溶液、过量锌粉 黄色溶液很快变浅，接着有无色气泡产生，固体中未检出铁单质 Ⅱ 2 mL 1 mol· L－1 FeCl3溶液(pH≈0.70)、过量锌粉 很快有大量气体产生，出现红褐色浑浊，30 min左右产生红褐色沉淀，溶液颜色变浅，产生少量铁单质 下列说法错误的是(　　 ) A．实验Ⅰ说明Fe3＋被还原为Fe2＋ B．可用酸性高锰酸钾溶液检验实验Ⅰ得到的溶液中含有Fe2＋ C．实验Ⅱ发生了置换反应和复分解反应 D．实验说明Fe3＋、H＋与Zn的反应与离子浓度有关 解析：选B。实验Ⅰ黄色溶液很快变浅，固体中未检出铁单质，说明Fe3＋被还原为Fe2＋，黄色溶液很快变浅， A正确。FeCl3溶液中的Cl－也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，干扰Fe2＋的检验，故不能用酸性高锰酸钾溶液检验实验Ⅰ得到的溶液中含有Fe2＋，B错误。FeCl3溶液中加入过量锌粉，很快有大量气体产生，是氯化铁溶液水解产生的盐酸与锌粉反应产生氯化锌和氢气，反应为置换反应；出现红褐色浑浊，是氯化铁水解生成氢氧化铁，属于复分解反应；产生少量铁单质，是锌置换出铁，属于置换反应， C正确。根据上述实验可知，实验开始时Fe3＋浓度较大，先与锌发生氧化还原反应生成氯化锌和氯化亚铁，当Fe3＋浓度较低，H＋浓度较大时，H＋与锌反应生成锌盐和氢气，故实验说明Fe3＋、H＋与Zn的反应与离子浓度有关， D正确。 7．(2022·辽宁鞍山模拟)资料显示：FeCl(亮黄色)只有在Cl－浓度较大的溶液中才能稳定存在，为了验证该事实，某实验小组取三份2 mL黄色的工业盐酸分别做了一系列实验，记录如下： 操作 现象 实验Ⅰ：直接滴加2滴KSCN溶液 无明显变化 实验Ⅱ：加10 mL蒸馏水稀释，后滴入2滴浓KSCN溶液 稀释后溶液几乎变为无色，加KSCN溶液显红色 实验Ⅲ：滴加2滴AgNO3饱和溶液 产生白色沉淀，溶液亮黄色消失 下列说法不正确的是(　　 ) A．工业盐酸显黄色是因为其中混有FeCl B．实验Ⅰ中，未检测到Fe3＋ C．实验Ⅲ中，AgNO3溶液稀释了样品是溶液亮黄色消失的主要原因 D．通过上述实验，可以证明FeCl只有在Cl－浓度较大的溶液中才能稳定存在 解析：选C。FeCl(亮黄色)只有在Cl－浓度较大的溶液中才能稳定存在，工业盐酸显黄色是因为其中混有FeCl，故A正确；KSCN溶液为检验铁离子的特征试剂，由操作和现象可知，实验Ⅰ中，未检测到Fe3＋，故B正确；AgNO3溶液与氯离子反应，使FeCl转化为铁离子，稀释不是主要原因，故C错误；稀释或滴AgNO3饱和溶液均使Cl－浓度降低，可证明FeCl只有在Cl－浓度较大的溶液中才能稳定存在，故D正确。 8．若利用硫铁矿焙烧取硫后的废渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取FeSO4·7H2O，设计了如下流程： 下列说法错误的是(　　 ) A．溶解废渣选用的酸是稀硫酸，试剂X选用铁粉 B．固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al3＋转化为Al(OH)3，进入固体2 C．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，必须控制条件防止其被氧化和分解 D．若改变方案，在溶液1中直接加入NaOH溶液至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O 解析：选D。流程设计示意图是用硫酸把Fe2O3、Al2O3转化为硫酸盐，除去SiO2，然后用试剂X(铁粉)还原Fe3＋得到硫酸亚铁，A正确；分离FeSO4和Al2(SO4)3采用的是调控pH的方法，使Al3＋转化为Al(OH)3沉淀从而与FeSO4分离，B正确；Fe2＋容易被氧化，所以在制备FeSO4·7H2O产品的过程中，要防止其被氧化和分解，C正确；在溶液1中直接加过量的NaOH得到的是Fe(OH)3沉淀，沉淀经溶解、结晶分离得到Fe2(SO4)3，D不正确。 9．（双选）(2023·辽宁葫芦岛一中期末)《开宝本草》记载“取钢煅作叶如笏或团，平面磨错令光净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，铁华成矣”。铁华粉[主要成分为(CH3COO)2Fe·H2O]可用如下方法检测。下列相关说法不正确的是(　　 ) A．在铁华粉中加入稀硝酸，再滴加KSCN溶液，一定会变红 B．制备铁华粉的主要反应为Fe＋2CH3COOH===(CH3COO)2Fe＋H2↑ C．气体X的产生是因为发生了氧化还原反应 D．由上述实验可知，OH－结合Fe3＋的能力大于CN－ 解析：选AC。铁华粉中加入稀硫酸并加热，产生的刺激性气味的气体X为醋酸蒸气；铁华粉中加入稀盐酸生成氢气和滤液，有氢气生成说明铁华粉中含有铁单质，滤液中加入铁氰化钾溶液生成蓝色沉淀，说明滤液中有亚铁离子，该沉淀不溶于稀盐酸，但可与NaOH反应生成棕色沉淀。铁华粉中含有铁单质，硝酸的量比较少时，生成的Fe3＋能与Fe反应生成Fe2＋，当溶液中不存在Fe3＋时，滴入KSCN溶液不会变红，A错误；根据题干中信息可知，制备铁华粉的主要反应为Fe＋2CH3COOH===(CH3COO)2Fe＋H2↑，B正确；气体X为醋酸蒸气，反应为：(CH3COO)2Fe＋H2SO42CH3COOH↑＋FeSO4，属于复分解反应，C错误；由上述实验可知，氢氧根离子能与蓝色沉淀反应，生成棕色沉淀，说明有氢氧化铁沉淀生成，说明氢氧根离子结合铁离子的能力强于CN－，D正确。 二、非选择题(共3题，共40分) 10．(15分)铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛。利用FeSO4制备还原铁粉的工业流程如下： 实验室中可用FeSO4(用铁粉和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3在如下装置模拟上述流程中的“转化”环节。 (1)装置A的名称是____________，装置B中盛放的试剂是____________，NH4HCO3盛放在装置________中。(3分) (2)实验过程中，欲将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是 ________________________________________________________________________， 发生的主要反应的离子方程式为 ________________________________________________________________________。 FeSO4溶液要现用现配制的原因是 ________________________________________________________________________， 检验久置的FeSO4是否变质的方法是 ________________________________________________________________________。(8分) (3)干燥过程的主要目的是脱去游离水，过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________， 取干燥后的FeCO3样品12.49 g，与碳混合后焙烧，最终得到还原铁粉6.16 g，样品中杂质FeOOH的质量为________g。(4分) 解析：(1)装置A是分液漏斗，盛放稀硫酸，装置B中盛放铁粉，稀硫酸与铁粉反应生成H2和FeSO4。装置C中盛放NH4HCO3。(2)检验到D处氢气已纯净时，表明装置中空气已排尽，关闭活塞3，打开活塞2，在氢气作用下将FeSO4溶液压入C中发生反应。FeSO4具有还原性，易被O2氧化，故FeSO4溶液要现用现配。用KSCN溶液检验久置的FeSO4是否变质。(3)设FeCO3、FeOOH的物质的量分别为x、y，则x×116 g·mol－1＋y×89 g·mol－1＝12.49 g，56 g·mol－1×(x＋y)＝6.16 g，解得x＝0.1 mol，y＝0.01 mol。故m(FeOOH)＝0.89 g。 答案：(1)分液漏斗　铁粉　C　(2)待D处排出的气体纯净后，关闭活塞3，打开活塞2　Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑　亚铁离子易被氧化　取样品配成溶液，取少量溶液于试管中，再向试管中加入KSCN溶液，观察溶液是否显红色(合理答案即可) (3)4FeCO3＋O2＋2H2O===4FeOOH＋4CO2　0.89 11．(10分)(2023·北京四中模拟节选)某小组探究CuSO4溶液、FeSO4溶液与碱的反应，探究物质氧化性和还原性的变化规律。向一定浓度的CuSO4溶液和饱和FeSO4的混合溶液中加入适量氨水，产生红褐色沉淀，经检验，红褐色沉淀含Fe(OH)3。 (1)分析Fe(OH)3产生的原因：O2氧化所致。 验证：向FeSO4溶液中滴入氨水，生成的白色沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后有红褐色沉淀生成。 ①生成白色沉淀的离子方程式是 ________________________________________________________________________。(2分) ②产生红褐色沉淀：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。氧化反应： ________________________________________________________________________。(2分) (2)提出问题：产生Fe(OH)3的原因可能是Cu2＋氧化所致。 验证如下(溶液A：饱和FeSO4溶液＋CuSO4溶液；已排除空气的影响)： 序号 实验 试剂 现象 Ⅰ 氨水 生成沉淀，一段时间后，产生红褐色沉淀和灰黑色固体物质 Ⅱ 水 溶液无明显变化 ①Ⅰ中可能产生Cu，运用氧化还原反应规律分析产生Cu的合理性： ________________________________________________________________________。(3分) ②检验：滤出Ⅰ中不溶物，用稀H2SO4溶解，未检出Cu。分析原因： ⅰ.Ⅰ中未生成Cu。 ⅱ.Ⅰ中生成了Cu。由于 ________________________________________________________________________ (用离子方程式表示)，因此未检出Cu。(3分) 解析：(2)①由现象可知，反应生成了氢氧化铁沉淀，从氧化还原的角度看，氢氧化铁可为升价产物，铜可为降价产物，因此有铜生成从氧化还原的角度看是合理的。②不溶物中有氢氧化铁，氢氧化铁与硫酸反应生成三价铁离子，三价铁离子又可以与铜反应生成二价铁离子和铜离子，因此未检出铜，其离子方程式为：Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O、Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。 答案：(1)①Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓＋2NH　②Fe(OH)2－e－＋OH－===Fe(OH)3 (2)①溶液中发生了氧化还原反应，升价产物有Fe(OH)3，降价产物有Cu是合理的　②Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O、Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 12．(15分)(2023·四川成都一模)镀锌钢构件的酸洗废液中含有2.5 mol/L盐酸、50% FeCl2·4H2O和2% ZnCl2。实验室从酸洗废液中回收盐酸和FeCl2·4H2O 的实验流程如下： 已知化合物的溶解度(g/100 g水)数据如下表： 物质 0 ℃ 10 ℃ 20 ℃ 30 ℃ 40 ℃ 60 ℃ 80 ℃ 100 ℃ FeCl2 49.7 59.0 62.5 66.7 70.0 78.3 88.7 94.9 ZnCl2 342 363 395 437 452 488 541 614 回答下列问题： Ⅰ.回收盐酸和FeCl2·4H2O粗产品 (1)操作1应选择________(填字母)。(2分) A．水浴加热　B．油浴加热　C．投入沸石 (2)为了获得FeCl2·4H2O粗产品，应适时停止加热且留有少量残余液，这样做除了防止Fe2＋被氧化外，另一目的是 ________________________________________________________________________； 若留有残余液过多，会造成的不良后果是 ________________________________________________________________________ (答一条)。(4分) Ⅱ.FeCl2·4H2O粗产品的重结晶 (3)检验FeCl2·4H2O粗产品中含有Fe3＋的操作方法是 ________________________________________________________________________。(2分) (4)重结晶前加入的物质X为__________；操作2的名称是__________。(2分) Ⅲ.滴定亚铁离子，测定FeCl2·4H2O晶体的纯度 准确称取a g重结晶后的FeCl2·4H2O晶体，溶于混酸中并定容至100 mL。移取三份25.00 mL溶液，加入指示剂，用K2Cr2O7标准溶液(c mol·L－1)滴定至终点，半分钟内不恢复，平均消耗标准溶液体积为V mL(此时Cl－不被氧化)。 (5)计算FeCl2·4H2O晶体的纯度为________%(含a、c的代数式，化到最简)。(5分) 解析：酸洗废液中含有盐酸、氯化亚铁和氯化锌，操作1为蒸馏，馏出液为HCl，残余液中有氯化锌和氯化亚铁，冰水浴冷却抽滤得到氯化亚铁的粗产品，再加入盐酸和Fe，加入盐酸防止FeCl2在结晶过程中水解，加入Fe防止Fe2＋被氧化，操作2为过滤，干燥最终得到氯化亚铁晶体。 (1)操作1为蒸馏，温度为150 ℃，水浴无法达到150 ℃，因此应该选择油浴加热，油浴需要加入沸石，答案选BC。 (3)检验氯化亚铁晶体中是否含有Fe3＋的操作方法为取少量粗产品样品，加入少量无氧水溶解，滴加KSCN溶液，若溶液显红色，说明其中含有铁离子，反之则无。 (4)重结晶前需要加入的物质X为铁粉，用途为防止Fe2＋被氧化，操作2的名称为过滤。 (5)K2Cr2O7与亚铁离子反应的离子方程式为6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，滴定25 mL溶液消耗Cr2O的物质的量为cV×10－3 mol，则消耗Fe2＋的物质的量为6cV×10－3 mol，则a g样品中含有Fe2＋的物质的量为2.4cV×10－2 mol，则FeCl2·4H2O晶体的纯度为×100%＝% 答案：(1)BC　(2)防止FeCl2·4H2O结晶水水量偏低　造成析出的FeCl2·4H2O晶体过少，甚至无晶体析出(或盐酸回收不充分) (3)取少量粗产品样品，加入少量无氧水溶解，滴加KSCN溶液，若溶液显红色，证明含有Fe3＋ (4)铁粉　过滤　(5) 学科网（北京）股份有限公司 $$