3.1 铁及其化合物【真题必刷】化学人教版必修第一册

专题07 铁及其化合物 题型01 铁及其氧化物 1．（2024·江西·高考真题）景德镇青花瓷素有“国瓷”的美誉。是以黏土为原料，用含钴、铁的颜料着色，上釉后一次性高温烧制而成的青蓝色彩瓷。下列关于青花瓷说法正确的是 A．青蓝色是由于生成了单质钴 B．表面的釉属于有机高分子膜 C．主要成分为铝硅酸盐 D．铁元素的存在形式只有Fe2O3 【答案】C 【解析】A．青花瓷上的蓝色花纹是由于使用了含有氧化钴的“青料”绘制而成，与单质钴无直接关系，A错误；B．釉是一种覆盖在陶瓷表面的物质，通常由无机物质组成，如硅酸盐、氧化物等，B错误；C．青花瓷是一种釉面瓷，其材质属于无机非金属材料，主要成分为铝硅酸盐，C正确；D．青花瓷呈现青蓝色，不能确定铁元素的具体存在形式，Fe2O3呈红色，D错误；故选C。 2．（2021·河北·高考真题）“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是 A．钢是以铁为主的含碳合金 B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大 C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高 D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3 【答案】C 【解析】A．钢是含碳量低的铁合金，故A正确；B．钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增大而增大，故B正确；C．由题意可知，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢，说明生铁的熔点低于熟铁，故C错误；D．赤铁矿的主要成分是Fe2O3，可用于冶炼铁，故D正确；故选C。 3．（2024·新课标卷·高考真题）实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是 A．反应为 B．酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好 C．用木柴点燃肥皂泡检验生成的氢气 D．使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉 【答案】B 【解析】A．铁和水蒸气在高温下发生反应生成和，该反应的化学方程式为，A正确；B．酒精灯放在铁粉下方加热可以产生高温，且不影响水的蒸发，若移至湿棉花下方则难以产生高温，则实验效果不好，B错误；C．用木柴点燃肥皂泡，若产生尖锐的爆鸣声，则可检验生成的气体为氢气，C正确；D．由于该实验中的反应要在高温下发生，因此要使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉，D正确；故选B。 4．（2025·河南·高考真题）X是自然界中一种常见矿物的主要成分，可以通过如图所示的四步反应转化为Q(略去部分参与反应的物质和反应条件)。已知X和Q的组成元素相同。 下列说法错误的是 A．Y常用作油漆、涂料等的红色颜料 B．溶液Z加热煮沸后颜色会发生变化 C．反应需要在强酸性条件下进行 D．Q可以通过单质间化合反应制备 【答案】C 【解析】X是自然界中一种常见矿物的主要成分，根据溶液Z、R、Q的颜色可知X中含有铁元素，根据固体颜色可知X是FeS2，Y是Fe2O3，溶液中Z含有Fe3+、溶液R中含有Fe2+，Q是FeS。A．Fe2O3可用作油漆、涂料等的红色颜料，A正确；B．含有Fe3+的溶液加热转化为Fe(OH)3胶体，溶液颜色发生变化，B正确；C．FeS可溶于酸，所以R→Q反应不能在酸性溶液中进行，C错误；D．在加热条件下Fe和S化合生成FeS，D正确；答案选C。 5．（2025·北京·高考真题）我国科研人员在研究嫦娥五号返回器带回的月壤时，发现月壤钛铁矿()存在亚纳米孔道，吸附并储存了大量来自太阳风的氢原子。加热月壤钛铁矿可生成单质铁和大量水蒸气，水蒸气冷却为液态水储存起来以供使用。下列说法不正确的是 A．月壤钛铁矿中存在活泼氢 B．将地球上开采的钛铁矿直接加热也一定生成单质铁和水蒸气 C．月壤钛铁矿加热生成水蒸气的过程中发生了氧化还原反应 D．将获得的水蒸气冷却为液态水的过程会放出热量 【答案】B 【解析】A．月壤钛铁矿中的氢来自太阳风，以原子态吸附，属于活泼氢，A正确；B．地球上的钛铁矿若未吸附足够氢原子，根据原子守恒可知，加热可能无法生成水蒸气，因此“一定生成”的说法错误，B错误；C．生成水时H被氧化（0→+1），Fe被还原（如+3→0），存在化合价变化，属于氧化还原反应，C正确；D．水蒸气液化是物理变化，但会释放热量，D正确；故选B。 6．（2021·江苏·高考真题）下列有关物质的性质与用途不具有对应关系的是 A．铁粉能与O2反应，可用作食品保存的吸氧剂 B．纳米Fe3O4能与酸反应，可用作铁磁性材料 C．FeCl3具有氧化性，可用于腐蚀印刷电路板上的Cu D．聚合硫酸铁能水解并形成胶体，可用于净水 【答案】B 【解析】A．因为铁粉能与O2反应，所以可用作食品保存的吸氧剂，A正确；B．纳米Fe3O4具有磁性，可用作铁磁性材料，B错误；C．FeCl3与Cu反应生成FeCl2和CuCl2，主要利用其氧化性，C正确；D．聚合硫酸铁能水解并形成胶体，具有吸附性，可用于净水，D正确；故选B。 7．（2016·上海·高考真题）某铁的氧化物（FexO）1.52g溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下112mlCl2，恰好将Fe2+完全氧化。x值为 A．0.80 B．0.85 C．0.90 D．0.93 【答案】A 【解析】FexO中Fe的平均化合价为+，被氧化为Fe3+，根据电子守恒可知，转移的电子数和Cl2转移的电子数相等．标准状况下112mL Cl2转移电子数为×2=0.01mol．则有：×(3-)×x=0.01mol，解得x=0.8，故选A。 8．（2016·浙江·高考真题）下图中，固体A是铁锈的主要成分。 请回答： （1）白色沉淀E的化学式 。 （2）写出A---B的化学方程式 。 （3）写出C---D在溶液中发生氧化还原反应的离子方程式 。 【答案】 BaSO4 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+ 【解析】A是铁锈的主要成分，A为氧化铁，与一氧化碳反应生成单质铁和二氧化碳，铁与氯气反应生成氯化铁，所以固体C为氯化铁，氯化铁与二氧化硫和水反应生成硫酸亚铁，硫酸亚铁溶液中加入氯化钡生成白色沉淀硫酸钡，则E是硫酸钡。 （1）白色沉淀硫酸钡的化学式BaSO4，故答案为BaSO4； （2）一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，故答案为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2； （3）氯化铁与二氧化硫与水反应生成硫酸亚铁，反应的离子方程式为：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+，故答案为2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+。 题型02 铁的氢氧化物及盐 1．（2023·江苏·高考真题）室温下，探究溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的的是 选项 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含有 向溶液中滴加几滴新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液颜色变化 B 是否有还原性 向溶液中滴加几滴酸性溶液，观察溶液颜色变化 C 是否水解 向溶液中滴加2~3滴酚酞试液，观察溶液颜色变化 D 能否催化分解 向溶液中滴加几滴溶液，观察气泡产生情况 【答案】B 【解析】A．检验溶液中是否含有应直接向待测液中滴加KSCN溶液，向待测液中滴加氯水会将氧化为干扰实验，A错误；B．向溶液中滴加几滴酸性溶液，若观察溶液紫色褪去，说明有还原性，B正确；C．发生水解反应使溶液显酸性，应向溶液中滴加2~3滴石蕊试液，观察溶液颜色变化，C错误；D．向溶液中滴加几滴溶液，若产生气泡有可能是的催化作用，D错误。 故选B。 2．（2022·浙江·高考真题）关于化合物的性质，下列推测不合理的是 A．与稀盐酸反应生成、、 B．隔绝空气加热分解生成FeO、、 C．溶于氢碘酸(HI)，再加萃取，有机层呈紫红色 D．在空气中，与高温反应能生成 【答案】B 【解析】已知化合物中Fe的化合价为+3价，CH3O-带一个单位负电荷，据此分析解题。A．由分析可知，化合物中Fe的化合价为+3价，故其与稀盐酸反应生成、、，反应原理为：FeO(OCH3)+3HCl=FeCl3+H2O+CH3OH，A不合题意；B．由分析可知，化合物中Fe的化合价为+3价，C为-2，若隔绝空气加热分解生成FeO、、则得失电子总数不相等，不符合氧化还原反应规律，即不可能生成FeO、、，B符合题意；C．由分析可知，化合物中Fe的化合价为+3价，故其溶于氢碘酸(HI)生成的Fe3+能将I-氧化为I2，反应原理为：2FeO(OCH3)+6HI=2FeI2+I2+2H2O+2CH3OH，再加萃取，有机层呈紫红色，C不合题意；D．化合物在空气中高温将生成Fe2O3、CO2和H2O，然后Fe2O3为碱性氧化物，SiO2为酸性氧化物，故化合物与高温反应能生成，D不合题意；故答案为：B。 3．（2022·重庆·高考真题）下列操作中，不会影响溶液中K+、Al3+、Fe3+、Ba2+、Cl-、NO等离子大量共存的是 A．加入ZnSO4 B．加入Fe粉 C．通入NH3 D．通入CO2 【答案】D 【解析】A．向溶液中加入硫酸锌溶液，硫酸根离子会与溶液中的钡离子反应，会影响溶液中离子的大量共存，故A不符合题意；B．向溶液中加入铁粉，铁离子会与铁反应生成亚铁离子，会影响溶液中离子的大量共存，故B不符合题意；C．向溶液中通入氨气，铝离子、铁离子会与氨水反应生成氢氧化铝、氢氧化铁沉淀，会影响溶液中离子的大量共存，故C不符合题意；D．向溶液中通入二氧化碳，二氧化碳与溶液中离子不发生任何反应，不会影响溶液中离子的大量共存，故D符合题意；故选D。 4．（2016·江苏·高考真题）制备摩尔盐【】的实验中，需对过滤出产品的母液【、、的混合溶液，】进行处理。常温下，分别取母液并向其中加入指定物质，反应后溶液中主要存在的一组离子正确的是 A．通入过量：、、、、 B．加入少量NaClO溶液：、、、、 C．加入过量NaOH溶液：、、、、 D．加入过量NaClO和NaOH的混合溶液：、、、、 【答案】D 【解析】根据信息可知，母液中主要存在的离子有、Fe2+、H+、。A．通入过量Cl2，Cl2具有强的氧化性，能将Fe2+氧化成Fe3+，同时得到Cl-，故A错误；B．加入少量NaClO溶液，ClO−在酸性条件下，能将Fe2+氧化成Fe3+，ClO−不存在，故B错误；C．加入过量NaOH溶液，则Fe2+与OH-反应生成氢氧化亚铁，与OH反应生成一水合氨，则、不存在，故C错误；D．加入过量NaClO和NaOH的混合溶液，ClO−能将Fe2+氧化成Fe3+，ClO−被还原为Cl-，Fe3+与OH-生成氢氧化铁沉淀，故D正确；答案选D。 5．（2024·广西·高考真题）某小组对和的性质进行探究： Ⅰ．向少量蒸馏水里滴加2滴溶液，再滴加2滴KSCN溶液。 Ⅱ．向少量蒸馏水里滴加2滴溶液，再滴加2滴KSCN溶液。 下列说法正确的是 A．实验Ⅰ中继续加入少量固体，溶液颜色变浅 B．实验Ⅱ中溶液呈红色 C．KSCN能区分和 D．焰色试验不能区分和 【答案】C 【解析】A．实验Ⅰ中，溶液与KSCN溶液反应的实质是：，硫酸钾固体溶于水产生钾离子和硫酸根，并不影响该平衡的移动，因此溶液的颜色不发生变化，故A错误；B．实验Ⅱ中，溶液中存在有K+、，并不能电离出Fe3+，因此溶液与KSCN溶液并不能发生反应，溶液颜色无明显变化，故B错误；C．实验Ⅰ中，KSCN溶液与溶液反应产生，溶液变为红色，但溶液与KSCN溶液并不能发生反应，是一种深红色晶体，水溶液呈黄色，带有黄绿色荧光，因此加入KSCN可以区分两者，故C正确；D．焰色反应是金属单质或离子的电子在吸收能量后，跃迁到较高能量级，然后从较高能量级跃迁到低能量级，这次跃迁会放出光子，光子的频率若在可见光频率范围内，则金属表现为有焰色反应。铁燃烧火焰为无色，是因为放出的光子频率不在可见光频率范围内，而中含有钾元素，焰色试验时透过蓝色钴玻璃可以看到紫色，因此焰色试验可以区分和，故D错误；故答案选C。 6．（2024·重庆·高考真题）单质M的相关转化如下所示。下列说法错误的是 A．a可使灼热的铜变黑 B．b可与红热的铁产生气体 C．c可使燃烧的镁条熄灭 D．d可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 【答案】C 【解析】碱溶液与单质d反应生成漂白液，故单质d为Cl2，碱溶液是NaOH；碱溶液NaOH与氧化物c（适量）反应得纯碱溶液，故氧化物c为CO2；单质Ｍ与氧化物b反应得碱溶液，故单质M为Na，氧化物b为H2O；Na与单质a反应得氧化物，因此单质a为O2，据此回答。A．a为O2，O2可与灼热的铜反应生成黑色的氧化铜，A正确；B．b为H2O，水蒸气可与红热的铁在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，B正确；C．c为CO2，镁条在CO2中燃烧生成氧化镁和碳，燃烧的镁条不熄灭，C错误；D．d为Cl2，Cl2可与碘化钾反应生成碘单质，碘单质能使湿润的淀粉试纸变蓝，D正确；答案选C。 7．（2020·浙江·高考真题）黄色固体X，可能含有漂白粉、、、、之中的几种或全部。将X与足量的水作用，得到深棕色固体混合物Y和无色碱性溶液Z。下列结论合理的是 A．X中含，可能含有 B．X中含有漂白粉和 C．X中含有，Y中含有 D．用酸化溶液Z，若有黄绿色气体放出，说明X中含有 【答案】C 【解析】固体X为黄色，则含有Fe2(SO4)3，溶于水后，要使溶液Z为无色碱性，则一定含有漂白粉，且漂白粉过量，得到深棕色固体混合物Y，则固体Y是Fe(OH)3和Cu(OH)2的混合物，X中一定含有，和中含有其中一种或两种都含，据此解答。A．若X含有KI，则会与漂白粉反应生成I2，溶液不为无色，A不正确；B．由分析可知，不一定含有FeSO4，B不正确；C．由分析可知， X含有CuCl2，Y含有Fe(OH)3，C正确；D．酸化后，产生黄绿色气体，为氯气，则发生的发生反应的离子反应方程式为：Cl-+ClO-+2H+=Cl2↑+H2O，此时的Cl-有可能来自于漂白粉氧化FeSO4产生的Cl-，也有可能是漂白粉自身含有的，不能推导出含有CuCl2，D不正确；故选C。 8．（2015·上海·高考真题）检验用硫酸亚铁制得的硫酸铁中是否含有硫酸亚铁，可选用的试剂是 A．NaOH B．KMnO4 C．KSCN D．苯酚 【答案】B 【解析】A．若加入NaOH，硫酸亚铁发生复分解反应产生的白色Fe(OH)2会被硫酸铁发生反应产生的红褐色的Fe(OH)3遮挡，不容易观察到，因此不能鉴定，故A错误；B．KMnO4有氧化性，硫酸亚铁有还原性，会发生氧化还原反应，使KMnO4的紫色褪去，而硫酸铁不能与KMnO4发生反应，因此可以作为鉴定试剂，故B正确；C．KSCN与硫酸铁会发生反应，使溶液变红色，而硫酸亚铁不能反应，因此无论硫酸亚铁是否存在，溶液都变红色，因此无法鉴定，故C错误；D．苯酚与硫酸铁溶液发生显色反应，使溶液变为紫色，而与硫酸亚铁不能发生反应，无论硫酸亚铁是否存在，溶液都变紫色，所以不能作为鉴定试剂，故D错误；故答案选B。 9．（2014·上海·高考真题）用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得的溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是 A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3＋ B．若有固体存在，则溶液中一定有Fe2＋ C．若溶液中有Cu2＋，则一定没有固体析出 D．若溶液中有Fe2＋，则一定有Cu析出 【答案】B 【解析】氧化性是Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，还原性是Fe＞Cu，A．若无固体剩余，这说明铁粉完全被氧化，但此时溶液中不一定还有Fe3＋，A不正确；B．若有固体存在，则固体中一定有铜，可能还有铁，因此溶液中一定有Fe2＋，B正确；C．若溶液中有Cu2＋，则也可能有部分铜已经被置换出来，因此不一定没有固体析出，C不正确；D．若溶液中有Fe2＋，但如果溶液铁离子过量，则不一定有Cu析出，D不正确；答案选B。 10．（2014·山东·高考真题）等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出NO物质的量最多的是 A．FeO B．Fe2O3 C．FeSO4 D．Fe3O4 【答案】A 【解析】假设质量都为mg：A．FeO与硝酸反应被氧化生成Fe3+，则失电子物质的量为mol；B．Fe2O3与硝酸不发生氧化还原反应，失电子为0；C．FeSO4与硝酸反应被氧化生成Fe3+，则失电子物质的量为mol；D．Fe3O4中Fe元素的化合价有+2、+3价，与硝酸反应被氧化生成Fe3+，则失电子物质的量为mol，由以上分析可知，失电子最多的是FeO，则放出NO物质的量最多的是FeO；故选A。 11．（2015·北京·高考真题）在通风橱中进行下列实验： 下列说法中不正确的是： A．Ⅰ种气体有无色变红棕色的化学方程式为：2NO+O2=2NO2 B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应 C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3 D．针对Ⅲ中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化 【答案】C 【解析】A．I是铁与稀硝酸反应生成无色气体NO，NO被空气中的氧气氧化生成红棕色的NO2气体，故A正确；B．II的现象是因为铁发生了钝化，Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应，故B正确；C．实验II反应停止是因为发生了钝化，不能用来比较稀硝酸和浓硝酸的氧化性强弱，物质氧化性强弱只能通过比较物质得电子能力大小来分析，故C错误；D．III中Fe、Cu都能与硝酸反应，二者接触，符合原电池构成条件，要想验证铁是否为负极，发生氧化反应，可以连接电流计，故D正确。答案选C。 题型03 铁及其化合物转化 1．（2021·广东·高考真题）部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是 A．可与反应生成 B．既可被氧化，也可被还原 C．可将加入浓碱液中制得的胶体 D．可存在的循环转化关系 【答案】C 【解析】图中所示铁元素不同化合价的物质：a为Fe，b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(II)的盐类物质，c为Fe(OH)2，e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(III)的盐类物质，d为Fe(OH)3。A．Fe与Fe(III)的盐类物质可发生反应生成Fe(II)的盐类物质，如Fe+2FeCl3=3FeCl2，故A不选；B．Fe(II)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，故B不选；C．Fe(III)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体操作为：向沸水中滴加饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，故C选；D．转化如，故D不选；综上所述，答案为C。 2．（2024·广东·高考真题）部分含或或物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是 A．若a在沸水中可生成e，则a→f的反应一定是化合反应 B．在g→f→e→d转化过程中，一定存在物质颜色的变化 C．加热c的饱和溶液，一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系 D．若b和d均能与同一物质反应生成c，则组成a的元素一定位于周期表p区 【答案】B 【解析】A．若a在沸水中可生成e，此时a为Mg，e为Mg（OH）2，即f为镁盐，a→f的反应有多种，可能为，该反应属于置换反应，可能为，该反应属于化合反应，综上a→f的反应不一定是化合反应，故A错误；B．e能转化为d，此时e为白色沉淀，d为红褐色沉淀，说明在g→f→e→d转化过程中，一定存在物质颜色的变化，故B正确；C．由题意得，此时能产生丁达尔效应的红棕色分散系为胶体，c应为铁盐，加热铁盐的饱和溶液，也有可能直接得到沉淀，故C错误；D．假设b为Al2O3，即d为，c为铝盐，Al2O3、与稀盐酸反应均生成铝盐，此时组成a的元素为Al，位于周期表p区；假设b为Fe2O3，即d为，c为铁盐，Fe2O3、与稀盐酸反应均生成铁盐，此时组成a的元素为Fe，位于周期表d区，故D错误；故选B。 3．（2012·新课标卷·高考真题）铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。 （1）要确定铁的某氯化物FeClx的化学式，可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54g的FeClx样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱，使Cl-和OH-发生交换。交换完成后，流出溶液的OH-用0.40mol.L-1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeClx中x值： （列出计算过程）； （2）现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得n（Fe）：n（Cl）=1:2.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为 。在实验室中，FeCl2可用铁粉和 盐酸反应制备，FeCl3可用铁粉和 反应制备； （3）FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为 （4）高铁酸钾（K2FeO4）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为 与MnO2-Zn电池类似，K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为 ，该电池总反应的离子方程式为 。 【答案】 3 10%或0.10也可以 盐酸 氯气 2Fe3++2I-=2Fe2++I2或2Fe3++3I-=2Fe2++I3- 【解析】     （4）根据题意，FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，根据元素守恒、电子转移守恒，可得反应的离子方程式。根据原电池反应原理，锌做负极材料，失电子，发生氧化反应；K2FeO4在电池中作为正极材料，得电子，发生还原反应。 4．（2019·浙江·高考真题）某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。 请回答： （1） 仪器1的名称 。装置5的作用 。 （2） 实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中 。 （3） 装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因 。 【答案】 滴液漏斗(分液漏斗) 液封，防止空气进入装置4 在装置2、3之间添加控制开关 装置4内的空气没有排尽 【解析】该装置制备Fe(OH)2白色沉淀的思路是在排尽空气的前提下，先将铁屑和稀硫酸反应得到FeSO4，再利用气体产生的气压把FeSO4溶液压至装置4中与NaOH反应，得到Fe(OH)2，注意所需试剂也需要加热除掉溶解氧。 （1）观察仪器1特征可知是分液漏斗或者滴液漏斗，该反应需要置于无氧环境，注意这里跟防倒吸无关，可知装置5的作用是液封，防止空气进入装置4。 （2）实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。如此操作，不行的原因在于仪器1产生的H2从左侧导管溢出，那么没有足够的压强不能将FeSO4溶液挤出，因而在装置2、3之间添加控制开关即可。 （3）灰绿色沉淀产生的原因是Fe(OH)2被空气氧化，因为装置4中空气没有完全排尽。 5．（2016·全国II卷·高考真题）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的溶液。在FeCl2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l滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是 。 （4）丙组同学取10mL0.1mol/LKI溶液，加入6mL0.1mol/LFeCl3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层呈紫色； 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。随后有红褐色沉淀生成。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)。 【答案】 防止Fe2+被氧化 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- 隔绝空气（排除氧气对实验的影响） Fe2+ Fe3+ 可逆反应 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。 【解析】亚铁离子具有强的还原性，铁离子具有强的氧化性，易发生水解，根据两种离子的性质进行分析。 【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溶液中加入少量铁粉的目的是防止Fe2+被氧化； （2）Cl2可将Fe2+氧化成铁离子，自身得电子生成氯离子，反应的离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-； （3）防止空气中的氧气将Fe2+氧化，产生干扰，所以煤油的作用是隔绝空气； （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，一定含有亚铁离子；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溶液显血红色，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； （5）H2O2溶液中加入几滴酸化的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铁离子做了H2O2分解反应的催化剂，双氧水分解产生氧气；双氧水分解过程放出热量，促进Fe3+的水解平衡正向移动，产生了氢氧化铁红褐色沉淀。 6．（2016·浙江·高考真题）某同学将铁铝合金样品溶解后取样25.00mL，分离并测定Fe3+的浓度，实验方案设计如下： 已知：乙醚[(C2H5)2O]是一种易挥发、易燃、有麻醉性的有机化合物，沸点为34.5度，微溶于水，在较高的盐酸浓度下，Fe3+与HCl、乙醚形成化合物[(C2H5)2OH][FeCl4]而溶于乙醚，当盐酸浓度降低时，该化合物解离。 请回答： （1）操作A的名称是 。 （2）经操作A后，为判断Fe3+是否有残留，请设计实验方案 。 （3）蒸馏装置如下图所示，装置中存在的错误是 。 （4）滴定前，加入的适量溶液B是 。 A．H2SO3—H3PO4              B．H2SO4—H3PO4 C．HNO3—H3PO4              D．HI—H3PO4 （5）滴定达到终点时，消耗0.1000  mol·L－1 K2Cr2O7溶液6.00mL。根据该实验数据，试样X中c(Fe3+)为 。 （6）上述测定结果存在一定的误差，为提高该滴定结果的精密度和准确度，可采取的措施是 。 A．稀释被测试样             B．减少被测试样取量 C．增加平行测定次数         D．降低滴定剂浓度 【答案】 分液 从溶液Ⅱ中取样，滴加KSCN溶液，显红色证明残留含有Fe3+，显无色证明无残留 体系封闭；明火加热 B 0.576mol/L CD 【解析】含Fe3+、Al3+试样X溶液25mL，加入适量浓盐酸和乙醚，在较高的盐酸浓度下，Fe3+与HCl、乙醚形成化合物[(C2H5)2OH][FeCl4]而溶于乙醚，乙醚微溶于水，分层后通过分液分离得到溶液Ⅱ为Al3+的溶液，和溶液Ⅰ是乙醚形成化合物[(C2H5)2OH][FeCl4]的溶液，当盐酸浓度降低时，该化合物解离，加入水解离后，通过蒸馏得到方法除去乙醚，得到含铁离子的水溶液，定容至100mL，取25.00mL溶液，滴入适量还原剂得到Fe2+离子的溶液，加入指示剂，滴定前，加入的适量溶液B为非氧离子化性和还原性的酸，用重铬酸钾溶液滴定至终点。 （1）操作A是利用在较高的盐酸浓度下，Fe3+与HCl、乙醚形成化合物[(C2H5)2OH][FeCl4]而溶于乙醚，乙醚微溶于水，分层后通过分液分离得到溶液Ⅱ为Al3+的溶液，和溶液Ⅰ是乙醚形成化合物[(C2H5)2OH][FeCl4]的溶液，分离的名称为分液，故答案为分液； （2）依据铁离子遇到KSCN溶液变红色设计实验检验铁离子的存在，从溶液Ⅱ中取样，滴加KSCN溶液，显红色证明残留含有Fe3+，显无色证明无残留，故答案为从溶液Ⅱ中取样，滴加KSCN溶液，显红色证明残留含有Fe3+，显无色证明无残留； （3）蒸馏装置中锥形瓶不能密闭，否则蒸馏实验不能进行，乙醚是一种易挥发、易燃、有麻醉性的有机化合物，实验加热不能用明火，否则会引发燃烧导致危险，故答案为体系密闭，明火加热； （4）滴定需要的酸性环境，所需酸不能具有还原性、氧化性，不能被氧化剂氧化，也不能被亚铁离子还原。A．H2SO3-H3PO4 中亚硫酸具有还原性，也会被氧化剂氧化，消耗标准溶液增大，产生误差，故A错误；B．H2SO4-H3PO4 中酸为非氧化性酸，可以提供酸性环境且不影响测定反应，故B正确；C．HNO3-H3PO4 中硝 酸具有强氧化性，可以氧化亚铁离子，导致滴入氧化剂标准溶液减少，测定结果偏低，故C错误；D．HI-H3PO4 中HI酸是还原性酸，也可以消耗滴入的氧化剂，导致测定结果偏高，故D错误；故答案为B； （5）依据离子反应定量关系计算，定达到终点时，消耗0.1000 mol•L-1K2Cr2O7溶液6.00mL，物质的量=0.1000mol/L×0.00600L=0.00060mol， 反应为 Cr2O7 2-+6Fe2++H+=2Cr3++6Fe3++7H2O      1    6 0.00060mol 0.00360mol c==0.144mol/L，则试样X中c(Fe3+)=0.144mol/L×=0.576mol/L，故答案为0.576mol/L； （6）上述测定结果存在一定的误差，为提高该滴定结果的精密度和准确度，可以重复几次实验，数值取平均值，减少误差，滴定溶液浓度越小，测定结果越准确。A．稀释被测试样，浓度减小，测定误差会增大，故A错误；B．减少被测试样取量，和滴定结果的精密度和准确度无关，故B错误；C．增加平行测定次数，减少测定带来的误差，可以提高准确度，故C正确；D．降低滴定剂浓度，反应终点判断更准确．滴定结果的精密度高，故D正确；故答案为CD。 7．（2018·浙江·高考真题）为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下列实验。 已知：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)。 请回答： （1）虚线框处宜选择的装置是 （填“甲”或“乙”）；实验时应先将螺旋状铜丝加热，变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中，观察到的实验现象是 。 （2）实验后，取硬质玻璃管中适量的固体，用一定浓度的盐酸溶解，滴加KSCN溶液，没有出现血红色，说明该固体中没有＋3价的铁。判断结论是否正确并说明理由 。 【答案】 乙    铜丝由黑变红色 不正确，因为铁过量时：Fe＋2Fe3＋＝3Fe2＋ 【解析】根据实验装置图，进行的是铁与水蒸气的反应的实验，再利用生成的氢气还原氧化铜。 （1） 氢气的密度小于空气，应该采用向下排空气法收集氢气，虚线框处宜选择的装置是乙； 氢气能够还原氧化铜，实验时应将螺旋状铜丝加热，变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中，可以看到铜丝由黑色变红色，试管壁有水珠生成，故答案为乙；铜丝由黑色变红色，试管壁有水珠生成； （2）根据3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)，实验后，铁粉可能剩余，用一定浓度的盐酸溶解时，过量的铁可以将Fe3+还原成Fe2+，Fe+2Fe3+=3Fe2+，导致滴加KSCN溶液，没有出现血红色，故答案为不正确；过量的铁可以将Fe3+还原成Fe2+而不能是KSCN溶液不变红。 8．（2017·全国III卷·高考真题）绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题： （1）在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知： 、 。 （2）为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管（带两端开关K1和K2）（设为装置A）称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为 m2 g。按下图连接好装置进行实验。 ①仪器B的名称是 。 ②将下列实验操作步骤正确排序 （填标号）；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。 a．点燃酒精灯，加热    b．熄灭酒精灯    c．关闭K1和K2 d．打开K1和K2，缓缓通入N2    e．称量A    f．冷却到室温 ③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x= （列式表示）。若实验时按A．d次序操作，则使x （填“偏大”“偏小”或“无影响”）。 （3）为探究硫酸亚铁的分解产物，将（2）中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。 ①C．D中的溶液依次为 （填标号）。C．D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为 。 a．品红    b．NaOH c．BaCl2 d．Ba(NO3)2    e．浓H2SO4 ②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式 。 【答案】 样品中没有Fe3+ Fe2+易被氧气氧化为Fe3+ 干燥管 dabfce 偏小 C．a 生成白色沉淀、褪色 2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑ 【解析】（1）样品溶于水滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，说明样品中无Fe3+；再向试管中通入空气，溶液逐渐变红，这说明有铁离子产生，即硫酸亚铁易被空气氧化为硫酸铁，铁离子遇KSCN溶液显红色； （2）①根据仪器构造可知B是干燥管； ②由于装置中含有空气，空气能氧化硫酸亚铁，所以加热前需要排尽装置中空气，利用氮气排出空气，为了使生成的水蒸气完全排除，应该先熄灭酒精灯再冷却，然后关闭K1和K2，最后称量，即正确的排序是dabfce； ③样品的质量是（m2－m1）g，加热后剩余固体是硫酸亚铁，质量为（m3－m1）g，生成水的质量为（m2－m3）g， FeSO4·xH2OFeSO4 +    xH2O 152                 18x （m3－m1）g        （m2－m3）g 则：，解得：x=； 若实验时按A．d次序操作，在加热过程中硫酸亚铁被空气氧化为硫酸铁，导致m3增加，因此x偏小； （3）①最终得到红棕色固体，说明有氧化铁生成，即分解过程发生了氧化还原反应，根据化合价变化可知一定有SO2生成，这说明硫酸亚铁分解生成氧化铁、SO2和三氧化硫。三氧化硫溶于水生成硫酸，硫酸和钡离子结合生成白色沉淀硫酸钡，由于硝酸钡在酸性溶液中有氧化性，能氧化SO2，所以应该用氯化钡，检验SO2用品红溶液，所以C．D的溶液依次为氯化钡溶液和品红溶液，实验现象是C中溶液变浑浊产生白色沉淀，D中品红溶液褪色，故答案为C．a； ②根据以上分析可知硫酸亚铁高温分解生成氧化铁、SO2和SO3，根据电子守恒和原子守恒得此反应的方程式为2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3。 题型04 铁有关的工艺流程题 1．（2023·辽宁·高考真题）某工厂采用如下工艺制备，已知焙烧后元素以价形式存在，下列说法错误的是 A．“焙烧”中产生 B．滤渣的主要成分为 C．滤液①中元素的主要存在形式为 D．淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用 【答案】B 【解析】焙烧过程中铁转化为三氧化铁、铬元素被氧化转化为对应钠盐，水浸中氧化铁不溶转化为滤渣，滤液中存在铬酸钠，与淀粉的水解产物葡萄糖发生氧化还原得到氢氧化铬沉淀。A．铁、铬氧化物与碳酸钠和氧气反应时生成氧化铁、铬酸钠和二氧化碳，A正确；B．焙烧过程铁元素被氧化，滤渣的主要成分为氧化铁，B错误；C．滤液①中元素的化合价是+6价，铁酸钠遇水水解生成氢氧化铁沉淀溶液显碱性，所以Cr 元素主要存在形式为，C正确；D．由分析知淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用，D正确； 故选B。 2．（2022·山东·高考真题）高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。 开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2 下列说法错误的是 A．固体X主要成分是和S；金属M为Zn B．浸取时，增大压强可促进金属离子浸出 C．中和调pH的范围为3.2~4.2 D．还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成 【答案】D 【解析】CuS精矿(含有杂质Zn、Fe元素)在高压O2作用下，用硫酸溶液浸取，CuS反应产生为CuSO4、S、H2O，Fe2+被氧化为Fe3+，然后加入NH3调节溶液pH，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中，过滤得到的滤渣中含有S、Fe(OH)3；滤液中含有Cu2+、Zn2+；然后向滤液中通入高压H2，根据元素活动性：Zn＞H＞Cu，Cu2+被还原为Cu单质，通过过滤分离出来；而Zn2+仍然以离子形式存在于溶液中，再经一系列处理可得到Zn单质。A．经过上述分析可知固体X主要成分是S、Fe(OH)3，金属M为Zn，A正确；B．CuS难溶于硫酸，在溶液中存在沉淀溶解平衡CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq)，增大O2的浓度，可以反应消耗S2-，使之转化为S，从而使沉淀溶解平衡正向移动，从而可促进金属离子的浸取，B正确；C．根据流程图可知：用NH3调节溶液pH时，要使Fe3+转化为沉淀，而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中，结合离子沉淀的pH范围，可知中和时应该调节溶液pH范围为3.2～4.2，C正确；D．在用H2还原Cu2+变为Cu单质时，H2失去电子被氧化为H+，与溶液中OH-结合形成H2O，若还原时增大溶液的酸度，c(H+)增大，不利于H2失去电子还原Cu单质，因此不利于Cu的生成，D错误；故合理选项是D。 3．（2015·浙江·高考真题）某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如下流程： 下列说法不正确的是 A．溶解烧渣选用足量硫酸，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，须控制条件防止其氧化和分解 D．若改变方案，在溶液1中直接加NaOH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 【答案】D 【解析】A．流程设计意图是用硫酸把Fe2O3、Al2O3，转化为硫酸盐，除去SiO2，然后用铁粉还原Fe3+得到硫酸亚铁，A正确；B．固体1为SiO2，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不正确；C．Fe2+容易被氧化，所以在得到FeSO4·7H2O产品的过程中，要防止其被氧化和分解，C正确；D．在溶液1中直接加过量的NaOH得到的是Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3溶于硫酸后生成Fe2(SO4)3，D不正确。答案选D。 4．（2022·河北·高考真题）以焙烧黄铁矿(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝颜料。工艺流程如下： 回答下列问题： （1）红渣的主要成分为 (填化学式)，滤渣①的主要成分为 (填化学式)。 （2）黄铁矿研细的目的是 。 （3）还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为 。 （4）工序①的名称为 ，所得母液循环使用。 （5）沉铁工序产生的白色沉淀中的化合价为 ，氧化工序发生反应的离子方程式为 。 （6）若用还原工序得到的滤液制备和，所加试剂为 和 (填化学式，不引入杂质)。 【答案】（1） Fe2O3 SiO2 （2）增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率 （3）7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O15FeSO4+8H2SO4 （4）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤 （5） +2； 6Fe(NH4)2Fe(CN)6++6H+6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+ （6） H2O2 NH3·H2O 【解析】已知黄铁矿高温煅烧生成Fe2O3，反应原理为：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，故产生的红渣主要成分为Fe2O3和SiO2，将红渣粉碎后加入足量的50%的H2SO4溶液加热充酸浸，反应原理为：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，过滤出滤渣①，主要成分为SiO2，向滤液中加入黄铁矿进行还原，将Fe3+还原为Fe2+，由（3）小问可知不生成S沉淀，则硫元素被氧化为，反应原理为：14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2+16H+，然后进行工序①为蒸发浓缩、冷却结晶，得到FeSO4晶体和母液主要含有FeSO4溶液和H2SO4，加水溶解FeSO4晶体，向所得溶液中加入(NH4)2SO4、K4[Fe(CN)6]并用H2SO4调节溶液的pH为3，进行沉铁过程，反应原理为：Fe2++2+[Fe(CN)6]3-=Fe(NH4)2Fe(CN)6↓，然后过滤出沉淀，洗涤后加入H2SO4和NaClO3进行氧化步骤，反应原理为：6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ +6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6，过滤、洗涤干燥即制得Fe(NH4)Fe(CN)6，据此分析解题。 （1）由分析可知，红渣的主要成分为：Fe2O3，滤渣①的主要成分为：SiO2，故答案为：Fe2O3；SiO2； （2）黄铁矿研细的主要目的是增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率，故答案为：增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率； （3）由分析可知，还原工序中，不产生S单质沉淀，则硫元素被氧化为，反应原理为：14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2+16H+，故化学方程式为：7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O15FeSO4+8H2SO4，故答案为：7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O15FeSO4+8H2SO4； （4）由分析可知，工序①的名称为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，所得母液主要含有FeSO4溶液和H2SO4可以循环利用，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤； （5）沉铁工序中产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为+2价和[Fe(CN)6]4-中的+3价，由分析可知，氧化工序所发生的离子方程式为：6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ +6H+6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6，故答案为：+2；6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ +6H+6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6； （6）由分析可知，还原工序所得的滤液中主要含有FeSO4溶液和H2SO4，向滤液中先加入一定量的H2O2溶液将Fe2+完全氧化为Fe3+，在向氧化后的溶液中加入氨水至不再产生沉淀为止，过滤洗涤，对沉淀进行灼烧，即可制得Fe2O3·x H2O和(NH4)2SO4，故所需要加入的试剂为H2O2和NH3·H2O，故答案为：H2O2；NH3·H2O。 5．（2021·海南·高考真题）无水常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程，以废铁屑(含有少量碳和杂质)为原料制备无水。 已知：氯化亚砜()熔点-101℃，沸点76℃，易水解。 回答问题： （1）操作①是过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 。 （2）为避免引入新的杂质，试剂B可以选用___________(填编号)。 A．溶液 B．水 C．水 D．溶液 （3）操作②是蒸发结晶，加热的同时通入的目的是 。 （4）取少量晶体，溶于水并滴加溶液，现象是 。 （5）反应的化学方程式为 。 （6）由转化成的过程中可能产生少量亚铁盐，写出一种可能的还原剂 ，并设计实验验证是该还原剂将还原 。 【答案】（1）漏斗 （2）BD （3）防止水解 （4）溶液变为血红色 （5） （6） 先加盐酸酸化，再加氯化钡溶液，产生白色沉淀，则证明是将Fe3+还原 【解析】废铁屑(含有少量碳和SiO2杂质)加入盐酸，铁粉反应生成氯化亚铁，过滤除去少量碳和SiO2杂质，A(氯化亚铁)加入氧化剂B生成C(氯化铁)，蒸发结晶生成，通入SOCl2生成FeCl3。 （1）过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。 （2）A(氯化亚铁)加入氧化剂B生成C(氯化铁)，A．C都引入杂质离子，故选BD。 （3）加热促进氯化铁溶液的水解，会生成氢氧化铁，故加入的目的是防止水解。 （4）KSCN溶液遇Fe3+变为红色。 （5）根据已知信息氯化亚砜()熔点-101℃，沸点76℃，易水解，可得与SOCl2生成FeCl3的化学方程式为。 （6）可能反应中生成的二氧化硫将氯化铁还原为氯化亚铁，若二氧化硫作还原剂，则氧化产物为硫酸盐，故若加盐酸酸化，再加氯化钡溶液，产生白色沉淀，则是二氧化硫作还原剂。 6．（2020·海南·高考真题）以黄铁矿(主要成分FeS2)为原料生产硫酸，应将产出的炉渣和尾气进行资源化综合利用，减轻对环境的污染。其中一种流程如下图所示。 回答下列问题： （1）黄铁矿中硫元素的化合价为 。 （2）由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为 。 （3）欲得到更纯的NaHSO3，反应①应通入 (填 “过量”或“不足量”)的SO2气体。 （4）因为Na2S2O5具有 性， 导致商品Na2S2O5中不可避免地存在Na2SO4。 检验其中含有的方法是 。 （5）一般用 K2Cr2O7滴定分析法测定还原铁粉纯度。实验步骤：称取一定量样品，用过量稀硫酸溶解，用标准K2Cr2O7溶液滴定其中的Fe2+。 反应式：+6Fe2+ +14H+ = 2Cr3+ +6Fe3+ +7H2O 某次实验称取0.2800 g样品，滴定时消耗浓度为0.03000 mol·L-1的K2Cr2O7溶液25.10 mL，则样品中铁含量为 %。 【答案】 -1 Fe2O3+3CO2Fe+ 3CO2 过量 还原 先加入盐酸，再加入氯化钡溶液，生成白色沉淀，说明含有 90.36% 【解析】黄铁矿(主要成分FeS2)煅烧生成氧化铁和二氧化硫，氧化铁用CO还原得到还原铁粉，用 K2Cr2O7滴定分析法测定还原铁粉纯度；二氧化硫经过一系列步骤生成硫酸，尾气中含有二氧化硫，用氢氧化钠溶液吸收生成NaHSO3，加热后生成Na2S2O5，据此分析解答。 （1）黄铁矿的主要成分是二硫化亚铁(FeS2)，其中铁元素的化合价是+2价，因此硫元素的化合价为-1价，故答案为：-1； （2）炉渣的主要成分为Fe2O3，由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+ 3CO2，故答案为：Fe2O3+3CO2Fe+ 3CO2； （3） Na2SO3溶液能够与SO2反应生成NaHSO3，欲得到更纯的NaHSO3，反应①应通入过量的SO2气体，故答案为：过量； （4） Na2S2O5 转化为Na2SO4过程中S元素的化合价升高，被氧化，体现了Na2S2O5的还原性；检验其中含有的方法是首先用盐酸酸化，除去，再加入氯化钡溶液，看有无白色沉淀生成，若生成白色沉淀，证明含有，否则没有，故答案为：还原；先加入盐酸，再加入氯化钡溶液，生成白色沉淀，说明含有； （5） 称取一定量样品，用过量稀硫酸溶解，用标准K2Cr2O7溶液滴定其中的Fe2+，存在关系式：6Fe～6Fe2+～，滴定过程中消耗的K2Cr2O7 物质的量为0.03000 mol·L-1×0.02510 L=0.000753mol，则样品中含有的铁的物质的量为0.000753mol×6=0.004518mol，样品中铁含量为×100%=90.36%，故答案为：90.36%。 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07 铁及其化合物 题型01 铁及其氧化物 1．（2024·江西·高考真题）景德镇青花瓷素有“国瓷”的美誉。是以黏土为原料，用含钴、铁的颜料着色，上釉后一次性高温烧制而成的青蓝色彩瓷。下列关于青花瓷说法正确的是 A．青蓝色是由于生成了单质钴 B．表面的釉属于有机高分子膜 C．主要成分为铝硅酸盐 D．铁元素的存在形式只有Fe2O3 2．（2021·河北·高考真题）“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是 A．钢是以铁为主的含碳合金 B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大 C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高 D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3 3．（2024·新课标卷·高考真题）实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是 A．反应为 B．酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好 C．用木柴点燃肥皂泡检验生成的氢气 D．使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉 4．（2025·河南·高考真题）X是自然界中一种常见矿物的主要成分，可以通过如图所示的四步反应转化为Q(略去部分参与反应的物质和反应条件)。已知X和Q的组成元素相同。 下列说法错误的是 A．Y常用作油漆、涂料等的红色颜料 B．溶液Z加热煮沸后颜色会发生变化 C．反应需要在强酸性条件下进行 D．Q可以通过单质间化合反应制备 5．（2025·北京·高考真题）我国科研人员在研究嫦娥五号返回器带回的月壤时，发现月壤钛铁矿()存在亚纳米孔道，吸附并储存了大量来自太阳风的氢原子。加热月壤钛铁矿可生成单质铁和大量水蒸气，水蒸气冷却为液态水储存起来以供使用。下列说法不正确的是 A．月壤钛铁矿中存在活泼氢 B．将地球上开采的钛铁矿直接加热也一定生成单质铁和水蒸气 C．月壤钛铁矿加热生成水蒸气的过程中发生了氧化还原反应 D．将获得的水蒸气冷却为液态水的过程会放出热量 6．（2021·江苏·高考真题）下列有关物质的性质与用途不具有对应关系的是 A．铁粉能与O2反应，可用作食品保存的吸氧剂 B．纳米Fe3O4能与酸反应，可用作铁磁性材料 C．FeCl3具有氧化性，可用于腐蚀印刷电路板上的Cu D．聚合硫酸铁能水解并形成胶体，可用于净水 7．（2016·上海·高考真题）某铁的氧化物（FexO）1.52g溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下112mlCl2，恰好将Fe2+完全氧化。x值为 A．0.80 B．0.85 C．0.90 D．0.93 8．（2016·浙江·高考真题）下图中，固体A是铁锈的主要成分。 请回答： （1）白色沉淀E的化学式 。 （2）写出A---B的化学方程式 。 （3）写出C---D在溶液中发生氧化还原反应的离子方程式 。 题型02 铁的氢氧化物及盐 1．（2023·江苏·高考真题）室温下，探究溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的的是 选项 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含有 向溶液中滴加几滴新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液颜色变化 B 是否有还原性 向溶液中滴加几滴酸性溶液，观察溶液颜色变化 C 是否水解 向溶液中滴加2~3滴酚酞试液，观察溶液颜色变化 D 能否催化分解 向溶液中滴加几滴溶液，观察气泡产生情况 2．（2022·浙江·高考真题）关于化合物的性质，下列推测不合理的是 A．与稀盐酸反应生成、、 B．隔绝空气加热分解生成FeO、、 C．溶于氢碘酸(HI)，再加萃取，有机层呈紫红色 D．在空气中，与高温反应能生成 3．（2022·重庆·高考真题）下列操作中，不会影响溶液中K+、Al3+、Fe3+、Ba2+、Cl-、NO等离子大量共存的是 A．加入ZnSO4 B．加入Fe粉 C．通入NH3 D．通入CO2 4．（2016·江苏·高考真题）制备摩尔盐【】的实验中，需对过滤出产品的母液【、、的混合溶液，】进行处理。常温下，分别取母液并向其中加入指定物质，反应后溶液中主要存在的一组离子正确的是 A．通入过量：、、、、 B．加入少量NaClO溶液：、、、、 C．加入过量NaOH溶液：、、、、 D．加入过量NaClO和NaOH的混合溶液：、、、、 5．（2024·广西·高考真题）某小组对和的性质进行探究： Ⅰ．向少量蒸馏水里滴加2滴溶液，再滴加2滴KSCN溶液。 Ⅱ．向少量蒸馏水里滴加2滴溶液，再滴加2滴KSCN溶液。 下列说法正确的是 A．实验Ⅰ中继续加入少量固体，溶液颜色变浅 B．实验Ⅱ中溶液呈红色 C．KSCN能区分和 D．焰色试验不能区分和 6．（2024·重庆·高考真题）单质M的相关转化如下所示。下列说法错误的是 A．a可使灼热的铜变黑 B．b可与红热的铁产生气体 C．c可使燃烧的镁条熄灭 D．d可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 7．（2020·浙江·高考真题）黄色固体X，可能含有漂白粉、、、、之中的几种或全部。将X与足量的水作用，得到深棕色固体混合物Y和无色碱性溶液Z。下列结论合理的是 A．X中含，可能含有 B．X中含有漂白粉和 C．X中含有，Y中含有 D．用酸化溶液Z，若有黄绿色气体放出，说明X中含有 8．（2015·上海·高考真题）检验用硫酸亚铁制得的硫酸铁中是否含有硫酸亚铁，可选用的试剂是 A．NaOH B．KMnO4 C．KSCN D．苯酚 9．（2014·上海·高考真题）用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得的溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是 A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3＋ B．若有固体存在，则溶液中一定有Fe2＋ C．若溶液中有Cu2＋，则一定没有固体析出 D．若溶液中有Fe2＋，则一定有Cu析出 10．（2014·山东·高考真题）等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出NO物质的量最多的是 A．FeO B．Fe2O3 C．FeSO4 D．Fe3O4 11．（2015·北京·高考真题）在通风橱中进行下列实验： 下列说法中不正确的是： A．Ⅰ种气体有无色变红棕色的化学方程式为：2NO+O2=2NO2 B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应 C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3 D．针对Ⅲ中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化 题型03 铁及其化合物转化 1．（2021·广东·高考真题）部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是 A．可与反应生成 B．既可被氧化，也可被还原 C．可将加入浓碱液中制得的胶体 D．可存在的循环转化关系 2．（2024·广东·高考真题）部分含或或物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是 A．若a在沸水中可生成e，则a→f的反应一定是化合反应 B．在g→f→e→d转化过程中，一定存在物质颜色的变化 C．加热c的饱和溶液，一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系 D．若b和d均能与同一物质反应生成c，则组成a的元素一定位于周期表p区 3．（2012·新课标卷·高考真题）铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。 （1）要确定铁的某氯化物FeClx的化学式，可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54g的FeClx样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱，使Cl-和OH-发生交换。交换完成后，流出溶液的OH-用0.40mol.L-1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeClx中x值： （列出计算过程）； （2）现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得n（Fe）：n（Cl）=1:2.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为 。在实验室中，FeCl2可用铁粉和 盐酸反应制备，FeCl3可用铁粉和 反应制备； （3）FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为 （4）高铁酸钾（K2FeO4）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为 与MnO2-Zn电池类似，K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为 ，该电池总反应的离子方程式为 。 4．（2019·浙江·高考真题）某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。 请回答： （1） 仪器1的名称 。装置5的作用 。 （2） 实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中 。 （3） 装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因 。 5．（2016·全国II卷·高考真题）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的溶液。在FeCl2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l滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是 。 （4）丙组同学取10mL0.1mol/LKI溶液，加入6mL0.1mol/LFeCl3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层呈紫色； 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。随后有红褐色沉淀生成。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)。 6．（2016·浙江·高考真题）某同学将铁铝合金样品溶解后取样25.00mL，分离并测定Fe3+的浓度，实验方案设计如下： 已知：乙醚[(C2H5)2O]是一种易挥发、易燃、有麻醉性的有机化合物，沸点为34.5度，微溶于水，在较高的盐酸浓度下，Fe3+与HCl、乙醚形成化合物[(C2H5)2OH][FeCl4]而溶于乙醚，当盐酸浓度降低时，该化合物解离。 请回答： （1）操作A的名称是 。 （2）经操作A后，为判断Fe3+是否有残留，请设计实验方案 。 （3）蒸馏装置如下图所示，装置中存在的错误是 。 （4）滴定前，加入的适量溶液B是 。 A．H2SO3—H3PO4              B．H2SO4—H3PO4 C．HNO3—H3PO4              D．HI—H3PO4 （5）滴定达到终点时，消耗0.1000  mol·L－1 K2Cr2O7溶液6.00mL。根据该实验数据，试样X中c(Fe3+)为 。 （6）上述测定结果存在一定的误差，为提高该滴定结果的精密度和准确度，可采取的措施是 。 A．稀释被测试样             B．减少被测试样取量 C．增加平行测定次数         D．降低滴定剂浓度 7．（2018·浙江·高考真题）为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下列实验。 已知：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)。 请回答： （1）虚线框处宜选择的装置是 （填“甲”或“乙”）；实验时应先将螺旋状铜丝加热，变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中，观察到的实验现象是 。 （2）实验后，取硬质玻璃管中适量的固体，用一定浓度的盐酸溶解，滴加KSCN溶液，没有出现血红色，说明该固体中没有＋3价的铁。判断结论是否正确并说明理由 。 8．（2017·全国III卷·高考真题）绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题： （1）在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知： 、 。 （2）为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管（带两端开关K1和K2）（设为装置A）称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为 m2 g。按下图连接好装置进行实验。 ①仪器B的名称是 。 ②将下列实验操作步骤正确排序 （填标号）；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。 a．点燃酒精灯，加热    b．熄灭酒精灯    c．关闭K1和K2 d．打开K1和K2，缓缓通入N2    e．称量A    f．冷却到室温 ③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x= （列式表示）。若实验时按A．d次序操作，则使x （填“偏大”“偏小”或“无影响”）。 （3）为探究硫酸亚铁的分解产物，将（2）中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。 ①C．D中的溶液依次为 （填标号）。C．D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为 。 a．品红    b．NaOH c．BaCl2 d．Ba(NO3)2    e．浓H2SO4 ②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式 。 题型04 铁有关的工艺流程题 1．（2023·辽宁·高考真题）某工厂采用如下工艺制备，已知焙烧后元素以价形式存在，下列说法错误的是 A．“焙烧”中产生 B．滤渣的主要成分为 C．滤液①中元素的主要存在形式为 D．淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用 2．（2022·山东·高考真题）高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。 开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2 下列说法错误的是 A．固体X主要成分是和S；金属M为Zn B．浸取时，增大压强可促进金属离子浸出 C．中和调pH的范围为3.2~4.2 D．还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成 3．（2015·浙江·高考真题）某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如下流程： 下列说法不正确的是 A．溶解烧渣选用足量硫酸，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，须控制条件防止其氧化和分解 D．若改变方案，在溶液1中直接加NaOH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 4．（2022·河北·高考真题）以焙烧黄铁矿(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝颜料。工艺流程如下： 回答下列问题： （1）红渣的主要成分为 (填化学式)，滤渣①的主要成分为 (填化学式)。 （2）黄铁矿研细的目的是 。 （3）还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为 。 （4）工序①的名称为 ，所得母液循环使用。 （5）沉铁工序产生的白色沉淀中的化合价为 ，氧化工序发生反应的离子方程式为 。 （6）若用还原工序得到的滤液制备和，所加试剂为 和 (填化学式，不引入杂质)。 5．（2021·海南·高考真题）无水常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程，以废铁屑(含有少量碳和杂质)为原料制备无水。 已知：氯化亚砜()熔点-101℃，沸点76℃，易水解。 回答问题： （1）操作①是过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 。 （2）为避免引入新的杂质，试剂B可以选用___________(填编号)。 A．溶液 B．水 C．水 D．溶液 （3）操作②是蒸发结晶，加热的同时通入的目的是 。 （4）取少量晶体，溶于水并滴加溶液，现象是 。 （5）反应的化学方程式为 。 （6）由转化成的过程中可能产生少量亚铁盐，写出一种可能的还原剂 ，并设计实验验证是该还原剂将还原 。 6．（2020·海南·高考真题）以黄铁矿(主要成分FeS2)为原料生产硫酸，应将产出的炉渣和尾气进行资源化综合利用，减轻对环境的污染。其中一种流程如下图所示。 回答下列问题： （1）黄铁矿中硫元素的化合价为 。 （2）由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为 。 （3）欲得到更纯的NaHSO3，反应①应通入 (填 “过量”或“不足量”)的SO2气体。 （4）因为Na2S2O5具有 性， 导致商品Na2S2O5中不可避免地存在Na2SO4。 检验其中含有的方法是 。 （5）一般用 K2Cr2O7滴定分析法测定还原铁粉纯度。实验步骤：称取一定量样品，用过量稀硫酸溶解，用标准K2Cr2O7溶液滴定其中的Fe2+。 反应式：+6Fe2+ +14H+ = 2Cr3+ +6Fe3+ +7H2O 某次实验称取0.2800 g样品，滴定时消耗浓度为0.03000 mol·L-1的K2Cr2O7溶液25.10 mL，则样品中铁含量为 %。 学科网（北京）股份有限公司 $