2027届高三化学一轮考向三层精练13 有关铁及其化合物的实验及微流程

**基本信息** 铁及其化合物专项训练以“三层精练”为框架，聚焦实验装置分析与微流程问题，通过基础到融合的梯度设计，强化科学探究与实践能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |强基练|4题|单一实验装置分析、简单流程判断|从Fe单质制备到化合物性质，构建“制备-性质”基础认知| |进阶练|3题|对比实验探究、复杂流程分析|结合氧化还原与溶度积，深化“条件-产物”关联思维| |融合练|1题|综合实验制备与纯度测定|跨模块整合实验操作与定量计算，提升问题解决能力|

[考向三层精练(十三)]　有关铁及其化合物的实验及微流程 (选择题每小题5分，非选择题每小题10分) 【第一层 强基练】 考向1　含铁物质的“微实验” 1.某同学在“制备无水氯化铁”的研学开题报告中向同学与老师们展示了如下装置，同学们给出的下列建议中不正确的是(　　) A.甲同学认为装置C与装置D中的试剂互换不会影响产物的制备 B.KMnO4在酸性条件下氧化性强于MnO2，乙同学认为将MnO2换为KMnO4，反应条件可能更温和 C.丙同学认为E、F装置间需要添加干燥装置才能得到无水氯化铁 D.丁同学则认为在反应前后都应该通入足量空气，以保证产物制备与尾气吸收顺利进行 2.实验室制备“引火铁”(反应活性很高的铁粉)的装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A.稀硫酸中加入少量CuSO4可加快反应速率 B.②和④的主要作用均为吸收水蒸气 C.实验过程中，③中固体颜色发生明显变化 D.点燃酒精灯前，应先在⑤处收集气体并验纯 考向2　含铁物质的“微流程” 3.(2025·宝应县调研)高铁酸钾(K2FeO4)是一种绿色高效的新型净水剂，某实验小组制备K2FeO4的流程如下： 已知：高铁酸盐在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。下列说法正确的是(　　) A.步骤Ⅰ和步骤Ⅱ中均发生了氧化还原反应 B.步骤Ⅰ中1.5 mol NaClO能将1 mol Fe3＋氧化成Fe C.步骤Ⅱ中，反应物KOH可以换成KCl D.步骤Ⅱ反应体系中，K2FeO4溶解度大于Na2FeO4 4.高活性Fe(OH)3是制取高纯NaFeEDTA的重要原料，某种制备路线如下。已知：1 mol·L－1 Na2CO3溶液pH≈12，Ksp(FeCO3)＝3×10－11，Ksp[Fe(OH)2]＝4.8×10－17，FeCO3为白色难溶物，各步反应均完全。 下列说法错误的是(　　) A.悬浊液中白色难溶物为FeCO3 B.制备过程中可能有两种气体产生 C.整个制备过程转移电子的物质的量大于0.01 mol D.系列操作中可用BaCl2溶液检验沉淀是否洗涤干净 【第二层 进阶练】 5.(2025·山东泰安一模)探究Cu和物质A的反应，一段时间后现象如下。 装置 序号 物质A 实验现象 ① 0.6 mol·L－1 Fe(NO3)3溶液(调pH＝1) 铜粉溶解，溶液变为深棕色 [经检验含Fe(NO)2＋] ② 0.6 mol·L－1 FeCl3溶液 铜粉溶解，溶液变为蓝绿色 ③ 1.8 mol·L－1 NaNO3溶液(调pH＝1) 无明显变化 下列分析错误的是(　　) A.②中铜粉溶解的原因：Cu＋2Fe3＋Cu2＋＋2Fe2＋ B.①中产生NO的原因：pH＝1时Cu直接将N还原为NO C.若向③中加入适量FeSO4固体，推测溶液变深棕色 D.该实验条件下，0.6 mol·L－1的Fe3＋氧化性大于0.1 mol·L－1的HNO3 6.已知K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速反应产生O2，在碱性溶液中较稳定。现利用如下装置(夹持装置略)制备K2FeO4，发生反应2Fe(OH)3＋3Cl2＋10KOH2K2FeO4＋6KCl＋8H2O，并设计以下方案探究K2FeO4能否氧化Cl－产生Cl2。下列说法错误的是(　　) 方案Ⅰ 取三颈烧瓶中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl2 方案Ⅱ 取少量溶液a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色 方案Ⅲ 用KOH溶液充分洗涤三颈烧瓶中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶出，得到紫色溶液b，取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生 A.方案Ⅰ不能证明K2FeO4氧化Cl－产生Cl2 B.由方案Ⅱ知a中含Fe3＋，方案Ⅰ与方案Ⅱ结合能证明K2FeO4氧化Cl－产生Cl2 C.方案Ⅲ中能证明K2FeO4氧化Cl－产生Cl2，但若未充分洗涤，则不能证明 D.该实验表明Cl2和K2FeO4的氧化性强弱受溶液酸碱性影响 7.(2025·沭阳县期末统考)硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]俗称摩尔盐，是一种蓝绿色固体，易溶于水、不溶于乙醇，可用于电镀。一种利用工业废铁屑(含铁及铁的氧化物、CuO、SiO2等)制备摩尔盐的工艺流程如下： 下列说法错误的是(　　) A.“除油”利用了饱和Na2CO3溶液的碱性 B.“酸溶”时加入铁粉的主要目的是使Cu2＋转化为Cu C.根据流程推知，相同温度下摩尔盐的溶解度小于硫酸亚铁 D.“混合”后为了得到较纯净的摩尔盐，过滤后常用乙醇洗涤 【第三层 融合练】 8.(模块融通)乳酸亚铁固体([CH3CH(OH)COO]2Fe，摩尔质量：234 g/mol)易溶于水，难溶于乙醇，其水溶液易被氧化。它是一种很好的补铁剂常用于治疗缺铁性贫血。可由乳酸与FeCO3反应制得。 Ⅰ.制备碳酸亚铁：装置如图所示： ①组装仪器，检查装置气密性，加入试剂； ②先关闭K2，打开K1、K3，一段时间后关闭K3； ③打开活塞K2； ④过滤，洗涤干燥。 (1)盛放铁屑的玻璃仪器名称为　　　，操作②中，先关闭K2，打开K1、K3，加入适量稀硫酸，使反应进行一段时间，其目的是　　　　　　　。 (2)装置a可盛适量的水，其作用是　　　　　　　　　　　　　。 (3)可用NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液制备碳酸亚铁，同时有大量气泡冒出，发生反应的离子方程式为　　　　　　　， 此法所得产品纯度更高，原因是　　　　　　　　　　　　　。 Ⅱ.制备乳酸亚铁： 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。 (4)加入少量铁粉的作用是　　　　　　　。 从所得溶液中获得乳酸亚铁所需的实验操作是：隔绝空气低温蒸发，冷却结晶，过滤，　　　，干燥。 Ⅲ.乳酸亚铁晶体纯度的测量： (5)若用KMnO4滴定法测定样品中Fe2＋的量计算纯度，发现结果总是大于100％，其原因是　　　　　　　。 (6)该兴趣小组改用铈(Ce)量法测定产品中Fe2＋的含量，可通过用Ce(SO4)2滴定法测定样品中Fe2＋的含量来计算乳酸亚铁固体样品纯度(反应中Ce元素被还原为Ce3＋)。称取7.8 g样品配制成250.00 mL溶液，取25.00 mL用0.10 mol·L－1 Ce(SO4)2标准溶液滴定。反复滴定2～3次，平均消耗标准液30.00 mL，则产品中乳酸亚铁的纯度为　　　。若滴定操作时间过长，则样品纯度将　　　(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 参考答案与解析 1.解析：选A。装置C用于除去Cl2中混有的HCl，装置D用于干燥Cl2，若将C、D中的试剂互换，则与Fe反应的Cl2中混有水蒸气，Fe会与水反应，且得不到无水氯化铁，A错误；KMnO4在酸性条件下氧化性强于MnO2，将MnO2换为KMnO4，对反应条件的要求更低，则反应条件可能更温和，B正确；F装置中挥发出的水蒸气可能进入E装置中，影响无水氯化铁的制备，故E、F装置间需要添加干燥装置，C正确；在反应前通空气，排除装置内的其他气体，反应后通入足量空气，可以排尽装置内的氯气，以便被F装置内的尾气吸收液完全吸收，D正确。 2.解析：选C。装置①中Zn和稀硫酸反应生成H2，②的主要作用是干燥H2，③中Fe3O4和H2反应生成Fe和H2O，④的主要作用是防止⑤中水蒸气进入③中。稀硫酸中加入少量CuSO4时，Zn与置换出的Cu形成很多微小原电池，可加快反应速率，A正确；Fe3O4和生成的铁粉均为黑色，C错误；点燃酒精灯前，应先用H2排尽装置中空气，D正确。 3.解析：选B。步骤Ⅰ发生氧化还原反应，步骤Ⅱ中发生复分解反应，A错误；步骤Ⅰ中NaClO作氧化剂，1.5 mol NaClO参与反应得到3 mol e－，1 mol Fe3＋参与反应失去3 mol e－，1.5 mol NaClO能将1 mol Fe3＋氧化成Fe，B正确；KCl溶液呈中性，KOH溶液呈碱性，结合已知信息高铁酸盐在酸性或中性溶液中不稳定，在碱性溶液中较稳定，C错误；步骤Ⅱ向Na2FeO4溶液加入饱和KOH溶液利用K2FeO4溶解度小于Na2FeO4得到K2FeO4，D错误。 4.解析：选A。c(C)＝＝0.5 mol·L－1，c1(Fe2＋)＝＝6×10－11，由题得加入Na2CO3溶液后，c(OH－)＝0.5×10－2 mol·L－1c2(Fe2＋)＝＝1.92×10－12 mol·L－1＜c1(Fe2＋)，悬浊液中白色难溶物为Fe(OH)2，A错误；在加入Na2CO3溶液时，若局部出现酸性环境可少量放出CO2，后续用H2O2氧化Fe(OH)2时，H2O2在加热和碱性条件下也易分解产生O2，B正确；10 mL 1 mol/L的FeSO4溶液含Fe2＋物质的量为0.01 mol，氧化过程中Fe(OH)2转化为Fe(OH)3，转移0.01 mol电子，另外H2O2会发生分解生成H2O和O2，该过程也有电子转移，则整个制备过程转移电子的物质的量大于0.01 mol，C正确；洗涤后若滤液中仍含S或C，加入BaCl2会出现沉淀，因此可用BaCl2检验沉淀是否洗净，D正确。 5.解析：选B。A.实验②中铜与铁离子反应生成蓝色的铜离子和浅绿色的亚铁离子，离子方程式为Cu＋2Fe3＋Cu2＋＋2Fe2＋，故A正确；B.经检验含Fe(NO)2＋，再结合实验③的现象，说明加入铜粉后铜先与Fe3＋反应生成蓝色的Cu2＋和浅绿色的Fe2＋，酸性条件下Fe2＋与N反应产生NO，故B不正确；C.若向③中加入FeSO4固体，酸性条件Fe2＋与N，发生氧化还原反应生成Fe3＋，产生了硝酸铁，根据实验①的条件，推测铜粉会溶解，溶液变为深棕色，故C正确；D.同一金属单质发生氧化还原反应，先与氧化性强的物质发生反应，则根据实验①的现象可得0.6 mol·L－1的Fe3＋氧化性大于0.1 mol·L－1的HNO3[实验①和③调pH＝1，c(H＋)＝0.1 mol·L－1]，故D正确。6.解析：选B。A.方案Ⅰ中，取三颈烧瓶中紫色溶液加入稀硫酸产生黄绿色气体Cl2，但因为K2FeO4在酸性溶液中不稳定会分解，有可能是其分解产生的氧化性物质将Cl－氧化为Cl2，并非一定是K2FeO4直接氧化Cl－，所以不能证明K2FeO4氧化Cl－产生Cl2，A正确；B.方案Ⅱ中溶液a滴加KSCN溶液呈红色，只能说明溶液a中有Fe3＋，不能结合方案Ⅰ证明K2FeO4氧化Cl－产生Cl2，因为Fe3＋的产生可能是K2FeO4在酸性条件下分解转化而来，无法确定Cl2是K2FeO4氧化Cl－得到的，B错误；C.方案Ⅲ中，用KOH溶液充分洗涤三颈烧瓶中固体，再溶出K2FeO4得到溶液b ，滴加盐酸有Cl2产生，若未充分洗涤，固体表面可能残留含氯氧化性物质(如未反应完的Cl2与KOH反应生成的ClO－等 )，这些物质在酸性条件下也能氧化Cl－产生Cl2，所以若未充分洗涤就不能证明是K2FeO4氧化Cl－产生Cl2，C正确；D.在碱性条件下Cl2能将Fe(OH)3氧化为K2FeO4，而探究K2FeO4氧化Cl－在酸性条件下进行，不同酸碱性条件下反应情况不同，表明Cl2和K2FeO4氧化性强弱受溶液酸碱性影响，D正确。 7.解析：选B。油污可在碱性条件下发生水解反应，饱和Na2CO3溶液因C水解显碱性，可用于“除油”，A正确；“酸溶”时，稀H2SO4与铁的氧化物反应可能生成Fe3＋、Fe2＋，Fe3＋具有氧化性，加入铁粉主要目的是将Fe3＋还原为Fe2＋，同时还原Cu2＋为Cu，但主要目的有两个，B错误；“混合”后摩尔盐结晶析出，说明相同温度下摩尔盐的溶解度小于硫酸亚铁，C正确；摩尔盐易溶于水、不溶于乙醇，用乙醇洗涤可减少溶解损失，且乙醇易挥发便于干燥，D正确。 8.解析：(6)平均消耗标准液V＝30.00 mL，由：Ce4＋＋Fe2＋Ce3＋＋Fe3＋，可知25 mL溶液中n(Fe2＋)＝n(Ce4＋)＝0.10 mol/L×0.030 L＝0.003 0 mol，故250 mL含有n(Fe2＋)＝0.003 0 mol×＝0.030 mol，故产品中乳酸亚铁晶体的纯度为×100％＝90％。若滴定操作时间过长，则样品中的亚铁离子容易被氧气氧化，导致标准溶液体积偏小，则产品纯度将偏小。 答案：(1)蒸馏烧瓶　生成FeSO4溶液，且用产生的H2排尽装置内的空气，防止二价铁被氧化 (2)液封，防止空气进入三颈烧瓶中氧化Fe2＋ (3)Fe2＋＋2HCFeCO3↓＋CO2↑＋H2O　碳酸根离子水解呈碱性且碱性较强，反应中易生成氢氧化亚铁(或碳酸氢钠溶液碱性较弱，反应中不易生成氢氧化亚铁) (4)防止FeCO3与乳酸反应产生的亚铁离子被氧化　用适量乙醇洗涤 (5)乳酸根中羟基被酸性高锰酸钾溶液氧化 (6)90％　偏小 学科网（北京）股份有限公司 $