内容正文:
第2节 铁及其化合物
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1
高考真题
1.★〔教考衔接:鲁科版必修第一册第3章第1节〕(2024新课标,9,6分)
实验室中利用右图装置验证铁与水蒸气的反应。
下列说法错误的是 ( )
A.反应为3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)
B.酒精灯移至湿棉花下方实验效果更佳
C.用火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
B
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2
解析 高温条件下,Fe与H2O(g)反应生成Fe3O4和H2,A正确;若酒精灯移至湿棉花下方,铁
粉的温度较低,无法与水蒸气发生反应,从而导致实验失败,B错误;H2具有可燃性,点燃
肥皂泡可以听到爆鸣声,则可用火柴点燃肥皂泡检验氢气,C正确;反应在高温下进行,而
硬质玻璃试管是一种高温耐受性强的玻璃制品,故实验中使用硬质玻璃试管盛装还原
铁粉,D正确。
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回归教材 鲁科版必修第一册第3章第1节
铁单质不能与冷水、热水发生反应,但能与水蒸气在高温条件下发生反应生成四氧化
三铁和氢气:
3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2
如图所示的硬质试管中装有湿棉花和还原铁粉,蒸发皿中装有用于检验氢气的肥皂液。
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2.★(2023江苏,11,3分)室温下,探究0.1 mol·L-1 FeSO4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Fe3+ 向2 mL FeSO4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 Fe2+是否有还原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,观察溶液颜色变化
C Fe2+是否水解 向2 mL FeSO4溶液中滴加2~3滴酚酞试液,观察溶液颜色变化
D Fe2+能否催化H2O2分解 向2 mL 5% H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液,观察气泡产生情况
B
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解析 A项,氯水能够将Fe2+氧化为Fe3+,对原溶液有干扰,应直接向溶液中滴加KSCN溶
液,若溶液变为红色,则说明存在Fe3+,错误;B项,Fe2+能够被酸性KMnO4溶液氧化为Fe3+,
使酸性KMnO4溶液颜色褪去,正确;C项,Fe2+水解产生H+,所以FeSO4溶液显酸性,酚酞试
液在碱性溶液中呈红色,在酸性或中性溶液中呈无色,无法根据溶液颜色变化判断Fe2+
是否发生水解,错误;D项,需要进行对照实验排除S 的干扰,错误。
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3.★★★(2025河南,4,3分)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.R→Q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
C
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审题指导 固体Y为红棕色,溶液Z为棕黄色,溶液R为浅绿色,结合题图中的转化关系可
知,固体Y为Fe2O3,溶液Z中含有Fe3+,溶液R中含有Fe2+。X是自然界中一种常见矿物的主
要成分,X和Q的组成元素相同,结合二者的颜色及题图中的转化关系可知,固体X为FeS2,
固体Q为FeS。
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解析 Fe2O3为红棕色固体,常用作油漆、涂料等的红色颜料,A正确;含Fe3+的溶液加热
煮沸,Fe3+的水解被促进,会生成红褐色的Fe(OH)3,故颜色会发生变化,B正确;FeS会溶于
强酸溶液(如稀硫酸)生成H2S气体,故R→Q反应不能在强酸性条件下进行,C错误;Fe与S
在加热条件下可直接生成FeS,D正确。
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4.★★★(2023重庆,15节选)Fe3O4是一种用途广泛的磁性材料,以FeCl2为原料制备Fe3O4
并获得副产物CaCl2水合物的工艺如下。
回答下列问题:
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(1)Fe3O4中Fe元素的化合价是+2和_______。O2-的核外电子排布式为______________。
(2)反应釜1中的反应需在隔绝空气条件下进行,其原因是_________________。
(3)反应釜2中,加入CaO和分散剂的同时通入空气。
①反应的离子方程式为_______________________________________。
②为加快反应速率,可采取的措施有_________________________________(写出
两项即可)。
适当升高温度、搅拌等合理答案
4CaO+6H2O+4Fe2++O2 4Fe(OH)3+4Ca2+
Fe2+易被氧化
1s22s22p6
+3
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解析 (1)Fe3O4可看作FeO·Fe2O3,Fe呈现+2、+3两种化合价。(2)由题中流程可知反应
釜1中生成Fe(OH)2,需要隔绝空气,否则会生成Fe(OH)3。(3)①书写离子方程式时,先确
定反应物(FeCl2、CaO和O2)和生成物[CaCl2、Fe(OH)3],结合得失电子守恒可写出CaO+
4Fe2++O2 4Fe(OH)3+Ca2+,结合氢原子守恒可知在左边加“6H2O”,再结合电荷守恒
可知在Ca2+前加“4”,最后结合原子守恒可知在CaO前加“4”,至此离子方程式书写
完成。②加快反应速率的措施,从温度、搅拌等角度考虑。
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5.★★★(2021海南,15节选)无水FeCl3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SiO2杂质)为原料制备无水FeCl3(s)。
已知:氯化亚砜( )熔点-101 ℃,沸点76 ℃,易水解。
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回答问题:
(2)为避免引入新的杂质,试剂B可以选用_______(填编号)。
a.KMnO4溶液 b.氯水
c.溴水 d.H2O2溶液
(3)操作②是蒸发结晶,加热的同时通入HCl(g)的目的是___________________。
(4)取少量D晶体,溶于水并滴加KSCN溶液,现象是________________。
(5)反应D→E的化学方程式为_____________________________________________。
FeCl3·6H2O+6SOCl2 FeCl3+6SO2↑+12HCl↑
溶液呈红色
抑制Fe3+水解
bd
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解析 废铁屑主要成分为铁单质,含有少量碳和SiO2,加入过量盐酸,经操作①得到的固
体为SiO2与碳,A溶液中主要含FeCl2及过量的盐酸。该流程的目的是制备无水氯化铁,
所以需要加入氧化剂(B)将Fe2+氧化为Fe3+。(2)试剂B将FeCl2氧化为FeCl3,若选用KMnO
4溶液或溴水均会引入新杂质。(3)FeCl3可水解:FeCl3+3H2O Fe(OH)3+3HCl,加热时
HCl挥发促进FeCl3水解,蒸干时只能得到氢氧化铁,而在HCl(g)氛围内加热,可以抑制
FeCl3水解。(4)发生反应Fe3++3SCN- Fe(SCN)3(红色)。(5)SOCl2易水解,可与FeCl3·6
H2O中的结晶水反应,生成SO2和HCl。
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高考模拟
6.★★(2026届湖北仙桃汉江中学8月考,11)部分含铁物质的分类与相应铁元素的化合
价关系如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.b可被还原为a
B.d在空气中可被还原为e
C.一定条件下a能与水蒸气反应
D.c溶于盐酸后所得溶液遇KSCN变红
B
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解析 由题图知,a为Fe,b为FeO,c为Fe2O3,d为Fe(OH)2,e为Fe(OH)3。在加热条件下,FeO
可以被H2、CO等还原剂还原为Fe,A正确;Fe(OH)2在空气中可被氧化为Fe(OH)3,B错误;
在高温条件下,Fe能与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,C正确;Fe2O3溶于盐酸后,得到含Fe3+的
溶液,遇KSCN变红,D正确。
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7.★★(2026届广东广州三校调研,8)下列陈述Ⅰ与陈述Ⅱ均正确,且具有因果关系的是
( )
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
A Na与H2O反应速率快于乙醇 水的—OH活性大于醇的—OH
B 金属Mg着火时,可用泡沫灭火器扑灭 CO2不支持燃烧
C 工业上常用电解熔融 Al2O3而不是
AlCl3制备Al Al2O3中离子键比AlCl3中离子键弱
D 常温下,将铁片放入浓硝酸中没有明
显现象 常温下,Fe与浓硝酸不反应
A
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解析 金属镁着火时不能用泡沫灭火器灭火,CO2在一定条件下可支持燃烧,B错误。
AlCl3是共价化合物,C错误。常温下,Fe遇浓硝酸,在其表面形成一层致密的氧化膜(钝
化),阻止内部Fe进一步反应,不是不反应,D错误。
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8.★★★(2026届湖南雅礼中学月考三,5)为了长时间观察到Fe(OH)2白色固体,设计下列
4个实验。下列有关说法正确的是 ( )
A.实验A,关闭K之前的操作:在锥形瓶的小导气管出口点燃氢气,检验氢气的纯度
B.实验B,用铁粉与滴入的稀硫酸反应产生的氢气排尽装置内的空气,再挤压长胶头滴管
C.4个实验中,相对而言,实验C看到白色沉淀时间最长
D.实验D,FeSO4溶液上方的苯用来隔绝空气,可把苯换成四氯化碳
B
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解析 Fe(OH)2易被氧化,在制备之前需要把装置内的空气排尽,当装置内充满氢气时,
空气就被排尽了,如何判断装置内充满氢气,即检验出口处氢气的纯度——在锥形瓶的
小导气管出口收集一小试管氢气并点燃,发出噗噗的声音,说明空气已经排尽,如果直接
在锥形瓶的小导气管出口点燃氢气,会引发爆炸事故,A错误。结合A中分析可知用生
成的氢气将装置内的空气排出,然后挤压长胶头滴管,发生反应生成Fe(OH)2,B正确。空
气很容易进入C中试管,相对而言,实验C看到白色沉淀的时间最短,C错误。四氯化碳的
密度比水大,FeSO4溶液在上方,不能起到隔绝空气的作用,不能把苯换成四氯化碳,D错误。
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9.★★★(2025山西晋中二模,10)实验室制取FeCO3的装置如图所示(制备时先通入CO2
调节溶液pH),下列说法错误的是 ( )
A.试剂a是饱和NaHCO3溶液
B.装置C可以换成敞口容器
C.调节pH的目的是防止生成铁的氢氧化物
D.FeSO4溶液的浓度可用酸性KMnO4标准溶
液标定
B
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解析 用CaCO3固体和稀盐酸制取的CO2气体中会混有挥发出来的HCl,为防止HCl溶
于水与要制备的FeCO3反应,则要除去HCl,结合题图可知试剂a的作用是除去CO2中的
HCl,则试剂a可以是饱和NaHCO3溶液,A正确;Fe2+易被氧化,所以装置C不能换成敞口容
器,B错误;Na2CO3溶液的碱性较强,用CO2调节pH的目的是降低OH-浓度,防止生成Fe
(OH)2,C正确;FeSO4具有还原性,能被酸性KMnO4溶液氧化,滴定终点时,溶液变为浅紫
色,结合得失电子守恒可得关系式:5Fe2+~Mn ,则FeSO4溶液的浓度可用酸性KMnO4标
准溶液标定,D正确。
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10.★★★★(2026届湖北沙市中学8月考,14)探究补铁剂[主要成分:氯化血红素(含+2价
铁)、富锌蛋白粉、维生素C、乳酸、葡萄糖浆]中铁元素是否变质。先取少量补铁剂,
用酸性丙酮溶解后制成溶液。
实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ
取待测液,加入少量KSCN溶液,无明
显现象;再加入少量H2O2,溶液不变红 取实验Ⅰ所得溶液,再加入少量
KSCN溶液,无明显现象;再加入H2O2
溶液,溶液变为红褐色 取实验Ⅰ所得溶液,加入少量盐酸,无
明显现象,继续加入H2O2至过量,溶液
先变红后褪色
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下列说法不正确的是 ( )
A.实验Ⅰ中加入KSCN溶液无明显现象,与KSCN溶液的用量无关
B.实验Ⅰ中加入H2O2溶液后不变红,可能是H2O2被维生素C还原了
C.实验Ⅲ中溶液红色褪去,可能是H2O2将SCN-氧化了
D.实验说明,该补铁剂中+2价铁在酸性条件下才能被H2O2氧化
D
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解析 实验Ⅰ中加入少量KSCN溶液无明显现象,实验Ⅱ中再加入少量KSCN溶液,仍
无明显现象,说明实验Ⅰ中加入KSCN溶液无明显现象与KSCN溶液的用量无关,A正
确。实验Ⅰ中加入KSCN溶液,再加入少量H2O2,溶液不变红;实验Ⅱ中再加入KSCN溶
液,仍无明显现象,再加入H2O2溶液变为红褐色,说明实验Ⅰ中加入的H2O2被其他还原剂
还原了,而补铁剂中的维生素C有还原性,故可能是H2O2被维生素C还原了,B正确。实验
Ⅲ中溶液变红,说明生成了Fe(SCN)3,但后来又褪色,可能是H2O2过量后将SCN-氧化了,C
正确。在实验Ⅱ中未加盐酸,Fe2+也可被H2O2氧化为Fe3+,D错误。
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