03 第13讲 铁及其化合物-（配套练习）【高考快车道】2027年高考化学大一轮总复习

**基本信息** 聚焦铁及其化合物核心考点，融合工业废液回收、矿渣利用等真实情境，通过选择与综合题梯度设计，适配一轮复习的基础巩固与综合能力提升。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |选择题|10题|铁单质、氧化物、氢氧化物性质与用途；Fe²⁺/Fe³⁺检验及转化|结合2024-2025各地模拟题，注重性质与用途对应关系及实验分析| |综合题|2题|工业流程分析（矿渣/钛渣利用）、实验设计（Fe(OH)₂制备）、定量计算|真实工业情境与实验探究结合，考查科学思维与实践能力|

第13讲　铁及其化合物 　 　　　　　 　　　　　 　　　　 考点一　铁的单质、氧化物和氢氧化物 1.铁及其化合物在生产、生活中应用广泛。下列关于铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是(　) A.Fe有导电性,可用于湿法炼铜 B.FeCl3有氧化性,可用于净水 C.Fe2O3呈红棕色,可用于制作颜料 D.K2FeO4易溶于水,可用于杀菌消毒 2.铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质,下列关于铁元素的叙述中正确的是 (　) A.保存FeCl2溶液常常加一些铁粉,其目的是抑制Fe2+水解 B.5.6 g Fe与足量Cl2、硫充分反应转移电子数相同 C.Fe3O4、FeO、Fe2O3与足量稀硝酸充分反应均生成Fe(NO3)3 D.在25 ℃时,pH=0的溶液中,Al3+、N、N、Fe2+可以大量共存 3.[2025·湖南衡阳模拟] 某化学兴趣小组利用药品(铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液)和如图所示装置(部分装置已省略)制备氢氧化亚铁并观察其颜色。下列有关说法不正确的是 (　) A.仪器1中应该盛放稀硫酸 B.本实验通过控制A、B、C三个开关,将仪器中的空气排尽后,先关闭开关B,再打开开关A就可观察到氢氧化亚铁的颜色 C.反应一段时间后,可在仪器2中观察到白色沉淀 D.本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间保持白色状态 考点二　Fe2+和Fe3+的性质及检验 4.[2024·辽宁沈阳模拟] 下列各组物质中,X是主体物质,Y是少量杂质,Z是为除去杂质所要加入的试剂,其中所加试剂正确的一组是 (　) 选项 X Y Z A FeCl2溶液 FeCl3 Cl2 B FeCl3溶液 CuCl2 Fe C Fe Al NaOH溶液 D FeSO4溶液 Fe2(SO4)3 Cu 5.[2025·河北衡水二模] 从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的流程如图所示。下列说法正确的是 (　) A.试剂a是铁粉,试剂b是稀硫酸 B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同 C.试剂c可以是氯气,相应反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Cl-+2Fe3+ D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+ 6.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是 (　) 选项 实验操作和现象 结论或目的 A 向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加2~3滴KSCN溶液,溶液呈红色 红砖中含有氧化铁 B 向CO还原Fe2O3得到的黑色固体中加入盐酸,溶解后再加入KSCN溶液,溶液不显红色 黑色固体中没有Fe3O4 C 取少量Fe(NO3)2试样加水溶解,加稀硫酸酸化,滴加KSCN溶液,溶液变为红色 该Fe(NO3)2试样已经变质 D 向某溶液中加入H2O2,然后再加入KSCN溶液变红色 原溶液中含有Fe2+ 考点三　铁及其化合物间的转化 7.[2025·重庆一模] 单质X的转化如图所示,下列说法错误的是 (　) A.单质a具有漂白性 B.X对应的元素是人体必需的微量元素 C.单质X可以与水蒸气反应 D.苯酚与c的水溶液作用显紫色 8.[2025·吉林延边模拟] 部分含铁微粒所带的电荷数与其中铁元素化合价的关系如图所示,下列推断合理的是 (　) A.若A为单质,则常温下浓硝酸可将A溶解 B.若B不溶于水,则B一定为Fe2O3 C.若C为金属阳离子,则可用K3[Fe(CN)6]溶液检验,可由Fe2O3与过量氢碘酸反应生成 D.Fe3+与氧化剂在酸性条件下反应可生成Fe,Fe能对饮用水进行消毒、净化 9.[2025·湖南衡阳模拟] 以FeCl2为原料制备Fe3O4并获得副产物CaCl2水合物的过程如下所示: 下列说法错误的是 (　) A.反应釜1中的反应需在隔绝空气条件下进行 B.反应釜2中反应的离子方程式为4CaO+6H2O+4Fe2++O24Fe(OH)3+4Ca2+ C.为加快反应速率,可采取的措施有适当升高温度 D.反应釜3中调节pH时,pH越大越好 10.[2025·河南部分学校模拟] 以黄铁矿为原料制取硫酸会产生大量的矿渣(主要成分为Fe2O3,还有Al2O3、CuO),合理利用矿渣可以减少环境污染,变废为宝。利用该矿渣生产碱式硫酸铁[Fe4(OH)2(SO4)5]的流程如图所示。下列叙述错误的是 (　) A.“碱浸”时适当提高NaOH溶液的浓度可加快“碱浸”速率 B.“酸浸”后所得溶液中的金属阳离子主要是Fe3+、Cu2+ C.“去铜”过程中,被还原的元素只有铜元素 D.为提高碱式硫酸铁的产率,“调pH”时pH不能过高或过低 11.[2025·四川成都模拟] 某钛渣生产企业用生产钛白粉的废渣制备铁黄氧化铁(α-FeOOH,淡黄色,具有良好的耐光性、耐大气性和耐碱性,较其他黄色颜料的遮盖力高,着力也强),过程如图所示。 资料:ⅰ.钛白粉废渣成分:主要为FeSO4·H2O,含少量TiOSO4和不溶物; ⅱ.TiOSO4+(x+1)H2OTiO2·xH2O↓+H2SO4。 Ⅰ.纯化过程 (1)纯化过程中加入铁粉不足会造成的后果是　　　　 　　。  (2)充分反应后,采用过滤操作分离混合物,过滤时漏斗下端紧靠烧杯内壁原因: 　　 　　　　　　　　　　　　。  Ⅱ.制备晶种 (3)用NH3·H2O、FeSO4溶液和空气制备铁黄晶种过程时间比较长,加入亚硝酸钠等可缩短制备时间,经查阅文献发现,NaNO2在反应中起催化剂作用,实际起催化作用的是其在酸性条件下生成的气体。改变不同的实验条件,发现适当的空气流速、合适的pH和温度(40 ℃)、增加催化剂用量都能够提高产率。温度过高或过低均影响产率的原因是　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　。(不考虑副反应)  (4)实验中观察到沉淀的颜色变为　　 　　色时,证明已经成功制备晶种。  (5)写出由精制FeSO4溶液制备铁黄晶体的总反应化学方程式:　　　 　　　　　　 　　　　　　　　。  (6)下列装置可作为空气提供源的有　　 　　。  (7)制得的透明铁黄中往往混有氧化铁,可用分光光度法测定透明铁黄的含量。已知Fe(SCN)3的吸光度A(对特定波长光的吸收程度)与Fe3+标准溶液浓度的关系如图所示。称取3.47 g样品,用稀硫酸溶解并定容至1 L,准确移取该溶液10.00 mL,加入足量KSCN溶液,再用蒸馏水定容至100 mL。测得溶液A=0.8,计算样品中FeOOH的质量分数为　　　　%(保留两位有效数字)。  12.[2025·河南焦作一模] 四氧化三铁(Fe3O4)磁性纳米颗粒稳定、容易生产且用途广泛,是临床诊断、生物技术和环境化学领域多种潜在应用的有力工具。 (1)Fe3O4能和稀硫酸反应,生成的两种盐是　　　　　　　　。验证反应后溶液中含有Fe2+的最恰当的试剂是　　 　　。  A.氯水 B.酸性KMnO4溶液 C.KSCN溶液 D.NaOH溶液 (2)铁粉在氧气中燃烧是制取Fe3O4最为快捷的方法。A~D是制取四氧化三铁的系列装置,A装置用于制取二氧化碳气体,并要求气流稳定,流速可控。 ①根据题目要求,A装置最好选　　 　。(填序号)  ②在加入试剂之前,需对装置进行气密性检查。写出检查A的气密性的操作: 　　　　　　　　　　　　　　　,向分液漏斗中加足量水,塞紧玻璃塞,打开玻璃旋塞,过一会儿,水不再下滴,说明装置A的气密性良好。如果把分液漏斗改成恒压滴液漏斗,　　　　(填“是”或“否”)可以用上述步骤检验装置的气密性?  ③写出B装置中反应的化学方程式:　　　　　　　 　　　　　　　　　。  (3)氧化沉淀法也是制取Fe3O4的一种常见方法,其制取流程如图所示。 副产品P是　　 　　(填写化学式),由溶液N获得该副产品的操作:加热浓缩→　　　　　→过滤洗涤→晶体加热至完全失去结晶水。  (4)某兴趣小组模仿上述流程制取Fe3O4并测定其产率、具体操作如下: Ⅰ.测定绿矾的含量:称取3.0 g工业绿矾,配制成250.00 mL溶液。量取25.00 mL溶液于锥形瓶中,用0.010 0 mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定至终点,消耗酸性KMnO4溶液的体积为20.00 mL。写出滴定时发生反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　。  Ⅱ.称取300 g工业绿矾,通过上述流程最终制得50 g Fe3O4,计算产品Fe3O4的产率为　　　　。(保留4位有效数字)  学科网（北京）股份有限公司 $ 第13讲　铁及其化合物 1.C　[解析] 铁可用于湿法炼铜:Fe+Cu2+Fe2++Cu,是因为铁的还原性大于铜,与Fe有导电性无关,故不选A; FeCl3可用于净水,是因为Fe3+水解生成的氢氧化铁胶体能吸附水中的悬浮杂质,与FeCl3的氧化性无关,故不选B;Fe2O3呈红棕色,可用于制作红色颜料,故选C;K2FeO4可用于杀菌消毒,是因为K2FeO4具有强氧化性,与K2FeO4的溶解性无关,故不选D。 2.C　[解析] 加铁粉的目的是防止Fe2+被氧化,A错误;5.6 g Fe为0.1 mol,0.1 mol Fe与足量Cl2、S充分反应的产物中Fe的化合价不同,转移电子数不同,B错误;稀硝酸具有氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+,C正确;在酸性条件下N能氧化Fe2+,D错误。 3.C　[解析] 结合装置图知,在三颈烧瓶2中加入铁单质,分液漏斗中加入稀硫酸,A正确;开启开关B、C,关闭开关A,利用反应生成氢气排出装置中的空气,收集C处的气体验纯,将装置中的空气排尽后关闭开关B,开启开关A,利用生成的氢气把硫酸亚铁溶液压入仪器3,反应生成氢氧化亚铁白色沉淀,B正确;反应一段时间后,可在仪器3中观察到白色沉淀,C错误;本实验利用反应生成的氢气排尽装置中的空气,故制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间保持白色状态,D正确。 4.C　[解析] Cl2与FeCl2反应,A错误;Fe与FeCl3、CuCl2均反应,B错误;Cu与Fe2(SO4)3反应后有新的杂质CuSO4生成,D错误。 5.C　[解析] 试剂a是铁,加入过量的铁,可把铜全部置换出来,并把FeCl3还原为FeCl2,则通过过滤(操作Ⅰ)得到的滤液X为FeCl2溶液,滤渣Y为铜和过量的铁的混合物;由于最终得到的产品是FeCl3晶体,故试剂b是稀盐酸,铜不与稀盐酸反应,铁与稀盐酸反应生成FeCl2,故通过过滤(操作Ⅱ)可得到铜单质,滤液Z为FeCl2溶液和过量的稀盐酸,在两次过滤得到的FeCl2溶液中通入氯气,发生反应2Fe2++Cl22Cl-+2Fe3+,把FeCl2转化为FeCl3,然后在HCl气流中不断加热(操作Ⅲ)便可得到氯化铁晶体。试剂a是铁粉,试剂b是稀盐酸,A错误;操作Ⅰ、Ⅱ是过滤,操作Ⅲ是蒸发结晶,所用仪器不同,B错误;在两次过滤得到的FeCl2溶液中通入氯气,发生反应2Fe2++Cl22Cl-+2Fe3+,把FeCl2转化为FeCl3,C正确;Fe2+、Cl-都可以被酸性KMnO4溶液氧化,用酸性KMnO4溶液不能检验溶液W中是否还有Fe2+,D错误。 6.A　[解析] KSCN溶液遇Fe3+显红色,A正确;CO还原Fe2O3得到单质Fe,即使黑色固体中有Fe3O4,其溶于盐酸后产生的Fe3+与Fe发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,加入KSCN溶液也不显红色,B错误;N在酸性条件下具有强氧化性,而Fe2+具有还原性,二者发生氧化还原反应,有Fe3+生成,遇KSCN溶液呈红色,不能证明样品变质,C错误;若原溶液中无Fe2+而存在Fe3+,也有此现象,D错误。 7.A　[解析] 由转化关系知,红棕色粉末为氧化铁,铁分别与盐酸、氯气反应生成氯化亚铁和氯化铁,X是Fe,a是Cl2,b是FeCl2,c是FeCl3,d是Fe2O3;Cl2无漂白性,A错误;Fe元素是人体必需的微量元素,B正确;高温下,Fe与水蒸气反应可生成Fe3O4和H2,C正确;苯酚遇FeCl3的水溶液显紫色,D正确。 8.C　[解析] 常温下铁遇到浓硝酸发生钝化,阻止反应进一步进行,A错误;若B不溶于水,则B可能为Fe2O3或氢氧化铁等,B错误;若C为金属阳离子,则C为Fe2+,可用K3[Fe(CN)6]溶液检验,生成蓝色沉淀,Fe2+可由Fe2O3与过量氢碘酸发生氧化还原反应生成,C正确;由图知,Fe在碱性条件下稳定,则Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成Fe,Fe具有强氧化性,并且Fe发生还原反应生成的Fe3+水解后生成的氢氧化铁胶体可以净化水,则Fe能对饮用水进行消毒、净化,D错误。 9.D　[解析] FeCl2溶液分别进入反应釜1和反应釜2,在隔绝空气和通入空气的条件下加入氧化钙反应生成Fe(OH)2和Fe(OH)3,产物在反应釜3中调节pH使铁进一步沉淀,加压过滤后,Fe(OH)2和Fe(OH)3经过后处理得Fe3O4,滤液中含氯化钙,后处理后得氯化钙水合物。空气中氧气具有氧化性,反应釜1中的反应需在隔绝空气条件下进行,其原因是防止Fe2+被空气中氧气氧化为Fe3+,A正确;反应釜2中,加入CaO和分散剂的同时通入空气,氧气将Fe2+氧化Fe3+,Fe3+与氧化钙和水反应生成Fe(OH)3,反应的离子方程式为4CaO+6H2O+4Fe2++O24Fe(OH)3+ 4Ca2+,B正确;为加快反应速率,可采取的措施有适当升高温度、搅拌等,C正确;反应釜3中溶液碱性过强时,Ca2+会转化为Ca(OH)2沉淀,D错误。 10.C　[解析] 在矿渣被碱溶液浸取时,Al2O3转化为可溶性的Na[Al(OH)4],Fe2O3、CuO与碱溶液不反应,通过过滤分离出来,然后再用稀硫酸进行酸浸,Fe2O3、CuO与酸发生反应生成可溶性的Fe2(SO4)3、CuSO4进入溶液,向含Fe2(SO4)3、CuSO4的溶液中通入SO2、加入NaCl,Cu2+、Fe3+被还原,生成CuCl沉淀及Fe2+,将CuCl沉淀过滤除去,然后向滤液中加入双氧水,把Fe2+氧化为Fe3+,同时调节溶液的pH,使Fe3+反应产生碱式硫酸铁沉淀。“碱浸”的目的是除去矿渣中的两性氧化物Al2O3,反应的化学方程式为Al2O3+2NaOH+3H2O2Na[Al(OH)4],适当提高NaOH溶液的浓度,可加快反应速率,A正确;“酸浸”过程中,Fe2O3、CuO与稀硫酸发生的反应为Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O、CuO+H2SO4CuSO4+H2O,所得溶液中的金属阳离子主要是Fe3+、Cu2+,B正确;“去铜”过程中,Cu2+与SO2发生氧化还原反应:2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O2CuCl↓+S+4H+,Fe3+与SO2发生氧化还原反应: 2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++S+4H+,被还原的元素是铜元素和铁元素,C错误;pH过低时,溶液酸性较强,得不到碱式硫酸铁沉淀,pH过高时,溶液碱性较强,部分Fe3+与OH-直接结合生成Fe(OH)3沉淀,导致碱式硫酸铁的产率偏低,故为提高碱式硫酸铁的产率,“调pH”时pH不能过高或过低,D正确。 11.(1)无法完全沉钛,产品纯度降低;不能防止Fe2+被氧化(任意一方面即可) (2)引流,加快过滤速度和防止液体飞溅 (3)温度过低,反应速率慢,温度过高,使NOx逸出,催化效果降低 (4)淡黄 (5)4FeSO4+8NH3·H2O+O24FeOOH↓+4(NH4)2SO4+2H2O (6)AD (7)77 [解析] 钛白粉废渣成分:FeSO4·H2O、TiOSO4及其他难溶物,加入蒸馏水、铁粉纯化后, TiOSO4+(x+1)H2OTiO2·xH2O↓+H2SO4,TiO2·xH2O是沉淀,通过过滤后,得到精制FeSO4溶液,加入氨水和通入空气后,FeSO4溶液转化成FeOOH,再经过系列提纯,最终制得FeOOH固体。(1)纯化过程中TiOSO4+(x+1)H2OTiO2·xH2O↓+H2SO4,铁粉不足将无法完全沉钛,产品纯度降低;并且钛白粉中主要是+2价铁存在,易被氧化,若Fe不足,不能防止Fe2+被氧化等。(2)过滤时漏斗下端紧靠烧杯内壁原因为引流,加快过滤速度和防止液体飞溅。(3)NaNO2与稀H2SO4反应生成气体的反应方程式为 2H++2NNO↑+NO2↑+H2O;当温度过低时,反应速率慢,温度过高会使NO、NO2逸出,催化效果降低。(4)因铁黄氧化铁是淡黄色,故观察到沉淀的颜色变为淡黄色时,证明已经成功制备晶种。(5) NH3·H2O、FeSO4溶液和氧气制备铁黄晶体,反应的化学方程式为4FeSO4+8NH3·H2O+O24FeOOH↓+4(NH4)2SO4+2H2O。(6)鼓气球中空气量太少,装置C中不易控制空气流速,AD正确。(7)测得溶液A=0.8,根据图中信息得到溶液中c(Fe3+)=4.0×10-3 mol·L-1,则样品中Fe3+物质的量为n(Fe3+)=4.0×10-3 mol·L-1×0.1 L×=4.0×10-2 mol,设氧化铁物质的量为x,FeOOH物质的量为y,则有160 g·mol-1 x+89 g·mol-1 y=3.47 g,2x+y=0.04 mol,解得x=0.005 mol,y=0.03 mol,则样品中FeOOH的质量分数:×100%≈77%。 12.(1)FeSO4、Fe2(SO4)3　B (2)①甲　②用止水夹夹紧橡胶管　否　③2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2 (3)Na2SO4　冷却结晶 (4)Ⅰ.5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O　Ⅱ.64.66% [解析] 向工业绿矾中加入50~80 ℃的热水溶解,过滤除杂后得到FeSO4溶液,加入适量的NaOH溶液,发生反应 Fe2++2OH-Fe(OH)2↓,通入一定量的空气,Fe(OH)2被O2氧化,发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,过滤后得到沉淀M为Fe(OH)3,经一系列处理后得Fe3O4,溶液N中含有Na+、S等,经一系列处理后得到的副产品P为Na2SO4。 (1)Fe3O4中含Fe2+和Fe3+,和稀硫酸反应生成的两种盐是FeSO4、Fe2(SO4)3,Fe2+有还原性,酸性高锰酸钾溶液有氧化性且本身是紫红色,反应后褪色,故验证反应后溶液中含有Fe2+的最恰当的试剂是酸性高锰酸钾溶液,B正确。(2)①A装置用于制取CO2,并要求气流稳定,流速可控,故最好选择装置甲。②检查气密性要注意形成密闭空间,则检查装置A气密性的方法为用止水夹夹紧橡胶管,向分液漏斗中加足量水,塞紧玻璃塞,打开玻璃旋塞,过一会儿,水不再滴落,说明气密性良好;如果把分液漏斗改成恒压滴液漏斗,液体一定能滴下,故不可以用上述步骤检验装置的气密性。③CO2与B中的过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气,反应方程式为2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2。(3)由图知,溶液N中含有Na+和S,故副产品P是Na2SO4;由溶液N获得该副产品的操作是加热浓缩→冷却结晶→过滤洗涤→晶体加热至完全失去结晶水。(4)Ⅰ.滴定时Fe2+被酸性KMnO4溶液氧化为Fe3+,本身被还原为Mn2+,发生反应的离子方程式为5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O。Ⅱ.3 g绿矾中,n(FeSO4·7H2O)=5n(KMnO4)=0.010 00 mol·L-1×0.02 L×5×=0.010 00 mol,300 g绿矾中, n(FeSO4·7H2O)=×0.010 00 mol=1 mol,Fe3O4中的Fe来自于绿矾,n(Fe3O4)=n(FeSO4·7H2O)≈0.333 33 mol, m(Fe3O4)=0.333 33 mol×232 g·mol-1≈77.333 g,Fe3O4的产率为×100%=×100%≈64.66%。 学科网（北京）股份有限公司 $