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第三节 铁及其重要化合物
题号 1 2 3 4 5 5－1 5－2 6 6－1 6－2 6－3 7 8
答案
一、单项选择题
1．(2012•广东模拟)下列化学反应的离子方程式正确的是( )
A．氢氧化亚铁溶于稀硝酸：Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
B．醋酸与NaHCO3溶液反应：H＋＋HCO—3===CO2↑＋H2O
C．向KI溶液中加入FeCl3溶液：Fe3＋＋2I—===Fe2＋＋I2
D．将铝片加入烧碱溶液中：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑
2．下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤
D．Fe3＋与KSCN产生血红色沉淀
3．下列中学常见实验的现象或表述正确的是( )
A．过量的铁投入到一定量的稀硝酸中，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液显血红色
B．制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁
C．检验红砖中的氧化铁成分，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KSCN溶液2～3滴即可
D．向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会，然后冷却、过滤，滤纸上的物体为“蓝色固体”
4．(2012•广东模拟)有关铁的下列说法错误的是( )
A．用NaOH可以把NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液区别开来
B．用FeCl3溶液腐蚀铜线路板：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
C．用过量氨水除去Al3＋溶液中的少量Fe3＋
D．除去FeCl3酸性溶液中少量的FeCl2：加入稍过量双氧水后放置
5．(2011•烟台调研)向含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.1 mol的混合溶液中加入0.1 mol铁粉，充分搅拌后，Fe溶解，在溶液中不存在Fe3＋，同时析出0.1 mol Ag。下列结论错误的是( )
A．氧化性：Zn2＋＞Cu2＋＞Fe3＋＞Ag＋
B．Fe3＋的氧化性大于Cu2＋
C．溶液中Cu2＋与Fe2＋的物质的量之比为1 2
D．1 mol Fe可还原2 mol Fe3＋
5题变式
5－1.将Cu片放入0.1 mol•L－1FeCl3溶液中，反应一定时间后取出Cu片，溶液中c(Fe3＋) c(Fe2＋)＝2 3，则Cu2＋与Fe3＋的物质的量之比为( )
A．3 2 B．3 5 C．3 4 D．4 3
5－2.把一定量铁粉放入氯化铁溶液中，完全反应后，所得溶液中Fe2＋和Fe3＋的浓度恰好相等，则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比为( )
A．1 1 B．1 2 C．2 3 D．3 2
6．将一定量的Fe和Fe2O3的混合物投入250 mL 2 mol/L硝酸溶液中，反应完全后生成1.12 L NO(标准状况)，再向反应后的溶液中加入1 mol/L NaOH溶液，要使铁元素完全沉淀下来，所加入NaOH溶液的体积最少是( )
A．450 mL B．500 mL C．400 mL D．不能确定
6题变式
6－1.把7.2 g铁粉投入某硝酸溶液中，充分反应剩余固体1.6 g，产生NO2和NO的混合气体0.08 mol。若不考虑N2O4的存在，则原HNO3溶液中HNO3物质的量为( )
A．0.34 mol B．0.38 mol C．0.28 mol D．0.2 mol
6－2.某CuSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4的混合溶液共100 mL，已知溶液中阳离子的浓度相同(不考虑水解)，且SO2－4的物质的量浓度为6 mol/L，则此溶液最多可溶解铁粉的质量为( )
A．5.6 g B．11.2 g C．22.4 g D．33.6 g
6－3.向Fe2O3和Fe粉组成的混合物中，加入适量的稀硫酸，各物质恰好完全反应。测得所得溶液中不含Fe3＋，且Fe2＋与H2的物质的量之比为4 1，那么在反应前Fe2O3、Fe和H2SO4之间物质的量之比为( )
A．1 1 1 B．1 2 3 C．1 2 4 D．2 3 5
二、双项选择题
7．(2011•济南模拟)向FeI2、FeBr2的混合溶液中通入适量氯气，溶液中某些离子的物质的量变化如下图所示(已知：2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－，2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2)。则下列有关说法中，不正确的是( )
A．还原性：I－＞Br－＞Fe2＋
B．原混合溶液中FeBr2的物质的量为6 mol
C．当通入2 mol Cl2时，溶液中已发生的离子反应可表示为 2Fe2＋＋2I－＋2Cl2===2Fe3＋＋I2＋4Cl－
D．原溶液中：n(Fe2＋) n(I－) n(Br－)＝2 1 3
8．用足量的稀硫酸溶解FeS和Fe(OH)3的混合物28.3 g，最终得到沉淀1.6 g，则原混合物中FeS的质量可能是( )
A．4.4 g B．7.8 g C．13.5 g D．17.6 g
三、非选择题
9．已知A为常见的金属单质，且B为黑色晶体，F为红褐色固体。根据下图所示的关系，回答下列问题。
(1)化学式：A为________，B为________。
(2)④的离子方程式：________________________________。
⑤的离子方程式：__________________________________。
(3)由E→F的实验现象：____________________________。
写出⑧的化学方程式：_____________________________。
10．聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3－0.5n]m，广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO4•7H2O)过程如下：
(1)验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法是
________________________________________________________________________。
(2)实验室制备、收集干燥的SO2，所需仪器如下。装置A产生SO2，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→______→______→______→______→f，装置D的作用是________，装置E中NaOH溶液的作用是______________。
(3)制备绿矾时，向溶液X中加入过量______，充分反应后，经______操作得到溶液Y，再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。
(4)溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数，用pH试纸测定pH的操作方法为____________________________________________
____________________________________________________________________________________________________。
若溶液Z的pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数偏__________。
11．(2012•四川高考)下列框图中的字母分别代表一种常见的物质或其溶液，相互之间的转化关系如下图所示(部分产物及反应条件已略去)。已知A、B为气态单质，F是地壳中含量最多的金属元素的单质，E、H、I为氧化物，E为黑色固体，I为红棕色气体，M为红褐色沉淀。
请回答下列问题：
(1)B中所含元素位于周期表中第______周期______族。
(2)A在B中燃烧的现象是____________________________。
(3)D＋E→B的反应中，被氧化与被还原的物质的量之比是__________________。
(4)G＋J→M的离子方程式是__________________________。
(5)Y受热分解的化学方程式是________________________。
12．(2012•新课标高考)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0.54 g的FeClx样品，溶解后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0.40 mol•L－1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0 mL，计算该样品中氯的物质的量，并求出FeClx中x的值______(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________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MnO2Zn电池类似，K2FeO4Zn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______________________________。
参考答案
一、单项选择题
1．解析：氢氧化亚铁溶于稀硝酸不仅发生了酸碱中和反应，而且强氧化性的稀硝酸能把Fe2＋氧化为Fe3＋，所以A错；醋酸是弱酸所以应该写成化学式，所以B错；选项C的离子方程式电荷不守恒，所以C错。
答案：D
2．解析：赤铁矿的主要成分是Fe2O3，所以A错；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2；Fe3＋遇到KSCN出现血红色溶液，所以D错。
答案：C
3．解析：.过量的铁投入到一定量的稀硝酸中得到的是硝酸亚铁，不会出现血红色，所以A错；氢氧化亚铁很容易被氧气氧化，所以边加氢氧化钠溶液边搅拌的话很容易被氧化为氢氧化铁，所以B错；CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu(OH)2沉淀，加热后过滤，滤纸上留有的是CuO，CuO为黑色固体，所以D错。
答案：C
4．解析：氨水既能和Al3＋反应，也可以和Fe3＋反应，所以无法除去Al3＋溶液中的少量Fe3＋。
答案：C
5．解析：根据金属活动性顺序，银的还原性较差，失去电子变成Ag＋，其氧化性较强。铁粉先跟Ag＋反应，然后再与Fe3＋反应，由化学方程式或电子守恒得，银离子、铁离子完全反应后铁粉没有剩余，B、C选项正确。一个铁原子失两个电子，一个Fe3＋得一个电子，所以1 mol 铁原子可还原2 mol Fe3＋。故选A项。
答案：A
5题变式
5－1.解析：反应的化学方程式为Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。设溶液的体积为1 L，生成的n(Fe2＋)＝2a，则消耗的n(Fe3＋)＝2a，生成的n(Cu2＋)＝a，因此反应后溶液中n(Fe3＋)＝0.1 mol－2a, 所以有关系式：(0.1 mol－2a) 2a＝2 3，得出a＝0.03 mol。溶液中c(Cu2＋)＝0.03 mol，反应后溶液中c(Fe3＋)＝(0.1－2×0.03)mol＝0.04 mol，故溶液中Cu2＋与Fe3＋的物质的量之比为3 4。
答案：C
5－2.解析：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
1 2 3
从上述离子方程式得，若反应2 mol Fe3＋(即已反应的Fe3＋)，生成3 mol Fe2＋，而所得溶液中Fe2＋和Fe3＋的浓度恰好相等，即未反应的Fe3＋的物质的量为3 mol，所以答案为2 3。
答案：C
6．解析：本题涉及的反应较多，况且铁最终是以Fe(OH)3还是以Fe(OH)2的形式沉淀，难以确定；硝酸是否过量也不能确定，计算较困难。但若从NaOH的角度考虑，加入的NaOH恰好使铁元素完全沉淀，最终的溶液为硝酸钠溶液。不难得出：n(NaOH)＝n(NO－3)＝n(HNO3)－n(NO)＝0.25 L×2 mol•L－1－0.05 mol＝0.45 mol，V(NaOH)＝0.45 L＝450 mL。
答案：A
6题变式
6－1.解析：因为有铁粉剩余则生成的盐为Fe(NO3)2，HNO3已反应完。参与反应的n(Fe)＝7.2 g－1.6 g56 g/mol＝0.1 mol，n[Fe(NO3)2]＝n(Fe)＝0.1 mol，则原溶液中n(HNO3)＝2n[Fe(NO3)2]＋[n(NO2)＋n(NO)]＝2×0.1 mol＋0.08 mol＝0.28 mol。
答案：C
6－2.解析：设溶液中CuSO4的浓度为x mol•L－1，因为阳离子浓度相同，所以Fe2(SO4)3和H2SO4的浓度都是0.5x mol•L－1，又因为SO2－4的物质的量浓度为6 mol•L－1，所以有等式x＋1.5x＋0.5x＝6 mol•L－1，计算x＝2 mol•L－1，所以原溶液中CuSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4的浓度分别为2 mol•L－1、1 mol•L－1、1 mol•L－1，计算可知分别溶解铁粉的量为0.2 mol、0.1 mol、0.1 mol，质量总共为22.4 g，故选C。
答案：C
6－3.解析：设反应后产生H2的量为1 mol，则溶液中的Fe2＋为4 mol，所以与硫酸反应的Fe为1 mol，消耗硫酸也为1 mol，又因为反应后的溶液中不含Fe3＋，所以剩下的3 mol Fe2＋是因为发生了以下两个反应Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，可知Fe2O3、Fe之比为1 1，所以反应前的Fe2O3为1 mol，Fe为2 mol，硫酸为4 mol，即1 2 4。
答案：C
二、双项选择题
7．解析：因为还原性I－＞Fe2＋＞Br－，所以通入的Cl2先与I－反应，随后与Fe2＋反应，最后与Br－反应；从图上可看出，n(I－)＝2 mol，n(Fe2＋)＝4 mol，n(Br－)＝6 mol。原混合溶液中FeBr2的物质的量为3 mol，当通入2 mol Cl2时，I－消耗1 mol Cl2，剩余的1 mol Cl2与 Fe2＋反应，溶液中已发生的离子反应可表示为2Fe2＋＋2I－＋2Cl2===2Fe3＋＋I2＋4Cl－。故选A、B两项。
答案：AB
8．解析：列出反应的化学方程式：
FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑，Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O,2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋2H＋＋S↓由方程式可算出，要生成1.6 g硫，须有m(FeS)＝4.4 g，m[Fe(OH)3]＝10.7 g，因4.4＋10.7＝15.1(g)＜28.3(g)，说明混合物过量。所以：①当FeS完全反应时，有FeS 4.4 g；②当Fe(OH)3完全反应时，有Fe(OH)3 10.7 g，则混合物中FeS的质量为28.3－10.7＝17.6(g)。
答案：AD
三、非选择题
9．(1)Fe Fe3O4
(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(3)沉淀由白色很快变为灰绿色，最后变为红褐色
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
10．解析：(1)检测SO2气体一般情况下是将混合气体通入品红溶液中。(2)装置B为收集装置，C为干燥装置，D为防倒吸装置，E为尾气吸收装置。
(3)加过量铁屑，使溶液中的Fe3＋全部转化为Fe2＋，把剩余的铁屑过滤除去。
(4)pH减小，聚铁分子式中[Fe2(OH)n(SO4)3－0.5n]m的SO2－4就增多，OH－就减少，利用极限法，Fe(OH)3和Fe2(SO4)3 的质量相同时，Fe(OH)3中铁元素质量分数大，所以pH减小，聚铁中铁的质量分数偏小。
答案：(1)将气体通入少量品红溶液，溶液褪色，加热后溶液恢复原色
(2)d e c b 防止倒吸 吸收多余的SO2
(3)铁屑 过滤
(4)将试纸放在点滴板(或表面皿)上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取少许待测液，点在pH试纸的中部，待变色后与标准比色卡对比，读出读数 低(或小)
11．解析：根据转化关系和题中所给的信息可以判断：A为H2、B为Cl2、C为NaOH、D为HCl、E为MnO2、F为Al、G为NaAlO2、H为Fe2O3、I为NO2、J为FeCl3、M为Fe(OH)3、N为HNO3。
(1)B中含有的氯元素位于元素周期表第三周期第ⅦA族。
(2)H2在Cl2中燃烧产生苍白色的火焰。
(3)浓盐酸与二氧化锰发生的反应为MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，反应中被氧化(注意发生反应的HCl只有一半被氧化)与被还原的物质的物质的量之比是2 1。
(4)NaAlO2与FeCl3在溶液中发生双水解反应：3AlO－2＋Fe3＋＋6H2O=====△3Al(OH)3↓＋Fe(OH)3↓。
(5)硝酸铁受热分解生成氧化铁、二氧化氮和氧气，化学反应方程式为：4Fe(NO3)3=====△2Fe2O3＋12NO2↑＋3O2↑。
答案：(1)三 ⅦA
(2)产生苍白色火焰
(3)2 1
(4)3AlO－2＋Fe3＋＋6H2O===3Al(OH)3↓＋Fe(OH)3↓
(5)4Fe(NO3)3=====△2Fe2O3＋12NO2↑＋3O2↑
12．解析：本题以铁的化合物为知识背景，综合考查元素化合物知识、离子方程式、电极反应式的书写，同时考查学生的化学计算能力。(1)由题意知FeClx中n(Cl)＝n(OH－)，首先求出n(Cl)，然后结合FeClx的质量求出n(Fe)，根据氯化物中n(Fe) n(Cl)可求出x值。(2)设混合样品中FeCl2、FeCl3的物质的量分别为x、y，则有(x＋y) (2x＋3y)＝1 2.1，x＝9y，因此样品中FeCl3的物质的量分数为：yx＋y＝y9y＋y＝0.1。实验室中制备FeCl2可用铁粉与盐酸反应，而制备FeCl3可用Fe与Cl2反应得到。(3)Fe3＋具有氧化性，可将I－氧化为I2：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。(4)KClO作为氧化剂，还原产物为KCl，Fe3＋―→FeO2－4，失3e－，ClO－―→Cl－，得2e－，根据电子守恒及电荷守恒可写出其反应的离子方程式：2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO2－4＋5H2O＋3Cl－(或2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO2－4＋5H2O＋3Cl－)。在K2FeO4Zn碱性电池中，正极得电子被还原，其电极反应式为FeO2－4＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－，负极Zn被氧化，其电极反应式为：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，将两极得失电子数守恒后合并可得总反应式：2FeO2－4＋8H2O＋3Zn===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－。
答案：(1)n(Cl)＝0.025 0 L×0.40 mol•L－1＝0.010 mol，
0．54 g－0.010 mol×35.5 g•mol－1＝0.185 g，
n(Fe)＝0.185 g56 g•mol－1≈0.003 3 mol，
n(Fe) n(Cl)＝0.003 3 0.010＝1 3，x＝3。
(2)0.10 盐酸 氯气
(3)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2(或2Fe3＋＋3I－===2Fe2＋＋I－3)
(4)2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO2－4＋5H2O＋3Cl－
FeO2－4＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－
2FeO2－4＋8H2O＋3Zn===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－