第八讲 铁及其化合物
(时间：45分钟 满分：100分)
考 点
题 号
铁及其化合物的性质
1、2、3、4、5、7、8
铁及其化合物的实验探究
6、9
铁及其化合物的综合应用
10、11
技巧：极端分析法、守恒法
5
一、选择题(本题共7个小题，每题6分，共42分，每个小题只有一个选项符合题意)
1．(原创题)下列关于铁的叙述正确的是 ( )。
①铁能被磁铁吸引，但纯铁易被腐蚀 ②在人体内的血红蛋白中含有铁元素 ③铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族 ④铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧 ⑤铁与强氧化剂硝酸反应的产物仅是Fe(NO3)3 ⑥不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3
A．①③ B．②④
C．②⑤ D．④⑥
解析 当铁中含有杂质时，在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀，而纯铁的抗腐蚀能力较强；铁位于元素周期表的第Ⅷ族，而不是第ⅧB族；铁与强氧化剂反应，能被氧化为Fe3＋，但若铁过量，则Fe3＋被Fe还原为Fe2＋，所以，Fe与HNO3反应的产物可能因铁过量而生成Fe(NO3)2；FeCl2、Fe(OH)3可分别通过化合反应Fe＋2FeCl3===3FeCl2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3制得。故选项B正确。
答案 B
2．(2013·自贡模拟)将几滴KSCN(SCN－是“类卤离子”)溶液加入酸性的含有Fe3＋的溶液中，溶液变成红色，将该红色溶液分为两份，①一份中加入适量KMnO4溶液，红色褪去；②向另一份中通入SO2，红色也褪去。下列说法不正确的是
( )。
A．①红色褪去的原因是KMnO4将SCN－氧化，使Fe(SCN)3消失
B．②红色褪去的原因是SO2将Fe3＋还原为Fe2＋
C．②红色褪去的原因是SO2将SCN－还原
D．SCN－在适当条件下可失去电子被氧化剂氧化为(SCN)2
解析 由于SCN－是“类卤离子”，与卤素离子性质相似，可以被KMnO4(H＋)氧化为(SCN)2，而使红色消失。Fe3＋具有氧化性，可被SO2还原为Fe2＋，也可使红色消失。综上分析可知C项错误。
答案 C
3．(2012·北京海淀高三二模)已知下述三个实验均能发生化学反应。
①
②
③
将铁钉放入硫酸铜溶液中
向硫酸亚铁溶液中滴入几滴浓硝酸
将铁钉放入氯化铁溶液中
下列判断正确的是 ( )。
A．实验①和③中的铁钉只作还原剂
B．上述实验证明氧化性：Fe3＋＞Fe2＋＞Cu2＋
C．实验②中Fe2＋既显氧化性又显还原性
D．实验③中反应的离子方程式为Fe＋Fe3＋===2Fe2＋
解析 实验③中反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
答案 A
4．(2013·广州一模)下列说法正确的是 ( )。
A．Fe在一定条件下与水反应生成H2和Fe(OH)3
B．Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液，溶液显红色
C．FeCl2溶液蒸干灼烧后得到FeCl2固体
D．将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中可制备Fe(OH)3胶体
解析 高温下铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故A错误。Fe3O4溶于盐酸生成Fe3＋和Fe2＋，Fe3＋与KSCN反应得到红色溶液，故B正确。蒸干FeCl2溶液时发生水解，生成Fe(OH)2和易挥发的HCl，由于Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化成Fe(OH)3，所以灼烧后会得到Fe2O3，故C错误。将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中，得到Fe(OH)3沉淀而不是胶体，故D错误。
答案 B
5．(2013·成都模拟)把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO，下列说法正确的是 ( )。
A．反应后生成的盐只为Fe(NO3)3
B．反应后生成的盐只为Fe(NO3)2
C．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为1∶3
D．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为3∶1
解析 由于铁的物质的量为＝0.4 mol，所以在反应的过程中它失去的电子数应介于0.8 mol(此时只产生Fe2＋)和1.2 mol(此时只产生Fe3＋)之间，又产生0.3 mol NO2和0.2 mol NO，即反应过程中硝酸得到的电子物质的量为0.3 mol×(5－4)＋0.2 mol×(5－2)＝0.9 mol，所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2，设前者的物质的量为x，后者的物质的量为y，则由铁原子守恒可得x＋y＝0.4，由得失电子守恒得3x＋2y＝0.9 mol，解得x＝0.1 mol，y＝0.3 mol。
答案 C
6．(2013·东莞联考)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”
解析 过量的铁粉与一定量的稀硝酸反应最终生成的是Fe2＋，A错误；制备氢氧化亚铁应避免被氧气氧化，向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌，B错误；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，D错误。
答案 C
7．(2012·山西临汾模拟)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．线段BD表示Fe3＋物质的量的变化
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
解析 通过题给信息可知，发生反应的先后顺序为：2I－＋Cl2===I2＋2Cl－，2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－。在AB段发生反应2I－＋Cl2===I2＋2Cl－，所以n(I－)＝2 mol；在BD段，发生反应2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，故原溶液中n(Fe2＋)＝4 mol，所以A项正确；从D开始发生反应2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，所以原溶液中n(Br－)＝6 mol，所以B项错误，D项正确；对于C项，根据发生反应的先后顺序判断，也正确。综上，本题选择B。
答案 B
二、非选择题(本题共4个小题，共58分)
8．(14分)(2013·攀枝花预测)A～G各物质间的关系如下图，其中B、D为气态单质。
请回答下列问题：
(1)物质C和E的名称分别为________、________。
(2)可选用不同的A进行反应①，若能在常温下进行，其化学方程式为________________________________________________________________________；
若只能在加热情况下进行，则反应物A应为________。
(3)反应②的化学方程式为________________________________________________________________________。
(4)新配制的F溶液应加入________以防止其转化为G。检验G溶液中阳离子的常用试剂是________，实验现象为
________________________________________________________________________。
解析 因为铁在氧气中燃烧生成Fe3O4，Fe3O4与盐酸反应生成FeCl3、FeCl2，铁与氯气反应生成FeCl3，所以B为O2，C为浓盐酸，G为FeCl3、F为FeCl2、E为Fe3O4；(1)二氧化锰与稀盐酸不反应，所以C的名称应为浓盐酸；(2)KClO3在MnO2作催化剂的条件下，加热分解生成O2，H2O2在MnO2作催化剂条件下常温下生成O2；(4)因为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，所以向Fe2＋溶液中加入铁粉，防止Fe2＋被氧化。
答案 (1)浓盐酸 四氧化三铁
(2)2H2O22H2O＋O2↑ KClO3
(3)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(4)铁粉 KSCN溶液 溶液变红色
9．(15分)某同学欲在实验室中完成Fe与水蒸气反应的实验，装置如图甲、乙。
已知：B中放的是铁粉与石棉绒的混合物，C中放的是干燥剂，E为酒精喷灯，G为带有铁丝网罩的酒精灯。
对比两装置，回答下列问题：
(1)如何检查乙装置的气密性？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)乙装置中湿沙子的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)B处发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)该同学认为欲在乙装置的尖嘴导管处点燃反应产生的气体，装置H必不可少，H的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)对比甲、乙两装置的B和I，B的优点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)向H中加入水没过导管口，连接好装置，微热I，若H中导管口出现气泡，停止加热后导管中出现水柱，证明气密性良好(其他合理答案也可) (2)提供水蒸气 (3)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (4)冷凝水蒸气 (5)使用石棉绒，增大水蒸气与铁粉的接触面积，加快反应速率
10．(14分)铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：
(1)黄铁矿(FeS2)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料。其中一个反应为3FeS2＋8O26SO2＋Fe3O4，有3 mol FeS2参加反应，转移________mol电子。
(2)氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂，反应的离子方程式为________________________________________________________________________；
从腐蚀废液回收得到金属铜，还需要的试剂是________。
(3)与明矾相似，硫酸铁也可用作净水剂，在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中的悬浮物沉降除去，其原因是________________________________________________________________________。
(4)钢铁的电化腐蚀原理如图所示，将该图稍作修改即可成为钢铁电化学防护的简单示意图，请在图中虚线框内作出修改，并用箭头标出电子流动方向。
解析 (1)反应中FeS2中的Fe和S失电子发生氧化反应，O2得电子，8 mol O2得到的电子物质的量为32 mol，即为该反应中转移的电子物质的量。(2)回收铜的过程中，Fe3＋将Cu氧化为Cu2＋，再利用铁将铜置换出来，为除去过量的铁粉可以加入适量稀盐酸或稀硫酸。(3)Fe3＋水解导致溶液呈酸性，在酸性废水中H＋抑制了Fe3＋的水解。(4)电化学防护，可以是原电池原理，也可以是电解原理，故使铁与外加电源的负极相连作阴极即可有效防止钢铁腐蚀。
答案 (1)32 (2)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ 铁粉、稀盐酸(稀硫酸)
(3)酸性废水抑制Fe3＋的水解，使其不能生成有吸附作用的Fe(OH)3胶体
(4)
11．(15分) (2013·广元预测)新型净水剂高铁酸钾(K2FeO4)为暗紫色固体，可溶于水，在中性或酸性溶液中逐渐分解，在碱性溶液中稳定。
工业上制备K2FeO4的常用方法有两种。
方法Ⅰ：次氯酸盐氧化法。
工艺流程如图所示。
(1)完成“氧化”过程中反应的化学方程式：
FeCl3＋____NaOH＋____NaClO→____Na2FeO4＋____＋____。其中氧化剂是____(填化学式)。
(2)“转化”过程中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)上述工艺得到的高铁酸钾常含有杂质，可用重结晶法提纯，操作是：将粗产品用________________溶解，然后________________。
方法Ⅱ：电解法。
以铁为阳极电解氢氧化钠溶液，然后在阳极液中加入KOH。
(4)电解时阳极发生反应生成FeO，该电极反应方程式为________________________________________________________________________。
解析 (1)反应中NaClO是氧化剂，还原产物是NaCl，根据原子守恒，可知反应式中需要补充NaCl和H2O。根据化合价升降法配平化学方程式为2FeCl3＋10 NaOH＋3NaClO===2Na2FeO4＋9NaCl＋5H2O。(2)根据(1)中反应的化学方程式和“转化”后最终得到的产物，可知“转化”过程是在加入KOH溶液后，将Na2FeO4转化为溶解度更小的K2FeO4。(3)因为K2FeO4在中性或酸性溶液中能分解，所以需要将K2FeO4粗产品在稀KOH溶液中溶解，然后加入饱和KOH溶液，冷却结晶。(4)电解时阳极铁在强碱性条件下被氧化为FeO：Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O。
答案 (1)2 10 3 2 9 NaCl 5 H2O NaClO (2)Na2FeO4＋2KOH===K2FeO4＋2NaOH (3)稀KOH溶液 加入饱和KOH溶液，冷却结晶 (4)Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O
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