2015届高考化学一轮复习高效提能训练3-3铁及其化合物

第3章第3节
[热点集训]
1．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
解析赤铁矿的主要成分是Fe2O3；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2；＋3价铁离子遇KSCN溶液变为血红色，但没有沉淀产生，一般可以用此方法检验＋3价铁离子的存在。

答案 C
2．(2013·济南一模)能正确表示下列反应的离子方程式是
A．将铜屑加入Fe3＋溶液中：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
B．将磁性氧化铁溶于盐酸：Fe3O4＋8H＋===3Fe3＋＋4H2O
C．将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合：Fe2＋＋4H＋＋NO－3===Fe3＋＋2H2O＋NO↑D．将铁粉加入稀硫酸中：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
解析B项除生成Fe3＋外还生成Fe2＋，C项没有配平，D项生成Fe2＋而不是Fe3＋。

答案 A
3．用毛笔蘸取少量30% FeCl3溶液在铜片上写一个“Cu”字，放置片刻，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中，下列说法正确的是
A．烧杯中的溶液呈黄色
B．铜片无任何变化
C．铜片上有凹陷的“Cu”字
D．发生了反应：Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋Fe2＋
解析FeCl3与Cu发生反应：2FeCl3＋Cu===CuCl2＋2FeCl2，故烧杯中的溶液为CuCl2和FeCl2，溶液的颜色不是黄色，铜片上有凹陷的“Cu”字，D项离子
方程式两边电荷不守恒，应为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。

答案 C
4．将铁屑溶于过量的稀盐酸后，再加入下列物质，会有Fe3＋生成的是
A．硫酸B．氯水
C．硫酸锌D．氯化铜
解析Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，选项中，H2SO4、ZnSO4、CuCl2均不能与FeCl2反应，但氯水中的Cl2能氧化Fe2＋生成Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

答案 B
5．(2013·福州模拟)某晶体水溶液中加入Fe2＋的溶液，再加稀硝酸溶液立即变红，另取该晶体，加入NaOH溶液共热产生一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，则这种晶体是
A．KSCN B．NH4SCN
C．NH4Cl D．FeCl3
解析稀硝酸能将Fe2＋氧化成Fe3＋，Fe3＋与SCN－作用生成Fe(SCN)3而使溶液变红，故晶体中含有SCN－；该晶体中加入NaOH溶液共热能生成NH3，故晶体中含有NH＋4，则该晶体为NH4SCN。

答案 B
6．(2014·乐山高三教学质量检测)下列各物质的转化关系如下图所示，其中A 是一种高熔点固体，D是一种棕红色固体。

回答下列问题：
(1)C的化学式为________；J的化学式为________。

(2)写出由A生成H的离子反应方程式：_______________________________________。

(3)写出图中由F转化为G反应的离子方程式：_________________________________。

解析根据框图转化可推得：A：Al2O3；B：O2；C：Al；D：Fe2O3；E：Fe；F：FeSO4；G：Fe2(SO3)3；J：Fe2(SO4)3；H：AlO－2。

答案(1)Al Fe2(SO4)3(2)Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O(3)4Fe2＋＋8NH3·H2O＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3↓＋8NH＋4(分步书写也可以)
[能力提升]
[限时45分钟满分100分]
一、选择题(每小题5分，共60分)
1．(2013·南通模拟)下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是
A．工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁
B．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4
C．工业上可用铁质容器储存、运输浓硝酸和浓硫酸
D．氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂
解析FeCl3溶液用作净水剂的原因是Fe3＋水解产生Fe(OH)3胶体，其可吸附水中悬浮物和杂质等并形成沉淀沉降下来，从而起到净水作用。

答案 D
2．下列试剂中，不能使Fe2＋转化为Fe3＋的是
①氯气②NaCl溶液③KMnO4溶液④稀硝酸⑤盐酸⑥NaNO3溶液
A．①②③B．①③④
C．②④⑤D．②⑤⑥
解析要实现Fe2＋转化为Fe3＋，必须加强氧化性物质，②NaCl、⑤HCl均没有强氧化性，⑥NO－3在酸性条件下才表现强氧化性。

答案 D
3．(2014·海淀质检)已知下述三个实验均能发生化学反应。

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①实验证明氧化性：Cu2＋＞Fe2＋，B错误；实验②中Fe2＋显还原性，C 错误；实验③中离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，D错误。

答案 A
4．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是
A．④B．③
C．③④D．①②③④⑤
解析③不反应，实验方案及现象均错；④检验的是Cl－，与Fe3＋的性质无关。

答案 C
5．在含有FeCl3和BaCl2的酸性溶液中，通入足量的SO2后有白色沉淀生成，过滤后，向溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象，下列叙述不正确的是A．白色沉淀是BaSO4和BaSO3
B．溶液的酸性增强
C．白色沉淀是BaSO4
D．FeCl3全部被还原为FeCl2
解析Fe3＋具有氧化性，通入足量SO2后发生氧化还原反应，Fe3＋全部被还原为Fe2＋，所以向溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象，同时SO2被氧化为SO2－4，白色沉淀是BaSO4。

依据2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO2－4＋4H＋可知溶液酸性
增强，B、C、D正确。

因为溶液呈酸性，一定不会生成BaSO3沉淀，A错误。

答案 A
6．通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。

对下列实验事实的解释正确的是
解析2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋，碘单质使淀粉溶液变蓝，A错误；铁锈的主要成分是Fe2O3，B错误；铁与稀硝酸反应生成的气体为NO，不能得到氢气，C 错误；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，D正确。

答案 D
7．向下列物质分别与少量氯水反应所得的溶液中滴入KSCN溶液，不一定显血红色的是
A．氧化铁B．铜铁合金
C．Fe(OH)3D．FeCl2
解析解本题的关键是分析选项中各物质与少量氯水反应能否生成Fe3＋，溶液中含有Fe3＋时，滴入KSCN溶液显血红色。

A项，Fe2O3与氯水中的H＋发生反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，生成Fe3＋；B项，Fe比Cu活泼，Fe与氯水中的Cl2反应生成FeCl3，FeCl3还可能发生反应：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，滴入KSCN溶液不一定显血红色；C项，Fe(OH)3与氯水中的H＋发生反应：Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O，生成Fe3＋；D项，FeCl2与氯水中的Cl2发生氧化还原反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，生成Fe3＋。

答案 B
8．某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，开始时有白色
絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。

下列结论正确的是A．一定有Fe2＋，一定没有Fe3＋、Mg2＋
B．一定有Fe3＋，一定没有Fe2＋、Mg2＋
C．一定有Fe3＋，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋
D．一定有Fe2＋，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋
解析加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的现象是溶液中含有亚铁离子的特性，若有Fe3＋，则产生氢氧化铁的红褐色沉淀会掩盖Fe(OH)2的白色，所以不可能存在，而Mg(OH)2是白色，有可能存在。

答案 D
9．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是
A．若固体中只有铜，则溶液中一定含有Fe2＋，一定不含Cu2＋
B．若固体中只有铜，则溶液中一定含有Fe2＋，可能含有Cu2＋和Fe3＋
C．若固体中只有铜，则溶液中一定含有Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋
D．若固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋解析由于先发生反应：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，后发生反应：Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu。

若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，可能含有Cu2＋，一定不含Fe3＋；若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋，故A、B、C项均错误，D项正确。

答案 D
10．某学生设计了如下方法对X盐进行鉴定：
由此分析，下列结论中正确的是
A．X中一定有Fe3＋B．Z中一定有Fe3＋
C．Y为AgI沉淀D．X一定为FeBr2溶液
解析由反应过程可知，Z与KSCN溶液反应后溶液显血红色，Z中一定有Fe3＋；而X中不一定有Fe3＋，也可能是Fe2＋被酸化硝酸根氧化为Fe3＋，AgI沉淀为黄色而不是淡黄色，AgBr为淡黄色沉淀，所以只有B项正确。

答案 B
11．某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，若向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2＋浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如下图所示。

则稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为
A．1∶1∶1 B．1∶3∶1
C．3∶3∶8 D．1∶1∶4
解析据氧化性由强到弱的顺序HNO3＞Fe3＋＞Cu2＋，可知随铁粉的增加，反应的方程式分别为：
4HNO3(稀)＋Fe===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
4 mol 1 mol 1 mol
2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2
2 mol 1 mol
3 mol
Cu(NO3)2＋Fe===Fe(NO3)2＋Cu
1 mol 1 mol 1 mol
所以原溶液中，Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物质的量之比为(2 mol－1 mol)∶1 mol∶4 mol＝1∶1∶4。

答案 D
12．(2014·温州质检)一定量的Fe和Fe2O3混合物投入2 mol·L－1250 mL的
HNO3溶液中，反应完全后，无固体剩余，生成1.12 L NO气体(标准状况)，再向反应后溶液中加入 1 mol·L－1的NaOH溶液，要使铁元素全部沉淀下来，所加NaOH溶液的体积最少是
A．450 mL B．500 mL
C．400 mL D．无法确定
解析根据氮元素守恒，HNO3最终转变为NaNO3和NO，因此所加入NaOH
的物质的量至少是2 mol·L－1×0.25 L－
1.12 L
22.4 L·mol－1
＝0.45 mol，NaOH溶液的体
积为450 mL。

答案 A
二、非选择题(共40分)
13．(12分)某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性或还原性，请回答下列问题：
(1)除胶头滴管外，你认为本实验必不可缺的一种玻璃仪器是________。

(2)请帮他们完成以下实验报告：
实验目的：___________________________________________。

试剂：铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、锌片、铜片。

实验记录(划斜线部分不必填写)：
实验结论：Fe只有还原性，Fe3＋只有氧化性，Fe2＋既有氧化性，又有还原性。

(3)根据以上结论判断，下列物质中既有氧化性，又有还原性的有________(填序号)。

A．Cl2B．HCl
C．Na＋D．F－E．SO2F．NO2解析(1)常用实验仪器为试管。

(2)实验目的是探究铁及其化合物的氧化性或还原性。

实验记录：①中离子方程式为Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋；②由离子方程式知Fe2＋具有氧化性；③Fe3＋被Fe还原，现象为铁粉溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色；④由实验现象和结论可知，实验内容应为向FeCl3溶液中加入了铜单质。

(3)物质中元素处于中间价态的既有氧化性，又有还原性。

答案(1)试管(2)探究铁及其化合物的氧化性或还原性①Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋②Fe2＋具有氧化性③铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色④在FeCl3溶液中加入铜片(3)A、B、E、F
14．(14分)(2014·南山中学月考)垃圾是放错地方的资源，工业废料也可以再利用。

某化学兴趣小组在实验室中用废弃的含铝、铁、铜的合金制取硫酸铝溶液、硝酸铜晶体和铁红(Fe2O3)。

实验方案如下：
(1)写出滤液A中加入足量硫酸后所发生反应的离子方程式：______________________________________________________________________ __。

(2)已知Fe(OH)3沉淀的pH是3～4，溶液C通过调节pH可以使Fe3＋沉淀完全。

下列物质中可用作调整溶液C的pH的试剂是________(填序号)。

A．铜粉B．氨水
C．氢氧化铜D．碱式碳酸铜
(3)常温，若溶液C中金属离子均为1 mol·L－1，K sp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，
K sp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20。

控制pH＝4，溶液中c(Fe3＋)＝_____________________________________，
此时________Cu(OH)2沉淀生成(填“有”或“无”)。

(4)将20 mL Al2(SO4)3溶液与等物质的量浓度的Ba(OH)2溶液70 mL混合，反应的离子方程式为__________________________________________________________________。

(5)在0.1 L的混合酸溶液中，c(HNO3)＝2 mol·L－1，c(H2SO4)＝3 mol·L－1，将0.3 mol的铜放入加热充分反应后，被还原的HNO3的物质的量为________。

解析(3)c(Fe3＋)＝4.0×10－38
（10－10）3
＝4.0×10－8 mol·L－1，c(Cu2＋)·c2(OH－)＝1×(10
－10)3＝1.0×10－30＜K sp[Cu(OH)2]，所以无Cu(OH)2沉淀生成。

(5)3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
0.3 mol 0.8 mol 0.2 mol
所以被还原的HNO3为0.2 mol。

答案(1)AlO－2＋4H＋===Al3＋＋2H2O(2)CD(3)4.0×10－8无
(4)2Al3＋＋3SO2－4＋3Ba2＋＋7OH－===3BaSO4↓＋Al(OH)3↓＋AlO－2＋2H2O
(5)0.2 mol
15．(14分)硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上作补血剂。

某课外小组的同学欲测定该补血剂中铁元素的含量。

实验步骤如下：
请回答下列问题：
(1)证明步骤①滤液中含有Fe2＋的方法是：取样，先滴加KSCN溶液，再滴加________，该过程的现象为：
_____________________________________________________________。

(2)步骤②加入过量H 2O 2的目的是：______________________________________。

(3)步骤③中反应的离子方程式是：_______________________________________。

(4)步骤④中一系列处理的操作步骤：过滤、________、灼烧、________、称量。

(5)若实验中铁无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为________ g 。

解析 (1)证明步骤①滤液中含有Fe 2＋的方法是：取样，先滴加KSCN 溶液，再滴加氯水(或双氧水、稀硝酸等)，若滤液由浅绿色变为红色，则说明滤液中含有Fe 2＋。

(2)由于H 2O 2具有氧化性，加入过量H 2O 2的目的是：将Fe 2＋全部氧化为Fe 3＋。

(3)步骤③的目的是：将Fe 3＋全部转化为Fe(OH)3，所以步骤③需加入过量的NaOH 溶液或氨水，反应的离子方程式是：Fe 3＋＋3OH －===Fe(OH)3↓[或Fe 3＋＋3NH 3·H 2O===Fe(OH)3↓＋3NH ＋4]。

(4)步骤④的目的是：将产生的红褐色悬浊液分离，最终得到固体Fe 2O 3，所以步骤④的操作步骤是：过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。

(5)由于实验中铁无损耗，根据铁元素守恒得，每片补血剂中m (Fe)＝⎝ ⎛⎭
⎪⎫2×56×a 2×56＋3×16÷10 g ＝0.07a g 。

答案 (1)氯水(或双氧水、稀硝酸等合理氧化剂) 溶液由浅绿色变为红色 (2)将Fe 2＋全部氧化为Fe 3＋ (3)Fe 3＋＋3OH －===Fe(OH)3↓[或Fe 3＋＋3NH 3·H 2O===Fe(OH)3↓＋3NH ＋4]
(4)洗涤 冷却 (5)0.07a。