高考一轮复习化学试题(通用版)第三章第10讲铁及其化合物的转化关系

课时规范练10
一、选择题:每小题只有1个选项符合题意。

1.高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂,在水处理过程中,高铁酸钾转化为
Fe(OH)3胶体,制备高铁酸钾流程如图所示。

下列叙述不正确的是()
A.反应Ⅰ的化学方程式是2Fe+3Cl22FeCl3
B.用FeCl2溶液吸收反应Ⅰ中尾气所得产物可再利用
C.反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3
D.用K2FeO4对饮用水杀菌消毒的同时,Fe(OH)3胶体吸附杂质净化水
Ⅰ中尾气为氯气,因此可用FeCl2溶液作为反应Ⅰ中尾气吸收剂,生成FeCl3,且反应后溶液进入反应Ⅱ进行反应,B正确;反应中Cl元素化合价由+1价降低为-1价,Fe元素化合价由+3价升高到+6价,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2,C错误;K2FeO4中+6价铁具有强氧化性,用于饮用水杀菌消毒,得到的还原产物铁离子水解生成Fe(OH)3胶体,能吸附杂质达到净化水的目的,D正确。

2.(2023辽宁抚顺模拟)如图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3(已知:FeCl3遇水易水解),则下列说法正确的是()
A.该实验中用于制Cl2的KMnO4也可以换成MnO2
B.仪器的接口顺序为a→e→d→h→i→c→b→g
C.可将制得的FeCl3先溶于较浓的盐酸中,再加水至指定体积,配成一定浓度的FeCl3溶液
D.用于干燥Cl2的浓硫酸可换成碱石灰
MnO2与浓盐酸不发生反应,不能换成MnO2,A错误;KMnO4与浓盐酸反应制取的Cl2中混有HCl、H2O(g),先通过饱和NaCl溶液除去HCl,再通过浓硫酸除去H2O(g),干燥Cl2与铁粉反应生成FeCl3,用NaOH溶液吸收尾气Cl2,由于FeCl3遇水易水解,在连接盛有NaOH溶液洗气瓶前要接盛有浓硫酸的洗气瓶,防止NaOH溶液中H2O(g)进入,故仪器的接口顺序为a→e→d→c→b→h→i(或
i→h)→c→b→g,B错误;FeCl3易发生水解反应,配制其溶液时,要先将FeCl3溶于较浓盐酸中,再加水稀释,C正确;Cl2可与碱石灰反应,故用于干燥Cl2的浓硫酸不能换成碱石灰,D错误。

3.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,由该图可预测含铁微粒间相互转化时所需试剂。

下列推断不合理的是()
A.M一定为FeO
B.若R为单质,则常温下浓硫酸可使R钝化
C.若Q为金属阳离子,则可用K3[Fe(CN)6]溶液检验
D.Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成Fe O42-
中含有+2价铁,且所含电荷数为0,可能是FeO或Fe(OH)2,A错误;R为0价铁元素,且为单质,则为Fe单质,常温下浓硫酸可以使Fe钝化,B正确;若Q为金属阳离子,化合价为+2价,则为Fe2+,与
K3[Fe(CN)6]反应会生成蓝色沉淀,可用K3[Fe(CN)6]溶液检验,C正确;Fe O42-中Fe元素为+6价,据题图可知Fe O42-在碱性环境中稳定存在,则Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成Fe O42-,D正确。

4.某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3,向其中逐渐加入铁粉,溶液中Fe2+的浓度与加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示。

则溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的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:稀溶液中各物质的氧化性顺序为HNO3>Fe(NO3)3>Cu(NO3)2,加入铁粉后会依次发生氧化还原反应:①Fe+4HNO3Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,②Fe+2Fe3+3Fe2+,③Fe+Cu2+Cu+Fe2+。

从题图中可知铁为1 mol时,无Fe2+生成,发生反应①,消耗硝酸的物质的量为4 mol,生成1 mol Fe3+。

再加入1 mol铁粉发生反应②生成Fe2+的物质的量为3 mol,反应的Fe3+的物质的量为2 mol,则原溶液中
Fe3+的物质的量为2 mol-1 mol=1 mol;再加入1 mol铁粉发生反应③,此时生成Fe2+的物质的量为1 mol,说明原溶液中Cu2+的物质的量为1 mol。

综上所述可知,原溶液中含1 mol Fe(NO3)3、1 mol
Cu(NO3)2和4 mol HNO3,故稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物质的量浓度之比为1∶1∶4。

5.(2023华南师大附中模拟)FeCO3与砂糖混用可以作补血剂,实验室里制备FeCO3的实验流程如图所示,下列说法不正确的是()
A.产品FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO
B.“沉淀”步骤发生反应的离子方程式为Fe2++2HC O3-FeCO3↓+CO2↑+H2O
C.过滤操作的常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒
D.可利用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质
受热分解生成FeO和CO2,在空气中高温加热,FeO能迅速氧化生成Fe3O4,A错误;“沉淀”
3
步骤向FeSO4溶液中加入NH4HCO3溶液,Fe2+与HC O3-电离产生的C O32-结合生成FeCO3沉淀,促进了HC O3-的电离,电离产生的H+与HC O3-反应生成CO2和H2O,B正确;Fe2+被氧化生成Fe3+,则引起FeSO4溶液变质,若滴加KSCN溶液,溶液变红色,则证明FeSO4变质,否则不变质,D正确。

6.(2022浙江6月选考,22)关于化合物FeO(OCH3)的性质,下列推测不合理的是()
A.与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O
B.隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O
C.溶于氢碘酸(HI),再加CCl4萃取,有机层呈紫红色
D.在空气中,与SiO2高温反应能生成Fe2(SiO3)3
解析:化合物FeO(OCH3)中Fe的化合价为+3价,CH3O-带1个单位负电荷。

化合物FeO(OCH3)中Fe 的化合价为+3价,故其与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O,反应原理为FeO(OCH3)+3HCl
FeCl3+H2O+CH3OH,A正确;化合物FeO(OCH3)中Fe的化合价为+3价,C的化合价为-2价,若隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O则得失电子总数不相等,不符合氧化还原反应规律,即不可能生成FeO、CO2、H2O,B错误;化合物FeO(OCH3)中Fe的化合价为+3价,故其溶于氢碘酸(HI)生成的Fe3+能将I-氧化为I2,反应原理为2FeO(OCH3)+6HI2FeI2+I2+2H2O+2CH3OH,再加CCl4萃取,有机层呈紫红色,C正确;化合物FeO(OCH3)在空气中高温反应生成Fe2O3、CO2和H2O,Fe2O3为碱性氧化物,SiO2为酸性氧化物,故化合物FeO(OCH3)与SiO2高温反应能生成Fe2(SiO3)3,D正确。

7.(2023湖北七市联合调研改编)以赤铁矿(主要成分为Fe2O3,含少量Al2O3)为原料制备无水FeCl2的工艺流程如下。

下列说法正确的是()
A.试剂1可用NaOH溶液
B.鉴别溶液2中金属阳离子可用K3[Fe(CN)6]溶液
C.反应3为分解反应
D.将溶液3蒸干可制得无水FeCl2
1为NaOH溶液,加入试剂的目的是将Al2O3溶解转化为NaAlO2,从而除去杂质,A正确;溶液2为FeCl3溶液,鉴别溶液中的Fe3+应选择KSCN溶液,B错误;反应3为FeCl3溶液与Fe发生化合反应生成FeCl2,C错误;FeCl2中Fe2+具有还原性和水解性,若直接将溶液蒸干无法制得无水FeCl2,应隔绝空气,在HCl气流中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到无水FeCl2,D错误。

8.硫酸亚铁铵可由硫酸亚铁和饱和硫酸铵溶液混合制备,其化学式为FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O,下图是在常温下制备硫酸亚铁铵晶体的实验装置,最终可在装置①的底部结晶出硫酸亚铁铵。

下列说法错误的是()
A.实验所用铁屑用30%的NaOH溶液煮沸可以除去铁屑表面的油污
B.装置①中硫酸亚铁铵结晶析出的可能原因是常温下①中混合溶液中硫酸亚铁铵的溶解度最小
C.待锥形瓶内的铁屑全部耗尽后,关闭K2、K3,打开K1
D.NaOH溶液的作用是除去杂质气体H2S
溶液可与油脂发生皂化反应,使其从铁屑表面去除,描述正确,A正确;硫酸亚铁与硫酸铵溶液混合就能得到硫酸亚铁铵晶体,说明硫酸亚铁、硫酸铵、硫酸亚铁铵三种物质中,硫酸亚铁铵的溶解度最小,在溶液中先析出,B正确;反应一段时间,待装置内空气排尽,就关闭K2、K3,打开K1,描述错误,C错误;铁屑中有FeS杂质,与酸反应有杂质气体H2S生成,利用NaOH溶液除去杂质气体H2S,D 正确。

9.(2022广东普宁模拟)LiFePO4作为锂离子电池的正极材料,具有众多优点,工业上以废铁屑为原料制备LiFePO4的一种流程如下。

下列有关说法错误的是()
A.“酸溶”时可适当加热提高溶解速率
B.“沉铁”过程中H2O2的作用是氧化Fe2+
C.“煅烧”过程反应的化学方程式为Li2CO3+H2C2O4+2FePO42LiFePO4+3CO2↑+H2O
D.“煅烧”过程中,每消耗1 mol H2C2O4,转移电子4 mol
解析:将废铁屑粉碎、适当提高温度、适当增大硫酸的浓度等,均可以提高废铁屑的溶解速率,A正确;“沉铁”过程中2H3PO4+2FeSO4+H2O22FePO4↓+2H2O+2H2SO4,双氧水中O的化合价降低,被还原,为氧化剂,B正确;FePO4中加入碳酸锂和草酸后煅烧得到产品LiFePO4,反应的化学方程式为
Li2CO3+H2C2O4+2FePO42LiFePO4+3CO2↑+H2O,Fe由+3价变成+2价,“煅烧”过程中,每消耗1 mol H2C2O4,转移电子2 mol,C正确、D错误。

10.由硫铁矿烧渣(主要成分:Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O),再通过绿矾制备铁黄[FeO(OH)]的流程如下:
已知:FeS2和铁黄均难溶于水。

下列说法不正确的是()
A.步骤①最好用硫酸来溶解烧渣
B.步骤②涉及离子反应:FeS2+14Fe3++8H2O15Fe2++2S O42-+16H+
C.步骤③将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,可得纯净绿矾
D.步骤④反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)3
解析:要制得绿矾,为了不引入其他杂质,步骤①最好选用硫酸来溶解烧渣,A正确;加入FeS2后得到的溶液经步骤③可得到绿矾,则步骤②中FeS2和Fe3+发生氧化还原反应,生成了FeSO4,离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O15Fe2++2S O42-+16H+,B正确;步骤③由FeSO4溶液得到绿矾应蒸发浓缩、冷却结晶而不是蒸发结晶,C错误;步骤④中若反应条件控制不当,则会使铁黄中混有Fe(OH)3,D正确。

11.(2023天津北辰联考)某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O),设计了如下流程:
下列说法不正确的是()
A.固体1中一定含有SiO2
B.溶解烧渣选用硫酸,试剂X选用铁粉
C.若在溶液1中直接加NaOH至过量,得到的沉淀用硫酸溶解,其溶液经结晶分离也可得到
FeSO4·7H2O
D.得到FeSO4·7H2O产品的过程中,须控制条件防止其氧化和分解
(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考虑其他杂质)加入足量硫酸,其中Fe2O3、Al2O3与足量的酸反应,转化为Fe3+和Al3+,则溶液1中含有Fe3+和Al3+,SiO2不与酸反应,则固体1含有SiO2,向溶液1中加入试剂X的目的是将Fe3+还原为Fe2+,故试剂X为铁粉,然后加入NaOH溶液调节pH将Al3+转化为Al(OH)3沉淀,则固体2含有Al(OH)3沉淀,溶液2为FeSO4,最后溶液2经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到七水合硫酸亚铁晶体。

固体1中一定有SiO2,A正确;溶解烧渣选用足量稀硫酸,试剂
X选用铁粉,B正确;溶液1中含有铁离子和铝离子,加过量的氢氧化钠,铝离子转化为偏铝酸根离子,铁离子与氢氧根离子结合生成氢氧化铁沉淀,最终得到的是硫酸铁而不是硫酸亚铁,C错误;亚铁离子易被空气中的氧气氧化,而且亚铁离子会发生水解反应生成氢氧化亚铁,则从溶液2得到FeSO4·7H2O 产品的过程中,须控制条件防止其水解和氧化,D正确。

二、非选择题
12.K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)易溶于水,难溶于乙醇,常用作有机反应的催化剂。

某同学利用下图装置制备FeC2O4·2H2O,再制备三草酸合铁酸钾。

回答下列问题:
(1)打开K1、K3和K4,关闭K2,制备FeSO4。

为使生成的FeSO4溶液与H2C2O4溶液接触,应进行的操作为,B中生成FeC2O4·2H2O沉淀的离子方程式为。

(2)向FeC2O4·2H2O中加入过量饱和K2C2O4溶液,水浴加热并缓慢滴加H2O2溶液,制得
K3[Fe(C2O4)3],同时有红褐色沉淀生成,该反应的化学方程式
为;将上述混合物煮沸,加入饱和H2C2O4溶液,充分反应后缓慢加入乙醇,结晶、抽滤、洗涤、干燥得到目标产物。

将混合物煮沸的目的是;H2C2O4的作用是。

答案:(1)关闭K3,打开K2Fe2++H2C2O4+2H2O FeC2O4·2H2O↓+2H+
(2)6FeC2O4·2H2O+3H2O2+6K2C2O44K3[Fe(C2O4)3]+2Fe(OH)3↓+12H2O除去过量的H2O2,防止与饱和H2C2O4溶液发生反应将红褐色沉淀Fe(OH)3转化为K3[Fe(C2O4)3],提高产率
A中铁和稀硫酸反应生成FeSO4和氢气,打开K1、K3和K4,制取的氢气将装置内空气全部排尽,再利用压强差将FeSO4溶液压至装置B中与H2C2O4溶液反应,用气球收集多余的氢气。

(1)铁和稀硫酸反应生成氢气,装置A内压强增大,关闭K3,打开K2,利用压强差将FeSO4溶液压至装置B中与H2C2O4溶液反应;H2C2O4是弱酸,应保留化学式,B中生成FeC2O4·2H2O沉淀的离子方程式为Fe2++H2C2O4+2H2O FeC2O4·2H2O↓+2H+。

(2)FeC2O4·2H2O与K2C2O4和H2O2反应生成K3[Fe(C2O4)3]和红褐色沉淀Fe(OH)3,该反应的化学方程式为6FeC2O4·2H2O+3H2O2+6K2C2O44K3[Fe(C2O4)3]+2Fe(OH)3↓+12H2O;H2C2O4具有还原性,H2O2具有氧化性,先将混合物煮沸,目的是除去过量的H2O2,防止与饱和H2C2O4溶液发生反应;加入饱和H2C2O4溶液发生反应2Fe(OH)3+3H2C2O4+3K2C2O42K3[Fe(C2O4)3]+6H2O,H2C2O4的作用是将红褐色沉淀Fe(OH)3转化为K3[Fe(C2O4)3],提高产率。