2019版高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第3章 金屬及其重要化合物 第3節(jié) 鐵及其重要化合物模擬預(yù)測通關(guān) 新人教版.doc

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第3節(jié) 鐵及其重要化合物 一、選擇題 1．唐代中藥學(xué)著作《新修本草》中，有關(guān)于“青礬”的記錄為“本來綠色，新出窟未見風(fēng)者，正如琉璃……燒之赤色”。據(jù)此推測，“青礬”的主要成分為(　　) A．CuSO45H2O B．FeSO47H2O C．KAl(SO4)212H2O D．Fe2(SO4)39H2O 解析：選B。 “青礬”的描述為“本來綠色，新出窟未見風(fēng)者，正如琉璃…燒之赤色”，青礬是綠色，經(jīng)煅燒后，分解成粒度非常細(xì)而活性又很強(qiáng)的Fe2O3超細(xì)粉末，為紅色。A中CuSO45H2O為藍(lán)色晶體；B中FeSO47H2O是綠色晶體；C中KAl(SO4)212H2O是無色晶體；D中Fe2(SO4)39H2O為黃色晶體，所以判斷“青礬”的主要成分為FeSO47H2O。 2．坦克、導(dǎo)彈的制造材料主要是金屬合金，鋼鐵便是其中十分重要的一種。下列關(guān)于鐵的說法中正確的是(　　) A．鐵元素屬于過渡元素，其原子序數(shù)為26 B．單質(zhì)鐵與濃硫酸在常溫下不反應(yīng) C．鐵單質(zhì)只具有還原性，其陽離子只具有氧化性 D．與相同濃度的鹽酸反應(yīng)生成氫氣的速率，純鐵比生鐵的快 解析：選A。鐵是26號元素，屬于第Ⅷ族元素，為過渡元素，故A正確；常溫下，鐵和濃硫酸反應(yīng)生成一層致密的氧化物薄膜而阻止進(jìn)一步反應(yīng)，但并不是鐵和濃硫酸不反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；亞鐵離子既有還原性，又有氧化性，故C錯(cuò)誤；純鐵和稀鹽酸不能構(gòu)成原電池，生鐵中鐵、碳、鹽酸構(gòu)成原電池，能加快反應(yīng)速率，所以生鐵反應(yīng)速率比純鐵快，故D錯(cuò)誤。 3．將鐵屑溶于過量的稀鹽酸后，再加入下列物質(zhì)，會有Fe3＋生成的是(　　) A．硫酸　　　 B．氯水 C．硫酸鋅 D．氯化銅 解析：選B。Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，選項(xiàng)中，H2SO4、ZnSO4、CuCl2均不能與FeCl2反應(yīng)，但氯水中的Cl2能氧化Fe2＋生成Fe3＋，離子方程式為2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。 4．鐵及其化合物是中學(xué)化學(xué)中的一類重要物質(zhì)，下列關(guān)于鐵元素的敘述中正確的是(　　) A．保存FeCl2溶液常常加一些鐵粉，其目的是抑制Fe2＋水解 B．在25 ℃時(shí)，pH＝0的溶液中，Al3＋、NH、NO、Fe2＋可以大量共存 C．制備AlCl3、FeCl3均可采用將溶液直接蒸干的方法 D．硫酸亞鐵溶液中加入過氧化氫溶液：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 解析：選D。保存FeCl2溶液常常加一些鐵粉，其目的是防止Fe2＋被氧化，A項(xiàng)不正確；pH＝0的溶液呈強(qiáng)酸性，F(xiàn)e2＋、NO、H＋不能大量共存，B項(xiàng)不正確；制備AlCl3、FeCl3若將其溶液直接蒸干，會得到Al(OH)3、Fe(OH)3，C項(xiàng)不正確。 5．在FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入鐵粉，充分反應(yīng)后仍有固體存在，則下列判斷不正確的是(　　) A．加入KSCN溶液一定不變紅色 B．溶液中一定含F(xiàn)e2＋ C．溶液中一定含Cu2＋ D．剩余固體中一定含銅 解析：選C。氧化性Fe3＋＞Cu2＋，加入Fe先還原Fe3＋，然后再還原Cu2＋。 6．下列實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象、結(jié)論或目的均正確的是(　　) 選項(xiàng) 操作和現(xiàn)象 結(jié)論或目的 A 向紅磚粉末中加入鹽酸，充分反應(yīng)后取上層清液于試管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液呈紅色 紅磚中含有氧化鐵 B 向CO還原Fe2O3得到的黑色固體中加入鹽酸溶解后再加入KSCN溶液，溶液不顯紅色 黑色固體中沒有Fe3O4 C 取少量Fe(NO3)2試樣加水溶解，加稀H2SO4酸化，滴加KSCN溶液，溶液變?yōu)榧t色 該Fe(NO3)2試樣已經(jīng)變質(zhì) D 向某溶液中加入H2O2，然后再加入KSCN溶液變紅色 原溶液中含有Fe2＋ 解析：選A。B項(xiàng)中CO還原Fe2O3得到單質(zhì)Fe，即使黑色固體中有Fe3O4，其溶于鹽酸后產(chǎn)生的Fe3＋與Fe發(fā)生反應(yīng)：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，加入KSCN溶液也不顯紅色，錯(cuò)誤；C項(xiàng)中NO(H＋)具有強(qiáng)氧化性，而Fe2＋具有還原性，兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng)，有Fe3＋生成，遇KSCN溶液呈紅色，無法證明樣品是否變質(zhì)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)中若原溶液中無Fe2＋而存在Fe3＋，也有此現(xiàn)象，錯(cuò)誤。 7．下列各組物質(zhì)中，X是主體物質(zhì)，Y是少量雜質(zhì)，Z是為除去雜質(zhì)所要加入的試劑，其中所加試劑正確的一組是(　　) A B C D X FeCl2溶液 FeCl3溶液 Fe FeSO4溶液 Y FeCl3 CuCl2 Al Fe2(SO4)3 Z Cl2 Fe NaOH溶液 Cu 解析：選C。Cl2與FeCl2反應(yīng)，A錯(cuò)誤；Fe與FeCl3、CuCl2均反應(yīng)，B錯(cuò)誤；D有新的雜質(zhì)CuSO4生成，D錯(cuò)誤。 8．如圖是物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)顏色的變化情況，下列選項(xiàng)中正確的是(　　) 選項(xiàng) M N P Q A NH3H2O Ba(OH)2 銅 石蕊溶液 B Na BaCl2 FeO KSCN溶液 C NaOH Ba(NO3)2 鋅粉 KSCN溶液 D NaHCO3 MgCl2 鐵 石蕊溶液 解析：選C。硫酸鐵溶液與Ba(OH)2溶液反應(yīng)生成BaSO4白色沉淀和Fe(OH)3紅褐色沉淀，A項(xiàng)錯(cuò)誤；硫酸鐵溶液與FeO不反應(yīng)，且FeO難溶于水，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)顏色的變化情況符合圖示，C項(xiàng)正確；硫酸鐵溶液與MgCl2溶液不反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 9．將一定量的鐵粉加入一定濃度的稀硝酸中，金屬恰好完全溶解，反應(yīng)后溶液中存在c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝3∶2，則參加反應(yīng)的Fe和HNO3的物質(zhì)的量之比為(　　) A．1∶1 B．5∶16 C．2∶3 D．3∶2 解析：選B。由c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝3∶2可知，該溶液中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝3∶2，設(shè)亞鐵離子的物質(zhì)的量為3x mol，則鐵離子的物質(zhì)的量為2x mol，起酸性作用的硝酸的物質(zhì)的量＝3x mol2＋2x mol3＝12x mol；設(shè)作氧化劑的硝酸的物質(zhì)的量為y mol，根據(jù)得失電子守恒有3x mol2＋2x mol3＝3y mol，y＝4x，所以參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量＝12x mol＋4x mol＝16x mol，則參加反應(yīng)的Fe和HNO3的物質(zhì)的量之比為(5x mol)∶(16x mol)＝5∶16。 10．有一塊鐵的“氧化物”樣品，用140 mL 5.0 molL－1鹽酸恰好將之完全溶解，所得溶液還能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3＋，則該樣品可能的化學(xué)式為(　　) A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7 解析：選D。根據(jù)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知鐵的“氧化物”樣品用鹽酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol2＝0.05 mol，根據(jù)電荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，則n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故該氧化物可表示為FeO2Fe2O3，即Fe5O7。 二、非選擇題 11．鐵是人類較早使用的金屬之一。運(yùn)用鐵及其化合物的有關(guān)知識，回答下列問題： (1)鐵和鐵合金是生活中的常用材料，下列敘述中正確的是________。 A．純鐵硬度比生鐵高 B．純鐵耐腐蝕性強(qiáng)，不易生銹 C．不銹鋼是鐵合金，只含金屬元素 D．鐵在一定條件下，可與水蒸氣反應(yīng) E．鐵在冷的濃硫酸中鈍化 (2)向沸水中逐滴滴加1 molL－1 FeCl3溶液，至液體呈透明的紅褐色，該反應(yīng)的離子方程式為____________________________________，形成該分散系的分散質(zhì)微粒直徑范圍是________。 (3)電子工業(yè)需用30%的FeCl3溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅，制造印刷電路板。請寫出 FeCl3溶液與銅反應(yīng)的離子方程式：_______________________________。 欲從腐蝕后的廢液中回收銅并重新獲得FeCl3溶液，現(xiàn)有下列試劑：①氯氣?、阼F粉?、蹪庀跛帷、軡恹}酸?、轃龎A?、逎獍彼枰玫降囊唤M試劑是________。 A．①②④ B．①③④⑥ C．②④⑤ D．①④⑥ (4)高鐵酸鈉Na2FeO4 是一種新型凈水劑。 ①高鐵酸鈉主要通過如下反應(yīng)制取： 2Fe(OH)3＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3X＋5H2O。 則X的化學(xué)式為________。 ②高鐵酸鈉在水中可以發(fā)生如下反應(yīng)： 4FeO＋10H2O4Fe(OH)3＋8OH－＋3O2。 由此看來，高鐵酸鈉能夠殺菌消毒是因?yàn)樗哂衉_____________性，而能夠除去水中懸浮物是因?yàn)開_________________________________________________________。 ③下列物質(zhì)能作凈水劑的有________。 A．KAl(SO4)212H2O B．[Fe(OH)(SO4)]n C．ClO2 D．“84”消毒液 解析：(1)A．純鐵硬度比生鐵低，錯(cuò)誤；B．純鐵耐腐蝕性強(qiáng)，不易生銹，正確；C．不銹鋼是鐵合金，含F(xiàn)e、Mn等金屬元素，也含有C、Si等非金屬元素，錯(cuò)誤；D．鐵在一定條件下，可與水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生四氧化三鐵和氫氣，正確；E.鐵在室溫下遇濃硝酸、濃硫酸，在金屬表面會被氧化產(chǎn)生一薄層致密的氧化物保護(hù)膜，而阻止了金屬的進(jìn)一步反應(yīng)，因此Fe在冷的濃硫酸中鈍化，正確。(2)向沸水中逐滴滴加1 molL－1 FeCl3溶液，至液體呈透明的紅褐色，這時(shí)發(fā)生Fe3＋的水解反應(yīng)，產(chǎn)生氫氧化鐵膠體和鹽酸，該反應(yīng)的離子方程式為Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3H＋；形成的該分散系屬于膠體，分散質(zhì)的微粒直徑范圍是1～100 nm。(3)FeCl3溶液與銅反應(yīng)的離子方程式是2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；從腐蝕后的廢液中回收銅并重新獲得FeCl3溶液，應(yīng)該首先向溶液中加入過量的Fe粉，發(fā)生反應(yīng)得到FeCl2溶液，把過量的Fe和置換出的Cu過濾出去，向?yàn)V渣中加入鹽酸使Fe發(fā)生反應(yīng)得到FeCl2溶液，再過濾回收Cu，把兩次的濾液合并，再向其中通入過量的氯氣就得到了FeCl3溶液，所以選項(xiàng)A符合題意，而其余選項(xiàng)都會引入雜質(zhì)離子，不符合題意，錯(cuò)誤。(4)①根據(jù)原子守恒可得X的化學(xué)式是NaCl；②根據(jù)方程式可知高鐵酸鈉能夠殺菌消毒是因?yàn)樗梢缘玫诫娮?，具有?qiáng)的氧化性，而能夠除去水中懸浮物是因?yàn)榉磻?yīng)后產(chǎn)生的還原產(chǎn)物Fe(OH)3 在水中形成膠體，有強(qiáng)的吸附能力，吸附水中懸浮的雜質(zhì)使之形成沉淀而除去；③A．KAl(SO4)212H2O電離產(chǎn)生的Al3＋會發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生Al(OH)3膠體，因此有凈水作用，正確；B．[Fe(OH)(SO4)]n會形成Fe(OH)3膠體，因此有凈水作用，正確；C．ClO2 有強(qiáng)氧化性，可以殺菌消毒，危害也小，因此可作凈水劑，正確；D．“84”消毒液有殺菌消毒作用，但是堿性太強(qiáng)，氣味太濃，不適宜水的凈化，錯(cuò)誤。 答案：(1)BDE (2)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3H＋ 1～100 nm (3)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　A (4)①NaCl?、谘趸∩傻腇e(OH)3在水中形成膠體能夠吸附水中的懸浮雜質(zhì)?、跘BC 12．鐵及其化合物在日常生活中有廣泛應(yīng)用。 (1)寫出Fe(OH)2轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3的化學(xué)方程式：______________________________。 (2)綠礬(FeSO47H2O)是補(bǔ)血劑的原料，易變質(zhì)。檢驗(yàn)綠礬是否變質(zhì)的試劑是________。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)綠礬是否完全變質(zhì)：_____________________________________________。 (3)利用綠礬制備還原鐵粉的工業(yè)流程如下： ①干燥過程主要是為了脫去游離水和結(jié)晶水，過程中會有少量FeCO3nH2O在空氣中被氧化為FeOOH，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________。 ②取干燥后的FeCO3樣品12.49 g，焙燒，最終得到還原鐵粉6.16 g，計(jì)算樣品中雜質(zhì)FeOOH的質(zhì)量為______g。(FeOOH也能被C還原得到Fe) 解析：(1)Fe(OH)2與氧氣和水反應(yīng)生成Fe(OH)3，化學(xué)方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 (2)綠礬(FeSO47H2O)易變質(zhì)，F(xiàn)e2＋被氧化為Fe3＋，檢驗(yàn)綠礬是否變質(zhì)的試劑是KSCN溶液。檢驗(yàn)綠礬是否完全變質(zhì)即檢驗(yàn)樣品是否存在Fe2＋，可利用Fe2＋的還原性進(jìn)行檢驗(yàn)或用鐵氰化鉀溶液檢驗(yàn)。 (3)①依據(jù)得失電子守恒和原子守恒寫出化學(xué)方程式。 ②設(shè)樣品中FeCO3的物質(zhì)的量為x mol，F(xiàn)eOOH的物質(zhì)的量為y mol，則 解得x＝0.1，y＝0.01，樣品中雜質(zhì)FeOOH的質(zhì)量為0.01 mol89 gmol－1＝0.89 g。 答案：(1)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (2)KSCN溶液　取少量樣品溶于水，滴加酸性高錳酸鉀溶液，如溶液褪色，則表示樣品沒有完全變質(zhì)(或滴加鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，則樣品沒有完全變質(zhì)) (3)①4FeCO3nH2O＋O2===4FeOOH＋4CO2＋(4n－2)H2O?、?.89 13．(2018青島模擬)工業(yè)上利用硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、FeO、SiO2等)為原料制備高檔顏料鐵紅(Fe2O3)，具體生產(chǎn)流程如下： 試回答下列問題： (1)濾液X中含有的金屬陽離子是__________(填離子符號)。 (2)步驟Ⅲ中可選用________調(diào)節(jié)溶液的pH。 A．稀硝酸 B．氨水 C．氫氧化鈉溶液 D．高錳酸鉀溶液 (3)步驟Ⅳ中，F(xiàn)eCO3沉淀完全后，溶液中含有少量Fe2＋，檢驗(yàn)Fe2＋的方法是 ________________________________________________________________________。 (4)步驟Ⅳ的反應(yīng)溫度一般需控制在35 ℃以下，其目的是________________________。 (5)在空氣中煅燒FeCO3生成產(chǎn)品氧化鐵的化學(xué)方程式為_________________________。 解析：(1)硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、FeO、SiO2等)酸浸后過濾，SiO2為濾渣，濾液中含有的金屬陽離子是Fe2＋、Fe3＋。 (2)步驟Ⅲ要把pH調(diào)高，步驟Ⅳ還要加NH4HCO3，若使用氫氧化鈉溶液，產(chǎn)品中容易混入Na＋，所以選B。(4)NH4HCO3受熱易分解，且高溫會促進(jìn)Fe2＋水解。 答案：(1)Fe2＋、Fe3＋　(2)B (3)取少量溶液，加入硫氰化鉀溶液，不顯紅色，然后滴加氯水，溶液變?yōu)榧t色 (4)防止NH4HCO3分解，減少Fe2＋水解 (5)4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2 14．鐵是一種過渡元素，金屬鐵是最常用的金屬。請回答下列問題： (1)生鐵中含有一種鐵碳化合物(Fe3C)，在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體和能使澄清石灰水變渾濁的氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________。上述反應(yīng)生成的磁性固體能溶于過量稀硝酸，該反應(yīng)的離子方程式為___________________________。 (2)在Fe2＋或Fe3＋的催化作用下，可實(shí)現(xiàn)2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4的轉(zhuǎn)化。已知含SO2的廢氣通入含F(xiàn)e3＋的溶液時(shí)，其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋，則另一反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________。 (3)硫酸廠用煅燒黃鐵礦(FeS2)來制取硫酸，實(shí)驗(yàn)室利用硫酸廠燒渣(主要成分是Fe2O3及少量FeS、SiO2)制綠礬。利用燒渣制綠礬的過程如下： ①燒渣溶于稀H2SO4過程中，先是固體大部分被溶解，接著有單質(zhì)硫生成，寫出該反應(yīng)的離子方程式：________________________(只寫生成S的離子方程式，其他反應(yīng)無需寫出)。 ②向溶液X中加入足量鐵屑的目的是___________________________________。 ③取1.6 g所得晶體樣品配成溶液，滴入__________mL 0.100 0 mol/L 的酸性高錳酸鉀液恰好完全反應(yīng)，經(jīng)計(jì)算可得樣品中含47.5%的硫酸亞鐵。 解析：(1)Fe3C在足量的空氣中高溫煅燒生成四氧化三鐵和二氧化碳，反應(yīng)為Fe3C＋3O2Fe3O4＋CO2；磁性固體能溶于過量稀硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硝酸鐵、NO和水，離子方程式為3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O。 (2)由總反應(yīng)(2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4)減去2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋的2倍可得到另一個(gè)離子反應(yīng)為4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。 (3)①Fe2O3可以和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵，F(xiàn)eS可以和稀硫酸反應(yīng)生成硫化氫，鐵離子具有氧化性，硫化氫具有還原性，二者之間會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋，產(chǎn)生硫單質(zhì)。 ②向硫酸鐵溶液中加入足量鐵屑，金屬鐵可以和鐵離子之間反應(yīng)生成亞鐵離子，以制備純凈的綠礬晶體。 ③設(shè)酸性高錳酸鉀溶液體積為x，高錳酸根將亞鐵離子氧化為鐵離子的離子方程式為5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，根據(jù)離子方程式有＝，解得x＝0.010 0 L＝10.00 mL。 答案：(1)Fe3C＋3O2Fe3O4＋CO2　3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O (2)4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O (3)①2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋ ②使Fe3＋完全轉(zhuǎn)化為Fe2＋，以制備純凈的綠礬晶體?、?0.00