第4节 铁及其化合物
[课后达标检测]
一、选择题
1．下列试剂中，不能使Fe转化为Fe的是( ) ①氯气 ②NaCl溶液 ③KMnO4溶液 ④稀硝酸 ⑤盐酸 ⑥NaNO3溶液 A．①②③ C．②④⑤
2＋
3＋
2＋
3＋
B．①③④ D．②⑤⑥
解析：选D。要实现Fe转化为Fe，必须加强氧化性物质，②NaCl、⑤HCl均没有强氧化性，⑥NO3在酸性条件下才表现强氧化性。
2．将铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是( )
A．Fe(OH)3 Fe2O3 C．Fe(OH)2 Fe(OH)3
B．Fe(OH)2 Fe2O3 D．Fe(OH)2 Fe3O4
－
解析：选B。铁与稀硫酸反应生成FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3价，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。
3．下列各离子组能大量共存的是( ) A．Fe、NH4、H、SO4 B．Fe、Br、Na、I C．Fe、[Al(OH)4]、Na、NO3 D．Fe、HCO3、NH4、NO3
解析：选A。B项中Fe与I易发生氧化还原反应不能大量共存；C项中Fe与[Al(OH)4]
－
3＋
－
2＋
3＋
－
＋
－
2＋
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＋
－
3＋
－
＋
－
3＋
＋
＋
2－
发生相互促进的水解反应不能大量共存；D项中Fe与HCO3发生相互促进的水解反应不能
3＋－
大量共存。
4．某同学欲探究铁及其化合物的性质，他的下列实验方案可行的是( ) A．在常温下将铁片加入浓硫酸中：探究铁的活泼性 B．将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：制备Fe(OH)3胶体 C．在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液：制备FeSO4·6H2O晶体 D．将Cu粉加入Fe(NO3)3溶液中：验证Fe的氧化性强于Cu
解析：选D。常温下将铁片加入浓硫酸中会发生钝化，不能用于探究铁的活泼性，故A项方案不可行；将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中，会得到氢氧化铁沉淀而不是氢氧化铁胶体，故B项方案不可行；在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液，一方面氧气可将FeSO4氧化，另一方面会得到不含结晶水的化合物，故C项方案不可行；将Cu粉加入Fe(NO3)3溶液中，K12的学习需要努力专业专心坚持
3＋
2＋
生活的色彩就是学习
发生反应：Cu＋2Fe===Cu＋2Fe，该反应说明Fe的氧化性强于Cu，故D项方案可行。
5．向某晶体的溶液中加入含Fe的溶液无明显变化，当滴加几滴溴水后，混合液出现红色，由此得出下列结论错误的是( )
A．Fe的氧化性比溴的氧化性强 B．该晶体中一定含有SCN C．Fe与SCN不能形成红色络合物 D．Fe被溴氧化成Fe
解析：选A。某晶体的溶液中没有与Fe发生反应显红色的离子，当加入溴水后，Fe
3＋
－
2＋
2＋
2＋
3＋
2＋
－
－
3＋
2＋
3＋
2＋
2＋
3＋
2＋
一定被氧化成Fe，此时溶液出现红色，说明原晶体是含有SCN的盐，很明显判断出B、C、D均正确，在Br2与Fe反应中，Fe是氧化产物，Br2是氧化剂，所以Br2的氧化性应比Fe
＋
2＋
3＋
3
氧化性强，A错误。
6．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Fe浓
2＋
度和加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示。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 C．3∶3∶8
3＋
B．1∶3∶1 D．1∶1∶4
2＋
解析：选D。据氧化性由强到弱的顺序：HNO3>Fe>Cu，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。
7．用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是( )
A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe B．若有固体存在，则溶液中一定有Fe
2＋3＋
K12的学习需要努力专业专心坚持
生活的色彩就是学习
C．若溶液中有Cu，则一定没有固体析出 D．若溶液中有Fe，则一定有Cu析出
解析：选B。FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上铜的反应为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，所得的溶液中存在FeCl2和CuCl2，还可能有过量的FeCl3，加入铁粉充分反应后，A项若无固体剩余，说明原溶液中含有Fe，反应后不一定还含有；B项中不管固体是铁粉还是铜粉，溶液中一定含有Fe；C项中若溶液中有Cu，可能有部分铜固体析出；D项若溶液中有Fe
＋
2＋
2＋
2
3＋
2＋2＋
，不一定有Cu析出。
8．(2018·河南罗山高中高三检测)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( ) 选项 A B 操作、现象 向淀粉KI溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝 把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点 向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生 新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐色 3＋－3＋解释 Fe能与淀粉发生显色反应 铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3 说明Fe置换出硝酸中的氢，生成了氢气 说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3 C D 解析：选D。A项中Fe将I氧化为I2，淀粉遇碘变蓝；B项中红棕色斑点是Fe2O3；C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO。
9．(2015·高考浙江卷)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)制备七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如下流程：
下列说法不正确的是( )
A．溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉
B．固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al转化为Al(OH)3进入固体2 C．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解
D．若改变方案，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
解析：选D。A项，由题意知，要制得的产物是FeSO4·7H2O(硫酸盐)，故溶解烧渣应选用硫酸，以防引入其他的杂质离子，溶液1中含有Fe，需加入Fe使之转化为Fe，A项正确；B项，根据烧渣的成分，加入硫酸后只有SiO2不能溶于硫酸，固体1中一定有SiO2，同时，根据溶液2及最终产物可以判断，控制pH是为了使Al沉淀为Al(OH)3，B项正确；K12的学习需要努力专业专心坚持
3＋
3＋
2＋
3＋
生活的色彩就是学习
C项，从溶液2得到FeSO4·7H2O，要防止Fe在空气中被O2氧化，同时防止FeSO4·7H2O分解失水，C项正确；D项，改变方案，在溶液1中加入过量NaOH可以将Al转化为[Al(OH)4]
－
3＋
2＋
，Fe沉淀为Fe(OH)3，但是加硫酸溶解后生成的是Fe2(SO4)3，不是FeSO4，D项错误。 二、非选择题
10．某校探究性学习小组用已部分生锈的废铁屑制作印刷电路板的腐蚀剂，并回收铜。
3＋
探究过程如下：
请回答下列问题：
(1)步骤①中先加入热的Na2CO3溶液除油污，操作甲的名称是________。
(2)步骤②中，除发生反应Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑外，其他可能反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (3)溶液C的颜色是________，溶液D中可能含有的金属阳离子有________。 (4)可以验证溶液B中是否含有Fe的一种试剂是________(填选项序号)。 a．稀硫酸 b．铁 c．硫氰化钾 d．酸性高锰酸钾溶液
(5)操作乙的名称是________，步骤⑤产生金属铜的化学方程式为__________________。 答案：(1)过滤
(2)Fe2O3＋6H===2Fe＋3H2O、Fe＋2Fe===3Fe (3)棕黄色 Fe、Cu、Fe (4)d 通电
(5)电解 CuCl2=====Cu＋Cl2↑
11．根据下列框图回答问题(方程式中的M、E用所对应的元素符号表示)：
2＋
2＋
3＋
＋
3＋
3＋
2＋
2＋
(1)写出M溶于稀硫酸和H2O2混合液的化学方程式：
________________________________________________________________________。 (2)某同学取X的溶液，酸化后加入淀粉KI溶液，变为蓝色。写出与上述变化过程相关的离子方程式：____________________、____________________________。
(3)写出Cl2将Z氧化为K2EO4的化学方程式：
________________________________________________________________________
K12的学习需要努力专业专心坚持
生活的色彩就是学习
________________________________________________________________________。 解析：(1)该题入手点是物质的颜色，M是红色金属，与硫酸和H2O2反应生成蓝色溶液，所以M为金属铜。金属E与CuSO4溶液发生置换反应，所以金属E的活泼性强于Cu，且根据图示可知Y溶液与KSCN反应变成红色溶液，所以E为铁，Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4。(2)在酸性条件下，溶液中的氧气氧化Fe生成Fe，即X溶液中含有Fe。(3)Y溶液中含有Fe，所以Z为Fe(OH)3，氯气具有强氧化性，在碱性条件下Fe(OH)3被氧化生成K2FeO4。
答案：(1)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O
(2)4Fe＋O2＋4H===4Fe＋2H2O 2Fe＋2I===2Fe＋I2 (3)10KOH＋3Cl2＋2Fe(OH)3===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O
12．某工厂的废金属屑的主要成分为Cu、Fe和Al，此外还含有少量Al2O3和Fe2O3，该厂用上述废金属屑制取新型高效水处理剂Na2FeO4(高铁酸钠)等产品，过程如下：
Ⅰ．向废金属屑中加入过量的NaOH溶液，充分反应后过滤； Ⅱ．向Ⅰ所得固体中加入过量稀H2SO4充分反应后过滤；
Ⅲ．向Ⅱ所得固体中继续加入热的稀H2SO4，同时不断鼓入空气，固体溶解得CuSO4溶液； Ⅳ．……
(1)步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)步骤Ⅱ所得的滤液中加入KSCN溶液无明显现象，表明滤液中不存在Fe，用离子方程式解释其可能的原因：
________________________________________________________________________。 (3)步骤Ⅲ获得CuSO4溶液的离子方程式为
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)步骤Ⅱ所得滤液经进一步处理可制得Na2FeO4，流程如下： ⅰ.H2O2NaClO/NaOH滤液ⅱ――→Fe（OH）――→含Na2FeO4溶液 3固体.调pH混合溶液
①测得滤液中c(Fe)为a mol·L，若要处理1 m滤液，理论上需要消耗25%的H2O2
溶液________kg(用含a的代数式表示)。
②写出由Fe(OH)3制取Na2FeO4的化学方程式：
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)Al和Al2O3均与NaOH溶液发生反应。(2)步骤Ⅰ所得固体混合物中含有的单质铁和铜均可将Fe还原为Fe。(4)①H2O2在酸性条件下可将Fe氧化为Fe，反应的离
3＋
2＋
2＋
3＋
2＋
－1
3
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2＋
＋
3＋
3＋
－
2＋
2＋
3＋
2＋
3＋
K12的学习需要努力专业专心坚持
生活的色彩就是学习
112＋＋3＋
子方程式为2Fe＋H2O2＋2H===2H2O＋2Fe，n(H2O2)＝n(Fe2＋)＝×1 000a mol＝500a mol，
22
－1
m(H2O2)＝500a mol×34 g·mol＝17 000a g，故理论上需25%的H2O2溶液的质量为
17 000a g
25%
＝68 000a g＝68a kg。②根据化合价变化及氧化还原反应规律可知Fe(OH)3被氧化，NaClO被还原，然后根据得失电子守恒、原子守恒配平化学方程式即可。
答案：(1)2Al＋6H2O＋2NaOH===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑、Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]
(2)2Fe＋Fe===3Fe(其他答案合理也可)
＋△2＋
(3)2Cu＋O2＋4H=====2Cu＋2H2O
3＋
2＋
(4)①68a ②2Fe(OH)3＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋5H2O
13．(2016·高考全国卷Ⅱ)某班同学用如下实验探究Fe、Fe的性质。回答下列问题： (1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0．1 mol/L的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是_____________________________________。
(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0．5 mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是
________________________________________________________________________。 (4)丙组同学取10 mL 0．1 mol/L KI溶液，加入6 mL 0．1 mol/L FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验：
①第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色； ②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6] 溶液，生成蓝色沉淀； ③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。
实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为________________。
解析：(1)Fe具有还原性，FeCl2溶液易被氧化而变质，配制FeCl2溶液时加入少量铁屑，目的是防止Fe被氧化。(2)溶液变红，说明有Fe生成，则FeCl2溶液与氯水反应生成FeCl3，离子方程式为2Fe＋Cl2===2Fe＋2Cl。(3)甲组实验中，FeCl2易被空气中的O2氧化，会生成FeCl3，因此实验不够严谨。加入煤油，煤油的密度比水小，可以起到隔绝空气的作用，从而排除氧气对实验的影响。(4)实验②中K3[Fe(CN)6]溶液的作用是检验Fe
＋
2
2＋
3＋
－
2＋
3＋
2＋
－
2＋
2＋
3＋
。根据实验①，CCl4层显紫色，说明有I2生成，根据实验②，生成蓝色沉淀，说明有Fe
2＋
K12的学习需要努力专业专心坚持
生活的色彩就是学习
生成，根据实验③，溶液变红，说明有Fe剩余，I过量的情况下，溶液中仍含有Fe，由此说明该反应为可逆反应。
答案：(1)防止Fe被氧化 (2)2Fe＋Cl2===2Fe＋2Cl (3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响) (4)Fe Fe 可逆反应
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2＋
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K12的学习需要努力专业专心坚持
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