第三章 第一节 铁及其化合物（共2份含解析）

作业25　铁的单质、氧化物和氢氧化物
[分值:100分]
(选择题1~10题,每小题6分,共60分)
题组一　铁的单质
1.我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法:“取钢煅作叶,如笏或团,平面磨错令光、净,以盐水洒之,于醋瓮中阴处埋之一百日,铁上衣生,铁华成矣。”下列说法错误的是(　　)
A.“取钢煅作叶,如笏或团”说明金属铁有较好的延展性
B.“平面磨错令光、净”的目的是除去表面的铁锈
C.“铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化
D.中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁
2.下列各项物质间的转化不能通过反应一步完成的是(　　)
A.Fe→Fe3O4 B.Fe→FeCl3
C.Fe→FeCl2 D.Fe→Fe(OH)3
3.(2024·乌鲁木齐高一期末)某学习小组进行了如图所示的实验,实验后组员之间的交流不合理的是(　　)
A.甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃,且产生淡蓝色火焰
B.乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁
C.丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中,加适量的水,加热也可实现该反应
D.丁同学认为用盐酸溶解固体生成物所得溶液有颜色
题组二　铁的氧化物
4.(2023·广东惠州高一段考)2023年7月国内海拔最高、区域最广的丹霞地貌景区配套设施——四川省甘孜州新龙红山景区正式开园,丹霞地貌的岩层呈红色是因为含(　　)
A.Fe(OH)3 B.Fe3O4
C.FeO D.Fe2O3
5.(2024·黑龙江实验中学高一月考)有关铁的氧化物的说法不正确的是(　　)
A.Fe3O4是黑色晶体,该晶体中每三个铁原子中有2个显+3价,1个显+2价
B.FeO、Fe3O4都能与稀H2SO4反应生成盐和水,所以都是碱性氧化物
C.FeO不稳定,空气中受热易转化为Fe3O4
D.Fe2O3俗称铁红,常用作红色油漆和涂料
题组三　铁的氢氧化物
6.将铁屑溶于过量的稀盐酸后加入过量的NaOH溶液,有白色沉淀生成,过滤,在空气中加热至沉淀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
B.Fe(OH)2;Fe2O3
C.Fe(OH)2;Fe(OH)3、Fe3O4
D.Fe2O3;Fe(OH)3
7.下列有关铁的氢氧化物的说法错误的是(　　)
A.Fe(OH)2是一种黑色固体,不稳定,在空气中易被氧化为红褐色固体
B.Fe(OH)2具有还原性,在空气中易被氧化为Fe(OH)3
C.Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性,受热都能分解
D.Fe(OH)3胶体透明、呈红褐色,能产生丁达尔效应
8.将铁片放入下列溶液中,溶液质量减轻的是(　　)
A.稀硫酸 B.硫酸铜溶液
C.稀盐酸 D.AlCl3溶液
9.等量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气在一定条件下充分反应,则在相同的条件下,产生氢气的体积比是(　　)
A.1∶1 B.3∶4 C.2∶3 D.4∶3
10.以某硫酸渣(含Fe2O3等)为原料制备FeOOH(铁黄)的一种工艺流程如下:
下列说法不正确的是(　　)
A.“酸溶”后溶液中金属阳离子主要是Fe3+
B.滤渣的主要成分是Fe
C.“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑
D.“氧化”Fe(OH)2浆液时,可用氯气代替空气
11.(10分)铁在一定条件下的反应如图所示。
(1)晋代的《抱朴子》中有记载“以曾青涂铁,铁赤色如铜”,成为现代湿法冶金的先驱。曾青就是胆矾,即五水硫酸铜。将铁放在胆矾溶液(古人称为胆水)中,可以得到金属铜,请写出该反应的化学方程式:　　　　。
(2)工业上,向500~600 ℃的铁屑中通入Cl2生产FeCl3,每生产1 kg FeCl3,消耗Cl2的物质的量为　　　　(计算结果保留2位小数)。
(3)实现Fe转化为Fe2+,可选用　　　　(填化学式)溶液。
(4)请写出Fe3O4溶于稀盐酸的离子方程式:　　　 　　　　。
12.(14分)(2024·江苏盐城高一期末)Fe3O4是一种非常重要的磁性材料,同时也可用作催化剂载体和微波吸收材料。Fe3O4有下列两种制法,请回答问题。
Ⅰ.方法一:甲同学查阅资料发现,温度高于570 ℃时铁与水蒸气反应氧化产物只有Fe3O4;该同学利用如图装置进行“铁与水蒸气反应”的实验,并检验产物。
(1)仪器D的名称是　　　　　,装置E的作用是　　　　,其中的现象为　　　　　　　　。
(2)装置B中的石棉绒的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,B中反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.方法二:乙同学查阅资料发现FeOOH为红棕色沉淀,可以在碱性溶液中和FeCl2溶液共沉淀最终得到纳米Fe3O4;该同学利用如下实验流程制备纳米Fe3O4。
FeCl3·6H2OFeOOHFe3O4悬浊液Fe3O4
(3)写出第②步反应的离子方程式:　　　 　　　　　　　　。
(4)第③步中洗涤Fe3O4固体,检验固体已洗净的具体操作是　　　　。
13.(16分)(2024·云南昭通一中高一期末)氢氧化亚铁用于制颜料、药物,并用于催化剂、吸收剂和砷解毒剂等。制备Fe(OH)2时,最初产生的Fe(OH)2不稳定,易被空气中的氧气氧化,最终生成红褐色的Fe(OH)3,因而影响了实验效果。某化学兴趣小组同学设计出以下实验改进装置探究能较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀。
[A组实验]已知:苯是一种密度小于钠的液体,空气不能溶解在苯中,且反应过程中苯不参加反应,装置如图。
(1)苯的作用为　　　　　。将钠块加入试管中,可以观察到的现象为　　　　 　　　　。
[B组实验]选用稀硫酸、铁粉、NaOH溶液进行实验,装置如图。
(2)实验时,先　　　　　(填“打开”或“关闭”,下同)止水夹K,然后打开分液漏斗的玻璃塞和活塞,使稀硫酸与铁粉反应,一段时间后,　　　　　　　止水夹K,制得白色Fe(OH)2沉淀,且沉淀能持续一段时间不变色。白色沉淀能一段时间不变色的原因是　　　　。
[C组实验]经查阅文献,该小组用如图装置设计:将一支三通管分别连接三支50 mL的注射器,在相应的连接处加玻璃活塞,实现装置的可控与密闭,以完成“一体三管装置”。
按图连接好装置,并检查装置的气密性。向注射器A中加入适量铁粉,并吸入少许蒸馏水;注射器B中吸入煮沸后冷却的稀硫酸,确保排尽空气;注射器C中吸入过量的新制的NaOH溶液。重新连接好装置。打开活塞1和活塞2,关闭活塞3,将注射器B中稀硫酸压入装有铁粉的A中,观察到有气泡产生。
(3)待其反应完毕后,　　 　 (描述活塞开闭情况),将生成的FeSO4压入注射器C新制的NaOH溶液中,这时就可以看到有白色沉淀生成。接着还可取下注射器A,接上注射针头,在酒精灯上点燃收集到的氢气。
(4)对比A、B两组实验装置,C组实验装置改进后的优点除操作简单、现象更加明显、能长时间看到白色Fe(OH)2沉淀的存在外,该装置还可以演示Fe(OH)2转化成Fe(OH)3的过程,具体操作方法是　 　　　　　,该过程发生反应的化学方程式为　　　　。
答案精析
1.C　2.D　3.C　4.D　5.B
6.B　[铁屑溶于过量的稀盐酸后生成氯化亚铁，加入过量的NaOH溶液，生成Fe(OH)2白色沉淀，Fe(OH)2在空气中易被氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3受热分解生成水和红棕色的Fe2O3，故B正确。]
7.A　[Fe(OH)2是一种白色固体，不稳定，具有还原性，在空气中易被氧化为红褐色的Fe(OH)3：4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3，故A错误、B正确；Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性，受热能分解为氧化物和水，故C正确。]
8.B
9.B　[根据反应的化学方程式：Fe+2HClFeCl2+H2↑、3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2可知，1 mol Fe与盐酸反应生成1 mol H2，1 mol Fe与水蒸气反应生成 mol H2，故在相同条件下，产生H2的体积比是3∶4。]
10.D　[B项，根据流程图分析可知，滤渣的主要成分是Fe，正确；C项，由图示可知，“沉铁”过程中反应物为FeSO4和NH4HCO3，生成物有CO2和Fe(OH)2，故化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑，正确；D项，“氧化”Fe(OH)2浆液时，若用氯气代替空气，制备的FeOOH中会有含氯化合物，导致FeOOH的含量较低且有杂质，错误。]
11.(1)Fe+CuSO4FeSO4+Cu　(2)9.23 mol
(3)HCl(或H2SO4、CuSO4等，合理即可)
(4)Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O
12.(1)球形干燥管　检验H2　黑色固体变为红色
(2)增大铁粉与水蒸气的接触面积，加快反应的进行
3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(3)2FeOOH+Fe2++2OH-Fe3O4+2H2O
(4)取最后一次洗涤液，加入AgNO3溶液，如无白色沉淀，则洗净
13.(1)隔绝空气　钠块在苯层与硫酸亚铁溶液分界处上下跳动且产生气泡，最后钠块消失，下层溶液中有白色沉淀生成，且能持续一段时间不变色
(2)打开　关闭　稀硫酸与铁粉反应产生的H2排出了装置中的空气
(3)关闭活塞2，打开活塞1、活塞3
(4)将产生Fe(OH)2沉淀的注射器取下，吸入空气
4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
解析　(1)钠的密度小于水大于苯，钠与FeSO4溶液中的水反应产生氢气会推动钠在界面处跳动，且产生气泡，最后钠块消失，下层FeSO4溶液中有白色沉淀Fe(OH)2生成，且能持续一段时间不变色。(2)实验时，先打开止水夹K，铁粉和稀硫酸反应生成氢气将装置内的空气排尽，一段时间后，关闭止水夹K，利用氢气使试管内的压强增大，将FeSO4溶液压至NaOH溶液中反应制得白色Fe(OH)2沉淀。(3)待其反应完毕后，关闭活塞2，打开活塞1、活塞3，将生成的FeSO4压入注射器C中，就可以看到有白色沉淀生成。(4)C组实验装置改进后将产生Fe(OH)2沉淀的注射器取下，吸入空气，该过程发生反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3，可以演示Fe(OH)2转化成Fe(OH)3的过程。作业26　铁盐和亚铁盐
[分值:100分]
(选择题1~8题,每小题5分,9~12题,每小题6分,共64分)
题组一　铁盐、亚铁盐的性质
1.下列关于Fe2+和Fe3+的叙述错误的是(　　)
A.Fe2+的水溶液为浅绿色
B.Fe3+的水溶液为棕黄色
C.Fe3+具有氧化性
D.FeCl3能使酸性高锰酸钾溶液褪色,表现Fe3+的还原性
2.为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验,其中实验方案设计不合理的是(　　)
A.④ B.③
C.③④ D.①②③④⑤
3.已知2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是(　　)
A.加入KSCN溶液一定不变红色
B.溶液中一定含Fe2+
C.剩余固体中一定含Cu
D.溶液中一定含Cu2+
4.常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(　　)
A.无色透明的溶液中:、、N、Cl-
B.使酚酞变红色的溶液中:Fe2+、Na+、S、HC
C.0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中:Cu2+、Na+、N、S
D.0.1 mol· KI溶液中:Fe3+、Na+、S、Cl-
题组二　Fe3+ 、Fe2+的检验与除杂
5.(2024·北京房山高一期末)FeSO4溶液和 FeCl3溶液是实验室中常用药品。下列不能区分二者的试剂是(　　)
A.BaCl2 B.NaOH
C.H2SO4 D.KSCN
6.下列除杂试剂或方法不正确的是(　　)
选项 被提纯物质 杂质 除杂试剂或方法
A FeCl3溶液 FeCl2 通入适量Cl2
B FeCl2溶液 FeCl3 加入过量铁粉并过滤
C 铜粉 铁粉 加入过量盐酸并过滤
D Fe(OH)3 Fe(OH)2 在空气中灼烧
题组三　Fe2+、Fe3+、Fe之间的相互转化关系
7.(2023·济南检测)下列反应中有三价铁生成的是(　　)
①铁丝在空气中生锈　②向FeBr2溶液中通入足量Cl2　③将铁片置于CuCl2溶液中　④Fe(OH)2暴露在空气中　⑤向FeSO4溶液中滴加双氧水
⑥高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4
A.①②③④⑤ B.②③④⑤
C.①②④⑤⑥ D.全部
8.(2024·合肥高一期末)在地壳中的金属含量仅次于铝的某元素“价—类”二维图如图所示,下列说法错误的是(　　)
A.a与水常温下几乎不发生反应,但在高温下可发生置换反应
B.b和c可分别与水发生反应生成e和d
C.e在潮湿的空气中容易转变为d
D.h的某种盐是具备净水和消毒双重功能的水处理剂
9.(2024·北京西城高一期末)下列关于FeCl2和FeCl3的叙述不正确的是(　　)
A.二者溶液的相互转化均可通过化合反应实现
B.将足量铁粉加入氯水中,最终只能得到FeCl2溶液
C.酸性高锰酸钾溶液可作为鉴别二者溶液的试剂
D.分别向盛有FeCl2溶液和FeCl3溶液的试管中加入NaOH溶液,最终可得相同物质
10.工业用FeCl3溶液刻蚀电路板的废液中主要含有Cu2+、Fe2+、Fe3+、Cl-,实验室从废液中回收某些物质的流程如下:
下列说法正确的是(　　)
A.还原过程中,溶液中可能存在的阳离子有Fe2+、Fe3+
B.溶解过程中反应的离子方程式:2Fe+6H+2Fe3++3H2↑
C.滤液1、滤液2合并后通入过量的Cl2,重新获得FeCl3溶液
D.滤渣的成分为Fe和Cu
11.已知A为常见的金属单质,存在如图所示的关系,下列叙述正确的是(　　)
A.A为Fe,B为FeO
B.C→D溶液的颜色变化:由浅绿色到棕黄色
C.④的离子方程式:Fe+Fe3+2Fe2+
D.⑤的离子方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
12.在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中,Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量之比为3∶2∶1,现加入适量铁粉,使溶液中三种离子的物质的量之比变为1∶2∶4,则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为(　　)
A.2∶1　　　　　B.1∶2　　　　C.1∶3　　　　　D.1∶4
13.(12分)(2024·南京金陵中学高一月考)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 mol·L-1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Fe2+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)丙组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为　　　　;
片刻,溶液棕黄色变浅,且有气泡出现,并放热,反应的离子方程式是　　　　。
以上反应的结果是催化了H2O2的分解,双氧水分解的化学方程式可表示为　　　　。
14.(12分)印刷电路板(PCB)是用腐蚀液(FeCl3溶液)将覆铜板上的部分铜腐蚀而制得。一种制作PCB并将腐蚀后废液(金属离子主要含Fe3+、Cu2+、Fe2+)回收再生的流程如下。
(1)腐蚀池中发生反应的离子方程式是　　　 　　　　。
(2)上述各池中,没有发生化学变化的是　　　　池。
(3)置换池中发生反应的离子方程式有　　　　　　　　　　　　　、　　　　。
(4)向再生池中通入Cl2可以使废液再生,离子方程式是　　　　;
工业上通常用双氧水代替Cl2,这样做的优点是　　　　　　　　　　。
15.(12分)某同学欲探究某袋敞口放置一段时间的名为“硫酸亚铁家庭园艺精品肥料”化肥的主要成分及相关性质。首先对该化肥的成分进行了如下假设:
a.只含有FeSO4
b.含有FeSO4和Fe2(SO4)3
c.只含有Fe2(SO4)3
将化肥固体粉末溶于水得到溶液(记为X),进行如下实验:
序号 操作 现象
ⅰ 取2 mL溶液X,加入1 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液 产生红褐色沉淀
ⅱ 取2 mL溶液X,加入1滴KSCN溶液 溶液显红色
(1)实验 ⅰ 中加入的1 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液中含有NaOH　　　g。
(2)对实验 ⅰ 的预期现象是产生白色沉淀,迅速变为灰绿色,最后出现红褐色沉淀,预期产生该现象的依据是(用化学方程式表示)　　　　、 　　　　。
(3)实验ⅱ现象说明假设　　　　不成立。
为进一步验证假设,某小组同学进行了以下实验:
序号 操作 现象
ⅲ 取2 mL溶液X,加入1滴KSCN溶液 溶液显红色
ⅳ 取2 mL溶液X,滴入1滴酸性KMnO4溶液 KMnO4溶液紫红色褪去
(4)实验ⅳ中,KMnO4 是该反应的　　　　　　　(填“氧化剂”或“还原剂”)。
(5)通过以上实验,可得到的结论是　　　 　　　　。
答案精析
1.D　2.C
3.D　[由于氧化性：Fe3+>Cu2+，Fe先与FeCl3发生反应：Fe+2FeCl33FeCl2，后与CuCl2发生反应：Fe+CuCl2FeCl2+Cu，充分反应后有固体存在，则FeCl3完全反应，该固体可能为Cu或Fe和Cu的混合物。根据上述分析，溶液中不含Fe3+，加入KSCN溶液一定不变红色，A正确；FeCl3完全反应被还原成FeCl2，CuCl2与Fe反应生成FeCl2和Cu，溶液中一定含Fe2+，B正确；根据上述分析，剩余固体中一定含Cu，C正确；CuCl2可能部分与Fe反应，也可能全部与铁反应，故溶液中可能含Cu2+，也可能不含Cu2+，D错误。]
4.C
5.C　[稀硫酸与二者混合均无现象，无法鉴别，故选 C。]
6.D　[FeCl2与Cl2反应生成FeCl3，FeCl3与Fe粉反应生成FeCl2，A、B正确；Fe(OH)3、Fe(OH)2受热都易分解，D错误。]
7.C　[O2、Cl2、H2O2均可把Fe或二价铁氧化为三价铁，Fe3O4中既含二价铁，又含三价铁，Cu2+只能把Fe氧化为Fe2+。]
8.B　9.C
10.C　[还原过程中铁与铁离子反应生成亚铁离子，铁与铜离子反应生成亚铁离子和铜，溶液中不可能存在铁离子，A错误；溶解过程中，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，离子方程式为Fe+2H+F+H2↑，B错误；滤液1和滤液2的主要成分为氯化亚铁，两者合并后通入氯气，氯气与氯化亚铁反应生成氯化铁，可重新获得氯化铁溶液，C正确；滤渣为铜，D错误。]
11.B　[由红褐色固体可知，F是Fe(OH)3，从而得出A为Fe，黑色晶体B为Fe3O4，继而推出C为FeCl2，D为FeCl3，E为Fe(OH)2。④的离子方程式：Fe+2Fe3+3F，⑤的离子方程式：2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。]
12.C　[根据三种离子物质的量的变化可知，Cu2+的物质的量并没有发生变化，说明没有参加反应，则反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+，设溶液中Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol，根据离子方程式可知Fe3+的物质的量减少2 mol，则需消耗1 mol铁粉，Fe2+的物质的量增加3 mol，故参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为1∶3，C正确。]
13.(1)防止Fe2+被氧化
(2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
(3)隔绝空气，防止Fe2+被空气中的O2氧化
(4)2Fe2++H2O2+2H++2H2O
2Fe3++H2O2+O2↑+2H+
2H2O22H2O+O2↑
14.(1)Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+　(2)沉降
(3)Fe+2Fe3+3Fe2+　Fe+Cu2+Fe2++Cu
(4)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-　避免有毒气体污染环境
解析　(1)腐蚀池中铜和FeCl3反应生成FeCl2、CuCl2，发生反应的离子方程式是Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+。(2)上述各池中，沉降池没有生成新物质，没有发生化学变化。(3)置换池中加入过量Fe粉，Fe和FeCl3反应生成FeCl2，Fe和CuCl2反应生成FeCl2和Cu，发生反应的离子方程式有Fe+2Fe3+3Fe2+、Fe+Cu2+Fe2++Cu。(4)向再生池中通入Cl2，Cl2把FeCl2氧化为FeCl3，离子方程式是2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-；工业上通常用双氧水代替Cl2，氯气有毒，双氧水无毒，优点是避免有毒气体污染环境。
15.(1)0.04　(2)FeSO4+2NaOHNa2SO4+Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3　(3)a　(4)氧化剂
(5)该化肥的成分含有FeSO4和Fe2(SO4)3(或假设b成立)