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第3节 铁及其化合物
课时跟踪练
一、选择题
1．唐代中药学著作《新修本草》中，有关于“青矾”的记录为：“本来绿色，新出窟未见风者，正如瑠璃……烧之赤色”。据此推测，“青矾”的主要成分为( )
A．CuSO4·5H2O C．KAl(SO4)2·12H2O
B．FeSO4·7H2O D．Fe2(SO4)3·9H2O
解析：“青矾”的描述为：“本来绿色，新出窟未见风者，正如瑠璃……烧之赤色……”，青矾是绿色，经煅烧后，分解成粒度非常细而活性又很强的Fe2O3超细粉末为红色，A为蓝色晶体；B为FeSO4·7H2O是绿色晶体；C为KAl(SO4)2·12H2O是无色晶体；D为Fe2(SO4)3·9H2O为黄色晶体，所以判断“青矾”的主要成分为FeSO4·7H2O；故选B。
答案：B
2．有关铁及其化合物的说法正确的是( )
A．将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中，制备Fe(OH)3胶体 B．FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板，说明铁比铜金属性强
C．配制氯化铁溶液时，将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释 D．Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3
解析：A项，制备Fe(OH)3胶体，应将饱和氯化铁溶液滴入沸水中，错误；B项，铁离子与铜反应生成铜离子和亚铁离子说明铜的还原性比亚铁离子的还原性强，无法证明金属性的强弱，错误；C项，在溶液中铁离子极易发生水解反应，产生难溶性的氢氧化铁，为了抑制铁离子的水解，应该先将氯化铁溶解在较浓的盐酸中，然后再加水稀释到相应的浓度，正确；D项，因I2的氧化性较弱，故与铁反应生成FeI2，错误。
答案：C
3．坦克、导弹的制造材料主要是金属合金，钢铁便是其中十分重要的一种。下列关于铁的说法中，正确的是( )
A．铁元素属于过渡元素，其原子序数为26 B．单质铁与浓硫酸在常温下不反应
C．铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性
D．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率，纯铁比生铁的快
解析：铁是26号元素，属于第Ⅷ族元素，为过渡元素，故A正确；常温下，铁和浓硫酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，但并不是铁和浓硫酸不反应，故B错误；亚铁离子既有还原性，也有氧化性，故C错误；纯铁和稀盐酸不能构成原电池，生铁中铁、碳、盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，故D错误。
答案：A
1
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4．将铁屑溶于过量的稀盐酸后，再加入下列物质，会有Fe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Fe生成Fe，离子方程式为2Fe＋Cl2===2Fe＋2Cl。
答案：B
5．(2018·昆山模拟)铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质，下列关于铁元素的叙述中正确的是( )
A．保存FeCl2溶液常常加一些铁粉，其目的是抑制Fe水解 B．25℃，pH＝0的溶液中，Al、NH4、NO3、Fe可以大量共存 C．制备AlCl3、FeCl3均可采用将溶液直接蒸干的方法
D．硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液：2Fe＋H2O2＋2H===2Fe＋2H2O
解析：保存FeCl2溶液常常加一些铁粉，其目的是防止Fe被氧化，A不正确；pH＝0的溶液呈强酸性，Fe
＋
－
＋
2＋
2
2＋
＋
3＋
3＋
＋
－
2＋
2＋
2＋
3＋
2＋
3＋
－
3＋
、NO3、H不能大量共存，B不正确；制备AlCl3、FeCl3若将其溶液直接蒸干，会得到Al(OH)3、Fe(OH)3，C不
正确；D项正确。
答案：D
6．在FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，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Fe C．溶液中一定含Cu D．剩余固体中一定含铜
解析：氧化性Fe＞Cu，加入Fe先还原Fe，然后再还原Cu。 答案：C
7．下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是( )
选项 X Y Z A FeCl2溶液 FeCl3 Cl2 B FeCl3溶液 CuCl2 Fe C Fe Al NaOH溶液 D FeSO4溶液 Fe2(SO4)3 Cu 3＋
2＋
3＋
2＋
2＋2＋
解析：Cl2与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均反应，B错误；D有新的杂质CuSO4生成。 答案：C
8．将一定量的铁粉加入一定浓度的稀中，金属恰好完全溶解，反应后溶液中存在：c(Fe)∶c(Fe)＝3∶2，则参加反应的Fe和HNO3的物质的量之比为( )
A．1∶1 C．2∶3
2＋
3＋
B．5∶16 D．3∶2
2
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解析：由c(Fe)∶c(Fe)＝3∶2可知，该溶液中n(Fe)∶n(Fe)＝3∶2，设亚铁离子的物质的量为3x mol，则铁离子的物质的量为2x mol，起酸性作用的的物质的量＝3x mol×2＋2x mol×3＝12x mol；设作氧化剂的根离子的物质的量为y mol，根据得失电子守恒有3x mol×2＋2x mol×3＝3y mol，y＝4x，所以参加反应的的物质的量＝12x mol＋4x mol＝16x mol，则参加反应的Fe和HNO3的物质的量之比为(5x mol)∶(16x mol)＝5∶16，故选B。
答案：B
9．有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe全部转变为Fe，则该样品可能的化学式为( )
A．Fe2O3 C．Fe4O5
2＋
3＋
2＋
3＋
－1
2＋3＋2＋3＋
B．Fe3O4 D．Fe5O7
－
2＋
解析：根据2Fe＋Cl2===2Fe＋2Cl，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe)＝0.025 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe)＋3n(Fe)＝n(Cl)，则n(Fe)＝0.2 mol，故n(Fe)∶n(Fe)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。
答案：D 二、非选择题
10．铁是人类较早使用的金属之一。运用铁及其化合物的有关知识，回答下列问题： (1)铁和铁合金是生活中的常用材料，下列叙述中，正确的是( ) A．纯铁硬度比生铁高
B．纯铁耐腐蚀性强，不易生锈 C．不锈钢是铁合金，只含金属元素 D．铁在一定条件下，可与水蒸气反应 E．铁在冷的浓硫酸中钝化 (2)向沸水中逐滴滴加1 mol·L
－1
2＋
3＋
－
3＋
2＋
3＋
FeCl3溶液，至液体呈透明的红褐色，该反应的离子方程式为
______________________，形成该分散系的微粒粒度范围是________________________。
(3)电子工业需用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路板。请写出 FeCl3溶液与铜反应的离子方程式________________________。欲从腐蚀后的废液中回收铜并重新获得FeCl3溶液，现有下列试剂：①氯气②铁粉③浓④浓盐酸⑤烧碱⑥浓氨水，需要用到的一组试剂是 ________。
A．①②④ C．②④⑤
B．①③④⑥ D．①④⑥
(4)高铁酸钠Na2FeO4 是一种新型净水剂。
①高铁酸钠主要通过如下反应制取：2Fe(OH)3＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3X＋5H2O，则X的化学式为 ______________________________________________________。 ②高铁酸钠在水中可以发生如下反应：4FeO4＋10H2O
2－
4Fe(OH)3＋8OH＋3O2。由此看来，高铁酸钠能
－
够杀菌消毒是因为它具有________性，而能够除去水中悬浮物是因为
_______________________________________________________
3
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______________________________________________________。 ③下列物质能作净水剂的有____________。 A．KAl(SO4)2·12H2O C．ClO2
B．[Fe(OH)(SO4)]n D．“84”消毒液
解析：(1)纯铁硬度比生铁低，A错误；纯铁耐腐蚀性强，不易生锈，B正确；不锈钢是铁合金，含Fe、Mn等金属元素，也含有C、Si等非金属元素，C错误；铁在一定条件下，可与水蒸气反应产生四氧化三铁和氢气，D正确；铁在室温下遇浓、浓硫酸，在金属表面会被氧化产生一薄层致密的氧化物保护膜，而阻止了金属的进一步反应，因此Fe在冷的浓硫酸中钝化，E正确。
(2)向沸水中逐滴滴加1 mol·LFeCl3溶液，至液体呈透明的红褐色，这时发生Fe的水解反应，产生氢△
3＋＋
氧化铁胶体和盐酸，该反应的离子方程式为2Fe＋3H2O=====2Fe(OH)3(胶体)＋3H；形成该分散系属于胶体，分散质的微粒粒度范围是1 nm～100 nm之间；
(3)电子工业需用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路板。则FeCl3溶液与铜反应的离子方程式是2Fe＋Cu===2Fe＋Cu；若从腐蚀后的废液中回收铜并重新获得FeCl3溶液，提供的试剂有：①氯气②铁粉③浓④浓盐酸⑤烧碱⑥浓氨水，则应该首先向溶液中加入过量的Fe粉，发生反应得到纯净的FeCl2溶液，把过量的Fe和置换出的Cu过滤出来，向滤渣中加入盐酸使Fe发生反应得到FeCl2溶液，再过滤除去Cu，把两次的滤液合并，再向其中通入过量的氯气就得到了FeCl3溶液，所以选项A符合题意，而其余选项都会引入杂质离子，不符合题意，错误；
(4)①根据原子守恒可得X的化学式是NaClO；②根据方程式可知高铁酸钠能够杀菌消毒是因为它可以得到电子，具有强的氧化性，而能够除去水中悬浮物是因为反应后产生的还原产物Fe(OH)3在水中形成胶体，表面积大，有强的吸附能力，吸附水中悬浮的杂质使之形成沉淀而除去；③KAl(SO4)2·12H2O电离产生的Al会发生水解反应产生Al(OH)3胶体，因此有净水作用，A正确；[Fe(OH)(SO4)]n会形成Fe(OH)3胶体，因此有净水作用，B正确；ClO2有强氧化性，可以杀菌消毒，危害也小，因此可以处理水，C正确；“84”消毒液有杀菌消毒作用，但是碱性太强，气味太浓，不适宜水的净化，D错误。
△
＋3＋2＋2＋
答案：(1)BDE (2)Fe＋3H2O=====Fe(OH)3(胶体)＋3H 1～100 nm (3)2Fe＋Cu===2Fe＋Cu A
3＋
3＋
3＋
2＋
2＋
－1
3＋
(4)①NaClO ②氧化 生成Fe(OH)3在水中形成胶体能够吸附水中悬浮杂质 ③ABC
11．工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制备高档颜料铁红(Fe2O3)，具体生产流程如下：
4
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试回答下列问题：
(1)滤液X中含有的金属阳离子是________(填离子符号)。 (2)步骤Ⅲ中可选用________调节溶液的pH(填字母)。 A．稀 B．氨水
C．氢氧化钠溶液 D．高锰酸钾溶液
(3)步骤Ⅳ中，FeCO3沉淀完全后，溶液中含有少量Fe_______________________________________________
______________________________________________________。 (4)步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是 _______________________________________________________ ______________________________________________________。 (5)在空气中煅烧FeCO3生成产品氧化铁的化学方程式为 _______________________________________________________ ______________________________________________________。
解析：(1)硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)酸浸后过滤，SiO2为滤渣，滤液中含有的金属阳离子是Fe、Fe。
(2)步骤Ⅲ要把pH调高，步骤Ⅳ还要加NH4HCO3，若使用氢氧化钠溶液，产品中容易混入Na，所以选B。(4)NH4HCO3受热易分解，高温会促进Fe水解。
答案：(1)Fe、Fe (2)B
(3)取少量溶液，加入硫溶液，不显红色，然后滴加氯水，溶液变为红色 (4)防止NH4HCO3分解，减少Fe水解 高温
(5)4FeCO3＋O2=====2Fe2O3＋4CO2
12．(2016·全国Ⅱ卷)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·LKI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：
5
－1
－1
2＋
－1
2＋
3＋
2＋
2＋
3＋
2＋
＋
2＋
3＋
2＋
，检验Fe
2＋
的方法是
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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________。
(5)丁组同学向盛有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
_______________________________________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________；
一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红色沉淀生成。产生气泡的原因是___________________________________________
_____________________________________________________。
解析：(1)亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量铁屑的目的是防止Fe被空气氧化。(2)Cl2可将Fe氧化成Fe，自身得电子生成Cl，反应的离子方程式为2Fe＋Cl2===2Fe＋2Cl。(3)煤油的作用是隔绝空气，防止空气中的氧气将Fe氧化，产生干扰。(4)根据Fe的检验方法，向溶液中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，一定含有Fe，则实验②检验的离子是Fe；碘易溶于CCl4，在CCl4中呈紫色，Fe遇KSCN溶液显红色，实验①和③说明，在I过量的情况下，溶液中仍含有Fe，由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应，反应为2Fe＋2I
3＋
3＋
－
3＋
－
2＋
2＋
3＋
－
2＋
2＋
2＋
2＋
3＋
－
2＋
－
2Fe＋I2。(5)H2O2溶液中加入几滴
＋
3＋
2＋
酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生的离子方程式为H2O2＋2Fe＋2H===2Fe＋2H2O，铁离子的溶液呈棕黄色；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成，产生气泡的原因是反应产生的Fe
3＋
3＋
3＋
2＋
是H2O2分解的催化剂，促使H2O2分解生成O2，同时H2O2分解反应是放热反应，并促进了Fe水解平衡Fe＋3H2O
Fe(OH)3＋3H向正向移动，产生较多Fe(OH)3，聚集形成沉淀。 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
(5)H2O2＋2Fe＋2H===2Fe＋2H2O Fe催化H2O2分解产生O2
2＋
＋
3＋
3＋
2＋
3＋
2＋
3＋
－
2＋＋
6
