2022年高考化学一轮复习知识梳理与训练 第3章 第3讲 铁及其化合物（含解析）

2022年高考化学一轮复习知识梳理与训练 第3章 第3讲 铁及其化合物（含解析）考纲要求1.了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。2.以Fe2、Fe3的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化还原反应。3.能鉴别溶液中的Fe2、Fe3。考点一用物质分类思想认识铁及其重要化合物1铁的存在2铁的性质(1)物理性质纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。(2)化学性质：铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成2、3两种价态的化合物。用化学方程式或离子方程式表示下列变化FeFeH2O(g)3Fe4H2O(g)Fe3O44H2Fe3铁的氧化物和氢氧化物(1)铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价232，3稳定性不稳定稳定稳定与H反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O(2)铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O33H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与碱溶液反应Fe33OH=Fe(OH)3二者的关系在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)34.亚铁盐和铁盐(1)亚铁盐：含有Fe2的溶液呈浅绿色，Fe2既有_性，又有_性，Fe2与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为_，_。(2)铁盐：氧化性：含有Fe3的溶液呈_色，Fe3具有氧化性，Fe3与Fe、Cu反应的离子方程式分别为_，_。特性：含有Fe3的盐溶液遇到_时变成血红色。易水解：FeCl3滴入沸水中的离子方程式：_。答案(1)氧化还原ZnFe2=Zn2Fe2Fe2Cl2=2Fe32Cl(2)棕黄2Fe3Fe=3Fe22Fe3Cu=2Fe2Cu2KSCNFe33H2OFe(OH)3(胶体)3H深度思考1铁有很强的抗腐蚀能力，为什么日常生活中的铁制品容易生锈？答案主要因为铁不纯，往往含有碳等杂质，当这些铁制品在潮湿的空气中或接触到电解质溶液(如食盐水)时会发生电化学腐蚀。2铁、铝遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，是物理变化还是化学变化？答案常温下铁、铝遇冷的浓H2SO4、浓HNO3时表面会生成一层致密的氧化物薄膜，化学上称为钝化，属于化学变化。3FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取？答案都可以。2Fe3Cl22FeCl32FeCl3Fe=3FeCl24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)34铁元素是典型的变价金属元素，它在化合物中主要表现为2价和3价，请归纳总结：(1)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成2价？写出有关反应的化学方程式或离子方程式。答案FeFe2：铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S、I2)，非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)，不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应，都可实现这种转化。如：FeSFeS,2HFe=Fe2H2，Cu2Fe=Fe2Cu。(2)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成3价？写出有关反应的化学方程式。答案FeFe3：铁与强氧化剂(如Cl2、HNO3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这种转化。例如：2Fe3Cl22FeCl3，Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O,2Fe6H2SO4(浓)Fe2(SO4)33SO26H2O。题组一铁及其化合物的反应产物判断1下列关于铁的说法正确的是()A纯铁为灰黑色，所以铁属于黑色金属B铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3C纯铁的抗腐蚀能力非常强，铁在干燥的空气里不易被氧化D铁的化学性质比较活泼，它能和水蒸气反应生成H2和Fe(OH)3答案C解析纯铁为银白色，A错；铁在硫蒸气中燃烧生成FeS，B错；3Fe4H2O(g)Fe3O44H2，D错。2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()AFe(OH)3Fe2O3BFe(OH)2Fe2O3CFe(OH)2Fe(OH)3DFe(OH)2Fe3O4答案B解析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下列叙述正确的是()AFe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应B足量的Fe在Cl2中燃烧只生成FeCl3CFe和Fe2O3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出DFe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3，在给定的条件下能实现转化答案BC解析HNO3具有强氧化性，与Fe反应产生的气体为NO，A项错；铁与Cl2反应无论量的多少产物都是FeCl3，B项正确；C项中Fe2O3溶解产生Fe3恰好将铁单质氧化，因而不能置换出H2，正确；FeCl3溶液加热时易水解，D项错。4在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。Fe3Fe2Fe、Fe2Fe2、Fe3(1)AB段铁元素以_形式存在。(2)BC段铁元素以_形式存在。(3)CD段铁元素以_形式存在。答案(1)(2)(3)解析向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应2Fe3Fe=3Fe2，最后全部转化为Fe2。1铁元素有2、3等多种价态，反应环境不同，可能反应产物不同，铁与非氧化性酸生成Fe2。少量的Fe与氧化性酸反应生成Fe3，过量的Fe与氧化性酸反应生成Fe2。2许多题目将Fe2Fe3=3Fe2设置为隐含反应，如Fe与Fe2O3的混合物溶于盐酸时，需要注意生成的Fe3还能氧化单质铁。题组二Fe2、Fe3的检验5下列离子的检验方法合理的是()A向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2B用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2C向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3D向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2，不含有Mg2答案C解析A项中只能说明含有Fe3，不能说明不含Fe2，不合理；B项中Cl也能使KMnO4溶液褪色，不合理；D项中氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2，不合理。6要证明某溶液中不含Fe3而可能含有Fe2进行如下实验操作时，最佳顺序为()加入足量氯水加入足量酸性KMnO4溶液加入少量NH4SCN溶液ABCD答案C解析在该溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不变血红色，证明无Fe3存在，再加入氯水，将Fe2氧化成Fe3，溶液变为血红色。KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不能用酸性KMnO4溶液。检验Fe2、Fe3的常用方法1根据溶液颜色含有Fe2的溶液显浅绿色含有Fe3的溶液显棕黄色2用KSCN溶液和氯水(1)流程：溶液(2)有关反应：Fe33SCNFe(SCN)3(血红色)2Fe2Cl2=2Fe32Cl3用NaOH溶液(1)流程：溶液(2)有关反应：Fe33OH=Fe(OH)3(红褐色沉淀)Fe22OH=Fe(OH)2(白色沉淀)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3题组三有关铁及其化合物的实验探究7关于FeCl3进行的实验，下列预测正确的是()选项实验预测A蒸发FeCl3溶液得到FeCl3固体B在FeCl3、CuCl2混合液中，加入少量Fe粉一定有H2产生且有Cu析出C用FeCl3固体溶于水配制饱和溶液会有Fe(OH)3沉淀产生D在FeCl3溶液中加入KHCO3溶液有CO2产生，但无Fe(OH)3沉淀生成答案C解析蒸发FeCl3溶液可促进Fe3水解，由于HCl易挥发，最后得到Fe(OH)3，A错；混合液中加入Fe粉时，不会有H2产生且Fe应先和Fe3反应，再与Cu2反应，B错；FeCl3易水解生成Fe(OH)3沉淀，C对；D中Fe3与HCO发生双水解反应，有CO2和Fe(OH)3沉淀生成，D错。8下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是_(填序号)。答案解析因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。、原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；的原理为铁作阳极产生Fe2，与电解水产生的OH结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；中液面加苯阻止了空气进入；由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。成功制备Fe(OH)2的关键由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。制备原理：Fe22OH=Fe(OH)2成功关键：溶液中不含Fe3和O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。考点二“铁三角”转化中的氧化还原反应“铁三角”的转化关系深度思考1用离子方程式实现下列转化：Fe2Fe32Fe2Cl2=2Fe32Cl；3Fe24HNO=3Fe32H2ONO；2Fe3Fe=3Fe2；Cu2Fe3=Cu22Fe2。2如何除去括号中的杂质(1)Fe2(Fe3)：加过量铁粉，过滤；(2)FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2；(3)FeCl2(CuCl2)：加过量铁粉，过滤；(4)Fe(Al)：加过量强碱溶液，过滤；(5)Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加过量强碱溶液，过滤。题组一Fe2与Fe3的转化及应用1下列试剂中，不能使Fe2转化为Fe3的是()氯气NaCl溶液KMnO4溶液稀硝酸盐酸NaNO3溶液ABCD答案D解析要实现Fe2转化为Fe3，必须加强氧化性物质，NaCl、HCl均没有强氧化性，NO在酸性条件下才表现强氧化性。2在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是()A若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2，一定不含Cu2B若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2，可能含Cu2和Fe3C若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3和Fe2，一定不含Cu2D若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2，一定不含Cu2和Fe3答案D解析氧化性Fe3Cu2Fe2，加入铁粉后有固体剩余，Fe3一定不存在；若剩余固体全部都是Cu，溶液中还可能有Cu2，也可能恰好被完全置换；若剩余固体是Cu和Fe，则溶液中不可能有Cu2。3在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下：.向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液；.向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时鼓入足量的空气。(1)FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为_。(2)过程加入铁屑的主要作用是_，分离得到的固体主要成分是_，从固体中分离出铜需采用的方法是_。(3)过程中发生反应的化学方程式为_。答案(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)反应掉FeCl3、CuCl2Fe、Cu加入足量稀盐酸后过滤(3)4FeCl24Ca(OH)2O22H2O=4Fe(OH)34CaCl2解析FeCl3溶液蚀刻铜箔的离子方程式为2Fe3Cu=2Fe2Cu2，得到的废液中含有FeCl3、CuCl2、FeCl2。题组二铁及其化合物转化中的离子反应4下列各离子组能大量共存的是()AFe3、NH、H、SOBFe3、Br、Na、ICFe2、AlO、Na、NODFe3、HCO、NH、NO答案A解析B项中Fe3与I易发生氧化还原反应不能大量共存；C项中Fe2与AlO发生双水解反应不能大量共存；D项中Fe3与HCO发生双水解反应不能大量共存。5下列离子在指定溶液中能大量共存的是()A1.0molL1的KNO3溶液：H、Fe2、Cl、SOB1.0molL1的FeCl2溶液：NO、Na、K、ClOC使酚酞变红的溶液中：Na、Cl、SO、Fe3D酸性溶液中：NO、SO、Fe3、Mg2答案D解析A项中KNO3在酸性条件下能氧化Fe2；B项中ClO能氧化Fe2；C项中Fe3在碱性条件下易水解，只能存在于酸性溶液中。6下列离子方程式书写正确的是()AFeO固体放入稀硝酸中：FeO2H=Fe2H2OB过量的铁粉与稀硝酸反应：3Fe8H2NO=3Fe22NO4H2OC向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸：Fe(OH)22H=Fe22H2OD向Fe(OH)3中加入氢碘酸：2Fe(OH)36H2I=2Fe2I26H2O答案BD解析稀硝酸为氧化性酸，FeO、Fe(OH)2中2价的Fe被氧化为Fe3，A、C错误；铁粉过量时，生成的Fe3与Fe继续反应生成Fe2，B正确；I具有较强的还原性，因而氢碘酸可把Fe(OH)3还原为Fe2，D正确。Fe2、Fe3性质的常见考查形式总结12价为铁元素的中间价态，Fe2既有氧化性，又有还原性，但以还原性为主，常见的考查形式：(1)酸性条件下，MnO、ClO、NO等氧化性离子与Fe2不能大量共存。(2)Fe(OH)2的制备。(3)亚铁盐在空气中易变质及其溶液的保存(加入铁粉)。2(1)3价为铁元素的最高价态，Fe3具有较强的氧化性，常见的考查形式：I、S2、SO等还原性离子与Fe3不能大量共存；Fe3与Fe、Cu、H2S等发生反应。(2)Fe3等易水解，常涉及以下几种考查形式：Fe3与HCO、AlO等易水解离子的共存问题；FeCl3、Fe2(SO4)3溶液蒸干产物的判定；MgCl2溶液中Fe2、Fe3的除杂H2O2或Cl2氧化，MgO、Mg(OH)2调pH，使Fe3水解生成Fe(OH)3沉淀。考点三守恒思想在铁及其化合物计算中的应用“守恒法”是中学化学中一种常用的解题方法，它利用物质变化过程中某一特定的量固定不变来列式求解，即找到起始和终止反应时某一特定量的对应关系，建立方程。1现有CuO和Fe2O3组成的混合物ag，向其中加入2molL1的硫酸溶液50mL，恰好完全反应。若将ag该混合物在足量H2中加热，使其充分反应，冷却后剩余固体质量为()A1.6agB(a1.6) gC(a3.2) gD1.6g答案B解析金属氧化物与硫酸恰好完全反应，生成硫酸盐和水，n(H2SO4)50103L2molL10.1mol。由氢、氧原子守恒知：H2SO4H2O，生成n(H2O)0.1mol，n(O)0.1mol，m(O)1.6g，ag金属氧化物中金属质量为(a1.6)g。2有一块铁的“氧化物”样品，用140mL5.0molL1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025molCl2，恰好使其中的Fe2全部转变为Fe3，则该样品可能的化学式为()AFe2O3BFe3O4CFe4O5DFe5O7答案D解析根据2Fe2Cl2=2Fe32Cl，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2)0.025mol20.05mol，根据电荷守恒得2n(Fe2)3n(Fe3)n(Cl)，则n(Fe3)0.2mol，故n(Fe2)n(Fe3)0.050.214，故该氧化物可表示为FeO2Fe2O3，即Fe5O7。3向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150mL4molL1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24LNO(标准状况)，往所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为()A0.21molB0.25molC0.3molD0.35mol答案B解析n(HNO3)0.6mol，n(NO)0.1mol，反应后铁元素的存在形式为Fe(NO3)2，根据元素守恒，可知反应后溶液中的n(NO)0.5mol，n(Fe2)0.25mol，即n(Fe)0.25mol。4xx新课标全国卷，26(1)(2)铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。(1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式，可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54g的FeClx样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH的阴离子交换柱，使Cl和OH发生交换。交换完成后，流出溶液的OH用0.40molL1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeClx中x的值：_(列出计算过程)。(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得n(Fe)n(Cl)12.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为_。在实验室中，FeCl2可用铁粉和_反应制备，FeCl3可用铁粉和_反应制备。答案(1)n(Cl)0.0250L0.40molL10010mol054g0.010mol35.5gmol10.185gn(Fe)0.185g/56gmol10.0033moln(Fe)n(Cl)0.00330.01013，x3(2)0.10盐酸氯气解析解答此题的关键是明确阴离子交换柱交换出的OH的物质的量等于Cl的物质的量，从而求出FeClx中x的值。(1)首先明确阳离子交换柱和阴离子交换柱的作用，根据离子等量交换，溶液中OH的物质的量等于FeClx中Cl的物质的量。通过中和滴定知n(OH)n(H)040molL125.0103L0.010mol，故n(Cl)0.010mol。FeClx中Fe元素的质量为0.54g35.5gmol10.010mol0.185gFeClx中Fe元素与Cl元素的物质的量之比为0.010mol13，故x3。(2)根据题意可设该混合物的组成为FeCl2.1，利用十字交叉法可得样品中FeCl3的物质的量分数为0.10。注意制备FeCl2选用弱氧化剂，制备FeCl3选用强氧化剂。解此类问题的关键是从诸多变化和繁杂的数据中寻找恒量关系。如第1题，找到金属氧化物被H2还原后失去的氧与该金属氧化物和H2SO4反应时H结合生成水所需氧相同，是解决问题的“牛鼻子”。第3题找到终态产物Fe(NO3)2，以及原硝酸中“N”原子反应后有两种存在形式：“NO”和“NO”，问题就会迎刃而解。探究高考明确考向1(高考选项组合题)下列关于铁及其化合物的说法正确的是()A将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红，可以检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质(xx四川理综，4B)B浓氨水中滴加FeCl3饱和溶液可制得Fe(OH)3胶体(xx重庆理综，3A)C1molFeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA(xx大纲全国卷，7A)D水溶液中Fe2、H、SO、ClO不能大量共存(xx广东理综，8B)答案D解析A项，酸性条件下，NO能将Fe2氧化为Fe3，无法检验；B项，浓氨水与FeCl3饱和溶液会生成Fe(OH)3沉淀；足量氯气将Fe2和I全部氧化，1molFeI2应转移3NA的电子。2(xx山东理综，9)等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出NO物质的量最多的是()AFeOBFe2O3CFeSO4DFe3O4答案A解析根据得失电子守恒，还原剂提供的电子越多，氧化剂硝酸生成的NO的物质的量就越多。1g题述四种物质能提供的电子的物质的量为A.1mol；B.0；C.1mol；D.1mol(Fe3O4也可以写为Fe2O3FeO)，等质量时提供电子的物质的量最多的为FeO。3(xx上海，17)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Fe3B若有固体存在，则溶液中一定有Fe2C若溶液中有Cu2，则一定没有固体析出D若溶液中有Fe2，则一定有Cu析出答案B解析本题考查铁及其化合物的性质。FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上铜的反应为2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2，所得的溶液中存在FeCl2和CuCl2，还可能有过量的FeCl3溶液，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Fe3，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Fe2；C项中若溶液中有Cu2，可以有部分铜固体析出；D项若溶液中有Fe2，不一定有Cu析出。4(xx安徽理综，8)下列有关Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是()A该溶液中，K、Fe2、C6H5OH、Br可以大量共存B和KI溶液反应的离子方程式：Fe32I=Fe2I2C和Ba(OH)2溶液反应的离子方程式：Fe3SOBa23OH=Fe(OH)3BaSO4D1L0.1molL1该溶液和足量的Zn充分反应，生成11.2gFe答案D解析A项，Fe3与C6H5OH发生反应，不能大量共存，错误；B项，该离子方程式电荷不守恒，正确的离子方程式应为2Fe32I=2Fe2I2，错误；C项，Fe2(SO4)3和Ba(OH)2反应的化学方程式为Fe2(SO4)33Ba(OH)2=2Fe(OH)33BaSO4，所以离子方程式应为2Fe33SO3Ba26OH=2Fe(OH)33BaSO4，错误；D项，Fe2(SO4)3与足量的Zn反应的化学方程式为Fe2(SO4)33Zn=3ZnSO42Fe，可见0.1molFe2(SO4)3生成0.2molFe，质量为11.2g，正确。5xx福建理综，24(2)铁及其化合物与生产、生活关系密切。用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下：步骤若温度过高，将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为_。步骤中发生反应：4Fe(NO3)2O2(2n4)H2O=2Fe2O3nH2O8HNO3，反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2，该反应的化学方程式为_。上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是_(任写一项)。答案4HNO34NO2O22H2O4Fe10HNO3=4Fe(NO3)2NH4NO33H2O氮氧化物排放少(污染少)解析硝酸分解生成NO2、H2O和O2。根据图示可知Fe和HNO3反应生成Fe(NO3)2和NH4NO3，结合电子守恒可写出化学方程式。因为HNO3的还原产物主要是NH4NO3,1 mol HNO3作氧化剂转移8 mol电子，故产生的氮氧化物较少，节约原料。6xx天津理综，9节选FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。.经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下：检验装置的气密性；通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的N2赶尽Cl2，将收集器密封。请回答下列问题：(1)装置A中反应的化学方程式为_。(2)第步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A右端。要使沉积的FeCl3进入收集器，第步操作是_。(3)操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)_。(4)装置B中冷水浴的作用为_；装置C的名称为_；装置D中FeCl2全部反应后，因失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂：_。.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。(6)FeCl3与H2S反应的离子方程式为_。(7)电解池中H在阴极放电产生H2，阳极的电极反应式为_。(8)综合分析实验的两个反应，可知该实验有两个显著优点：H2S的原子利用率为100%；_。答案(1)2Fe3Cl22FeCl3(2)在沉积的FeCl3固体下方加热(3)(4)冷却，使FeCl3沉积，便于收集产品干燥管K3Fe(CN)6溶液(6)2Fe3H2S=2Fe2S2H(7)Fe2e=Fe3(8)FeCl3得到循环利用解析(1)装置A中进行的是Fe与Cl2制取FeCl3，反应的化学方程式为2Fe3Cl22FeCl3。(2)由于FeCl3沉积在反应管A右端，时间长了会堵塞，所以应在此处进一步加热使FeCl3再次升华进入收集装置。(3)通入干燥氯气可排出空气以及其中所含的水蒸气，反应完毕后将多余Cl2赶出，将收集器密封以防吸收空气中的水蒸气从而避免了FeCl3的潮解。(4)通过冷水浴将升华的FeCl3冷却收集，Fe2的检验可通过与赤铁盐(K3Fe(CN)6)生成蓝色沉淀(腾化盐)的方法来完成。(6)Fe3与H2S的氧化还原反应的离子方程式的书写应注意得失电子守恒与电荷守恒。(7)、(8)电解FeCl2溶液，通过阴极：2H2e=H2阳极：Fe2e=Fe3来完成溶液中FeCl3的循环利用。练出高分一、单项选择题1铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。下列有关铁及其化合物的有关说法中正确的是()A赤铁矿的主要成分是Fe3O4B铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2C除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤DFe3与KSCN产生血红色沉淀答案C解析赤铁矿的主要成分是Fe2O3；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2；3价铁离子遇KSCN溶液变为血红色，但没有沉淀产生，一般可以用此方法检验3价铁离子的存在。2下列中学常见实验的现象或表述正确的是()A过量的铁投入到一定量的稀硝酸中，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液显血红色B制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁C检验红砖中的氧化铁成分，向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液23滴即可D向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会，然后冷却、过滤，滤纸上的物体为“蓝色固体”答案C解析过量的铁粉与一定量的稀硝酸反应最终生成的是Fe2，A错误；制备氢氧化亚铁应避免被氧气氧化，向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把长胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌，B错误；CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu(OH)2沉淀，加热后过滤，滤纸上留有的是CuO(黑色)，D错误。3在含有Fe3、Fe2、Al3、NH的稀溶液中加入足量Na2O2固体，充分反应后，再加入过量稀盐酸，完全反应，则离子数目没有变化的是()AFe3、Al3BAl3CFe2、NHDFe3答案B解析2Na2O22H2O=4NaOHO2，Fe2转变为Fe3，Fe3转变为Fe(OH)3沉淀析出，Al3转变为AlO，NH转变为NH3气体，NH减少；没有过滤，再加入过量稀盐酸，Fe(OH)3沉淀转变为Fe3，所以Fe2减少，Fe3增多，AlO再转变为Al3，几乎不变。4下列说法正确的是()AFe在一定条件下与水反应生成H2和Fe(OH)3BFe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液，溶液显血红色CFeCl2溶液蒸干灼烧后得到FeCl2固体D将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中可制备Fe(OH)3胶体答案B解析高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，A项错；Fe3O4溶于盐酸生成Fe3和Fe2，B项正确；FeCl2易水解，在空气中蒸干灼烧产物为Fe2O3，C项错；将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中，得到Fe(OH)3沉淀而不是胶体，D项错误。5在含有下列离子组的溶液中，加入Fe(NO3)2固体后，仍然能够大量共存的离子组是()AK、SO、NH、COBK、Ba2、OH、ClCNa、H、Cl、SODNa、Mg2、Cl、NO答案D解析A中CO和Fe2不能大量共存；B中Fe2和OH不能大量共存；C中H、NO和Fe2因发生氧化还原反应而不能大量共存。6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()A2Fe3Fe=3Fe2成立说明氧化性：Fe3Fe2B25，pH0的溶液中，Al3、NH、NO、Fe2可以大量共存C5.6g铁与足量的氯气反应失去电子为0.2molD硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液：Fe22H2O24H=Fe34H2O答案A解析B项pH0的溶液呈强酸性，Fe2、NO、H不能大量共存，不正确；C项应为0.3mol，不正确；D项电荷不守恒，不正确。7将3.48g四氧化三铁完全溶解在100mL1molL1的硫酸中，然后加入K2Cr2O7溶液25mL，恰好使溶液中的Fe2全部转化为Fe3，Cr2O全部转化为Cr3，则K2Cr2O7溶液的物质的量浓度是()A0.05molL1B0.1molL1C0.2molL1D0.3molL1答案B解析可以把Fe3O4看作FeOFe2O3，则n(Fe3O4)n(FeO)n(Fe2)，依次可知，在反应中Fe2Fe3，Cr2O2Cr3，若设K2Cr2O7溶液的物质的量浓度为c，则根据得失电子守恒有：1c0.025L6，解得c0.1molL1。二、不定项选择题8在含有FeCl3和BaCl2的酸性溶液中，通入足量的SO2后有白色沉淀生成，过滤后，向溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象，下列叙述不正确的是()A白色沉淀是BaSO4和BaSO3B溶液的酸性减弱C白色沉淀是BaSO4DFeCl3全部被还原为FeCl2答案AB解析Fe3具有氧化性，通入足量SO2后发生氧化还原反应，Fe3全部被还原为Fe2，所以向溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象，同时SO2被氧化为SO，白色沉淀是BaSO4。依据2Fe3SO22H2O=2Fe2SO4H可知溶液酸性增强，C、D正确，B错误；因为溶液呈酸性，一定不会生成BaSO3沉淀，A错误。9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()选项操作、现象解释A向KI淀粉溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝Fe3能与淀粉发生显色反应B把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点铁在潮湿的空气中易生成Fe2O3C向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生说明Fe置换出硝酸中的氢，生成了氢气D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说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3答案BD解析A项中Fe3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。10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Fe2浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如下图所示。则稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为()A111B131C338D114答案D解析据氧化性由强到弱的顺序HNO3Fe3Cu2，可知随铁粉的增加，反应的方程式分别为4HNO3(稀)Fe=Fe(NO3)3NO2H2O4mol1mol1mol2Fe(NO3)3Fe=3Fe(NO3)22mol1mol3molCu(NO3)2Fe=Fe(NO3)2Cu1mol1mol1mol所以原溶液中，Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物质的量之比为(2mol1mol)1mol4mol114。三、非选择题11根据框图回答下列问题(答题时，方程式中的M、E用所对应的元素符号表示)：(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KI淀粉溶液，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_。答案(1)CuH2O2H2SO4=CuSO42H2O(2)4Fe2O24H=4Fe32H2O2Fe32I=2Fe2I2(3)10KOH3Cl22Fe(OH)3=2K2FeO46KCl8H2O解析该题入手点是物质的颜色，红色金属M与硫酸和过氧化氢反应生成蓝色溶液，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的活动性强于Cu的，且根据图示可知Y溶液与KSCN形成血红色溶液，所以E为铁。FeCuSO4=CuFeSO4，在酸性条件下，氧气氧化Fe2生成Fe3。Y溶液中也含有Fe3，所以Z为Fe(OH)3，氯气具有强氧化性，在碱性条件下 (OH)3被氧化成K2O4。12碱式硫酸铁Fe(OH)SO4是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下。已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示。沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3开始沉淀2.37.53.4完全沉淀3.29.74.4回答下列问题。(1)加入少量NaHCO3的目的是调节pH，使溶液中的_沉淀，该工艺中“搅拌”的作用是_。(2)在实际生产中，反应中常同时通入O2以减少NaNO2的用量，O2与NaNO2在反应中均作_。若参与反应的O2有11.2L(标准状况)，则相当于节约NaNO2的物质的量为_。(3)碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2可部分水解生成聚合离子Fe2(OH)。该水解反应的离子方程式为_。(4)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2及NO。为检验所得产品中是否含有Fe2，应使用的试剂为_(填字母)。A氯水BKSCN溶液CNaOH溶液D酸性KMnO4溶液答案(1)Al3加快反应速率(2)氧化剂2mol(3)2Fe(OH)22H2OFe2(OH)2H(4)D解析(1)废铁屑中含有氧化铝，反应中引入了杂质Al3，加入NaHCO3调节pH至4.4可使Al3完全沉淀。“搅拌”的目的是使反应物充分接触，从而加快化学反应速率。(2)硫酸亚铁溶液中加入NaNO2得到Fe(OH)SO4，铁的化合价升高而N的化合价降低，故NaNO2在反应中作氧化剂。1molO2可得到4mol电子，1molNaNO2可得到1mol电子，标况下11.2LO2的得电子能力与2molNaNO2相当。(4)Fe2能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故可用酸性KMnO4溶液检验产品中是否含有Fe2。13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。探究过程如下：请回答下列问题：(1)步骤中先加入热的Na2CO3溶液除油污，操作甲的名称是_。(2)步骤中，除发生反应Fe2HCl=FeCl2H2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Fe2的一种试剂是_(填字母)。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_，步骤产生金属铜的化学方程式为_。答案(1)过滤(2)Fe2O36H=2Fe33H2O、Fe2Fe3=3Fe2(3)棕黄色Fe2、Cu2、Fe3(4)d(5)电解CuCl2CuCl214某研究性学习小组请你参与“研究铁与水反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究，并共同回答下列问题：探究一设计如图所示装置进行“铁与水反应”的实验(夹持仪器略)。(1)硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为_。(2)反应前A中投放碎瓷片的目的是_。(3)装置E中的现象是_。探究二设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分。(4)待硬质玻璃管B冷却后，取少许其中的固体物质溶于_后，将所得溶液分成两份。(5)一份滴加几滴KSCN溶液。若溶液变血红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为_(选填序号，下同)；若溶液未变血红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为_。一定有Fe3O4一定有Fe只有Fe3O4只有Fe(6)另一份用_(填仪器名称)加入_(填试剂和现象)，可以证明溶液中存在Fe2。探究三设计如下流程测定反应后硬质玻璃管B中固体含铁元素的质量分数。(7)试剂b的化学式是_。(8)计算反应后B装置中铁元素的质量分数为_。答案(1)3Fe4H2O(g)Fe3O44H2(2)防止暴沸(3)黑色固体变红，右端管壁有水珠(4)稀硫酸(5)(6)胶头滴管酸性KMnO4溶液，溶液褪色(或铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀。答案合理即可)(7)NaOH(8)77.8%