2021版高考化学一轮复习核心素养测评八铁及其化合物含解析新人教版

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铁及其化合物 一、选择题(本题包括4小题，每题6分，共24分)‎ ‎1.《新修本草》是我国古代中药学著作之一，记载药物844种，其中有关于“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…”据此推测，“青矾”的主要成分为 (　　)‎ A.CuSO4·5H2O　　　　 B.FeSO4·7H2O C.KAl(SO4)2·12H2O D.Fe2(SO4)3·9H2O ‎【解析】选B。“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，选B。‎ ‎2.(双选)下列反应的离子方程式书写正确的是 (　　)‎ A.将铜屑加入含Fe3+的溶液中：2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+‎ B.将磁性氧化铁溶于盐酸中：Fe3O4+8H+3Fe3++4H2O C.向硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液：2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O D.将铁粉加入稀硫酸中：2Fe+6H+2Fe3++3H2↑‎ ‎【解析】选A、C。磁性氧化铁中Fe元素的化合价为+2、+3价，溶于盐酸后生成Fe2+和Fe3+，B错误；铁与稀硫酸反应生成二价亚铁离子，D错误。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　下列离子在溶液中能大量共存，加入FeSO4·7H2O晶体后，仍能大量共存的是 (　　)‎ A.Na+、H+、Cl-、N　‎ B.K+、N、H+、I-‎ C.Na+、OH-、S、K+　‎ D.K+、Ag+、Ca2+、N ‎【解析】选B。A项Fe2+与H+、N会发生氧化还原反应；C项Fe2+与OH-会生成沉淀；D项Ag+、Ca2+与S均会生成微溶物。‎ - 10 -‎ ‎3.(2019·深圳模拟)金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应，下列对反应情况设想的评价正确的是 (　　)‎ 选项 反应情况设想 评价 A 当铁、铜均不剩余时，溶液中一定有Fe2+、Cu2+，一定无Fe3+‎ 正确，Fe3+和Fe、Cu均可反应 B 当铁、铜均有剩余时，溶液中一定有Fe2+、Cu2+，无Fe3+‎ 正确，Fe和Cu与Fe3+都反应，故有Fe2+和Cu2+，无Fe3+‎ C 当铜有剩余，铁无剩余时，溶液中一定只有Fe2+，无Cu2+‎ 正确，Cu有剩余，故无Cu2+‎ D 当铁有剩余，铜无剩余时，溶液中一定有Fe2+、Cu2+‎ 不正确，不可能有Fe剩余而无Cu剩余，因为Fe比Cu优先与Fe3+反应 ‎【解析】选D。当铁、铜的量比较少时溶液中可能有Fe3+存在，A项错误；当铁过量时，铜不与Fe3+反应，无Cu2+生成，此时溶液中不存在Cu2+和Fe3+，B项错误；铜有剩余则溶液中一定无Fe3+，可能有Cu2+，C项错误；铁比铜活泼，不可能铁剩余而铜无剩余，D项正确。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　某溶液中可能存在Fe3+、Fe2+、I-、HC、Cl-、N六种离子中的几种。现进行下列实验：‎ ‎①取少量溶液滴加KSCN溶液，溶液呈红色；‎ ‎②另取少量原溶液滴加盐酸，溶液的棕黄色加深。‎ 据此可以推断，该溶液中肯定不存在的离子是 (　　)‎ A.I-、HC　　　 B.Fe2+、HC、N C.I-、HC、Cl- D.Fe3+、I-、HC ‎【解析】选A。由①可知溶液中一定含有Fe3+，有Fe3+一定无I-和HC；由②棕黄色加深可知溶液中Fe2+被氧化为Fe3+，所以一定含有N，可能含有Cl-。‎ ‎4.(2020·柳州模拟)以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如图所示，下列说法不正确的是　 (　　)‎ - 10 -‎ A.酸溶过程使用的酸也可以是硝酸，且过量 B.为了防止污染，焙烧过程中产生的SO2要回收利用 C.通氯气的目的是氧化Fe2+‎ D.由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3需要在氯化氢的气流中加热 ‎【解析】选A。若用过量硝酸酸溶，会引入N，A错误；SO2是一种污染气体，必须回收利用，B正确；通入Cl2的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+，C正确；为了防止Fe3+水解，由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3时需要在HCl的气流中加热，D正确。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是 (　　)‎ A.碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂 B.为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行 C.可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化 D.常温下，(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的大 ‎【解析】选D。碱式硫酸铁电离产生Fe3+，Fe3+能发生水解生成Fe(OH)3胶体可用作净水剂，A正确；NH4HCO3不稳定，受热易分解，生产FeCO3需在较低温度下进行，B正确；KSCN溶液遇Fe2+溶液无现象，(NH4)2Fe(SO4)2若被氧化则生成Fe3+，KSCN溶液遇Fe3+溶液变红，C正确；(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小，所以FeSO4才能与(NH4)2SO4反应生成(NH4)2Fe(SO4)2，D错误。‎ 二、非选择题(本题包括2小题，共26分)‎ ‎5.(12分)(2020·衡水模拟)铁是人体必需的微量元素，治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。市场上一种常见的补铁药物的主要成分是琥珀酸亚铁，呈暗黄色。该药物不仅能溶于水还能溶于人体中的胃酸。某同学为了检测该药片中Fe2+的存在，设计并进行了如图实验：‎ - 10 -‎ ‎(1)该药片的外表包有一层特殊的糖衣，这层糖衣的作用是_____________。 ‎ ‎(2)试剂1是________，试剂2是________，加入试剂2后溶液呈淡红色，说明________，加入新制氯水后溶液中发生反应的离子方程式是____________。 ‎ ‎(3)该同学猜想红色溶液变为无色溶液的原因是溶液中的+3价铁被还原为+2价铁，你认为该同学的猜想合理吗？________。若你认为不合理，请说明理由(若你认为合理，该空不要作答)：__ ______________________。 ‎ ‎【解析】(1)亚铁盐易被氧化，药片外表糖衣的作用是保护Fe2+不被空气中的氧气氧化。‎ ‎(2)试剂1是稀盐酸，试剂2是KSCN溶液，加入KSCN溶液后溶液呈淡红色，说明药片已部分被氧化，加入新制氯水后溶液中发生反应的离子方程式是2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN-Fe(SCN)3。‎ ‎(3)红色溶液变为无色溶液的原因不可能是+3价铁被还原为+2价铁，因为体系中不存在还原性物质，只可能是氯水的作用，Fe(SCN)3中SCN-被过量的氯水氧化而褪色，可以在褪色后的溶液中加入FeCl3溶液，溶液仍然不变红来证明。‎ 答案：(1)保护Fe2+不被空气中的氧气氧化 ‎(2)稀盐酸　KSCN溶液 药片已部分失效(或部分被氧化)‎ ‎2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-、‎ Fe3++3SCN-Fe(SCN)3‎ ‎(3)不合理 Fe(SCN)3中SCN-被过量的氯水氧化而褪色，可以在褪色后的溶液中加入FeCl3溶液，溶液仍然不变红来证明 ‎6.(14分)(2020·贵阳模拟)α-铁纳米粉在现代电子工业上用途极为广泛，用赤铁矿石(含Fe2O3、FeO，也含有Al2O3、MnO2、CuO等)制备纳米铁颗粒的实验流程如下： ‎ - 10 -‎ 已知部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如表所示：‎ 沉淀物 Al(OH)3‎ Fe(OH)3‎ Fe(OH)2‎ Cu(OH)2‎ 开始沉淀 时的pH ‎3.7‎ ‎2.3‎ ‎7.6‎ ‎5.4‎ 完全沉淀 时的pH ‎5.2‎ ‎3.2‎ ‎9.7‎ ‎6.7‎ 回答以下问题：‎ ‎(1)实验流程中首先对赤铁矿进行“碾碎”，目的是  __。 ‎ ‎(2)固体A的成分是__________(填写化学式)，在滤液A中加H2O2的目的是__ ‎ ‎_________________(用离子方程式进行说明)。 ‎ ‎(3)步骤②中需调节pH的范围是____________。 ‎ ‎(4)步骤③中灼烧所需的仪器有酒精灯、三脚架、________(填写三种仪器)，发生反应的化学方程式为__ ___________________________。 ‎ ‎【解析】(1)对赤铁矿进行碾碎，可以增大接触面积，从而加快反应速率，提高矿石的浸出率。‎ ‎(2)赤铁矿中只有MnO2与稀硫酸不反应，故固体A为MnO2。滤液A中加H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+。‎ ‎(3)步骤②调节pH的目的是将Fe3+与Al3+、Cu2+分离，即完全沉淀Fe3+，而不沉淀Al3+、Cu2+，故需调节3.2≤pH<3.7。‎ ‎(4)步骤③为灼烧Fe(OH)3，需要用到的仪器还有坩埚、泥三角、坩埚钳。灼烧Fe(OH)3时发生分解反应：‎ ‎2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。‎ 答案：(1)增大接触面积，从而加快反应速率，提高矿石的浸出率 ‎(2)MnO2　2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O ‎(3)3.2≤pH<3.7‎ - 10 -‎ ‎(4)泥三角、坩埚、坩埚钳 ‎2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O 一、选择题(本题包括3小题，每题6分，共18分)‎ ‎1.(双选)对下列实验事实的解释正确的是 (　　)‎ 操作、现象 解释 A 向淀粉KI溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝 Fe3+将I-氧化为I2，I2使淀粉变蓝 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Fe(OH)3‎ C 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 ‎【解析】选A、D。Fe3+将I-氧化为I2，淀粉遇碘变蓝，A正确；铁表面红棕色斑点是Fe2O3，B错误；铁与稀硝酸反应产生的气体为NO，C错误；Fe(OH)2易被氧化，D正确。‎ ‎2.(2019·沙市模拟)某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2+的浓度与加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示，则溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为 (　　)‎ A.1∶1∶1　　　　　 B.1∶3∶1‎ C.3∶3∶8 D.1∶1∶4‎ ‎【解析】选D。依次发生的反应是Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O，2Fe(NO3)3+Fe3Fe(NO3)2，Cu(NO3)2+FeFe(NO3)2+Cu，稀硝酸消耗1 mol Fe同时生成1 mol Fe(NO3)3，Fe(NO3)3消耗1 mol Fe，消耗1 mol Fe需要4 mol HNO3、2 mol Fe(NO3)3和1 mol Cu(NO3)2，‎ - 10 -‎ 则原溶液中有4 mol HNO3、1 mol Fe(NO3)3、1 mol Cu(NO3)2，则溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为1∶1∶4。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　(2019·十堰模拟)下列图象表示铁与一定量硝酸反应时，铁和硝酸铁之间物质的量(mol)的关系，其中正确的是 (　　)‎ ‎【解析】选B。根据反应：Fe+2Fe(NO3)33Fe(NO3)2可知，和硝酸反应生成Fe(NO3)3的Fe与Fe3+所消耗的Fe的物质的量之比为2∶1，B项正确。‎ ‎3.(2020·卫辉模拟)废铁屑制Fe2O3的一种流程如图：‎ 下列说法不正确的是 (　　)‎ A.热的纯碱溶液可去除废铁屑表面的油污 B.操作a是萃取 C.冰水既可洗去杂质又可减少固体的溶解 D.Fe2O3可用作红色颜料 ‎【解析】选B。热的纯碱溶液可去除废铁屑表面的油污，A正确；操作a是过滤，B错误；冰水既可洗去杂质又降低温度，减少固体的溶解，C正确；Fe2O3俗名铁红，可用作红色颜料，D正确。‎ 二、非选择题(本题包括2小题，共32分)‎ ‎4.(16分)(2019·衡阳模拟)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图。‎ - 10 -‎ 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)3‎ Fe(OH)2‎ Al(OH)3‎ 开始沉淀 ‎2.3‎ ‎7.5‎ ‎3.4‎ 完全沉淀 ‎3.2‎ ‎9.7‎ ‎4.4‎ 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Ⅱ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11.2 L(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N。为检验所得产品中是否含有Fe2+，应使用的试剂为________(填字母序号)。 ‎ A.氯水　　　　　　　 B.KSCN溶液 C.NaOH溶液 D.酸性KMnO4溶液 ‎【解析】(1)废铁屑中含有氧化铝，反应Ⅰ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。1 mol O2可得到4 mol电子，1 mol NaNO2可得到1 mol电子，标准状况下11.2 L O2的得电子能力与2 mol NaNO2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+。‎ - 10 -‎ 答案：(1)Al3+　加快反应速率 ‎(2)氧化剂　2 mol ‎(3)2Fe(OH)2++2H2OFe2(OH+2H+‎ ‎(4)D ‎5.(16分)(2020·黄冈模拟)一种新型高效净水剂PAFC(聚合氯化铁铝)，广泛用于日常生活用水和工业污水的处理。某化工厂欲以工业生产废料(金属铁、铝及其氧化物)为原料制取PAFC，设计生产流程如下，请回答下列问题： ‎ ‎(1)用10 mol·L-1的浓盐酸配制2 mol·L-1的稀盐酸，所用玻璃仪器除量筒和玻璃棒外，还有__________。 ‎ A.容量瓶　　　　　　　　B.烧杯 C.烧瓶 D.胶头滴管 ‎(2)下列关于PAFC的说法中正确的是______________。 ‎ A.PAFC是一种有机高分子化合物 B.PAFC中Fe显+2价 C.PAFC溶于水能电离出OH-，是一种碱 ‎ D.PAFC在强酸性和强碱性溶液中均不能稳定存在 ‎(3)步骤Ⅱ中取样分析的目的是__________。 ‎ A.测定溶液中Fe2+与Fe3+的含量比 B.测定原料是否完全溶解 C.测定溶液中Fe2+的含量，以确定加入NaClO3的量 ‎ D.测定溶液中Al3+的含量 ‎(4)写出向溶液中加入NaClO3时，发生反应的离子方程式为______________。 ‎ ‎(5)该化工厂的化验室为测定产品PAFC中Al和Fe的含量，进行下列试剂的选择和基本操作：‎ ‎①测定时所需的试剂有__________。 ‎ A.NH3·H2O B.NaOH C.CO2 D.NaClO3‎ ‎②测定时，直接测定的是________________和______________的质量(填化学式)。 ‎ - 10 -‎ ‎③在测定过程中的操作顺序是：过滤、______________、 灼烧、__________、称量(写操作名称)。 ‎ ‎【解析】(1)用10 mol·L-1的浓盐酸配制2 mol·L-1的稀盐酸，所用玻璃仪器除量筒和玻璃棒外，还有容量瓶、烧杯和胶头滴管。‎ ‎(2)PAFC不是有机高分子化合物，A错误；PAFC中Fe显+3价，B错误；PAFC溶于水能电离出OH-，但同时还有氯离子，不属于碱，C错误；PAFC能电离出Al3+、Fe3+和OH-，在强酸性和强碱性溶液中均不能稳定存在，D正确。‎ ‎(3)溶液中含有Fe2+需用NaClO3氧化，所以步骤Ⅱ取样分析的目的是测定溶液中Fe2+的含量，以确定加入NaClO3的量。‎ ‎(4) Cl与Fe2+反应的离子方程式为6Fe2++6H++Cl6Fe3++Cl-+3H2O。‎ ‎(5)①Al(OH)3是两性氢氧化物，能与强碱反应生成偏铝酸盐，然后通入CO2转化为Al(OH)3沉淀，灼烧得到Al2O3，Fe(OH)3不溶于强碱溶液，所以测定时所需的试剂有NaOH和CO2。‎ ‎②根据①中分析可知，直接测定的是Al2O3、Fe2O3的质量。‎ ‎③在测定过程中的操作顺序是：过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。‎ 答案：(1)ABD　(2)D　(3)C ‎(4)6Fe2++6H++Cl6Fe3++Cl-+3H2O ‎(5)①BC ‎②Al2O3　Fe2O3‎ ‎③洗涤　冷却 - 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