2021版高考化学一轮复习核心素养测评九铁及其化合物含解析鲁科版.doc

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1、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.CuSO45H2OB.FeSO47H2OC.KAl(SO4)212H2OD.Fe2(SO4)39H2O【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FeSO47H2O是绿色晶体,C为KAl(SO4)212H2O是无色晶体,D为Fe2(SO4)

2、39H2O为黄色晶体,所以判断“青矾”的主要成分为FeSO47H2O,选B。2.(2020阜阳模拟)如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是()A.Fe+4H+NFe3+NO+2H2OB.Fe3O4+8H+Fe2+2Fe3+4H2OC.Fe(OH)3+3H+Fe3+3H2OD.3Fe(OH)2+10H+N3Fe3+NO+8H2O【解析】选B。HNO3有强氧化性,四氧化三铁与足量HNO3反应产物中不可能有Fe2+。【加固训练】下列离子在溶液中能大量共存,加入FeSO47H2O晶体后,仍能大量共存的是()A.Na+、H+、Cl-、NB.K+、N

3、、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。3.(2020泰州模拟)关于Fe3+、Fe2+性质实验的说法错误的是()A.用图示装置可以制备沉淀Fe(OH)2B.配制FeCl3溶液时,先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度C.FeCl3溶液中滴加KSCN溶液会生成红色沉淀D.向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化【解析】选C。A图中硫酸亚铁与NaOH反应生成Fe(OH)2,A正确;FeCl3易水解,配制溶液时先

4、将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度,B正确;FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,溶液变红色,无沉淀,C错误;Fe3+与铁反应可生成Fe2+,则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化,D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:取少量溶液滴加KSCN溶液,溶液呈红色;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-、HCB.Fe2+、HC、NC.I-、HC、Cl-D.Fe3+、I-、HC【解析】选A。由可知溶液中一定含有Fe3+,有Fe3+一定无I-

5、和HC;由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.(双选)以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl36H2O)的工艺流程如图所示,下列说法不正确的是()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FeCl36H2O直接加热去掉结晶水就可制取无水FeCl3【解析】选A、D。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FeCl36H2O制取无

6、水FeCl3时需要在HCl的气流中加热,D错误。【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

7、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)某化学兴趣小组为探究生铁与浓硫酸反应所得溶液和气体的成分,他们将一定量的生铁与浓硫酸混合加热,观察到固体完全溶解,并产生大量气体。实验室现有试剂:0.01 molL-1酸性KMnO4溶液、0.10 molL-1 KI溶液、新制氯水、淀粉溶液、蒸馏水。一、提出猜想.所得溶液中可能含有Fe2+和Fe3+中的

8、一种或两种;.所得气体中能闻到刺激性气味,说明气体中肯定含有_(填分子式)。 二、实验探究目的实验操作预期现象结论验证步骤:取少量酸性KMnO4溶液,滴入所得溶液中_含有Fe2+步骤:_含有Fe3+验证将所得气体通入如下装置:_含有两种或两种以上气体三、问题讨论(1)有人提出:若选用KSCN溶液和新制氯水就可以完成猜想的所有探究,这种方法是否可行?_(填“可行”或“不可行”),原因是_。 (2)有人提出:试管中的气体可能是H2和X,为此设计了如下实验装置(图中加热、夹持仪器已省略)。气体X产生的原因是(用化学方程式表示)_。为了验证X的存在,M中盛放的试剂为_,并将M置于_(选填序号)。 a.

9、A之前b.AB间c.BC间d.CD间气体中存在X的实验现象是_。【解析】一、.生铁和浓硫酸加热反应,生成的刺激性气体为SO2。二、步骤所得结论为含有Fe2+,Fe2+具有还原性,滴加少量酸性KMnO4溶液,Fe2+将Mn还原为Mn2+,溶液紫红色褪去。步骤所得结论为含有Fe3+,Fe3+具有氧化性,可用KI溶液和淀粉溶液检验Fe3+,预期现象为溶液变为蓝色。所得气体中含有SO2,通过酸性KMnO4溶液时,甲中酸性KMnO4溶液褪色,乙中酸性KMnO4溶液不变色,说明SO2被吸收完全,根据结论知,除SO2外,还含有其他气体,故试管中能收集到气体。三、(1)若溶液中含有Fe3+,则用KSCN溶液和

10、新制氯水无法检验溶液中是否含有Fe2+。(2)生铁中含有碳,因此还可能发生反应:C+2H2SO4(浓)CO2+2SO2+2H2O,故气体X为CO2。用澄清石灰水检验CO2,由于SO2对CO2的检验有干扰,因此要在检验SO2并除尽SO2之后,再检验CO2,故应将M置于B与C之间。若气体中存在CO2,则实验现象为B中溶液不褪色,M中出现白色浑浊(或白色沉淀)。答案:一、.SO2二、溶液紫红色褪去另取少量所得溶液,滴加KI和淀粉溶液溶液变为蓝色甲中酸性KMnO4溶液褪色,乙中酸性KMnO4溶液不变色,试管中收集到气体三、(1)不可行若溶液中含有Fe3+,则无法检验溶液中是否含有Fe2+(2)C+2H

11、2SO4(浓)CO2+2SO2+2H2O澄清石灰水cB中溶液不褪色,M中出现白色浑浊(或白色沉淀)6.(14分)(2020贵阳模拟)-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: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)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2开始沉淀时的pH3.72.37.65.4完全沉淀时的pH5.23.29.76.7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

12、H2O2的目的是_(用离子方程式进行说明)。(3)步骤中需调节pH的范围是_。(4)步骤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3.2pH3.7。(4)步骤为灼烧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

13、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)MnO22Fe2+2H+H2O22Fe3+2H2O(3)3.2pHH+,故反应中先没有气体产生后产生气体【解析】选C。Fe(NO3)3和H2SO4溶液中Fe3+、N、H+的物质的量分别为0.2 mol、0.6 mol、3 mol,n(Fe)=0.7 mol,氧化性为HNO3Fe3+H+,则n(N)=0.6 mol完全反应时:Fe+ 4H+ NFe3+ NO+2H2O1 4 1 1 10.6 2.4 0.6 0.6 0.6Fe+ 2Fe3+3Fe2+1 2 30.1 0.2 0.3单

14、质铁完全反应,反应后的溶液中含(0.2+0.6-0.2) mol=0.6 mol Fe3+、0.3 mol Fe2+,A错误,C正确;反应中没有H2生成,但有NO生成,反应时先有NO气体生成,后没有气体产生,B、D错误。【加固训练】在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中,Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量之比为321,现加入适量铁粉,使溶液中三种离子的物质的量之比变为124,则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为()A.21B.12C.13D.14【解析】选C。加入适量的铁粉,使溶液中Fe3+、Cu2+和Fe2+物质的量之比变为124,说明Fe3+有剩余,Cu2+不反

15、应,设原溶液中含有Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol,反应后Fe3+、Cu2+和Fe2+物质的量之比变为124,则反应后Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量分别为1 mol、2 mol、4 mol,故反应的Fe3+为2 mol,参加反应的Fe为1 mol,参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为1 mol3 mol=13。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

16、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)某兴趣活动小组利用物质间的互变,设计成一个平面“魔方”,如图所示。已知:A、B、C、D、G含有同种元素。纯单质A是银白色;B溶液是黄色;固体C是红褐色;固体D是红棕色;G溶液是浅绿色。E是通常状况下密度最小的气体;B与硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀;在水溶液中B也能将一种氧化物氧化为F,F是含有三种元素的共价化合物,F与A反应生成E和G。试回答下列问题:(1)写出D的化学式:_。

17、(2)G生成C的过程中所出现的现象为_。(3)写出下列反应的化学方程式:D+EA:_;AB:_。(4)BF的离子方程式为_;G与次氯酸反应的离子方程式为_。【解析】红褐色固体为Fe(OH)3,红棕色固体为Fe2O3,浅绿色溶液为含Fe2+的溶液,黄色溶液为含Fe3+的溶液。由知,A、B、C、D、G都含Fe元素,由表中的颜色知,A为铁单质,B含Fe3+,C为Fe(OH)3,D为Fe2O3,G含Fe2+。再由知,E为H2,B为FeCl3,因F是含有三种元素的共价化合物,F与A反应生成E和G,又因为F是由FeCl3在水溶液中将一种氧化物氧化得到的,可推知F为一种含氧酸,结合Fe3+可氧化SO2的水溶

18、液生成H2SO4可推测此氧化物为SO2,F为H2SO4。答案:(1)Fe2O3(2)先产生白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色(3)Fe2O3+3H22Fe+3H2O2Fe+3Cl22FeCl3(4)2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+S+4H+2Fe2+HClO+H+ 2Fe3+Cl-+H2O【加固训练】A、B、C为3种单质(其中A为固体,B、C为气体),将D的饱和溶液滴入沸水中继续煮沸,溶液呈红褐色,B、C反应的产物易溶于水得到无色溶液E。它们之间的转化关系如图,下列推断正确的是()A.物质B是H2 B.物质C是Cl2C.物质D是FeCl2D.物质F是FeCl2【解析】选D。根据题意知

19、,A为Fe,B为Cl2,C为H2,D为FeCl3,E为HCl,F为FeCl2。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 molL-1的浓盐酸配制2 molL-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

20、性和强碱性溶液中均不能稳定存在(3)步骤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:测定时所需的试剂有_。A.NH3H2OB.NaOHC.CO2D.NaClO3测定时,直接测定的是_和_的质量(填化学式)。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 molL-1的浓盐酸配制

21、2 molL-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)Al(OH)3是两性氢氧化物,能与强碱反应生成四羟基合铝酸盐,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。根据中分析可知,直接测定的是Al2O3、Fe2O3的质量。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)BCAl2O3Fe2O3洗涤冷却- 11 -