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3.1铁及其化合物
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．实验室配制FeSO4溶液时，为了保证得到较纯的FeSO4溶液，可往溶液中加入
A．铜粉 B．氯水 C．溴水 D．铁粉
2．下列物质在生活中应用时，起还原作用的是
A．明矾作净水剂 B．甘油作护肤保湿剂
C．漂粉精作消毒剂 D．铁粉作食品袋内的脱氧剂
3．下列有关铁、铁矿石与铁的氧化物的说法正确的是
A．铁的氧化物能与酸反应生成盐和水，因此Fe3O4、Fe2O3、FeO都是碱性氧化物
B．在自然界中，不可能有游离态的铁存在
C．能通过化合反应制得Fe(OH)3，但不能通过化合反应制得FeCl2
D．赤铁矿的主要成分是Fe2O3，磁铁矿的主要成分是Fe3O4，Fe2O3俗称铁红
4．下列物质之间的转化，不能一步实现的是（ ）
A．Na→NaHCO3 B．Fe→FeCl2 C．HCl→Cl2 D．MgO→MgCl2
5．有一块铁的“含氧化合物”样品，用140mL0.5mol·L-1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.0025molCl2，恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+，则该样品可能的化学式为
A．Fe5O7 B．Fe4O5 C．Fe3O4 D．Fe2O3
6．下列过程最终能生成含三价铁的化合物的是
①过量Fe与氯气反应 ②铁丝在硫蒸气中燃烧 ③向FeCl2溶液中通入 ④铁与溶液反应 ⑤露置于空气中
A．①②③ B．③⑤ C．③④ D．①③⑤
7．某学生设计了如下方法对X盐进行鉴定：
由此分析，下列结论中正确的是
A．X中一定有Fe3＋ B．X一定为FeBr2溶液
C．Y为AgI沉淀 D．Z中一定有Fe3＋
8．把过量铁屑加入FeCl3、CuCl2的混合溶液中，反应结束后，称得剩余固体的质量与所加铁屑的质量相等。则原溶液中FeCl3与CuCl2的物质的量之比是（ ）
A．7∶2 B．3∶2
C．2∶3 D．2∶7
二、填空题
9．铁元素的存在及使用
(1)存在：人类最早使用的铁，是来自太空的 。铁在自然界中既可以以 形态存在，也可以以 的形态存在，其主要化合价有 价和 价，地壳中铁元素的含量仅次于 、 和 ，居第四位。丹霞地貌的岩层因含 而呈红色。
(2)使用历史：人类最早使用的铁是 ，我国在春秋初年掌握了冶铁技术，在战国中期铁制工具得到了广泛使用。
(3)现代工业炼铁的原理是用 的方法把铁从铁矿石中提炼出来，如用CO还原Fe2O3，化学方程式为 。
10．铁酸钠（Na2FeO4）是一种新型水处理剂，它有比高锰酸钾更强的氧化性，在水中反应被还原为Fe3＋。
（1）铁酸钠中铁元素的化合价为 。铁酸钠能消毒杀菌，这是因为它具有 性。
（2）铁酸钠用于水处理时，除了能消毒杀菌外，还能沉降水中的悬浮杂质，起到净水作用，请说明其净水原理 。
11．将FeCl3溶液滴加到KI-淀粉试纸上，试纸变蓝色，发生反应的离子方程式为： 。
12．Fe2O3又称铁红，请根据要求完成下列问题．
（1）Fe2O3固体(红棕色)属于 (填纯净物或者混合物)．将其加入适量盐酸，反应的化学方程式
（2）用上述所得溶液进行下列实验，取少量溶液置于试管中，滴入NaOH溶液，可观察到有红褐色沉淀产生，反应的离子方程式
（3）在小烧杯中加入20mL蒸馏水，加热至沸腾后，向烧杯中加入几滴FeCl3溶液，继续煮沸至出现 色，即可制得Fe(OH)3胶体．
（4）另取一小烧杯也加入20mL蒸馏水，向烧杯中加入1mL FeCl3溶液，振荡摇匀后，将此烧杯(编号甲)与盛有Fe(OH)3胶体的烧杯(编号乙)一起放置于暗处，分别用激光笔照射烧杯中的液体，可以看到 烧杯的液体中产生了丁达尔效应．
三、计算题
13．向铁和氧化铁的混合物中加入500mL0.20mol·L-1稀盐酸后恰好完全反应，得到只含一种金属离子的浅绿色溶液，并收集到448mL氢气(标准状况下测定)。回答下列问题；
(1)反应后溶液中的溶质为 (填写化学式)。
(2)反应后溶液中的溶质为 mol。
(3)原混合物中单质铁的质量为 g。
四、解答题
14．健康人体内含铁元素大约 2~3g，人体内铁元素以亚铁离子和三价铁离子的形式存在，Fe2+易被吸收，所以给贫血者补充铁元素时，应补充含 Fe2+的亚铁盐。“速力菲”（主要成分：琥珀酸亚铁，呈暗黄色）是市场上一种常见的补铁药物。该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。某同学为了检测“速力菲”药片中Fe2+的存在，设计并进行了如下实验：
(1) 试剂1的名称是 ；试剂2的化学式为 。
(2) 加入新制氯水，溶液中发生反应的离子方程式是 。
(3) 加入试剂2 时溶液为淡红色说明 “速力菲”中的 Fe2+已部分氧化，一般在服用“速力菲”时，同时服用维生素C，说明维生素C具有 性。
(4) 不仅溶液中Fe2+易被氧化成Fe3+，溶液中白色沉淀Fe(OH)2更易被O2氧化，请写出反应的化学方程式 ，现象为 。
15．铁是人类较早使用的金属之一。运用所学知识，回答下列问题。
(1)鉴别Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液最好的方法是 (写出具体实验操作，结论)。
(2)电子工业用FeCl3溶液腐蚀覆在绝缘板上的铜，制造印刷电路板，请写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式： 。
(3)某研究性学习小组为测定FeCl3腐蚀铜后所得溶液的组成，进行了如下实验：
①取少量待测溶液，滴入KSCN溶液呈红色，则待测液中含有的金属阳离子是 。
②溶液组成的测定：取50.0mL待测溶液，加入足量的AgNO3溶液，得到21.525g白色沉淀。则溶液中c(Cl－)= mol L 1。
③验证该溶液中是否含有Fe2+，正确的实验方法是 (填序号)。
A．观察溶液是否呈浅绿色
B．取适量溶液，滴入酸性高锰酸钾溶液，若褪色，证明含有Fe2+
C．试管中加入待测液，滴入氯水，再滴入KSCN溶液，若显红色，证明原溶液中含有Fe2+
(4)工程师欲从制造印刷电路板的废水中回收铜，并获得FeCl3溶液，设计如下方案：
①滤渣C中物质的化学式为 。
②加过量D发生反应的离子方程式为 。
③通入F发生反应的离子方程式为 。
16．绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：
(1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知： 、 。
(2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2g。按下图连接好装置进行实验。
①仪器B的名称是 。
②将下列实验操作步骤正确排序 (填标号)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3g。
a．点燃酒精灯，加热
b．熄灭酒精灯
c．关闭K1和K2
d．打开K1和K2，缓缓通入N2
e．称量A
f．冷却到室温
③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x＝ (列式表示)。若实验时按a、d次序操作，则使x (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
《3.1铁及其化合物》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 D D D A A D D D
1．D
【分析】FeSO4溶液能被氧化为Fe2(SO4)3而变质。
【详解】A．铜与三价铁反应能生成铜离子，使FeSO4溶液含有杂质，故A不符合题意；
B．氯水具有强氧化性，使二价铁氧化为三价铁而变质，故B不符合题意；
C．溴水具有强氧化性，使二价铁氧化为三价铁而变质，故C不符合题意；
D．铁粉与三价铁反应能生成二价铁，可防止亚铁离子被氧化而变质，能得到较纯的FeSO4溶液，故D符合题意；
故答案为D。
2．D
【详解】A．明矾作净水剂，利用铝离子水解为氢氧化铝胶体，铝离子水解是非氧化还原反应，A不符合；
B．甘油是含有羟基数目较多的醇，具有吸水性而作护肤保湿剂，B不符合；
C．漂白粉作消毒剂是利用次氯酸的强氧化性，C不符合；
D．铁粉作食品袋内的脱氧剂， Fe和氧气反应，铁化合价升高，铁做还原剂，起还原作用，D符合；
故选D。
3．D
【详解】A．Fe3O4和酸生成两种盐和水，不是碱性氧化物，A错误；
B．在自然界中，有游离态的铁存在，例如陨铁，B错误；
C．能通过化合反应制得Fe(OH)3，也能通过化合反应制得FeCl2，例如铁和氯化铁生成氯化亚铁，C错误；
D．赤铁矿的主要成分是Fe2O3，磁铁矿的主要成分是Fe3O4，Fe2O3俗称铁红，D正确；
故选D。
4．A
【详解】A．Na和水反应生成氢氧化钠，再通入过量的CO2生成NaHCO3，故A不符合题意；
B．Fe和HCl反应生成FeCl2，故B符合题意；
C．HCl可以和高锰酸钾反应可以生成Cl2，故C符合题意；
D．MgO和HCl反应生成MgCl2和水，故D符合题意；
故答案：A。
5．A
【详解】n(HCl)=1400.510-3=0.07 mol，含有0.07 molCl－，0.0025mol Cl2可以得到0.005mole-，正二价的铁可以失去一个电子，根据得失电子守恒可知二价铁物质的量为0.005mol，生成0.005mol Cl－，故最终溶液中溶质为FeCl3，Cl－总量为0.07 ＋0.005＝0.075mol，所以最终的Fe3+物质的量为0.025mol，原来的三价铁物质的量为0.025－0.005＝0.02mol，根据化合价代数和为零可知原来O的物质的量为0.035mol，所以n(Fe)：n(O)=0.025：0.035=5：7，所以化学式可能为Fe5O7。
所以答案选A
6．D
【详解】①过量Fe与氯气反应只能生成氯化铁，2Fe+3Cl22FeCl3，符合题意；
②铁丝在硫蒸气中燃烧生成FeS，Fe+SFeS，不合题意；
③向FeCl2溶液中通入Cl2，2FeCl2+Cl2=2FeCl3，符合题意；
④铁与CuCl2溶液反应Fe+CuCl2=FeCl2+Cu，不合题意；
⑤Fe(OH)2露置于空气中将发生4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，符合题意；
综上所述，①③⑤符合题意，故答案为：D。
7．D
【分析】
【详解】向X的溶液中加入适量酸化的AgNO3溶液，产生淡黄色沉淀，该沉淀可能是AgBr，也可能是AgI，因此不能证明含有Br-、I-，向其中加入KSCN溶液，溶液变为血红色，证明在反应后Z的溶液中含有Fe3+，由于在酸性条件下NO3-有氧化性，会将Fe2+氧化为Fe3+，因此不能判断在X中含有的是Fe2+还是Fe3+；
故选D。
8．D
【详解】根据反应①2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋可知，铁溶解，固体质量减少，根据反应②Cu2＋＋Fe=Cu＋Fe2＋可知，铁溶解，铜析出，固体质量增加，而反应结束后，称得剩余固体质量与所加铁屑的质量相等，则反应①中固体减少的质量与反应②中固体增加的质量相等，即56 g·mol－1×＝(64g·mol－1－56g·mol－1)×n(Cu2＋)，得n(Fe3＋)∶n(Cu2＋)＝2∶7，故n(FeCl3)∶n(CuCl2)＝2∶7，故答案为D。
【点睛】考查Fe3+、Cu2+的氧化能力大小的比较，能正确判断固体的成分是解本题的关键；根据Fe3+、Cu2+的氧化性强弱判断反应先后顺序，从而确定固体的成分、溶液的成分；有固体剩余，若固体只有铜，则反应后的溶液中一定无Fe3+存在，一定存在Fe2+，可能含有Cu2+；若有铁剩余，一定有铜生成，Fe3+和Cu2+无剩余。
9．(1) 陨石 游离态 化合态 +2 +3 氧 硅 铝 Fe2O3
(2)陨铁
(3) 还原
【详解】（1）人类最早使用的铁，是来自太空的陨铁。铁在自然界中可以像陨铁中的铁那样以游离态形态存在，但主要是以+2价和+3价化合态的形式存在于矿石中。铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。丹霞地貌的岩层因含Fe2O3而呈红色。
（2）人类最早使用的铁是来自太空的陨铁，我国目前发现最早的人工冶铁制品是甘肃灵台出土的春秋初期秦国的铜柄铁剑，这说明春秋初期我国已掌握了冶铁技术，在战国中期铁制工具得到了广泛使用。
（3）工业炼铁的原理是利用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来，其中利用CO还原Fe2O3的化学方程式为。
10． ＋6价 强氧化 铁酸钠的还原产物是Fe3＋，Fe3＋可发生水解生成Fe（OH）3胶体，它可吸附水中悬浮的杂质或泥沙胶粒等一起凝聚而沉降，达到净水的效果
【详解】高锰酸钾是强氧化剂，常用于消毒杀菌，结合传统的自来水消毒用液氯的原理，显然Na2FeO4因强氧化性而能杀菌消毒；其铁元素的还原产物为Fe3＋，Fe3＋可发生水解，生成Fe（OH）3胶体，故有类似于明矾的净水作用。
11．2Fe3++2I-= 2Fe2++I2
【详解】三价铁有氧化性，可以把碘离子氧化为碘单质，淀粉遇到碘单质变蓝色，相应的离子方程式为：2Fe3++2I-= 2Fe2++I2。
12． 纯净物 Fe2O3+6HCl＝2FeCl3+3H2O Fe3++3OH﹣＝Fe(OH)3↓ 红褐色 乙
【分析】(1)只含一种物质的为纯净物、含有两种或多种物质的为混合物；金属氧化物和酸反应生成盐和水；
(2)氯化铁和NaOH发生复分解反应生成红褐色沉淀氢氧化铁；
(3)氢氧化铁胶体呈红褐色，结合胶体的性质分析解答(3)和(4)。
【详解】(1)Fe2O3固体(红棕色)只含一种物质，属于纯净物；氧化铁属于碱性氧化物，和酸反应生成铁盐和水，反应方程式为Fe2O3+6HCl＝2FeCl3+3H2O，故答案为：纯净物；Fe2O3+6HCl＝2FeCl3+3H2O；
(2)氯化铁和NaOH发生复分解反应生成红褐色的氢氧化铁沉淀，同时生成NaCl，反应的离子方程式为Fe3++3OH﹣＝Fe(OH)3↓，故答案为：Fe3++3OH﹣＝Fe(OH)3↓；
(3)将蒸馏水加热至沸腾后，向烧杯中加入几滴FeCl3溶液，继续煮沸至出现红褐色，得到氢氧化铁胶体，故答案为：红褐色；
(4)甲烧杯中液体为溶液、乙烧杯中液体为胶体，胶体中分散质粒子直径在1﹣100nm之间，溶液中分散质粒子直径小于1nm，胶体能产生丁达尔效应，所以乙中能够产生丁达尔效应，故答案为：乙。
13． FeCl2 0.05 1.68
【分析】根据题意发生的反应有3个：Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O，2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，Fe＋2H＋=H2↑＋Fe2＋。
【详解】(1)铁和氧化铁的混合物中加入500mL0.20mol·L-1稀盐酸后恰好完全反应，反应后只得到只含一种金属离子的浅绿色溶液，则反应后溶液中的溶质为FeCl2；
(2)因为得到只含一种金属离子的浅绿色溶液，根据Fe~FeCl2~2HCl有n(FeCl2)===0.05mol；
(3)根据铁元素守恒，得出n(Fe)＋2n(Fe2O3)=0.05mol；根据题意，整个过程中Fe变为+2价，HCl中的H变为0价，根据得失电子数目守恒，2n(Fe)=2n(Fe2O3)＋2n(H2)，2n(Fe)=2n(Fe2O3)＋2×，联立解得n(Fe)=0.03mol，n(Fe2O3)=0.01mol，m(Fe)=0.03mol×56g·mol－1=1.68g。
14． 盐酸 KSCN 2Fe2+ + Cl2 == 2Fe3+ + 2Cl- 还原性 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3 白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色
【分析】（1）根据“琥珀酸亚铁不溶于水但能溶于人体中的胃酸”分析，应用盐酸溶解琥珀酸亚铁；淡黄色溶液加入试剂2变为淡红色，加入新制氯水后溶液变血红色，则加入的试剂2是KSCN；
（2）加入新制氯水后溶液变为血红色，说明Fe2+被氧化为Fe3+；
（3）Vc可使食物中的Fe3+转化成Fe2+，Fe元素的化合价降低，所以Fe3+是氧化剂，Vc是还原剂，则Vc具有还原性；
（4）碱性环境中Fe(OH)2被O2氧化为氢氧化铁；现象为白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。
【详解】（1）根据“琥珀酸亚铁不溶于水但能溶于人体中的胃酸”，用盐酸溶解琥珀酸亚铁，所以试剂1是盐酸；淡黄色溶液加入试剂2变为淡红色，加入新制氯水后溶液变血红色，则加入的试剂2是KSCN溶液；
故答案为盐酸；KSCN；
（2）加入新制氯水后溶液变为血红色，说明Fe2+被氧化为Fe3+，溶液中发生反应的离子方程式是2Fe2+ + Cl2 == 2Fe3+ + 2Cl-；
故答案为2Fe2+ + Cl2 == 2Fe3+ + 2Cl-；
（3）Vc可使食物中的Fe3+转化成Fe2+，Fe元素的化合价降低，所以Fe3+是氧化剂，Vc是还原剂，则Vc具有还原性；
故答案为还原性；
（4）碱性环境中Fe(OH)2被O2氧化为氢氧化铁，反应方程式为4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3；现象为白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色；
故答案为4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3；白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。
15． 用一束光照射两种溶液，出现光亮通路的是Fe(OH)3胶体，不出现光亮通路的是FeCl3溶液 Fe3+、Cu2+、Fe2+ 3 B Fe、Cu
【分析】(1)用丁达尔效应鉴别FeCl3溶液和Fe(OH)3胶体。
(2)铜与氯化铁反应生成氯化铜、氯化亚铁。
(3)①KSCN溶液鉴别Fe3+，根据Fe3+与Cu反应生成的Cu2+、Fe2+；②先计算氯化银的物质的量，再计算氯离子的物质的量和浓度；③根据亚铁离子的还原性进行分析。
(4)制造印刷电路板的废水中含有FeCl3、FeCl2、CuCl2，为了制备FeCl3，需要除去Cu2+杂质，应该加过量的粉。粉在置换Cu的过程中，还将Fe3+还原成Fe2+，后面步骤需要通Cl2将Fe2+氧化成Fe3+。
【详解】(1)因FeCl3溶液无丁达尔效应，而Fe(OH)3胶体有丁达尔效应，所以鉴别FeCl3溶液和Fe(OH)3胶体最简单有效的方法是观察是否产生了丁达尔效应；故答案为：用一束光照射两种溶液，出现光亮通路的是Fe(OH)3胶体，不出现光亮通路的是FeCl3溶液。
(2)铜与氯化铁反应生成氯化铜、氯化亚铁，反应的离子方程式为；故答案为：。
(3)①向FeCl3腐蚀铜后所得溶液中滴入KSCN溶液，溶液呈红色，证明溶液中一定有Fe3+，溶液中还含有腐蚀Cu时生成的Cu2+、Fe2+，所以含有的金属阳离子是Fe3+、Cu2+、Fe2+；故答案为：Fe3+、Cu2+、Fe2+。
②取50.0mL待测溶液，加入足量的AgNO3溶液，得到21.525g白色沉淀(AgCl)，则，根据氯元素守恒，可知，则溶液中；故答案为：3。
③A．当溶液中Fe2+浓度较小时，溶液几乎无色，所以观察溶液是否呈浅绿色，不能证明，故A错误；B．Fe2+具有还原性，能被酸性KMnO4溶液氧化，所以向试管中加入待测液，滴入酸性高锰酸钾溶液，若褪色，证明含有Fe2+，故B正确；C．试管中加入待测液，滴入氯水，再滴入KSCN溶液，若显红色，只能证明反应后溶液中含有Fe3+，不能证明原溶液中含有Fe2+，应该先加入KSCN溶液，若溶液不变色，证明无Fe3+，再加入氯水，溶液显红色，证明此时溶液中含有Fe3+，它是氯水氧化Fe2+产生的，说明原溶液含有Fe2+，C错误；综上所述，答案为B。
(4)①目标产物是氯化铁溶液，则金属A是铁；滤液B是氯化亚铁溶液；由于加入的铁过量，所以滤渣C是铁和铜的混合物；制取的物质是氯化铁，则溶解铁加入的D物质应该是盐酸，E为氯化亚铁和盐酸的混合液，氯化亚铁与氯气反应生成氯化铁，所以F为氯气；故答案为：Fe、Cu。
②C为Fe与Cu的混合物，向C中加入过量盐酸发生反应的离子方程式为；故答案为：。
③向E中通入F，Cl2将Fe2+氧化成Fe3+，反应的离子方程式是；故答案为：。
【点睛】铁的化合物知识是常考题型，主要考查胶体与溶液鉴别、氯化铁腐蚀铜电路板、检验亚铁离子存在及相关离子反应、氧化还原反应。
16． 样品中没有Fe3＋ Fe2＋易被氧气氧化为Fe3＋ 球形干燥管 d、a、b、f、c、e 偏小
【详解】（1）只会与产生血红色物质，因此溶液颜色无变化说明样品中不含，且样品中的易被空气中的氧气所氧化，被氧化成后溶液才开始变红；
（2）①装置B是球形干燥管，里面可装碱石灰用来干燥气体；
②在组装好实验器材并检验过气密性后，应先打开K1和K2，缓慢通入，再点燃酒精灯加热。实验结束时的顺序和开始时相反，所以先熄灭酒精灯、冷却到室温后再关闭K1和K2，称量A中剩余固体的质量。因此正确的顺序是d、a、b、f、c、e；
③加热后损失的水分的质量为g，加热后剩余的是g，二者的摩尔质量是已知的，因此水和的物质的量之比为，也就是说水的物质的量是硫酸亚铁的倍，因此x的值为；实验时若先加热后通入，就会导致部分水分残留在A内壁上，造成最后的x值偏小。
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