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2026苏教版高中化学必修第二册
专题强化练7　铁及其化合物的转化与性质探究
1.(2025江苏扬州期中)下列物质的转化在给定条件下能实现的是(　　)
A.工业制硫酸涉及的物质转化:FeS2 SO3 H2SO4
B.实验室制备Fe(OH)2∶Fe FeCl2 Fe(OH)2
C.用铁从硫酸铜溶液中置换出铜:2Fe+3Cu2+ 2Fe3++3Cu
D.利用高温水蒸气处理铁器的化学方程式:3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2
2.(2024广东深圳期末)用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验,下列有关说法正确的是(　　)
A.Fe与水蒸气反应的化学方程式为2Fe+3H2OFe2O3+3H2
B.实验时,先点燃酒精灯再点燃酒精喷灯
C.选用装置②收集并检验Fe与水蒸气反应产生的气体
D.实验后取硬质玻璃管中固体加盐酸溶解,滴加KSCN溶液未出现红色,说明Fe与水蒸气未反应
3.(2024河北衡水武强中学开学考试)铁黑(Fe3O4)是常见的铁系颜料。工业上可以利用硫酸亚铁、氨水和空气经过如图所示的步骤来制取铁黑。
已知,“合成”到“干燥”过程发生的反应为:4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3;
Fe(OH)2+2Fe(OH)3 Fe(OH)2·2Fe(OH)3;
Fe(OH)2·2Fe(OH)3Fe3O4+4H2O。
下列说法正确的是(　　)
A.“合成”时需通入过量的空气
B.“操作”时玻璃棒的作用为搅拌
C.向洗涤液中加BaCl2溶液可能有白色沉淀产生
D.根据反应可以判断铁黑是FeO和Fe2O3的混合物
4.(创新题·新情境)(2025江西南昌三中期中)氯气是常用的化工原料,有毒,泄漏时需要妥善处理。自来水厂一种预防和处理氯气泄漏的方法如图所示。下列有关说法不正确的是(　　)
A.Cl2和水反应的离子方程式为H2O+Cl2 Cl-+HClO+H+
B.铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2
C.铁屑耗尽时溶液中可能大量存在Fe2+、Fe3+、ClO-、Cl-
D.吸收泄漏的氯气的离子方程式为2Fe2++Cl2 2Cl-+2Fe3+
5.(2025北京朝阳期末)某学习小组探究铁与氯气在不同条件下的反应及产物。
资料:无水FeCl3受热易升华。
(1)将铁粉放入氯水中,铁粉溶解,无气泡产生。
①经检验氯水呈酸性,原因是　　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。
②依据实验现象,判断氯水中与Fe反应的粒子可能为　　　　　　　　。
(2)湿润的Cl2与Fe的反应:
装置 实验 操作及现象
Ⅰ 常温时将铁丝伸入集气瓶中,铁丝迅速变黑,反应停止后,加入蒸馏水,溶液呈浅绿色
Ⅱ 将红热的铁丝伸入集气瓶中,铁丝剧烈燃烧,产生大量棕褐色的烟,瓶底铺有棕色粉末
①实验Ⅰ,经检验产物中有FeCl2,推测其形成的可能原因:
a:铁和氯气直接化合生成,其反应为　　　　　　　　　　。
b:2Fe+3Cl2 2FeCl3,2FeCl3+Fe 3FeCl2。
②实验Ⅱ中反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)干燥的Cl2与Fe的反应:
装置 实验 操作及现象
Ⅲ 常温时将铁丝伸入集气瓶中,铁丝慢慢变黑,有大量气体剩余
Ⅳ 将红热的铁丝伸入集气瓶中,铁丝剧烈燃烧,产生大量棕褐色的烟,瓶底铺有棕色粉末
实验Ⅲ中有大量Cl2剩余,实验Ⅳ中几乎无Cl2剩余,可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
6.(2025江苏南京期中)草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)可作为制备磷酸铁锂电池正极材料的原料。以FeSO4溶液制备电池级草酸亚铁晶体的实验流程如下:
(1)“沉淀”步骤得到的混合体系不宜在空气中久置,其原因是　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。
(2)“转化”在如图所示的装置中进行,导管A的作用是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)检验“洗涤”完全的实验操作是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　。
(4)草酸亚铁晶体在空气中易被氧化,检验草酸亚铁晶体是否变质的实验操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)在氩气中加热草酸亚铁晶体,其质量变化曲线随温度升高出现两个失重“台阶”,如图所示。结合表格信息,第一阶段的质量损失率为　　　　　　　　　(保留4位有效数字),推断第二阶段产生气体的化学式为　　　　　　　　。(质量损失率=×100%)
失重阶段 温度范围/℃ 质量损失率/% 产物
第一阶段 25~255 　　　 FeC2O4
第二阶段 255~520 37.06 Fe3O4
答案与分层梯度式解析　
专题强化练7　铁及其化合物的转化与性质探究
1.D　FeS2燃烧生成SO2而非SO3,化学方程式为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2,不直接生成SO3,A错误;Fe在Cl2中点燃生成FeCl3而非FeCl2,化学方程式为2Fe+3Cl2 2FeCl3,B错误;Fe与Cu2+反应生成Fe2+而非Fe3+,离子方程式为Fe+Cu2+ Fe2++Cu,C错误;Fe与高温水蒸气反应生成Fe3O4和H2,化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2,D正确。
2.B　Fe与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和H2,化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,A错误;实验时,应先用水蒸气排出装置中的空气,即先点燃酒精灯再点燃酒精喷灯,B正确;收集的是H2,密度比空气小,应用向下排空气法收集,选用装置①,C错误;用盐酸溶解反应后的固体,向所得溶液中滴入KSCN未显红色,可能是未反应的铁粉将Fe3+还原,不能说明反应未发生,D错误。
3.C　向FeSO4溶液中加入氨水,生成Fe(OH)2,然后通入空气,经过“合成”到“干燥”一系列操作,最后生成Fe3O4。“合成”到“干燥”过程发生的反应中,Fe(OH)2和Fe(OH)3都有参与,通入过量空气会将Fe(OH)2全部氧化,所以“合成”时不能通入过量的空气,A错误;“操作”为过滤,玻璃棒的作用为引流,B错误;洗涤液中可能存在S,所以加BaCl2溶液可能有白色沉淀BaSO4产生,C正确;铁黑是纯净物,D错误。
易错分析　　　Fe3O4中铁元素价态有+2价和+3价,但并不是FeO和Fe2O3的混合物。
C　Cl2和水反应的离子方程式为H2O+Cl2 Cl-+HClO+H+,A正确;泄漏的氯气通入FeCl2溶液中发生反应:2FeCl2+Cl2 2FeCl3,铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2:2FeCl3+Fe 3FeCl2,B、D正确;ClO-能把Fe2+氧化为Fe3+,Fe2+、ClO-不能大量共存,C错误。
反思升华　　　本题的创新点是以预防和处理氯气泄漏装置为背景考查Fe及其化合物与Cl2的相关反应。解题时要读懂装置图,明确泄漏的Cl2先和FeCl2发生反应生成FeCl3,然后FeCl3和Fe发生反应重新生成FeCl2,再根据相关知识分析解答即可。此题将化学知识与工业生产中的实际情况相结合,较好地体现了新高考的命题理念。
5.答案　(1)①Cl2+H2O HCl+HClO
②Cl2、ClO-、HClO
(2)①Fe+Cl2 FeCl2　②2Fe+3Cl2 2FeCl3
(3)Ⅲ中铁与Cl2反应产生的氯化物覆盖在铁丝表面,使铁与Cl2不能接触;Ⅳ中反应温度高,生成的FeCl3升华,铁与Cl2继续接触反应
解析　(1)①Cl2溶于水,发生反应Cl2+H2O HCl+HClO,故氯水呈酸性。②铁粉放入氯水中,铁粉溶解且无气泡产生,可能是Fe与Cl2反应,也可能是Fe与HClO或ClO-反应。
(3)对比实验Ⅲ和Ⅳ的实验现象,Ⅲ中铁与Cl2反应产生的氯化物覆盖在铁丝表面,使铁与Cl2不能接触;Ⅳ中反应温度高,生成的FeCl3升华,使铁与Cl2继续接触反应。
6.答案　(1)4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3
(2)平衡压强,使H2C2O4溶液顺利滴入三颈烧瓶中
(3)取最后一次洗涤液少许于试管中,先滴加盐酸酸化,再滴加BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则已洗涤完全
(4)取少量草酸亚铁晶体于试管中,加入稀硫酸溶解后滴加KSCN溶液,若溶液变为血红色,则草酸亚铁晶体已变质;若不变为血红色,则草酸亚铁晶体未变质
(5)20.00%　CO、CO2
解析　由题给流程可知,FeSO4溶液与氨水反应生成Fe(OH)2沉淀和硫酸铵,加入草酸溶液,沉淀转化为FeC2O4·2H2O,过滤、用蒸馏水洗涤、烘干得到FeC2O4·2H2O。(1)“沉淀”步骤得到的Fe(OH)2沉淀易与水和氧气反应生成Fe(OH)3,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。(2)由实验装置图可知,恒压滴液漏斗中导管A的作用是平衡压强,便于草酸溶液顺利滴入三颈烧瓶中。(3)反应制得的FeC2O4·2H2O沉淀表面附有可溶性杂质硫酸铵,可通过检验洗涤液中是否存在来检验沉淀是否洗涤完全。(4)可以通过检验晶体溶于稀硫酸所得溶液中是否存在Fe3+来检验草酸亚铁晶体是否变质。(5)由表格信息可知,第一阶段FeC2O4·2H2O受热失去结晶水生成草酸亚铁,则第一阶段的质量损失率为×100%=20.00%;第二阶段氩气氛围中草酸亚铁受热分解得到四氧化三铁,由原子守恒、得失电子守恒可知,反应生成的气体为CO和CO2,反应的化学方程式为3FeC2O4Fe3O4+4CO↑+2CO2↑。
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