第11讲 铁及其重要化合物
一、选择题
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，正如琉璃…烧之赤色…”。据此推测，“青矾”的主要成分为（ ）
A.CuSO4·5H2O C.KAl（SO4）2·12H2O
B.FeSO4·7H2O D.Fe2（SO4）3·9H2O
解析：选B。描述中为“本来绿色”，由此推断应选B。
2.（2020·上海杨浦区一模）在给定条件下，下列物质间的转化不能实现的是（ ） Cl2
A.Fe――→FeCl3 点燃H2O（g）C.Fe――→Fe3O4 高温
浓硫酸
B.Fe――→FeSO4 常温FeCl3溶液D.Fe――→FeCl2 常温
点燃
解析：选B。Fe和Cl2反应生成FeCl3：2Fe＋3Cl2=====2FeCl3，物质间的转化能实现，故A不符合；常温下Fe在浓硫酸中发生钝化不能继续反应，物质间的转化不能实现，故B高温
符合；Fe和H2O（g）发生反应生成Fe3O4和H2：3Fe＋4H2O（g）=====Fe3O4＋4H2，物质间的转化能实现，故C不符合；Fe和FeCl3溶液反应生成FeCl2：Fe＋2Fe===3Fe，物质间的转化能实现，故D不符合。
3.（2020·洛阳模拟）中科院化学所研制的晶体材料——纳米四氧化三铁，在核磁共振环丙胺CO
造影及医药上有广泛用途。其生产过程的部分流程如下：FeCl3·6H2O――→FeOOH――→纳米①②四氧化三铁。下列有关叙述不合理的是（ ）
A.纳米四氧化三铁可分散在水中，它与FeCl3溶液的分散质直径相当 B.纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病 C.在反应①中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解 D.反应②的化学方程式是6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2
解析：选A。纳米四氧化三铁分散在适当分散剂中，形成的分散系属于胶体，不同于溶液的分散质直径，故A错误；纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料，可作为药物载体用于疾病的治疗，故B正确；反应①中环丙胺不参加反应，但能加快反应速率，即加快氯化铁水解，故C正确；由制备过程可知，反应②的反应物为FeOOH和CO，由一种生成物为Fe3O4以及得失电子守恒和质量守恒定律可知反应的化学方程式为6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2，故D正确。
4.（2020·合肥模拟）某溶液由K、Fe、SO4、CO3、NO3、I中的几种离子组成，
1
＋
3＋
2－
2－
－
－3＋
2＋
取样，滴加NaOH溶液后有红褐色沉淀生成。下列有关该溶液的说法不正确的是（ ）
A.是否含有SO4可用BaCl2溶液检验 B.是否含有K可通过焰色反应确定 C.一定存在的离子为Fe、NO3 D.一定不存在的离子为CO3、I
解析：选C。滴入NaOH溶液后有红褐色沉淀生成，说明原溶液中含有Fe。根据Fe
2－
2－3＋
3＋
2－
－
3＋
－
＋2－
与CO3能发生相互促进的水解反应而不能大量共存，知原溶液中一定不含有CO3；根据Fe
＋
－
－
3
与I能发生氧化还原反应而不能大量共存，知原溶液中一定不含I。因为原溶液中一定
2－
2－
不含CO3，故欲确定原溶液中是否含有SO4，可以用BaCl2溶液检验，A项正确；欲确定原溶液中是否含有K，可以通过焰色反应，透过蓝色钴玻璃观察火焰是否为紫色，B项正确；原溶液中一定存在Fe，但NO3不一定存在，C项错误；原溶液中一定不存在的离子为CO3、I，D项正确。
5.下列中学常见实验的现象或表述正确的是（ ）
A.过量的铁投入一定量的稀中，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液显红色
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2～3滴，溶液显红色即可证明
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，滤纸上的物质为蓝色固体
解析：选C。过量的铁与一定量的稀反应最终生成的是Fe，A错误；制备氢氧化亚铁时应避免被氧气氧化，向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌，B错误；向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu（OH）2沉淀，加热煮沸后过滤，滤纸上留下的是黑色的CuO固体，D错误。
6.准确称取某种铁的氧化物2.88g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00g，则这种铁的氧化物为（ ）
A.Fe3O4 C.FeO
B.Fe2O3 D.以上都不是
2＋
－
3＋
－
2－
＋
解析：选C。4.00gCaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO、CO2的物质的量也均为0.04 mol，增加的氧元素为0.04 mol，质量为0.04mol×16 g·mol＝0. g，铁的氧化物中氧元素质量为0. g，铁元素质量为2.88 g－0. g＝2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元2.24g0.g素的物质的量之比为－1∶－1＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。
56g·mol16g·mol
－1
2
7.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 A 操作与现象 向淀粉KI溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝 把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点 向稀中加入少量铁粉，有气泡产生 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 3＋－3＋解释 Fe能与淀粉发生显色反应 B C D 铁在潮湿的空气中易生成Fe（OH）3 Fe置换出中的氢，生成了氢气 Fe（OH）2易被O2氧化成Fe（OH）3 解析：选D。A项中Fe将I氧化为I2，淀粉遇碘变蓝；B项中红棕色斑点是Fe2O3；C项中铁与稀反应产生的气体为NO。
8.下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是（ ）
选项 X Y Z A FeCl2溶液 FeCl3 Cl2 B FeCl3溶液 CuCl2 Fe C Fe Al NaOH溶液 D FeSO4溶液 Fe2（SO4）3 Cu 解析：选C。Cl2与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均反应，B错误；D项有新的杂质CuSO4生成，D错误。
9.某同学用含有铁锈（Fe2O3）的废铁屑来制取氯化铁晶体，实验装置如图所示（夹持装置略，气密性已检验），下列推断不合理的是（ ）
A.B中收集到的气体是氢气
B.烧杯中双氧水的作用是将Fe还原为Fe C.A中的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁
D.烧杯中的溶液在氯化氢气氛下，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体
2＋
3＋
3
解析：选B。铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，所以B中收集到的气体是氢气，A项正确；双氧水具有氧化性，可将Fe氧化为Fe，B项错误；氧化铁为碱性氧化物，可与盐酸反应生成氯化铁和水，C项正确；因铁离子易水解，故FeCl3溶液应在氯化氢气氛下，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体，D项正确。
10.（2020·平顶山二调）某化工厂制备净水剂硫酸铁铵晶体[NH4Fe（SO4）2·6H2O]的一种方案如下：
2＋
3＋
下列说法不正确的是（ ） A.滤渣A的主要成分是CaSO4
B.相同条件下，NH4Fe（SO4）2·6H2O净水能力比FeCl3强 C.“合成”反应要控制温度，温度过高，产率会降低 D.“系列操作”包括蒸发浓缩、降温结晶、过滤、干燥等
解析：选B。硫酸钙微溶于水，滤渣A主要成分是硫酸钙，A项正确；NH4抑制Fe的水解，故相同条件下氯化铁净水能力比硫酸铁铵晶体强，B项错误；“合成”时如果温度过高，会促进Fe的水解，C项正确；硫酸铁铵的溶解度随温度降低而减小，宜采用降温结晶法提纯，D项正确。
11.（2020·金华高三模拟）向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120 mL 4mol/L的稀，恰好使混合物完全溶解，生成1.344LNO（标准状况），往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的CO在加热条件下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为（ ）
A.0.24mol C.0.16mol
B.0.21mol D.0.14mol
3＋
＋
3＋
解析：选B。向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120 mL 4mol/L的稀，恰好使混合物完全溶解，向所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现，则溶液中的溶质为Fe（NO3）2；1.344 LNO（标准状况）的物质的量为
－
1.344L
＝0.06 mol，根据氮元素守恒，
22.4L/mol
Fe（NO3）2中的NO3的物质的量为0.12L×4 mol/L－0.06 mol＝0.42 mol，所以亚铁的物质的量为0.42 mol÷2＝0.21 mol，由铁元素守恒可知，得到铁的物质的量为n（Fe）＝0.21 mol，B项正确。
二、非选择题
12.绿矾被广泛用于医药和工业领域，工业上两种制备绿矾（FeSO4·7H2O）的流程如图所示，根据题意回答下列问题：
4
方法一：利用黄铜矿粉（主要成分为CuFeS2）制取绿矾
（1）试剂a和试剂b分别是 ，操作1的名称是 。
（2）有一种细菌在有氧气存在的稀硫酸中，可以将CuFeS2氧化成硫酸盐，写出该反应的化学方程式：__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 方法二：利用工业废铁屑制取绿矾
（3）加入适量Na2CO3溶液的作用是_____________________________________。 （4）操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器名称有______________________________________。 （5）通过检验CO3来判断操作Ⅰ是否洗涤干净，检验的方法是__________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：（1）稀H2SO4、铁粉 过滤
细菌
（2）4CuFeS2＋17O2＋2H2SO4=====4CuSO4＋2Fe2（SO4）3＋2H2O （3）除去油污
（4）烧杯、玻璃棒、漏斗
（5）取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则已经洗涤干净；若有白色沉淀生成，则未洗涤干净
13.Fe2O3具有广泛的用途。甲同学阅读有关资料得知在高温下煅烧FeCO3可以得到Fe2O3。为了进一步验证此结论，他做了如下实验。
实验步骤 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 实验操作 取一定质量的FeCO3固体置于坩埚中，高温煅烧至质量不再变化，冷却至室温 取少量实验步骤Ⅰ所得固体置于一洁净的试管中，用足量的稀硫酸溶解 向实验步骤Ⅱ所得溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红 2－
高温由此甲同学得出结论：4FeCO3＋O2=====2Fe2O3＋4CO2。
（1）写出实验步骤Ⅲ中发生反应的离子方程式：______________________________ ________________________________________________________________________。 （2）乙同学提出了不同的看法：煅烧产物可能是Fe3O4，因为Fe3O4也可以溶于硫酸，
5
且所得溶液中也含有Fe。于是乙同学对甲同学的实验步骤Ⅲ进行了补充改进：检验实验步骤Ⅱ所得溶液中是否含有Fe。他需要选择的试剂是 （填字母）。
a.NaOH溶液
b.新制氯水和KSCN溶液 c.K3[Fe（CN）6]溶液
（3）丙同学认为即使得到了乙同学预期的实验现象，也不能确定煅烧产物的成分，你认为丙同学持此看法的理由是______________________________________________
________________________________________________________________________。 （4）丙同学进一步查阅资料得知煅烧FeCO3的产物中的确含有＋2价铁元素。于是他设计了另一种由FeCO3制取Fe2O3的方法：先向FeCO3中依次加入试剂稀硫酸、 （填试剂名称）和氨水；再 （填操作名称）、洗涤、灼烧，即可得到Fe2O3。
解析：（1）溶液变红色说明溶液中生成了Fe（SCN）3。（2）Fe用K3[Fe（CN）6]来检验，反应现象为生成蓝色沉淀，c项正确。（4）FeCO3和Fe2O3中铁元素的价态分别是＋2价和＋3价，所以需要加入氧化剂，如加入H2O2溶液或氯水，或通入Cl2等将Fe氧化成Fe，加入氨水后生成Fe（OH）3沉淀，经过滤、洗涤、灼烧可得到Fe2O3。
答案：（1）Fe＋3SCN===Fe（SCN）3 （2）c
（3）产物也可以是FeO和Fe2O3（或Fe3O4和FeO；Fe3O4和Fe2O3；FeO、Fe3O4和Fe2O3）的混合物
（4）过氧化氢溶液（或氯水或氯气） 过滤
14.（2020·天津红桥区模拟）Ⅰ.铁是生产、生活及生命中的重要元素。
（1）血红蛋白（Hb）中的铁元素呈正二价，能与O2分子结合成氧合血红蛋白（HbO）从而有输送氧的能力。NaNO2因具有氧化性能使血红蛋白丧失与O2结合的能力。药品美蓝是其有效的解毒剂，解毒时美蓝发生 （填“氧化”或“还原”）反应。
（2）现有一瓶放置了一段时间的某浓度的FeCl2溶液，请设计实验检验其中是否含有Fe：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （3）普通铁粉与水蒸气在高温下反应生成铁的某种氧化物和氢气，该氧化物和氢气在高温下发生逆反应得到“引火铁”。若一定量的普通铁粉和水蒸气在高温下反应生成44.8 L H2（已换算到标准状况下），则转移电子数目为 ；“引火铁”是一种极细的铁粉，它在空气中可以自燃，其原因是______________________________________________
________________________________________________________________________。 Ⅱ.化合物M是某种具有磁学性质的新型电子材料的主要成分，由两种元素组成。为了研究其组成，设计如下实验：
6
3＋
3＋
－
2＋
3＋
2＋
2＋
3＋
气体甲可使湿润红色石蕊试纸变蓝。请回答：
（4）M的化学式为 ，气体甲的电子式为 。 （5）白色沉淀乙在空气中变成红褐色沉淀丙的原因是
________________________________________________________________________ （用化学方程式表示）。
（6）高温条件下，丁与甲反应生成两种单质和水，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
解析：Ⅰ.（1）NaNO2因具有氧化性能使血红蛋白丧失与O2结合的能力，原理是NaNO2
氧化了血红蛋白中的二价铁，药品美蓝是其有效的解毒剂，这说明该物质具有还原性，因此解毒时美蓝发生氧化反应。（3）标准状况下44.8 L H2的物质的量为2 mol，反应转移的电子数目为2×2×NA＝4NA；“引火铁”表面积很大，加快了与氧气的反应速率，因此在空气中可以自燃。Ⅱ.（4）气体甲可使湿润红色石蕊试纸变蓝，为氨，说明化合物M中含有氮元空气灼烧素；白色沉淀乙――→红褐色沉淀丙，说明化合物M中含有铁元素；红褐色沉淀丙――→固体丁（14.40g），固体丁为氧化铁，M由铁、氮两种元素组成，氧化铁质量为14.40g，则铁元112
素的质量为14.40g×＝10.08g，氮元素质量为10.71g－10.08g＝0.63g，铁、氮两种元
160素的物质的量之比为4∶1，所以M的化学式为Fe4N。（5）白色沉淀乙是氢氧化亚铁，在空气中被氧气氧化为红褐色氢氧化铁。
答案：Ⅰ.（1）氧化
（2）取少量待测液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈红色，说明原溶液中有 Fe，反之则没有
（3）4NA “引火铁”表面积很大，加快了与氧气的反应速率
3＋
Ⅱ.（4）Fe4N
（5）4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3 高温
（6）Fe2O3＋2NH3=====2Fe＋N2＋3H2O
7
8
