第09講鐵及其重要化合物

第一部分：高考真題感悟

1.（2021?河北?高考真題）“灌鋼法”是我國古代勞動人民對鋼鐵冶煉技術(shù)的重大貢獻，陶弘景在其《本草經(jīng)

集注》中提到“鋼鐵是雜煉生猱作刀鐮者”?！肮噤摲?'主要是將生鐵和熟鐵（含碳量約0』％）混合加熱，生鐵熔

化灌入熟鐵，再鍛打成鋼。下列說法錯誤的是

A.鋼是以鐵為主的含碳合金

B.鋼的含碳量越高，硬度和脆性越大

C.生鐵由于含碳量高，熔點比熟鐵高

D.冶煉鐵的原料之一赤鐵礦的主要成分為Fe2O3

【答案】C

【解析】A.鋼是含碳量低的鐵合金，故A正確；B.鋼的硬度和脆性與含碳量有關(guān)，隨著含碳量的增大而

增大，故正確；C.由題意可知，生鐵熔化灌入熟鐵，再鍛打成鋼，說明生鐵的熔點低于熟鐵，故C錯誤；

D.赤鐵礦的主要成分是Fe?O3,可用于冶煉鐵，故D正確；故選C。

2.（2021?廣東?高考真題）部分含鐵物質(zhì)的分類與相應(yīng)化合價關(guān)系如圖所示。下列推斷不合理的是

堿

鹽

單質(zhì)

化合價

A.a可與e反應(yīng)生成b

B.b既可被氧化，也可被還原

C.可將。加入濃堿液中制得d的膠體

【答案】C

3.（2021?江蘇?高考真題）下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)與用途不具有對應(yīng)關(guān)系的是

A.鐵粉能與02反應(yīng)，可用作食品保存的吸氧劑

B.納米Fe3O4能與酸反應(yīng)，可用作鐵磁性材料

C.FeCb具有氧化性，可用于腐蝕印刷電路板上的Cu

D.聚合硫酸鐵能水解并形成膠體，可用于凈水

【答案】B

【解析】A.因為鐵粉能與O2反應(yīng)，所以可用作食品保存的吸氧劑，A正確；B.納米Fe3(h具有磁性，可

用作鐵磁性材料，B錯誤；C.FeCb與Cu反應(yīng)生成FeCh和CuCb,主要利用其氧化性，C正確；D.聚合

硫酸鐵能水解并形成膠體，具有吸附性，可用于凈水，D正確；故選B。

【答案】B

【答案】D

【解析】被層有破損的鍍鋅鐵片被腐蝕，則將其放入到酸化的3%NaCl溶液中，會構(gòu)成原電池，由于鋅比

鐵活潑，作原電池的負(fù)極，而鐵片作正極，溶液中破損的位置會變大，鐵也會繼續(xù)和酸化的氯化鈉溶液反

應(yīng)產(chǎn)生氫氣，溶液中會有亞鐵離子生成。A.氯化鈉溶液中始終存在氯離子，所以加入硝酸銀溶液后，不管

鐵片是否被腐蝕，均會出現(xiàn)白色沉淀，故A不符合題意：B.淀粉碘化鉀溶液可檢測氧化性物質(zhì)，但不論鐵

片是否被腐蝕，均無氧化性物質(zhì)可碘化鉀發(fā)生反應(yīng)，故B不符合題意；C.KSCN溶液可檢測鐵離子的存在,

上述現(xiàn)象中不會出現(xiàn)鐵離子，所以無論鐵片是否被腐蝕，加入KSCN溶液后，均無紅色出現(xiàn)，故C不符合

題意；D.K4Fc(CN)6]是用于檢測Fe2,的試劑，若鐵片沒有被腐蝕，則溶液中不會生成亞鐵離子，則加入

K3[Fe(CN)V溶液就不會出現(xiàn)藍色沉淀，故D符合題意。綜上所述，答案為D。

回答下列問題：

(1)紅渣的主要成分為______(填化學(xué)式)，濾渣①的主要成分為(填化學(xué)式)。

(2)黃鐵礦研細(xì)的目的是o

(3)還原工序中，不生成S單質(zhì)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(4)工序①的名稱為,所得母液循環(huán)使用.

【答案】(1)Fe2O3SiO2

(2)增大固液接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高黃鐵礦的利用率

(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4

(4)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌

(6)H2O2NH3H2O

(1)由分析可知，紅渣的主要成分為；FSO3,濾渣①的主要成分為：SiO2,故答案為：FC2O3；SiO2；

(2)黃鐵礦研細(xì)的主要目的是增大固液接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高黃鐵礦的利用率，故答案為：增大固

液接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高黃鐵礦的利用率.；

(4)由分析可知，工序①的名稱為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌，所得母液主要含有FeSCh溶液和H2sCh

可以循環(huán)利用，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌；

(6)由分析可知，還原工序所得的濾液中主要含有FeSCU溶液和H2so4,向濾液中先加入一定量的H2O2溶液

將Fez，完全氧化為Fe3，，在向氧化后的溶液中加入氨水至不再產(chǎn)生沉淀為1匕過濾洗滌，對沉淀進行灼燒，

即可制得Fe2O3?xH2O和（NHQzSCU,故所需要加入的試劑為H2O2和NH3H2O,故答案為：H2O2；NH3H2O。

第二部分：最新模擬精練

完卷時間：50分鐘

可能用到的相對原子質(zhì)量：016S32Fe56

一、選擇題（每小題只有一個正確選項，共12*5分）

1.（2022?湖北?襄陽四中模擬預(yù)洌）下列有關(guān)Pc、Co、Ni及其化合物的說法錯誤的是

A.Fe、Co、Ni均位于第四周期第VHI族

B.Fe、Co、Ni基態(tài)原子未成XV電子數(shù)分別為4、3、2

C.Fe、Co、Ni以及它們的合金為黑色金屬材料

D.FeO在空氣中受熱會迅速變?yōu)镕e3Ch

【答案】C

【解析】A.Fe、Co、Ni位于元素周期表中第四周期第VIII族，A選項正確；B.Fe是26號元素，基態(tài)鐵

原子的價電子排布式為3d64s2。Co、Ni的基態(tài)原子的價電子排布式分別為3d74s2、3dx4s2,三種元素原子的

核外未成對電子數(shù)分別為4、3、2,B選項正確；C.黑色金屬材料通常是指鐵和以鐵為基礎(chǔ)元素的合金，

C選項錯誤；D.Fe2+具有較強還原性，在空氣中加熱易被部分氧化為+3價生成穩(wěn)定的Fe3O4,D選項正確；

答矣選C。

2.（2022?江蘇?揚州中學(xué)三模）下列鐵及其化合物的性質(zhì)與用途不具有對應(yīng)關(guān)系的是

A.金屬Fe具有導(dǎo)熱性，可用于制造炊具

B.納米FesCU顆粒呈黑色，可用作磁性材料

C.Fe（OH）3膠體具有吸附性，可用作凈水劑

D.FeCb溶液具有氧化性，可用于蝕刻銅制品

【答案】B

【解析】A.金屬鐵具有良好的導(dǎo)熱性，可用于制造炊具，存在對應(yīng)關(guān)系，故A不符合題意；B.四氧化三

鐵顆粒顯黑色，與作磁性材料無關(guān)，故B符合題意；C.氫氧化鐵膠體吸附水中懸浮固體小顆粒，膠體聚沉,

達到凈水的目的，氫氧化鐵膠體可做凈水劑，故C不符合題意；D.氯化鐵具有強氧化性，能與Qi發(fā)生反

應(yīng)2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+,可以刻蝕銅制品，故D不符合題意；答案為B。

3.（2022?上海靜安?二模）指定條件下，以鐵為原料，不能一步制得的是

【答案】B

【解析】A.鐵單質(zhì)在氯氣中燃燒，產(chǎn)生棕褐色的煙，生成FeCh,A正確；B.鐵和水蒸氣在高溫條件下反

應(yīng)生成FesCh,無法直.接生成氯化鐵，B錯誤；C.硝酸具有強氧化性和酸性，可與鐵反應(yīng)生成硝酸鐵，C

正確；D.鐵的金屬活動性強于Cu,可以將硫酸銅溶液中的Cu置換出來，生成硫酸亞鐵，D正確；故答案

選B。

4.（2022?上海普陀?二模）一定最的某磁黃鐵礦（主要成分FexS,S為2價）與100mL鹽酸恰好完全反應(yīng)（雜

質(zhì)不與鹽酸反應(yīng)），生成O.lmol硫單質(zhì)、0.4molFeCh和一定量H2s氣體，且溶液中無Fe3+。有關(guān)說法正確

的是

A.c（HCl）=4.0molLB.x=0.85

2+3+

C.生成了0.4molH2sD.FexS中，n（Fe）：n（Fe）=2：1

【答案】C

5.（2022?吉林長春?模擬預(yù)測）《天工開物》中“治鐵”原典中記載：“凡治鐵成器，取已炒熟鐵為之……凡

爐中熾鐵用炭，煤炭居十七，木炭居十三……即用煤炭也別有鐵炭一種，取其火性內(nèi)攻、焰不虛騰者，與

炊炭同行而有分類也……下列說法正確的是

A.熟鐵是純凈的鐵單質(zhì)，生鐵是鐵和碳的混合物

B.治鐵過程只涉及化合反應(yīng)與置換反應(yīng)，

C.鐵炭和炊炭均為碳元素的同素異形體

D.治鐵用到的煤炭和木炭均可還原鐵的氧化物

【答案】D

【解析】A.生鐵是鐵合金，屬于混合物，生鐵的含碳量為2%?4.3%,熟鐵指的是鋼，也是鐵合金，屬于

混合物，鋼的含碳量為0.03%?2%,選項A錯誤；B.治鐵過程中CO與鐵的氧化物反應(yīng)生成鐵和CO2

屬于氧化還原反應(yīng)，選項B錯誤；C.鐵炭和炊炭不互為同素異形體，鐵炭指鐵合金，為混合物，選項C

錯誤；D.治鐵用到的煤炭和木炭均可還原鐵的氧化物，使其還原為鐵單質(zhì)，選項D正確；答案選D。

6.（2022?江蘇省平潮高級中學(xué)模刃預(yù)測）?種利用廢舊鍍鋅鐵皮制備磁性FesCh納米粒子的工藝流程如下。

下列有關(guān)說法不正確的是

A.“堿洗”主要是為了去除廢舊鍍鋅鐵皮中的鋅

B.“氧化”后的溶液中金屬陽離子主要有Fe3+、Na+

2++3+

C.“氧化”時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fc+ClO+2H=2Fe+C14-H2O

D.用激光筆照射“加熱沉鐵”后所得分散系，產(chǎn)生丁達爾效應(yīng)

【答案】B

【解析】鋅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液清洗廢舊鍍鋅鐵皮，氫氧化鈉除掉鋅和表面的油污，再

用稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，再用次氯酸鈉溶液氧化亞鐵離子，向溶液中加入氫氧化鈉溶液生成氫氧化亞

鐵和氫氧化鐵，加熱反應(yīng)生成磁性Fe3(h納米粒子。A.鋅和氫利化鈉反應(yīng)，因此“堿洗”是為了去除廢舊鍍

鋅鐵皮表面的油污和鋅，故A正確；B.“氧化”后是次氯酸鈉和亞鐵離子反應(yīng)，因此溶液中金屬陽離子主要

有Fe2+、Fe3+,還有Na+,故B錯誤；C.“氧化”時次氯酸鈉和亞鐵離子反應(yīng)生成鐵離子和氯離子，因此發(fā)

生反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O,故C正確；D.加熱沉鐵即把氫氧化亞鐵、氫

氧化鐵加熱分解生成FeaCh膠體，因此用激光筆照射“加熱沉鐵''后所得分散系，產(chǎn)生丁達爾效應(yīng)，故D正確。

綜上所述，答案為B。

7.(2022?上海上海.模擬預(yù)測)研酸鐵溶液中加入少量Fe粉，溶液顏色變淺，要證明該過程發(fā)生了氧化還

原反應(yīng)，加入下列試劑一定可行的是

A.KSCN溶液B.酸性高鋅酸鉀溶液

C.NaOH溶液D.銅粉

【答案】B

【解析】硫酸鐵溶液中加入少量Fe粉，發(fā)生反應(yīng)：Fe2(SO4)3+Fe=3FcSO4,要證明該過程發(fā)生了氧化還原反

應(yīng)，則要證明Fe2+的存在。A.KSCN溶液用于檢驗Fe3+的存在，不能用于檢驗Fe2+,A不可行；B.酸性

高缽酸鉀溶液能將Fe?+氧化為Fe3+,從而發(fā)生顏色變化，B可行；C.NaOH溶液既能與F/+反應(yīng)，也能與

F6反應(yīng)，由于Fe(OH)2、Fe(OH)?的混合物與Fe(OH)3的顏色差異不明顯，所以難以確定Fe(OH)2的存在，

C不可行；D.銅粉與Fe?+不反應(yīng)，不能證明Fe?+的存在，D不可行：故選B。

8.(2022?上海普陀?二模)向NH4Fe(SO4”(aq)中逐滴滴加Ba(OH)2(aq)至過量的過程中，有關(guān)離子反應(yīng)錯誤

的是

【答案】B

【解析】硫酸鐵鉉溶液與逐滴滴加的氫氧化鋼溶液反應(yīng)時，鐵離子與氫氧根離子反應(yīng)的能力強于鐵根離子,

會優(yōu)先反應(yīng)，當(dāng)鏤根離子反應(yīng)時，鐵離子已經(jīng)完全反應(yīng)，所以由化學(xué)式可知，反應(yīng)時，鉉根離子物質(zhì)的量

可能為0,或小于等于鐵離子的物質(zhì)的量，則B選項中錢根離子的化學(xué)計量數(shù)大于鐵離子不可能發(fā)生，故選

Bo

9.(2022?上海金山?二模)某溶液含Na+、NH：、SO；、Cl、Fe2\Fe"中的幾種，且各離子濃度相同。為

確定其組成，進行實驗：①取少量溶液，加入足量HNO3酸化的Ba(NO3)2(aq),產(chǎn)生白色沉淀，過濾；②向

濾液中加入足量的NaOH(aq),產(chǎn)生紅褐色沉淀，微熱，產(chǎn)生氣體。

關(guān)于原溶液的說法正確的是

A.不能確定是否有Fe3+B.需通過焰色反應(yīng)確定Na+是否存在

C.Fe2\Fe3+都存在D.存在NH：、SO：、CLFe2+

【答案】D

10.（2022?山東省實驗中學(xué)模擬預(yù)測）微生物法浸出黃銅礦（CuFeSz,其中Cu為+2價）中銅元素的過程如

圖。下列說法錯誤的是

A.該方法的原料只有黃銅礦和氧氣

B.FeMSCUX和H2so4可以循環(huán)利用

C.微生物在整個轉(zhuǎn)化過程中起催化作用

D.當(dāng)黃銅礦中的鐵元素全部轉(zhuǎn)化為Fe3+時，生成2moiSO；同時消耗4.25molCh

【答案】A

A.在鐵華粉中加入稀硝酸，再滴加KSCN溶液，一定會變紅

C.氣體X的產(chǎn)生是因為發(fā)生了復(fù)分解反應(yīng)

D.由上述實驗可知，0H結(jié)合Fe3+的能力大于CN

【答案】A

12.（2022?湖北?棗陽一中模擬預(yù)測）通過Fe（H）、Fe（III）之間的轉(zhuǎn)化，將天然烷燒R-H轉(zhuǎn)變?yōu)樵鲋尘?xì)

化學(xué)品，該過程曾被譽為合成化學(xué)的“圣杯”，轉(zhuǎn)化過程如圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是

&已知：Boc-或-Boc為取代基團：C「、R?等為自由基

B.反應(yīng)④⑤，均有自由基參加的非氧化還原反應(yīng)

D.反應(yīng)③中有機物發(fā)生還原反應(yīng)

【答案】B

【解析】A.C1是反應(yīng)物，所以制備增殖精細(xì)化學(xué)品的催化劑為[LnFeH],故A正確；B.。自由基為0

價態(tài)，R自由基也可以看成0價態(tài)，相對于單質(zhì)參加反應(yīng)，所以反應(yīng)④⑤都是氧化還原反應(yīng)，故B錯誤；C.反

H

Boc、，N、

應(yīng)中有反應(yīng)物：［LnF/i］、HCkRH、NBOC,其中反應(yīng)物［LuFeU、HQ循環(huán)生成了，所

g

以總反應(yīng)正確，故C正確；D.反應(yīng)③無機物鐵化合價.卜.升，有機物化合價則降低，被還原，故D正確：

故選B。

二、主觀題(共3小題，共40分)

13.(2022?上海上海.模擬預(yù)測)(13分)發(fā)藍工藝是將鋼鐵浸入熱的NaNO?堿性溶液中，在其表面形成

一層四氧化三鐵薄膜。其中鐵經(jīng)歷了如下轉(zhuǎn)化：

完成下列填空：

(1)洛反應(yīng)②中涉及的短周期元素，按原子半徑由大到小順序排列。

(2)NH3分子的結(jié)構(gòu)式為o從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋氮元素的非金屬性比氧元素弱的原因。

(3)配平反應(yīng)②的化學(xué)力程式°若反應(yīng)生成11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))氨氣，則電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目為o

(4)反應(yīng)③中NazFeCh與NazFeQi的物質(zhì)的量之比為。寫出Fc—Fe-Qi的置換反應(yīng)的化學(xué)方程式

【答案】(l)r(Na)>r(N)>r(O)>r(H)(2分)

(2)V(1分)氧原子和氮原子電子層數(shù)相同，氧原子核電荷數(shù)更大，核對外層電子吸引能力更強,

H-N-H

原子半徑更小，得電子能力更強，所以非金屬性氯元素強于氮元素(2分)

△

24

(3)6Na2FeO2+5NaNO2+H2O=3Na2Fe2O4+NH.^T+7NaOH(2分)3NA或1.806xl0(2分)

【解析】由流程可知，反應(yīng)①為3Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+H2O+NH3f,反應(yīng)②為

6Na2FeO2+NaNO2+5H2O=3Na2Fe2O4+NH3T+7NaOH,反應(yīng)③為Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O=Fe3O4+4NaOH,

從而制得FejO4o

(1)反應(yīng)②中涉及的短周期元素有Na、N、0、H,一般來說，電子層數(shù)越多，半徑越大，同周期元素從左到

右原子半徑依次減小，因此半徑r(Na)>r(N)>r(O)>r(H)；

(2)NH3的N和H之間為極性共價鍵，每個H與N共用一對電子，結(jié)構(gòu)式為.：氧原子和氮原子電子

H-N-H

層數(shù)相同，氧原子核電荷數(shù)更大，正電荷多，原子核對外層電子吸引能力更強，導(dǎo)致原子半徑更小，因此

得電子能力更強，所以非金屬性氧元素強于氮元素；

(3)Na2FcO2中Fe由+2價升為+6價，NaNOa中N由+3價降為3價，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒和原子守恒，可配平

△

方程式6Na2FeO2+5NaNO2+H20=3Na2Fe?Oj+NH3T+7NaOH；11.2LNH3的物質(zhì)的量為0.5mol,根據(jù)方

程式可知，生成1個NH3分子轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6,因此轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為0.5Mx6=3M或1.806x1024；

14.(2022?廣東廣東?一模)(13分)鐵元素存在多種價態(tài)，且不同價態(tài)的鐵元素在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)

化。

⑴向2mL1mol/L的Fe(NCh)2溶液中加入2mol/L的H2sCh溶液至Fe?+恰好轉(zhuǎn)化為Fe?+為止，寫出反應(yīng)的

離子方程式___________o

②發(fā)生相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式為O

①X不能是硝酸，原因是___________,裝置4的作用是___________o

②實驗開始時，開關(guān)降應(yīng)(填“打開”成“關(guān)閉”卜這樣操作的目的是。

⑶硝酸可將鐵氧化為Fe"?,導(dǎo)致無法得到Fe(OH)2(2分)液封，防止空氣進入裝置3中導(dǎo)致無法得到

純凈的Fe(OH)2(2分)打開“分)利用生成的Hz將裝置中的空氣排出(2分)

(2)①在K2FeO4中K為+1價，。為2價，根據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和為0,可知Fe為+6價；

②在反應(yīng)前Fe2(SO4)3中Fe為+3價，反應(yīng)后K2FcO4中Fe為+6濟，每反應(yīng)產(chǎn)生1molQFcCh,反應(yīng)過程中

轉(zhuǎn)移3mol電子，則當(dāng)復(fù)原產(chǎn)生3molK2FCO4時轉(zhuǎn)移9mol電子，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為9M；

(3)①要制取Fe(OH)2白色沉淀，在2中是酸X與鐵屑反應(yīng)產(chǎn)生Fe”,由于硝酸具有強氧化性，會將Fe氧化

產(chǎn)生Fe3+,導(dǎo)致無法生成Fe(OH)z,所以X不能是硝酸，可以是HC1或稀H2s0射

裝置4中蒸儲水的作用是形成液封，防止空氣進入裝置3中導(dǎo)致無法得到純凈的Fe(OH)2：

②實驗開始時打開K2,利用Fe與酸反應(yīng)產(chǎn)生的H?將裝置中的空氣排出，使NaOH溶液中無空氣，待裝置

4中氣泡均勻時，關(guān)閉開關(guān)K?,利用反應(yīng)產(chǎn)生的H2將裝置2中Fc2+壓入裝置.3中，與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生

Fe(OH)2,保證制取得到純凈Fe(OH)2,并能夠較長時間觀察Fe(OH)2白色沉淀。

15.(2022.河南?二模)(14分)某學(xué)習(xí)小組擬研究FeSCh的分解實驗探究，請你利用所學(xué)知識幫該小組完

成以下實驗方案。

［實驗?zāi)康模萏骄縁eSCh分解產(chǎn)物與溫度關(guān)系。

［提出假設(shè)］

假設(shè)1:FSO3、SO'、SO2；

假設(shè)2：FeO、SO3、SO2；

假設(shè)3：FC3O4>SO3、SO2o

［查閱資料］幾種物質(zhì)的物理性質(zhì)如表所示。

物質(zhì)SON

so32O22

熔點/℃16.872.4218.4209.9

沸點/℃44.81()182.9195.8

回答下列向題：

⑴根據(jù)所學(xué)知識判斷，假設(shè)2肯定不成立，理由是o

(2)實驗過程中，在檢杳裝置氣密性之后點燃A處酒精燈之前的操作是,(只填操作)，當(dāng)A處固體完

全分解后通入N2的目的是o

(3)實驗室用飽和氯化筱溶液和亞稍酸鈉溶液共熱制備N2,該反應(yīng)的離子方程式為。

(4)低溫浴槽I收集的物質(zhì)是_______(填化學(xué)式)，低溫浴槽II控制的溫度范圍為。

(5)甲、乙組分別進行實驗，實驗數(shù)據(jù)如下(不考慮損失，固體已完全分解且固體產(chǎn)物為純凈物)：

實驗A處溫度/℃低溫浴槽I凈增質(zhì)量/g低溫浴槽I【凈增質(zhì)量/g

FCS04質(zhì)量/g

甲3.040.800.64

0.64

乙T24.561.60

甲組實驗