第20练　铁　铁的氧化物　铁的氢氧化物 课时作业（含解析）2026届高三化学一轮总复习

第20练　铁　铁的氧化物　铁的氢氧化物
一、 单项选择题
1. (2025·曹甸中学高三月考)下列叙述不正确的是(　　)
A. 浓硝酸与铁在常温下不反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸
B. 工人将模具干燥后再注入熔融钢水，是因为铁与H2O高温下会反应
C. 将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2
D. 铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O
2. 在指定条件下，下列有关铁单质的转化不能实现的是(　　)
A. Fe(s)FeCl3(s) B. Fe(s)Fe2O3(s)
C. Fe(s)Fe(NO3)3(aq) D. Fe(s)FeSO4(aq)
3. 关于如图转化过程下列分析不正确的是(　　)
A. Fe3O4中Fe元素的化合价为＋2、＋3
B. 该过程的总反应为：2H2OO2↑＋2H2↑
C. 过程Ⅱ的化学方程式为：3FeO＋H2OFe3O4＋H2↑
D. 过程Ⅰ中Fe3O4分解时，每消耗1 mol Fe3O4转移1 mol电子
4. Fe2O3是铁的一种常见氧化物，下列有关Fe2O3的说法不正确的是(　　)
A. 可用其制作颜料 B. 能溶于稀盐酸
C. 用铁和水蒸气反应制得 D. 在一定条件下能与铝发生反应
5. 把少量废铁屑溶于过量稀硫酸中，过滤、除去杂质，在滤液中加入适量硝酸，再加入适量的氨水，有红褐色沉淀生成。过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红褐色的残渣。上述沉淀和残渣分别为(　　)
A. Fe(OH)3、Fe2O3 B. Fe(OH)2、FeO
C. Fe(OH)2、Fe(OH)3、Fe3O4 D. Fe2O3、Fe(OH)3
6. 下列各图示中不能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　)
A. B. C. D.
7. 实验室用FeSO4、(NH4)2SO4制备硫酸亚铁铵[(NH4)mFe(SO4)n·xH2O]，(NH4)mFe(SO4)n·xH2O和硫代乙酰胺[CH3CSNH2]反应制取纳米硫化亚铁(FeS)，反应流程如下：
下列有关说法不正确的是(　　)
A. n、m的等量关系式是2n－m＝2
B. 若分别用S8和S6与铁粉反应制取等质量的FeS，理论上消耗S8和S6的质量比为3∶4
C. pH＝9时“反应2”发生：Fe2＋＋2NH＋CH3CSNH2＋5OH－===CH3COO－＋FeS↓＋3NH3·H2O
D. 该方法得到的产品中常混有少量Fe(OH)2杂质，添加少量柠檬酸钠可抑制Fe(OH)2杂质的形成，原因可能是柠檬酸钠与Fe2＋形成配合物，降低了溶液中Fe2＋的浓度
二、 非选择题
8. (2025·新高考基地3月大联考)纳米铁和Fe3O4均可用于降解含有Cr2O的废水。实验证明Fe3O4辅助纳米铁去除Cr2O效果更佳，结合下图，分析其原因是_______________________________________。
9. 铁红(Fe2O3)是一种用途广泛的颜料，用某烧渣(主要成分为Fe2O3，含少量SiO2)制备铁红的流程如下：
(1)“焙烧”时，CO将Fe2O3还原为FeO，该过程中参加反应的还原剂与氧化剂的物质的量之比是__________。
(2)“酸浸”时，生成Fe2＋的离子方程式为_____________________________________________________。
(3)“沉铁”时，除了生成FeCO3白色沉淀，还生成一种气体，该气体为__________(填化学式)，该过程中加入适当过量的NH4HCO3的原因是_______________________________________________________。
(4)当温度超过30 ℃，沉铁反应的铁沉淀率随温度升高而下降的原因是_____________________________。
(5)沉铁后过滤得到FeCO3粗产品，依次用去离子水和无水乙醇各洗涤2～3次，再低温干燥，得到纯净的FeCO3，用无水乙醇洗涤的目的是____________________________________
(6)“煅烧”时，在一定温度下加热颗粒状FeCO3。一段时间后所得产物有两种成分，其中外层产物为Fe2O3，内层产物为Fe3O4，分别从受热的温度和接触的气体分析，产生该现象的可能原因是_________________________。
(7)产品中Fe2O3的质量分数测定：称取已干燥的产品1.000 g，将其置于500 mL锥形瓶中，加入适量的盐酸并加热使其完全反应，然后滴加足量的SnCl2溶液，发生反应2Fe3＋＋Sn2＋===2Fe2＋＋Sn4＋，充分反应后，除去其中过量SnCl2；再向锥形瓶中逐滴加入0.100 0 mol·L－1 K2Cr2O7溶液，发生反应6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，恰好完全反应时消耗K2Cr2O7溶液18.75 mL，计算产品中Fe2O3的质量分数(写出计算过程)。
10. (2025·海安高三期初)透明铁黄(FeOOH)是一种分散性良好的铁系颜料。工业上采用硫铁矿熔烧去硫后烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3、不考虑其他杂质)制备透明铁黄工艺流程如下：
(1)浸取液中Fe3＋的核外电子排布式为______________。
(2)“过滤I”后，滤液中所含金属阳离子有______________。
(3)“还原”时，试剂X若选用铁粉，则该反应的离子方程式为________________________________________。
(4)制备铁黄：向一定浓度FeSO4溶液中加入氨水，当滴加氨水至pH为6.0时，停止滴加氨水，开始通氧气，生成铁黄。通入氧气过程中，记录溶液pH变化如图1所示。
已知：25 ℃时，Fe(OH)2完全沉淀(离子浓度≤10－5 mol·L－1)的pH＝8.5。
①滴加氨水产生沉淀，当pH为6.0时，溶液中残留Fe2＋浓度为__________ mol·L－1。
②请写出0～t1时段发生的化学方程式______________________________________；t1～t2时段，溶液pH明显降低，请解释原因：____________________________________________________________。
　　　　
(5)制得的透明铁黄中往往混有氧化铁，可用分光光度法测定透明铁黄的含量。已知Fe(SCN)3的吸光度A(对特定波长光的吸收程度)与Fe3＋标准溶液浓度的关系如图2所示。称取3.47 g样品，用稀硫酸溶解并定容至1 L，准确移取该溶液10.00 mL，加入足量KSCN溶液，再用蒸馏水定容至100 mL。测得溶液吸光度A＝0.8，计算样品中FeOOH的质量分数(写出主要计算过程)。
第20练　铁　铁的氧化物　铁的氢氧化物
1. A　解析：常温下铁遇浓硝酸钝化，在铁表面形成致密的氧化物保护膜，阻止内部金属继续反应，故能用铁制容器贮运浓硝酸，A错误；铁与H2O在高温下会反应生成四氧化三铁和氢气，故模具注入熔融钢水之前必须干燥，B正确；氯气将亚铁离子氧化为铁离子，铁离子和铁又生成亚铁离子，故废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2，C正确；铁锈的主要成分为铁的氧化物，可表示为Fe2O3·nH2O，D正确。故选A。
2. B　解析：Cl2具有强氧化性，可以把Fe氧化生成FeCl3，A不符合题意；Fe与水蒸气反应生成Fe3O4，B符合题意；HNO3具有强氧化性且足量，故此时Fe与硝酸反应生成Fe(NO3)3，C不符合题意；Fe与CuSO4发生置换反应生成Cu和FeSO4，D不符合题意。故选B。
3. D　解析：Fe3O4的化学式可以改写为Fe2O3·FeO，则Fe3O4中Fe元素的化合价为＋2、＋3，A正确；过程Ⅰ：2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g)过程Ⅱ：3FeO(s)＋H2O(l)===H2(g)＋Fe3O4(s)，则该过程总反应为2H2OO2↑＋2H2↑，B正确；过程Ⅱ中FeO与水反应生成四氧化三铁和氢气，反应化学方程式为3FeO＋H2OFe3O4＋H2↑，C正确；过程Ⅰ：2Fe3O4(s)===6FeO(s)＋O2(g)当有2 mol Fe3O4分解时，生成1 mol氧气，转移4 mol电子，则每消耗1 mol Fe3O4转移2 mol电子，D错误。故选D。
4. C　解析：Fe2O3俗称铁红，呈红棕色，可用其制作红色油漆和颜料，A正确；Fe2O3是碱性氧化物，能溶于稀盐酸，生成氯化铁和水，B正确；铁和水蒸气反应，生成四氧化三铁和氢气，不能生成氧化铁，C不正确；在一定条件下，Fe2O3能与铝发生铝热反应，生成铁、氧化铝，D正确。故选C。
5. A　解析：Fe和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，除去杂质，滤液中的亚铁离子被硝酸氧化成Fe3＋，加入氨水生成红褐色的Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3受热分解成红褐色的Fe2O3和水，故沉淀是Fe(OH)3，红褐色残渣是Fe2O3。故选A。
6. C　解析：Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气或氧气。A中先用铁与稀硫酸反应产生的氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中，因此可以长时间看到白色沉淀，故A不符合题意；B中的原理为铁作为阳极产生Fe2＋，与阴极产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入，因此可以长时间看到白色沉淀，故B不符合题意；C中由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀，故C符合题意；D中液面加苯阻止了空气进入，故D不符合题意。故选C。
7. B　解析：硫酸亚铁铵[(NH4)mFe(SO4)n·xH2O]中Fe元素的和化合价为＋2价，根据化合物中各元素的化合价的代数和为0可知，m＋2＝2n，则2n－m＝2，A项正确；若分别用S8和S6与铁粉反应制取等质量的FeS，根据S元素守恒可知，理论上消耗S8和S6的质量比为1∶1，B项错误；由流程图可知，反应2中，pH＝9时，硫代乙酰胺和(NH4)mFe(SO4)n·xH2O反应生成FeS，化学方程式为Fe2＋＋2NH＋CH3CSNH2＋5OH－===CH3COO－＋FeS↓＋3NH3·H2O，C项正确；反应2是在碱性条件下进行，Fe2＋与溶液中的OH－反应生成Fe(OH)2，向溶液中加入柠檬酸钠，柠檬酸钠与Fe2＋形成配合物，降低了溶液中Fe2＋的浓度，减少了Fe(OH)2杂质的生成，D项正确。故选B。
8. Fe3O4有磁性，吸引纳米铁，使其分散附着在Fe3O4表面，增大表面积；纳米铁能将含Fe3＋物质还原为Fe2＋，Fe2＋浓度增大，降解速率加快
解析：Fe3O4辅助纳米铁去除Cr2O效果更佳，由图可知，因为Fe3O4有磁性，吸引纳米铁，使其分散附着在Fe3O4表面，增大表面积；纳米铁能将含Fe3＋物质还原为Fe2＋，Fe2＋浓度增大，降解速率加快。
9. (1)1∶1　(2)FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
(3)CO2　提高Fe2＋的沉淀率
(4)温度升高，NH4HCO3受热分解
(5)有利于低温条件下快速干燥
(6)外层温度较高，内层温度较低；外层O2含量较高，内层O2含量较低
(7)90.00%(过程见解析)
解析：由题给流程可知，烧渣与碳混合后在空气中焙烧时，氧化铁与一氧化碳高温条件下反应生成氧化亚铁，二氧化硅与碳在高温条件下反应生成硅，向焙烧渣中加入稀硫酸酸浸时，氧化亚铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和水，硅与稀硫酸不反应，过滤得到硫酸亚铁溶液和含有硅的滤渣；向滤液中加入碳酸氢铵溶液，将溶液中的亚铁离子转化为碳酸亚铁沉淀，过滤得到滤液和碳酸亚铁；碳酸亚铁在氧气中煅烧得到氧化铁。
(1)由分析可知，焙烧时，氧化铁与一氧化碳高温条件下反应生成氧化亚铁，由得失电子数目守恒可知，反应中氧化剂氧化铁与还原剂一氧化碳的物质的量比为1∶1；
(2)由分析可知，酸浸时生成亚铁离子发生的反应为氧化亚铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和水，反应的离子方程式为FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O；
(3)由分析可知，沉铁时发生的反应为Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O，硫酸亚铁溶液与碳酸氢铵溶液反应生成硫酸铵、碳酸亚铁沉淀、二氧化碳和水，反应中加入适当过量的碳酸氢铵溶液的目的是使溶液中的亚铁离子完全转化为碳酸亚铁沉淀，提高亚铁离子的沉淀率；
(4)碳酸氢铵不稳定，受热易分解生成氨气、二氧化碳和水，所以沉铁温度超过30 ℃时，沉铁反应的铁沉淀率随温度升高而下降；
(5)乙醇挥发时会带走水蒸气，便于得到干燥的碳酸亚铁，所以碳酸亚铁沉淀用去离子水洗涤后，再用无水乙醇洗涤；
(6)碳酸亚铁煅烧时，外层温度较高，且氧气浓度大，有利于碳酸亚铁完全氧化转化为氧化铁，而内层温度较低，且氧气浓度小，不利于碳酸亚铁完全被氧化而得到四氧化三铁，所以在一定温度下加热颗粒状碳酸亚铁时，外层产物为氧化铁，内层产物为四氧化三铁；
(7)由题意可得如下转化关系：3Fe2O3～6Fe3＋～6Fe2＋～K2Cr2O7，滴定消耗18.75 mL 0.100 0 mol·L－1重铬酸钾溶液，则样品中氧化铁的质量分数为×100%＝90.00%。
10. (1)[Ar]3d5
(2)Fe3＋、Fe2＋、Al3＋
(3)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(4)①1.0　②4Fe(OH)2＋O2===4FeOOH＋2H2O　4Fe2＋＋O2＋6H2O===4FeOOH＋8H＋，氢离子浓度增大，pH减小
(5)76.9%(过程见解析)
解析：烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3、不考虑其他杂质)中加入稀硫酸，氧化铁、氧化亚铁、氧化铝与稀硫酸反应，二氧化硅不反应，过滤，向滤液中加入试剂X将铁离子还原，再加入氢氧化钠溶液调节pH值沉淀铝离子，过滤后向滤液中加入氨水和通入氧气，经过一系列变化得到铁黄(FeOOH)。
(1)Fe为26号元素，其核外电子排布式电子为[Ar]3d64s2，浸取液中Fe3＋的核外电子排布式为[Ar]3d5。
(2)氧化铁、氧化亚铁、氧化铝都与稀硫酸反应，因此“过滤I”后，滤液中所含金属阳离子有Fe3＋、Fe2＋、Al3＋。
(3)“还原”时，试剂X若选用铁粉，则铁和铁离子反应生成亚铁离子，即反应的离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
(4)①Fe(OH)2完全沉淀(离子浓度≤10－5 mol·L－1)的pH＝8.5，则Fe(OH)2的溶度积常数Ksp＝1×10－5×(1×10－5.5)2＝1×10－16，当滴加氨水产生沉淀，当pH为6.0时，Ksp＝1×10－16＝c(Fe2＋)×(1×10－8)2，解得c(Fe2＋)＝1 mol·L－1，溶液中残留Fe2＋浓度为1 mol·L－1；
②当滴加氨水至pH为6.0时，停止滴加氨水，开始通氧气，生成铁黄，则0～t1时段发生的化学方程式4Fe(OH)2＋O2===4FeOOH＋2H2O；t1～t2时段，溶液pH明显降低，说明会有氢离子生成，其原因：亚铁离子和氧气、水反应生成FeOOH和氢离子，氢离子浓度增大，pH减小；
(5)根据图中信息得到溶液中c(Fe3＋)＝4.0×10－3 mol·L－1，则样品中铁离子物质的量为n(Fe3＋)＝4.0×10－3 mol·L－1×0.1 L×100＝4.0×10－2 mol，设氧化铁物质的量为x mol，为FeOOH物质的量为y mol，则有160x＋89y＝3.47 g，2x＋y＝0.04，解得x＝0.05，y＝0.03，则样品中FeOOH的质量分数×100%≈76.9%。