第21练　铁及其化合物的转化　Fe2＋、Fe3＋的检验 课时作业（含解析）2026届高三化学一轮总复习

第21练　铁及其化合物的转化　Fe2＋、Fe3＋的检验
一、 单项选择题
1. 实验室制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的流程如图所示。下列说法错误的是(　　)
A. Na2CO3的作用是除去铁屑表面的油污
B. “气体”含有H2、H2S、PH3
C. “混合加热”涉及的反应：FeSO4＋(NH4)2SO4(NH4)2Fe(SO4)2
D. “混合加热”反应时间过长可能会发生反应4Fe2＋＋O2＋H2O===4Fe3＋＋4OH－
2. (2024·宿迁一模)室温下，探究0.1 mol·L－1 FeCl3溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的的是(　　)
选项 探究方案 探究目的
A 向两支试管中分别加入5 mL 5%的H2O2溶液，再向两支试管中滴入3滴浓度均为0.1 mol·L－1的FeCl3和CuSO4，观察产生气体的速率 比较Fe3＋和Cu2＋的催化效率
B 向2 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液中加入1 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，充分振荡后滴加KSCN溶液，观察颜色变化 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2是否为可逆反应
C 向苯酚溶液中滴加几滴0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，溶液呈紫色 FeCl3与苯酚发生了氧化还原反应
D 将5 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液和15 mL 0.1 mol·L－1 NaHCO3溶液混合，生成红褐色沉淀和气体 Fe3＋与HCO发生了双水解反应
阅读下列材料，完成3～4题：
高铁酸钾(K2FeO4)是一种暗紫色固体，低温碱性条件下比较稳定。高铁酸钾能溶于水，微溶于KOH浓溶液，且能与水反应放出氧气，并生成Fe(OH)3胶体，常用作水处理剂。高铁酸钾有强氧化性，酸性条件下，其氧化性强于Cl2、KMnO4等。工业上湿法制备K2FeO4的流程如下：
3. 下列关于K2FeO4的说法正确的是(　　)
A. 与水反应，每消耗1 mol K2FeO4转移6 mol电子
B. 将K2FeO4与盐酸混合使用，可增强其杀菌消毒效果
C. 可用丁达尔效应鉴别K2FeO4和KMnO4两种紫红色溶液
D. K2FeO4中，基态K＋的核外三个电子能层均充满电子
4. 下列关于K2FeO4的工业湿法制备工艺的说法正确的是(　　)
A. “反应”时，氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶3
B. “过滤Ⅰ”所得滤液中大量存在的离子有：Na＋、Fe3＋、Cl－、NO、FeO
C. “转化”时，反应能进行的原因：该条件下，K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小
D. “过滤Ⅱ”所得滤液在酒精灯外焰上灼烧，观察到火焰呈黄色，说明滤液为NaOH溶液
5. (2024·连云港高三上期中)铁及其化合物的转化具有重要应用。下列有关表示不正确的是(　　)
A. 检验FeSO4溶液中的Fe2＋：FeSO4Fe(SCN)2Fe(SCN)3
B. 制备Fe(OH)3：FeS2Fe2O3Fe(OH)3
C. 300 ℃时，密闭容器中将铁粉与NaHCO3溶液反应可以得到FeCO3和H2：Fe＋NaHCO3＋H2OFeCO3＋H2↑＋NaOH
D. 向含有NH的酸性废水中加入适量的Fe2(SO4)3溶液，得到NH4Fe3(SO4)2(OH)6沉淀，可以除去废水中NH：NH＋3Fe3＋＋2SO＋6H2O===NH4Fe3(SO4)2(OH)6↓＋6H＋
6. 硫酸亚铁是一种重要的化工原料，部分转化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 只用KSCN溶液不可以检验FeSO4是否变质
B. 制纳米Fe3O4时通入的O2需过量
C. 制FeCO3时应将Na2CO3溶液加入FeSO4溶液中
D. 生成(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的反应为氧化还原反应
7. 钛被誉为太空金属和亲生物金属，拥有卓越的金属特性。以钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量Fe2O3)为原料制备钛的流程如图所示，已知TiCl4沸点为136 ℃。下列说法错误的是(　　)
A. 为加快“氯化”速率，可将钛铁矿粉碎并与焦炭混合均匀
B. 理论上，每制得1 mol Ti，需要2 mol Mg
C. TiCl4固体为分子晶体
D. 流程中的Ar气氛换成性质稳定的氮气也可以达到同样效果
8. (2024·淮安高中校协作体高三上期中联考)向硫酸铁溶液中通入少量SO2气体，要证明该过程发生了氧化还原反应，加入下列试剂一定可行的是(　　)
A. KSCN溶液、氯水 B. K3[Fe(CN)6]
C. NaOH溶液 D. BaCl2溶液
9. FeCl3是棕红色固体，易潮解，在300 ℃以上可升华成含二聚三氯化铁()分子的气体。可用于金属刻蚀，污水处理等。主要有以下制备方法：
方法①：氯化法。以废铁屑和氯气为原料，在立式反应炉里反应，生成的氯化铁蒸气和尾气由炉的顶部排出，进入捕集器冷凝为固体结晶。
方法②：熔融法。将铁屑和干燥氯气在低共熔混合物(如30%KCl与70%FeCl3混合)内进行反应生成氯化铁，升华后收集在冷凝室中，该法制得的氯化铁纯度高。
方法③：复分解法。用氧化铁与盐酸反应后得到氯化铁溶液。
方法④：氯化亚铁合成法。将铁屑溶于盐酸中，然后向其中通入氯气得到氯化铁。
下列说法正确的是(　　)
A. 二聚三氯化铁分子中含有配位键
B. 将FeCl3饱和溶液缓慢滴入氢氧化钠溶液中，可制取Fe(OH)3胶体
C. 直接加热蒸干方法③所得的氯化铁溶液制备无水氯化铁
D. 向方法④所得的溶液中加入KSCN溶液与氯气，检验该溶液中是否含有Fe2＋
二、 非选择题
10. (2025·无锡高三期中)聚合硫酸铁{[Fe2(OH)n(SO4)3－0.5n]m}(PFS)是一种应用广泛的水处理剂。制备方法如下：
(1)氧化可采用催化氧化或直接氧化。
①以O2为氧化剂，NaNO2作催化剂，需控温55 ℃，反应4 h。氧化的化学方程式为_________________________________________________________。
②以Na2S2O8为氧化剂，需控温40～70 ℃，反应1～3 h。检验氧化反应已经发生的方法是
________________________________________________________。
③以NaClO作为氧化剂，比方法②H2SO4用量大，反应中生成少量污染性气体。原因是__________________________________________________________。
(2)水解—聚合过程中部分反应过程如下：
①水解—聚合过程中pH变化趋势是__________。
②聚合的原理是________________________________________________________________________。
③聚合硫酸铁净水效果好的原因是______________________________________________________________。
第21练　铁及其化合物的转化　Fe2＋、Fe3＋的检验
1. D　解析：Na2CO3溶液显碱性，油污主要成分为油脂，在加热条件下碳酸钠溶液可以快速溶解油污，A正确；Fe、FeS、Fe3P2均能与稀H2SO4反应，分别产生H2、H2S、PH3气体，B正确；FeSO4和(NH4)2SO4按物质的量之比1∶1混合，发生反应生成(NH4)2Fe(SO4)2，C正确；酸性环境下，“混合加热”反应时间过长可能会发生反应4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，D错误。故选D。
2. D　解析：CuSO4和FeCl3溶液中阴离子不同，应控制阴离子相同，探究Cu2＋和Fe3＋的催化效果，A错误；发生2FeCl3＋2KI??2FeCl2＋2KCl＋I2，且FeCl3溶液过量，反应后加KSCN溶液为血红色，检验铁离子不能证明反应存在限度，应控制氯化铁溶液不足，B错误；苯酚溶液中加入几滴FeCl3溶液，发生显色反应，生成配合物，没有元素的化合价发生改变，故与氧化反应无关，C错误；已知FeCl3溶液由于Fe3＋水解而呈酸性，NaHCO3溶液由于碳酸氢根水解大于电离而呈碱性，故将5 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液和15 mL 0.1 mol·L－1 NaHCO3溶液混合，由于Fe3＋与HCO发生了双水解反应Fe3＋＋3HCO===Fe(OH)3↓＋3CO2↑，生成红褐色沉淀和气体，D正确。故选D。
3. C　解析：K2FeO4能与H2O反应放出O2，并生成Fe(OH)3胶体，每消耗1 mol K2FeO4转移3 mol电子，A错误；K2FeO4具有强氧化性，与盐酸混合时，K2FeO4能将盐酸氧化，从而降低杀菌消毒效果，B错误；K2FeO4溶于水后生成Fe(OH)3胶体，胶体有丁达尔效应，C正确；基态K＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，3d轨道上没有填充电子，故最外层没有充满电子，D错误。
4. C　解析：在“反应”过程中，由NaClO～Cl－～2e－、Fe(NO3)3～FeO～3e－可知，氧化剂与还原剂物质的量之比为3∶2，A错误；在“反应”过程中加入了过量的NaClO、过量的NaOH，Fe3＋将全部被氧化成FeO，故“过滤Ⅰ”的滤液中不可能含有大量的Fe3＋，B错误；“转化”步骤中加入KOH后得到了K2FeO4，说明K2FeO4的溶解度更小，C正确；“转化”步骤中加入了过量的KOH，“过滤Ⅱ”所得滤液中除NaOH外，还含有KOH，只是在焰色反应中，K元素的紫色被Na元素的黄色掩盖，D错误。
5. B　解析：FeSO4溶液先加KSCN溶液不变色，加入H2O2，Fe2＋被氧化为Fe3＋，与KSCN反应溶液变红，可以检验FeSO4溶液中的Fe2＋，A正确；Fe2O3与H2O不能反应，Fe2O3Fe(OH)3错误，B错误；NaHCO3溶液中存在HCO3??H＋＋CO，H2O??H＋＋OH－，300 ℃时，Fe与溶液中H＋反应生成H2和Fe2＋，Fe2＋结合CO得到FeCO3，反应为Fe＋NaHCO3＋H2OFeCO3＋H2↑＋NaOH，C正确；Fe3＋部分水解，与NH、SO形成难溶物NH4Fe3(SO4)2(OH)6，除去废水中NH，反应为NH＋3Fe3＋＋2SO＋6H2O===NH4Fe3(SO4)2(OH)6↓＋6H＋，D正确。故选B。
6. C　解析：FeSO4变质后生成Fe3＋，只用KSCN溶液可以检验FeSO4是否变质，A错误；Fe3O4中含有二价铁，制纳米Fe3O4过程中，只有部分Fe2＋被氧化，故通入的O2不能过量，B错误；Na2CO3溶液的碱性较强，若将FeSO4溶液滴加到Na2CO3溶液中，易生成Fe(OH)2沉淀，C正确；FeSO4与(NH4)2SO4制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的反应中，各元素的化合价均未变化，为非氧化还原反应，D错误。
7. D　解析：氯化发生的反应为：2FeTiO3＋7Cl2＋6C2FeCl3＋2TiCl4＋6CO，得到TiCl4，然后镁和四氯化钛反应生成钛和氯化镁，化学方程式为TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2。将钛铁矿粉碎并与焦炭混合均匀，增大反应物的接触面积，可加快“氯化”速率，故A正确；镁和四氯化钛反应生成钛和氯化镁，化学方程式为TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2，理论上，每制得1 mol Ti，需要2 mol Mg，故B正确；由题可知TiCl4的沸点低，属于分子晶体，只含共价键，是共价化合物，故C正确；高温下Mg与N2反应，由TiCl4制备Ti的过程中，Ar气不可换成氮气，故D错误。故选D。
8. B　解析：向硫酸铁溶液中通入少量SO2气体，生成的溶液中必然含有Fe2＋，可通过检验Fe2＋来验证发生了氧化还原反应。向硫酸铁溶液中通入少量SO2气体，可能有剩余的Fe3＋，先加入KSCN溶液，溶液会变红色，再加入氯水，溶液仍然为红色，不能证明Fe2＋的存在，故A不选；含Fe2＋的溶液与铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液反应生成具有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀，能证明SO2与硫酸铁发生氧化还原反应，故B选；加入NaOH溶液，有氢氧化铁红褐色沉淀生成，只能说明含有铁离子，不能证明二者发生了反应，故C不选；加入BaCl2溶液，可产生硫酸钡白色沉淀，由于原溶液也含有SO，不能说明反应生成了SO，不能证明二者发生了反应，故D不选。故选B。
9. A　解析：二聚三氯化铁分子中Fe3＋与Cl－形成配位键如图，故A正确；制备Fe(OH)3胶体的方法为：向沸腾的蒸馏水中滴加饱和的三氯化铁溶液，溶液变为红褐色时停止加热，即得到Fe(OH)3胶体；向FeCl3饱和溶液缓慢滴入氢氧化钠溶液加热，得到Fe(OH)3沉淀，故B错误；FeCl3在溶液中水解生成氢氧化铁和HCl，加热HCl挥发，水解反应不断正向进行最终固体变为Fe(OH)3，所以直接加热蒸干FeCl3溶液得不到无水氯化铁，故C错误；方法④所得的溶液原本含有Fe3＋，加入KSCN溶液变红，通入氯气溶液依然是红色，无法证明是否含有Fe2＋，可直接滴入K3[Fe(CN)6]试剂来检验Fe2＋，故D错误。故选A。
10. (1)①4FeSO4＋O2＋2H2SO42Fe2(SO4)3＋2H2O　②取少量溶液，滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则说明Fe2＋已经发生了氧化　③NaClO反应中消耗H2SO4；NaClO主要被还原为Cl－，少量被还原为Cl2
(2)①变小　②Fe3＋与氢氧根离子中的O原子形成配位键　③聚合硫酸铁式量大，带正电荷多，能有效吸引污水中带负电荷的胶体颗粒，形成足以沉降的大颗粒
解析：(1)①由制备方法图示知硫酸亚铁和硫酸的溶液与氧气在亚硝酸钠作催化剂的条件下发生氧化还原反应，根据得失电子守恒可得化学方程式为：4FeSO4＋O2＋2H2SO42Fe2(SO4)3＋2H2O；②氧化反应若已经发生，则会生成三价铁离子，故检验方法是取少量溶液，滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则说明Fe2＋已经发生了氧化；③以NaClO作为氧化剂，比方法②H2SO4用量大是因为NaClO反应中消耗H2SO4；NaClO作氧化剂得电子化合价降主要被还原为Cl－，少量被还原为Cl2，产生污染性气体；
(2)①由图示知水解—聚合过程中铁结合氢氧根，溶液中氢离子增多，故pH变化趋势是变小；②由图示知聚合的原理是Fe3＋与氢氧根离子中的O原子形成配位键；③聚合硫酸铁净水效果好的原因是聚合硫酸铁式量大，带正电荷多，能有效吸引污水中带负电荷的胶体颗粒，形成足以沉降的大颗粒。