课时数智作业(十) 铁及其重要化合物
(建议用时：30分钟 总分：40分)
(每小题只有一个选项正确，每小题3分，共18分)
1．《天工开物》中“冶铁”原典中记载：“凡冶铁成器，取已炒熟铁为之……凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三……即用煤炭，也别有铁炭一种，取其火性内攻、焰不虚腾者，与炊炭同形而有分类也……。”下列说法正确的是( )
A．熟铁是纯净的铁单质，生铁是铁和碳的混合物
B．冶铁过程只涉及化合反应与置换反应
C．铁炭和炊炭均为碳元素的同素异形体
D．冶铁用到的煤炭和木炭均可还原铁的氧化物
2．我国早期科技丛书《物理小识·金石类》提到“青矾厂气熏人，衣服当之易烂，栽木不茂……”，备注为“青矾(FeSO4·7H2O)强热，得赤色固体，气凝得矾油。”下列说法错误的是( )
A．久置的青矾溶液可变为黄色
B．赤色固体为Fe2O3，为碱性氧化物
C．青矾强热时，发生了化学变化
D．矾油与赤色固体反应可制得青矾溶液
3．(2024·沈阳模拟)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
4．(2025·吉林模拟)中药材铁华粉的主要成分是(CH3COO)2Fe，其检测流程如图所示。下列说法正确的是( )
A．刺激性气体为SO2
B．铁华粉中可能含有铁单质
C．向滤液中滴加酸性KMnO4溶液，一定能证明Fe2+具有还原性
D．滤液中加入K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀说明溶液中含有Fe3+
5．(2025·济南模拟)某小组同学向pH＝1的0.5 mol·L-1的FeCl3溶液中分别加入过量的Mg粉、Zn粉和Cu粉，探究溶液中的氧化剂及其还原产物，实验记录如下表所示。
实验 金属 操作、现象及产物
Ⅰ 过量Mg 有大量气泡产生，pH逐渐增大，产生大量红褐色沉淀后，持续产生大量气泡，当溶液pH为3～4时，取出固体，检测到Fe单质
Ⅱ 过量Zn 一段时间后有少量气泡产生，pH逐渐增大，产生大量红褐色沉淀后，无气泡冒出，此时溶液pH为3～4，取出固体，未检测到Fe单质
Ⅲ 过量Cu 一段时间后，溶液逐渐变为蓝绿色，固体中未检测到Fe单质
下列说法错误的是( )
A．实验Ⅰ中检测到Fe单质的原因是实验中产生大量气泡使镁粉不易被沉淀包裹
B．实验Ⅱ中Zn与溶液中的H＋反应使pH升高，生成红褐色沉淀Fe(OH)3
C．实验Ⅲ中蓝绿色溶液为CuCl2与FeCl2的混合溶液
D．Cu和Zn都不能将Fe3+还原为Fe
6．在铁粉与水蒸气反应后的残留固体X中，加入足量的稀硫酸，充分反应后得到溶液Y。下列说法正确的是( )
A．若X中含有铁，则反应时一定有气泡产生
B．若向Y中滴入KSCN溶液显红色，则X中无铁
C．Y一定能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D．Y中滴入NaOH溶液，一定有沉淀产生
7．(12分)(2025·南昌模拟)某研究小组利用如图装置探究温度对氨气还原Fe2O3的影响(固定装置略)。
(1)装置A中反应的化学方程式为______________________________________
___________________________________________________________。(2分)
(2)装置D的作用是_________________________________________。(2分)
(3)装置E中的试剂为________________________________________。(1分)
某研究小组按上述装置进行对比实验，甲组用酒精灯，乙组用酒精喷灯对装置C加热，反应产物均为黑色粉末(纯净物)，两组分别用各自的产物进行以下探究实验。
步骤 操作 甲组现象 乙组现象
1 取黑色粉末加入稀盐酸 溶解，无气泡 溶解，有气泡
2 取步骤1中溶液，滴加KSCN溶液 变红色 无现象
3 向步骤2溶液中滴加新制氯水 红色先变深后褪去 先变红后褪色
(4)甲组得到的黑色粉末是________________________________________。(1分)
(5)乙组步骤3中，溶液变红的原因为____________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________、
Fe3+＋3SCN－ Fe(SCN)3(用相应离子方程式表示)。(2分)
(6)溶液褪色可能的原因为_____________________________________________
____________________________________________________________________，
其验证方法为________________________________________________________
_____________________________________________________________。(4分)
8．(10分)实验小组研究Fe2+的还原性，设计如下实验。
序号 实验方案 现象
Ⅰ 现象a：生成白色沉淀，3 min后沉淀基本变为红褐色
Ⅱ 现象b：生成白色沉淀，3 min后沉淀颜色几乎不变
(1)实验所用的FeSO4溶液由Fe2(SO4)3溶液和足量铁粉反应制得，反应的离子方程式是_______________________________________________________________
____________________________________________________________________。(2分)
(2)实验Ⅰ中白色沉淀变为红褐色的化学方程式是
_______________________________________________________________。(2分)
(3)关于实验Ⅱ中白色沉淀的组成，小组同学展开研究。
①已知Fe(HCO3)2在水中不存在。对沉淀组成做出如下假设，请补充完整。
假设a：依据NaHCO3溶液显________性，推测白色沉淀可能为Fe(OH)2；
假设b：白色沉淀可能为________。
②研究白色沉淀组成的实验如下：
ⅰ.取少量白色沉淀，充分洗涤，向其中加入稀硫酸，沉淀完全溶解，产生无色气泡；
ⅱ.向所得溶液中滴入KSCN溶液，溶液几乎不变红；
ⅲ.向ⅱ溶液中再滴入少量H2O2溶液，溶液立即变为红色。
由此说明，白色沉淀中一定含有__________________________(填离子)。
③研究过程中发现白色沉淀在空气中久置，最终变为红褐色。则该沉淀比实验Ⅰ中所得的________(填“难”或“易”)被空气氧化。(6分)
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1．D [A项，生铁是铁合金，属于混合物，生铁的含碳量为2%~4.3%，熟铁指的是钢，也是铁合金，属于混合物，钢的含碳量为0.03%~2%，错误；B项，冶铁过程中CO与铁的氧化物反应生成铁和CO2，属于氧化还原反应，错误；C项，铁炭和炊炭不互为同素异形体，铁炭指铁合金，为混合物，错误。]
2．D [青矾溶液久置时，Fe2+会被氧化为Fe3+，溶液呈黄色，A正确；赤色固体为Fe2O3，为碱性氧化物，B正确；青矾强热时，有硫的氧化物生成，发生了化学变化，C正确；矾油为硫酸，赤色固体为Fe2O3，二者反应生成Fe2(SO4)3，D错误。]
3．C [Cl2与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均反应，B错误；有新的杂质CuSO4生成，D错误。]
4．B [铁华粉中的醋酸亚铁可以和稀硫酸发生复分解反应，得到醋酸，醋酸易挥发，产生有刺激性气味的醋酸气体，A错误；铁华粉可以和盐酸发生反应产生氢气，则其中可能含有铁单质，B正确；酸性滤液中氯离子、亚铁离子均具有还原性，都能被酸性高锰酸钾氧化，向滤液中滴入酸性KMnO4溶液，不能证明是Fe2+具有还原性，C错误；K3[Fe(CN)6]溶液遇Fe2+生成蓝色沉淀，可以用来检验Fe2+，D错误。]
5．D [由于镁的活泼性较强，与溶液中的氢离子反应速率较快，产生大量气泡，气泡上逸，使镁粉不易被沉淀包裹，因此镁能置换出Fe，A正确；实验Ⅱ中Zn与H+反应使pH升高，促进Fe3+水解，从而生成红褐色沉淀Fe(OH)3，B正确；实验Ⅲ中主要反应为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，因此溶液中溶质为FeCl2、CuCl2，C正确；由于铜的活泼性弱于铁，因此铜无法置换出铁，而实验Ⅱ中锌粉被反应生成的氢氧化铁沉淀包裹，阻碍了锌与溶液中铁离子反应生成铁，D错误。]
6．C [铁和水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，残留固体为Fe3O4或Fe3O4和Fe的混合物。加入足量的稀硫酸，Fe3O4和稀硫酸反应：Fe3O4＋4H2SO4===FeSO4＋Fe2(SO4)3＋4H2O，若有铁剩余，由于氧化性：Fe3+>H+，所以还会依次发生反应：Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4、Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。若X中含有铁，但铁全部和Fe2(SO4)3反应，则没有气泡产生，A错误；若向Y中滴入KSCN溶液显红色，说明Y中含有Fe3+，可能X中无铁，也可能X中铁不足以将Fe2(SO4)3全部转化为FeSO4，B错误；不论X是Fe3O4，还是Fe3O4和Fe的混合物，和稀硫酸反应后都有Fe2+生成，所以一定能使酸性高锰酸钾溶液褪色，C正确；若稀硫酸过量，向Y中滴入NaOH溶液，硫酸消耗了NaOH，则没有沉淀产生，D错误。]
7．解析：(1)装置A中发生NH4Cl和Ca(OH)2的复分解反应，化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)装置E为尾气吸收装置，由于氨气极易溶于水，容易发生倒吸，则装置D作安全瓶，防止倒吸。(3)装置E为氨气的吸收装置，试剂为硫酸。(4)甲组得到的黑色粉末加入稀盐酸，溶解，无气泡，说明不是Fe，加入KSCN溶液后变红色，说明含有Fe3+，加入氯水后红色变深，说明还含有Fe2+，又因为该黑色粉末为纯净物，所以黑色粉末为Fe3O4。(5)乙组得到的黑色粉末加入稀盐酸，溶解，有气泡，则黑色粉末为Fe，加入稀盐酸后，Fe转化为Fe2+，滴加KSCN溶液，不变红，说明没有Fe3+，滴加新制氯水，溶液变红，是因为有Fe3+生成，发生反应：2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl-。(6)溶液褪色可能是氯水将SCN-氧化。
答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O (2)作安全瓶，防倒吸 (3)硫酸 (4)Fe3O4 (5)2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl- (6)SCN-被氯水氧化 向溶液中再加入KSCN溶液，若出现红色，则SCN-被氯水氧化
8．解析：(1)Fe2(SO4)3与Fe反应的离子方程式为2Fe3+＋Fe===3Fe2+。(2)实验Ⅰ中的白色沉淀为Fe(OH)2，其变为红褐色的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。(3)①NaHCO3溶液显碱性，故可推测沉淀可能为Fe(OH)2；另一种猜测是生成了FeCO3沉淀。②由ⅰ、ⅱ、ⅲ实验现象可证明白色沉淀中一定含有Fe2+和C。③由于白色沉淀久置后才变为红褐色，故该沉淀难被空气氧化。
答案：(1)2Fe3+＋Fe===3Fe2+
(2)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
(3)①碱 FeCO3 ②Fe2+和C ③难
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