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第 7 讲 铁及其化合物
【练基础】
1．春秋初年，我国已掌握了冶铁技术。下列有关铁的化学反应的叙述正确的是
A．室温下，过量Fe与浓硫酸反应生成FeSO
4
B．加热时，过量Fe与氯气反应生成FeCl
2
C．高温下，铁与水蒸气反应有Fe O 生成
3 4
D．高温下，铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝
【答案】C
【解析】室温下，Fe在浓硫酸中钝化，无法持续反应，A错误；氯气氧化性较强，无论Fe是否过量
与氯气加热反应都只生成FeCl ，B错误；高温条件下，Fe与水蒸气反应得到Fe O 和氢气，C正确；Fe的
3 3 4
活动性不如Al，不能从氧化铝中置换出Al单质，D错误；综上所述答案为C。
2．我国清代《本草纲目拾遗》中叙述了“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁丝，……日久起销，用刀
刮其销，……，所刮下之销末，名铁线粉”。这里的“铁线粉”是指( )
A．Fe B．FeCl
3
C．FeO D．Fe O
2 3
【答案】D
【解析】铁在空气中容易发生吸氧腐蚀，根据题意“舶上铁丝，……日久起销”，说明销是铁锈，铁
锈的主要成分为Fe O，D项正确。
2 3
3．将铁钉投入热的浓硝酸中，一段时间后，下列说法错误的是
A．铁钉表面形成致密的氧化膜 B．溶液可能呈棕黄色
C．铁钉会溶解 D．产生红棕色的气体
【答案】A
【解析】常温下铁钉在浓硝酸中会发生钝化现象，在铁钉表面形成致密的氧化膜阻碍反应进行，但在
热的浓硝酸中不会产生钝化，故A错误；铁钉与过量的热浓硝酸反应生成棕黄色的硝酸铁，则溶液可能呈
棕黄色，故B正确；铁钉在浓硝酸中会钝化，但在热的浓硝酸中不会钝化，会发生反应而溶解，故C正
确；铁钉能与热的浓硝酸反应，反应中浓硝酸被还原为红棕色的二氧化氮气体，故D正确；故选A。
4．下列物质的用途与氧化还原反应无关的是
A．浓盐酸用于实验室制备氯气 B．铁粉用作暖贴发热剂
C．干冰用作制冷剂 D．镁粉用于炼铁脱硫
【答案】C【解析】浓盐酸和二氧化锰发生氧化还原反应，可用于实验室制备氯气，与氧化还原反应有关，A不
符合；铁粉用作暖贴发热剂过程中发生铁的腐蚀，铁被氧化，与氧化还原反应有关，B不符合；干冰易升
华，升华过程中吸收大量的热，因此可以做制冷剂，与氧化还原反应没有关系，C符合；镁粉用于炼铁脱
硫，过程中镁被氧化，与氧化还原反应有关，D不符合；答案选C。
5．下列铁及其化合物性质与用途具有对应关系的是
A．Fe粉具有还原性，可用作抗氧化剂 B．Fe O 粉末呈红棕色，可用于制取铁盐
2 3
C．Fe (SO ) 易溶于水，可用作净水剂 D．FeCl 溶液呈酸性，用于蚀刻铜电路板
2 4 3 3
【答案】A
【解析】Fe粉具有还原性，可用作抗氧化剂，A正确；Fe O 粉末呈红棕色，可用于染料，B错误；
2 3
Fe3+水解，生成氢氧化铁胶体，可用作净水剂，C错误；FeCl 溶液具有氧化性，用于蚀刻铜电路板，D错
3
误；故选A。
6．将铁屑溶于过量的稀盐酸后，再加入下列物质，会有Fe3＋生成的是( )
A．硫酸 B．氯水
C．硫酸锌 D．氯化铜
【答案】B
【解析】Fe＋2HCl===FeCl ＋H↑，选项中，HSO 、ZnSO 、CuCl 均不能与FeCl 反应，但氯水中的
2 2 2 4 4 2 2
Cl 能氧化Fe2＋生成Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋Cl===2Fe3＋＋2Cl－。
2 2
7．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH) 白色沉淀的是( )
2
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
【答案】B
【解析】因为Fe(OH) 在空气中易被氧化成Fe(OH) ，故要长时间观察到Fe(OH) 白色沉淀，就要排除
2 3 2
装置中的空气或氧气。装置①是先用Fe粉与稀硫酸反应产生的H 将装置中的空气排尽，然后滴入NaOH
2
溶液，与FeSO 发生复分解反应生成Fe(OH) ，并使生成的Fe(OH) 处在氢气的保护中，可以达到目的，①
4 2 2
正确；②滴入的 NaOH溶液会吸收空气中的氧气，与试管中的 FeSO 发生复分解反应生成 Fe(OH) 和
4 2
NaSO ，溶液中有氧气，会氧化Fe(OH) 变为Fe(OH) ，因此会看到沉淀由白色迅速变为灰绿色，最后变为
2 4 2 3
红褐色，不能达到实验目的，②错误；③中液面上加苯阻止了空气进入，在隔绝空气的环境中NaOH、FeSO 发生复分解反应生成Fe(OH) 和NaSO ，由于没有空气，Fe(OH) 不能被氧化，能较长时间观察到白
4 2 2 4 2
色沉淀，③正确；故合理选项是B。
8．下列指定反应的离子方程式正确的是
A．NaO 与H18O反应：2NaO+2H 18O=4Na++4OH- +18O↑
2 2 2 2 2 2 2
B．向次氯酸钠溶液中通入少量的CO：ClO—+CO +H O=HClO+HCO
2 2 2
C．FeCl 溶液中加过量NaS溶液：S2- + 2Fe3+ =S↓+2Fe2+
3 2
D．向Fe(OH) 胶体中加入HI溶液：Fe(OH) +3H+ =Fe3+ +3H O
3 3 2
【答案】B
【解析】NaO 与H18O反应中过氧化钠既是氧化剂也是还原剂：2NaO+2H 18O=4Na++2OH-+
2 2 2 2 2 2
218OH-+O ↑，A错误；由于碳酸的酸性强于次氯酸，但次氯酸强于碳酸氢根，则向次氯酸钠溶液中通入少
2
量的CO：ClO—+CO +H O=HClO+HCO -，B正确；FeCl 溶液中加过量NaS溶液：3S2- + 2Fe3+
2 2 2 3 3 2
=S↓+2FeS↓，C错误；向Fe(OH) 胶体中加入HI溶液生成氧化还原反应：2Fe(OH) +2I－+6H+ =I +2Fe2+
3 3 2
+6H O，D错误；
2
答案选B。
【练提升】
9．部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是
A． 可与 反应生成
B． 既可被氧化，也可被还原
C．可将 加入浓碱液中制得 的胶体
D．可存在 的循环转化关系
【答案】C
【解析】图中所示铁元素不同化合价的物质：a为Fe，b为FeCl 、FeSO 、Fe(NO ) 等Fe(II)的盐类物
2 4 3 2
质，c为Fe(OH) ，e为FeCl 、Fe (SO )、Fe(NO ) 等Fe(III)的盐类物质，d为Fe(OH) 。Fe与Fe(III)的盐类
2 3 2 4 3 3 3 3物质可发生反应生成Fe(II)的盐类物质，如Fe+2FeCl =3FeCl ，故A不选；Fe(II)为铁元素的中间价态，既
3 2
有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，故B不选；Fe(III)的盐类物质与浓碱液反应生成
Fe(OH) 沉淀，制备Fe(OH) 胶体操作为：向沸水中滴加饱和FeCl 溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止
3 3 3
加热，故C选； 转化如
，故D不选；综上所述，答案为C。
10．下列离子方程式正确的是
A．金属铜与稀硝酸反应：3Cu＋8H＋＋2NO =3Cu2＋＋2NO↑＋4HO
2
B．氯化铁和铜反应：Fe3＋＋Cu=Fe2＋＋Cu2＋
C．硫酸亚铁溶液与稀硫酸、双氧水混合：2Fe2＋＋2HO＋4H＋=2Fe3＋＋4HO
2 2 2
D．过量SO 通入NaClO溶液中：SO ＋HO＋ClO-=HClO＋HSO
2 2 2
【答案】A
【解析】金属铜与稀硝酸反应生成NO、HO和Cu2+，离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO -=3Cu2＋＋2NO↑
2 3
＋4HO，故A正确；氯化铁和铜反应生成Fe2+和Cu2+，正确的离子方程式为2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，故
2
B错误；硫酸亚铁溶液与稀硫酸、双氧水混合生成Fe3+和HO，正确的离子方程式为2Fe2＋＋HO＋2H＋
2 2 2
=2Fe3＋＋2HO，故C错误；过量SO 通入NaClO溶液中，发生氧化还原反应：SO ＋HO＋ClO－=Cl－＋
2 2 2 2
SO 2-＋2H＋，故D错误；故选A。
4
11．某化学实验小组探究Fe2+和Fe3+性质时，发现：往FeCl 和KSCN的混合溶液中滴加氯水，溶液变
2
成红色，但当氯水过量时，红色却会褪去。为此，他们设计如图装置进一步探究。
已知：①X为NaClO溶液，Y为FeCl 和KSCN的混合溶液。②持续缓慢滴入NaClO溶液至过量的过
3
程中，圆底烧瓶中红色变浅，有大量气泡产生；Ca(OH) 溶液变浑浊。根据实验现象推测，下列说法不正
2
确的是
A．烧瓶中还可能产生红褐色沉淀
B．烧瓶中产生的气体中一定含有SO
2C．多孔陶瓷的作用是增大气体与溶液的接触面积
D．KSCN中硫元素、氮元素被氧化
【答案】B
【解析】烧瓶中有NaClO，是强碱弱酸盐水解显碱性，Fe3+碱性条件下会产生红褐色沉淀，故A正
确；烧瓶中有NaClO，有强氧化性，在溶液中KSCN中的硫氰根离子会直接被氧化为硫酸根离子，故B错
误；
气体进入多孔陶瓷后再扩散到溶液中，可增大气体与溶液的接触面积，有利于气体充分吸收，故C正确；
氯水过量时，红色却会褪去, NaClO溶液至过量圆底烧瓶中红色变浅，都说明SCN-会被氧化剂氧化，SCN-
中S：-2价，C：+4价，N：-3价，S被氧化成硫酸根离子，最终收集到氮气，故S、N元素被氧化，故D
正确；故选B。
12．由硫铁矿烧渣(主要成分：Fe O、Fe O 和FeO)得到绿矾(FeSO ·7H O)，再通过绿矾制备铁黄
3 4 2 3 4 2
[FeO(OH)]的流程如下：
烧渣 溶液 绿矾 铁黄
已知：FeS 和铁黄均难溶于水，下列说法不正确的是
2
A．步骤①，最好用硫酸来溶解烧渣
B．步骤②，涉及的离子反应为FeS＋14Fe3+＋8HO=15Fe2+＋2SO 2-＋16H+
2 2 4
C．步骤③，将溶液加热到有较多固体析出，再用余热将液体蒸干，可得纯净绿矾
D．步骤④，反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)
3
【答案】C
【解析】因绿矾的酸根离子为硫酸根离子，则步骤①最好用硫酸来溶解烧渣，A说法正确；步骤②发
生的反应FeS 与溶液中的Fe (SO ) 溶液反应生成FeSO 和HSO ，反应的离子方程式为FeS+14Fe3+
2 2 4 3 4 2 4 2
+8H O=
2
15Fe2++2SO2-+16H+，B说法正确；步骤③为蒸发浓缩、冷却结晶析出绿矾，若用余热将液体蒸干，绿矾受
4
热会失去结晶水，C说法错误；若步骤④反应条件控制不当，绿矾会与氨水、空气可发生氧化还原反应生
成Fe(OH) ，D说法正确；答案为C。
3
13．FeSO 溶液和饱和(NH )SO 溶液混合可制得溶解度较小的FeSO ·(NH )SO ·6H O(硫酸亚铁铵)。
4 4 2 4 4 4 2 4 2
制备硫酸亚铁铵的反应装置如下图所示(装置气密性良好)，关于实验操作或叙述错误的是A．铁屑用热碳酸钠溶液进行预处理
B．NaOH溶液的作用是吸收HS气体
2
C．排净装置内空气时，关闭K、打开K、K，用少量稀硫酸与铁屑反应
1 2 3
D．待铁屑反应完全后，关闭K、K，打开K，即制得最终产物
2 3 1
【答案】D
【解析】根据反应原理及图示分析，实验开始时，关闭活塞K，打开K、K，打开分液漏斗向锥形瓶
1 2 3
内加入少量稀硫酸，利用铁和稀硫酸反应生成的氢气将装置内的空气排尽，杂质FeS与硫酸反应生成的
HS气体通过NaOH溶液时被吸收；排尽空气后，关闭K、K，打开K，生成的气体将锥形瓶内硫化亚铁
2 2 3 1
溶液压至饱和硫酸铵溶液中，反应结束后，关闭K，打开K，剩余气体中的HS可以通过氢氧化钠溶液吸
1 2 2
收。
碳酸钠溶液因为水解作用呈碱性，铁屑表面的油污在热的碳酸钠溶液浸泡下容易除去，故A正确；由装置
特点分析，FeS与稀硫酸反应生成HS，关闭K，打开K、K 时，用NaOH溶液吸收HS气体，故B正
2 1 2 3 2
确；
装置中的氧气可以氧化硫化亚铁溶液，可以关闭K、打开K、K，先加入少量稀硫酸与铁屑反应，利用产
1 2 3
生的H 排尽装置内空气，故C正确；根据上述分析，若锥形瓶中的铁屑完全耗尽再关闭K、K，打开
2 2 3
K，无法将生成的硫酸亚铁溶液转移至饱和硫酸铵溶液中，故D错误；故选D。
1
14．用废铁屑制备磁性氧化铁(Fe O)，制取过程如图：
3 4
下列说法不正确的是
A．浸泡过程中适当加热并搅拌效果更好
B．检验A中的Fe3+可以用KSCN溶液
C．加HO 时发生反应的离子方程式为：HO+2Fe2++2H+=2Fe3+ +2H O
2 2 2 2 2D．制备Fe O 的反应Fe2++2Fe3++8OH- Fe O+4H O是氧化还原反应
3 4 3 4 2
【答案】D
【解析】浸泡过程中适当加热并搅拌可以提高反应速率和充分接触，效果更好，A正确；检验铁离子
可以用硫氰化钾，溶液显红色，B正确；过氧化氢能氧化亚铁离子，离子方程式为HO+2Fe2++2H+=2Fe3+
2 2
+2H O，C正确；制备Fe O 的反应Fe2++2Fe3++8OH- Fe O+4H O中没有元素化合价变化，不是氧化
2 3 4 3 4 2
还原反应，D错误；故选D。
15．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
B．若向Y中滴入KSCN溶液显红色，则X中无铁
C．Y一定能使高锰酸钾溶液褪色
D．Y中滴入NaOH溶液，一定有沉淀产生
【答案】C
【解析】铁和水蒸气反应生成Fe O 和氢气，残留固体为Fe O 或Fe O 和Fe的混合物。加入足量的稀
3 4 3 4 3 4
硫酸，Fe O 和硫酸反应：Fe O+4H SO =FeSO+Fe (SO )+4H O，若有铁剩余，由于氧化性：Fe3+＞H+，所
3 4 3 4 2 4 4 2 4 3 2
以还会依次发生反应：Fe+Fe (SO )=3FeSO，Fe+H SO =FeSO+H ↑。若X中含有铁，但铁全部和Fe (SO )
2 4 3 4 2 4 4 2 2 4 3
反应，则没有气泡，故A错误；若向Y中滴入KSCN溶液显红色，说明Y中含Fe3+，可能X中无铁，也可
能X中铁不足以将Fe (SO ) 全部转化为FeSO ，故B错误；不论X是Fe O，还是Fe O 和Fe的混合物，
2 4 3 4 3 4 3 4
和硫酸反应后都有Fe2+，所以一定能使高锰酸钾溶液褪色，故C正确；若硫酸过量，则向Y中滴入NaOH
溶液，硫酸消耗了NaOH，则没有沉淀产生，故D错误；故选C。
16．将铁棒插入95%的浓硫酸中(如图所示)，探究铁与浓硫酸的反应。观察到立即产生大量的细腻气
泡聚集在液体表面，犹如白色泡沫，由快变慢直至停止，酸液中出现白色不溶物，静置后分层。下列说法
错误的是
A．产生的气体可能是SO 和少量的H
2 2
B．取上层清液滴加少量饱和FeSO 溶液，有白色固体X析出，推测固体X可能是FeSO
4 4C．反应过程中FeSO 的生成也可能使反应由快变慢
4
D．取反应后铁棒直接放入盛有KSCN溶液的烧杯中，可检验反应时是否有Fe3+生成
【答案】D
【解析】Fe和浓硫酸发生氧化还原反应：2Fe+6H SO (浓)=Fe (SO )+3SO↑+6H O，铁与稀硫酸会发生
2 4 2 4 3 2 2
置换反应：Fe+H SO =FeSO+H ↑，所用浓硫酸的质量分数为95%，两个反应都可能发生，所以产生的气体
2 4 4 2
可能为SO 和少量的H，故A正确；上层清液滴加少量饱和FeSO 溶液，有白色固体X析出，说明此时溶
2 2 4
液中原有溶质已经过饱和，则固体X可能是FeSO ，故B正确；铁和浓硫酸生成硫酸铁，硫酸铁和铁单质
4
反应生成FeSO ：Fe+Fe (SO )=3FeSO，反应生成的FeSO 浓度过大，已经过饱和，会阻碍反应继续进
4 2 4 3 4 4
行，可能使反应由快变慢，故C正确；反应后的铁棒上沾有浓硫酸，直接放入KSCN溶液的烧杯中，会发
生铁和稀硫酸的置换反应，同时铁和硫酸铁会发生反应：Fe+Fe (SO )=3FeSO，所以用此方法不能检验反
2 4 3 4
应时是否有Fe3+生成，故D错误；故选D。
17．某混合物由Fe、Fe O 和FeCO 组成。现称取一定质量的该混合物，将其溶于100 mL 1.25 mol·L－
2 3 3
1硫酸中，生成0.56 L(标准状况)气体，并得到溶液X，测得溶液X中c(H＋)为0.5 mol·L－1(溶液体积变化忽
略不计)。下列说法正确的是( )
A．混合物中Fe O 的物质的量为0.025 mol
2 3
B．混合物中FeCO 的物质的量为0.03 mol
3
C．若溶液X遇KSCN溶液显红色，则溶液X中n(Fe2＋)＋n(Fe3＋)＝0.1 mol
D．若溶液X中n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，则混合物中n(Fe)＋n(Fe O)＋n(FeCO)＝0.08 mol
2 3 3
【答案】A
【解析】A项，设混合物中Fe、Fe O 和FeCO 的物质的量分别是x mol、y mol、z mol，硫酸的物质
2 3 3
的量是0.125 mol，反应后氢离子的物质的量是0.05 mol，则剩余硫酸0.025 mol，消耗硫酸0.1 mol，生成
气体的物质的量是0.56 L÷22.4 L·mol－1＝0.025 mol，发生的反应有FeCO ＋HSO ===FeSO ＋HO＋CO↑、
3 2 4 4 2 2
Fe O ＋3HSO ===Fe (SO ) ＋3HO、Fe (SO ) ＋Fe===3FeSO 、Fe＋HSO ===FeSO ＋H↑，因此z＋3y＋x
2 3 2 4 2 4 3 2 2 4 3 4 2 4 4 2
－y＝0.1、z＋x－y＝0.025，解得y＝0.025，正确；B项，根据A项中的分析可知，不能确定混合物中
FeCO 的物质的量，错误；C项，若溶液X遇KSCN溶液显红色，说明Fe3＋过量，因此根据电荷守恒可
3
知，溶液X中n(Fe2＋)＋n(Fe3＋)＜0.1 mol，错误；D项，若溶液X中n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，说明生成的气体全
部是二氧化碳，因此，根据碳原子守恒可知n(FeCO)＝0.025 mol，设X中硫酸亚铁和硫酸铁的物质的量分
3
别是a mol、b mol，则a＝2b、a＋3b＝0.1，解得a＝0.04、b＝0.02，根据铁原子守恒可知，单质铁的物
质的量是0.04 mol＋0.04 mol－0.025 mol×2－0.025 mol＝0.005 mol，则混合物中n(Fe)＋n(Fe O)＋n(FeCO)
2 3 3
＝0.055 mol，错误。18．硫酸铁铵[NH Fe(SO )·xHO]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用
4 4 2 2
废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：
回答下列问题：
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是______________________。
(2)步骤②需要加热的目的是________________，温度保持 80～95 ℃，采用的合适加热方式是
________。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为________(填标号)。
(3)步骤③中选用足量的 HO ，理由是__________________________，分批加入 HO ，同时为了
2 2 2 2
________，溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤的具体实验操作有_____________________________________________，
经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到 150 ℃时失掉1.5个结晶水，
失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为_________________________________________________。
【解析】(1)铁屑表面的油污可以用热的氢氧化钠溶液洗涤，然后用蒸馏水洗净。(2)铁与硫酸反应，加
热的目的是加快反应速率，由于温度要控制在 80～95 ℃，应选择水浴加热。铁中含有少量的硫化物，与
酸反应后生成酸性气体HS，应该用碱溶液吸收HS气体，为了防止倒吸，应选用C装置。(3)铁与硫酸反
2 2
应后生成硫酸亚铁，加入足量的过氧化氢溶液将 Fe2＋氧化为Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋HO ＋2H＋
2 2
===2Fe3＋＋2HO。Fe3＋在水中易水解生成氢氧化铁沉淀，为了抑制Fe3＋水解，溶液要保持较强的酸性，使
2
用HO 的优点是不引入新的杂质。(4)硫酸铁溶液与固体硫酸铵反应生成硫酸铁铵，为了从溶液中得到硫
2 2
酸铁铵，应将溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸铁铵晶体。(5)失重5.6%是质量分
数，设结晶水合物的化学式为NH Fe(SO )·xHO，由题意知＝，解得x＝12。
4 4 2 2
【答案】(1)碱煮水洗 (2)加快反应 热水浴 C
(3)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入杂质 防止Fe3＋水解 (4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
(5)NH Fe(SO )·12H O
4 4 2 2
