1、高考化学常见难题大盘点铁和铁的化合物2013高考化学常见难题大盘点：铁和铁的化合物1例题精讲例1.把铜粉和过量的铁粉加入到热的浓硝酸中，充分反应后，溶液中大量存在的金属阳离子是 （ ）A.只有Fe2+ B.只有Fe3+C.有Fe2+和Cu2+ D.有Fe3+和Cu2+思路与解析：浓硝酸具有强氧化性，热的浓硝酸可将Fe和Cu分别氧化成Fe3+和Cu2+，过量的铁又与Fe2+和Cu2+反应生成Fe2+和Cu，所以充分后，溶液中大量存在的金属阳离子为Fe2+，故选A。例2.将6g纯铁粉加入200mLFe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中充分反应后得到200mL0.5mol/L的FeSO4溶液和5
2、.2g固体，求：（1）反应后生成铜多少克？（2）加入铁粉前Fe2(SO4)3物质的量浓度。思路：在Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中投入铁粉后，Fe3+和Cu2+均可与铁发生反应，但由于氧化性Fe3+Cu2+，所以Fe应首先还原Fe3+，即首先发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，但不可以只发生此反应，原因有二：第一是若只发生此反应则说明铁粉较少，已完全反应无剩余，则不可能有5.2g不溶物；第二，若只发生此反应可依此反应计算出生成的FeSO4为（6g56g/mol）3=0.32mol0.1mol。通过以上分析，可以看出，Fe在把全部的Fe3+还原后，不发生了还原Cu2+的反应，此时的
3、Fe是否有剩余呢？也就是余5.2g固体中肯定有Cu，是否含Fe呢？这就是此题的关键所在，需通过计算推导确定。解析：发生反应的化学方程式为：Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4 Fe+CuSO4=Cu+FeSO4两个反应共生成FeSO4为：0.2L0.5mol/L=0.1mol观察两个反应不难发现，若生成同样的FeSO4，式消耗的铁更多。假设0.1molFeSO4全部为式产生，则此时消耗的铁将达最大量为a。 Fe FeSO4 1mol 1mol a 0.1mola=0.1mol，即铁为5.6g，则5.2g固体中含Cu也含剩余的Fe，设原溶液的Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量分别为x和y
4、。Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4 Fe+CuSO4=Cu+FeSO4X x 3x y y y y由题意得 3x+y=0.1mol 6g-56g/mol(x+y)+64g/moly=5.2g解得：x=0.02mol y=0.04mol则生成铜：0.04mol64g/mol=2.56g原Fe2(SO4)3和物质的量浓度为0.02mol/0.2L=0.1mol/L例3.mg 铁粉与一定量的HNO3在一定条件下充分反应,将生成的气体与标准状况nL氧气混合,恰好能被水完全吸收,m和n的关系是什么?思路此题看起来,涉及的化学反应相当复杂,因HNO3的浓度和用量不同,生成Fe(NO3)3还是Fe(N
5、O3)2不能确定,HNO3的还原产物是NO还是NO2也不能确定。所以消耗的氧气也无从下手求出.但是从始态和终态来看,HNO3的还原产物与氧气混合后,最终还是生成HNO3,这样消耗的氧气相当于把mg铁粉氧化成+2价或+3价化合物,用极端思考法很容易求出。 解析:假设HNO3为稀的,铁与HNO3反应后的价态是+2, 则有: 3 Fe +8 HNO3= 3 Fe(NO3)2 + 2 NO+ 4 H2O (1) 4NO +3O2 +2H2O=4HNO3 (2)(1)2 +(2)得：2Fe + O2 +4HNO3= 2Fe(NO3)2 +2H2O 可改写为 ： 2Fe + O2 +4HNO3 = 2Fe
6、O + 4HNO3 即： 2Fe + O2 =2FeO 同理可得 ： 4Fe +3O2=2Fe2O3 问题便得以解决即 ：当铁被氧化为+2价时，由电子得失守衡得： m/562=n/22.44 n=O.2m当铁被氧化为=+3价时，由电子得失守衡得： m/563=n/22.44 n=O.3m 则m与n的关系是：O.2mnO.3m小结此题在解题过程中，巧妙得使用了始态和终态，使复杂的问题简单化。氧化还原反应中，电子得失守衡的使用，避免了繁琐的计算，在应试中赢得了时间，思维训练方面堪称是一道好题。例4.由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21：8，则这种混合物
7、中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是（ ）。A.1：2：1 B. 2：1：1 C. 1：1：1 D. 1：1：3思路：可用平均组成法来求解：解析在混合物中Fe原子和氧原子物质的量之比为(21/56)：（8/16）=3：4，则混合物的平均组成为Fe3O4，在三种组合中Fe3O4则不必多考虑，应注意FeO和Fe2O3混合后也应符合Fe3O4，所以在混合物中它们的物质的量之比必需是1：1.故答案应选C、D。例5.某铁的“氧化物”样品，用5mol/L的盐酸140mL恰好完全溶解，所得溶液还能吸收标准状况下0.56L氯气，使其中Fe2+全部转化为Fe3+。该样品可能的化学式是 （ ）A. F
8、e2O3 B. Fe3O4 C. Fe4O5 D. Fe5O7思路：利用正、负电荷相等列方程可快速解题。解析设铁的氧化物中含O2-为xmol，则其化学式为FexOy，由O2-个数守恒有：2yH+ FexOy = yH2O+ xFe+（2y/x）2ymol ymol0.7mol amol2y：y=0.7：a a=0.35（mol）设FexOy中含Fe2+bmol,则：2Fe2+ Cl2 = Fe3+ 2Cl- 2mol 22.4Lbmol 0.56L2：b=22.4：0.56 b=0.05（mol）设样品FexOy中含Fe3+为cmol,则由电荷守恒可得：（20.05mol）3cmol=20.3
9、5mol解之得c=0.2mol故样品FexOy中：x：y=（0.05+0.02）：0.35=5：7即样品“氧化铁”化学式为：Fe5O7。例6：试样x由氧化亚铁和氧化铜组成.取质量相等的两份试样，按下图所示进行实验.(1)请写出步骤中所发生的全部反应的离子方程式.(2)若全部的溶液y和全部的粉末Z充分反应后，生成的不溶物的质量是m，则每份试样x中氧化铜的质量为 (用m表示).思路：本题第一问比较简单.发生的反应为：Fe+Cu2+=Fe2+Cu，Fe+2H+=Fe2+H2第二问是考查思维的严密性和敏捷性.由题意，反应后溶液中不含Cu2+，所以两份试样中的铜元素全部转化为单质铜，而溶液是强酸性，则固
10、体物中无Fe,所以m为铜的质量.故一份试样中氧化铜的质量为MCuO=m=m.解析：(1)Fe+Cu2+=Fe2+Cu Fe+2H+=Fe2+H2(2) m例7.在下列所指的各溶液中，分别滴加NH4SCN溶液后，溶液不呈血红色的是 （ ）。A.加入足量镁粉的Fe2(SO4)3溶液B.加入过量铁粉的稀硝酸溶液C.铁丝在足量的氯气中燃烧后，所得产物的溶液D.长期暴露在空气中的绿矾溶液思路：实验室鉴定Fe3+的方法是利用KSCN溶液，它们相遇会呈血红色，若利用NH4SCN溶液，实质是一样的：Fe3+SCN-=Fe（SCN）2+Fe3+可以结合16个SCN-，产物皆为血红色。A.足量的镁粉可以使Fe3+
11、转化为Fe2+或Fe，因为反应后不再有Fe3+，所以加入SCN-后，不会出现血红色。B.过量的铁与稀硝酸进行如下反应：Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO+H2O 2Fe3+Fe=3Fe2+因为反应后无Fe3+，所以加入SCN-后，也不会出现血红色。C.Fe在Cl2中燃烧的产物是FeCl3，它的水溶液中存在着大量的Fe3+，所以加入SCN-后，会出现血红色。D.FeSO4溶液中的Fe2+因暴露在空气中会被空气中的氧气氧化成Fe3+：4FeSO4+O2+2H2SO4=2Fe2(SO4)3+2H2O所以加入SCN-后，会出现血红色。解析：选A、B。例8.将8gFe2O3投入150mL某浓度的稀
12、硫酸中，再投入7g铁粉收集到1.68LH2（标准状况），同时，Fe和Fe2O3均无剩余，为了中和过量的硫酸，且使溶液中铁元素完全沉淀，共消耗4mol/L的NaOH溶液150mL。则原硫酸的物质的量浓度为（ ）。A.1.5mol/L B.0.5mol/LC.2mol/L D.1.2mol/L思路：粗看题目，这是一利用关系式进行多步计算的题目，操作起来相当繁琐，但如能仔细阅读题目，挖掘出隐蔽条件，不难发现，反应后只有Na2SO4存在于溶液中，且反应过程中SO42-并无损耗，根据Na+守恒，非常易求得SO42-即原硫酸的物质的量浓度为：2mol/L，故选C。例9金属铜能被FeCl3的浓溶液腐蚀，其化
13、学反应是：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2。现将有铜的印刷线路板浸入120mLFeCl3的浓溶液中，有9.6gCu被腐蚀掉。取出印刷线路板，向溶液中加入8.4g铁粉，经充分反应，溶液中还存在4.8g不溶物。则：（1）溶液中存在那些离子？（2）离子的浓度各是多少？（设溶液体积不变）思路：存在的不溶物有两种可能：一可能是铁、铜混合物，二可能只是铁。若为铁、铜混合物，则溶液中的Cu2+必然全部析出，即不溶物的质量大于9.6g，显然错误，故不溶物为Cu。解析：（1）溶液中存在的离子为：Fe2+、Cu2+、Cl-。（2）溶液中n（Cu2+）=（9.6g-4.8g）64g/mol=0.075m
14、olCu2+的物质的量浓度为：0.075mol0.12L=0.625mol/L设被还原的Fe3+的物质的量为x：根据Fe3+得电子数与Fe、Cu失电子数相等，列式为：x1=（8.4g56g/mol）2+0.075mol2=0.45mol溶液中n（Fe3+）=8.4g56g/mol+0.45mol=0.6molFe2+的物质的量浓度为：0.6mol1.2L=5mol/LCl+的物质的量浓度为：0.625mol/L2+5mol/L2=11.25mol/L。例10：氯化铜(CuCl22H2O)中含FeCl2杂质.为制得纯净氯化铜晶体，首先将其制成水溶液，然后按下面所示操作步骤进行提纯. 蒸发结晶Cu
15、Cl22H2O(纯) (1)加入氧化剂X的目的是 (2)下列氧化剂中最适合本实验的是 A.H2O2 B.KMnO4 C.NaClO D.K2Cr2O7(3)物质Y和沉淀Z的化学式分别是 和 .(已知完全成氢氧化物所需PH值：Fe3+为3.7，Cu2+为6.4，Fe2+为9.6.)思路：本题是对一个实验问题进行理论分析.解答本题的关键是理解题中提供的一条中学未曾接触的信息的含意.由于Fe2+沉淀为Fe(OH)2的PH值与Cu2+沉淀为Cu(OH)2的PH较大，而与Fe3+沉淀为Fe(OH)3的PH相差较大，所以可以通过先将Fe2+氧化为Fe3+，再调节溶液的PH使铁以Fe(OH)3沉淀形式而被除
16、去.为了使加入的氧化剂不带入新的杂质，显然用H2O2最好.出于同样的考虑，加入y调节溶液PH值时，应选用能与H+反应，而溶解度较小的物质如CuO为好，CuO稍多不会带入新杂质也不会使PH值升高太多而使Cu2+沉淀.解析：(1)使溶液A中的Fe2+氧化成Fe3+； (2)A (3)Y：CuO或Cu(OH)2 Z：Fe(OH)3例11：向含有0.8mol的稀硝酸溶液中慢慢加入22.4g的铁粉.假设反应分为两个阶段.第一阶段为：Fe+HNO3Fe(NO3)3+NO+H2O(1)写出这两个阶段反应的离子方程式.(2)求这两个阶段反应中，加入铁粉的物质的量和溶液中铁元素存在的形式.(3)在图中画出溶液中
17、Fe2+、离子的物质的量随加入铁粉的物质的量变化的关系图像(纵坐标是溶液中离子的物质的量).分析：铁与稀硝酸反应规律Fe+4HNO3 Fe(NO3)3+NO+2H2O3Fe+8HNO33Fe(NO3)2+2NO+4H2O(1)当时，按反应进行； 当时，按反应进行. 当时，则两反应都发生，且Fe、HNO3均反应完全.(2)上述反应可以认为先发生反应，若Fe有剩余则发生2Fe(NO3)3+Fe3Fe(NO3)2.答案为：(1)Fe+4H+Fe3+NO+2H2O 2Fe3+Fe3Fe2+.(2)加入Fe粉为00.2mol时，存在形式为Fe3+.加入铁粉为0.20.3mol时，存在形式为Fe2+和Fe
18、3+加Fe粉为n(Fe)0.3mol时，存在形式为Fe2+.(3)如下图.2实战演练一、选择题1.铁屑溶于过量的稀硫酸，过滤后向滤液中加入适量硝酸，再加入过量的氨水，有红褐色沉淀生成。过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。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 2.要证明某溶液中不含Fe3而可能含有Fe2进行如下实验操作时最佳顺序为加入足量氯水 加入足量KMnO4溶液 加入少量NH4SCN溶液 A. B. C. D. 3.在氯化铁、氯化铜和盐酸混合液中加入铁
19、粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是 A.Cu2 B.Fe3 C.Fe2 D.H 4.在FeCl3,CuCl2,FeCl2的混合溶液中，Fe3,Cu2和Fe2的物质的量之比为321,现加入适量铁粉，使溶液中三种离子物质的量浓度之比变化为124,则参加反应的铁粉与原溶液Fe3的物质的量之比为 A.21 B.12 C.13 D.14 5.在浓度均为3molL1的盐酸和硫酸各100L中，分别加入等质量的铁粉，反应完毕后生成气体的质量比为34，则加入铁粉的质量为 A.56 B84 C112 18 6.把a g铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。
20、过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到的红色粉末的质量仍为a g，则原合金中铁的质量分数为 A.70% B.52.4% C.47.6% D.30% 7.制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为2FeCl3C=2FeCl2CCl2。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是A.烧杯中有铜无铁 B.烧杯中有铁无铜 C.烧杯中铁、铜都有 D.烧杯中铁、铜都无 8.某溶液中含有大量的Fe2、Fe3、Mg2和NH，其c(H)=102 molL1，在该溶液中可以大量存在的阴离子是 A.SO B.NOC.SCN D.CO9.某强酸性溶液中可能存在NO、Cl、I
21、、Fe3中的一种或几种。向该溶液中加入溴水，单质溴被还原，由此推断溶液中 A.不含NO、也不含Fe3 B.含有NO、I、Cl C.含I，但不能确定是否含Cl D.含有Fe3 10.用足量的稀硫酸溶解FeS和Fe（OH）3的混合物283，最终得到沉淀16，则原混合物中FeS的质量可能是 A44 B78 C135 D176 二、非选择题（共50分） 11.在烧制砖瓦时，用粘土做成的坯经过烘烧后，铁的化合物转化成 而制得红色砖瓦。若烘烧后期从窑顶向下慢慢浇水，窑内会产生大量的 气体，它们把该红色物质还原成的黑色化合物是 ，同时还有未烧的碳颗粒，而制得了青色砖瓦。 12.有关物质间有下图所示的转化关系
22、。其中：A的浓溶液与单质B在加热时才发生反应；A的稀溶液与足量B发生反应。据此填写下列空白： (1)反应的现象是 。(2)写出反应的离子方程式 。(3)根据题示信息判断，A的浓溶液和单质B加热时能否产生G，说明理由(写出化学方程式回答)： 。13.室温下，单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体，在合适反应条件下，它们可以按下图进行反应。又知E溶液是无色的，请回答： 反应流程（1）A是 ，B是 ，C是 。（请填化学式） （2）反应的化学方程式为： 。 （3）反应的化学方程式为： 。 （4）反应的化学方程式为： 。14. A、B、C、D、E分别是铁的单质或铁的化合物。其相互反应关系如下图所
23、示：根据上图所示变化，要求回答： （1）推断A、B、C、D、E各是什么物质 A 、B 、C 、D 、E ；（2）写出各步反应的化学方程式： ; ; ; ; ; ; ; 。 15.将一生锈的铁片置于稀HNO3中充分反应后，共收集到11.2 L（标准状况）NO气体，溶液中还剩余5 g固体残渣，在过滤后的滤液中通入35.5 g氯气，恰好使溶液中的Fe2全部氧化。求原带锈铁片的质量和铁锈的质量分数（铁锈成分以Fe2O3计）。16.已知Fe2O3在高炉中有下列反应： Fe2O3CO2FeOCO2 反应形成的固体混合物（含Fe2O3和FeO）中，元素铁和氧的质量比用m（Fe）m（O）表示。（1）上述固体混
24、合物中，m（Fe）m（O）不可能是 （选填a、b、c多选扣1分）。 a.219 b.217.5 c.216 (2)若m（Fe）m（O）=218，计算Fe2O3被CO还原的百分率。 （3）设Fe2O3被CO还原的百分率为A%，则A%和混合物中m（Fe）m（O）的关系式为用含m（Fe）、m（O）的代数式表示A%= 。请在下图中画出A%和m（Fe）m（O）关系的图形。（4）如果Fe2O3和CO的反应分两步进行： 3Fe2O3CO2Fe3O4CO2 Fe3O4CO3FeOCO2 试分析反应形成的固体混合物可能的组成及相应的m（Fe）m（O）令m（Fe）m（O）=21a，写出a的取值范围。将结果填入下表
25、。 混合物组成（用化学式表示）a的取值范围参考答案一、1.解析：FeFe2Fe3+Fe(OH)3Fe2O3。答案：A 2.B 3.C 4.解析：根据2Fe3+Fe=3Fe2知，消耗1 mol Fe生成3 mol Fe2，还消耗2 mol Fe3+。答案：C 5.C 6.A 7.B 8.A 9.C 10.AD 二、11.Fe2O3 CO和H2 Fe3O4、FeO 12.(1)白色沉淀灰绿色红褐色沉淀 （2）3Fe2NO8H=3Fe22NO4H2O (3)由反应2HNO3NO=3NO2H2O知，在浓HNO3中不可能生成NO 13.（1）Fe Cl2 H2 (2)2Fe+3Cl22FeCl3(3)2HCl+Fe=FeCl2+H2 (4)2FeCl2+Cl2=2FeCl3 14.（1）Fe FeCl3 FeCl2 Fe(OH)3 Fe2O3 (2)略 15.65 g 20.5% 16.（1）ac (2)设Fe2O3原有n0 mol，还原百分率为A%，则有 A%=33.3%(3)3(4)Fe2O3、Fe3O4 8a9 Fe3O4、FeO 6a8 Fe2O3、Fe3O4、FeO 6a9
