第3章 第2讲 铁及其化合物-【金版教程】2025年高考化学一轮复习创新方案word（新教材，创新版）

金版教程　高考科学复习创新方案　化学 第2讲　铁及其化合物 【复习目标】　1.通过实验探究掌握铁的性质及其用途。2.知道铁的氧化物的种类、性质及其用途。3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制法、性质。4.通过实验探究Fe2＋、Fe3＋的检验方法并能实现相互转化。 一、铁的单质 1．铁的存在和物理性质 2．铁的化学性质 (1)与非金属单质反应 非金属 反应 条件 现象 化学方程式 O2 常温、潮湿空气中　 因发生吸氧腐蚀生成疏松的暗红色铁锈 — 点燃 剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体 3Fe＋2O2Fe3O4 S 加热 引发反应后停止加热，混合物保持红热，反应持续进行，生成黑色固体 Fe＋SFeS Cl2 加热 反应剧烈，产生棕褐色的烟 2Fe＋3Cl22FeCl3 (2)与H2O反应 铁与冷水、热水均不能发生反应，但在高温下能与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 (3)与稀盐酸、稀硫酸等发生置换反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。 (4)与强氧化性酸(如浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸)反应 ①常温下，铁在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化。 ②加热时： 与浓硫酸：2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O。 与浓硝酸：Fe＋6HNO3(浓)Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O。 与稀硝酸：Fe(不足)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。 (5)铁与某些盐溶液反应 如铁与FeCl3溶液、CuSO4溶液反应的离子方程式分别为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。 [强调]　铁是变价金属元素，与弱氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸等)反应时被氧化为Fe3＋。 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)铁元素位于元素周期表中第四周期ⅧB族。(×) 错因：铁元素位于第四周期Ⅷ族。 (2)Fe与S混合加热生成FeS2。(×) 错因：Fe与S混合加热生成FeS。 (3)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物。(×) 错因：Fe与Cl2反应生成FeCl3，与盐酸反应生成FeCl2，产物不同。 (4)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。(×) 错因：Fe与Cl2反应生成FeCl3，与Cl2的量无关。 (5)铁与硝酸反应一定生成Fe(NO3)3。(×) 错因：铁过量时生成Fe(NO3)2。 (6)可以用铁制容器运输浓硫酸和浓硝酸。(√) 错因：________________________________________________________________________ 二、铁的氧化物和氢氧化物 1．铁的氧化物 名称 氧化亚铁 三氧化二铁 四氧化三铁 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 俗名 — 铁红 磁性氧化铁 铁的化合价 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 属类 碱性氧化物 碱性氧化物 不是碱性氧化物 化学性质 与H＋反应 FeO＋2H＋=== Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋=== 2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===＋2Fe3＋＋ 4H2O 稳定性 不稳定，在空气中加热被氧化为Fe3O4 在空气中稳定 在空气中稳定 2.氢氧化亚铁、氢氧化铁的性质和制法 名称 氢氧化亚铁 氢氧化铁 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色、态，水溶性 白色固体，难溶于水 红褐色固体，难溶于水 与H＋反应 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 稳定性 不稳定，易被空气中的氧气氧化，颜色由白色→灰绿色→红褐色：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3 较稳定，在空气中久置会部分失水成铁锈，受热易分解：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O [提醒]　(1)FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与足量HNO3反应时，发生氧化还原反应，Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋。 (2)Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与足量HI反应时，发生氧化还原反应，Fe3＋被I－还原成Fe2＋。 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)Fe3O4中Fe的化合价有＋2价和＋3价，因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物。(×) 错因：Fe3O4是一种化合物，不是混合物。 (2)氢氧化亚铁溶于稀硝酸中发生反应Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O。(×) 错因：氢氧化亚铁具有还原性，会被具有氧化性的稀硝酸氧化变为Fe3＋，稀硝酸被还原成NO。 (3)在空气中，白色的Fe(OH)2被氧化迅速变成红褐色。(×) 错因：白色Fe(OH)2迅速变为灰绿色最终变为红褐色。 (4)FeCl3溶液滴入热的浓NaOH溶液中可得到Fe(OH)3胶体。(×) 错因：生成Fe(OH)3沉淀。 (5)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4，Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3。(×) 错因：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 (6)Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2<Fe(OH)3。(√) 错因：________________________________________________________________________ 三、Fe2＋、Fe3＋的性质与检验 1．亚铁盐和铁盐 (1)亚铁盐 Fe2＋既有氧化性，又有还原性。 ①氧化性：Fe2＋能被较强的还原剂还原为Fe单质，如Fe2＋与Zn反应的离子方程式为Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe。 ②还原性：Fe2＋能被较强的氧化剂氧化为Fe3＋，如Fe2＋与Cl2反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。 (2)铁盐 ①Fe3＋具有较强的氧化性。如Fe3＋与Cu、I－反应的离子方程式分别为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋、2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。 ②特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN时变成红色。 ③FeCl3易水解：将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。 2．Fe2＋、Fe3＋的检验 离子 Fe2＋ Fe3＋ 溶液颜色 浅绿色 黄色 加NaOH溶液或氨水等 现象：白色絮状沉淀→灰绿色→红褐色 现象：有红褐色沉淀生成 加入铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]} 溶液 生成蓝色沉淀 无现象 加苯酚溶液 无明显现象 溶液呈紫色 [提醒]　Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－也能还原KMnO4，会造成干扰)，可用铁氰化钾溶液检验。 判断正误。正确的打“√”，错误的打“×”并指明错因。 (1)若溶液中含有Fe3＋，向其中加入KSCN溶液可观察到有红色沉淀生成。(×) 错因：应该是红色溶液。 (2)FeCl3、FeCl2、Fe(OH)2均能通过化合反应制取。(×) 错因：Fe(OH)2不能通过化合反应制取。 (3)除去Cu2＋中混有的Fe3＋可向溶液中加入铜粉。(×) 错因：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，有Fe2＋生成。 (4)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2。(×) 错因：Cl－也能与KMnO4反应，使其褪色。 (5)氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应。(×) 错因：Fe3＋与I－会发生氧化还原反应。 (6)中性溶液中可能大量存在Fe3＋、Cl－、Na＋、SO。(×) 错因：在溶液呈中性时，Fe3＋转化为Fe(OH)3，不能大量存在。 考点1　认知单质铁的性质 1．下列有关铁的性质的说法正确的是(　　) A．铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在 B．Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2 C．在加热条件下，过量铁粉与浓硝酸反应生成Fe(NO3)2、NO2和H2O D．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2 答案　D 2．下列物质的性质描述正确的是(　　) A．Fe在空气中燃烧生成FeO B．Fe高温下与水蒸气反应，生成Fe(OH)3和H2 C．除去FeCl2溶液中少量的FeCl3杂质，可以在溶液中加过量的铁粉、再过滤 D．硫酸铜溶液中加少量的铁粉反应的离子方程式：3Cu2＋＋2Fe===2Fe3＋＋3Cu 答案　C 考点2　铁的氧化物和氢氧化物 题组一　认知与推测铁的氧化物 1．关于铁的氧化物FeO、Fe2O3、Fe3O4的说法中正确的是(　　) A．都是黑色固体 B．都能与水反应生成对应的氢氧化物 C．都能与盐酸反应生成盐酸盐 D．都可用作炼铁的原料和涂料 答案　C 2．有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品的化学式可能为________。 答案　Fe5O7 解析　根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。 确定铁的氧化物组成的基本方法 设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b，若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1组成的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1，Fe3O4物质的量为任意值)。 题组二　认知与探究铁的氢氧化物 3．下列关于Fe(OH)3和Fe(OH)2的说法中正确的是(　　) A．将少量Na2O2粉末放入新制FeSO4溶液中，可以看到生成白色絮状沉淀，并迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 B．分别将Fe(OH)3、Fe(OH)2在空气中加热，可以得到Fe2O3、FeO C．可用氨水代替NaOH溶液与FeCl3溶液反应制取Fe(OH)3 D．实验室制取Fe(OH)2时将NaOH溶液煮沸是为了增大NaOH的溶解度 答案　C 解析　Na2O2具有强氧化性，将少量Na2O2粉末放入新制FeSO4溶液中，会立即看到生成红褐色沉淀，A错误；将Fe(OH)3在空气中加热，可以得到Fe2O3，但若将Fe(OH)2在空气中加热，Fe(OH)2很快被氧化成Fe(OH)3，最后也得到Fe2O3而不是FeO，B错误；实验室制取Fe(OH)2时将NaOH溶液煮沸是为了除去其中溶解的O2，D错误。 4.利用电解实验可以制得纯净的 Fe(OH)2白色沉淀，如图所示，已知两个电极的材料分别为石墨和铁。 (1)a电极的材料应为________，电极反应式为______________________。 (2)电解液c可以是________。 A．纯水 B．NaCl溶液 C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液 (3)d为苯，其作用是____________________________________________，在加入苯之前应对电解液c进行怎样的简单处理？______________________________。 (4)为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是________。 A．改用稀H2SO4作电解液 B．适当增大电源的电压 C．适当减小两个电极之间的距离 D．适当降低电解液的温度 (5)若c用Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到Fe(OH)2白色沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一个明显现象为____________________________________________。 答案　(1)Fe　Fe－2e－===Fe2＋　(2)BC　 (3)隔绝空气，防止Fe(OH)2被空气中的O2氧化　加热一段时间 (4)BC　(5)白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色 制备Fe(OH)2时常用的三种防氧化措施 方法一： 有机覆 盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应 方法二： 还原性 气体保 护法 先打开止水夹a，用H2将装置内的空气排尽后，再关闭止水夹a，此时可将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀 方法三： 电解法 用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯或煤油 考点3　Fe2＋、Fe3＋的性质与检验 题组一　归纳与运用Fe2＋、Fe3＋的性质 1．下列有关FeCl3溶液的叙述中正确的是(　　) A．蒸干该溶液可以得到无水FeCl3固体 B．往该溶液中加入少量锌粉，可置换出铁单质 C．该溶液中，H＋、Cu2＋、NO、SO可以大量共存 D．向该溶液中加入KI溶液，反应的离子方程式为Fe3＋＋2I－===I2＋Fe2＋ 答案　C 2．常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(　　) A．透明的溶液中：Fe3＋、Mg2＋、SCN－、Cl－ B．pH＝0的溶液中：Fe2＋、K＋、NO、SO C．0.1 mol·L－1 FeCl3溶液中：K＋、NH、I－、HCO D．1.0 mol·L－1 KNO3溶液中：H＋、Fe3＋、Cl－、SO 答案　D Fe2＋与Fe3＋性质的应用 (1)判断离子能否共存 ①Fe2＋与NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)等因发生氧化还原反应而不能共存。 ②Fe3＋与S2－、I－、SO等因发生氧化还原反应而不能共存。 ③Fe3＋与HCO、CO等因相互促进水解而不能共存。 (2)盐溶液的配制与保存 (3)物质的制备 题组二　探究与创新Fe2＋、Fe3＋的检验 3．下列离子的检验方法合理的是(　　) A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋ B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋ C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋ D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋ 答案　C 解析　A项中只能说明原溶液中含有Fe3＋；B项原溶液中可能只有Fe3＋而没有Fe2＋；D项中Fe(OH)2被氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。 4．某实验小组同学为了检验某FeCl3溶液中是否含有FeCl2，设计了如下实验方案，其中最合理的是(　　) A．加入适量铜粉，观察溶液是否变蓝 B．先滴加氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红 C．滴加酸性KMnO4溶液，观察溶液是否褪色 D．滴加K3[Fe(CN)6]溶液，观察是否生成蓝色沉淀 答案　D 题组三　模型与归纳铁及其化合物的转化关系 5．(2023·辽宁实验中学高三期中)元素的价—类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。下图为铁元素的价—类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是(　　) A．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速被氧化成Fe2O3 B．加热Fe(OH)3可发生转化⑥，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OH)3 C．已知高铁酸盐(FeO)可用于饮用水的消毒，由此可预测，高铁酸盐(FeO)具有强氧化性 D．铁在氧气中燃烧可实现上述①的转化 答案　C 解析　FeO在空气中受热，被氧化成Fe3O4，故A错误；Fe2O3不溶于水，故B错误；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，不能实现题述①转化，故D错误。 6．(2023·陕西安康高三第一次联考)中学化学中几种常见物质的转化关系如图所示(F为红褐色沉淀)： 下列说法错误的是(　　) A．H2O2分子的结构式为H—O—O—H B．A、B、H的化学式分别为Fe、FeS、H2SO4 C．鉴定E中阳离子所用试剂为NaOH溶液、湿润的蓝色石蕊试纸 D．C的酸性溶液与双氧水反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 答案　C 解析　F为红褐色沉淀，且由氨水与D反应得到，则F为氢氧化铁，则D为铁盐，C与双氧水反应生成铁盐，则C为亚铁盐，A与稀硫酸反应生成C，则C为硫酸亚铁，A为铁单质，B为硫化亚铁，D为硫酸铁，E为硫酸铵，H为硫酸。鉴定铵根离子所用的试剂为浓NaOH溶液、湿润的红色石蕊试纸，C错误。 铁及其化合物的性质与相互转化关系如图所示： 　工艺流程题中Fe2＋、Fe3＋的去除 化工流程题中经常涉及阳离子的分离与除杂，若其他金属阳离子中混有Fe2＋、Fe3＋，一般选择合适氧化剂，将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后调节溶液的pH，使Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去。 具体方法如下： (1)除去Zn2＋(或Cu2＋或Mg2＋)中混有的Fe3＋的方法。 向混合溶液中加入ZnO、ZnCO3、Zn(OH)2[或CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3或MgO、MgCO3、Mg(OH)2]中的一种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除杂。 (2)除去Zn2＋(或Cu2＋或Mg2＋)中混有的Fe2＋的方法。 先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。 1．某油脂厂废弃的镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如图工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)： 溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示： 金属离子 Ni2＋ Al3＋ Fe3＋ Fe2＋ 开始沉淀时(c＝0.01 mol·L－1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5 沉淀完全时(c＝1.0×10－5 mol·L－1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0 (1)“碱浸”中NaOH的两个作用是溶解铝及其氧化物和________。为回收滤液①中的金属，可用稀硫酸将其调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式_________________________ _______________________________。 (2)“滤液②”中含有的主要金属离子有________和Fe3＋。 (3)“转化”中H2O2的作用是______________。 (4)根据表中数据，如果“转化”后的溶液中Ni2＋浓度为1.0 mol·L－1，则“调pH”应控制的pH范围是________________。 答案　(1)除去油脂　AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓　(2)Ni2＋、Fe2＋　(3)将Fe2＋氧化为Fe3＋　(4)3.2≤pH<6.2 解析　(4)Ni2＋完全沉淀时pH＝8.7，此时c(Ni2＋)＝1.0×10－5 mol·L－1，c(H＋)＝1.0×10－8.7 mol·L－1，则c(OH－)＝10－5.3 mol·L－1，Ksp[Ni(OH)2]＝c(Ni2＋)·c2(OH－)＝10－5×(10－5.3)2＝1.0×10－15.6，调pH的目的是使Fe3＋完全沉淀，而Ni2＋不沉淀，当Ni2＋开始沉淀时，c(OH－)＝＝ mol·L－1＝10－7.8 mol·L－1，c(H＋)＝10－6.2 mol·L－1，即pH＝6.2，由表可知，Fe3＋完全沉淀时的pH为3.2，因此“调pH”应控制的pH范围是3.2≤pH<6.2。 2．用软锰矿(主要成分为MnO2，含有SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgCO3等杂质)制备MnSO4·H2O的流程如图： 已知： 氢氧化物 开始沉淀时的pH 沉淀完全时的pH Fe(OH)3 2.3 4.1 Al(OH)3 4.0 5.2 Fe(OH)2 7.5 9.7 Mn(OH)2 8.8 10.4 Mg(OH)2 10.4 12.4 回答下列问题： (1)焙烧时，MnO2和Fe2O3在纤维素作用下分别转化为MnO、Fe3O4，则纤维素的作用是__________。 (2)酸浸时，浸出液的pH与锰的浸出率关系如图所示： 实际生产中，酸浸时控制硫酸的量不宜过多，使pH在2左右。请结合图示和制备硫酸锰晶体的流程，说明硫酸的量不宜过多的原因：__________________________________________ ________________________________________。 (3)净化时，加入30% H2O2的目的是(用离子方程式表示)______________________________；加氨水，调pH为5.5的目的是__________________________________________。 答案　(1)作还原剂 (2)硫酸过多，锰的浸出率提高不大，而且在净化时会消耗更多的氨水，造成药品浪费 (3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　 使Al3＋和Fe3＋完全沉淀，防止Mn2＋沉淀 解析　由(1)中信息知，软锰矿(主要成分为MnO2，含有SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgCO3等杂质)中加入纤维素焙烧，MnO2和Fe2O3转化为MnO、Fe3O4，将所得烧渣“酸浸”，浸出液中含铁离子、亚铁离子、锰离子、铝离子、镁离子，加入30% H2O2将亚铁离子氧化为铁离子，并通过氨水调pH使Al3＋、Fe3＋完全沉淀。将净化液结晶分离获得MnSO4·H2O。 1．(2023·浙江6月选考)氯化铁是一种重要的盐，下列说法不正确的是(　　) A．氯化铁属于弱电解质 B．氯化铁溶液可腐蚀覆铜板 C．氯化铁可由铁与氯气反应制得 D．氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体 答案　A 解析　氯化铁在水溶液中能完全电离，属于强电解质，A错误。 2．(2023·浙江1月选考)探究铁及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是(　　) 实验方案 现象 结论 A 往FeCl2溶液中加入Zn片 短时间内无明显现象 Fe2＋的氧化能力比Zn2＋弱 B 往Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液，再加入少量K2SO4固体 溶液先变成血红色后无明显变化 Fe3＋与SCN－的反应不可逆 C 将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，滴加KSCN溶液 溶液呈浅绿色 食品脱氧剂样品中没有＋3价铁 D 向沸水中逐滴加5～6滴饱和FeCl3溶液，持续煮沸 溶液先变成红褐色再析出沉淀 Fe3＋先水解得Fe(OH)3再聚集成Fe(OH)3沉淀 答案　D 解析　往FeCl2溶液中加入Zn片，发生反应：Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋，Fe2＋的氧化能力比Zn2＋的强，A错误；往Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液，发生反应：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，溶液变血红色，再加入少量K2SO4固体，对平衡无影响，故不能说明Fe3＋与SCN－的反应不可逆，B错误；若食品脱氧剂样品中有＋3价铁，铁粉与＋3价铁发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，滴加KSCN溶液，溶液呈浅绿色，C错误；向沸水中逐滴加5～6滴饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，得到Fe(OH)3胶体，持续煮沸，Fe(OH)3胶体发生聚沉，析出红褐色沉淀，D正确。 3．(2022·湖南高考)为探究FeCl3的性质，进行了如下实验(FeCl3和Na2SO3溶液浓度均为0.1 mol·L－1)。 实验 操作与现象 ① 在5 mL 水中滴加2滴FeCl3溶液，呈棕黄色；煮沸，溶液变红褐色。 ② 在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴Na2SO3溶液，变红褐色；再滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀。 ③ 在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴FeCl3溶液，变红褐色；将上述混合液分成两份，一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液，无蓝色沉淀生成；另一份煮沸，产生红褐色沉淀。 依据上述实验现象，结论不合理的是(　　) A．实验①说明加热促进Fe3＋水解反应 B．实验②说明Fe3＋既发生了水解反应，又发生了还原反应 C．实验③说明Fe3＋发生了水解反应，但没有发生还原反应 D．整个实验说明SO对Fe3＋的水解反应无影响，但对还原反应有影响 答案　D 解析　铁离子水解显酸性，亚硫酸根离子水解显碱性，两者之间存在相互促进的水解反应，同时铁离子具有氧化性，亚硫酸根离子具有还原性，两者还会发生氧化还原反应，在同一反应体系中，铁离子的水解反应与还原反应共存并相互竞争，结合实验分析如下：实验①为对照实验，说明铁离子在水溶液中显棕黄色，存在水解反应：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加热，促进水解平衡正向移动，得到红褐色的氢氧化铁胶体；实验②说明少量亚硫酸根离子加入后，Fe3＋发生水解反应得到红褐色的氢氧化铁胶体；根据铁氰化钾检测结果可知，同时发生氧化还原反应，使铁离子被还原为亚铁离子，而出现特征蓝色沉淀；实验③通过反滴操作，根据现象描述可知，溶液仍存在铁离子的水解反应，但由于铁离子少量，没检测出亚铁离子的存在，说明铁离子的水解反应速率快，铁离子的还原反应未来得及发生。结合三组实验，说明铁离子与亚硫酸根离子混合时，铁离子的水解反应占主导作用，比氧化还原反应的速率快，因证据不足，不能说明亚硫酸根离子对铁离子的水解作用无影响，事实上，亚硫酸根离子水解显碱性，可促进铁离子的水解反应，故D不合理。 4．(2021·广东高考)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．a可与e反应生成b B．b既可被氧化，也可被还原 C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体 D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系 答案　C 5．下列有关铁及其化合物的说法正确的是(　　) A．(2021·广东高考)H2O(g)通过灼热铁粉：3H2O＋2Fe===Fe2O3＋3H2 B．(2021·湖南高考)FeO粉末在空气中受热，迅速被氧化成Fe3O4 C．(2021·湖南高考)镀锌铁皮的镀层破损后，铁皮会加速腐蚀 D．(2020·江苏高考)室温下，Fe与浓硫酸反应生成FeSO4 答案　B 解析　H2O(g)通过灼热铁粉在高温条件下生成四氧化三铁和氢气，A错误；镀锌铁皮的镀层破损后构成原电池，锌作负极，铁作正极被保护，铁皮不易被腐蚀，C错误；室温下，铁在浓硫酸中发生钝化生成致密的氧化膜，D错误。 6．(2023·北京卷节选)以银锰精矿(主要含Ag2S、MnS、FeS2)和氧化锰矿(主要含MnO2)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。 已知：酸性条件下，MnO2的氧化性强于Fe3＋。 (1)“浸锰”过程是在H2SO4溶液中使矿石中的锰元素浸出，同时去除FeS2，有利于后续银的浸出：矿石中的银以Ag2S的形式残留于浸锰渣中。 在H2SO4溶液中，银锰精矿中的FeS2和氧化锰矿中的MnO2发生反应，则浸锰液中主要的金属阳离子有________。 (2)“浸银”时，使用过量FeCl3、HCl和CaCl2的混合液作为浸出剂，将Ag2S中的银以[AgCl2]－形式浸出。 ①将“浸银”反应的离子方程式补充完整： Fe3＋＋Ag2S＋________________＋2[AgCl2]－＋S ②结合平衡移动原理，解释浸出剂中Cl－、H＋的作用：_________________________________ _____________________。 (3)“沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂。 ①该步反应的离子方程式有____________________________________。 ②一定温度下，Ag的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释t分钟后Ag的沉淀率逐渐减小的原因：________________________________________________________________。 答案　(1)Fe3＋、Mn2＋ (2)①2　4　Cl－　2　Fe2＋　②Cl－是为了与Ag2S电离出的Ag＋结合生成[AgCl2]－，使平衡正向移动，提高Ag2S的浸出率；H＋是为了抑制Fe3＋水解，防止生成Fe(OH)3沉淀 (3)①2[AgCl2]－＋Fe===Fe2＋＋2Ag＋4Cl－、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋　②Fe2＋被氧气氧化为Fe3＋，Fe3＋把Ag氧化为Ag＋ 解析　(1)根据信息，在H2SO4溶液中二氧化锰可将Fe2＋氧化为Fe3＋，自身被还原为Mn2＋。 (3)①铁粉可将[AgCl2]－还原为单质银，过量的铁粉还可以与铁离子发生反应，因此离子方程式为2[AgCl2]－＋Fe===Fe2＋＋2Ag＋4Cl－和2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。②溶液中生成的Fe2＋会被空气中的氧气缓慢氧化为Fe3＋，Fe3＋把部分Ag氧化为Ag＋，因此t min后银的沉淀率逐渐降低。 比亚迪采用磷酸亚铁锂技术的刀片电池，大幅度提高了电动汽车的续航里程。以硫铁矿(主要成分是FeS2，含少量Al2O3、SiO2和Fe3O4)为原料制备LiFePO4的流程如下： 已知几种金属离子沉淀的pH如表所示： 金属氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 开始沉淀的pH 2.3 7.5 4.0 完全沉淀的pH 4.1 9.7 5.2 请回答下列问题： (1)SO2分子的空间结构为________形。基态Fe原子的电子排布式为____________________________。 (2)“还原”反应的离子方程式为__________________________。 (3)从平衡的角度解析加入FeO“除铝”的原因(结合离子方程式说明)___________________ _______________________________________________________________。 (4)流程中在“高温煅烧”条件下，由FePO4制备LiFePO4的化学方程式为__________________________________________________。 答案　(1)V　1s22s22p63s23p63d64s2或 [Ar]3d64s2 (2)FeS＋2Fe3＋===3Fe2＋＋S (3)Al3＋在溶液中发生水解：Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，加FeO发生反应FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O，氢离子浓度减小，平衡正向移动，Al3＋完全转化为Al(OH)3 (4)2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O42LiFePO4＋H2O↑＋3CO2↑ 解析　硫铁矿(主要成分是FeS2，含少量Al2O3、SiO2和Fe3O4)焙烧时FeS2转化为Fe2O3，SiO2不与稀硫酸反应，酸浸时滤渣1是SiO2，滤液中阳离子是Fe3＋、Al3＋、Fe2＋、H＋等，加入FeS将Fe3＋还原成Fe2＋，加入FeO调节pH使Al3＋转化成氢氧化铝沉淀从而除去铝离子，然后加入氧化剂，将Fe2＋氧化为Fe3＋，加入(NH4)2HPO4沉铁得到FePO4，加入Li2CO3和H2C2O4在高温下制得LiFePO4。 课时作业 [建议用时：40分钟] 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．北宋沈括的《梦溪笔谈》对指南针已有详细记载：“方家以磁石磨针锋，则能指南。”磁石的主要成分是(　　) A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．FeO D．FeS2 答案　B 2．下列铁的化合物的性质与用途具有对应关系的是(　　) A．Fe2(SO4)3易溶于水，可用作净水剂 B．Fe2O3能与酸反应，可用作红色颜料 C．FeCl3溶液呈酸性，可用于蚀刻铜电路板 D．K2FeO4具有强氧化性，能使蛋白质变性，可用于水体的消毒 答案　D 3．能正确表示下列反应的离子方程式的是(　　) A．将铜屑加入FeCl3溶液中：Fe3＋＋Cu===Fe2＋＋Cu2＋ B．将磁性氧化铁溶于盐酸：Fe3O4＋8H＋===3Fe3＋＋4H2O C．将氯化亚铁溶液与稀硝酸混合：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O D．向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸：Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O 答案　C 4．某同学欲探究铁及其化合物的性质，下列实验方案可行的是(　　) A．将铁粉加入热的浓硫酸中：探究铁的活泼性 B．将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：制备Fe(OH)3胶体 C．将铜粉加入FeCl3溶液中：验证Fe3＋的氧化性强于Cu2＋ D．在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液：制备FeSO4·6H2O晶体 答案　C 解析　由于浓硫酸具有强氧化性，加热条件下铁与其反应生成Fe2(SO4)3和SO2，无法说明铁的活泼性，A不可行；将NaOH加入FeCl3溶液中，得到Fe(OH)3沉淀，B不可行；将铜粉加入FeCl3溶液中，发生反应Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，该反应说明Fe3＋的氧化性强于Cu2＋，C可行；在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液，氧气可将FeSO4氧化，也得不到含结晶水的化合物，D不可行。 5．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 A B C D X FeCl2溶液 FeCl3溶液 Fe FeSO4溶液 Y FeCl3 CuCl2 Al Fe2(SO4)3 Z Cl2 Fe NaOH溶液 Cu 答案　C 解析　Cl2能与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均能反应，B错误；有新的杂质CuSO4生成，D错误。 6．(2023·山东济宁高三期末检测)为了检验补铁药片(葡萄糖酸亚铁)在保存的过程中铁元素是否被氧化为三价铁，进行如下实验：取药片，研磨成粉末，分成两份。一份用蒸馏水溶解，加入KSCN溶液，未观察到溶液变红；另一份用稀盐酸溶解，加入KSCN溶液，观察到溶液变红。下列说法正确的是(　　) A．补铁药片中的铁元素没有被氧化 B．葡萄糖酸有强氧化性 C．SCN－比OH－更容易和Fe3＋结合 D．用KSCN溶液检验Fe3＋应在酸性条件下进行 答案　D 解析　在酸性条件下加入KSCN溶液，观察到溶液变红，说明铁元素被氧化，A错误；葡萄糖酸有氧化性，但没有强氧化性，B错误；SCN－与OH－在溶液中会竞争结合Fe3＋，加入蒸馏水溶液不变红，说明中性环境下OH－比SCN－更容易和Fe3＋结合，加入稀盐酸溶液变红，说明酸性条件下SCN－比OH－更容易和Fe3＋结合，C错误。 7．某同学欲利用如图装置制取能较长时间存在的Fe(OH)2，其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是(　　) A．X可以是稀硫酸或稀硝酸或稀盐酸 B．实验开始时应先关闭止水夹a、打开止水夹b，再向烧瓶中加入X C．反应一段时间后可在烧瓶中观察到白色沉淀 D．反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞，则Fe(OH)2可较长时间存在 答案　D 解析　HNO3可氧化Fe生成Fe(NO3)3，A错误；实验开始时应先打开止水夹a、b，利用生成的氢气将装置内的空气排出，然后关闭a，B错误；利用氢气的压强将含Fe2＋的溶液压入锥形瓶中，NaOH与Fe2＋反应生成Fe(OH)2，在锥形瓶中观察到白色沉淀，C错误。 8．为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性，某同学设计了如下实验方案，其中符合实验要求且完全正确的是(　　) 选项 实验操作 实验现象 离子方程式 实验结论 A 在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水 浅绿色溶液变成黄色溶液 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ Fe2＋具有还原性 B 在氯化亚铁溶液中加入锌片 浅绿色溶液变成无色溶液 Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋ Fe2＋具有还原性 C 在氯化铁溶液中加入铁粉 黄色溶液变成浅绿色溶液 Fe3＋＋Fe ===2Fe2＋ 铁单质具有还原性 D 在氯化铁溶液中加入铜粉 蓝色溶液变成黄色溶液 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ Fe3＋具有氧化性 答案　A 9．(2023·陕西安康高三第一次联考)以废铁屑为原料制备FeCO3的工艺流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．废铁屑表面的油污可用热的纯碱溶液洗去 B．可用KSCN溶液检验“酸溶”后溶液中是否含有Fe3＋ C．“沉淀”时，用Na2CO3代替NH4HCO3更好 D．可用BaCl2溶液和稀盐酸检验“沉淀”是否洗涤干净 答案　C 解析　用Na2CO3代替NH4HCO3溶液碱性增强，则可能有Fe(OH)2沉淀产生，故C错误。 10．关于下列转化过程分析不正确的是(　　) A．Fe3O4中Fe元素的化合价为＋2、＋3 B．过程Ⅰ中Fe3O4分解时，每消耗1 mol Fe3O4转移1 mol电子 C．过程Ⅱ的化学方程式为3FeO＋H2OFe3O4＋H2↑ D．该过程的总反应为2H2O===O2↑＋2H2↑ 答案　B 解析　过程Ⅰ的化学方程式为2Fe3O46FeO＋O2↑，当有2 mol Fe3O4分解时，生成1 mol O2，转移4 mol电子，故每消耗1 mol Fe3O4转移2 mol电子，B错误。 二、非选择题 11．某研究性学习小组探究FeSO4的化学性质和用途。回答下列问题： (1)探究FeSO4溶液的酸碱性：取少量FeSO4固体，利用紫色石蕊溶液测定FeSO4溶液的酸碱性，必须选用的仪器有胶头滴管、药匙和________(填字母)。 A．玻璃棒 B．试管 C．天平 D．量筒 (2)利用如图装置探究FeSO4的稳定性。 ①Ⅱ中有白色沉淀生成，小组成员结合理论分析，认为下列分解产物不可能的是________(填字母)。 A．Fe2O3、SO3、H2O B．Fe2O3、SO2、SO3、H2O C．FeO、Fe2O3、SO2、SO3、H2O ②Ⅲ中溴水是用来检验是否有SO2气体生成，若有SO2生成，溴水将褪色。实验中，观察到溴水褪色，据此推测FeSO4分解最有可能被氧化的元素是________。 ③NaOH的作用是吸收SO2气体，请写出用过量NaOH溶液吸收SO2气体的化学方程式：____________________________________。 (3)证明FeSO4有较强的还原性，完成下表。 实验步骤 实验预期现象及结论 步骤一：取少量的FeSO4固体于试管中，加入一定量的水溶解 — 步骤二：滴加________溶液后，再滴入氯水 当溶液中出现________现象，则说明FeSO4有较强的还原性 (4)硫酸亚铁用途探究：缺铁性贫血往往口服硫酸亚铁，当用硫酸亚铁制成药片时，外层包有一层特殊的糖衣，其作用是__________________________。 答案　(1)B (2)①A　②Fe　③2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O (3)硫氰化钾　红色 (4)防止硫酸亚铁被氧化 12．镀锌钢构件的酸洗废液中含有2.5 mol·L－1盐酸、50%FeCl2·4H2O和2%ZnCl2。实验室从酸洗废液中回收盐酸和FeCl2·4H2O的实验流程如下： 已知化合物的溶解度(g/100 g水)数据如下表： 物质 0 ℃ 10 ℃ 20 ℃ 30 ℃ FeCl2 49.7 59.0 62.5 66.7 ZnCl2 342 363 395 437 物质 40 ℃ 60 ℃ 80 ℃ 100 ℃ FeCl2 70.0 78.3 88.7 94.9 ZnCl2 452 488 541 614 回答下列问题： Ⅰ.回收盐酸和FeCl2·4H2O粗产品 (1)操作1应选择________(填字母序号)。 A．水浴加热 B．油浴加热 C．投入沸石 (2)为了获得FeCl2·4H2O粗产品，应适时停止加热且留有少量残余液，这样做除了防止Fe2＋被氧化外，另一目的是____________________________；若留有残余液过多，会造成的不良后果是______________________________________________________________(答一条)。 Ⅱ.FeCl2·4H2O粗产品的重结晶 (3)检验FeCl2·4H2O粗产品中含有Fe3＋的操作方法是________________________________ ______________________。 (4)重结晶前加入的物质X为________；操作2的名称是________。 Ⅲ.滴定亚铁离子，测定FeCl2·4H2O晶体纯度 准确称取a g重结晶后的FeCl2·4H2O晶体，溶于混酸中并定容至100 mL。移取三份25.00 mL溶液，加入指示剂，用K2Cr2O7标准溶液(c mol/L)滴定至终点，半分钟内不恢复原色，平均消耗标准溶液体积为V mL(此时Cl－不被氧化)。 (5)计算FeCl2·4H2O晶体的纯度为____________%(含a、c的代数式，化到最简)。 答案　(1)BC (2)防止FeCl2·4H2O结晶水含量偏低　造成析出的FeCl2·4H2O晶体过少，甚至无晶体析出或盐酸回收不充分 (3)取少量粗产品样品，加入少量无氧水溶解，滴加KSCN溶液显红色 (4)铁粉　过滤、洗涤 (5) 解析　酸洗废液中含有盐酸、氯化亚铁和氯化锌，操作1为蒸馏，馏出液为HCl溶液，残余液中有氯化锌和氯化亚铁，冰水浴冷却抽滤得到氯化亚铁的粗产品，加入盐酸和Fe，加入盐酸防止FeCl2在重结晶过程中水解，加入Fe防止Fe2＋被氧化，操作2为过滤、洗涤，干燥最终得到氯化亚铁晶体。 (5)K2Cr2O7与亚铁离子反应离子方程式为6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，消耗Cr2O的物质的量为cV×10－3 mol，则消耗Fe2＋的物质的量为6cV×10－3 mol，则a g样品中含有Fe2＋2.4cV×10－2 mol，则FeCl2·4H2O晶体的纯度为×100%＝ %。 23 学科网（北京）股份有限公司 $$