3.2.2 铁的化合物的制备、转化与应用（课件PPT）-【创新方案】2025年高考化学一轮总复习（新教材Ⅰ）

综合深化解重难 (铁的化合物的制备、转化与应用) 微课时突破2 CONTENTS 目录 1 深化提能力（一） Fe(OH)2的制备 深化提能力（二） 铁及其化合物的转化关系 课时跟踪检测 2 3 Fe(OH)2的制备 深化提能力（一） 01 [典例]　用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。 实验步骤如下： Ⅰ.检查装置气密性后，关闭K2、K5、K6，打开K1、K3、K4，使装置A中产生的气体 进入装置B中，排尽装置B中空气。 Ⅱ.待装置B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将装置A中溶液压入装置B中并观察现象。 Ⅲ.关闭K1、K2，打开K5、K6，使装置C中气体通入装置B中并观察现象。 回答下列问题： (1)仪器a的名称是________，B中长玻璃管的作用是 ________________________________________________________。 (2)装置A中金属离子的检验方法是 ________________________________________________________。 (3)步骤 Ⅲ 装置B中的现象是 ________________________________________________________， 其发生反应的化学方程式为 ________________________________________________________。 [解析] 氢氧化亚铁容易被氧气氧化，因此打开K1、K3、K4，关闭K2、K5、K6，装置A中产生H2，排出装置B中的空气，因此长导管的作用之一是辅助排出装置B中的空气，作用之二是平衡压强，防止装置中压强过大，发生危险。 [答案]　(1)恒压滴液漏斗　平衡气压，辅助排出装置B中的空气　 (2)取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无明显变化，再滴加H2O2溶液，溶液变为红色，则证明存在Fe2＋ (3)白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 [思维建模]　 Fe(OH)2制备的三种思维方法 (1)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，如图1所示。 (2)还原性气体保护法 用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。 (3)电解法 用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖一层苯(或煤油)，如图3所示。 总之，Fe(OH)2制备的关键：①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质；②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭隔绝空气的体系中。　　 [全训题点考法] 1．实验室可以用如图所示装置制备氢氧化亚铁，下列说法错误的是(　 ) A．实验前应把稀硫酸和氢氧化钠溶液均煮沸处理 B．实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开 C．一段时间后，关闭弹簧夹C和D，在B中生成白色絮状沉淀 D．实验结束后，关闭弹簧夹D，可以长时间保存氢氧化亚铁 √ 解析：氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，所以制备氢氧化亚铁时应将稀硫酸和氢氧化钠溶液预先煮沸，使溶解的空气逸出，故A正确； 氢氧化亚铁具有强还原性，易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，故实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开，A中反应产生氢气，排出空气，防止亚铁离子被氧气氧化，故B正确； 一段时间后，关闭弹簧夹C，但不能关闭弹簧夹D，可利用生成的氢气增大装置A中压强，把硫酸亚铁溶液压入装置B中的氢氧化钠溶液中，反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，故C错误； 本实验利用反应生成氢气排净装置中的空气，使装置处于还原氛围，故实验结束后，关闭弹簧夹D，可以长时间保存氢氧化亚铁，故D正确。 2．下列各图中能用于制备Fe(OH)2的装置是　　　(填序号)。 (1)若用②装置制备，简述制备原理与操作： ________________________________________________________。 (2)⑤中的苯能否用CCl4替换？__________(填“能”或“否”)，理由是_________________________________________________________。 (3)若用④制备，试管中的现象为 ________________________________________________________， 有关化学方程式为 ________________________________________________________。 解析：因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3，因此要制备Fe(OH)2，就要排出装置中的氧气或空气。①②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用煤油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能制备Fe(OH)2。 答案：①②③⑤ (1)铁与稀硫酸反应产生氢气，利用氢气赶尽装置内的空气，当B中导管处氢气纯净，关闭止水夹a，FeSO4溶液被压入氢气保护下的NaOH溶液中，发生反应生成Fe(OH)2　 (2)否　CCl4比FeSO4溶液的密度大，在下层，无法隔绝空气　 (3)生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色　FeSO4＋2NaOH=== Fe(OH)2↓＋Na2SO4、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3 3．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________(填字母)。 A．纯水 B．NaCl溶液 C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液 (3)d为苯，其作用是 ________________________________________________________， 在加入苯之前对电解液c应作何简单处理？ ________________________________________________________。 (4)若c用Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为 ________________________________________________________。 答案：(1)铁　Fe－2e－===Fe2＋ (2)BC (3)隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化　 加热煮沸，排出溶解的O2 (4)白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色 铁及其化合物的转化关系 深化提能力（二） 02 1．转化关系 (1)Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化 与弱氧化剂反应 Fe能被S、Fe3＋、Cu2＋、H＋等弱氧化剂氧化为Fe2＋，如 Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ 与强氧化剂反应 Fe能被Cl2、HNO3等强氧化剂氧化为Fe3＋ (2)Fe2＋既具有氧化性又具有还原性，以还原性为主 与氧化剂反应 当Fe2＋遇到强氧化剂(如H2O2、Cl2、HNO3、酸性KMnO4溶液)时，被氧化为Fe3＋，如2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 与还原剂反应 当Fe2＋遇到C、Al、Zn、CO等还原剂时，被还原为Fe，如Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe (3)Fe3＋具有较强的氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe ①Fe3＋被C、CO、Al等还原为Fe，如Fe2O3＋2Al 2Fe＋Al2O3。 ②Fe3＋被Fe、Cu、I－、H2S等还原为Fe2＋，如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋ ＋Cu2＋、2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。 [注意]　Fe3＋与S2－发生氧化还原反应2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓，若S2－过量，发生反应2Fe3＋＋3S2－===2FeS↓(黑色沉淀)＋S↓，而非相互促进的水解反应。 2．“铁三角”的应用 (1)含Fe2＋、Fe3＋的除杂问题 主要成分 杂质 除杂方法 FeCl3(aq) FeCl2(aq) 加入氯水或H2O2溶液 FeCl2(aq) FeCl3(aq) 加过量铁粉后过滤 FeCl2(aq) CuCl2(aq) 加过量铁粉后过滤 (2)判断离子共存 (3)盐溶液的保存 [典例]　某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题： (1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol·L－1的溶液。FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是 ____________________________________________________________。 (2)甲组同学取2mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为 ____________________________________________________________。 (3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mL FeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是 ___________________________________________________________。 (4)丙组同学取10mL 0.1mol·L－1 KI溶液，加入6mL 0.1mol·L－1 FeCl3溶液混合。分别取2mL 此溶液于3支试管中进行如下实验： ①第一支试管中加入1mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色； ②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀； ③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。 实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为________。 (5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为________________________； 一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是_______________________________________________； 生成沉淀的原因是___________________________________________ (用平衡移动原理解释)。 [解析](1)Fe2＋具有很强的还原性，易被空气中的O2氧化为Fe3＋，在FeCl2溶液中加入少量铁屑，可防止Fe2＋被氧化。 (2)FeCl2溶液与氯水反应，Fe2＋被氧化为Fe3＋，Cl2被还原为Cl－，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。 (3)O2难溶于煤油，加入煤油能隔绝空气，排除O2对实验的影响。 (4)KI溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。K3[Fe(CN)6]是检验Fe2＋的试剂。实验③溶液变红，说明溶液中仍存在Fe3＋，由此可说明该氧化还原反应为可逆反应。 (5)酸化的FeCl2溶液与H2O2反应，Fe2＋被氧化为Fe3＋，H2O2被还原为H2O，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。Fe3＋对H2O2的分解起催化作用，当反应一段时间后，会发生反应：2H2O2 2H2O＋O2↑，故溶液中产生气泡。由于H2O2分解反应放热，促使Fe3＋＋3H2O⥫⥬Fe(OH)3＋3H＋平衡右移，最终出现Fe(OH)3红褐色沉淀。 [答案]　(1)防止Fe2＋被氧化 (2)2Fe2＋＋Cl2=== 2Fe3＋＋2Cl－ (3)隔绝空气(或排除氧气对实验的影响) (4)Fe2＋　 Fe3＋　 可逆反应 (5)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=== 2Fe3＋＋2H2O Fe3＋催化H2O2分解产生O2　 H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动 [归纳拓展] 铁及其氧化物的转化 铁是一种典型的变价金属，化合价有＋2、＋3、＋6价，其中＋2、＋3价最为常见，＋6价存在于高铁酸盐(如K2FeO4)中，不同价态的物质在一定条件下可以转化。 横向变化体现了同价态不同类别之间的转化：氧化物→碱→盐。纵向变化体现不同价态同类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。 [全训题点考法] 考法(一)　铁及其化合物的转化 1．(2023·上海金山统考二模)如图所示是铁及其化合物的价类二维图，下列有关叙述正确的是(　 ) A．物质X是Fe3O4 B．Fe2O3→Fe的转化，Fe2O3发生氧化反应 C．在空气中Z→Y的现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 D．可通过复分解反应实现FeCl2和FeCl3的相互转化 √ 解析：物质X是FeO，故A错误； Fe2O3→Fe的转化，铁元素化合价降低，因此Fe2O3发生还原反应，故B错误； 在空气中Z→Y是氢氧化亚铁与氧气、水反应生成氢氧化铁，其现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，故C正确； FeCl2和FeCl3的转化过程中，铁元素的化合价发生了改变，只能通过氧化还原反应来实现，不能通过复分解反应实现，故D错误。 A．步骤 Ⅱ 反应的离子方程式：2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓ B．有1mol H2S转化为硫单质时，理论上消耗O2的物质的量为0.5mol [若溶液中n(Fe3＋)不变] C．在图示转化中，化合价不变的元素是铜、氢和氯 D．提高混合气体中空气的比例，充分搅拌，可以使得到的S中不含CuS 2．将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S，其物质转化如图所示。下列说法不正确的是(　 ) √ 解析：步骤Ⅱ中，CuS与Fe3＋反应生成Fe2＋、Cu2＋、S，离子方程式：2Fe3＋＋CuS===2Fe2＋＋Cu2＋＋S，A不正确； 依据得失电子守恒，可建立关系式：O2～2H2S，则有1mol H2S转化为硫单质时，理论上消耗O2的物质的量为0.5mol [若溶液中n(Fe3＋)不变]，B正确； 在图示转化中，Cu、H、Cl始终分别保持＋2、＋1、－1价，所以化合价不变的元素有铜、氢和氯，C正确； 提高混合气体中空气的比例，可以得到充足的Fe3＋，从而保证CuS完全转化为S等，D正确。 考法(二)　涉及铁元素的微型化工流程 3．(2023·石家庄校联考模拟)废料利用是节能减排的重要方式，以硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制备铁红(Fe2O3)的生产流程如图。下列说法错误的是(　 ) A．将硫铁矿烧渣粉碎，有利于提高浸出率 B．加入过量铁粉的目的是将Fe3＋全部还原为Fe2＋ C．步骤Ⅳ的反应温度越高，越有利于提高反应速率和产率 D．“煅烧”步骤的化学方程式为4FeCO3＋O2 2Fe2O3＋4CO2 √ 解析：硫铁矿烧渣酸浸、过滤得到的滤液X中含Fe3＋和Fe2＋，调节pH为1并加入过量的铁粉，将Fe3＋全部还原为Fe2＋，调节pH过滤得到滤液Y，加入碳酸氢铵反应后得到碳酸亚铁固体，煅烧得到氧化铁。矿渣粉碎，能增大与酸的接触面积，有利于提高浸出率，A正确； 要生成 FeCO3，需将Fe3＋全部还原为Fe2＋，所以要加入过量铁粉，B正确； 反应温度不能太高，防止NH4HCO3分解，减少Fe2＋的水解，C错误； “煅烧”步骤中，Fe由＋2价氧化为＋3价，反应的化学方程式为4FeCO3＋O2 2Fe2O3＋4CO2，D正确。 4．某工厂的工业废水中含有大量的Fe2＋、Fe3＋、 Cu2＋和少量Na＋。工厂计划从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜，设计了如下流程： 下列说法正确的是(　 ) A．加入过量A，发生的反应均为置换反应 B．固体B、E均为混合物，成分相同 C．物质D既可以用稀硫酸也可以用稀盐酸 D．滤液C和滤液F的组成不完全相同 √ 解析：向工业废水中加入过量的铁粉，铁粉与废水中的Fe3＋、Cu2＋反应生成Fe2＋和Cu，因此固体B为Fe、Cu，滤液C含Fe2＋。向固体B中加入过量的H2SO4，生成了FeSO4和Cu，经过滤后得到Cu(固体E)和FeSO4、H2SO4(滤液F)。滤液F和滤液C再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到FeSO4·7H2O晶体。 根据分析可知，A为Fe，发生的反应有Fe ＋ 2Fe3＋===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Fe2＋ ＋ Cu，包含化合反应和置换反应，故A错误； 固体B为Fe、Cu的混合物，固体E为Cu，故B错误； 根据分析可知，D只能用硫酸，用稀盐酸会引入杂质，使制得的FeSO4·7H2O晶体不纯，故C错误； 滤液C中含Fe2＋和Na＋，滤液F中含Fe2＋和过量的H2SO4, 因此滤液C和滤液F的组成不完全相同，故D正确。 课时跟踪检测 03 1．(2024·广东广州模拟·改编)市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的还原铁粉，在人体胃酸(主要成分：盐酸)的作用下可发生反应对人体进行补铁，实验室模拟胃酸与该麦片反应，下列操作可检验出反应生成补铁溶液的是(　 ) A．取样，加入少量KMnO4溶液 B．取样，加入少量K2S溶液 C．取样，加入少量KSCN溶液 D．取样，加入少量K3[Fe(CN)6]溶液 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：铁粉与胃酸反应，生成补铁的亚铁盐溶液，则通过检验亚铁离子是否存在即可判断是否生成补铁溶液。Cl－会与KMnO4反应，干扰KMnO4对Fe2＋的检验，A错误； 过量的盐酸会影响FeS的生成，无法确认Fe2＋是否存在，B错误； 能使KSCN溶液变红的是Fe3＋，C错误； 加入K3[Fe(CN)6] 溶液，样品中有蓝色沉淀生成，说明其中含有Fe2＋，即反应生成了补铁溶液，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2．(2024·陕西榆林统考)为较长时间观察到Fe(OH)2 白色沉淀，化学实验小组设计了如图1装置制备Fe(OH)2。下列叙述错误的是(　 ) A．配制FeSO4溶液所用的蒸馏水应先煮沸，然后密封冷却 B．若需用2.0mol·L－1 FeSO4溶液配制100mL 0.1 mol·L－1 FeSO4溶液，图2提供的仪器中不需要的有2种，另外还必须补充2种玻璃仪器才能完成实验 C．预测实验现象：钠会在两液体界面上下跳动，有气泡产生，水层会出现白色沉淀 D．图1中上层液体X为CCl4 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：Fe(OH)2易被氧化而变色，故要想长时间观察Fe(OH)2的白色，必须严格除氧，一方面配制溶液的蒸馏水要煮沸，另一方面要用有机溶剂液封，A正确； 配制0.1mol·L－1 FeSO4溶液需要的玻璃仪器：100mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管和量筒，不需要漏斗、250mL容量瓶，B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 由于反应过程中生成气体，钠会在界面上下跳动，水层会出现白色胶状固体，C正确； 所用有机溶剂必须难溶于水且不与钠反应、密度必须比钠小，但CCl4密度大于钠，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3．(2023·河南安阳统考三模)某化学实验小组设计如下实验探究Zn与溶液中Fe3＋发生反应的原理： 实验 试剂 现象 Ⅰ 2mL 0.1mol· L－1FeCl3溶液、过量锌粉 黄色溶液很快变浅，接着有无色气泡产生，固体中未检出铁单质 Ⅱ 2mL 1mol· L－1FeCl3溶液(pH≈0.70)、过量锌粉 很快有大量气体产生，出现红褐色浑浊，30min 左右产生红褐色沉淀，溶液颜色变浅，产生少量铁单质 下列说法错误的是(　 ) A．实验Ⅰ说明Fe3＋被还原为Fe2＋ B．可用酸性高锰酸钾溶液检验实验Ⅰ得到的溶液中含有Fe2＋ C．实验Ⅱ发生了置换反应和复分解反应 D．实验说明Fe3＋、H＋与Zn的反应与离子浓度有关 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：实验Ⅰ黄色溶液很快变浅，固体中未检出铁单质，说明Fe3＋被还原为Fe2＋，选项A正确。 FeCl3溶液中的Cl－也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，干扰Fe2＋的检验，故不能用酸性高锰酸钾溶液检验实验Ⅰ得到的溶液中含有Fe2＋，选项B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 FeCl3溶液中加入过量锌粉，很快有大量气体产生，是氯化铁溶液水解产生的盐酸与锌粉反应产生氯化锌和氢气，反应为置换反应；出现红褐色浑浊，是氯化铁水解生成氢氧化铁，属于复分解反应；产生少量铁单质，是锌置换出铁，属于置换反应，选项C正确。 根据题述实验可知，实验开始时Fe3＋浓度较大，先与锌发生氧化还原反应生成氯化锌和氯化亚铁，当Fe3＋浓度较低，H＋浓度较大时，H＋与锌反应生成锌盐和氢气，故实验说明Fe3＋、H＋与Zn的反应与离子浓度有关，选项D正确。 4．饱和FeCl3溶液与H2O反应制得胶体的胶团结构如图所示。下列说法正确的是(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A．反应的离子方程式为Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3↓＋3H＋ B．FeCl3溶液能使血液凝聚，是因为FeCl3溶液是电解质，血液是胶体 C．Fe(OH)3胶体带正电，在盛有Fe(OH)3胶体的U形管中插入石墨电极后通电，阴极周围颜色加深 D．Fe(OH)3受热分解可得一种碱性氧化物——Fe2O3 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：该反应生成氢氧化铁胶体，不是沉淀，离子方程式为Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3(胶体)＋3H＋，A错误； FeCl3溶液是混合物，不属于电解质，FeCl3是电解质，B错误； Fe(OH)3胶体不带电，其中所含的胶粒因吸附离子而带电，C错误； Fe(OH)3不稳定，受热分解生成氧化铁，氧化铁属于碱性氧化物，D正确。 5．(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(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13   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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：往FeCl2溶液中加入Zn片，发生反应Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe，溶液由浅绿色变为无色，Fe2＋的氧化能力比Zn2＋强，A项错误； 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项错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 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项错误； 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项正确。 6．一种废水处理剂可表示为MxFey(SO4)z(OH)w，可按下列实验步骤确定其组成(气体体积在标准状况下测定)： 下列有关叙述错误的是(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A．检验a中是否含有Fe3＋可用KSCN溶液 B．气体b能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 C．加入稀盐酸的目的是溶解其中的氢氧化物 D．若V＝448，m1＝13.6，m2＝9.32，可确定该化合物为NH4Fe3(SO4)2(OH)3 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：可用KSCN溶液检验溶液中是否含有Fe3＋，A正确； 化合物与强碱反应生成气体，该气体为氨气，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，B正确； 由于加入的是强碱Ba(OH)2，产生的沉淀c一定是氢氧化铁和硫酸钡，而铁的氢氧化物溶于强酸，硫酸钡不能溶于强酸，C正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 7． (2024年1月·九省联考贵州卷)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色消毒剂，主要用于饮用水处理。某化学兴趣小组用废铁屑(主要成分为Fe，杂质有Al、C及油脂)制备高铁酸钠的主要流程如下。下列说法错误的是(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A．“碱浸”可以除去废铁屑中的油脂 B．“滤渣”的主要成分是Al和C C．“操作Ⅰ”通入的空气可以用H2O2溶液代替 D．若流程改为先“氧化”后“调pH”，可能会生成Cl2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：废铁屑(主要成分为Fe，杂质有Al、C及油脂)加NaOH碱浸，可以除去废铁屑表面的油脂和Al，过滤后滤液中含有Na[Al(OH)4]和油脂水解后形成的物质，固体中含有Fe、C，加盐酸酸浸，过滤后滤渣为C，滤液为氯化亚铁溶液，通入空气Fe2＋被氧化为Fe3＋，加NaOH调pH为碱性，NaClO和Fe(OH)3发生氧化还原反应得到Na2FeO4、NaCl，并通过结晶分离出Na2FeO4。根据分析，“碱浸”可以除去废铁屑中的油脂，A正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 根据分析，“滤渣”的主要成分是C，B错误； 根据分析，“操作Ⅰ”目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，用H2O2也可以作氧化剂，且不会引入杂质，因此通入的空气可以用H2O2溶液代替，C正确； 若先“氧化”，溶液为酸性，Na2FeO4在酸性条件下有较强的氧化性，能将盐酸中的Cl－氧化为Cl2，D正确。 8．铁是人体必需的微量元素，治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。琥珀酸亚铁是市场上一种常见的补铁药物，该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。某同学为了检测该补铁药物中Fe2＋的存在，设计并进行了如下实验： 下列有关说法正确的是(　 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A．试剂1是蒸馏水，试剂2是KSCN溶液 B．加入新制氯水后溶液中发生氧化反应生成的氧化产物使溶液变红色 C．加入试剂2后溶液中少量的Fe2＋转化为Fe3＋ D．一段时间后，红色溶液褪色，再加入氯水又变红色 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：该药品不溶于水，但能溶于人体中的胃酸，试剂1用于溶解样品，可以选用稀盐酸，试剂2用于检验Fe3＋，可以选用KSCN溶液，A错误； 氯水氧化亚铁离子生成氧化产物铁离子呈黄色，铁离子与硫氰根离子结合生成硫氰化铁呈红色，B错误； 加入试剂2后溶液由淡黄色变为淡红色，是因为少量的Fe2＋被空气氧化转化为Fe3＋，C正确； 因为氯水氧化性很强，试剂2中少量的SCN－可能被过量的氯水氧化使红色溶液褪色，故再加入KSCN溶液又变红色，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 9．Fe3＋的配位化合物较稳定且应用广泛。Fe3＋可与H2O、SCN－、F－等配体形成使溶液呈浅紫色的[Fe(H2O)6]3＋、红色的[Fe(SCN)6]3－、无色的[FeF6]3－配离子。某同学按如下步骤完成实验： 已知：向含Co2＋的溶液中加入KSCN溶液生成蓝色的[Co(SCN)4]2－配离子；Co2＋不能与F－形成配离子。下列说法不正确的是(　 ) A．Fe第四电离能(I4)大于其第三电离能(I3) B．Ⅰ中溶液呈黄色可能是由Fe3＋水解产物的颜色造成的 C．可用NaF和KSCN溶液检验FeCl3溶液中是否含有Co2＋ D．[Fe(H2O)6]3＋中H—O—H的键角与H2O分子中H—O—H的键角相等 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：Fe3＋的价电子排布式为3d5,3d轨道处于半满状态，电子的能量低，失电子困难，所以Fe的第四电离能(I4)大于其第三电离能(I3)，A正确； [Fe(H2O)6]3＋使溶液呈浅紫色，而Fe3＋易水解，生成红褐色的Fe(OH)3，与浅紫色[Fe(H2O)6]3＋形成混合体系，使溶液呈黄色，B正确； 先向溶液中加入足量的NaF溶液，再加入KSCN溶液，若溶液呈蓝色，则表明含有Co2＋，否则不含Co2＋，C正确； [Fe(H2O)6]3＋中H2O分子内O原子最外层只存在一个孤电子对，对H—O—H 中O—H键的排斥作用减小，所以键角比H2O分子中 H—O—H 的键角大，D错误。 10．探究Cu与Fe(NO3)3溶液的反应，进行如下实验。 实验①：向10mL 0.2mol·L－1Fe(NO3)3溶液(pH≈1)中加入0.1g Cu粉，振荡后静置，取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀产生。6 h后，溶液由棕黄色变为蓝绿色。实验过程中未见有气泡产生，溶液的pH几乎不变。 实验②：在密闭容器中，向10mL 0.6mol·L－1HNO3溶液中加入0.1g Cu粉，10h后溶液变为淡蓝色。 实验③：在密闭容器中，向10mL 0.6mol·L－1HNO3溶液中分别加入0.1g Cu粉和0.1g FeSO4固体，0.5 h后溶液变黄，3h后溶液变为黄绿色。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 下列说法不正确的是(　 ) A．实验①中发生了反应：Cu＋2Fe3＋=== Cu2＋＋2Fe2＋ B．推测实验②的离子方程式是3Cu＋ ＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O C．对比实验①和②，①中溶解Cu的主要是 (H＋) D．对比实验②和③，HNO3与Fe2＋反应的速率大于HNO3与Cu反应的速率 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：实验①中取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀产生，说明有亚铁离子生成；6h后，溶液由棕黄色变为蓝绿色，说明有铜离子生成，故发生了反应：Cu＋2Fe3＋=== Cu2＋＋2Fe2＋，A正确。 实验②溶液变为淡蓝色，说明有铜离子生成，则推测实验②的离子方程式是3Cu＋2NO＋8H＋=== 3Cu2＋＋ ↑＋4H2O，B正确。 对比实验①和②，①中溶解Cu的主要是铁离子，不是硝酸根离子，C错误。 对比实验②和③，③中先生成铁离子，后生成铜离子，说明HNO3与Fe2＋反应的速率大于HNO3与Cu反应的速率，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 11．某小组在验证反应“Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag”的实验中检测到Fe3＋，发现和探究过程如下： 向硝酸酸化的0.05mol·L－1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。 (1)检验产物 ①取出少量黑色固体，洗涤后，_____________________________ __________________________________________(填操作和现象)， 证明黑色固体中含有Ag。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ②取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有_______________。 (2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3＋，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3＋，乙依据的原理是_________________________________ (用离子方程式表示)。 针对两种观点继续实验： ①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 序号 取样时间/min 现象 Ⅰ 3 产生大量白色沉淀；溶液呈红色 Ⅱ 30 产生白色沉淀，较3min时量少；溶液红色较3min时加深 Ⅲ 120 产生白色沉淀，较30min时量少；溶液红色较30min时变浅 (资料：Ag＋与SCN－生成白色沉淀AgSCN) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ②对Fe3＋产生的原因做出如下假设： 假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3＋； 假设b：空气中存在O2，由于_______________________________ _________________________________________________________ (用离子方程式表示)，可产生Fe3＋； 假设c：酸性溶液中NO具有氧化性，可产生Fe3＋； 假设d：根据_____________________________________________ _________________________________________________________ 现象，判断溶液中存在Ag＋，可产生Fe3＋。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：(1)②K3[Fe(CN)6]是检验Fe2＋的试剂，所以产生蓝色沉淀说明溶液中含有Fe2＋。 (2)过量铁粉与Fe3＋反应生成Fe2＋，Fe＋2Fe3＋=== 3Fe2＋。O2氧化Fe2＋的反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋=== 4Fe3＋＋2H2O。白色沉淀是AgSCN，所以实验可以说明含有Ag＋，Ag＋可能氧化Fe2＋生成Fe3＋。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案：(1)①加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化，固体未完全溶解 ②Fe2＋　 (2)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ 4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O　 加入KSCN溶液后生成白色沉淀 12．高铁酸钠(Na2FeO4)为紫色固体，易溶于水，微溶于NaOH溶液，具有强氧化性，可以杀菌消毒，是一种新型、高效、多功能的水处理剂。某化学实验小组利用NaClO在碱性介质中与FeCl3溶液的反应制备Na2FeO4并探究其性质，实验装置如图所示： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 请回答下列问题： (1)橡胶管a的作用是________________________，装置甲中反应的化学方程式为 _________________________________________________________。 (2)若去掉装置乙，其不足之处为 _________________________________________________________。 (3)当装置丁中出现____________现象时，关闭K1；此时向装置丙中加入FeCl3溶液。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (4)装置丙中生成Na2FeO4的离子方程式为 ________________________________________________________。 (5)反应后，向装置丙中加入饱和的________(填化学式)溶液，析出紫色晶体，过滤、洗涤、干燥。 (6)取少量Na2FeO4晶体加入浑浊的泥浆水中，泥浆水很快澄清，同时产生气体。请结合化学方程式分析Na2FeO4的净水原理： ________________________________________________________ ________________________________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：(3)若装置甲中生成的氯气将装置中的空气完全排出后，过量的氯气将丁中氯化亚铁氧化为氯化铁，FeCl3与溶液中的硫氰化钾反应生成硫氰化铁，使溶液变为红色。 (5)高铁酸钠易溶于水，微溶于NaOH溶液，反应后为使高铁酸钠析出，向装置丙中加入饱和的NaOH溶液。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案：(1)平衡气压，便于浓盐酸顺利流下　 MnO2＋4HCl(浓) MnCl2＋ Cl2↑＋2H2O (2)挥发出的氯化氢与氢氧化钠溶液反应，干扰Na2FeO4的制备 (3)溶液变为红色 (4)3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－=== ＋3Cl－＋5H2O (5)NaOH　 (6)Na2FeO4在水中发生反应：4Na2FeO4＋10H2O===4Fe(OH)3(胶体)＋3O2↑＋8NaOH，氢氧化铁胶体具有吸附性，可净水 13．乳酸亚铁晶体{[CH3CH(OH)COO]2Fe·3H2O}是一种很好的食品铁强化剂，吸收效果比无机铁好，易溶于水，几乎不溶于乙醇，可由乳酸与FeCO3反应制得。 Ⅰ.制备碳酸亚铁(FeCO3) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 实验步骤如下： a．检查装置气密性，添加试剂，并将导管末端插入D中水面以下； b．装置B中制取硫酸亚铁，并将整个装置内的空气排净； c．操作开关，将B中溶液压入C中产生FeCO3沉淀； d．将C中混合物分离提纯，获得纯净的碳酸亚铁产品。 (1)甲同学查阅资料了解到Fe(Ⅱ)易被氧化，以上步骤中，他采用了一些操作避免Fe(Ⅱ)被氧化，请摘抄出相关内容： ___________________________________________________________ ___________________________________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (2)仪器C的名称是______________，C中生成FeCO3 的离子方程式是 ____________________________________________________________。 (3)步骤b中应打开的开关是________(填“K1”“K2”或“K3”)，步骤c中应如何操作开关？ ____________________________________________________________。 Ⅱ.制备乳酸亚铁晶体 将制得的FeCO3加入乳酸溶液中，加入少量铁粉，在75 ℃下搅拌使之充分反应，然后加入适量乳酸。冷却，加入乙醇，过滤，再洗涤和干燥，得到产品。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (4)配制乳酸亚铁溶液时，加入少量铁粉的目的是 _________________________________________________________。 (5)冷却，加入乙醇的目的是 _________________________________________________________。 Ⅲ.探究乳酸亚铁晶体中铁元素的含量 乙同学称取W1 g样品溶于水，用c1 mol·L－1的酸性KMnO4标准溶液滴定，当溶液恰好显浅红色，且30s内浅红色不褪去时，停止滴定，测得消耗标准溶液V1 mL。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (6)乙同学方案是否正确？________(填“是”或“否”)。如填“是”，计算铁元素的质量分数：____________(用含有W1、c1、V1的代数式表示)。如填“否”，说明偏高还是偏低，理由是 _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析：(3)步骤b利用生成的氢气排尽装置内的空气，应打开K1使B中反应进行，打开K3使生成的氢气充满装置，排走空气；步骤c要使B中的硫酸亚铁溶液压入C中，应关闭K1、K3，一段时间后打开K2。 (4)Fe2＋容易被氧化成Fe3＋，铁粉可将Fe3＋还原成Fe2＋，即加入铁粉可防止Fe(Ⅱ)被氧化。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (5)乳酸亚铁晶体易溶于水，几乎不溶于乙醇，故冷却，加入乙醇的目的是减小乳酸亚铁的溶解度，使之析出，提高产量。 (6)乙同学方案不正确，测定铁元素含量时只能考虑高锰酸钾与亚铁离子的反应，但乳酸根离子也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，从而使测得的铁元素的质量分数偏高。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案：(1)将导管末端插入D中水面以下；将整个装置内的空气排净 (2)三颈烧瓶 Fe2＋＋2HCO=== FeCO3↓＋H2O＋CO2↑ (3)K1、K3　关闭K1、K3，一段时间后打开K2 (4)防止Fe(Ⅱ)被氧化 (5)减小乳酸亚铁的溶解度，使之析出，提高产量 (6)否　 偏高，乳酸根离子也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，消耗更多的酸性高锰酸钾溶液，使铁元素的质量分数偏高 根据给出数据，可确定m g化合物中含有n(NH)＝＝0.02mol，n(SO)＝＝0.04mol，n(Fe3＋)＝n[Fe(OH)3]＝＝0.04mol，再根据溶液呈电中性可推知溶液中含有n(OH－)＝3n(Fe3＋)＋n(NH)－2n(SO)＝0.04mol×3＋0.02mol－0.04mol×2＝0.06mol，n(NH)∶n(Fe3＋)∶n(SO)∶n(OH－)＝0.02∶0.04∶0.04∶0.06＝1∶2∶2∶3，所以该化合物为NH4Fe2(SO4)2(OH)3，D错误。 废 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 铁——→→→→——→→ 屑 ↓ ↓ 滤液 滤渣 NO 2NO 2NO 2FeO $$