第16讲 铁及其氧化物和氢氧化物（作业）-2025年新高考化学一轮复习考点逐点突破经典学案（新高考专用）

第16讲 铁及其氧化物和氢氧化物 2025届高三化学第一轮复习 第16讲 铁及其氧化物和氢氧化物 一、选择题 1．（2024·徐州模拟）下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 A．Fe2O3能与盐酸反应，可用于制作红色颜料 B．FeCl3具有氧化性，可用于除去水中悬浮杂质 C．铁粉具有还原性，可用作食品袋中的抗氧化剂 D．FeS难溶于水，可用于除去废水中的Cu2＋ 2．下列叙述不正确的是 A．（2022·浙江6月选考）浓硝酸与铁在常温下不反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸 B．（2022·广东卷）工人将模具干燥后再注入熔融钢水，是因为铁与H2O高温下会反应 C．（2019·天津卷）将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2 D．（2020·浙江1月选考）铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O 3．（2023·徐州三模）下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 A．Fe2O3能与盐酸反应，可用于制作红色颜料 B．FeCl3具有氧化性，可用于除去水中悬浮杂质 C．铁粉具有还原性，可用于食品袋中的抗氧化剂 D．FeS难溶于水，可用于除去废水中的Cu2＋ 4．（2023·南通海安期初检测）《天工开物》中“治铁”原典中记载：“凡治铁成器，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，与炊炭同行而有分类也……”。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．治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．治铁用到的煤炭和木炭均可还原铁的氧化物 5．（2023·苏州高三质检）下列对铁元素的认识正确的是 A．铁有两种不溶于水的氢氧化物 B．铁在自然界中不存在单质形态 C．铁元素是地壳中含量最多的金属元素 D．自然界存在的铁元素均显＋3价 6．（2023·北京一六六中学期末）下列转化关系不能通过一步反应实现的是 A．Fe→FeCl2 B．Fe2O3→Fe(OH)3 C．FeCl3→FeCl2 D．Fe(OH)3→Fe2O3 7．（2022·苏州重点中学阶段考试）下列关于铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 A．Fe具有还原性，可用作抗氧化剂 B．Fe3O4具有磁性，可用于炼铁 C．Fe(OH)3胶体呈红褐色，可用于净水 D．FeCl3溶液呈酸性，可用于刻蚀铜板 8．（2022·连云港期末）利用H2和CO2合成甲醇：3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，H2也能在一定条件下与Fe3O4反应，制得“引火铁”，磁铁矿中的Fe3O4不溶于水和酸，其中的Fe2＋和Fe3＋之间存在快速的电子传递。下列有关CH3OH和磁铁矿中的Fe3O4的说法正确的是 A．CH3OH属于电解质 B．CH3OH和H2O不能形成分子间氢键 C．Fe3O4和稀硫酸反应生成2种硫酸盐 D．Fe3O4的导电能力强于Fe2O3 9．（2023·扬州考前调研）用表面有油污的铁屑等原料可以制备FeSO4·7H2O，实验中的部分装置和操作如下图所示，其中不能达到实验目的的是 A．用装置甲去除铁屑表面的油污 B．用装置乙溶解铁屑制备FeSO4 C．用装置丙吸收铁屑溶解过程中产生的H2S D．用装置丁蒸干溶液，获得FeSO4·7H2O 10．（2024·连云港高三模拟）实验室用FeCl2溶液和烧碱制备Fe(OH)2，为使生成的产物不被氧化，下列采取的措施错误的是 A．配制FeCl2溶液和烧碱溶液所用的蒸馏水要煮沸 B．可在FeCl2溶液的上面加一层苯，以隔绝空气 C．向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴不能伸入试管中 D．产生Fe(OH)2沉淀后，不能振荡试管 11．如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是 A．Fe＋4H＋＋NO＝Fe3＋＋NO↑＋2H2O B．Fe3O4＋8H＋＝Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O C．Fe(OH)3＋3H＋＝Fe3＋＋3H2O D．3Fe(OH)2＋10H＋＋NO＝3Fe3＋＋NO↑＋8H2O 12．（2022·扬州期中）由表面被氧化的废铁屑制备产品FePO4·2H2O的流程如下： 下列说法错误的是 A．“碱洗”的目的是除去废铁屑表面的油污 B．“酸浸”时，Fe发生的反应有Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋＝3Fe2＋ C．“氧化”时为检验氧化是否完全，可以选用KSCN溶液 D．“制备”时若改为向Na3PO4溶液中滴加Fe2(SO4)3溶液，会降低产品的纯度 13．（2023·江苏各地模拟重组）下列说法错误的是 A．Fe3O4质地致密，故可用作铁件的防腐保护层 B．Fe3O4溶于足量的氢碘酸生成FeI2和FeI3 C．Fe(OH)3能通过化合反应制取 D．可用如图装置制备Fe(OH)2 14．（2024•新课标理科卷）实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是 A．反应为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 B．酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好 C．用木柴点燃肥皂泡检验生成的氢气 D．使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉 15．（2023·南通一模）无水FeCl3常用作芳烃氯代反应的催化剂。以废铁屑（主要成分Fe，还有少量Fe2O3、C和SiO2）制取无水FeCl3的流程如下，下列说法正确的是 A．“过滤”所得滤液中大量存在的离子有：Fe3＋、Fe2＋、H＋、Cl－ B．“氧化”时可使用新制氯水作氧化剂 C．将“氧化”后的溶液蒸干可获得FeCl3·6H2O D．“脱水”时加入SOCl2能抑制FeCl3的水解，原因是SOCl2与水反应生成H2SO4和HCl 二、填空题 16．（2024•苏州上学期期中）纳米铁粉可用于处理水中污染物。某科研小组研究了在不同环境下纳米铁粉与NO3－反应的情况。 （1）足量的纳米铁粉与酸性废水中NO3－反应，若反应无气体产生，其离子方程式为_____________ _________________________________________________；研究发现，一定量纳米铁粉处理废水时，若pH偏低将会导致NO3－的去除率下降，其原因是________________________________________________。 （2）相同条件下，将活性炭载纳米铁粉和纳米铁粉分别加入含NO3－废水中，反应相同时间，采用活性炭载纳米铁粉去除NO3－的效率更高，原因是_________________________________________________。 （3）用催化剂协同纳米铁粉去除水体中NO3－的催化还原反应过程如图－1所示，NO3－去除率及N2生成率随水体初始pH变化的曲线如图－2所示。为有效降低水体中氮元素的含量，宜调整水体pH为4.2，当pH＜4.2时，随pH减小，N2生成率逐渐降低的原因是_____________________________________ __________________________________________________________________。 17．（2023·苏锡常镇二调）以硫酸烧渣（主要成分为Fe2O3和少量Fe3O4、Al2O3、SiO2等）为原料制备氧化铁红的工艺流程如下： 已知：Fe3＋＋3H2C2O4＝Fe(C2O4)＋6H＋，Fe2＋＋H2C2O4＝FeC2O4↓＋2H＋。 （1）“酸浸”时，使用草酸作为助剂可提高铁浸取率，草酸加入量[m(草酸)/m(硫酸烧渣)×100%]对铁浸取率的影响如图所示。 ①加入草酸能提高铁浸取率的原因是_______________________________________________________。 ②草酸加入量大于20%时，铁浸取率随草酸加入量增加而减小的原因是__________________________。 （2）“沉铁”时，反应温度对铁回收率的影响如图所示。 ①FeSO4转化为Fe(OH)3的离子方程式为___________________________________________________。 ②反应温度超过35 ℃时，铁回收率下降的原因是______________________________________________ _________________________________。 ③“沉铁”后过滤所得“母液”中含有的主要成分为硫酸铵和________________。 （3）“纯化”时，加入NaOH溶液的目的是_______________________________________________。 18．（2021·辽宁卷）Fe/Fe3O4磁性材料在很多领域具有应用前景，其制备过程如下（各步均在N2氛围中进行）： ①称取9.95 g FeCl2·4H2O（Mr＝199），配成50 mL溶液，转移至恒压滴液漏斗中。 ②向三颈烧瓶中加入100 mL 14 mol·L－1 KOH溶液。 ③持续磁力搅拌，将FeCl2溶液以2 mL·min－1的速度全部滴入三颈烧瓶中，100 ℃下回流3 h。 ④冷却后过滤，依次用热水和乙醇洗涤所得黑色沉淀，在40 ℃干燥。 ⑤管式炉内焙烧2 h，得产品3.24 g。 部分装置如图： 回答下列问题： （1）仪器a的名称是________________________________；使用恒压滴液漏斗的原因是______________________________________________________________________。 （2）实验室制取N2有多种方法，请根据元素化合物知识和氧化还原反应相关理论，结合下列供选试剂装置，选出一种可行的方法，化学方程式为___________________________________________________，对应的装置为__________（填标号）。,可供选择的试剂：CuO(s)、NH3(g)、Cl2(g)、O2(g)、饱和NaNO2(aq)、饱和NH4Cl(aq),可供选择的发生装置（净化装置略去）： （3）三颈烧瓶中反应生成了Fe和Fe3O4，离子方程式为_________________________________________。 （4）为保证产品性能，需使其粒径适中、结晶度良好，可采取的措施有_________。 A．采用适宜的滴液速度 B．用盐酸代替KOH溶液，抑制Fe3＋水解 C．在空气氛围中制备 D．选择适宜的焙烧温度 （5）步骤④中判断沉淀是否已经用水洗涤干净，应选择的试剂为_____________________________；使用乙醇洗涤的目的是__________________________________________________。 （6）该实验所得磁性材料的产率为____________（保留3位有效数字）。 2 细节决定成败 目标成就未来 找出试题的“命题点”、“关键点”、“易错点” 2 请每天用5分钟预习下一讲的复习内容！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第16讲 铁及其氧化物和氢氧化物 2025届高三化学第一轮复习 第16讲 铁及其氧化物和氢氧化物 一、选择题 1．（2024·徐州模拟）下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 A．Fe2O3能与盐酸反应，可用于制作红色颜料 B．FeCl3具有氧化性，可用于除去水中悬浮杂质 C．铁粉具有还原性，可用作食品袋中的抗氧化剂 D．FeS难溶于水，可用于除去废水中的Cu2＋ 【答案】C 【解析】A项，Fe2O3为红棕色固体，可用于制作红色颜料，与其能与盐酸反应无关，错误；B项，FeCl3可用于除去水中悬浮杂质是利用其能水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性，与其氧化性无关，错误；C项，铁粉可用作食品袋中的抗氧化剂，是因为铁粉是活泼金属，具有强的还原性，正确；D项，FeS可与铜离子反应生成更难溶的CuS，因此可除去废水中的Cu2＋，与FeS的溶解性无关，错误。 2．下列叙述不正确的是 A．（2022·浙江6月选考）浓硝酸与铁在常温下不反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸 B．（2022·广东卷）工人将模具干燥后再注入熔融钢水，是因为铁与H2O高温下会反应 C．（2019·天津卷）将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2 D．（2020·浙江1月选考）铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O 【答案】A 【解析】A项，常温下铁与浓硝酸发生钝化，发生了化学反应，错误；B项，高温下铁与水会发生反应，因此模具要干燥，正确；C项，Fe2＋能将Cl2还原为Cl－，正确；D项，铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O，正确。 3．（2023·徐州三模）下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 A．Fe2O3能与盐酸反应，可用于制作红色颜料 B．FeCl3具有氧化性，可用于除去水中悬浮杂质 C．铁粉具有还原性，可用于食品袋中的抗氧化剂 D．FeS难溶于水，可用于除去废水中的Cu2＋ 【答案】C 【解析】A项，Fe2O3为红棕色固体，可用于红色颜料，与其能与盐酸反应无关，错误；B项，FeCl3可用于除去水中悬浮杂质是利用其能水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性，与其氧化性无关，错误；C项，铁粉用于食品袋中的抗氧化剂，是因铁粉是活泼金属具有强的还原性，正确；D项，FeS可与铜离子反应生成更难溶的CuS，因此可除去废水中的Cu2＋，与FeS的溶解性无关，错误。 4．（2023·南通海安期初检测）《天工开物》中“治铁”原典中记载：“凡治铁成器，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，与炊炭同行而有分类也……”。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．治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．治铁用到的煤炭和木炭均可还原铁的氧化物 【答案】D 【解析】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，“治铁”过程中CO与铁的氧化物反应生成铁和CO2不属于化合反应和置换反应，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；D项，“治铁”用到的煤炭和木炭均可还原铁的氧化物，使其还原为铁单质，正确。 5．（2023·苏州高三质检）下列对铁元素的认识正确的是 A．铁有两种不溶于水的氢氧化物 B．铁在自然界中不存在单质形态 C．铁元素是地壳中含量最多的金属元素 D．自然界存在的铁元素均显＋3价 【答案】A 【解析】A项，铁的氢氧化物有Fe(OH)3和Fe(OH)2，二者均为不溶于水的沉淀，正确；B项，陨铁中的铁以单质形态存在，错误；C项，铝元素是地壳中含量最多的金属元素，错误；D项，自然界存在的铁元素不一定显＋3价，如磁铁矿石(主要成分为Fe3O4)中含有＋3和＋2价的铁，硫铁矿(FeS2)中的铁为＋2价，错误。 6．（2023·北京一六六中学期末）下列转化关系不能通过一步反应实现的是 A．Fe→FeCl2 B．Fe2O3→Fe(OH)3 C．FeCl3→FeCl2 D．Fe(OH)3→Fe2O3 【答案】B 【解析】A项，Fe和氯化铁反应生成FeCl2，不符合题意；B项，Fe2O3不溶于水，不能直接转化为Fe(OH)3，符合题意；C项，FeCl3和铁反应生成FeCl2，不符合题意；D项，Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3，不符合题意。 7．（2022·苏州重点中学阶段考试）下列关于铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 A．Fe具有还原性，可用作抗氧化剂 B．Fe3O4具有磁性，可用于炼铁 C．Fe(OH)3胶体呈红褐色，可用于净水 D．FeCl3溶液呈酸性，可用于刻蚀铜板 【答案】A 【解析】B项，Fe3O4中铁含量较高，可用于炼铁，与其具有磁性无关，错误；C项，Fe(OH)3胶体的比表面积大、吸附力强，能吸附水体中悬浮物，可用于净水，与其颜色无关，错误；D项，FeCl3具有氧化性，能将Cu氧化为Cu2＋，可用于刻蚀铜板，与其溶液呈酸性无关，错误。 8．（2022·连云港期末）利用H2和CO2合成甲醇：3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，H2也能在一定条件下与Fe3O4反应，制得“引火铁”，磁铁矿中的Fe3O4不溶于水和酸，其中的Fe2＋和Fe3＋之间存在快速的电子传递。下列有关CH3OH和磁铁矿中的Fe3O4的说法正确的是 A．CH3OH属于电解质 B．CH3OH和H2O不能形成分子间氢键 C．Fe3O4和稀硫酸反应生成2种硫酸盐 D．Fe3O4的导电能力强于Fe2O3 【答案】D 【解析】A项，CH3OH属于非电解质，错误；B项，CH3OH和H2O分子中都有羟基，二者能形成分子间氢键，错误；C项，由题给信息可知，磁铁矿中的Fe3O4不溶于水和酸，Fe3O4与稀硫酸不反应，错误；D项，Fe3O4中含有Fe2＋和Fe3＋，Fe2＋和Fe3＋之间存在快速的电子传递，Fe3O4的导电能力强于Fe2O3，正确。 9．（2023·扬州考前调研）用表面有油污的铁屑等原料可以制备FeSO4·7H2O，实验中的部分装置和操作如下图所示，其中不能达到实验目的的是 A．用装置甲去除铁屑表面的油污 B．用装置乙溶解铁屑制备FeSO4 C．用装置丙吸收铁屑溶解过程中产生的H2S D．用装置丁蒸干溶液，获得FeSO4·7H2O 【答案】D 【解析】A项，热的纯碱溶液碱性较强可使油脂水解生成易溶于的水物质，从而去除油污，正确；B项，常温下铁屑与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，可用此方法制取FeSO4，正确；C项，高锰酸钾具有强氧化性，可用其吸收铁屑溶解过程产生的还原性气体H2S，正确；D项，FeSO4·7H2O应通过蒸发浓缩、冷却结晶的方法获得，错误。 10．（2024·连云港高三模拟）实验室用FeCl2溶液和烧碱制备Fe(OH)2，为使生成的产物不被氧化，下列采取的措施错误的是 A．配制FeCl2溶液和烧碱溶液所用的蒸馏水要煮沸 B．可在FeCl2溶液的上面加一层苯，以隔绝空气 C．向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴不能伸入试管中 D．产生Fe(OH)2沉淀后，不能振荡试管 【答案】C 【解析】A项，FeCl2溶液和烧碱溶液要现用现配，且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去氧气，确保Fe(OH)2不被氧化，正确；B项，苯浮在FeCl2溶液上面，可隔绝空气，正确；C项，向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，要将胶头滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中，防止氢氧化钠溶液在滴入时溶有氧气，错误；D项，产生Fe(OH)2沉淀后，若振荡试管，会增大沉淀与空气接触的机会，使沉淀更易被氧化，正确。 11．如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是 A．Fe＋4H＋＋NO＝Fe3＋＋NO↑＋2H2O B．Fe3O4＋8H＋＝Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O C．Fe(OH)3＋3H＋＝Fe3＋＋3H2O D．3Fe(OH)2＋10H＋＋NO＝3Fe3＋＋NO↑＋8H2O 【答案】B 【解析】Fe3O4中的＋2价Fe与HNO3反应生成Fe3＋，不存在Fe2＋，B项不正确。 12．（2022·扬州期中）由表面被氧化的废铁屑制备产品FePO4·2H2O的流程如下： 下列说法错误的是 A．“碱洗”的目的是除去废铁屑表面的油污 B．“酸浸”时，Fe发生的反应有Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋＝3Fe2＋ C．“氧化”时为检验氧化是否完全，可以选用KSCN溶液 D．“制备”时若改为向Na3PO4溶液中滴加Fe2(SO4)3溶液，会降低产品的纯度 【答案】C 【解析】C项，“氧化”时为检验氧化是否完全，应检验溶液中有无Fe2＋，KSCN溶液不能用于检验Fe2＋，可改用K3[Fe(CN)6]溶液，若溶液变蓝，则氧化不完全，错误；D项，Na3PO4溶液的碱性强，“制备”时若改为向Na3PO4溶液中滴加Fe2(SO4)3溶液，产品中会混有Fe(OH)3沉淀，降低产品纯度，正确。 13．（2023·江苏各地模拟重组）下列说法错误的是 A．Fe3O4质地致密，故可用作铁件的防腐保护层 B．Fe3O4溶于足量的氢碘酸生成FeI2和FeI3 C．Fe(OH)3能通过化合反应制取 D．可用如图装置制备Fe(OH)2 【答案】B 【解析】B项，由氧化性：Fe3＋＞I2知，Fe3＋可把I－氧化为I2，故Fe3O4溶于足量氢碘酸不能生成FeI3，错误；C项，由4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3知，Fe(OH)3能通过化合反应制取，正确。 14．（2024•新课标理科卷）实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是 A．反应为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 B．酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好 C．用木柴点燃肥皂泡检验生成的氢气 D．使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉 【答案】B 【解析】A项，铁和水蒸气在高温下发生反应生成Fe3O4和H2，该反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，正确；B项，酒精灯放在铁粉下方加热可以产生高温，且不影响水的蒸发，若移至湿棉花下方则难以产生高温，则实验效果不好，错误；C项，用木柴点燃肥皂泡，若产生尖锐的爆鸣声，则可检验生成的气体为氢气，正确；D项，由于该实验中的反应要在高温下发生，因此要使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉，正确。 15．（2023·南通一模）无水FeCl3常用作芳烃氯代反应的催化剂。以废铁屑（主要成分Fe，还有少量Fe2O3、C和SiO2）制取无水FeCl3的流程如下，下列说法正确的是 A．“过滤”所得滤液中大量存在的离子有：Fe3＋、Fe2＋、H＋、Cl－ B．“氧化”时可使用新制氯水作氧化剂 C．将“氧化”后的溶液蒸干可获得FeCl3·6H2O D．“脱水”时加入SOCl2能抑制FeCl3的水解，原因是SOCl2与水反应生成H2SO4和HCl 【答案】B 【解析】废铁屑加入盐酸酸溶，碳、二氧化硅不反应，铁转化为盐溶液，过滤滤液加入新制氯水将亚铁离子氧化为铁离子，处理得到FeCl3·6H2O，加入SOCl2脱水得到FeCl3。 A项，铁屑中主要成分Fe，铁和铁离子生成亚铁离子，故“过滤”所得滤液中大量存在的离子有：Fe2＋、H＋、Cl－，错误；B项，氯水具有氧化性，且不引入新杂质，故“氧化”时可使用新制氯水作氧化剂，正确；C项，铁离子水解生成氢氧化铁，故不能将“氧化”后的溶液蒸干来获得FeCl3·6H2O，错误；D项，是SOCl2与水反应生成SO2和HCl，错误。 二、填空题 16．（2024•苏州上学期期中）纳米铁粉可用于处理水中污染物。某科研小组研究了在不同环境下纳米铁粉与NO3－反应的情况。 （1）足量的纳米铁粉与酸性废水中NO3－反应，若反应无气体产生，其离子方程式为_____________ _________________________________________________；研究发现，一定量纳米铁粉处理废水时，若pH偏低将会导致NO3－的去除率下降，其原因是________________________________________________。 （2）相同条件下，将活性炭载纳米铁粉和纳米铁粉分别加入含NO3－废水中，反应相同时间，采用活性炭载纳米铁粉去除NO3－的效率更高，原因是_________________________________________________。 （3）用催化剂协同纳米铁粉去除水体中NO3－的催化还原反应过程如图－1所示，NO3－去除率及N2生成率随水体初始pH变化的曲线如图－2所示。为有效降低水体中氮元素的含量，宜调整水体pH为4.2，当pH＜4.2时，随pH减小，N2生成率逐渐降低的原因是_____________________________________ __________________________________________________________________。 【答案】（1）①4Fe＋10H＋＋NO3－＝4Fe2＋＋NH＋5H2O ②pH低于4.0，纳米铁粉易与反应放出氢气，被还原的数目减少 （2）活性炭载纳米铁粉能形成铁碳原电池，加快反应速率 （3）pH减小，H＋浓度增大，会生成更多的H，使被还原的中间产物NH更多的与H反应生成NH，减少N2的生成 【解析】（1）依题意知，反应无气体产生，则NO3－转化为NH；若pH偏低，则铁与H＋易反应生成H2而降低了NO3－的去除率。故答案为：4Fe＋10H＋＋NO3－＝4Fe2＋＋NH＋5H2O，pH低于4.0，纳米铁粉易与反应放出氢气，被还原NO3－的数目减少；（2）活性炭载纳米铁粉和纳米铁粉相比较，前者有活性炭，与铁粉能形成铁碳原电池，可加快反应速率。故答案为：活性炭载纳米铁粉能形成铁碳原电池，加快反应速率；（3）pH减小，H＋浓度增大，会生成更多的H，使被还原的中间产物NH更多的与H反应生成NH3甚至为NH。故答案为：pH减小，H＋浓度增大，会生成更多的H，使被还原的中间产物NH更多的与H反应生成NH，减少N2的生成。 17．（2023·苏锡常镇二调）以硫酸烧渣（主要成分为Fe2O3和少量Fe3O4、Al2O3、SiO2等）为原料制备氧化铁红的工艺流程如下： 已知：Fe3＋＋3H2C2O4＝Fe(C2O4)＋6H＋，Fe2＋＋H2C2O4＝FeC2O4↓＋2H＋。 （1）“酸浸”时，使用草酸作为助剂可提高铁浸取率，草酸加入量[m(草酸)/m(硫酸烧渣)×100%]对铁浸取率的影响如图所示。 ①加入草酸能提高铁浸取率的原因是_______________________________________________________。 ②草酸加入量大于20%时，铁浸取率随草酸加入量增加而减小的原因是__________________________。 （2）“沉铁”时，反应温度对铁回收率的影响如图所示。 ①FeSO4转化为Fe(OH)3的离子方程式为___________________________________________________。 ②反应温度超过35 ℃时，铁回收率下降的原因是______________________________________________ _________________________________。 ③“沉铁”后过滤所得“母液”中含有的主要成分为硫酸铵和________________。 （3）“纯化”时，加入NaOH溶液的目的是_______________________________________________。 【答案】（1）①Fe3＋和H2C2O4生成Fe(C2O4)，促进草酸电离，溶液的H＋浓度增大；Fe3＋浓度降低，促进烧渣中铁氧化物与硫酸的反应 ②Fe2＋与C2O生成FeC2O4沉淀 （2）①2Fe2＋＋H2O2＋4NH3·H2O＝2Fe(OH)3↓＋4NH ②温度升高，H2O2受热被Fe3＋催化分解，使Fe2＋氧化不充分；氨水受热挥发，氨水浓度减小，不利于Fe(OH)3的生成 ③草酸铵 （3）除去Fe(OH)3中含有的Al(OH)3杂质 【解析】由题给流程可知，硫酸烧渣加入稀硫酸和草酸混合溶液酸浸时，氧化铁、四氧化三铁、氧化铝溶解混酸转化为三草酸根合铁离子、亚铁离子、铝离子，二氧化硅不溶于混酸，过滤得到含有三草酸根合铁离子、亚铁离子、铝离子的滤液和含有二氧化硅的残渣；向滤液中加入氨水和过氧化氢混合溶液，将亚铁离子氧化为铁离子后，与三草酸根合铁离子一起转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到含有铝离子的滤液和含有氢氧化铁的滤渣；向滤渣中加入氢氧化钠溶液，将沉淀中混有的氢氧化铝转化为偏铝酸根离子，过滤得到氢氧化铁；氢氧化铁煅烧分解生成氧化铁。 （1）①由题给信息可知，加入草酸能提高铁浸取率的原因是Fe3＋和H2C2O4生成Fe(C2O4)，促进草酸电离，使溶液中的H＋浓度增大；溶液中的Fe3＋浓度降低，有利于烧渣中铁氧化物与稀硫酸的反应；②由题给信息可知，草酸加入量大于20%时，Fe2＋与C2O生成FeC2O4沉淀，导致铁浸取率随草酸加入量增加而减小；（2）①由题意可知，硫酸亚铁转化为氢氧化铁的反应为硫酸亚铁与过氧化氢和氨水反应生成硫酸铵和氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋4NH3·H2O＝2Fe(OH)3↓＋4NH；②当反应温度超过35 ℃时，温度升高，H2O2受热被Fe3＋催化分解，使Fe2＋氧化不充分；氨水受热挥发，氨水浓度减小，不利于Fe(OH)3的生成，导致铁回收率下降；③由分析可知，沉铁加入氨水和过氧化氢混合溶液，将亚铁离子氧化为铁离子后，与三草酸根合铁离子一起转化为氢氧化铁沉淀，同时生成硫酸铵和草酸铵，则过滤所得“母液”中含有的主要成分为硫酸铵和草酸铵；（3）由分析可知，“纯化”时，加入氢氧化钠溶液的目的是将Fe(OH)3中含有的Al(OH)3转化为偏铝酸根离子，然后过滤，达到除去氢氧化铝的目的。 18．（2021·辽宁卷）Fe/Fe3O4磁性材料在很多领域具有应用前景，其制备过程如下（各步均在N2氛围中进行）： ①称取9.95 g FeCl2·4H2O（Mr＝199），配成50 mL溶液，转移至恒压滴液漏斗中。 ②向三颈烧瓶中加入100 mL 14 mol·L－1 KOH溶液。 ③持续磁力搅拌，将FeCl2溶液以2 mL·min－1的速度全部滴入三颈烧瓶中，100 ℃下回流3 h。 ④冷却后过滤，依次用热水和乙醇洗涤所得黑色沉淀，在40 ℃干燥。 ⑤管式炉内焙烧2 h，得产品3.24 g。 部分装置如图： 回答下列问题： （1）仪器a的名称是________________________________；使用恒压滴液漏斗的原因是______________________________________________________________________。 （2）实验室制取N2有多种方法，请根据元素化合物知识和氧化还原反应相关理论，结合下列供选试剂装置，选出一种可行的方法，化学方程式为___________________________________________________，对应的装置为__________（填标号）。,可供选择的试剂：CuO(s)、NH3(g)、Cl2(g)、O2(g)、饱和NaNO2(aq)、饱和NH4Cl(aq),可供选择的发生装置（净化装置略去）： （3）三颈烧瓶中反应生成了Fe和Fe3O4，离子方程式为_________________________________________。 （4）为保证产品性能，需使其粒径适中、结晶度良好，可采取的措施有_________。 A．采用适宜的滴液速度 B．用盐酸代替KOH溶液，抑制Fe3＋水解 C．在空气氛围中制备 D．选择适宜的焙烧温度 （5）步骤④中判断沉淀是否已经用水洗涤干净，应选择的试剂为_____________________________；使用乙醇洗涤的目的是__________________________________________________。 （6）该实验所得磁性材料的产率为____________（保留3位有效数字）。 【答案】（1）球形冷凝管 平衡气压，便于液体顺利滴下 （2）NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O（或2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O） B（或A） （3）4Fe2＋＋8OH－Fe↓＋Fe3O4↓＋4H2O （4）AD （5）HNO3、AgNO3 带走沉淀表面的水分，加速干燥 （6）90.0% 【解析】（1）结合图示装置可知仪器a的名称为球形冷凝管，实验中使用恒压滴液漏斗，利于平衡压强，便于液体顺利滴下；（2）结合所给药品和实验装置，从环境保护和实验安全等角度考虑，可用装置A用CuO和NH3制备N2，其化学方程式为3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O，也可用装置B用NaNO2和NH4Cl的饱和溶液在加热条件下制备N2，其化学方程式为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O；（3）三颈烧瓶中FeCl2溶液与KOH溶液共热可生成Fe和Fe3O4，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可配平该反应的离子方程式为4Fe2＋＋8OH－Fe↓＋Fe3O4↓＋4H2O；（4）为保证产品性能，使其粒径适中、结晶度良好，应采用适宜的滴液速度，且选择适宜的焙烧温度；若用盐酸代替KOH溶液，可能导致Fe/Fe3O4部分溶解，若在空气氛围中制备，Fe2＋易被氧化；（5）根据实验步骤知，可通过检验最后一次洗涤液中是否含有Cl－来检验沉淀是否洗净，故向最后一次洗涤液中加入HNO3酸化，然后加入AgNO3溶液，若无白色沉淀产生，则证明沉淀已洗涤干净。使用乙醇洗涤，是利用了乙醇的挥发性，便于黑色沉淀快速干燥。（6）9.95 g FeCl2·4H2O的物质的量为9.95 g÷199 g·mol－1＝0.05 mol，根据反应的离子方程式可得关系式： 4Fe2＋ ～ Fe/Fe3O4 4 mol 288 g 0.05 mol m(理论) 解得m(理论)＝3.60 g，而实际得到3.24 g产品，则该实验所得磁性材料的产率为×100%＝90．0%。 2 细节决定成败 目标成就未来 找出试题的“命题点”、“关键点”、“易错点” 2 请每天用5分钟预习下一讲的复习内容！ 学科网（北京）股份有限公司 $$