第15讲 铁盐、亚铁盐及其转化(Word教师用书)-【正禾一本通】2025年高考化学高三一轮总复习高效讲义（鲁科版2019 单选版）

第15讲　铁盐、亚铁盐及其转化 【课程标准】　1.掌握Fe2＋、Fe3＋的性质及检验方法。2.根据“价类二维图”理解铁及其化合物的性质。 考点一　铁离子、亚铁离子的性质及检验 1．Fe2＋的性质 含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，既有氧化性又有还原性。 (1)Fe2＋的还原性： Fe2＋Fe3＋ Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 (2)Fe2＋的弱氧化性：Fe2＋与Zn反应的离子方程式为Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。 2．Fe3＋的性质 含Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋具有较强的氧化性。 Fe3＋Fe2＋ 写出下列转化的离子方程式： (1)Fe3＋Fe2＋：2Fe3＋＋SO＋H2O===2Fe2＋＋SO＋2H＋； (2)Fe3＋Fe2＋：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。 3．常见含铁元素的盐及其应用 绿矾(FeSO4·7H2O) 用作补血剂及植物补铁剂 高铁酸钾(K2FeO4) 用作水处理剂或制作高能电池 莫尔盐(或摩尔盐) [(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O] 用于冶金、电镀及织物媒染剂 赤血盐K3[Fe(CN)6] 用于检验Fe2＋ 4.Fe2＋、Fe3＋的检验方法 (1)用KSCN溶液和氯水 (2)用NaOH溶液 (3)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液 (4)Fe2＋的特征检验方法 溶液产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋，有关反应离子方程式为 K＋＋Fe2＋＋[Fe(CN)6]3－===KFe[Fe(CN)6]↓。 [正误辨析]　 1．金属阳离子只有氧化性，不可能有还原性(　　) 2．中性溶液中可能大量存在Fe3＋、Cl－、K＋、SO(　　) 3．FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3↓(　　) 4．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2(　　) 5．补铁剂中的铁元素为Fe3＋(　　) 答案：1.×　2.×　3.×　4.×　5.× 学生用书↓第76页 正误判断 (1)(全国卷Ⅱ)探究维生素C的还原性：可通过向盛有2 mL黄色FeCl3溶液的试管中滴加维生素C溶液，观察颜色变化，达到实验目的(　　) (2)(全国卷Ⅱ)向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉，黄色逐渐消失，充分振荡后加1滴KSCN溶液，溶液颜色不变(　　) (3)(2021·江苏卷)FeCl3具有氧化性，可用于腐蚀印刷电路板上的Cu(　　) (4)(2022·海南卷)FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，将观察到溶液变血红色(　　) (5)(2022·辽宁卷)已知金属性Fe＞Cu，可推理出氧化性Fe3＋＜Cu2＋(　　) (6)(2022·湖南卷)FeSO4溶液中加入H2O2产生沉淀：2Fe2＋＋H2O2＋4H2O===2Fe(OH)3↓＋4H＋(　　) (7)(2022·江苏卷)探究Fe2＋具有还原性：向盛有FeSO4溶液的试管中滴加几滴KSCN溶液，振荡，再滴加几滴新制氯水，观察溶液颜色变化(　　) (8)(2023·全国乙卷)硫酸亚铁溶液出现棕黄色沉淀，其方程式为6FeSO4＋O2＋2H2O===2Fe2(SO4)3＋2Fe(OH)2↓(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√　(7)√　(8)× (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(　　) 选项 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；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。 (2022·湖南卷)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：铁离子的水解反应为吸热反应，加热煮沸可促进水解平衡正向移动，使水解程度加深，生成较多的氢氧化铁，从而使溶液显红褐色，故A正确；在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴Na2SO3溶液，根据现象和分析可知，Fe3＋既发生了水解反应，生成红褐色的氢氧化铁，又被亚硫酸根离子还原，得到亚铁离子，加入铁氰化钾溶液后，出现蓝色沉淀，故B正确；实验③中在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴FeCl3溶液，根据现象和分析可知，仍发生铁离子的水解反应，但未来得及发生铁离子的还原反应，即水解反应比氧化还原反应速率快，故C正确；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错误。 考向一　Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋氧化性比较 1．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入铁粉与铜粉的混合物。 (1)若金属无剩余，则溶液中一定存在的金属阳离子有________，可能存在的有________。 学生用书↓第77页 (2)若剩余固体中有铁和铜，则溶液中一定存在的金属阳离子有________，一定不存在________。 (3)若剩余固体中只有铜，则溶液中一定存在的金属阳离子有________，可能存在的有________，一定不存在________。 答案：(1)Fe2＋、Cu2＋　Fe3＋ (2)Fe2＋　Cu2＋、Fe3＋ (3)Fe2＋　Cu2＋　Fe3＋ 考向二　Fe2＋、Fe3＋的检验 2．为探究某绿矾样品的变质情况，化学兴趣小组的同学设计了下列实验方案。 可供选择的试剂：硫氰化钾溶液、酸性高锰酸钾溶液、氯水、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液，请参与完成方案设计。 实验准备：取少量绿矾样品，用蒸馏水在烧杯中配成溶液。 (1)如何证明绿矾已经被氧化？ (2)如何证明绿矾已经被完全氧化？ (3)在使用硫酸亚铁时，如何防止Fe3＋的干扰？写出相关离子方程式。 答案：(1)取少量溶液，加入几滴硫氰化钾溶液，若溶液变红色，则证明绿矾样品已被氧化。 (2)取少量溶液，加入几滴酸性高锰酸钾溶液，若溶液不褪色，则证明绿矾样品已被完全氧化。 (3)加入适量铁粉　Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。 考向三　Fe3＋、Fe2＋性质综合应用 3．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－1FeCl3溶液中：K＋、NH、I－、HCO D．1.0 mol·L－1KNO3溶液中：H＋、Fe3＋、Cl－、SO 答案：D 解析：A中Fe3＋与SCN－形成络合物，B中酸性条件下NO氧化Fe2＋，C中Fe3＋与I－、HCO均不共存。 4．为了证明化学反应有一定的限度，进行了如下探究活动： 探究活动一：取5 mL 0.1 mol·L－1的KI溶液于试管，滴加0.1 mol·L－1的FeCl3溶液5～6滴，振荡； 探究活动二：在上述试管中加入2 mL CCl4，充分振荡、静置； 探究活动三：取上述静置分层后的上层水溶液于试管，滴加0.1 mol·L－1的KSCN溶液5～6滴，振荡。 (1)写出探究活动一中反应的离子方程式：_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)探究活动二中的实验现象为________(填字母)。 a．溶液分层，上层呈紫色 b．溶液分层，下层呈紫色 c．溶液分层，均为无色 (3)在探究活动三中，可以证明该化学反应有一定的限度的实验现象是________________________________________________________________________。 答案：(1)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2 (2)b　(3)溶液变红色 解析：(2)碘溶于水呈棕黄色，CCl4能萃取水中的碘，液体呈紫色，由于CCl4的密度比水大而且难溶于水，所以碘的四氯化碳溶液在下层，则实验现象为溶液分层，下层呈紫色，b正确。 (3)取上述静置分层后的上层水溶液于试管中，滴加0.1 mol·L－1的KSCN溶液5～6滴，Fe3＋可与KSCN反应显红色，若溶液变红色，说明溶液中有铁离子存在，则说明铁离子没有完全反应，即该化学反应有一定的限度。 5．已知：沉淀的pH如下表： 化合物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2 Cu(OH)2 pH 1.14～3.0 5.8～8.3 8.4～10.8 4.2～6.7 (1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法。 向混合溶液中加入________、________、________其中之一，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀除去。 (2)除去Mg2＋中混有的Fe2＋的方法。 先加入氧化剂(如______)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＋。 (3)请设计实验方案：除去CuCl2溶液中混有的少量FeCl2。 ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 答案：(1)MgO　MgCO3　Mg(OH)2　(2)H2O2 (3)先通入适量Cl2，再向混合溶液中加入足量CuO[或CuCO3、Cu(OH)2、Cu(OH)2CO3其中之一]，充分反应后过滤 练后反思 检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项 1．Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。 2．检验Fe2＋、Fe3＋的其他方法 检验Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)；检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。　　 学生用书↓第78页 考点二　铁及其化合物的转化 从物质类别和物质所含核心元素的化合价两个角度总结、预测物质的性质是学习化学的重要方法之一。 1．横向变化体现了同价态不同类别物质(氧化物、碱、盐)之间的转化： ①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐； ②Fe2＋、Fe3＋与碱(OH－)反应生成对应的碱； ③难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。 2．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。 3．斜向变化体现不同价态、不同类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。 (2021·广东卷)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 解析：题图中所示为铁元素不同化合价的物质：a为Fe，b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(Ⅱ)的盐类物质，c为Fe(OH)2，e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(Ⅲ)的盐类物质，d为Fe(OH)3。Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质，如Fe＋2FeCl3===3FeCl2，故A不选；Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态，既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)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体操作为：向沸水中滴加饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，故C选；b→c→d→e→b转化如FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3FeCl2，故D不选。 (2022·河北卷)以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下： 回答下列问题： (1)红渣的主要成分为______________(填化学式)，滤渣①的主要成分为______________(填化学式)。 (2)黄铁矿研细的目的是___________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (3)还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为________________________________。 (4)工序①的名称为______________________________________________________________， 所得母液循环使用。 (5)沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为________，氧化工序发生反应的离子方程式为_________________________________________________________________。 (6)若用还原工序得到的滤液制备Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4，所加试剂为________和________(填化学式，不引入杂质)。 答案：(1)Fe2O3　SiO2　(2)增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率　 (3)7Fe2(SO4)3＋FeS2＋8H2O15FeSO4＋8H2SO4　(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤　 (5)＋2　6Fe(NH4)2Fe(CN)6＋ClO＋6H＋===6Fe(NH4)Fe(CN)6＋3H2O＋Cl－＋6NH　 (6)H2O2　NH3·H2O 解析：已知黄铁矿高温煅烧生成Fe2O3，反应原理为4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，故产生的红渣主要成分为Fe2O3和SiO2，将红渣粉碎后加入足量的50%的H2SO4溶液加热充分酸浸，反应原理为Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，过滤出滤渣①，主要成分为SiO2，向滤液中加入黄铁矿进行还原，将Fe3＋还原为Fe2＋，由(3)小问可知不生成S单质，则硫元素被氧化为SO，反应原理为14Fe3＋＋FeS2＋8H2O15Fe2＋＋2SO＋16H＋，然后进行工序①为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，得到FeSO4晶体和母液，母液主要含有FeSO4溶液和H2SO4，加水溶解FeSO4晶体，向所得溶液中加入(NH4)2SO4、K4[Fe(CN)6]并用H2SO4调节溶液的pH为3，进行沉铁过程，反应原理为Fe2＋＋2NH＋[Fe(CN)6]4－===Fe(NH4)2Fe(CN)6↓，然后过滤出沉淀，洗涤后加入H2SO4和NaClO3进行氧化步骤，反应原理为6Fe(NH4)2Fe(CN)6＋ClO＋6H＋===6Fe(NH4)Fe(CN)6＋3H2O＋Cl－＋6NH，过滤、洗涤干燥即制得Fe(NH4)Fe(CN)6，据此分析解题。(3)由分析可知，还原工序中，不产生S单质，则硫元素被氧化为SO，反应原理为14Fe3＋＋FeS2＋8H2O15Fe2＋＋2SO＋16H＋，故化学方程式为7Fe2(SO4)3＋FeS2＋8H2O15FeSO4＋8H2SO4； (5)沉铁工序中产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为＋2价，由分析可知，氧化工序所发生的离子方程式为6Fe(NH4)2Fe(CN)6＋ClO＋6H＋===6Fe(NH4)Fe(CN)6＋3H2O＋Cl－＋6NH；(6)由分析可知，还原工序所得的滤液中主要含有FeSO4溶液和H2SO4，向滤液中先加入一定量的H2O2溶液将Fe2＋完全氧化为Fe3＋，再向氧化后的溶液中加入氨水至不再产生沉淀为止，过滤洗涤，对沉淀进行灼烧，即可制得Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4，故所需要加入的试剂为H2O2和NH3·H2O。 1．(2022·衡水中学二模)部分含铁微粒所带的电荷数与其中铁元素化合价的关系如图所示，由该图可预测含铁微粒间相互转化时所需试剂。下列推断不合理的是(　　) 学生用书↓第79页 A．M一定为FeO B．若R为单质，则常温下浓硫酸可使R钝化 C．若Q为金属阳离子，则可用K3[Fe(CN)6]溶液检验 D．Fe3＋ 与氧化剂在碱性条件下反应可生成FeO 答案：A 解析：M所带的电荷数为0，铁元素化合价为＋2价，则可能为FeCl2、FeS等物质，不一定为FeO，故A错误；若R为单质，所带电荷数为0，则为铁单质，常温下铁在浓硫酸中钝化，故B正确；Q带2个单位正电荷，且Fe为＋2价，若Q为金属阳离子，即为亚铁离子，加入K3[Fe(CN)6]溶液可产生蓝色沉淀，可用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2＋的存在，故C正确；根据图像可知，Fe3＋与氧化剂在碱性条件下反应可生成FeO，故D正确。 2．工业上用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)制备纳米Fe3O4的流程图如图： 下列叙述错误的是(　　) A．为提高步骤①的反应速率，所加稀盐酸的量越多越好 B．步骤②中，主要反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ C．步骤④中，反应完成后剩余的H2O2需要除去 D．步骤⑥中，“分离”包含的操作有过滤、洗涤 答案：A 解析：所加稀盐酸的量不是越多反应速率越快，应伴随着搅拌、适当升高温度提高铁泥与盐酸的反应速率，A错误；滤液A的溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的稀盐酸，加入铁粉还原Fe3＋，即主要的离子反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，B正确；步骤④中，浊液C中的氢氧化亚铁被过氧化氢氧化成浊液D，为了提高Fe3O4的产率需要控制浊液D与滤液B中Fe2＋的比例，为防止滤液B中Fe2＋在步骤⑤中被H2O2氧化，步骤④中反应完成后需再加热一段时间除去剩余H2O2，C正确；步骤⑤为浊液D与滤液B加热搅拌发生反应制得Fe3O4，步骤⑥中，使Fe3O4分离出来需经过过滤、洗涤、干燥，D正确。 莫尔盐[硫酸亚铁铵(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]又称马尔氏盐；浅蓝绿色结晶或粉末；对光敏感；在空气中逐渐风化及氧化；溶于水，几乎不溶于乙醇；低毒，有刺激性。 硫酸亚铁铵是一种重要的化工原料，用途十分广泛。它可以作净水剂；在无机化学工业中，它是制取其它铁化合物的原料，如用于制造氧化铁系颜料、磁性材料、黄血盐和其他铁盐等；它还有许多方面的直接应用，如可用作印染工业的媒染剂，制革工业中用于鞣革，木材工业中用作防腐剂，医药中用于治疗缺铁性贫血，农业中施用于缺铁性土壤，畜牧业中用作饲料添加剂等，还可以与鞣酸、没食子酸等混合后配制蓝黑墨水。 实验一：莫尔盐的制取探究 某实验小组利用工业废铁屑制取莫尔盐。 已知：①硫酸铵、水合硫酸亚铁、硫酸亚铁铵在水中的溶解度： 温度/℃ 溶解度/g 物质 10 20 30 40 50 70 (NH4)2SO4 73.0 75.4 78.0 81.0 84.5 91.9 FeSO4·7H2O 40.0 48.0 60.0 73.3 － － (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O 18.1 21.2 24.5 27.9 31.3 38.5 ②莫尔盐在乙醇溶剂中难溶。 试分析： (1)步骤2中加热方式为________(填“直接加热”﹑“水浴加热”或“沙浴”)；必须在铁屑少量剩余时，进行热过滤，其原因是______________________________________________ _____________________________________________________________________________。 学生用书↓第80页 (2)步骤3中包含的实验操作名称为________________________。 (3)产品莫尔盐最后用________洗涤(填字母)。 a．蒸馏水　　　b．乙醇　　　c．滤液 实验二：莫尔盐热分解产物的探究 莫尔盐在500 ℃时隔绝空气加热完全分解。回答下列问题： (1)硫酸亚铁铵隔绝空气加热完全分解，发生了氧化还原反应，固体产物可能有FeO和Fe2O3，气体产物可能有NH3、SO3、H2O、N2和________。 (2)为检验分解产物的成分，设计如下实验装置进行实验，加热A中的硫酸亚铁铵至分解完全。 ①A中固体充分加热较长时间后，通入氮气，目的是 ________________________________________________________________________。 ②装置B中BaCl2溶液的作用是为了检验分解产物中是否有________气体生成，若含有该气体，观察到的现象为_____________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 ③实验中，观察到C中有白色沉淀生成，则C中发生的反应为___________________________ ________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。 实验三：莫尔盐含量测定探究 为测定硫酸亚铁铵晶体纯度，某学生取m g硫酸亚铁铵样品配制成500 mL溶液，根据物质组成，甲、乙、丙三位同学设计了如下三个实验方案，请回答： (甲)方案一：取20.00 mL硫酸亚铁铵溶液用0.100 0 mol·L－1的酸性KMnO4溶液分三次进行滴定。 (乙)方案二：取20.00 mL硫酸亚铁铵溶液进行如下实验。 待测液w g固体 (1)若实验操作都正确，但方案一的测定结果总是小于方案二，其可能原因为________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________， 验证推测的方法为________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (丙)方案三：(通过NH测定)实验设计图如下所示。取20.00 mL硫酸亚铁铵溶液进行该实验。 (2)①装置________(填“甲”或“乙”)较为合理，判断理由是______________________ ___________________________________________________________________________。 量气管中最佳试剂是________(填字母，如选“乙”则填此空，如选“甲”此空可不填)。 a．水 b．饱和NaHCO3溶液 c．CCl4 ②若测得NH3的体积为V L(已折算为标准状况下)，则该硫酸亚铁铵晶体的纯度为________。答案：实验一 (1)水浴加热　防止Fe2＋被氧化，同时热过滤可防止硫酸亚铁以晶体形式析出 (2)加热蒸发、浓缩结晶、过滤 (3)b 实验二 (1)SO2 (2)①使分解产生的气体全部吹入B、C中并被充分吸收 ②SO3　溶液变浑浊　 ③SO2＋H2O2＋Ba2＋===BaSO4↓＋2H＋ 实验三 (1)Fe2＋已被空气部分氧化　取少量硫酸亚铁铵溶液，加入少量KSCN溶液，若溶液变为红色，说明Fe2＋已被空气部分氧化 (2)①乙　氨气极易溶于水，甲装置无法排水，甚至会出现倒吸　c　②×100% 课时测评15　铁盐、亚铁盐及其转化 (时间：45分钟　满分：100分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－8题，每题8分，第9题16分，第10题20分，共100分) 1．铁元素是人体重要的微量元素，参与人体血红蛋白的形成，人体内的铁大部分是＋2价的铁，Fe2＋易被人体吸收，下列有关铁及其化合物的说法正确的是(　　) A．维生素C具有氧化性，可将难吸收的Fe3＋转化为Fe2＋，促进人体对铁元素的吸收 B．向FeCl2溶液中加入KSCN溶液，溶液变为红色 C．向FeCl2溶液中加入NaOH溶液，生成红褐色沉淀 D．FeCl3溶液滴在淀粉-KI试纸上，试纸变蓝 答案：D 解析：维生素C有还原性，能把Fe3＋还原成易被人体吸收的Fe2＋，A项错误；Fe2＋与KSCN不反应，向FeCl2溶液中加入KSCN溶液，无明显现象，B项错误；向FeCl2溶液中加入NaOH溶液，生成白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，C项错误；Fe3＋和I－发生反应生成Fe2＋和I2，I2遇淀粉变蓝，D项正确。 2．Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋较完全地形成氢氧化物沉淀的pH分别为6.7、3.7、4.6。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2＋、Fe3＋杂质离子，为除去这些离子制得纯净的ZnSO4，应加入的试剂是(　　) A．NaOH溶液　　　 B．氨水 C．KMnO4、ZnCO3 D．H2O2、ZnO 答案：D 解析：由于Fe2＋沉淀所需pH比Zn2＋大，应首先将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后调节溶液的pH使Zn2＋还未沉淀时Fe3＋已沉淀完全。氧化剂H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，ZnO能消耗溶液中的H＋且不引入新的杂质离子，故D项符合要求。 3．向盛有2 mL FeCl3溶液的试管中加入少量铁粉，如图进行实验。下列分析错误的是(　　) A．操作①为振荡 B．步骤Ⅰ中的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ C．若步骤Ⅱ溶液变红色，说明Fe2＋能用KSCN检验 D．步骤Ⅲ中Fe2＋被氧化为Fe3＋ 答案：C 解析：加入铁粉并充分振荡使反应更充分，A正确；铁粉将Fe3＋还原为Fe2＋，B正确；含Fe3＋的溶液遇KSCN变红，Fe2＋与KSCN不反应，无明显现象，若步骤Ⅱ中溶液变红说明溶液中存在Fe3＋，C错误；氯水可将Fe2＋氧化为Fe3＋，D正确。 4．选择合适试剂完成甲、乙两组实验： 甲组：检验含Fe3＋(不含Cl－)的溶液中是否含有Fe2＋； 乙组：检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋。 下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是(　　) 选项 甲组 乙组 A 新制氯水、KSCN溶液 NaOH溶液 B 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液 C KOH溶液 氯水 D 稀氯水 酸性KMnO4溶液 答案：B 解析：由于Fe2＋能使酸性KMnO4溶液褪色，即检验含Fe3＋(不含Cl－)的溶液中是否含Fe2＋，可选用酸性KMnO4溶液；KSCN溶液遇Fe3＋变成红色，即检验含Fe2＋的溶液中是否含Fe3＋，可选用KSCN溶液。 5．A、B、C三种物质中均含有同一种元素M，它们之间有如图所示的转化关系。A为一种金属单质，其产量直接关系国民经济命脉。反应①②③均为化合反应，反应④为置换反应。下列有关说法不正确的是(　　) A．①中所加试剂可能是氯气 B．③中需要加具有氧化性的试剂 C．A与稀硝酸反应一定能实现元素M在①中发生的价态变化 D．元素M在②中发生的价态变化也可能通过加碘化钾溶液实现 答案：C 解析：根据转化关系可确定A为变价金属，应为Fe，反应①加入氯气能实现，B为FeCl3，C为FeCl2，A项正确；反应③中铁元素的化合价由＋2价升高到＋3价，需要加具有氧化性的试剂，B项正确；过量的铁与稀硝酸反应时，生成硝酸亚铁，C项错误；Fe3＋能将I－氧化成I2，自身被还原成Fe2＋，D项正确。 6．FeSO4溶液和饱和(NH4)2SO4溶液混合可制得溶解度较小的FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O(硫酸亚铁铵)。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H2S气体 C．排尽装置内空气时，关闭K1、打开K2、K3，用少量稀硫酸与铁屑反应 D．待铁屑反应完全后，关闭K2、K3，打开K1，即制得最终产物 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K1，打开K2、K3，打开分液漏斗向锥形瓶内加入少量稀硫酸，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H2S气体通过NaOH溶液时被吸收；排尽空气后，关闭K2、K3，打开K1，生成的气体将锥形瓶内硫酸亚铁溶液压至饱和硫酸铵溶液中，反应结束后，关闭K1，打开K2，剩余气体中的H2S可以通过氢氧化钠溶液吸收。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H2S，关闭K1，打开K2、K3时，用NaOH溶液吸收H2S气体，故B正确；装置中的氧气可以氧化硫化亚铁溶液，可以关闭K1、打开K2、K3，先加入少量稀硫酸与铁屑反应，利用产生的H2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K2、K3，打开K1，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。 7．由硫铁矿烧渣(主要成分：Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O)，再通过绿矾制备铁黄(FeOOH)的流程如下： 烧渣溶液绿矾铁黄 已知：FeS2和铁黄均难溶于水，下列说法不正确的是(　　) 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FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋ 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②FeS2与溶液中的Fe2(SO4)3溶液发生反应生成FeSO4和H2SO4，反应的离子方程式为FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋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、空气发生氧化还原反应生成Fe(OH)3，D说法正确；答案为C。 8．(2023·辽宁沈阳模拟预测)工业上，利用硫酸亚铁为原料，通过铁黄(FeOOH，一种不溶于水的黄色固体)制备高铁酸钾(K2FeO4)，可降低生产成本且产品质量优。工艺流程如下： 下列说法错误的是(　　) A．制备K2FeO4的反应类型为复分解反应 B．铁黄制备高铁酸钠的离子方程式为2FeOOH＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋3H2O C．制备NaClO时，可通过加热的方式加快反应速率 D．高铁酸钾可作水处理剂，既能杀菌消毒，又能吸附絮凝 答案：C 解析：硫酸亚铁中＋2价的铁具有还原性，氧气具有氧化性，两者反应生成铁黄，反应为12Fe2＋＋3O2＋2H2O===4FeOOH＋8Fe3＋，氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，铁黄和次氯酸钠反应生成高铁酸钠：2FeOOH＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋3H2O，高铁酸钠在溶液中溶解度大于高铁酸钾，加入氯化钾，高铁酸钠在溶液中转化成高铁酸钾。制备K2FeO4的反应为Na2FeO4＋2KCl===K2FeO4＋2NaCl，为复分解反应，故A正确；铁黄和次氯酸钠反应生成高铁酸钠：2FeOOH＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋3H2O，离子方程式为2FeOOH＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋3H2O，故B正确；制备NaClO时，加热会反应生成NaClO3，不能得到NaClO，故C错误；高铁酸钾可作水处理剂，高铁酸根离子具有强氧化性，能杀菌消毒，同时生成的铁离子水解生成氢氧化铁胶体，能吸附絮凝，故D正确。 9．(16分)某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0.1 mol/L的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是_____________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (2)甲组同学取2 mL 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2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL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10 mL 0.1 mol/L KI溶液，加入6 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验： ①第一支试管中加入1 mL 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__________________。 答案：(1)防止Fe2＋被氧化　(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)　(4)Fe2＋　Fe3＋　可逆反应 解析：(1)Fe2＋具有还原性，FeCl2溶液易被氧化而变质，配制FeCl2溶液时加入少量铁屑，目的是防止Fe2＋被氧化。(2)溶液变红，说明有Fe3＋生成，则FeCl2溶液与氯水反应生成FeCl3，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)甲组实验中，FeCl2易被空气中的O2氧化生成FeCl3，因此实验不够严谨。加入煤油，煤油的密度比水小，可以起到隔绝空气的作用，从而排除氧气对实验的影响。(4)实验②中K3[Fe(CN)6]溶液的作用是检验Fe2＋。根据实验①，CCl4层显紫色，说明有I2生成，根据实验②，生成蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成，根据实验③，溶液变红，说明有Fe3＋剩余，在I－过量的情况下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以证明该反应为可逆反应。 10．(20分)实验小组研究二价铁的氧化反应，设计如下实验。 实验 序号 试剂及操作 现象 Ⅰ 现象a：生成白色沉淀，最终转变为红褐色 现象b：…… Ⅱ 现象c：溶液略呈黄色 现象d：溶液呈红色 (1)实验所用的Fe(NO3)2溶液由Fe(NO3)3溶液和足量铁粉反应制得，离子方程式是________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (2)实验Ⅰ中白色沉淀转变为红褐色的化学方程式是_________________________________。 (3)现象b是____________________________________________________________________。 (4)实验小组对实验Ⅱ中何种物质氧化Fe2＋进行研究。提出两种假设： ⅰ.酸性条件下，O2氧化了Fe2＋； ⅱ.酸性条件下，________________。 ①将假设ⅱ补充完整。 ②设计实验，证实了假设ⅰ不是实验Ⅱ中氧化Fe2＋的主要原因。将实验方案和现象补充完整。 步骤1：向1.0 mL____________溶液中滴加1.5 mL 1.0 mol·L－1 H2SO4溶液； 步骤2：向上述所得溶液中滴加KSCN溶液，观察到______________。 ③向步骤2所得溶液中滴加NaOH溶液至pH约为5，检测到有Fe3＋产生。 (5)综合上述实验，说明二价铁的氧化反应与____________因素有关。 答案：(1)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋　(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3　(3)红褐色沉淀溶解，溶液呈黄色　(4)①NO氧化了Fe2＋　 ②0.1 mol·L－1 FeSO4　溶液颜色无明显变化　(5)溶液酸碱性强弱、氧化剂种类及二价铁的存在形式(或其他合理答案) 解析：(3)Fe(NO3)2溶液与氢氧化钠溶液反应生成Fe(OH)2白色沉淀，被氧化变为红褐色沉淀Fe(OH)3，加入硫酸溶液后发生酸碱中和反应，红褐色沉淀溶解，溶液变为黄色。(4)①在酸性条件下，NO具有氧化性，可将Fe2＋氧化，因此假设ⅱ为酸性条件下，NO氧化了Fe2＋。②根据控制变量法可知，要证明氧化剂为氧气，需要排除硝酸根离子的干扰，因此，可以改为向1.0 mL 0.1 mol·L－1 FeSO4溶液中滴加1.5 mL 1.0 mol·L－1 H2SO4溶液。(5)根据实验的过程和实验现象可知，二价铁的氧化反应与溶液的酸碱性、氧化剂种类及二价铁的存在形式等因素有关。 学生用书↓第81页 学科网（北京）股份有限公司 $$