第3章 第1节 铁及其化合物-【名师导航】2025年高考化学一轮总复习讲义（人教版）

第一节　铁及其化合物 1．认识铁及其化合物的性质及应用，能以“铁三角”转化关系理解变价元素的转化条件。 2．利用铁及其化合物的性质，科学认识铁及其化合物的提纯和制备工艺流程，形成严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识。 3．能提出有价值的氢氧化亚铁及其他铁的化合物的制备方案，并进行实验探究。 一、铁的单质 1．铁的存在 2．铁的结构与性质 (1)结构 (2)物理性质 颜色、状态 导电性、导热性、延展性 特性 地壳中含量 银白色固体 良好 被磁体吸引 居第四位 (3)化学性质 铁的化学性质比较活泼，有较强的还原性，铁元素主要化合价为0价、＋2价和＋3价。 ①与非金属单质反应 与O2 反应 常温 铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O) 点燃 3Fe＋2O2Fe3O4 与Cl2 反应 加热 2Fe＋3Cl22FeCl3 与S、I2反应 Fe＋SFeS、Fe＋I2FeI2 ②与H2O(g)反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 ③与酸反应 与H＋反应 Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑ 与稀硝酸反 应(写离子 方程式) HNO3过量 Fe＋4H＋＋===Fe3+＋NO↑＋2H2O HNO3少量 3Fe＋8H＋＋2 ===3Fe2+＋2NO↑＋4H2O 与浓硫酸、 浓硝酸反应 常温下钝化，加热时分别有SO2、NO2生成 ④与盐(Cu2+、Fe3+)反应：Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu、Fe＋2Fe3+===3Fe2+。 二、铁的重要化合物 1．铁的三种氧化物 物质 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗称 — 铁红 磁性氧化铁 颜色、状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 物质类别 碱性氧化物 不是碱性氧化物 铁元素 的价态 ＋2价 ＋3价 ＋2价、 ＋3价 与H＋反应(填离子方程式) FeO＋2H＋===Fe2+＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3+＋3H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2+＋2Fe3+＋4H2O 共同性质 高温时，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，生成铁单质 2．铁的两种氢氧化物 物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 颜色、状态 白色固体 红褐色固体 溶解性 难溶于水 难溶于水 与盐酸反应(填离子方程式) Fe(OH)2＋2H＋===Fe2+＋2H2O ＋3H＋===Fe3+＋3H2O 热稳定性(填化学方程式) — 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 制备方法 可溶性亚铁盐与碱反应：Fe2+＋2OH－=== Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱反应：↓ 二者的转化 在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(填化学方程式) 3．亚铁盐和铁盐 (1)亚铁盐 含有Fe2+的溶液呈浅绿色，Fe2+既有氧化性，又有还原性。 ①氧化性：Fe2+与Zn反应的离子方程式为Zn＋Fe2+===Fe＋Zn2+。 ②还原性：Fe2+与Cl2反应的离子方程式为2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl－。 (2)铁盐 ①氧化性：含有Fe3+的溶液呈黄色，Fe3+具有较强的氧化性。Fe3+分别与Cu、I－反应的离子方程式为2Fe3+＋Cu===Cu2+＋2Fe2+、2Fe3+＋2I－===2Fe2+＋I2。 ②特性：向含有Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液时，溶液变成红色。 (3)盐溶液的配制与保存 4．Fe2+、Fe3+的检验方法 (1)Fe2+的检验 方法1 样品溶液无现象溶液变红色，证明含有Fe2+ 方法2 样品溶液产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明含有Fe2+ 方法3 样品溶液生成蓝色沉淀，证明含有Fe2+ 方法4 样品溶液(除Fe2+外不含其他还原性粒子) 紫红色褪去，证明含有Fe2+ (2)Fe3+的检验 方法1 样品溶液溶液变红色，证明含有Fe3+ 方法2 样品溶液产生红褐色沉淀，证明含有Fe3+ 方法3 样品溶液溶液变紫色，证明含有Fe3+ (1)铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族。(　×　) (2)氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色染料。(　×　) (3)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸。(　√　) (4)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。(　×　) (5)把FeCl3溶液滴到浓NaOH溶液中可得到Fe(OH)3胶体。(　×　) (6)Fe(OH)2与足量HNO3反应生成浅绿色溶液。(　×　) (7)Fe(OH)3与足量氢碘酸反应生成FeI3。(　×　) (8)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3+＋3SCN－⥫⥬Fe(SCN)3↓。 (　×　) (9)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2。(　×　) (1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，铁与氯气反应无论用量多少都生成FeCl3，而与盐酸反应生成FeCl2。 (2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，而在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。 (3)铁遇冷的浓硝酸、浓硫酸时，表面会生成一层致密的氧化膜，阻止了内层铁的继续反应，化学上称之为钝化，属于化学变化。 (4)Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与HI溶液反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe3+被I－还原为Fe2+。 (5)FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与稀硝酸反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe2+与、H＋发生氧化还原反应。 　基于“价—类”二维图理解铁及其化合物的转化关系 考向1| 基于“价—类”二维图理解铁及其化合物的性质与转化 1．物质类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个基本视角。以物质类别为横坐标、核心元素化合价为纵坐标绘制的图像叫“价—类”二维图。如图所示是有关铁元素的“价—类”二维图。下列分析正确的是(　　) A．X的物质类别是单质，在氧气中燃烧的产物为Z B．M、N均为碱，且在水溶液中均可溶 C．P、Q所含阳离子的质子数相同而电子数不同 D．若Q为FeCl2，则X、Y、Z、N均能与盐酸反应得到Q C　解析：X为铁单质，Y为FeO，Z为Fe2O3，N为Fe(OH)2，M为Fe(OH)3，Q为含有Fe2+的盐，P为含有Fe3+的盐。X为铁单质，在氧气中燃烧的产物为Fe3O4，Z为Fe2O3，A错误；N为Fe(OH)2，M为Fe(OH)3，均为难溶于水的碱，B错误；Q为含有Fe2+的盐，P为含有Fe3+的盐，Fe2+和Fe3+的质子数相同而电子数不同，C正确；X为铁单质，Y为FeO，N为 Fe(OH)2，与盐酸反应可得到 FeCl2，Z为Fe2O3，与盐酸反应得到FeCl3，D错误。 2．如图所示为部分含铁物质之间的转化关系。下列说法正确的是(　　) A．FeCl2溶液与H2O2溶液反应，可实现转化⑥ B．将Fe(OH)3溶于氢碘酸可实现转化③ C．将Fe(OH)2溶于稀硝酸可转化为Fe2+ D．铁与水蒸气在高温下反应可实现转化① A　解析：H2O2为氧化剂，与FeCl2溶液反应可以实现转化⑥，反应为2Fe2+＋H2O2＋2H＋===2Fe3+＋2H2O，A项正确；氢碘酸中I－有强还原性，Fe(OH)3溶于氢碘酸的反应为＋2I－＋6H＋===2Fe2+＋I2＋6H2O，不能实现转化③，B项错误；硝酸有强氧化性，Fe(OH)2溶于稀硝酸的反应为＋10H＋===3Fe3+＋NO↑＋8H2O，Fe(OH)2转化为Fe3+，C项错误；铁与水蒸气在高温下的反应为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，不可实现转化①，D项错误。 铁元素的“价—类”二维图 (1)横向变化体现了同价态、不同物质类别(氧化物、盐、碱)之间的转化。 (2)纵向变化体现了不同价态、同物质类别之间的转化，主要体现了物质的氧化性或还原性。 (3)斜向变化体现了不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现了物质的氧化性或还原性。 考向2| 氢氧化亚铁的制备 3．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　) A．①②③④ B．①②③⑤ C．①③④⑤ D．②③④⑤ B　解析：①铁与稀硫酸反应产生H2，排出装置中的空气，烧杯中的水隔绝空气，防止氧气进入试管中，然后滴加NaOH溶液，生成的Fe(OH)2白色沉淀能长时间存在，故①符合题意；②首先打开止水夹a，铁粉与稀硫酸反应生成H2，排出装置中的空气以及NaOH溶液中的氧气，让装置处于H2氛围中，关闭止水夹，利用压强，将FeSO4溶液压入NaOH溶液中，生成Fe(OH)2，能长时间观察到白色沉淀，故②符合题意；③该装置为电解装置，铁作阳极，电极反应为Fe－2e－===Fe2+，碳为阴极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，煤油隔绝空气，防止氧气进入，能长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，故③符合题意；④该装置没有隔绝空气，生成的Fe(OH)2迅速转化成，不能长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，故④不符合题意；⑤苯能隔绝空气，能够长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，故⑤符合题意；综上所述，选项B正确。 4．Fe(OH)2的制备实验是实验研究的热点，某化学学习小组设计了如图所示装置(夹持仪器省略)制备Fe(OH)2。 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B中空气。 Ⅱ.待B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将A中溶液压入B中并观察现象。 Ⅲ.关闭K1、K2，打开K5、K6，使C中气体通入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)检验装置A中金属离子的方法是_____________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (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：该实验制备Fe(OH)2，Fe(OH)2容易被O2氧化，因此先用装置A产生的H2排出装置B中的空气，然后关闭K3，打开K2，将A中FeSO4溶液压入装置B中，发生反应：Fe2+＋2OH－===Fe(OH)2↓。(1)根据仪器a的特点可知，仪器a为恒压滴液漏斗；装置A中产生H2，可排出装置B中的O2，因此长玻璃管的作用之一是辅助排出装置B中的空气，同时长玻璃管的作用之二是平衡压强，防止装置中压强过大，发生危险。(2)装置A中发生反应：Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑，金属离子为Fe2+，检验Fe2+的操作方法是取少量装置A烧瓶中的溶液于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无红色出现，再滴加H2O2溶液或新制氯水，溶液变为红色，则证明存在Fe2+；或者取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中，加入K3[Fe(CN)6]溶液，溶液中出现蓝色沉淀，说明Fe2+存在。(3)装置C中的H2O2在MnO2催化作用下分解生成H2O和O2，打开K5，关闭K1、K2，O2进入B装置，发生反应：，观察到白色沉淀逐渐变为灰绿色沉淀，最后变为红褐色沉淀。 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烧瓶中的溶液于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无红色出现，再滴加H2O2溶液(或新制氯水)，溶液变为红色，则证明存在Fe2+(答案合理即可) (3)白色沉淀逐渐变为灰绿色沉淀，最后变为红褐色沉淀 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 制备Fe(OH)2常用的三种方法 方法一：有机层覆盖法 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。 方法二：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。 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，如图3所示。 　变价铁的常见考法 考向1| Fe2+、Fe3+的性质与检验 1．向硫酸铁溶液中通入少量SO2气体，要证明该过程发生了氧化还原反应，加入下列试剂一定可行的是(　　) A．KSCN溶液、氯水　　 B．K3[Fe(CN)6]溶液 C．NaOH溶液 D．BaCl2溶液 B　解析：向硫酸铁溶液中通入少量SO2气体，生成的溶液中必然含有Fe2+，可通过检验Fe2+来验证发生了氧化还原反应。向硫酸铁溶液中通入少量SO2气体，可能有剩余的Fe3+，先加入KSCN溶液，溶液会变红色，再加入氯水，溶液仍然为红色，不能证明Fe2+的存在，A不符合题意；Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，能证明SO2与硫酸铁发生了氧化还原反应，B符合题意；加入NaOH溶液，有氢氧化铁红褐色沉淀生成，只能说明含有Fe3+，C不符合题意；加入BaCl2溶液，可产生硫酸钡白色沉淀，由于原溶液也含有，不能说明反应生成了，D不符合题意。 2．某同学利用下列电池装置进行实验，探究Fe2+的氧化性和还原性。 根据实验现象，下列分析不正确的是(　　) A．电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，可知盐桥中的阳离子进入石墨电极溶液中 B．一段时间后石墨电极上未见铁析出且铁电极溶液中c(Fe2+)增大，可知石墨电极溶液中c(Fe2+)也增大 C．由A、B中的现象可知，Fe2+还原性小于Fe，氧化性小于Fe3+ D．一段时间后两极溶液中的Fe2+浓度若相等，说明反应已达到平衡状态 D　解析：铁电极失电子为负极，石墨电极为正极，阳离子从负极向正极移动，故盐桥中阳离子进入石墨电极溶液中，A正确；石墨电极上发生的反应为Fe3+＋e－===Fe2+，反应生成Fe2+，故石墨电极溶液中Fe2+浓度增大，B正确；负极反应为Fe－2e－===Fe2+，正极反应为2Fe3+＋2e－===2Fe2+，总反应为Fe＋2Fe3+===3Fe2+，反应中氧化剂为Fe3+，还原剂为Fe，Fe2+既是氧化产物也是还原产物，故Fe2+还原性小于Fe，氧化性小于Fe3+，C正确；一段时间后两极溶液中的Fe2+浓度相等，无法说明反应达到平衡状态，D错误。 检验Fe2+和Fe3+时的注意事项 (1)检验Fe2+时，不能先加氯水后加KSCN溶液；也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN－)。 (2)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)。 考向2| Fe2+与Fe3+的除杂问题 3．填写合适的方法除去括号中的杂质，并写出反应的离子方程式。 (1)FeCl2(Fe3+)除去方法：____________，离子方程式：_____________ ___________________________________________________________。 (2)FeCl3(FeCl2)除去方法：_____________________________________， 离子方程式：_________________________________________________。 (3)Fe2(SO4)3(FeSO4)除去方法：__________________________________， 离子方程式：________________________________________________。 (4)FeCl2(Cu2+)除去方法：_______________________________________， 离子方程式：________________________________________________。 答案：(1)加入过量铁粉，过滤　2Fe3+＋Fe===3Fe2+ (2)加入氯水(或通入Cl2)　2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl－ (3)滴加H2O2　2Fe2+＋H2O2＋2H＋===2H2O＋2Fe3+ (4)加入过量铁粉，过滤　Fe＋Cu2+===Cu＋Fe2+ 4．MnCO3可用作脱硫的催化剂以及生产金属锰的原料，由含Mn2+的废液(有少量的Fe2+、Fe3+)制备MnCO3的一种工艺流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．“沉锰”时加过量NH4HCO3发生反应的离子方程式为===MnCO3↓＋H＋ B．“氧化”时加入酸化的H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+ C．“纯化”过程中发生了水解反应，生成沉淀 D．工艺流程中“一系列操作”为过滤、洗涤、干燥 A　解析：“沉锰”时加过量NH4HCO3发生反应的离子方程式为===MnCO3↓＋H2O＋CO2↑，故A错误；废液中含有少量的Fe2+、Fe3+，应除去，先加酸化的H2O2把Fe2+氧化为Fe3+：2Fe2+＋2H＋＋H2O2===2H2O＋2Fe3+，再调节溶液的pH将Fe3+转化为沉淀而除去，故B、C正确；“沉锰”时得到的沉淀经过滤、洗涤、干燥等一系列操作得到固体MnCO3，故D正确。 除去混合溶液中Fe3+、Fe2+的常用方法 (1)除去Mg2+(Cu2+)中混有的Fe3+的方法 向混合溶液中加入MgO、MgCO3、[CuO、CuCO3、Cu(OH)2、] 其中之一，与Fe3+水解产生的H＋反应，促进Fe3+水解，将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去。 (2)除去Mg2+(Cu2+)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+，然后按照(1)中方法除去溶液中的Fe3+。 考向3| “铁三角”的转化与应用 5．将金属Cu、Fe置于硫酸铁溶液中充分反应，下列对反应情况设想的评价正确的是(　　) 选项 反应情况设想 评价 A 当Fe、Cu均不剩余时，溶液中一定有Fe2+、Cu2+，一定无Fe3+ 正确，Fe3+和Fe、Cu均可反应 B 当Fe、Cu均有剩余时，溶液中一定有Fe2+，一定无Fe3+，可能有Cu2+ 正确，Fe和Cu都能与Fe3+反应，故溶液中一定有Fe2+，可能有Cu2+，一定无Fe3+ C 当Cu有剩余，Fe无剩余时，溶液中一定有Fe2+，可能有Cu2+ 不正确，Cu有剩余，故无Cu2+ D 当Fe有剩余，Cu无剩余时，溶液中一定只有Fe2+、Cu2+ 不正确，Fe能与Cu2+反应，若Fe有剩余，则溶液中一定不存在Cu2+，且Cu不会被消耗 D　解析：当Fe、Cu均不剩余时，Fe3+和Fe、Cu均可反应，故溶液中一定有Fe2+、Cu2+，若恰好完全反应，则无Fe3+，若硫酸铁过量，则含有Fe3+，A错误；当Fe、Cu均有剩余时，因为Fe比Cu优先与Fe3+反应，则Cu一定没有与Fe3+反应，故溶液中一定有Fe2+，无Fe3+、Cu2+，B错误；当Cu有剩余，Fe无剩余时，溶液中一定有Fe2+，若Fe与Fe3+恰好完全反应，则无Cu2+，若Fe3+过量，则含有Cu2+，C错误；不可能有Fe剩余、Cu不剩余的情况，因为Fe比Cu优先与Fe3+反应，D正确。 6．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能通过加碘化钾溶液实现 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Fe与稀硝酸反应时，生成Fe(NO3)2，C项不正确；Fe3+能将I－氧化成I2，自身被还原成Fe2+，D项正确。 “铁三角”的转化关系 课时质量评价(十) 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1．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．铁粉遇空气放热，可用于制作暖贴 B．Fe2O3能与酸反应，可用于制作红色颜料 C．FeCl3溶液显酸性，可用于腐蚀印刷电路板上的铜 D．FeS难溶于水，可用于除去废水中微量六价铬[Cr(Ⅵ)] A　解析：暖贴中的铁粉遇空气放热，是铁和空气中的氧气等发生氧化还原反应而放出热量，故A正确；Fe2O3为红棕色固体，可用作红色颜料，与其能与酸反应无关，故B错误；FeCl3溶液具有氧化性，可以将铜氧化生成铜离子，与其显酸性无关，故C错误；FeS具有还原性，因此可除去废水中的微量六价铬[Cr(Ⅵ)]，与FeS的溶解性无关，故D错误。 2．下列有关铁及其化合物的说法正确的是(　　) A．铁在纯氧中燃烧或在高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4 B．在给定条件下，FeFe(OH)2所表示的物质间转化能实现 C．Fe(OH)3与HI溶液仅能发生中和反应 D．Fe3+极易水解，少量 FeCl3与足量Na2S溶液混合会因水解剧烈生成Fe(OH)3沉淀 A　解析：铁在纯氧中燃烧生成Fe3O4，铁在高温下和水蒸气反应生成Fe3O4和H2，因此铁在纯氧中燃烧或在高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4，故A正确；Fe和Cl2反应生成FeCl3，不能生成FeCl2，故B错误；Fe(OH)3与HI溶液反应的离子方程式为2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－===2Fe2+＋I2＋6H2O，发生了氧化还原反应，故C错误；Fe3+具有较强氧化性，少量FeCl3与足量Na2S溶液反应生成FeS沉淀、S，不会因水解反应生成Fe(OH)3沉淀，故D错误。 3．含铁物质或粒子所带电荷数与化合价的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．若M为氢氧化物，则制备M所用的溶液需先煮沸 B．常温下，可以用R制的容器盛装浓硝酸 C．可用KSCN溶液检验N D．Fe3+与强氧化剂在碱性条件下可反应生成 C　解析：M中铁元素的化合价为＋2价，容易被氧化，则制备M所用的溶液需先煮沸，A正确；R为单质铁，常温时遇到浓硝酸会钝化，故可以用R制的容器盛装浓硝酸，B正确；N中铁元素为＋2价，且电荷数为＋2，则N为Fe2+，Fe2+不能用KSCN溶液检验，C错误；中铁元素为＋6价，则Fe3+与强氧化剂在碱性条件下反应可生成，D正确。 4．如图所示装置，可用以制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验提供的试剂：铁屑、稀硫酸、NaOH溶液等。下列说法不正确的是(　　) A．烧瓶A中发生反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑ B．实验开始前先打开止水夹E，其目的是利用产生的H2将装置中的空气排尽 C．生成Fe(OH)2的操作：关闭止水夹E，使烧瓶A中FeSO4溶液压入装置B中进行反应 D．若取下装置B的橡皮塞，可观察到沉淀由白色迅速变为红褐色 D　解析：制取Fe(OH)2使用的试剂是FeSO4和NaOH溶液，但是一定要注意隔绝空气，防止氧气将生成的Fe(OH)2氧化，所以装置B中是NaOH溶液，A是产生FeSO4的装置，发生反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑，先打开止水夹E，让H2进入后续装置，将空气排出，再关闭E，A中的压强增大，FeSO4溶液在压强的作用下进入B中，与NaOH反应生成Fe(OH)2。根据分析，A中发生反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑，A正确；根据分析，打开止水夹E，可以利用产生的H2将装置中的空气排尽，B正确；根据分析，关闭止水夹E，使烧瓶A中FeSO4溶液压入装置B中形成Fe(OH)2，C正确；取下装置B的橡皮塞，Fe(OH)2被氧化，现象为白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，D错误。 5．(2024·烟台模拟)茶叶中铁元素的检验可经过以下四步完成：灼烧灰化→6 mol·L-1硝酸溶解→过滤→检测滤液中的铁元素。下列说法正确的是(　　) A．“灼烧灰化”选用的玻璃仪器有①②③ B．④用于配制6 mol·L-1硝酸时需洗净并烘干 C．“过滤”时需沿②向⑤中转移液体并小心搅拌 D．检测铁元素时，⑥悬垂于⑦的上方滴加KSCN溶液 D　解析：将茶叶“灼烧灰化”，应在坩埚中进行加热，不能在①烧杯中进行灼烧，用到的仪器有②和③，缺少必要的坩埚，需要时还可用到三脚架或铁架台等，故A错误；④容量瓶用于配制溶液时，洗干净即可，不要求烘干，故B错误；“过滤”时需沿②玻璃棒向⑤漏斗中转移液体，待液体自然流下进行过滤，不能进行搅拌，以防戳破滤纸导致过滤失败，故C错误；经过硝酸溶解后，滤液中的铁元素主要以Fe3+形式存在，检验滤液中的Fe3+，可用⑥胶头滴管取少量滤液于⑦试管中，滴加KSCN溶液检验，使用⑥胶头滴管时，需悬垂在仪器上方进行滴加，故D正确。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 6．已知氧化性：Fe3+>Cu2+>Fe2+。若在氯化铁溶液蚀刻铜印刷电路板后所得的溶液里加入过量锌片。下列说法正确的是(　　) A．Fe3+首先反应，转化为Fe B．反应开始时c(Fe2+)增大，然后又减小 C．Fe3+首先反应，转化为Fe2+ D．存在反应：Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu BC　解析：氯化铁溶液蚀刻铜印刷电路板后所得的溶液里含有Fe3+、Cu2+、Fe2+，氧化性：Fe3+>Cu2+>Fe2+，锌比铁活泼，加入过量的锌，Fe3+首先反应，生成Fe2+，c(Fe2+) 增大，然后发生反应：Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu，最后发生反应：Zn＋Fe2+===Zn2+＋Fe，c(Fe2+)减小；所以反应开始时，c(Fe2+)增大，然后又减小，故B、C正确。 7．室温下，探究0.1 mol·L-1FeCl3溶液的性质。下列实验方案不能达到探究目的的是(　　) 选项 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含有Fe3+ 向2 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液中滴加几滴KSCN溶液，观察溶液颜色变化 B Fe3+是否具有氧化性 向2 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液中滴加适量Na2S溶液，观察生成沉淀的颜色 C Fe3+能否催化H2O2分解 向2 mL 5%H2O2溶液中滴加几滴0.1 mol·L-1FeCl3溶液，观察滴加FeCl3溶液前后的气泡产生情况 D Fe3+与I－的反应是否存在限度 取2 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液和1 mL 0.1 mol·L-1KI溶液混合，充分反应后，再加2 mLCCl4，振荡、静置，取上层清液滴加少量KSCN溶液，观察溶液颜色变化 D　解析：含Fe3+的盐溶液遇到KSCN溶液时变为红色，A不符合题意；Fe3+和S2-发生反应：2Fe3+＋S2-===2Fe2+＋S↓，说明Fe3+具有氧化性，B不符合题意；若加入FeCl3溶液后产生气泡速率大，则说明Fe3+具有催化作用，C不符合题意；2Fe3+＋2I－===I2＋2Fe2+，FeCl3溶液过量，应使KI溶液过量，再滴加KSCN溶液，溶液显红色，否则不能证明Fe3+和I－的反应为可逆反应，故D符合题意。 8．利用矿铁厂的废铁屑(主要成分为Fe，含有沙土、油污、Fe3O4和FeO)制备磁性纳米Fe3O4的流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．预处理时，需要使用Na2CO3溶液，可将溶液进行适当升温 B．纳米Fe3O4属于胶体，能产生丁达尔效应 C．滤液B中加入NaOH溶液时，可观察到有白色沉淀生成，迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色 D．步骤⑤发生反应的离子方程式为Fe2+＋2FeOOH＋2OH－===Fe3O4＋2H2O B　解析：用废铁屑(主要成分为Fe，含有沙土、油污、Fe3O4和FeO)制备磁性纳米Fe3O4，废铁屑经预处理除去油污，再加入稀盐酸过滤得到滤液A，A中含有FeCl3、FeCl2，加入Fe还原Fe3+为Fe2+，得到的滤液B为FeCl2溶液，部分B溶液加入NaOH溶液得到含Fe(OH)2的浊液C，向C中加入H2O2溶液得到FeOOH，然后和FeCl2溶液混合，经多步反应得到纳米Fe3O4。预处理时，需要使用Na2CO3溶液，可将溶液进行适当升温，促进Na2CO3水解，溶液碱性增强，有利于油污水解，A正确；纳米Fe3O4属于纯净物，不属于胶体，不能产生丁达尔效应，B错误；滤液B的溶质为FeCl2，加入NaOH溶液，生成Fe(OH)2白色沉淀，然后发生反应，迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色的Fe(OH)3沉淀，C正确；FeOOH与滤液B中的FeCl2发生反应：2FeOOH＋Fe2+＋2OH－===Fe3O4＋2H2O，D正确。 三、非选择题 9．硫酸亚铁铵[FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O]俗称摩尔盐。硫酸亚铁在空气中易被氧化，但与硫酸铵反应生成摩尔盐后较稳定。模拟工业制备硫酸亚铁铵晶体的实验装置如图所示。回答下列问题： (1)先用饱和碳酸钠溶液煮沸铁屑(含少量油污、铁锈等)，再用清水洗净。用饱和碳酸钠溶液煮沸的目的是________________________________。 (2)按如图所示连接好装置，经检验气密性良好后加入相应的药品，打开K1、K2，关闭K3，装置B中发生反应的离子方程式可能是_____(填标号)。 A．Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑ B．2Fe＋6H＋===2Fe3+＋3H2↑ C．Fe2O3＋6H＋===2Fe3+＋3H2O D．2Fe3+＋Fe===3Fe2+ 铁屑快反应完时，打开______，关闭______，装置B中的溶液会流入装置A，其原因是_____________________________________________ ___________________________________________________________。 (3)常温下，将反应后的溶液放置一段时间，瓶底将结晶析出硫酸亚铁铵。为了测定晶体中Fe2+的含量，称取一份质量为4.0 g的硫酸亚铁铵晶体样品，配成溶液。用0.1 mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定至终点，消耗 KMnO4溶液体积为20.00 mL。反应到达滴定终点的现象为______________________________________ __________________________________________________________________， 计算晶体中Fe2+的质量分数为__________。 解析：(1)先用饱和碳酸钠溶液煮沸铁屑(含少量油污、铁锈等)，再用清水洗净。用饱和碳酸钠溶液煮沸的目的是使油污发生水解而除去。(2)将处理好的铁屑放入锥形瓶中，加入稀硫酸，锥形瓶中发生反应的离子方程式可能为Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑、Fe2O3＋6H＋===2Fe3+＋3H2O、2Fe3+＋Fe===3Fe2+，铁屑快反应完时，打开K3，关闭K1、K2，装置B中的溶液会流入装置A，其原因是装置B中产生氢气，使压强大于大气压。(3)反应到达滴定终点的现象为滴入最后半滴酸性KMnO4溶液后，溶液恰好变为浅红色且30 s内不褪色；由5FeSO4～KMnO4可知，晶体中Fe2+的质量分数为×100%＝14%。 答案：(1)使油污发生水解而除去　(2)ACD　K3　K1、K2　装置B中产生氢气，使压强大于大气压　(3)滴入最后半滴酸性KMnO4溶液后，溶液恰好变为浅红色且30 s内不褪色　14% 10．铁是人体必需的微量元素之一，某小组设计实验测定菠菜中铁的含量(m g/100 g，即每100 g菠菜中铁元素的质量)，实验过程如图所示： Ⅰ.配制溶液 Ⅱ.测定含量 下列说法正确的是(　　) A．灼烧时用到的主要仪器有蒸发皿、三脚架、泥三角、酒精灯 B．配制100 mL待测液时，若仰视容量瓶上的刻度线，浓度偏高 C．取少量待测液滴加KSCN溶液，溶液变为红色则含有Fe2+ D．该菠菜中铁的含量为2 800cV mg/100 g D　解析：100 g新鲜菠菜灼烧得到菠菜灰，菠菜灰中加入稀硫酸后，过滤得到滤液，滤液加水配成100 mL待测液；取10.00 mL待测液，滴加KMnO4溶液至溶液显紫色，将Fe2+完全氧化成Fe3+，并除去还原性的粒子，过滤、洗涤，加入过量锌粉，将Fe3+还原成Fe2+，用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定Fe2+，消耗KMnO4溶液V mL。灼烧时用到的主要仪器有坩埚、三脚架、泥三角、酒精灯，不需要蒸发皿，A项错误；配制100 mL待测液时，若仰视容量瓶上的刻度线，所配溶液的体积偏大，浓度偏低，B项错误；取少量待测液滴加KSCN溶液，溶液变为红色则含有Fe3+，不能判断是否含Fe2+，C项错误；根据5Fe2+＋＋8H＋===5Fe3+＋Mn2+＋4H2O和铁元素守恒，10.00 mL待测液中含铁的物质的量为5×c mol·L-1× L＝ mol，100 g菠菜中含铁的质量为 mol×56 g·mol-1×＝2.8cV g＝2 800cV mg，则该菠菜中铁的含量为2 800cV mg/100 g，D项正确。 11．某化学兴趣小组对绿矾(FeSO4·xH2O)的性质进行探究，进行以下实验： (1)绿矾溶液的性质：取少量绿矾样品，在试管中加水溶解，滴加KSCN溶液，无明显现象。在空气中用力振荡后静置，溶液逐渐变红，由此可得出结论：__________________________________________________ ___________________________________________(用离子方程式解释)。 (2)将绿矾(FeSO4·xH2O)溶于水，加入氢氧化钠溶液，白色沉淀很快变成了灰绿色，最后变成了红褐色，请用化学方程式解释沉淀颜色变化的原因：_____________________________________________________ ___________________________________________________________。 (3)测定绿矾中结晶水的含量：称量两端带开关K1和K2的石英玻璃管(装置A)的质量，记为m1 g。向石英玻璃管中装入一定量的样品，再次称量装置A的质量，记为m2 g。按如图所示连接好装置进行实验(夹持仪器已略去)。 ①仪器B的名称是__________。 ②实验时，下列操作步骤顺序正确的是 d→a→________→________→________→e(填标号)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。 a．点燃酒精灯，加热 b．熄灭酒精灯 c．关闭K1和K2 d．打开K1和K2，缓缓通入N2 e．称量A f．冷却至室温 ③实验前通入N2的目的是__________，实验时，如果按a→d→…的顺序操作，则x的测定结果__________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 (4)根据古籍记载，焙烧绿矾(FeSO4·7H2O)能制备铁红。某研究性学习小组对绿矾的焙烧反应进行探究，装置如下图所示。 若绿矾在空气中充分焙烧的过程中只生成一种酸性气体，则焙烧发生反应的化学方程式为_________________________________________。 解析：(1)滴加KSCN溶液，无明显现象说明不存在Fe3+。在空气中用力振荡后静置，溶液逐渐变红说明Fe2+被O2氧化为Fe3+，反应的离子方程式为4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋2H2O。(2)FeSO4加入氢氧化钠溶液生成Fe(OH)2，白色沉淀很快变成了灰绿色，最后变成了红褐色，原因是Fe(OH)2具有还原性，易被O2氧化生成Fe(OH)3，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。(3)①仪器B的名称是球形干燥管。②实验时，为避免Fe2+被氧化，应先通入N2，排尽装置中的空气，再进行加热，冷却至室温再称量固体质量的变化，则正确的顺序为d→a→b→f→c→e。③实验前通入N2的目的是排尽装置内的空气，防止Fe2+被氧化，分析题意可知，m(FeSO4)＝(m3－m1) g，m(H2O)＝(m2－m3) g，则n(H2O)＝ mol，n(FeSO4)＝mol，结晶水的数目等于，若实验时按a、d顺序操作，会导致FeSO4被氧化，则导致m3偏大，测定结果偏小。(4)绿矾充分焙烧的过程中只生成一种酸性气体，则反应的化学方程式为4FeSO4·7H2O＋O22Fe2O3＋4SO3＋28H2O。 答案：(1)4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋2H2O (2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (3)①球形干燥管　②b　f　c ③排尽装置中的空气　偏小 (4)4FeSO4·7H2O＋O2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 课时质量评价(十) 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1．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．铁粉遇空气放热，可用于制作暖贴 B．Fe2O3能与酸反应，可用于制作红色颜料 C．FeCl3溶液显酸性，可用于腐蚀印刷电路板上的铜 D．FeS难溶于水，可用于除去废水中微量六价铬[Cr(Ⅵ)] A　解析：暖贴中的铁粉遇空气放热，是铁和空气中的氧气等发生氧化还原反应而放出热量，故A正确；Fe2O3为红棕色固体，可用作红色颜料，与其能与酸反应无关，故B错误；FeCl3溶液具有氧化性，可以将铜氧化生成铜离子，与其显酸性无关，故C错误；FeS具有还原性，因此可除去废水中的微量六价铬[Cr(Ⅵ)]，与FeS的溶解性无关，故D错误。 2．下列有关铁及其化合物的说法正确的是(　　) A．铁在纯氧中燃烧或在高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4 B．在给定条件下，FeFe(OH)2所表示的物质间转化能实现 C．Fe(OH)3与HI溶液仅能发生中和反应 D．Fe3+极易水解，少量 FeCl3与足量Na2S溶液混合会因水解剧烈生成Fe(OH)3沉淀 A　解析：铁在纯氧中燃烧生成Fe3O4，铁在高温下和水蒸气反应生成Fe3O4和H2，因此铁在纯氧中燃烧或在高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4，故A正确；Fe和Cl2反应生成FeCl3，不能生成FeCl2，故B错误；Fe(OH)3与HI溶液反应的离子方程式为2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－===2Fe2+＋I2＋6H2O，发生了氧化还原反应，故C错误；Fe3+具有较强氧化性，少量FeCl3与足量Na2S溶液反应生成FeS沉淀、S，不会因水解反应生成Fe(OH)3沉淀，故D错误。 3．含铁物质或粒子所带电荷数与化合价的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．若M为氢氧化物，则制备M所用的溶液需先煮沸 B．常温下，可以用R制的容器盛装浓硝酸 C．可用KSCN溶液检验N D．Fe3+与强氧化剂在碱性条件下可反应生成 C　解析：M中铁元素的化合价为＋2价，容易被氧化，则制备M所用的溶液需先煮沸，A正确；R为单质铁，常温时遇到浓硝酸会钝化，故可以用R制的容器盛装浓硝酸，B正确；N中铁元素为＋2价，且电荷数为＋2，则N为Fe2+，Fe2+不能用KSCN溶液检验，C错误；中铁元素为＋6价，则Fe3+与强氧化剂在碱性条件下反应可生成，D正确。 4．如图所示装置，可用以制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验提供的试剂：铁屑、稀硫酸、NaOH溶液等。下列说法不正确的是(　　) A．烧瓶A中发生反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑ B．实验开始前先打开止水夹E，其目的是利用产生的H2将装置中的空气排尽 C．生成Fe(OH)2的操作：关闭止水夹E，使烧瓶A中FeSO4溶液压入装置B中进行反应 D．若取下装置B的橡皮塞，可观察到沉淀由白色迅速变为红褐色 D　解析：制取Fe(OH)2使用的试剂是FeSO4和NaOH溶液，但是一定要注意隔绝空气，防止氧气将生成的Fe(OH)2氧化，所以装置B中是NaOH溶液，A是产生FeSO4的装置，发生反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑，先打开止水夹E，让H2进入后续装置，将空气排出，再关闭E，A中的压强增大，FeSO4溶液在压强的作用下进入B中，与NaOH反应生成Fe(OH)2。根据分析，A中发生反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑，A正确；根据分析，打开止水夹E，可以利用产生的H2将装置中的空气排尽，B正确；根据分析，关闭止水夹E，使烧瓶A中FeSO4溶液压入装置B中形成Fe(OH)2，C正确；取下装置B的橡皮塞，Fe(OH)2被氧化，现象为白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，D错误。 5．(2024·烟台模拟)茶叶中铁元素的检验可经过以下四步完成：灼烧灰化→6 mol·L-1硝酸溶解→过滤→检测滤液中的铁元素。下列说法正确的是(　　) A．“灼烧灰化”选用的玻璃仪器有①②③ B．④用于配制6 mol·L-1硝酸时需洗净并烘干 C．“过滤”时需沿②向⑤中转移液体并小心搅拌 D．检测铁元素时，⑥悬垂于⑦的上方滴加KSCN溶液 D　解析：将茶叶“灼烧灰化”，应在坩埚中进行加热，不能在①烧杯中进行灼烧，用到的仪器有②和③，缺少必要的坩埚，需要时还可用到三脚架或铁架台等，故A错误；④容量瓶用于配制溶液时，洗干净即可，不要求烘干，故B错误；“过滤”时需沿②玻璃棒向⑤漏斗中转移液体，待液体自然流下进行过滤，不能进行搅拌，以防戳破滤纸导致过滤失败，故C错误；经过硝酸溶解后，滤液中的铁元素主要以Fe3+形式存在，检验滤液中的Fe3+，可用⑥胶头滴管取少量滤液于⑦试管中，滴加KSCN溶液检验，使用⑥胶头滴管时，需悬垂在仪器上方进行滴加，故D正确。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 6．已知氧化性：Fe3+>Cu2+>Fe2+。若在氯化铁溶液蚀刻铜印刷电路板后所得的溶液里加入过量锌片。下列说法正确的是(　　) A．Fe3+首先反应，转化为Fe B．反应开始时c(Fe2+)增大，然后又减小 C．Fe3+首先反应，转化为Fe2+ D．存在反应：Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu BC　解析：氯化铁溶液蚀刻铜印刷电路板后所得的溶液里含有Fe3+、Cu2+、Fe2+，氧化性：Fe3+>Cu2+>Fe2+，锌比铁活泼，加入过量的锌，Fe3+首先反应，生成Fe2+，c(Fe2+) 增大，然后发生反应：Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu，最后发生反应：Zn＋Fe2+===Zn2+＋Fe，c(Fe2+)减小；所以反应开始时，c(Fe2+)增大，然后又减小，故B、C正确。 7．室温下，探究0.1 mol·L-1FeCl3溶液的性质。下列实验方案不能达到探究目的的是(　　) 选项 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含有Fe3+ 向2 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液中滴加几滴KSCN溶液，观察溶液颜色变化 B Fe3+是否具有氧化性 向2 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液中滴加适量Na2S溶液，观察生成沉淀的颜色 C Fe3+能否催化H2O2分解 向2 mL 5%H2O2溶液中滴加几滴0.1 mol·L-1FeCl3溶液，观察滴加FeCl3溶液前后的气泡产生情况 D Fe3+与I－的反应是否存在限度 取2 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液和1 mL 0.1 mol·L-1KI溶液混合，充分反应后，再加2 mLCCl4，振荡、静置，取上层清液滴加少量KSCN溶液，观察溶液颜色变化 D　解析：含Fe3+的盐溶液遇到KSCN溶液时变为红色，A不符合题意；Fe3+和S2-发生反应：2Fe3+＋S2-===2Fe2+＋S↓，说明Fe3+具有氧化性，B不符合题意；若加入FeCl3溶液后产生气泡速率大，则说明Fe3+具有催化作用，C不符合题意；2Fe3+＋2I－===I2＋2Fe2+，FeCl3溶液过量，应使KI溶液过量，再滴加KSCN溶液，溶液显红色，否则不能证明Fe3+和I－的反应为可逆反应，故D符合题意。 8．利用矿铁厂的废铁屑(主要成分为Fe，含有沙土、油污、Fe3O4和FeO)制备磁性纳米Fe3O4的流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．预处理时，需要使用Na2CO3溶液，可将溶液进行适当升温 B．纳米Fe3O4属于胶体，能产生丁达尔效应 C．滤液B中加入NaOH溶液时，可观察到有白色沉淀生成，迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色 D．步骤⑤发生反应的离子方程式为Fe2+＋2FeOOH＋2OH－===Fe3O4＋2H2O B　解析：用废铁屑(主要成分为Fe，含有沙土、油污、Fe3O4和FeO)制备磁性纳米Fe3O4，废铁屑经预处理除去油污，再加入稀盐酸过滤得到滤液A，A中含有FeCl3、FeCl2，加入Fe还原Fe3+为Fe2+，得到的滤液B为FeCl2溶液，部分B溶液加入NaOH溶液得到含Fe(OH)2的浊液C，向C中加入H2O2溶液得到FeOOH，然后和FeCl2溶液混合，经多步反应得到纳米Fe3O4。预处理时，需要使用Na2CO3溶液，可将溶液进行适当升温，促进Na2CO3水解，溶液碱性增强，有利于油污水解，A正确；纳米Fe3O4属于纯净物，不属于胶体，不能产生丁达尔效应，B错误；滤液B的溶质为FeCl2，加入NaOH溶液，生成Fe(OH)2白色沉淀，然后发生反应，迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色的Fe(OH)3沉淀，C正确；FeOOH与滤液B中的FeCl2发生反应：2FeOOH＋Fe2+＋2OH－===Fe3O4＋2H2O，D正确。 三、非选择题 9．硫酸亚铁铵[FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O]俗称摩尔盐。硫酸亚铁在空气中易被氧化，但与硫酸铵反应生成摩尔盐后较稳定。模拟工业制备硫酸亚铁铵晶体的实验装置如图所示。回答下列问题： (1)先用饱和碳酸钠溶液煮沸铁屑(含少量油污、铁锈等)，再用清水洗净。用饱和碳酸钠溶液煮沸的目的是________________________________。 (2)按如图所示连接好装置，经检验气密性良好后加入相应的药品，打开K1、K2，关闭K3，装置B中发生反应的离子方程式可能是_____(填标号)。 A．Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑ B．2Fe＋6H＋===2Fe3+＋3H2↑ C．Fe2O3＋6H＋===2Fe3+＋3H2O D．2Fe3+＋Fe===3Fe2+ 铁屑快反应完时，打开______，关闭______，装置B中的溶液会流入装置A，其原因是_____________________________________________ ___________________________________________________________。 (3)常温下，将反应后的溶液放置一段时间，瓶底将结晶析出硫酸亚铁铵。为了测定晶体中Fe2+的含量，称取一份质量为4.0 g的硫酸亚铁铵晶体样品，配成溶液。用0.1 mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定至终点，消耗 KMnO4溶液体积为20.00 mL。反应到达滴定终点的现象为____________________________________________________________ ___________________________________________________________， 计算晶体中Fe2+的质量分数为__________。 解析：(1)先用饱和碳酸钠溶液煮沸铁屑(含少量油污、铁锈等)，再用清水洗净。用饱和碳酸钠溶液煮沸的目的是使油污发生水解而除去。(2)将处理好的铁屑放入锥形瓶中，加入稀硫酸，锥形瓶中发生反应的离子方程式可能为Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑、Fe2O3＋6H＋===2Fe3+＋3H2O、2Fe3+＋Fe===3Fe2+，铁屑快反应完时，打开K3，关闭K1、K2，装置B中的溶液会流入装置A，其原因是装置B中产生氢气，使压强大于大气压。(3)反应到达滴定终点的现象为滴入最后半滴酸性KMnO4溶液后，溶液恰好变为浅红色且30 s内不褪色；由5FeSO4～KMnO4可知，晶体中Fe2+的质量分数为×100%＝14%。 答案：(1)使油污发生水解而除去　(2)ACD　K3　K1、K2　装置B中产生氢气，使压强大于大气压　(3)滴入最后半滴酸性KMnO4溶液后，溶液恰好变为浅红色且30 s内不褪色　14% 10．铁是人体必需的微量元素之一，某小组设计实验测定菠菜中铁的含量(m g/100 g，即每100 g菠菜中铁元素的质量)，实验过程如图所示： Ⅰ.配制溶液 Ⅱ.测定含量 下列说法正确的是(　　) A．灼烧时用到的主要仪器有蒸发皿、三脚架、泥三角、酒精灯 B．配制100 mL待测液时，若仰视容量瓶上的刻度线，浓度偏高 C．取少量待测液滴加KSCN溶液，溶液变为红色则含有Fe2+ D．该菠菜中铁的含量为2 800cV mg/100 g D　解析：100 g新鲜菠菜灼烧得到菠菜灰，菠菜灰中加入稀硫酸后，过滤得到滤液，滤液加水配成100 mL待测液；取10.00 mL待测液，滴加KMnO4溶液至溶液显紫色，将Fe2+完全氧化成Fe3+，并除去还原性的粒子，过滤、洗涤，加入过量锌粉，将Fe3+还原成Fe2+，用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定Fe2+，消耗KMnO4溶液V mL。灼烧时用到的主要仪器有坩埚、三脚架、泥三角、酒精灯，不需要蒸发皿，A项错误；配制100 mL待测液时，若仰视容量瓶上的刻度线，所配溶液的体积偏大，浓度偏低，B项错误；取少量待测液滴加KSCN溶液，溶液变为红色则含有Fe3+，不能判断是否含Fe2+，C项错误；根据5Fe2+＋＋8H＋===5Fe3+＋Mn2+＋4H2O和铁元素守恒，10.00 mL待测液中含铁的物质的量为5×c mol·L-1× L＝ mol，100 g菠菜中含铁的质量为 mol×56 g·mol-1×＝2.8cV g＝2 800cV mg，则该菠菜中铁的含量为2 800cV mg/100 g，D项正确。 11．某化学兴趣小组对绿矾(FeSO4·xH2O)的性质进行探究，进行以下实验： (1)绿矾溶液的性质：取少量绿矾样品，在试管中加水溶解，滴加KSCN溶液，无明显现象。在空气中用力振荡后静置，溶液逐渐变红，由此可得出结论：__________________________________________________ ___________________________________________(用离子方程式解释)。 (2)将绿矾(FeSO4·xH2O)溶于水，加入氢氧化钠溶液，白色沉淀很快变成了灰绿色，最后变成了红褐色，请用化学方程式解释沉淀颜色变化的原因：_____________________________________________________ ___________________________________________________________。 (3)测定绿矾中结晶水的含量：称量两端带开关K1和K2的石英玻璃管(装置A)的质量，记为m1 g。向石英玻璃管中装入一定量的样品，再次称量装置A的质量，记为m2 g。按如图所示连接好装置进行实验(夹持仪器已略去)。 ①仪器B的名称是__________。 ②实验时，下列操作步骤顺序正确的是 d→a→________→________→________→e(填标号)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。 a．点燃酒精灯，加热 b．熄灭酒精灯 c．关闭K1和K2 d．打开K1和K2，缓缓通入N2 e．称量A f．冷却至室温 ③实验前通入N2的目的是__________，实验时，如果按a→d→…的顺序操作，则x的测定结果__________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 (4)根据古籍记载，焙烧绿矾(FeSO4·7H2O)能制备铁红。某研究性学习小组对绿矾的焙烧反应进行探究，装置如下图所示。 若绿矾在空气中充分焙烧的过程中只生成一种酸性气体，则焙烧发生反应的化学方程式为_________________________________________。 解析：(1)滴加KSCN溶液，无明显现象说明不存在Fe3+。在空气中用力振荡后静置，溶液逐渐变红说明Fe2+被O2氧化为Fe3+，反应的离子方程式为4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋2H2O。(2)FeSO4加入氢氧化钠溶液生成Fe(OH)2，白色沉淀很快变成了灰绿色，最后变成了红褐色，原因是Fe(OH)2具有还原性，易被O2氧化生成Fe(OH)3，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。(3)①仪器B的名称是球形干燥管。②实验时，为避免Fe2+被氧化，应先通入N2，排尽装置中的空气，再进行加热，冷却至室温再称量固体质量的变化，则正确的顺序为d→a→b→f→c→e。③实验前通入N2的目的是排尽装置内的空气，防止Fe2+被氧化，分析题意可知，m(FeSO4)＝(m3－m1) g，m(H2O)＝(m2－m3) g，则n(H2O)＝ mol，n(FeSO4)＝mol，结晶水的数目等于，若实验时按a、d顺序操作，会导致FeSO4被氧化，则导致m3偏大，测定结果偏小。(4)绿矾充分焙烧的过程中只生成一种酸性气体，则反应的化学方程式为4FeSO4·7H2O＋O22Fe2O3＋4SO3＋28H2O。 答案：(1)4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋2H2O (2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (3)①球形干燥管　②b　f　c ③排尽装置中的空气　偏小 (4)4FeSO4·7H2O＋O2 学科网（北京）股份有限公司 $$