内容正文:
第一节 铁及其化合物
★[课程标准]
1.结合真实情景中的应用实例或通过实验探究,了解铁及其重要化合物的主要性质.
2.了解铁及其重要化合物在生产、生活中的应用.
3.了解铁及其化合物的制备方法.
学生用书 P80
考点一 铁及其氧化物和氢氧化物
一、铁
1.铁的存在:在地壳中铁的含量位于第四位,在自然
界中主要以化合态存在.
2.铁的性质
(1)物理性质
纯铁具有银白色金属光泽和良好的延展性,是电
和热的良导体,具有能被磁铁吸引的特性.纯铁
的抗腐蚀力相当强.
(2)化学性质:铁是较活泼的金属,发生化学反应时一
般生成+2价、+3价两种价态的化合物.
Ⅰ.与非金属反应
化学方程式
与S反应 Fe+S
△
FeS
与I2 反应 Fe+I2
△
FeI2
与O2 反应 3Fe+2O2
点燃
Fe3O4
与Cl2 反应 2Fe+3Cl2
点燃
2FeCl3
结论 O2、Cl2 的氧化性比S、I2 的强
Ⅱ.与水反应
Fe与水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)
高温
Fe3O4+4H2.
Ⅲ.与酸反应
a.与非氧化性酸反应产生氢气
Fe与稀 H2SO4 反应的化学方程式为Fe+H2SO4
FeSO4+H2↑.
b.与氧化性酸反应不生成氢气
过量Fe与稀 HNO3 反应的化学方程式为3Fe+
8HNO3(稀)3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O.
少量铁 与 稀 HNO3 反 应 的 化 学 方 程 式 为Fe+
4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O.
c.铁与硫酸、硝酸的混合溶液反应顺序总结
足量铁与稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反应,则可利
用离子反应分析,依次发生反应:Fe+NO-3 +4H+
Fe3++NO↑+2H2O、2Fe3++Fe3Fe2+、
Fe+2H+Fe2++H2↑(若 H+ 量不足,该反应
不再发生).
铁遇冷的浓 HNO3、浓 H2SO4 时表面会生成一层
致密的氧化物薄膜,化学上称之为钝化,属于化学
变化.
Ⅳ.与盐反应
Fe与CuSO4、FeCl3 溶液反应的化学方程式分别为
Fe+CuSO4 FeSO4+Cu、Fe+2FeCl3
3FeCl2.
(1)铁元素有+2价、+3价等价态,反应环境不同,
反应产物也可能不同,铁与非氧化性酸反应生成
Fe2+.少量Fe与氧化性酸反应生成Fe3+,过量
Fe与氧化性酸反应生成Fe2+.
(2)许多题目将反应Fe+2Fe3+3Fe2+设置为隐
藏反应,如Fe与Fe2O3 的混合物溶于盐酸时,
需要注意生成的Fe3+还能氧化单质铁.
二、铁的氧化物和氢氧化物
1.铁的氧化物
物质
FeO
(氧化亚铁)
Fe2O3
(氧化铁)
Fe3O4(Fe2O3FeO)
(四氧化三铁)
铁的价态 +2价 +3价
+2价(占13
)、+3
价(占2
3
)
色、态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体
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俗名 无 铁红 磁性氧化铁
化
学
性
质
与非氧化
性酸反应
FeO+2H+
Fe2++H2O
Fe2O3+6H+
2Fe3++3H2O
Fe3O4 + 8H+
Fe2++2Fe3++4H2O
与氧化性
酸反应
3FeO+10HNO3
(稀) 3Fe
(NO3)3+NO↑
+5H2O
Fe2O3+6HNO3
2Fe(NO3)3
+3H2O
3Fe3O4 + 28HNO3
(稀)9Fe(NO3)3
+NO↑+14H2O
与还原性
酸反应
FeO+2HI
FeI2+H2O
Fe2O3+6HI
2FeI2+I2+3H2O
Fe3O4 + 8HI
3FeI2+I2+4H2O
与还原
剂反应
FeO+CO
高温
Fe+CO2
Fe2O3 + 3CO
高温
2Fe+3CO2
Fe3O4 + 4CO
高温
3Fe+4CO2
2.铁的氢氧化物
物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3
铁的价态 +2价 +3价
色、态 白色固体 红褐色固体
化
学
性
质
与非氧化
性酸反应
Fe(OH)2 +2HCl
FeCl2+2H2O
Fe(OH)3+3HCl
FeCl3+3H2O
与氧化性
酸反应
3Fe(OH)2+10HNO3(稀)
3Fe(NO3)3+NO↑
+8H2O
Fe(OH)3+3HNO3
Fe(NO3)3+3H2O
与还原性
酸反应
Fe(OH)2+2HIFeI2
+2H2O
2Fe(OH)3 +6HI
2FeI2+I2+6H2O
热稳定性
不稳定:Fe(OH)2
△
FeO
+H2O(隔绝空气)
不稳定:2Fe(OH)3
△
Fe2O3+3H2O
制法 可溶性碱与亚铁盐溶液反应 可溶性碱与铁盐溶液反应
转化
4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,颜色变化:白
色→灰绿色→红褐色
分析铁的化合物时的“两分清”
(1)价态要分清
要注意单质铁被不同氧化剂氧化时,产物不同;要
注意不同价态的化合物所表现的不同的化学性质,
如Fe3+以氧化性为主,Fe2+以还原性为主.
(2)颜色要分清
铁的化合物“五颜六色”,一定要记牢:Fe2+ 溶液
为浅绿色,Fe3+ 溶液为棕黄色,Fe(SCN)3 溶液
为红色,Fe(OH)3 胶体为红褐色,Fe(OH)2 沉
淀在空气中的颜色变化为白色→灰绿色→红褐
色,Fe(OH)3 沉淀为红褐色固体,Fe2O3 为红棕
色,Fe3O4、FeO、FeS均为黑色.
1.易错辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)FeCl3 腐蚀Cu刻制印刷电路板,说明铁比铜金
属性强 (×)
(2)Fe分别与Cl2 和盐酸反应所得氯化物相同(×)
(3)常温下可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸
(√)
(4)铁是较活泼的金属,它与卤素单质(X2)反应生
成物均为FeX2 (×)
(5)铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得
到Fe3O4 (√)
(6)配制氯化铁溶液时,将氯化铁溶解在较浓的盐
酸中再加水稀释 (√)
(7)Fe2O3
HCl(aq)
→FeCl3
(aq)
△
→无水FeCl3
,在给
定的条件下能实现转化 (×)
2.铁有+2、+3价两种价态,单质铁与 (填下列
编号,下同)反应时只生成+3价铁;与
反应时只生成+2价铁;与 反应时既生成+2
价铁也生成+3价铁.
所选试剂:①Cl2 ②O2 ③H2O(g) ④S
⑤盐酸 ⑥稀硝酸(足量) ⑦稀硫酸
⑧CuSO4 溶液 ⑨FeCl3 溶液
答案:①⑥ ④⑤⑦⑧⑨ ②③
◆[题组1] 铁及其化合物的性质
1.(2025河北省沧州市调研)磁石有纳气平喘的功
能,«本草经集注»中有磁石炮制用药的记载:能吸
针者为上品,称净磁石,采集日久,为呆磁石;取上
品武火煅至红透,醋淬,此法后代一直沿用,下列有
关磁石说法正确的是 ( )
A.上品净磁石为纯净物
B.净磁石采集日久变为呆磁石,是发生了分解反应
的缘故
C.磁石的主要成分是Fe3O4
D.醋淬磁石涉及氧化还原反应
答案:C
2.纳米Fe3O4 晶体材料可以作为核磁共振造影增强
剂,用于疾病的诊断和治疗,其制备过程如图所示,
下列叙述不合理的是 ( )
49
高考总复习 化学(LK)
A.在反应②中, 的作用可能是促进氯化铁
水解
B.直接加热FeCl3 溶液也可以得到Fe3O4
C.反应③的化学方程式是6FeOOH+CO
2Fe3O4+3H2O+CO2
D.纳米四氧化三铁形成的分散系,有可能产生丁
达尔效应
答案:B
◆[题组2] 有关铁及其化合物的计算
3.把22.4g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中,如反
应只收集到0.3molNO2 和0.2molNO,下列说
法正确的是 ( )
A.反应后生成的盐只为Fe(NO3)3
B.反应后生成的盐只为Fe(NO3)2
C.反应后生成的盐为Fe(NO3)3 和Fe(NO3)2,其
物质的量之比为1∶3
D.反应后生成的盐为Fe(NO3)3 和Fe(NO3)2,其
物质的量之比为3∶1
答案:C
4.(2025海南海口期末)某铁的“氧化物”样品,用
5mol/L的盐酸140mL恰好完全溶解,所得溶液
还能吸收标准状况下056L氯气,使其中Fe2+全
部转化为Fe3+.该样品可能的化学式是 ( )
A.Fe2O3 B.Fe3O4
C.Fe4O5 D.Fe5O7
解析:D [铁的“氧化物”样品,用5mol/L的盐酸
140mL恰好完全溶解,HCl的物质的量为07mol,则
生成H2O的物质的量为035mol,从而得出铁的“氧
化物”中O原子的物质的量为035mol;标准状况下
056L氯气的物质的量为0025mol,此时溶质全部为
FeCl3,Cl- 的物质的量为07mol+0025mol×2=
075mol,由此得出铁的“氧化物”中Fe原子的物质的
量为025mol,该样品中Fe、O的原子个数比为025mol
∶035mol=5∶7,则该样品可能的化学式是Fe5O7.]
◆[题组3] Fe(OH)2 的制备
5.(2025山东枣庄三中月考)有关铁的化合物的说
法中,错误的是 ( )
A.Fe(OH)2 是一种黑色固体,不稳定,在空气中易
被氧化转变为红褐色
B.由图示操作可制取Fe(OH)2
C.Fe3O4、Fe(OH)3 都可以由化合反应制得
D.Fe(OH)3 胶体呈红褐色、透明,能产生丁达尔
效应
解析:A [Fe(OH)2 是一种白色固体,A错误;煤
油能减少FeSO4 溶液与氧气接触,可以避免试管
中部分氧气对氢氧化亚铁的氧化,B正确;铁在氧
气 中 燃 烧 可 生 成 Fe3O4,可 通 过 化 合 反 应
4Fe(OH)2+2H2O+O2 4Fe(OH)3 来 制 取
Fe(OH)3,C正确;Fe(OH)3 胶体呈红褐色、透明,
能产生丁达尔效应,D正确.]
6.(2025河北保定期末)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为
.
(2)⑤中的苯能否用CCl4 替换 ,理由是
.
(3)若用④制备,试管中的现象为 ,有关
反应的化学方程式为
.
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)打开止水夹a,铁与稀硫酸反应产生氢气,让氢
气赶尽装置内空气,当B中导管处氢气纯净,关闭
止水 夹a,FeSO4 溶 液 被 压 入 到 氢 气 保 护 下 的
NaOH溶液中 (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+
2NaOHFe(OH)2↓+Na2SO4、4Fe(OH)2+
O2+2H2O4Fe(OH)3
防止Fe(OH)2 氧化的方法
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸,驱除溶液中的氧气.
(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚
铁盐溶液的试管底部,并慢慢挤出NaOH溶液.
(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气,如 H2、N2、稀有
气体等.
(4)在亚铁盐溶液上面加保护层,如苯、植物油等.
(5)用Fe作阳极,石墨作阴极,电解NaOH溶液,利
用新产生的Fe2+与OH-反应制取.
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第三章 物质的性质与转化
考点二 Fe2+、Fe3+的性质、转化及检验
一、亚铁盐和铁盐
1.亚铁盐(Fe2+)
含有Fe2+的溶液呈浅绿色,Fe2+既有氧化性,又有
还原性,Fe2+ 与Zn、Cl2 反应的离子方程式分别为
Zn+Fe2+ Zn2+ +Fe,2Fe2+ +Cl2 2Fe3+
+2Cl-.
2.铁盐(Fe3+)
(1)氧化性:含有Fe3+ 的溶液呈棕黄色,Fe3+ 具有氧
化性,Fe3+与Cu反应的离子方程式为2Fe3++Cu
2Fe2++Cu2+.
(2)特 性:含 有 Fe3+ 的 盐 溶 液 遇 到KSCN 时 变 成
红色.
(3)易水解:FeCl3 滴入沸水中的化学方程式:FeCl3+
3H2O
△
Fe(OH)3(胶体)+3HCl.
二、Fe2+、Fe3+的检验
1.Fe2+的检验
(1)样品溶液
滴加KSCN溶液
→无现象
滴加氯水
或双氧水→溶液变
红色,证明含有Fe2+.
(2)样品溶液
加入氢氧化钠溶液
→产生白色絮状沉淀
,迅
速变成灰绿色,最终变为红褐色,证明有Fe2+.
(3)样品溶液
加入K3[Fe(CN)6]溶液
→生成蓝色沉淀
,证
明有Fe2+.
2.Fe3+的检验
(1)样品溶液
滴加KSCN溶液
→溶 液 变 红 色
,证 明 含
有Fe3+.
(2)样品溶液
加入氢氧化钠溶液
→产生红褐色沉淀
,证明
有Fe3+存在.
3.含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验
(1)Fe3+的检验:
① 混合溶液
滴加KSCN溶液
→溶液变红色
,说明含
有Fe3+.
② 混合溶液
淀粉GKI试剂
→试 纸 变 蓝 色
,说 明 含
有Fe3+.
(2)Fe2+的检验:
① 混合溶液
滴加酸性
KMnO4 溶液
→KMnO4 溶液褪色,说明
含有Fe2+.
② 混合溶液
滴加溴水
→溴水褪色
,说明含有Fe2+.
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后的混合溶液加入到足量的新
制氯水中(新制氯水可以氧化SCN-).
(2)当溶液浓度较稀时,利用观察法或加 NaOH 溶
液的方法都不宜检验Fe2+和Fe3+的存在.
(3)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 溶液,
有干扰).
(4)检验Fe2+、Fe3+的其他方法
①检验 Fe2+ 最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾
K3[Fe(CN)6]溶液:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-
Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色).
②检验Fe3+也可用苯酚(C6H5OH),在FeCl3 溶
液中滴加苯酚,溶液显紫色.
1.易错辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)向某溶液中滴加 KSCN溶液,溶液不变色,滴
加氯水后溶液显红色,该溶液中一定含有Fe2+
(√)
(2)硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的H2O2 的离子
方程式为:Fe2++2H++H2O2Fe3++2H2O(×)
(3)FeCl3 溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为
Fe3++3SCN-Fe(SCN)3↓ (×)
(4)检验绿矾晶体是否已氧化变质,可将绿矾晶体
溶于稀H2SO4 后滴加KSCN溶液,再观察溶液是
否变红 (√)
(5)中性溶液中可能大量存在Fe3+、K+、Cl-、SO2-4
(×)
(6)Fe
Cl2
点燃→FeCl2
NaOH(aq)
→Fe(OH)2 中的反应均
能实现 (×)
(7)向某溶液中加入含Fe2+ 的溶液后,无明显变
化.当再滴加几滴新制氯水后,混合液变成红色,
则该溶液中一定含有SCN- (√)
2.下列括号内的为杂质,请选择合适的试剂进行
除杂.
(1)Fe2+(Fe3+): ;
(2)FeCl3(FeCl2): ;
(3)FeCl2(CuCl2): ;
(4)Fe(Al): ;
(5)Fe2O3(Al2O3、SiO2): ;
(6)Cu2+ (Fe2+ ):原 溶 液
加 或通
→ Cu
2+
(Fe3+)加 过 量 或 或
Fe(OH)3、Cu2+
过滤
→含Cu2+溶液.
69
高考总复习 化学(LK)
答案:(1)加过量铁粉,过滤
(2)加氯水或H2O2
(3)加过量铁粉,过滤
(4)加过量强碱溶液,过滤
(5)加过量强碱溶液,过滤
(6)H2O2 Cl2 Cu(OH)2 CuO Cu2(OH)2CO3
◆[题组1] Fe2+、Fe3+的相互转化
1.(2025陕西咸阳期末)实验室常采用点滴板来完
成部分实验,既可节约药品,又便于观察实验现象.
对图中所示实验说法错误的是 ( )
A.将少量新制氯水滴入1号或2号孔穴中,都体现
了新制氯水的漂白性
B.向3号孔穴中加稀硫酸后,若滴入少量 KSCN
溶液,溶液变红,则溶液中存在Fe3+
C.向3号孔穴中加稀硫酸后,若滴入少量酸性
KMnO4 溶 液,溶 液 紫 色 褪 去,则 溶 液 中 存
在Fe2+
D.向4号孔穴中滴加FeCl3 溶液,有气泡冒出并产
生红褐色沉淀
解析:A [A.新制氯水滴加到pH 试纸,先变红,
后褪色,体现新制氯水的漂白性,滴加到KIG淀粉溶
液中反应生成碘单质,淀粉遇碘变蓝,体现新制氯
水的氧化性,A项错误;B.生锈铁屑滴加稀硫酸后
生成铁离子,铁离子可与未生锈的铁屑反应生成亚
铁离子,加入 KSCN溶液,溶液变红色,说明溶液
中还存在Fe3+,B项正确;C.生锈铁屑加稀硫酸反
应后,铁锈会生成铁离子、铁会生成亚铁离子,铁离
子不能被高锰酸钾氧化,但亚铁离子能被酸性高锰
酸钾溶液氧化,若加入 KMnO4 溶液褪色,说明该
溶液中有Fe2+存在,C项正确;D.过氧化钠有强氧
化性,Na2O2 固体中滴加FeCl3 溶液后,Na2O2 先
与水 反 应 生 成 氢 氧 化 钠 和 氧 气,氢 氧 化 钠 再 与
FeCl3 反应生成氢氧化铁红褐色沉淀,故向 Na2O2
固体中滴加FeCl3 溶液,有气泡冒出并产生红褐色
沉淀,D项正确.]
2.(2025安徽六安期末)如图是一种综合处理SO2
废气的工艺流程.下列说法正确的是 ( )
溶液a
Fe2(SO4)3
酸性溶液
含SO2 的
尾气
↓
Ⅰ →
溶液b
空气
↓
Ⅱ→ 溶液c
↑
A.加入Fe2O3 可以使溶液c转化为溶液a
B.溶液b中阳离子只有Fe2+
C.溶液a→b的反应中,每消耗64gSO2,就有
2molFe3+被氧化为Fe2+
D.操作Ⅱ发生反应的离子方程式为4Fe2++2H+
+O24Fe3++2H2O
解析:A [硫酸铁溶液和二氧化硫反应生成硫酸
亚铁 和 硫 酸,硫 酸 亚 铁 和 氧 气 反 应 生 成 硫 酸 铁.
A.溶液c中含有硫酸铁和硫酸,硫酸和Fe2O3 反
应生成硫酸铁和水,加入Fe2O3 能使溶液c转化为
溶液a,故A正确;B.溶液a转化为溶液b的反应
中,发 生 反 应 Fe2 (SO4)3 +SO2 +2H2O
2FeSO4+2H2SO4,溶液b中阳离子一定有Fe2+、
H+,故B错误;C.溶液a转化为溶液b的反应中,
发生反应Fe2(SO4)3+SO2+2H2O2FeSO4+
2H2SO4,64gSO2 的 物 质 的 量 为
64g
64g/mol=
1mol,每消耗1molSO2,就有2molFe3+ 被还原
为Fe2+,故C错误;D.溶液b中通入空气,硫酸亚
铁被氧化为硫酸铁,反应的离子方程式为4Fe2++
4H++O24Fe3++2H2O,故D错误.]
“铁三角”中的转化关系
◆[题组2] Fe2+、Fe3+的检验
3.将0.2molL-1的 KI溶液和0.05molL-1
Fe2(SO4)3 溶液等体积混合充分反应后,取混合液
分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡
2Fe3++2I- 2Fe2++I2 的是 ( )
A.向混合液中滴入KSCN溶液,溶液变红色
B.向混合液中滴入AgNO3 溶液,有黄色沉淀生成
C.向混合液中滴入 K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉
淀生成
D.向混合液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色
答案:A
4.(2025泰安市高三检测)古老而神奇的蓝色染料
普鲁士蓝的合成方法如下(黄色溶液俗称黄血盐),
基于普鲁士蓝合成原理可以检测食品中是否含有
CN-,方法是:在食品待测液中加入硫酸酸化,再用
FeSO4 碱性试纸检测,若试纸变蓝,说明食品中含
有CN-.以下说法不正确
的是 ( )
79
第三章 物质的性质与转化
牛血
草木灰
高温
ⅰ
→
水浸
过滤→
黄色溶液
K+、[Fe(CN)6]4-
FeCl3 溶液
ⅱ →
蓝色沉淀
Fe4[Fe(CN)6]3
A.黄色溶液中铁元素的价态为+2价
B.黄血盐溶液可以检测Fe3+
C.反应ⅱ的离子方程式是3[Fe(CN)6]4-+4Fe3+
Fe4[Fe(CN)6]3↓
D.试纸变蓝的原因是FeSO4 碱性试纸中的Fe2+与
CN-反应生成蓝色沉淀
答案:D
◆[题组3] 拓展应用
5.(全国卷Ⅲ)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极
材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰
矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺
如图所示.回答下列问题:
MnSMnO2
矿粉
溶浸→
H2SO4
↓
↓
滤渣1
氧化→
MnO2
↓
调pH→
氨水
↓
↓
滤渣2
除杂1→
Na2S
↓
↓
滤渣3
除杂2 →
MnF2
↓
↓
滤渣4
→
沉锰
NH4HCO3
↓
MnCO3→
H2SO4
→MnSO4
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1molL-1]形成氢
氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ Mg2+ Zn2+ Ni2+
开始沉淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9
沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9
(1)“滤渣1”含有S和 ;写出
“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式
.
(2)“氧化”中添加适量的 MnO2 的作用是将
.
(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH 范围应调节为
~6之间.
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+ 和Ni2+,“滤渣3”
的主要成分是 .
(5)“除杂2”的目的是生成 MgF2 沉淀除去 Mg2+.
若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是
.
(6)写出“沉锰”的离子方程式 .
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材
料,其化学式为LiNixCoyMnzO2,其中 Ni、Co、Mn
的化合价分别为+2、+3、+4.当x=y=13
时,
z= .
答案:(1)SiO2(不溶性硅酸盐) MnO2+MnS+
2H2SO42MnSO4+S+2H2O
(2)Fe2+氧化为Fe3+
(3)4.7 (4)NiS和ZnS
(5)F- 与 H+ 结合形成弱电解质 HF,MgF2
Mg2++2F-平衡向右移动
(6)Mn2++2HCO-3 MnCO3↓+CO2↑+H2O
(7)13
考点三 (素养)“价—类二维图”在铁及其重要化合物转化关系中的应用
一、铁及其重要化合物转化关系(“价一类二维图”)
化合价变化 转化关系 方程式
0→+2
0→+3
Fe→Fe2+
Fe→Fe3O4
Fe→Fe3+
Fe+2H+Fe2++H2↑,
2Fe3++Fe3Fe2+
3Fe+2O2
点燃
Fe3O4,
3Fe+4H2O(g)
高温
Fe3O4
+4H2
2Fe+3Cl2
点燃
2FeCl3
化合价变化 转化关系 方程式
+2→+3
+2→0
Fe2+→Fe3+
Fe(OH)2→
Fe(OH)3
FeO→Fe
2Fe2++Cl22Fe3++
2Cl-,2Fe2++H2O2
+2H+2Fe3++2H2O
4Fe(OH)2+O2+2H2O
4Fe(OH)3
CO+FeO
△
Fe+CO2
+2→+2
Fe2+→Fe(OH)2
FeO→Fe2+
Fe(OH)2→Fe2+
Fe2++2OH-
Fe(OH)2↓
FeO + 2H+ Fe2+
+H2O
Fe(OH)2 +2H+
Fe2++2H2O
89
高考总复习 化学(LK)
化合价变化 转化关系 方程式
+3→0
+3→+2
Fe2O3→Fe
Fe3+→Fe2+
3CO + Fe2O3
△
2Fe
+3CO2
2Fe3+ +Fe3Fe2+,
2Fe3+ + Cu Cu2+
+2Fe2+
+3→+3
Fe2O3→Fe3+
Fe3+→Fe(OH)3
Fe(OH)3→Fe3+
Fe(OH)3→Fe2O3
Fe2O3+6H+
2Fe3++3H2O
Fe3++3OH-
Fe(OH)3↓
Fe(OH)3 +3H+
Fe3++3H2O
2Fe(OH)3
△
Fe2O3+
3H2O
二、Fe2+和Fe3+的转化
Fe2+
氧化剂
还原剂 Fe
3+
完成下列变化的离子方程式,体会Fe2+与Fe3+转
化条件.
1.将H2S气体通入FeCl3 溶液中产生淡黄色沉淀:
H2S+2Fe3+2Fe2++S↓+2H+.
2.将FeCl3 溶液滴入KIG淀粉溶液,溶液变蓝:
2Fe3++2I-2Fe2++I2.
3.用FeCl3 溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔:
Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+.
4.将H2O2 滴入到酸性FeCl2 溶液中:
2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O.
5.FeCl2 溶 液 滴 入 到 HNO3 溶 液 中,有 无 色 气 体
放出:
3Fe2++4H++NO-3 3Fe3++NO↑+2H2O.
1.易错辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)(2024浙江6月卷)FeO有还原性,能被氧化
成Fe3O4 (√)
(2)(2025揭阳市高三开学考)向某溶液中滴入
KSCN溶液呈红色,说明不含Fe2+ (×)
(3)(2025邯郸市高三开学考)用酸性KMnO4 溶
液检验FeSO4 溶液中是否含有Fe2(SO4)3 (×)
(4)(2025双鸭山市高三开学考)向某溶液中加入
NaOH溶液,直接得到红褐色沉淀,说明溶液中含
有Fe3+ (√)
(5)Fe3O4 中Fe的化合价有+2价和+3价,因而
Fe3O4 是FeO与Fe2O3 的混合物 (×)
(6)FeCl3 可与铜发生置换反应 (×)
(7)Fe2+既可以转化为Fe,又可以转化为Fe3+,因
此Fe2+既有还原性又有氧化性 (√)
(8)Fe(OH)2 在空气中加热可以生成FeO (×)
2.(2025枣庄市高三检测)铁元素是重要的金属元
素,含有铁元素的物质在人类的生产生活中有着重
要的应 用.Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+
3CO2(g) ΔH<0是炼铁工业中的主反应.在指
定条件下,下列选项所示的物质间转化能实现的是
( )
A.Fe(OH)3(s)
KClO(aq)
KOH(aq)
→FeO2-4 (aq)
B.FeCl3(aq)
NH3H2O
→Fe(OH)3(胶体)
C.Fe2+(aq)
Cu
→Fe
D.Fe2O3
稀 H2SO4
→FeSO4
(aq)
解析:A [A项,KClO具有强氧化性,能将氢氧化
铁氧化为高铁酸根,A正确;B项,饱和氯化铁溶液
滴入沸水中制备氢氧化铁胶体,B错误;C项,铜的
还原性比铁弱,不能将亚铁离子还原为铁单质,C
错误;D项,氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁,铁的
化合价为+3价,D错误.]
◆[题组1] 铁及其化合物间的转化
1.(2025 河 北 衡 水 中 学 二 调)硫 酸 亚 铁 铵
[(NH4)2Fe(SO4)26H2O]是一种无机复盐,能
溶于水,几乎不溶于乙醇,100~110℃时分解,实
验室制备硫酸亚铁铵的步骤如图,下列说法错误
的是 ( )
加热
操作 Ⅱ
→
废铁屑
10% 碳酸钠处理
操作 Ⅰ
→废铁屑
80mL3molL-1 硫酸
(NH4)2Fe(SO4)2
6H2O晶体
操作 Ⅲ
→
硫酸亚铁溶液
硫酸铵溶液
A.为提高10%的碳酸钠溶液处理效果,可以适当
提高洗涤液的温度
B.配制所需的稀硫酸,用量筒量取130mL98%
的浓硫酸(ρ=184g mL
-1)
C.用稀硫酸溶解废铁屑时,水浴加热比明火加热
更安全
D.操作Ⅲ为蒸发到晶膜出现时,冷却结晶、过滤,
用乙醇洗涤
解析:B [废铁屑先用纯碱液洗去表面油污,再用稀
硫酸溶解,过滤后得到硫酸亚铁溶液,与硫酸铵混合,
然后蒸发溶剂、冷却结晶,以获得溶质晶体.A.用
10%的碳酸钠溶液洗涤废铁屑时,热的纯碱液的去污
效果更好,所以可以适当提高洗涤液的温度,A正确;
B.98%的浓硫酸(ρ=184gmL
-1)的物质的量浓度
为1000×1.84×98%
98 mol
/L=184mol/L,配制所需
的稀硫酸,应选择100mL的容量瓶,用量筒量取98%
的 浓 硫 酸 (ρ=184 g mL
-1)的 体 积 为
0.1L×3mol/L
18.4mol/L ×1000mL
/L≈163mL,B错误;
C.用稀硫酸溶解废铁屑时,因反应放出易燃、易爆气
99
第三章 物质的性质与转化
体(氢气),所以水浴加热比明火加热更安全,C正确;
D.操作Ⅲ为从溶液中提取带有结晶水的溶质晶体,操
作过程中应防止因温度过高导致晶体失去结晶水,所
以蒸发到晶膜出现时,应冷却结晶、过滤,用乙醇洗
涤,D正确.]
2.化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两
个要素,可表示为“价—类”二维图.铁元素的“价
—类”二维图如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.工业上用CO还原Fe2O3 炼铁,该反应为置换反应
B.Fe3O4 中铁元素为+4价
C.维生素C能将Fe3+转化为Fe2+,该过程中维生
素C作还原剂
D.Fe(OH)2 浊液露置于空气中,由白色立即变为
红褐色
答案:C
◆[题组2] 基于Fe2+、Fe3+相互转化的实验探究
3.已知三氯化铁的熔点为306℃,沸点为315℃,易
溶于水并且有强烈的吸水性,能吸收空气里的水分
而潮解.某学习小组的同学对氯气与铁的反应及
产物做了如下探究实验.
(1)装置的连接顺序为 .
(2)饱和食盐水的作用是 .
(3)反应一段时间后熄灭酒精灯,冷却后将硬质玻
璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中,
加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振
荡),充分反应后,进行如下实验:
固体混合物
过量稀盐酸
→ 淡黄色溶液
试剂X
→
淡红色溶液
过量 H2O2 溶液
→ 深红色溶液
静置一段时间
→ 红色褪去
①淡黄色溶液中加入试剂X生成淡红色溶液的离
子方程式为
.
②淡红色溶液中加入过量 H2O2 后溶液红色加深
的原因是
.
(4)已知红色褪去的同时有气体生成,经检验为
O2.该小组同学对红色褪去的原因进行探究.
①取褪色后的溶液三份,第一份滴加FeCl3 溶液,
无明显变化;第二份滴加试剂X,溶液出现红色;第
三份滴加稀盐酸和BaCl2 溶液,产生白色沉淀.
②另取同物质的量浓度的FeCl3 溶液滴加2滴试
剂X,溶液变红,再通入O2,无明显变化.
实验①说明:
;
实验②的目的是
;
得出结论:
.
答案:(1)a→g→h→d→e→b→c→f
(2)除去氯气中的氯化氢气体
(3)①Fe3++3SCN- Fe(SCN)3 ②双氧水将
Fe2+氧化成Fe3+,使Fe(SCN)3 增多
(4)SCN-发生了反应而不是Fe3+发生了反应 排
除 H2O2 分 解 产 生 的 O2 氧 化 SCN- 的 可 能
H2O2 将SCN-氧化成SO2-4
学生用书 P87
[例] (2024全国新课标卷)实验室中利用如图装
置验证铁与水蒸气反应.下列叙述错误的是
( )
A.反应为3Fe(s)+4H2O(g)
高温
Fe3O4
(s)+4H2(g)
B.酒精灯移至湿棉花下方实验效果更佳
C.用火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
试
题
情
境
本题以铁与水蒸气反应实验,考查实验原
理、产物中氢气的验证等知识
001
高考总复习 化学(LK)
续表
必
备
知
识
一是铁与水蒸气反应原理,二是实验操作及
产物的检验
关
键
能
力
一是理解与辨析能力,要求掌握常见反应的
原理、实验操作等基本知识,二是分析与推
测能力,要求能够根据原理分析实验操作,
三是产物的检验等
解析:B [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)
高温
Fe3O4+4H2,A正确;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,B错误;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,C正确;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,D
正确.]
1.(2023浙江1月)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胶体再
聚集成Fe(OH)3
沉淀
解析:D [A项,FeCl2 溶液中加入Zn片,Fe2++
ZnFe+Zn2+,溶液由浅绿色变为无色,Fe2+ 的
氧化能力比Zn2+强,A错误;B项,溶液变成血红色
的原因,Fe3++3SCN- Fe(SCN)3,与SO2-4 和
K+无关,B错误;C项,铁离子可能先与单质铁生
成亚铁离子,则溶液呈绿色,C错误;D项,向沸水
中滴加饱和氯化铁溶液,制取Fe(OH)3 胶体,继续
加热则胶体因聚沉变为沉淀,D正确.]
2.(2023浙江6月)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
解析:A [A.氯化铁能完全电离出铁离子和氯离
子,属于强电解质,A错误;B.氯化铁溶液与铜反应
生成氯化铜和氯化亚铁,可用来蚀刻铜板,B正确;
C.氯气具有强氧化性,氯气与铁单质加热生成氯化
铁,C正确;D.向沸水中滴加氯化铁饱和溶液,继续
加热至液体呈红褐色,铁离子发生水解反应可得到
氢氧化铁胶体,D正确.]
3.(2022浙江6月)关于化合物FeO(OCH3)的性
质,下列推测不合理
的是 ( )
A.与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O
B.隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O
C.溶于氢碘酸(HI),再加CCl4 萃取,有机层呈紫
红色
D.在空气中,与SiO2 高温反应能生成Fe2(SiO3)3
解析:B [A.由分析可知,化合物FeO(OCH3)中
Fe的化 合 价 为+3价,故 其 与 稀 盐 酸 反 应 生 成
FeCl3、CH3OH、H2O,反应原理为:FeO(OCH3)+
3HClFeCl3+H2O+CH3OH,A不符合题意;
B.由分析可知,化合物FeO(OCH3)中Fe的化合
价为+3价,C的化合价为-1价,若隔绝空气加热
分解生成FeO、CO2、H2O则得失电子不守恒,不符
合氧化还 原 反 应 规 律,即 不 可 能 生 成FeO、CO2、
H2O,B 符 合 题 意;C.由 分 析 可 知,化 合 物
FeO(OCH3)中Fe的化合价为+3价,故其溶于氢
碘酸(HI)生成的Fe3+,能将I-氧化为I2,反应原理
为:2FeO(OCH3)+6HI2FeI2+I2+2H2O+
2CH3OH,再 加 CCl4 萃 取,有 机 层 呈 紫 红 色,
C不符合题意;D.化合物FeO(OCH3)在空气中高
温将生成Fe2O3、CO2 和 H2O,Fe2O3 为碱性氧化
物,SiO2 为酸性氧化物,故化合物FeO(OCH3)与
SiO2 高 温 反 应 能 生 成 Fe2 (SiO3)3,D不 符 合
题意.]
101
第三章 物质的性质与转化
4.(新课标Ⅰ卷,27)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2xH2O]是
一种重要铁盐.为充分利用资源,变废为宝,在实验室
中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下:
废
铁
屑
①
→
干
净
铁
屑
②
H2SO480~95℃
废渣→
滤液→
③
5%H2O2
→
硫
酸
铁
溶
液
④
固体(NH4)2SO4
→
⑤
→
硫
酸
铁
铵
回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法
是 .
(2)步骤②需要加热的目的是 ,温度保持
80~95℃,采用的合适加热方式是
.铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需
要净化处理,合适的装置为 (填标号).
(3)步骤③中选用足量的H2O2,理由是
.
分批加入 H2O2,同时为了 ,溶液要保持
pH小于0.5.
(4)步骤⑤的具体实验操作有
,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品.
解析:(2)铁与稀硫酸反应时加热,可提高反应速
率.温度低于水的沸点,可以用热水浴加热,受热
均匀且便于控制.含少量硫化物的铁屑与稀硫酸
反应有 H2S生成,氢气不与碱溶液反应,而硫化氢
能与碱溶液反应,且 H2S在水中溶解度小,故氢气
中混有的硫化氢用烧碱溶液除去,又因为硫化氢与
碱反应较快,容易引起倒吸,C装置倒置漏斗能防
倒吸.(3)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,
加入 足 量 双 氧 水 的 目 的 是 将 Fe2+ 全 部 氧 化 为
Fe3+,发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+
2H+2Fe3++2H2O,从生成物看,不引入新杂
质.铁离子对双氧水分解起催化作用,分批加入双
氧水,避免反应过快、放出热量较多,减少双氧水分
解,以免造成氧化剂损失;铁离子易水解,保持溶液
呈强 酸 性,避 免 铁 离 子 发 生 水 解 反 应 生 成 氢 氧
化铁.
(4)步骤⑤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体,故实
验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤).
答案:(1)碱煮水洗
(2)加快反应 热水浴 C
(3)将Fe2+全部氧化为Fe3+;不引入新杂质 防止
Fe3+水解
(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
5.(化学与实验情境)(2025银川市高三开学考)
FeCl3 是中学常见的试剂,某实验小组用以下装置
制备FeCl3 固体,并探究FeCl3 溶液与Cu的反应.
已知:FeCl3 晶体易升华,FeCl3 溶液易水解.
Ⅰ.FeCl3 的制备
(1)装置C中碱石灰的作用是 .
(2)F的名称为 ,从D、E、F中选择合适
的装置制备纯净的 Cl2,正确的接口顺序为a→
(可选试剂:饱和食盐水、无水氯化钙、
NaOH溶液、浓硫酸、碱石灰,仪器可重复使用).
(3)写出装置D中制备Cl2 的离子方程式
.
Ⅱ.探究FeCl3 溶液与Cu的反应
向 4 mL01 mol/L FeCl3 溶 液 中 滴 加 几 滴
02mol/LKSCN溶液,溶液变红;再加入过量Cu
粉,溶液红色褪去,不久有白色沉淀产生.
查阅资料可知:CuCl和CuSCN均为难溶于水的白
色固体.针对白色沉淀同学们有以下猜想:
猜想1:Cu2+与过量的Cu粉反应生成Cu+,再结合
Cl-生成白色沉淀CuCl.
猜想2:Cu2+ 与 SCN- 发 生 氧 化 还 原 反 应 生 成
Cu+,再结合SCN-生成白色沉淀CuSCN.
针对上述猜想,实验小组同学设计了以下实验:
实验编号 操作 现象
实验1 加入铜粉后无现象
201
高考总复习 化学(LK)
续表
实验2
溶液很快由蓝色变
为绿色,未观察到白
色沉淀;2h后溶液
为绿色,未观察到白
色沉淀;24h后,溶
液绿色变浅,试管底
部有白色沉淀
(4)实验结果说明猜想 (填“1”或“2”)不
合理.
(5)根据实验2中的现象进一步查阅资料发现:
ⅰ.Cu2+与SCN-可发生如下两种反应:
反应A:Cu2++4SCN-[Cu(SCN)4]2-(淡黄色);
反应B:2Cu2++4SCN-2CuSCN↓+(SCN)2
(黄色).
ⅱ.[Cu(SCN)4]2-与Cu2+共存时溶液显绿色.
①由实验2中的现象推测,反应速率:A (填
“>”或“<”)B,说明反应B (填“是”或“不
是”)产生CuSCN的主要原因.
②进一步查阅资料可知,当反应体系中同时存在
Fe2+、Cu2+、SCN-时,Cu2+氧化性增强,可将Fe2+
氧化为Fe3+.据此将实验2改进,向CuSO4 溶液
中同 时 加 入 KSCN、FeCl2,立 即 生 成 白 色 沉 淀
CuSCN,写出该反应的离子方程式
.
(6)若向100mLamolL-1CuSO4 溶液中滴加足
量的KSCN和FeCl2 的混合溶液,经过一系列操作
得到白色沉淀CuSCN的质量bg,则CuSCN的产
率为 (写出表达式即可).
解析:由题干实验装置图可知,装置D为实验室制
备Cl2 的发生装置,原理为:MnO2+4HCl(浓)
△
MnCl2+Cl2↑+2H2O,装置E为盛有饱和食盐水
的洗气瓶,用于除去Cl2 中的 HCl,装置F为盛有
无水氯化钙的 U形干燥管,用于干燥Cl2,然后将
干燥的Cl2 通入装置A中,装置A制备FeCl3,装
置B中的收集器用于收集FeCl3,装置C中的碱石
灰用于吸收多余的Cl2,用于尾气处理,同时可以防
止空气中的水蒸气进入收集器中,防止FeCl3 水解
变质,据此分析解题.
(1)由分析可知,装置C中碱石灰的作用是用于吸
收多余的Cl2,用于尾气处理,同时可以防止空气中
的水蒸气进入收集器中,防止FeCl3 水解变质;
(2)由题干实验装置图可知,F的名称为 U形干燥
管,从D、E、F中选择合适的装置制备纯净的Cl2,
正确的接口顺序为a→b→c→d→e;
(3)由分析可知,装置D为实验室制备Cl2 的发生
装置,原 理 为:MnO2+4HCl(浓)
△
MnCl2+
Cl2↑+2H2O,该反应的离 子 方 程 式 为:MnO2+
4H++2Cl-
△
Mn2++Cl2↑+2H2O;
(4)由题干对比实验1、2操作和现象可知,实验1
的反应物质含有Cl-,而实验2中的反应物中不含
Cl-,结果实验1无白色沉淀生成,而实验2生成白
色沉淀,说明产生的白色沉淀为CuSCN,故实验结
果说明猜想1不合理;
(5)①由实验2中的现象即溶液很快由蓝色变为绿
色,未观察到白色沉淀;2h后溶液为绿色,未观察
到白色沉淀;24h后,溶液绿色变浅,试管底部有白
色沉淀可推测,反应速率:A>B,反应B太慢,因此
说明反应B不是产生CuSCN的主要原因;
②进一步查阅资料可知,当反应体系中同时存在
Fe2+、Cu2+、SCN- 时,Cu2+ 氧化性增强,可将Fe2+
氧化为Fe3+.据此将实验2改进,向CuSO4 溶液
中同 时 加 入 KSCN、FeCl2,立 即 生 成 白 色 沉 淀
CuSCN,即Cu2+ 先将Fe2+ 氧化为Fe3+,自身被还
原为Cu+,然后Cu+与SCN-结合为CuSCN白色沉
淀,该反应的离子方程式为:Cu2++Fe2++SCN-
CuSCN↓+Fe3+;
(6)若向100mLamolL-1CuSO4 溶液中滴加足
量的KSCN和FeCl2 的混合溶液,根据铜原子守恒
可知,理 论 上 应 该 生 成 CuSCN 的 物 质 的 量 为
01amol,经过一系列操作得到白色沉淀CuSCN
的 质 量 b g, 则 CuSCN 的 产 率 为:
bg
0.1amol×122g/mol×100%=
b
12.2a×100%
.
答案:(1)吸收多余的Cl2,用于尾气处理,同时可以
防止空气中的水蒸气进入收集器中,防止FeCl3 水
解变质 (2)U形干燥管 b→c→d→e
(3)MnO2+4H++2Cl-
△
Mn2++Cl2↑+2H2O
(4)1
(5)①> 不 是 ②Cu2+ +Fe2+ +SCN-
CuSCN↓+Fe3+ (6) b12.2a×100%
6.(化学工艺流程)(2021河北高考,节选)绿色化学
在推动社会可持续发展中发挥着重要作用.某科
研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐
的新工艺,该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空
气以外的其他原料,不产生废弃物,实现了CrGFeG
AlGMg的 深 度 利 用 和 Na+ 内 循 环.工 艺 流 程
如下:
Fe(CrO2)2
(含Al2O3,
MgO)
高温
连续
氧化
→
↓
O2(g)+熔
融NaOH
工
序
①
→
↓
H2O(l)
过滤→
滤渣 Ⅰ
↓
工序 ②
↓
→过量气体A+H2O(g)
过滤
↓
固体 Ⅲ
↓
物
质
Ⅱ
溶
液
→
热
解→
混合气体 Ⅳ
↓
MgCO3(s)→ 煅烧→ MgO(s)→
介
稳
态
相
分
离
→
Na2CrO4
溶液
→
工
序
③
→
↓
气体A
Na2Cr2O7
溶液+
物质 Ⅴ(s)
→
NaOH溶
液(循环)→
无色
溶液
→
工
序
④
→
↓
过量气体A
Al(OH)3(s)+
物质V的溶液
→
301
第三章 物质的性质与转化
回答下列问题:
(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是
(填元素符号).
(2)工序①的名称为 .
(3)滤渣Ⅰ的主要成分是 (填化
学式).
(4)工序③中发生反应的离子方程式为 .
(5)物质Ⅴ可代替高温连续氧化工序中的NaOH,
此时发生的主要反应的化学方程式为
,可代替 NaOH 的化学试剂还有
(填化学式).
(6)热解工序产生的混合气体最适宜返回工序
(填“①”“②”“③”或“④”)参与内循环.
解析:铬铁矿与熔融NaOH和O2 反应后经工序①
过滤后得到滤渣Ⅰ和介稳态物质;介稳态相分离后
得到Na2CrO4 溶液、NaOH溶液和无色溶液,向无
色溶液中通入过量气体 A后生成 Al(OH)3 沉淀
和物质Ⅴ的溶液,又知 Na2CrO4 溶液经工序③后
得到Na2Cr2O7 溶液和物质Ⅴ(s),所以气体 A为
CO2,物质Ⅴ为 NaHCO3.(1)Fe(CrO2)2 中的Fe
为+2价,易被氧化为+3价;Fe(CrO2)2 中的Cr
为+3价,在后续产物Na2CrO4 中Cr为+6价,因
此高温连续氧化工序中被氧化的元素是Fe和Cr.
(2)工序①之后为过滤操作,因此加水的目的是溶
解可溶性物质,工序①的名称为溶解.(3)经高温
连续氧化工序和工序①后铬铁矿转化为CrO2-4 、
[Al(OH)4]-、Fe2O3 和 MgO,故滤渣Ⅰ的主要成
分是Fe2O3 和 MgO.(4)由分析可知,气体 A为
CO2,不溶性物质Ⅴ为 NaHCO3,故工序③中发生
反应 的 离 子 方 程 式 为2Na+ +2CrO2-4 +2CO2+
H2OCr2O2-7 +2NaHCO3↓.(5)由分析可知,
物质Ⅴ为NaHCO3,可代替高温连续氧化工序中的
NaOH,此 时 发 生 的 主 要 反 应 的 化 学 方 程 式 为
4Fe(CrO2)2+7O2+16NaHCO3 8Na2CrO4+
2Fe2O3+16CO2+8H2O;可代替NaOH的化学试
剂需满足以下两点要求:一是显碱性,二是能提供
Na+,因 此 可 代 替 NaOH 的 化 学 试 剂 还 有
Na2CO3.(6)热解工序中产生的混合气体为CO2
和水蒸气,最适宜返回工序②参与内循环.
答案:(1)Fe、Cr (2)溶解
(3)Fe2O3、MgO
(4)2Na++2CrO2-4 +2CO2+H2OCr2O2-7 +
2NaHCO3↓
(5)4Fe(CrO2)2+7O2+16NaHCO38Na2CrO4
+2Fe2O3+16CO2+8H2O Na2CO3
(6)②
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体系构建 核心巧记
1.特殊的颜色
(1)固 体:Fe3O4、FeO—黑 色,Fe2O3—红 棕 色,
Fe(OH)3—红褐色.
(2)溶液:Fe2+—浅绿色,Fe3+—棕黄色.
2.特殊现象
(1)Fe(OH)2
空气
→Fe(OH)3,白色沉淀迅速变成灰
绿色,最终变成红褐色.
(2)KSCN溶液遇Fe3+变红色.
(3)Fe2+ 与[Fe(CN)6]3- 反应生成铁氰化亚铁
{Fe3[Fe(CN)6]2}蓝色沉淀.
3.重要反应的离子方程式
(1)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
(2)2Fe3++Fe3Fe2+
(3)2I-+2Fe3+I2+2Fe2+
(4)Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+
(5)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
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高考总复习 化学(LK)