12 第二部分 第3章 第12讲 铁的多样性(基础课)-【名师导航】2026年高考化学一轮总复习教师用书（鲁科版）

第12讲　铁的多样性(基础课) 　1.了解铁及其氧化物、氢氧化物和盐的制备、性质与应用。　2.理解Fe2＋、Fe3＋的相互转化与检验。 　铁及其氧化物 1．铁的位置、存在和物理性质 2．铁单质的化学性质 铁元素化学性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。 (1)Fe与Cl2、S反应的化学方程式：2Fe＋3Cl22FeCl3；Fe＋SFeS。 (2)Fe与水蒸气反应的化学方程式：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 (3)Fe与氧化性酸(如HNO3)的反应 Fe与过量稀硝酸的反应：Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O(写离子方程式，下同)； Fe与少量稀硝酸的反应：3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。 (4)Fe与FeCl3溶液的反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。 　Fe遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，原理是铁表面迅速形成一层致密的氧化物薄膜，不能认为两者不反应，该反应加热就可持续进行。 3．铁的氧化物 (1)物理性质 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗称 — 铁红 磁性氧化铁 颜色 黑色 红棕色 黑色 状态 粉末 粉末 晶体 溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水 (2)化学性质(用离子方程式或化学方程式表示) ①FeO不稳定，在空气中受热生成Fe3O4：6FeO＋O22Fe3O4。 ②FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。 ③均具有氧化性，能被木炭、H2、CO等还原为Fe，如2FeO＋C2Fe＋CO2↑。 　Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有的铁元素显＋2价，的铁元素显＋3价。 判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)Fe位于元素周期表中的第4周期第ⅧB族。(×) (2)化合物中铁只有＋2、＋3两种价态。(×) (3)Fe是活泼金属，在常温下与任何酸均生成H2。(×) (4)Fe与H2O(g)反应的产物为Fe2O3。(×) (5)FeO与稀硝酸反应生成Fe(NO3)3。(√) (6)Fe3O4中有＋2、＋3价，二者个数之比为1∶2。(√) ——铁及其氧化物的性质及应用 1．铁是日常生活中使用最广泛的金属，下列关于铁的说法正确的是 (　　) A．常温下浓硫酸与铁不反应，故常温下可用铁制容器贮藏、运输浓硫酸 B．铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3 C．铁的氧化物均为黑色，不溶于水 D．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4 D　[浓硫酸与Fe在常温时钝化，不是不反应，A错误；铁与I2反应时生成FeI2，B错误；Fe2O3为红棕色粉末，C错误。] 2．(2025·德州模拟)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)为原料来制备铁红(Fe2O3)的生产流程如图。下列说法错误的是(　　) 硫铁矿烧渣 产品氧化铁 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＋O22Fe2O3＋4CO2 C　[硫铁矿烧渣酸浸、过滤得到的滤液X中含Fe3＋和Fe2＋，调节pH＝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过滤得到碳酸亚铁固体，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，C错误；“煅烧”步骤中，Fe由＋2价被氧化为＋3价，反应的化学方程式为4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2，D正确。] 3．铁与水蒸气反应，通常有以下两种装置。 装置一 装置二 请回答下列问题： (1)装置一实验时，应先点燃酒精灯A的理由是______________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)装置二中湿棉花的作用是_____________________________________________ ____________________________________________________________________。 (3)两装置中Fe发生反应的化学方程式为_________________________________ ____________________________________________________________________。 (4)为了提高铁粉与水蒸气的接触面积，可采取的措施为_____________________ ____________________________________________________________________。 (5)实验完毕后，取出装置一中的少量固体，溶于足量稀盐酸，再滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，试解释原因：_________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。 答案：(1)排出装置中的空气，防止Fe与O2反应 (2)提供反应物水蒸气 (3)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (4)将铁粉置于疏松的石棉绒上 (5)Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ ——铁与稀硝酸反应的定量关系 Fe与稀硝酸反应的产物确定及有关计算 (1)铁与稀硝酸两者用量不同，反应生成的产物亦不同。 ①Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O ②Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2 ①×2＋②可得 ③3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O ④二者用量与生成物关系 (2)此类计算涉及三个守恒：电子守恒、元素守恒、电荷守恒。 4．向含a g HNO3的稀溶液中，加入b g铁粉充分反应后全部溶解。已知有 g HNO3被还原，则a∶b不可能是(　　) A．2∶1 B．3∶1 C．4∶1 D．9∶2 A　[满足条件的反应为Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O　① 3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　② 满足方程①的a∶b＝(4×63)∶56＝9∶2， 满足方程②的a∶b＝(8×63)∶(3×56)＝3∶1。 介于方程①②之间即3≤≤4.5的都行。 只有A不符合。] 5．在一定量的稀硝酸中慢慢加入铁粉，得到的Fe2＋的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的标号填在相应的横线上。 ①Fe3＋　②Fe2＋　③Fe、Fe2＋　④Fe2＋、Fe3＋ (1)AB段铁元素以________形式存在。 (2)BC段铁元素以________形式存在。 (3)CD段铁元素以________形式存在。 (4)AB段与BC段消耗的n(Fe)之比为　　　　。 解析：向稀硝酸中加入铁粉，开始时稀硝酸过量应生成Fe3＋，随铁粉量的增加，稀硝酸反应完全后，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后全部转化为Fe2＋。AB与BC段消耗的Fe的物质的量之比为2∶1。 答案：(1)①　(2)④　(3)③　(4)2∶1 ——铁的氧化物组成分析 6．有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收 0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品的化学式可能为　　　　。 解析：根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得 2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。 答案：Fe5O7 　铁的氢氧化物 Fe(OH)2和Fe(OH)3的性质比较 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色、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 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 受热分解 — 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 制法 可溶性亚铁盐与碱反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 二者的关系 空气中，Fe(OH)2白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 ——铁的氢氧化物的性质 1．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是(B) A．Fe(OH)3　Fe2O3 B．Fe(OH)2　Fe2O3 C．Fe(OH)2　Fe(OH)3 D．Fe(OH)2　Fe3O4 2．下列反应的离子方程式不正确的是(　　) A．Fe(OH)3溶于稀硝酸：Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O B．Fe(OH)2溶于稀硝酸：Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O C．Fe(OH)3溶于氢碘酸：2Fe(OH)3＋2I－＋6H＋===2Fe2＋＋I2＋6H2O D．FeCl3溶液加足量氨水：Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH B　[Fe(OH)2溶于稀硝酸时，Fe2＋被HNO3氧化为Fe3＋，B错误。] ——Fe(OH)2的实验室制备 3．由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为 Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使 Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。 (1)下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填标号)。 ①　　　　　　　　② ③　　　　 ④　　　　 ⑤ (2)利用(1)中②装置制备Fe(OH)2的操作步骤为____________________________ _____________________________________________________________________。 答案：(1)①②③⑤　(2)先打开弹簧夹a，反应一段时间后检验B中出来的H2纯净时，再关闭弹簧夹a，使A中溶液进入B中 Fe(OH)2的制备 Fe(OH)2在空气中很容易被O2氧化为Fe(OH)3，制备Fe(OH)2并使其较长时间保持不变的关键是要避免O2的存在或进入。 (1)有机覆盖层保护法 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。 (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。 (3)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)。 　亚铁盐、铁盐与高铁酸盐 1．亚铁盐的主要性质 (1)亚铁盐的氧化性和还原性 含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性，以还原性为主。 ①氧化性：Fe2＋与Zn反应：Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋(写离子方程式，下同)。 ②还原性[遇Br2、Cl2、O2、H2O2、ClO－、NO(H＋)等表现]： a．向FeSO4溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入氯水(或通入Cl2)，溶液变红色。反应原理为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。 b．向FeSO4溶液中滴入双氧水，溶液变黄，反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 c．向FeSO4溶液中滴加少量酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去。反应原理为MnO＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 (2)亚铁盐的水解与保存 ①水解：Fe2＋＋2H2OFe(OH)2＋2H＋。 ②亚铁盐溶液保存：保存时应加入铁粉防止Fe2＋被氧化，加入相应酸防止水解。 2．铁盐的主要性质 (1)铁盐的氧化性 含Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋具有较强的氧化性。 ①向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入过量活泼金属(如Fe)，溶液红色褪去。反应原理为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋(写离子方程式，下同)。 ②向FeCl3溶液中加入淀粉-KI溶液，溶液变成蓝色。反应原理为2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋。 ③向FeCl3溶液中通入H2S气体，出现黄色浑浊。反应原理为2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。 ④用氯化铁溶液蚀刻印刷电路板发生的反应为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。 (2)铁盐的水解与溶液配制和保存 ①水解离子方程式：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋。 溶液中Fe3＋分别与HCO、[Al(OH)4]－、CO、ClO－等发生相互促进的水解反应而不能大量共存。 ②实验室配制氯化铁溶液时，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度，抑制Fe3＋水解。 ③保存：铁盐溶液保存时，加相应酸防止水解。 3．Fe2＋、Fe3＋的检验 (1)Fe2＋的检验 方法1 样品溶液滴加KSCN溶液 无现象溶液变红色，证明含有Fe2＋ 方法2 样品溶液加入NaOH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 样品溶液加入K3[Fe(CN)6]溶液 生成蓝色沉淀，证明含有Fe2＋ (2)Fe3＋的检验 方法1 样品溶液滴加KSCN溶液 溶液变红色，证明含有Fe3＋ 方法2 样品溶液加入NaOH溶液 产生红褐色沉淀，证明含有Fe3＋ 4．高铁酸盐(K2FeO4、Na2FeO4) FeO中铁元素为＋6价，具有强氧化性，在碱性条件下能稳定存在，在酸性或中性溶液中快速产生O2,4FeO＋10H2O===4Fe(OH)3(胶体)＋3O2↑＋8OH－，因此，高铁酸盐可用于杀菌消毒，而且还原产物Fe(OH)3胶体也是一种新型绿色净水剂。 1．完成下列反应的离子方程式。 (1)酸性FeCl2溶液长期露置于空气中：____________________________________ ____________________________________________________________________。 (2)向Fe(NO3)2溶液中滴加少量稀硫酸：________________________________ _____________________________________________________________________。 (3)FeCl2的酸性溶液与H2O2反应：____________________________________ ____________________________________________________________________。 (4)向FeSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色：_____________________ __________________________________________________________________。 (5)向FeCl3溶液中滴加KI溶液：____________________________________ ____________________________________________________________________。 (6)向FeCl3溶液中逐渐加入Zn粉至过量：__________________________________ ____________________________________________________________________。 答案：(1)4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O (2)3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O (3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O (4)5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O (5)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 (6)2Fe3＋＋3Zn===2Fe＋3Zn2＋ 2．下列有关Fe3＋、Fe2＋的性质及应用的说法不正确的是①⑥⑧(填标号)。 ①Fe2(SO4)3易溶于水，所以可用作净水剂 ②向Fe2(SO4)3溶液中加入过量铁粉，可制得硫酸亚铁溶液 ③室温下，向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液，再滴加几滴淀粉溶液，溶液变蓝色，则说明Fe3＋的氧化性比I2的强 ④Fe2＋与H2O2在酸性溶液中的离子反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O ⑤硫酸亚铁片和维生素C同时服用，能增强治疗缺铁性贫血的效果，原因是维生素C具有还原性，可防止Fe2＋被氧化而失效 ⑥将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，溶液变红，说明Fe(NO3)2已氧化变质 ⑦除去CaCl2溶液中的Fe2＋，可先向溶液中加入H2O2溶液，再加入过量CaCO3，调节pH ⑧配制FeCl3溶液时，为防止FeCl3水解，可将FeCl3先溶于稀硝酸中 ——Fe2＋与Fe3＋的性质与转化 1．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法正确的是(　　) A．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋ B．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋ C．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋ D．若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋ D　[氧化性：Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋，加入铁粉后有固体剩余，Fe3＋一定不存在；若剩余固体全部都是Cu，溶液中还可能有Cu2＋，也可能恰好被完全置换；若剩余固体是Cu和Fe，则溶液中不可能有Cu2＋和Fe3＋。] 2．在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且 a＞c，则下列说法正确的是(　　) A．残余固体是铜和铁 B．最后得到的溶液中一定含有Cu2＋ C．将残余固体加入稀硫酸中，有气泡产生 D．最后得到的溶液中可能含有Fe3＋ B　[因为a＞c，说明b g铁完全反应，溶液中含Cu2＋、Fe2＋，不含Fe3＋。] ——Fe2＋、Fe3＋的检验 3．一定量的铁粉在氯气中充分燃烧，将所得固体完全溶解于稀盐酸，制得溶液A。 (1)铁在氯气中燃烧的化学方程式是______________________________________ ____________________________________________________________________。 (2)推测A中可能含有的金属阳离子： ①只有Fe3＋； ②只有Fe2＋； ③_________________________________________。 甲同学为探究溶液的组成，实验如下： 实验步骤 实验现象 实验结论及反应的离子方程式 取少量溶液A于试管中，加入KSCN溶液 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 假设②不成立，假设①或③成立；反应的离子方程式是____________ ________________________________________________________________________________________________________________________ (3)乙同学继续探究溶液A的组成。 查阅资料：16HCl(浓)＋2KMnO4===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O 实验过程：另取少量溶液A于试管中，逐滴加入酸性KMnO4溶液，充分振荡，KMnO4溶液紫色褪去，实验结论：______(填标号)。 a．可能有Fe2＋ b．可能无Fe2＋ c．一定有Fe2＋ 根据你选择的实验结论，简述理由：_______________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)2Fe＋3Cl22FeCl3 (2)含有Fe2＋和Fe3＋　溶液变红色 Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3 (3)ab　因为还原性：Fe2＋>Cl－，逐滴加入酸性KMnO4溶液，Fe2＋将MnO还原为Mn2＋，使紫色褪去，故可能含有Fe2＋；若溶液中无Fe2＋，Cl－也能将MnO还原为Mn2＋，紫色褪去，因而溶液中也可能无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后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)。 (2)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，发生干扰)。 (3)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。 1．(2024·广西卷)某小组对Fe2(SO4)3和K3[Fe(CN)6]的性质进行探究： Ⅰ.向少量蒸馏水里滴加2滴Fe2(SO4)3溶液，再滴加2滴KSCN溶液。 Ⅱ.向少量蒸馏水里滴加2滴K3[Fe(CN)6]溶液，再滴加2滴KSCN溶液。 下列说法正确的是(　　) A．实验Ⅰ中继续加入少量K2SO4固体，溶液颜色变浅 B．实验Ⅱ中溶液呈红色 C．KSCN能区分Fe2(SO4)3和 K3[Fe(CN)6] D．焰色试验不能区分Fe2(SO4)3和 K3[Fe(CN)6] C　[实验Ⅰ中，Fe2(SO4)3溶液与KSCN溶液反应的实质是Fe3＋＋3SCN－ Fe(SCN)3，硫酸钾固体溶于水产生钾离子和硫酸根离子，并不影响该平衡的移动，因此溶液的颜色不发生变化，故A错误；实验Ⅱ中，K3[Fe(CN)6]溶液中存在K＋、[Fe(CN)6]3－，[Fe(CN)6]3－并不能电离出Fe3＋，因此K3[Fe(CN)6]溶液与KSCN溶液并不能发生反应，溶液颜色无明显变化，故B错误；实验Ⅰ中，KSCN溶液与Fe2(SO4)3溶液反应产生 Fe(SCN)3，溶液变为红色，但K3[Fe(CN)6]溶液与KSCN溶液并不能发生反应，K3[Fe(CN)6]是一种深红色晶体，水溶液呈黄色，带有黄绿色荧光，因此加入KSCN可以区分两者，故C正确； K3[Fe(CN)6]中含有钾元素，焰色试验时透过蓝色钴玻璃可以看到紫色，因此焰色试验可以区分 Fe2(SO4)3和 K3[Fe(CN)6]，故D错误。] 2．(2023·江苏卷)室温下，探究0.1 mol·L－1 FeSO4溶液的性质，下列实验方案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 FeSO4溶液中滴加几滴新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液颜色变化 B Fe2＋是否具有还原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色变化 C Fe2＋是否水解 向2 mL FeSO4溶液中滴加 2～3滴酚酞溶液，观察溶液颜色变化 D Fe2＋能否催化H2O2分解 向2 mL 5% H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液，观察气泡产生情况 B　[检验溶液中是否含有Fe3＋，应直接向待测液中滴加KSCN溶液，向待测液中滴加氯水会将Fe2＋氧化为Fe3＋干扰实验，A错误；向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，若观察到溶液紫色褪去，说明Fe2＋具有还原性，B正确；Fe2＋发生水解反应Fe2＋＋2H2O2H＋＋Fe(OH)2，使溶液显酸性，应向2 mL FeSO4溶液中滴加2～3滴石蕊溶液，观察溶液颜色变化，C错误；向2 mL 5% H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液，会发生氧化还原反应生成Fe3＋，若产生气泡，有可能是Fe3＋的催化作用，D错误。] 3．(2023·浙江1月卷)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 D　[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错误；向沸水中逐滴加5～6滴饱和FeCl3溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，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正确。] 课时分层作业(十二) (建议用时：30分钟) 一、选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题有一个或两个选项符合题目要求) 1．《本草图经》中描述：“绿矾形似朴消(Na2SO4·10H2O)而绿色，取此物置于铁板上，聚炭，封之囊袋，吹令火炽，其矾即沸，流出，色赤如融金汁者是真也。”下述说法正确的是 (D) ①绿矾又称胆矾，化学式为CuSO4·5H2O ②绿矾的分解过程中发生了氧化还原反应 ③“色赤”物质可能是铜单质 ④流出的液体中可能含有硫酸 A．①③　 B．①④　 C．②③　 D．②④ 2．下列有关铁的化学反应的叙述正确的是(　　) A．铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3 B．加热时，过量Fe与氯气反应生成FeCl2 C．高温下，铁与水蒸气反应有Fe2O3生成 D．铁与稀硝酸反应可以生成Fe2＋，也可以生成Fe3＋ D　[Fe与S反应生成FeS，A错误；Fe与Cl2反应生成FeCl3，B错误；高温下，Fe与H2O(g)反应生成Fe3O4，C错误。] 3．下列铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是(　　) A．Fe粉具有还原性，可用作抗氧化剂 B．Fe2O3粉末呈红棕色，可用于制取铁盐 C．Fe2(SO4)3易溶于水，可用作净水剂 D．FeCl3溶液呈酸性，可用于刻蚀铜电路板 A　[Fe2O3粉末呈红棕色，可用于制取染料，B错误；Fe3＋水解生成氢氧化铁胶体，可用作净水剂，C错误；FeCl3溶液具有氧化性，可用于刻蚀铜电路板，D错误。] 4．某同学设计如图装置进行铁与水反应的实验，虚线框处的装置用来检验生成的气体。下列说法正确的是(　　) A．实验后，装置B中生成红棕色固体 B．虚线框C处应该选择装置甲 C．实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中，可观察到铜丝由黑变红 D．实验后，将装置B中的固体溶于足量稀硫酸，所得溶液中一定含有Fe3＋和Fe2＋ C　[A项，Fe与H2O(g)反应生成的Fe3O4为黑色，错误；B项，虚线框C处为验证生成的气体是H2，ρH2<ρ空气，应选用装置乙，错误；D项，实验后，将装置B中的固体溶于足量稀硫酸，所得溶液中可能含有Fe3＋，若铁粉过量可能不含Fe3＋，错误。] 5．选择合适试剂完成甲、乙两组实验： 甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋； 乙组：检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋。 下列试剂选取正确的一项是(　　) 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 NaOH溶液 溴水 D 溴水 酸性KMnO4溶液 B　[甲组，在Fe3＋存在的条件下，检验Fe2＋，要排除Fe3＋干扰。所选试剂具备下列条件：一是能与Fe2＋发生有明显现象的反应；二是不与Fe3＋反应，不干扰现象观察。只有酸性KMnO4溶液符合条件：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，现象是溶液紫色变浅(或褪去)。 乙组，在Fe2＋存在的条件下，检验Fe3＋，用KSCN溶液检验Fe3＋，Fe2＋无干扰。] 6．下列关于Fe3＋、Fe2＋性质实验的说法错误的是(　　) A．用如图装置可以制备Fe(OH)2沉淀 B．配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度 C．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，此现象不能确定溶液中含有Fe2＋ D．FeCl3溶液加入足量铜粉，溶液变色，说明Fe3＋具有氧化性 C　[溶液中加KSCN溶液不变色，说明无Fe3＋，加氯水又变红，说明含Fe3＋，可以证明原溶液中含Fe2＋，C错误。] 7．生产软磁铁氧体的主要原料是α-FeOOH，以硫铁矿(主要成分是FeS2，含少量Al2O3、SiO2和Fe3O4)为原料制备α-FeOOH的工艺流程如下，相关数据见下表。下列说法错误的是(　　) 物质 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 开始沉淀pH(25 ℃) 1.9 7.6 4.0 沉淀完全pH(25 ℃) 3.2 9.7 5.2 A．“焙烧”的产物之一可用于工业制硫酸 B．“试剂a”可以为FeS，主要目的是除去过量硫酸 C．“试剂b”可以为氨水，调pH的范围为 5.2～7.6 D．“沉淀”时，pH过高或者过低均不利于生成α-FeOOH B　[硫铁矿焙烧主要发生的反应方程式为4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，然后加入稀硫酸进行酸浸，发生的反应有Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O、Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O、Fe3O4＋4H2SO4===Fe2(SO4)3＋4H2O＋FeSO4，然后过滤得到滤渣A，主要成分为SiO2，试剂a为还原性铁粉，主要目的是将Fe3＋转化为Fe2＋，便于后续步骤中除去Al3＋，过滤得到滤渣B，主要成分为Fe，加入试剂b调节溶液pH为5.2～7.6，将Al3＋完全沉淀，过滤得到滤渣C，主要成分为Al(OH)3，向滤液(主要含有Fe2＋)中加入过氧化氢和氨水，产生沉淀FeOOH，过滤得到滤液D，主要成分为(NH4)2SO4。SO2是“焙烧”的产物之一，可以转化为SO3，SO3可与H2O反应生成H2SO4，故SO2可用于工业制硫酸，A正确；“试剂a”的主要目的是将Fe3＋完全还原为Fe2＋，可以为FeS，但主要目的不是除去过量硫酸，B错误；“试剂b” 的目的为调节溶液pH为5.2～7.6将Al3＋完全沉淀，故可以为氨水，C正确；“沉淀”时，pH过高则溶液中的OH－浓度过大，将生成Fe(OH)3沉淀，pH过低即溶液中H＋浓度过大，不利于生成α-FeOOH，D正确。] 8．以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示： 下列说法错误的是(　　) A．浸渣中的物质是Fe3O4、SiO2和CaSO4 B．“净化除杂”需先加H2O2溶液再调节溶液的pH C．操作a为蒸发浓缩、冷却结晶 D．“粗硼酸”中的主要杂质是氢氧化铝 AD　[以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)，根据流程可知，加硫酸溶解，只有SiO2不溶，CaO转化为微溶于水的CaSO4，“净化除杂”需先加入氧化剂，将Fe2＋氧化为Fe3＋，调节溶液的pH，使Fe3＋、Al3＋均转化为沉淀，则滤渣为氢氧化铝、氢氧化铁，然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出H3BO3。“浸渣”为SiO2和CaSO4，A错误；“净化除杂”先加H2O2溶液将Fe2＋转化为Fe3＋，再调节溶液的pH，生成氢氧化铝和氢氧化铁，B正确；操作a为蒸发浓缩、冷却结晶，C正确；最后浓缩结晶时硫酸镁易结合水以晶体析出，则粗硼酸中的主要杂质是硫酸镁，D错误。] 二、非选择题(本题共1小题，共16分) 9．(16分)某化学兴趣小组在隔绝空气条件下，向硝酸酸化的0.05 mol·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。针对实验现象该小组同学设计开展了系列实验，具体探究过程如下。 已知：Ag＋＋SCN－AgSCN(白色固体)；Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色)。 回答下列问题： (1)检验黑色产物：取出少量黑色固体，进行如图实验，确认黑色固体中含有Fe和Ag。 ①试剂a是________。 ②加入硝酸后观察到_________________________________________________， 证明黑色固体中含有Ag。 ③甲同学认为加入试剂a产生蓝色沉淀，不能确定黑色固体中一定含有Fe，理由是__________________________________________________________________ ___________________________________________________________________； 乙同学提出只要在实验过程中增加一步操作就可以解决甲同学的疑问，乙同学改进的操作是___________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (2)溶液呈黄色，丙同学认为溶液中含有Fe3＋，丁同学认为不可能产生Fe3＋，丁同学的理由是_________________________________________________________ ______________________________________________________________________ (用离子方程式回答)。 (3)针对(2)中争论，3 min时取上层清液，隔绝空气，设计以下实验证明： ①现象ⅰ可证明黄色溶液中含有Fe3＋，分析Fe3＋的产生有以下三种可能： a．铁粉表面有氧化层； b．酸性溶液中NO将Fe2＋氧化； c．_______________________________________。 查阅资料得知a和b都不成立。请设计实验证明b不成立(简要回答操作步骤、试剂名称、实验现象)：________________________________________________ _________________________________________________________________。 ②试解释现象ⅱ中白色沉淀量减少，溶液红色加深的原因：___________________ _______________________________________________________________。 解析：铁和稀盐酸生成氯化亚铁和氢气，亚铁离子和K3[Fe(CN)6]溶液反应会生成蓝色沉淀，故试剂a是K3[Fe(CN)6]溶液；银不和稀盐酸反应，得到滤渣，加入硝酸，银和硝酸反应生成硝酸银和一氧化氮气体，银离子和氯离子反应生成氯化银沉淀；通过对比实验研究某一因素对实验的影响，应该要注意除控制研究的变量以外，还要控制其他量要相同。(1)①试剂a是K3[Fe(CN)6]溶液。②加入硝酸后观察到有气泡冒出、遇空气产生红棕色气体、固体逐渐变为白色，证明黑色固体中含有Ag。③黑色固体表面残留的亚铁离子会干扰实验，使得加入试剂a产生蓝色沉淀，不能确定黑色固体中一定含有Fe；改进的操作是首先将黑色固体使用蒸馏水洗涤2～3次，最后一次洗涤液加入 K3[Fe(CN)6] 溶液，无蓝色沉淀生成。(2)丁同学认为不可能产生Fe3＋，是因为过量的铁会和铁离子反应生成亚铁离子，离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。(3)①已知：Ag＋＋SCN－AgSCN(白色固体)；Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色)；实验中白色沉淀的量减少而溶液红色加深，说明银离子可以氧化亚铁离子为铁离子，故猜想c为银离子可以氧化亚铁离子； 查阅资料得知a和b都不成立。设计实验证明b不成立，就是需要实验控制溶液中存在硝酸根离子而不存在银离子，进行实验现象对比，故实验设计为向硝酸酸化的0.05 mol·L－1的硝酸钠溶液中加入足量的铁粉，搅拌充分反应后静置，取上层清液，加入KSCN溶液，溶液不变红，说明b不成立。②已知：Ag＋＋SCN－AgSCN(白色固体)；Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色)；银离子和亚铁离子反应生成铁离子：Ag＋＋Fe2＋===Ag↓＋Fe3＋，随着反应进行，Ag＋＋SCN－AgSCN(白色固体)平衡逆向移动，而Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色)平衡正向移动，导致现象ⅱ中白色沉淀量减少，溶液红色加深。 答案：(1)①K3[Fe(CN)6]溶液　②有气泡冒出、遇空气产生红棕色气体、固体逐渐变为白色　③黑色固体表面残留的亚铁离子会干扰实验　将黑色固体使用蒸馏水洗涤2～3次，最后一次洗涤液加入 K3[Fe(CN)6]溶液，无蓝色沉淀生成 (2)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ (3)①银离子可以氧化亚铁离子　向硝酸酸化的 0.05 mol·L－1的硝酸钠溶液中加入足量的铁粉，搅拌充分反应后静置，取上层清液，加入KSCN溶液，溶液不变红，说明b不成立　②银离子和亚铁离子反应生成铁离子：Ag＋＋Fe2＋===Ag↓＋Fe3＋，随着反应进行，Ag＋＋SCN－AgSCN(白色固体)平衡逆向移动，而Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色)平衡正向移动，导致现象ⅱ中白色沉淀量减少，溶液红色加深 学科网（北京）股份有限公司 $$