3.1 铁及其化合物（深度学习辅导讲义）【上好课】化学人教版必修第一册

第三章 铁 金属材料 第一节 铁及其化合物 要点 1 铁的单质 1.铁的存在和使用历史 （1）存在：主要以 态（陨石为 态除外）的形式存在，在地壳中的含量居第 位，铁矿石有赤铁矿（ ）、磁铁矿（ ）、菱铁矿（ ）、黄铁矿（ ）等。 （2）位置：铁位于元素周期表中第 周期 族，是一种应用最广泛的 金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素，有 。 （3）铁的使用历史∶人类最早使用的铁是来自太空的陨铁。我国目前发现最早的人工冶炼铁制品是甘肃灵台出土的春秋初年秦国的铜柄铁剑，这说明春秋初年我国已掌握了冶铁技术。战国中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用。 2.铁单质的性质 （1）物理性质： 色固体，熔点较 ，具有良好的 性、 性，铁能导电，但其导电性 铜和铝，能被 吸引。 （2）化学性质：铁元素性质活泼，单质有较强的 性，主要化合价为 价和 价，所以铁与强氧化剂和弱氧化剂反应的产物有区别。 ①铁与氧化性较弱的氧化剂反应 铁与氧化性较弱的氧化剂（如盐酸、硫酸铜等）反应，铁原子失去2个电子生成+2价铁的化合物，如Fe+2H+ Fe2++H2↑，Fe+Cu2+ Cu+Fe2+。 ②铁与氧化性较强的氧化剂反应 铁与氧化性较强的氧化剂（如氯气等）反应，铁原子失去3个电子生成+3价铁的化合物，如2Fe+3Cl2 △ 2FeCl3。 特别提醒 ①Fe与Cl2反应无论用量多少都生成 ，而Fe与盐酸反应生成 。 ②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是 ，而铁在纯氧中燃烧的产物是 。 ③铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为 ，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为 。 3.铁与水蒸气的反应 方法一 方法二 实验装置 操作及现象 小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微的“噗”声，证明生成了氢气 用燃着的火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了氢气 生成物分析 通常铁与冷水或热水都不反应，但铁可与水蒸气反应。在高温下与水蒸气反应时，点燃生成的气体，可听到爆鸣声，说明生成了可燃性气体，根据元素守恒，气体应为 。从氧化还原角度分析，H20中H化合价由+1降低为0价，H2O作氧化剂；Fe有还原性，在反应中化合价升高，那么，Fe最终生成什么物质呢？经X射线衍射仪测定反应后固体物质，发现除铁粉外，有 生成；还可以用铁棒靠近，若黑色粉末被吸起，则说明发生了反应，而且生成物为四氧化三铁(四氧化三铁是磁铁矿，有 )。 实验结论 在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2，化学方程式为 特别提醒 ①铁不能与冷水、热水反应，但高温下能与水蒸气反应。 ②加热仪器不能用酒精灯，而应用酒精喷灯。 ③该实验中，圆底烧瓶中水的作用是提供反应需要的水蒸气。 ④圆底烧瓶中要加入少量沸石或碎瓷片，以防止水剧烈沸腾。 ⑤实验结束时，先熄灭酒精喷灯，再熄灭酒精灯，以防止倒吸。 要点 2 铁的氧化物及氢氧化物 一、铁的氧化物 1.铁的氧化物区别与联系 物质 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4) 俗称 颜色、状态 黑色粉末 粉末 黑色晶体(有磁性) 溶解性 溶于水 类别 氧化物 氧化物 不是碱性氧化物 铁的价态 与H＋反应的离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O 6H＋＋Fe2O3===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O 稳定性 6FeO＋O22Fe3O4 稳定 稳定 与CO、C、H2反应 生成单质铁及CO2或H2O 用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的 ，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料 2.铁的氧化物化学性质 （1）稳定性 ①FeO：不稳定，易被氧化， ②Fe2O3和Fe3O4：比较稳定 （2）与非氧化性酸(如稀盐酸)发生复分解反应 ①FeO： ②Fe3O4： ③Fe2O3： （3）与氧化性酸(如稀硝酸)发生复分解反应或氧化还原反应 ①FeO： ②Fe3O4： ③Fe2O3： （4）与还原性酸(如氢碘酸)发生复分解反应或氧化还原反应 ①FeO： ②Fe3O4： ③Fe2O3： （5）能够被某些还原剂还原 ①H2： ②CO： ③C： ④Al： 二、铁的氢氧化物 1.铁的氢氧化物的制备 反应原理：Fe(OH)3与Fe(OH)2分别可用相应的 与 反应制得。 Fe(OH)2 Fe(OH)3 操作 现象 产生 絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为 沉淀 生成 沉淀 离子方程式 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓； 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 实验结论 Fe(OH)2很不稳定，极易转化为Fe(OH)3 特别提醒 1.防止Fe(OH)2被氧化的方法： （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。 2.Fe(OH)2制备的三种思维方法 （1）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。 图1　　　　　　　　　　图2 图3 （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，如图2所示。 （3）电解法 用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖一层苯(或煤油)，如图3所示。 2.铁的氢氧化物的性质比较 Fe(OH)2 Fe(OH)3 颜色、状态 白色固体 红褐色固体 溶解性 不溶于水 稳定性 不稳定，在空气中易被氧化为Fe(OH)3 不稳定，受热易分解 Fe(OH)3 △ Fe2O3 +3H2O 与盐酸反应 Fe(OH)2+2H+ Fe2++H2O Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O 制备原理 Fe2++2OH- Fe(OH)2↓ Fe3++3OH- Fe(OH)3↓ 转化 反应 4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3 现象 要点 3 铁盐和亚铁盐 常见的铁盐有FeCl3、Fe2(SO4)3等，常见的亚铁盐有FeCl2、FeSO4等。 1.Fe3+和 Fe2+的性质 Fe3+有氧化性，可氧化一些有较强还原性的物质，自身被还原为Fe2+；Fe2+处于中间价态，既有氧化性又有还原性，但其氧化性较弱，主要表现还原性，Fe2+很容易被氧化为Fe3+。 2.Fe3+和Fe2+的检验： （1）Fe3＋、Fe2＋的检验 离子 Fe3＋ Fe2＋ 溶液的颜色 实验操作 实验现象 溶液变成 开始无明显现象，滴加新制氯水后溶液变成 离子方程式 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 结论 Fe3＋遇SCN－显 ，可利用此现象检验Fe3＋的存在 Fe2＋和SCN－混合无明显现象，加入新制氯水后，Fe2＋被氧化成Fe3＋；可用先加 溶液再加 的方法检验Fe2＋的存在 （2）混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验 检验Fe2＋和Fe3＋混合溶液时，要分两次分别检验Fe2＋和Fe3＋： ①Fe3＋的检验 a.溶液变 色，说明含有Fe3＋。 b.试纸变 色，说明含有Fe3＋。 c.生成 色沉淀，说明含有Fe3＋。 ②Fe2＋的检验 a.KMnO4溶液 ，说明含有Fe2＋。 b.溴水 ，说明含有Fe2＋。 c.生成 沉淀，说明含有Fe2＋。 特别提醒 检验FeCl3溶液中是否含FeCl2溶液，不能用酸性高锰酸钾溶液，因为Cl－也能使其褪色，应该用铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液。 4.铁盐的净水作用 向混有少量泥沙的浑浊水中加入少量Fe2(SO4)3，Fe3+会与水反应生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附性，可以吸附水中的不溶性杂质并沉降，从而起到净水作用。 要点 3 铁及其化合物的转化 一、铁及其化合物之间的转化——“铁三角” 从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知：Fe只有 性，Fe3+通常只有 性，Fe2+既具有 性又具有 性。上述微粒通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不同价态铁的相互转化，我们把这个相互转化设计成三角形，常称为铁三角。 1．Fe3+的形成 由于Fe3+的氧化性较强，要想生成Fe3+，需要 剂，通常有：Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4、KMnO4(H+)。 与Cl2反应： 、 ； 与KMnO4反应： 。 2．的形成 单质Fe的还原性较强，要想生成单质Fe，得需 剂，通常有：Al、Zn、CO、H2。 Fe2++Zn===Fe+Zn2+； FeO+Al(CO、H2)Fe+Al2O3(CO2、H2O) ； Fe2O3+Al(CO、H2)Fe+Al2O3(CO2、H2O)。 3．Fe2+的形成 Fe2+的氧化性、还原性都不强，所以，从Fe→Fe2+， 剂即可，通常有：S、H+、Cu2+、Fe3+；从Fe3+→Fe2+，能被Fe3+氧化的还原剂有：Fe、Cu、I−、S2−、HS−、SO2、SO32-。 （1）→Fe2+： Fe+2H+===Fe2++H2↑； Fe+Cu2+===Fe2++Cu(湿法炼铜)； Fe+SFeS。 （2）Fe3+→Fe2+： 2Fe3++Fe===3Fe2+(据此反应，用Fe可除去Fe2+溶液中的Fe3+；在FeSO4溶液中，常放 ，就是为了防止FeSO4被氧化)； 2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(据此反应，可用 腐蚀Cu来制线路板：把一铜板粘在塑料板上，用油漆画出线路图，然后浸在FeCl3溶液中，Cu被FeCl3腐蚀，而用漆画过的线条留了下来，这就成了线路)。 实验原理 利用FeCl3溶液作为“腐蚀液”，将覆铜板上不需要的铜腐蚀 实验操作 取一小块覆铜板，用油性笔在覆铜板上画上设计好的图案，然后浸入盛有FeCl3溶液的小烧杯中。过一段时间后，取出覆铜板并用水清洗干净 实验现象 用油性笔画出的图案处不被腐蚀，洗净后板上留下设计的图案 反应方程式 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2(2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋) 实验结论 铜可被FeCl3溶液腐蚀 4．从化合价的角度理解“铁三角” （1）Fe单质中铁元素化合价为0价，仅具有 性 Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2H+H2↑+Fe2+；2Fe+3Cl22FeCl3；3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2 （2）Fe2+化合价可以升高到+3价，表现为 性，也可以降低到0价，表现为 性。 Fe2++ZnFe+Zn2+；2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－；5Fe2++MnO4－+8H+5Fe3++Mn2++4H2O （3）Fe（OH）2具有 性，能被氧化为Fe（OH）3： （4）Fe2O3中的铁元素为高价态，具有 性，因而可用 将其还原为铁单质。 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 （5）Fe3+是铁元素的高价态，可以被还原剂还原为+2或0价，具有 性。 2Fe3++Zn（少量）2Fe2++Zn2+；2Fe3++3Zn（过量）2Fe+3Zn2+；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑ 二、铁及其化合物的价类二维图 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 类别(氧化物、盐、碱)之间的转化： （1）Fe2O3、FeO都是碱性氧化物，能与酸反应生成盐和水。 Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O；FeO+2H+H2O+Fe2+。 （2）FeSO4和FeCl3都属于盐类，能和碱反应生成Fe（OH）2及Fe（OH）3。 Fe2++2OH－Fe（OH）2↓；Fe3++3OH－Fe（OH）3↓。 （3）Fe（OH）2和Fe（OH）3均属于碱，能与酸反应生成盐和水。 Fe（OH）2+2H+Fe2++2H2O；Fe（OH）3+3H+Fe3++3H2O。 2.纵向变化体现不同价态 类别之间的转化，主要体现物质的 性或 性。 3.斜向变化体现不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的 性和 性。 三、铁及其化合物转化关系的应用 1．框图推断 铁及其化合物涉及的框图推断题常用以下题眼： ① 沉淀：Fe(OH)3(特征颜色)； ②KSCN溶液呈 ：Fe3＋(特征反应)； ③白色沉淀迅速变成 ，最终变为红褐色：Fe2＋(特征反应现象)； ④ 氧化物：Fe3O4(特征性质)； ⑤滴入沸水中的产物有丁达尔效应：制Fe(OH)3胶体(特征方法)。 2．有关铁及其化合物的探究 此类题涉及到铁及其化合物的以下性质： ①Fe2＋、Fe3＋的检验； ②Fe2＋氧化性和还原性的探究； ③Fe3＋氧化性的探究； ④基于K2FeO4的性质探究； ⑤各物质间的转化综合。 命题点 1 铁及其化合物的性质、用途 典例1下列关于铁及其化合物说法正确的是 A．过量的铁丝在中燃烧生成 B．不稳定，在空气里能被氧化成 C．铁性质活泼，铁元素在自然界中都以化合态的形式存在 D．向饱和溶液中滴加适量溶液即可得到氢氧化铁胶体 变式1下列说法不正确的是 A．铁元素在自然界中以化合态和游离态形式存在 B．中铁的化合价有和价，是一种混合物 C．和都可以通过化合反应制取 D．铁与足量稀盐酸反应，转移电子数为 变式2铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝居第四位。铁及其化合物应用广泛。高铁酸钾(K2FeO4)是种新型、高效、多功能水处理剂，其制备原理如下：2Fe(OH)3+3KClO+4KOH=2K2FeO4+3KCl+5H2O。下列铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 A．K2FeO4有还原性，可用于净水 B．Fe(OH)3受热易分解，可用于吸附杂质 C．FeCl3有氧化性，可用于制作印刷铜电路板 D．Fe2O3能与盐酸反应，可用于制作油漆涂料 命题点 2 铁的氢氧化物的制备 典例2下列各图示中能较长时间看到 Fe(OH)2白色沉淀的是 (已知：苯为难溶于水且密度比水小的液体) A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 变式1如图所示装置，可用来制取，实验中使用的试剂为铁屑和的硫酸、氢氧化钠溶液。下列说法正确的是 A．分液漏斗中盛放的是氢氧化钠溶液 B．实验开始时应先将a关闭 C．A中圆底烧瓶内发生的反应为复分解反应 D．生成的操作为：首先打开a，让分液漏斗中液体流下，一段时间后关闭a，A中液体沿导管流入B中 变式2可用于制备补血剂，某实验小组设计了制备两套实验装置，下列说法错误的是 A．装置①中足量的铁屑和产生的都可防止被氧化成 B．装置①易产生杂质 C．装置②中温度越高，越有利于生成 D．装置①中导管a的作用是平衡气压使稀顺利流下 命题点 3 铁离子和亚铁离子的检验、除杂 典例3向和的混合溶液中加入一定量的铁粉，下列说法中正确的是 A．若铁粉有剩余，则溶液中可能有 B．若铁粉有剩余，则溶液中的金属阳离子一定有和 C．若铁粉无剩余，则溶液中一定有 D．若铁粉无剩余，且溶液中无，则溶液中一定有，一定无 变式1实验室常采用点滴板来完成部分实验，这样既可以节约药品的用量，又便于观察实验现象。图中所示的实验点滴板上描述的实验现象或推论正确的是 A．往固体中滴加FeCl2溶液，有气体产生且生成大量的白色沉淀 B．新制氯水滴加到pH试纸或淀粉KI 溶液孔穴中，都体现新制氯水的漂白性 C．生锈铁屑加过量稀硫酸后，通过滴加KMnO4溶液的褪色来验证原溶液中存在 D．生锈铁屑加过量稀硫酸后，若滴加 KSCN溶液产生血红色沉淀可验证原溶液存在Fe3+ 变式2铁在人体中以Fe2＋和Fe3＋的形式存在。二价铁离子易被吸收，给贫血者补充铁时，应给予含二价铁离子的铁盐，如硫酸亚铁(FeSO4)。 （1）人体中经常进行转化 Fe2+Fe3+，A反应中Fe2＋作 剂，B反应中Fe3＋作 剂。 （2）新配制的FeCl2溶液应加入 以防止FeCl2转化为FeCl3，要除去FeCl3溶液中少量的FeCl2杂质，可向其中通入适量的 。 （3）在制作印刷电路板的过程中常利用铜与氯化铁溶液的反应。反应的离子方程式为 。 （4）为消除废气中的Cl2对环境的污染，将废气通过含有铁粉的FeCl2溶液，即可有效地除去Cl2，这一处理过程可用两个离子方程式表示为2Fe2+＋Cl2=2Fe3+＋2Cl- 和 ；处理过程中需定期添加的原料是 。 （5）某同学为检验某未知溶液中是否为FeCl2溶液，采取如下实验方案加以验证： 取少许未知试液于试管中溶液呈红色(证明含有FeCl2)，你认为此方案 (填“合理”或“不合理”)，若不合理，如何改进： 。 命题点 4 “铁三角”的转化及应用 典例4下列指定物质之间的转化： Fe 混合溶液溶液 下列说法不正确的是 A．反应①属于置换反应 B．反应②所得混合溶液中与物质的量之比是1∶2 C．反应③的离子方程式为： D．利用反应④制备时需要充分振荡反应液 变式1纳米Fe3O4是一种用途广泛的磁性材料。以FeCl3为原料制备纳米Fe3O4的流程如下。 下列说法错误的是 A．纳米Fe3O4属于胶体 B．滤液的主要成分是CaCl2 C．①中的反应需在隔绝空气条件下进行 D．②中的反应为4CaO+6H2O+4Fe2++O2=4Fe(OH)3+4Ca2+ 命题点 5 铁的价类二维图 典例5铁及其化合物在工农业生产中应用广泛，部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列说法错误的是 A．、均可由化合反应来制备 B．在周期表中处在第四周期第ⅦIB族 C．在纯氧中燃烧，可生成 D．能用溶液鉴别溶液和溶液 变式1价一类二维图是学习元素化合物知识的重要模型和工具，它以元素的化合价为纵坐标，以物质类别为横坐标。下图为铁元素的价一类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法错误的是 A．用铁丝在氧气中燃烧不能实现上述转化① B．转化⑦发生反应的类型是化合反应 C．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加盐酸可实现转化③ D．转化⑤是Na2FeO4用于自来水消毒杀菌，等物质的量的Na2FeO4和HClO消毒效率相同 变式2如图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是(　　) A．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化① B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化②生成红棕色粉末 C．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③ D．由图可预测：高铁酸盐(FeO)具有强氧化性，可用于消毒，FeO与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可作净水剂 命题点 6 有关铁及其化合物的实验探究 典例6某同学为探究高温下铁粉与水蒸气的反应，设计如图所示的实验装置，在硬质玻璃管中加入石棉绒和5.6g铁粉，下列说法错误的是 A．硬质试管中发生的反应 B．铁粉与水蒸气反应后，可立即用磁铁将剩余铁粉分离出来 C．若反应产生0.448L气体(标准状况下)，则铁粉的转化率为15% D．反应开始时应先点燃A处的酒精灯 典例7室温下，探究溶液的性质，下列实验方案能达到实验目的的是 选项 实验目的 实验方案 A 探究是否有氧化性 向2mL溶液中滴加几滴酸性溶液，观察溶液颜色变化 B 检验溶液中是否含有 向2mL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 C 除去久置溶液中的 向2mL溶液中加入过量Fe，充分振荡并过滤 D 验证能否催化分解 向2mL5%溶液中滴加几滴溶液，观察气泡产生情况 变式1现有下列实验探究摩尔盐的化学性质。 装置 实验 试剂a 现象 ① 紫色石蕊溶液 溶液变红色 ② 过量NaOH溶液 产生白色沉淀 ③ 酸性KMnO4溶液 KMnO4溶液褪色 ④ 溶液 产生蓝色沉淀 下列解释相应实验现象的离子方程式错误的是 A．①中溶液变红：； B．②中产生白色沉淀： C．③中溶液褪色： D．④中产生蓝色沉淀： 变式2铁盐在工农业生产中有着非常广泛的应用。常温下，氯化铁为棕黑色固体，易升华。实验室欲证明H2能在加热的条件下与FeCl3反应，设计了如下实验。 下列说法错误的是 A．装置A中发生的反应为置换反应 B．导管m的作用是平衡压强，可观察装置C中导管口是否堵塞 C．实验结束后，应先熄灭酒精灯，待硬质玻璃管冷却后再关闭K D．装置D中产生白色沉淀，可证明H2能在加热的条件下能与FeCl3反应 变式3某学习小组欲探究氯气与铁的反应及产物中铁元素的价态，设计并实施了以下实验． 已知：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． Ⅰ．氯气与铁的反应 按下图连接装置并进行制备实验． （1）按上图连接好装置，在进行 操作后，在各仪器中装入对应的试剂；开始反应时，应先点燃 装置的酒精灯（填“A”或“D”）。 （2）写出A中反应的离子方程式 。 （3）装置B的作用是 ．F应连接的装置是 （选择其中一个装置，填相应的字母）。 Ⅱ．产物中铁元素价态探究 反应结束后，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，该小组设计了以下实验探究产物中铁元素的价态． （4）步骤ⅱ添加的试剂X为 。 （5）步骤ⅲ中所发生的离子反应方程式为 。 （6）通过以上实验及现象，该小组同学认为氯气与铁的反应产物中包含+2和+3价的两种铁盐．实验结论是否正确？请进行判断并说明理由 。 命题点 7 有关铁及其化合物的工艺流程 典例8高铁酸钾(K2FeO4)是一种暗紫色固体，低温碱性条件下比较稳定。高铁酸钾微溶于浓KOH溶液，能溶于水，常用作水处理剂。高铁酸钾有强氧化性，酸性条件下，其氧化性强于Cl2、KMnO4等。工业上湿法制备K2FeO4的流程如下。下列说法错误的是 A．“反应Ⅰ”中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为2:3 B．过滤操作需要用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯 C．将K2FeO4与盐酸混合使用，会降低其杀菌消毒的效果 D．“转化”时，反应能进行的原因是该条件下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4 变式1用切割的废铁屑(主要成分为 Fe，少量 FeO、Fe2O3、油污、沙土)制备超顺磁性(平均直径 25 nm)纳米Fe3O4 的流程示意图如图： 下列叙述中正确的是 A．可用 Na2CO3 溶液、乙醇、乙酸等对废铁屑进行预处理 B．步骤④中的 H2O2 作还原剂 C．步骤⑤发生的反应方程式为 Fe2++2FeOOH=Fe3O4+2H+ D．纳米Fe3O4 均匀分散到水中形成的混合物能发生丁达尔效应 变式2从某含有、、的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如图。下列说法错误的是 A．试剂a是铁、试剂b是稀盐酸 B．试剂c是氯气，在该流程中作氧化剂 C．操作Ⅰ、操作Ⅱ均需用到漏斗，操作Ⅲ需用到蒸发皿 D．用酸性溶液可检验溶液中是否含有 点拨 1 Fe(OH)2的制备 1.制备原理 用亚铁盐溶液与强碱溶液反应：Fe2++2OH- Fe(OH)2↓。 2.注意事项 Fe(OH)2极易被空气中的氧气氧化，制备前应尽可能地使所用溶液中不含氧气，制备过程中应尽可能地避免引入氧气或使生成Fe(OH)2的环境与空气隔绝。 3.操作要点 （1）两种溶液均要现配现用，且所用蒸馏水应先煮沸，以排出溶解在水中的氧气。 （2）利用油膜将水溶液与空气隔离开，或利用还原性气体将水溶液与空气隔开。 （3）利用长胶头滴管将碱溶液直接送入盐溶液中（不是从容器口上方滴下）。 4.两种经典的制备装置 （1）有机溶剂覆盖法：装置如图甲所示，实验中将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层密度小于水且不溶于水的液体，如苯或煤油（不能用密度大于水的CCl4），以防止空气中的氧气与Fe(OH)2接触发生反应。 （2）还原性气体保护法：装置如图乙所示，。 利用上述装置制备Fe(OH)2，可得到在较长时间内稳定存在的Fe(OH)2白色沉淀。 点拨 2 Fe3+、Fe2+的检验易错分析 （1）只含Fe2+的溶液：注意检验Fe2+时加入试剂的顺序 ①加 KSCN溶液前，要注意不要加入氧化性物质使Fe2+被氧化，如H2O2、NO3-（H+）等。 ②氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液，因为酸性KMnO4溶液本身显紫红色，对实验现象有干扰，且酸性KMnO4溶液能氧化KSCN，即使溶液含Fe3+也不变红色，不能证明不含Fe3+。 （2）同时含有Fe2+和 Fe3+的溶液：Fe2+对检验 Fe3+无干扰，可以滴加KSCN溶液检验 Fe3+；Fe3+对检验Fe2+有干扰，不能通过先加入KSCN溶液再加氯水检验 Fe2+，通常向溶液中加入适量K3[Fe(CN)6]溶液，若产生蓝色沉淀，说明含有Fe2+。 点拨 3 "铁三角"——Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化 "铁三角"是指 Fe、Fe2+、Fe3+之间的相互转化关系，如图所示∶ ①Fe2+→Fe：由于单质Fe的还原性较强，要使Fe2+转化为Fe，则需要强还原剂，如Zn、H2、CO等。 Zn+Fe2+ Zn2++Fe H2+FeO △ Fe+H2O ②Fe→Fe2+：Fe2+具有还原性，因此要将 Fe 氧化成Fe2+，不能使用强氧化剂，否则生成的Fe2+会进一步被氧化为Fe3+，能将Fe氧化成Fe2+的弱氧化剂有盐酸（或稀硫酸）等非氧化性酸、Cu2+、Fe3+、S等。 Fe+2H+ Fe2++H2↑ Fe＋Cu2+ Fe2++Cu Fe+S △ FeS ③Fe→Fe3+：要使Fe氧化为Fe3+，需要使用强氧化剂。能将Fe氧化成Fe3+的强氧化剂有Cl2、Br2、KMnO4（H+）溶液、氧化性酸等。 2Fe＋3Cl2 2FeCl3 2Fe+6H2SO4(浓) △ Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O ④Fe3+→Fe∶Fe的还原性较强，要使Fe3+还原为Fe，需使用还原性强于Fe的还原剂。能将Fe3+还原成Fe的强还原剂有Zn、Al、H2、CO等。 3Zn+2Fe3+ 3Zn2++2Fe 2Al+Fe2O3 高温 2Fe+Al2O3 3CO+Fe2O3 高温 2Fe+3CO2 ⑤Fe2+→Fe3+：Fe2+具有一定的氧化性，要使Fe2+转化为Fe3+，需要氧化性较强的氧化剂。能将Fe2+氧化为Fe3+的氧化剂有Cl2、Br2、H2O2、KMnO4（H+）溶液、氧化性酸等。 2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl- 2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O 5Fe2++MnO4-+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O ⑥Fe3+→Fe2+：Fe2+具有一定的氧化性，不能使用还原性很强的还原剂进行还原。能将 Fe3+还原为Fe2+的还原剂有Fe、Cu、SO2、S2-、I-等。 Fe+2Fe3+ 3Fe2+ Cu+2Fe3+ 2Fe2++Cu2+（用于腐蚀印刷电路板） SO2+2H2O+2Fe3+ 2Fe2++SO42-+4H+ 点拨 4 变价“铁”的常见考点 1．Fe2＋与Fe3＋的氧化还原性强弱顺序 氧化性：Cl2>Br2>Fe3＋>Cu2＋>I2>Fe2＋ 还原性：Cl－<Br－<Fe2＋<Cu<I－<S2－ 2．工业生产时溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去方法 （1）原理：Fe3＋、Fe2＋完全生成氢氧化物沉淀时，溶液的pH分别为pH≥3.7、pH≥9.6。 （2）步骤： ①除去溶液中的Fe3＋时，一般是加入能与酸反应的物质(但不能引入新的杂质)，调节溶液的pH≥3.7，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。 ②除去溶液中的Fe2＋时，先加入H2O2(或其他氧化剂，但不引入新杂质)，使Fe2＋转化为Fe3＋，然后调节溶液的pH≥3.7，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。 （3）示例： ①除去MgCl2溶液中的Fe3＋，可在加热搅拌条件下，加入足量MgO或MgCO3或Mg(OH)2，充分反应过滤除去。 ②除去CuCl2溶液中的Fe2＋，先加入H2O2(或通入Cl2)，然后在加热搅拌条件下，加入足量CuO或CuCO3或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，充分反应后过滤除去。 3．判断离子能否大量共存 （1）Fe2＋：与NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)不能大量共存(因发生氧化还原反应)。 （2）Fe3＋：与S2－、I－、SO、HS－不能大量共存(因发生氧化还原反应)。 4．含Fe2＋、Fe3＋溶液的配制要点 （1）配制FeCl3溶液时先将FeCl3固体溶于浓盐酸中(抑制FeCl3水解，防止生成沉淀而导致溶液变浑浊)，再加水稀释至所需浓度。 （2）配制FeCl2溶液时，为防止Fe2＋被空气氧化还需加入少量铁粉。 5．高铁酸钾的性质 高铁酸钾(K2FeO4)中的Fe显＋6价，它是一种高效复合水处理剂： （1）由于具有强氧化性能杀菌、消毒。 （2）由于反应后还原产物为Fe3＋，Fe3＋在溶液中水解生成氢氧化铁胶体，能吸附水中的悬浮杂质，起到净水的作用。 （3）铁及其化合物的种类比较多，相应的性质也比较多，因此要加强对铁及其化合物性质的记忆和理解，形成知识网络图，进行有序记忆，如可将铁及其化合物的化学性质用下列网络关系图表示∶ 点拨 5 铁和铁的氧化物的混合物与酸(H+)反应的计算 （1）终态法：固体和盐酸（硫酸）恰好完全反应，溶液中没有Fe3+，即多个反应后的“终态”是溶质只有FeCl2(FeSO4)的溶液，因此有n(Fe2＋):n(Cl－)=1:2[n(Fe2＋):n(SO)=1:1]，混合物中n(Fe)与盐酸（硫酸）中n(H+)之比为1:2等结论。 （2）关系式法：由 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，Fe＋Fe2O3＋6H＋===3Fe2＋＋3H2O可知，若没有Fe3＋生成，则反应的Fe（不产生H2）与Fe2O3的关系是Fe- Fe2O3，则有n(Fe)=n(Fe2O3)+n(H2)等关系。 （3）守恒法：主要有Fe原子守恒、Cl－(SO)守恒、溶液中电荷守恒、Fe失去的电子与H+和Fe3+得到的电子守恒。 ◆能力强化练 1．下列物质能通过化合反应得到的是 ①FeCl2 ②Fe(OH)3  ③NaHCO3  ④FeCl3 A．全部 B．③④ C．①②③ D．②③④ 2．下列说法正确的是 A．冷的浓硫酸可用铁质或铝质容器储存，说明铝、铁不与浓硫酸反应 B．SO2和氯水均有漂白性，二者的漂白原理相同 C．铁在空气中点燃剧烈反应，火星四射 D．Fe2O3、FeO均为碱性氧化物，均难溶于水 3．在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是 A． B． C． D． 4．某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水蒸气反应”的实验，并检验产物的性质，下列说法正确的是    A．实验时，应先点燃B处的酒精喷灯，再点燃A处的酒精灯 B．B中发生反应的化学方程式为2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2 C．B中生成1molH2时，E处有1molCuO被还原 D．碱石灰的作用是吸收水蒸气 5．部分含铁物质的分类与相应化合价关系如下图甲所示。下列推断不合理的是 A．X在高温下可与H2O(g)反应生成Z B．N在空气中不稳定，利用图乙装置制取N并可减缓其被氧化 C．可存在P→M→Z→P的循环转化关系 D．若P为盐酸盐，可将其饱和溶液逐滴滴入沸水中制备Fe(OH)3胶体 6．某课题研究小组探究铁粉还原Fe3＋的最佳反应条件，保持其他反应条件不变，体系中Fe(Ⅲ)含量随溶液pH的变化如图所示。下列说法正确的是 A．最佳反应的pH是4 B．溶液酸性越强越有利于还原Fe3＋ C．铁粉还原Fe3＋的离子方程式为 D．M点后，Fe(Ⅲ)含量增大可能是因为溶液中Fe3＋变成了Fe(OH)3，更难被铁粉还原 7．用废铁屑[主要成分为Fe和铁锈，还含有C等难溶于酸的杂质]为原料制备的一种实验流程如下： 下列与流程相关的装置或操作正确且能达到实验目的的是 A．可在装置甲中进行“酸浸”操作 B．按图乙所示操作配制“酸浸”所需的溶液 C．用装置丙过滤“酸浸”后所得悬浊液 D．用装置丁灼烧固体制 8．将a g由铁和氧化铁组成的混合物加入盐酸中充分反应后，固体无剩余，盐酸全部消耗，放出气体(标准状况)。下列判断正确的是 A．原混合物中 B．向溶液中滴入KSCN溶液，溶液可能变为红色 C．无法计算出原混合物的质量 D．此时溶液中和的物质的量之比为 9．向一定量的的混合物中，加入的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出（标况）气体，所得溶液中只含一种金属阳离子，那么若用足量的在高温下还原相同质量的混合物，能得到铁的质量为 A． B． C． D．无法计算 10．工业废水中含有的重铬酸根离子有毒（），必须处理达标后才能排放。工业上常用绿矾（）做处理剂，反应的离子方程式如下：，有关该反应的说法不正确的是 A．X为Cr3+ B．酸性条件下，和Fe2+不可大量共存 C．还原性： D．绿矾在保存过程中应注意隔绝空气防止被氧化 11．用过量的溶液腐蚀铜制线路板，取少量腐蚀反应完毕后的混合溶液，加入一定量的铁粉充分搅拌，发现仍有固体存在。下列判断不正确的是 A．氧化性： B．剩余固体中一定含Cu C．有固体存在的溶液中一定无 D．有固体存在的溶液中一定含 12．为了探究铁及其化合物的氧化性或还原性，某同学设计如下实验操作，对应的实验现象、实验结论及离子方程式均正确的是 选项 实验操作 实验现象 实验结论 离子方程式 A 向溶液中加入片 浅绿色溶液变为无色，有黑色固体生成 具有还原性 B 向溶液中滴加新制氯水 浅绿色溶液变为棕黄色 具有还原性 C 向溶液中加入铁粉 棕黄色溶液变为浅绿色 具有还原性 D 向溶液中加入铜粉 蓝色溶液变为棕黄色 具有还原性 13．一种利用废旧镀锌铁皮(表面有铁锈和油污)制备磁性纳米粒子的工艺流程如下： 已知：及其化合物的性质与及其化合物的性质相似。 下列说法正确的是 A．“碱洗”是为了除去铁锈 B．“氧化”时发生反应的离子方程式为 C．“氧化”后的溶液中和的物质的量之比为 D．“加热沉铁”时也可在空气中进行 14．PAFC是一种水净化处理剂，常用在沉淀池，其主要成分是聚合氯化铝铁。工业上制备该产品，是向工业废料()中加入盐酸使其全部溶解，具体流程如图。 下列说法不正确的是 A．产品中铁元素的化合价为 B．甲溶液不一定存在 C．PAFC净水的原理是利用其较强的氧化性 D．试剂可以使用新制氯水 15．探究铁及其化合物的性质，下列实验方案、现象或结论不正确的是 选项 实验方案 现象 结论 A 2mL0.01mol·L-1FeCl3溶液滴加滴浓盐酸 溶液颜色变浅 氢离子抑制了Fe3+的水解 B 常温下，向溶液中加入溶液，将带火星的木条放在试管口 木条复燃 比的氧化性强 C 向氢氧化铁胶体中逐滴加入稀硫酸至过量 先产生沉淀后逐渐溶解 Fe(OH)3先聚集为沉淀，后与应 D 向K3Fe(CN)6溶液中加入少许铁粉，静置一段时间 有蓝色沉淀生成 K3Fe(CN)6具有氧化性 16．某研究性学习小组请你参与“研究铁与水蒸气反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究，并回答下列问题： 探究一：设计如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验(夹持仪器略)。 （1）硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为： （2）装置D的作用是 。 探究二：设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分(已知酸性KMnO4溶液能与盐酸发生反应)。 （3）待硬质玻璃管B冷却后，取少许其中的固体物质继续进行如下实验： ①试剂A是 ，现象2为 。 ②若现象1中溶液未变血红色，请从硬质玻璃管B中固体物质的成分分析可能的原因： 。 ◆综合拔高练 1．四氧化三铁磁流体既具有固体的磁性，又具有液体的流动性，采用共沉淀法可以制得黑色的分散质微粒直径介于5.5-36nm纳米级磁流体材料。其流程如下图所示： 下列说法错误的是 A．该磁流体材料形成的分散系能产生丁达尔效应 B．取溶液B加入硫氰酸钾溶液，溶液变为红色 C．FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O的物质的量之比最好为1∶2 D．取最后一次的洗涤液，加入氯化钡溶液，若无白色沉淀，证明沉淀已经洗涤干净 2．研究铁及其化合物的性质与转化关系是中学化学重要的学习内容。回答下列问题： （1）人体血液中如果缺乏亚铁离子，就会造成缺铁性贫血。市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的还原铁粉，这些铁粉在人体胃酸(主要成分是)作用下转化成亚铁盐。写出该反应的离子方程式： 。 （2）高铁酸钠是一种新型绿色消毒剂，主要用于饮用水处理，工业上常用向和混合溶液中滴加溶液的方法制备，反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为 ，制备转移的电子数目为 。 （3）某兴趣小组通过下列实验探究、的性质。 已知：可与溶液反应生成蓝色沉淀。 实验操作 实验现象 得出结论 甲组 向溶液中加入几滴氯水，再加入1滴溶液 溶液变红 可将氧化 乙组 取一定量溶液于试管中，加入维生素C片，振荡溶解得到溶液a．取a溶液少许，滴加酸性溶液 紫色褪去 维生素C可将还原为 ①甲组同学得出结论“可将氧化”，其反应的离子方程式为 ；同学们认为甲组实验不够严谨，改进了实验：用煮沸冷却后的水配制溶液，向溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴溶液，溶液变红，证明了结论正确，煮沸的作用是 。 ②其他组同学认为乙组的实验同样不够严谨，可能是 使溶液紫色褪去。请设计补充实验：取a溶液少许，滴加 ，若出现 ，则结论正确。 3．铁和氯是高中阶段重要的化学元素，请阅读下列信息，回答问题： Ⅰ.绘制价类图(化合价-物质类别)是学习元素化合物性质的重要方法，如图是铁元素的价类二维图。 请回答下列问题： （1）X、Y的化学式分别为 、 。 （2）FeO属于 (填“酸性”或“碱性”)氧化物，能与 (填试剂名称)反应生成FeCl2；从铁元素的价态分析，FeO与具有强氧化性的硝酸发生反应的氧化产物是 (填化学式)。 （3）FeCl3溶液能与铜片、NaOH溶液、KI溶液和KSCN溶液等发生反应，写出其中一个能体现Fe3+的氧化性的离子方程式 。 Ⅱ.某品牌“84”消毒液包装上的说明如下图： 84消毒液 有效成分：NaClO 规格：1000mL 质量分数：14.9％ 物质的量浓度：2.2mol/L 注意事项： 1.本品对棉织品有漂白脱色作用，有腐蚀性。 2.密封保存，请勿与洁厕灵同时使用。 3.保质期为一年。 回答下列问题： （4）该消毒液与洁厕灵同时使用会产生氯气，写出反应的离子方程式 。 （5）理论上，一瓶上述“84”消毒液能从空气中吸收标准状况下 LCO2而变质(保留1位小数)。(已知：NaClO+CO2+H2O=NaHCO3+HClO) 4．铁有两种氯化物，都是重要的化工试剂。查阅有关资料如下： 【氯化铁】熔点为，沸点；易吸收空气中的水分而潮解。工业上采用向的铁粉中通入氧气来生产无水氯化铁 【氯化亚铁】熔点为，易升华。工业上采用向炽热铁粉中通入氯化氢来生产无水氯化亚铁。 某化学活动小组用如图所示的装置（夹持装置略去）模拟工业生产制备无水氯化铁。请回答下列问题： （1）仪器D的名称是 ；D中装的药品是碱石灰，其作用是 。 （2）定性分析。取C中的少量产物溶于稀盐酸中配成稀溶液待用。若产物中混有可用下列试剂中的 (只能选取一种试剂，填序号)进行检测，实验现象是 。 ①溶液  ②溶液  ③溶液  ④酸性溶液  ⑤淀粉溶液 （3）定量分析。取装置C中的产物，按以下步骤进行测定：①称取产品溶于过量的稀盐酸中；②加入足量溶液；③再加入足量溶液；④过滤、洗涤后灼烧沉淀；⑤称量所得红棕色固体为。则该样品中铁元素的质量分数为 (结果精确到小数点后两位)。 （4）由（3）定量分析数据得出结论，并提出改进措施： ①用题目所给的装置制得的产物中，铁元素含量 (填“相等”、“偏高”或“偏低”），原因是 。 ②若要得到较纯净的无水氯化铁，可采取的“装置”改进措施是 ，目的是 。 （5）该活动小组将纯净的无水氯化铁配成的溶液，现在实验室需要的溶液用于实验，则配制该溶液需要量取的溶液的体积是 。 5．硫铁矿烧渣(主要成分、、FeO、等)是工业生产硫酸的废渣，利用硫铁矿烧渣制备铁红等产品的流程如下图所示： 已知：①；常温下，Si性质稳定，不与氧气、强酸反应。 ②受热易分解产生、。 （1）硫铁矿烧渣焙烧时选择焦炭作为还原剂，主要考虑的因素有 (填字母序号)。 A．价格便宜、容易获得     B．氧化产物为CO，易分离      C．反应需要高温 （2）“酸浸过滤”中，为防止酸浸过程中被氧化，应往溶液中加入少量 。滤渣的成分有 、 (填化学式)。 （3）“沉淀”的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是 。 （4）“过滤Ⅰ”、“过滤Ⅱ”在实验室中进行该操作时，用到的玻璃仪器有烧杯、 、 ；检验“过滤Ⅰ”的滤液中是否含有的实验操作是：取少量“过滤Ⅰ”的滤液于试管中，先滴入几滴 ，溶液无明显变化，再滴入少量(或适量) ，若溶液变红，则证明溶液中含有。 （5）空气中煅烧生成产品b的化学反应方程式为 。 ◆高考真题练 1．（2025·河南卷）X是自然界中一种常见矿物的主要成分，可以通过如图所示的四步反应转化为Q(略去部分参与反应的物质和反应条件)。已知X和Q的组成元素相同。 下列说法错误的是 A．Y常用作油漆、涂料等的红色颜料 B．溶液Z加热煮沸后颜色会发生变化 C．反应需要在强酸性条件下进行 D．Q可以通过单质间化合反应制备 2．（2025·广东卷）下列陈述Ⅰ与陈述Ⅱ均正确，且两者间具有因果关系的是 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ A 浓硝酸保存在棕色试剂瓶中 浓硝酸具有强氧化性 B 向蔗糖中加适量浓硫酸，蔗糖变黑 浓硫酸具有脱水性 C 与可生成蓝色物质 KSCN溶液可用于检验 D 与浓盐酸共热，生成黄绿色气体 3．（2023·浙江卷）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 4．（2021·河北卷）“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是 A．钢是以铁为主的含碳合金 B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大 C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高 D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 铁 金属材料 第一节 铁及其化合物 要点 1 铁的单质 1.铁的存在和使用历史 （1）存在：主要以化合态（陨石为游离态除外）的形式存在，在地壳中的含量居第四位，铁矿石有赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）、黄铁矿（FeS2）等。 （2）位置：铁位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素，有+2、+3。 （3）铁的使用历史∶人类最早使用的铁是来自太空的陨铁。我国目前发现最早的人工冶炼铁制品是甘肃灵台出土的春秋初年秦国的铜柄铁剑，这说明春秋初年我国已掌握了冶铁技术。战国中期以后，铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用。 2.铁单质的性质 （1）物理性质：银白色固体，熔点较高，具有良好的导热性、延展性，铁能导电，但其导电性不如铜和铝，能被磁铁吸引。 （2）化学性质：铁元素性质活泼，单质有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价，所以铁与强氧化剂和弱氧化剂反应的产物有区别。 ①铁与氧化性较弱的氧化剂反应 铁与氧化性较弱的氧化剂（如盐酸、硫酸铜等）反应，铁原子失去2个电子生成+2价铁的化合物，如Fe+2H+ Fe2++H2↑，Fe+Cu2+ Cu+Fe2+。 ②铁与氧化性较强的氧化剂反应 铁与氧化性较强的氧化剂（如氯气等）反应，铁原子失去3个电子生成+3价铁的化合物，如2Fe+3Cl2 △ 2FeCl3。 特别提醒 ①Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe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，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。 ③铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3＋。 3.铁与水蒸气的反应 方法一 方法二 实验装置 操作及现象 小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微的“噗”声，证明生成了氢气 用燃着的火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了氢气 生成物分析 通常铁与冷水或热水都不反应，但铁可与水蒸气反应。在高温下与水蒸气反应时，点燃生成的气体，可听到爆鸣声，说明生成了可燃性气体，根据元素守恒，气体应为氢气。从氧化还原角度分析，H20中H化合价由+1降低为0价，H2O作氧化剂；Fe有还原性，在反应中化合价升高，那么，Fe最终生成什么物质呢？经X射线衍射仪测定反应后固体物质，发现除铁粉外，有四氧化三铁生成；还可以用铁棒靠近，若黑色粉末被吸起，则说明发生了反应，而且生成物为四氧化三铁(四氧化三铁是磁铁矿，有磁性)。 实验结论 在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2，化学方程式为 3Fe+4H2O(g) 高温 Fe3O4+4H2 特别提醒 ①铁不能与冷水、热水反应，但高温下能与水蒸气反应。 ②加热仪器不能用酒精灯，而应用酒精喷灯。 ③该实验中，圆底烧瓶中水的作用是提供反应需要的水蒸气。 ④圆底烧瓶中要加入少量沸石或碎瓷片，以防止水剧烈沸腾。 ⑤实验结束时，先熄灭酒精喷灯，再熄灭酒精灯，以防止倒吸。 要点 2 铁的氧化物及氢氧化物 一、铁的氧化物 1.铁的氧化物区别与联系 物质 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(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(有磁性) 溶解性 不溶于水 类别 碱性氧化物 碱性氧化物 不是碱性氧化物 铁的价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 与H＋反应的离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O 6H＋＋Fe2O3===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O 稳定性 6FeO＋O22Fe3O4 稳定 稳定 与CO、C、H2反应 生成单质铁及CO2或H2O 用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料 2.铁的氧化物化学性质 （1）稳定性 ①FeO：不稳定，易被氧化，6FeO+O22Fe3O4 ②Fe2O3和Fe3O4：比较稳定 （2）与非氧化性酸(如稀盐酸)发生复分解反应 ①FeO：FeO+2H+Fe2++H2O ②Fe3O4：Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O ③Fe2O3：Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O （3）与氧化性酸(如稀硝酸)发生复分解反应或氧化还原反应 ①FeO：3FeO+10H++NO3－3Fe3++NO↑+5H2O ②Fe3O4：3Fe3O4+28H++NO3－9Fe3++NO↑+14H2O ③Fe2O3：Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O （4）与还原性酸(如氢碘酸)发生复分解反应或氧化还原反应 ①FeO：FeO+2H+Fe2++H2O ②Fe3O4：Fe3O4+8H++2I－3Fe2++I2+4H2O ③Fe2O3：Fe2O3+6H++2I－2Fe2++I2+3H2O （5）能够被某些还原剂还原 ①H2：FeO+H2Fe+H2O ②CO：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(高炉炼铁的主反应) ③C：Fe3O4+2C3Fe+2CO2↑ ④Al：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3(铝热反应) 二、铁的氢氧化物 1.铁的氢氧化物的制备 反应原理：Fe(OH)3与Fe(OH)2分别可用相应的可溶性盐与碱溶液反应制得。 Fe(OH)2 Fe(OH)3 操作 现象 产生白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色沉淀 生成红褐色沉淀 离子方程式 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓； 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 实验结论 Fe(OH)2很不稳定，极易转化为Fe(OH)3 特别提醒 1.防止Fe(OH)2被氧化的方法： （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。 2.Fe(OH)2制备的三种思维方法 （1）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。 图1　　　　　　　　　　图2 图3 （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，如图2所示。 （3）电解法 用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖一层苯(或煤油)，如图3所示。 2.铁的氢氧化物的性质比较 Fe(OH)2 Fe(OH)3 颜色、状态 白色固体 红褐色固体 溶解性 不溶于水 稳定性 不稳定，在空气中易被氧化为Fe(OH)3 不稳定，受热易分解 Fe(OH)3 △ Fe2O3 +3H2O 与盐酸反应 Fe(OH)2+2H+ Fe2++H2O Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O 制备原理 Fe2++2OH- Fe(OH)2↓ Fe3++3OH- Fe(OH)3↓ 转化 反应 4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3 现象 白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 要点 3 铁盐和亚铁盐 常见的铁盐有FeCl3、Fe2(SO4)3等，常见的亚铁盐有FeCl2、FeSO4等。 1.Fe3+和 Fe2+的性质 Fe3+有氧化性，可氧化一些有较强还原性的物质，自身被还原为Fe2+；Fe2+处于中间价态，既有氧化性又有还原性，但其氧化性较弱，主要表现还原性，Fe2+很容易被氧化为Fe3+。 2.Fe3+和Fe2+的检验： （1）Fe3＋、Fe2＋的检验 离子 Fe3＋ Fe2＋ 溶液的颜色 棕黄色 浅绿色 实验操作 实验现象 溶液变成红色 开始无明显现象，滴加新制氯水后溶液变成红色 离子方程式 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 结论 Fe3＋遇SCN－显红色，可利用此现象检验Fe3＋的存在 Fe2＋和SCN－混合无明显现象，加入新制氯水后，Fe2＋被氧化成Fe3＋；可用先加KSCN溶液再加新制氯水的方法检验Fe2＋的存在 （2）混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验 检验Fe2＋和Fe3＋混合溶液时，要分两次分别检验Fe2＋和Fe3＋： ①Fe3＋的检验 a.溶液变红色，说明含有Fe3＋。 b.试纸变蓝色，说明含有Fe3＋。 c.生成蓝色沉淀，说明含有Fe3＋。 ②Fe2＋的检验 a.KMnO4溶液褪色，说明含有Fe2＋。 b.溴水褪色，说明含有Fe2＋。 c.生成蓝色沉淀，说明含有Fe2＋。 特别提醒 检验FeCl3溶液中是否含FeCl2溶液，不能用酸性高锰酸钾溶液，因为Cl－也能使其褪色，应该用铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液。 4.铁盐的净水作用 向混有少量泥沙的浑浊水中加入少量Fe2(SO4)3，Fe3+会与水反应生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附性，可以吸附水中的不溶性杂质并沉降，从而起到净水作用。 要点 3 铁及其化合物的转化 一、铁及其化合物之间的转化——“铁三角” 从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知：Fe只有还原性，Fe3+通常只有氧化性，Fe2+既具有氧化性又具有还原性。上述微粒通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不同价态铁的相互转化，我们把这个相互转化设计成三角形，常称为铁三角。 1．Fe3+的形成 由于Fe3+的氧化性较强，要想生成Fe3+，需要强氧化剂，通常有：Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4、KMnO4(H+)。 与Cl2反应：2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl−、2Fe+3Cl22FeCl3； 与KMnO4反应：5Fe2++ MnO4-+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。 2．的形成 单质Fe的还原性较强，要想生成单质Fe，得需强还原剂，通常有：Al、Zn、CO、H2。 Fe2++Zn===Fe+Zn2+； FeO+Al(CO、H2)Fe+Al2O3(CO2、H2O) ； Fe2O3+Al(CO、H2)Fe+Al2O3(CO2、H2O)。 3．Fe2+的形成 Fe2+的氧化性、还原性都不强，所以，从Fe→Fe2+，弱氧化剂即可，通常有：S、H+、Cu2+、Fe3+；从Fe3+→Fe2+，能被Fe3+氧化的还原剂有：Fe、Cu、I−、S2−、HS−、SO2、SO32-。 （1）→Fe2+： Fe+2H+===Fe2++H2↑； Fe+Cu2+===Fe2++Cu(湿法炼铜)； Fe+SFeS。 （2）Fe3+→Fe2+： 2Fe3++Fe===3Fe2+(据此反应，用Fe可除去Fe2+溶液中的Fe3+；在FeSO4溶液中，常放少量铁粉，就是为了防止FeSO4被氧化)； 2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(据此反应，可用FeCl3溶液腐蚀Cu来制线路板：把一铜板粘在塑料板上，用油漆画出线路图，然后浸在FeCl3溶液中，Cu被FeCl3腐蚀，而用漆画过的线条留了下来，这就成了线路)。 实验原理 利用FeCl3溶液作为“腐蚀液”，将覆铜板上不需要的铜腐蚀 实验操作 取一小块覆铜板，用油性笔在覆铜板上画上设计好的图案，然后浸入盛有FeCl3溶液的小烧杯中。过一段时间后，取出覆铜板并用水清洗干净 实验现象 用油性笔画出的图案处不被腐蚀，洗净后板上留下设计的图案 反应方程式 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2(2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋) 实验结论 铜可被FeCl3溶液腐蚀 4．从化合价的角度理解“铁三角” （1）Fe单质中铁元素化合价为0价，仅具有还原性 Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2H+H2↑+Fe2+；2Fe+3Cl22FeCl3；3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2 （2）Fe2+化合价可以升高到+3价，表现为还原性，也可以降低到0价，表现为氧化性。 Fe2++ZnFe+Zn2+；2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－；5Fe2++MnO4－+8H+5Fe3++Mn2++4H2O （3）Fe（OH）2具有还原性，能被氧化为Fe（OH）3：4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3 （4）Fe2O3中的铁元素为高价态，具有氧化性，因而可用还原剂将其还原为铁单质。 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 （5）Fe3+是铁元素的高价态，可以被还原剂还原为+2或0价，具有氧化性。 2Fe3++Zn（少量）2Fe2++Zn2+；2Fe3++3Zn（过量）2Fe+3Zn2+；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑ 二、铁及其化合物的价类二维图 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物质类别(氧化物、盐、碱)之间的转化： （1）Fe2O3、FeO都是碱性氧化物，能与酸反应生成盐和水。 Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O；FeO+2H+H2O+Fe2+。 （2）FeSO4和FeCl3都属于盐类，能和碱反应生成Fe（OH）2及Fe（OH）3。 Fe2++2OH－Fe（OH）2↓；Fe3++3OH－Fe（OH）3↓。 （3）Fe（OH）2和Fe（OH）3均属于碱，能与酸反应生成盐和水。 Fe（OH）2+2H+Fe2++2H2O；Fe（OH）3+3H+Fe3++3H2O。 2.纵向变化体现不同价态同物质类别之间的转化，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、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。 三、铁及其化合物转化关系的应用 1．框图推断 铁及其化合物涉及的框图推断题常用以下题眼： ①红褐色沉淀：Fe(OH)3(特征颜色)； ②KSCN溶液呈红色：Fe3＋(特征反应)； ③白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色：Fe2＋(特征反应现象)； ④磁性氧化物：Fe3O4(特征性质)； ⑤滴入沸水中的产物有丁达尔效应：制Fe(OH)3胶体(特征方法)。 2．有关铁及其化合物的探究 此类题涉及到铁及其化合物的以下性质： ①Fe2＋、Fe3＋的检验； ②Fe2＋氧化性和还原性的探究； ③Fe3＋氧化性的探究； ④基于K2FeO4的性质探究； ⑤各物质间的转化综合。 命题点 1 铁及其化合物的性质、用途 典例1下列关于铁及其化合物说法正确的是 A．过量的铁丝在中燃烧生成 B．不稳定，在空气里能被氧化成 C．铁性质活泼，铁元素在自然界中都以化合态的形式存在 D．向饱和溶液中滴加适量溶液即可得到氢氧化铁胶体 【答案】B 【解析】A．Cl2是强氧化剂，能将变价金属氧化为高价态，故过量的Fe与Cl2反应生成FeCl3，A错误；   B．FeO不稳定，在空气里能被氧气氧化为氧化铁，B正确 ；C．在自然界中，铁陨石有游离态的铁存在，C错误；D．FeCl3溶液和NaOH溶液生成氢氧化铁沉淀，得不到氢氧化铁胶体；制取红褐色胶体应该向煮沸的蒸馏水中滴加饱和氯化铁溶液至溶液变红褐色，D错误；故选B。 变式1下列说法不正确的是 A．铁元素在自然界中以化合态和游离态形式存在 B．中铁的化合价有和价，是一种混合物 C．和都可以通过化合反应制取 D．铁与足量稀盐酸反应，转移电子数为 【答案】B 【解析】A．通常铁元素在自然界中以化合态形式存在，而铁陨石有游离态的铁存在，A正确；B．是一种化合物，其中铁的化合价有和价，B错误；C． 、2FeCl2+Cl2=2FeCl3，则氯化铁可以通过化合反应制取，氯化亚铁可以通过化合反应制取，，可以通过化合反应制取，C正确；D．中铁元素化合价升高2价，则铁与足量稀盐酸反应，转移电子数为，D正确；故本题选B。 变式2铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝居第四位。铁及其化合物应用广泛。高铁酸钾(K2FeO4)是种新型、高效、多功能水处理剂，其制备原理如下：2Fe(OH)3+3KClO+4KOH=2K2FeO4+3KCl+5H2O。下列铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 A．K2FeO4有还原性，可用于净水 B．Fe(OH)3受热易分解，可用于吸附杂质 C．FeCl3有氧化性，可用于制作印刷铜电路板 D．Fe2O3能与盐酸反应，可用于制作油漆涂料 【答案】C 【解析】A．K2FeO4中Fe元素化合价为最高价，则没有还原性，A错误；B．Fe(OH)3胶体可用于吸附杂质，与其受热易分解无关，B错误；C．FeCl3有氧化性，能与Cu发生氧化还原反应生成CuCl2和FeCl2，可用于制作印刷铜电路板，C正确；D．Fe2O3为红棕色粉末，则可用于制作油漆涂料，与其能与盐酸反应无关，D错误；故选C。 命题点 2 铁的氢氧化物的制备 典例2下列各图示中能较长时间看到 Fe(OH)2白色沉淀的是 (已知：苯为难溶于水且密度比水小的液体) A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 【答案】B 【解析】①Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，故①选；②Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出，且利用氢气的压力使硫酸亚铁与NaOH接触而反应，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，故②选；③没有隔绝空气，生成的氢氧化亚铁易被氧化，故③不选；④苯隔绝空气，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，故④选；综上所述答案为B。 变式1如图所示装置，可用来制取，实验中使用的试剂为铁屑和的硫酸、氢氧化钠溶液。下列说法正确的是 A．分液漏斗中盛放的是氢氧化钠溶液 B．实验开始时应先将a关闭 C．A中圆底烧瓶内发生的反应为复分解反应 D．生成的操作为：首先打开a，让分液漏斗中液体流下，一段时间后关闭a，A中液体沿导管流入B中 【答案】D 【分析】从B装置的构造看，里面的液体不可能进入A装置内，所以B装置内应盛有NaOH溶液，A装置内反应生成FeSO4后，利用产生的气体压入B装置内。 【解析】A．由分析可知，A装置内制取FeSO4溶液，则分液漏斗中盛放的是的硫酸，A错误；B．实验开始时应先将a打开，用生成的氢气将装置中的空气排净，然后再关闭a形成压强差，B错误；C．A中圆底烧瓶内发生的反应为铁制取出氢气是置换反应，C错误；D．生成Fe(OH)2的操作为：首先打开a，让分液漏斗中液体流下用生成的氢气将装置中的空气排净，一段时间后关闭a形成压强差，A中液体沿导管流入B中制取Fe(OH)2，D正确；故选D。 变式2可用于制备补血剂，某实验小组设计了制备两套实验装置，下列说法错误的是 A．装置①中足量的铁屑和产生的都可防止被氧化成 B．装置①易产生杂质 C．装置②中温度越高，越有利于生成 D．装置①中导管a的作用是平衡气压使稀顺利流下 【答案】C 【分析】第一个装置利用硫酸和铁反应生成氢气，排除装置中的空气，随后利用压力将硫酸亚铁赶如三颈烧瓶中反应生成产物，第二个装置直接利用碳酸氢铵和硫酸亚铁反应生成产品，以此解题。 【解析】A．装置①中足量的铁屑和产生的H2，排除装置内的空气，可防止Fe2+被氧化成Fe3+，故A正确；B．装置①中硫酸亚铁和碳酸钠反应易产生Fe(OH)2杂质，故B正确；C．装置②中温度越高，碳酸氢铵分解，不利于FeCO3生成，故C错误；D．装置①中导管a的作用是平衡气压，使分液漏斗的液体上下气体压强相同，则分液漏斗中的稀H2SO4顺利流下，故D正确；故选C。 命题点 3 铁离子和亚铁离子的检验、除杂 典例3向和的混合溶液中加入一定量的铁粉，下列说法中正确的是 A．若铁粉有剩余，则溶液中可能有 B．若铁粉有剩余，则溶液中的金属阳离子一定有和 C．若铁粉无剩余，则溶液中一定有 D．若铁粉无剩余，且溶液中无，则溶液中一定有，一定无 【答案】D 【解析】A．铁和反应生成，若铁粉有剩余，则溶液不可能有，故A错误；B．铁和反应生成铜，若铁粉有剩余，则溶液中的金属阳离一定没有，故B错误；C．若铁粉无剩余，则溶液中可能有，故C错误；D．氧化性大于，若铁粉无剩余，且溶液中无，则溶液中一定有，一定无，故D正确；选D。 变式1实验室常采用点滴板来完成部分实验，这样既可以节约药品的用量，又便于观察实验现象。图中所示的实验点滴板上描述的实验现象或推论正确的是 A．往固体中滴加FeCl2溶液，有气体产生且生成大量的白色沉淀 B．新制氯水滴加到pH试纸或淀粉KI 溶液孔穴中，都体现新制氯水的漂白性 C．生锈铁屑加过量稀硫酸后，通过滴加KMnO4溶液的褪色来验证原溶液中存在 D．生锈铁屑加过量稀硫酸后，若滴加 KSCN溶液产生血红色沉淀可验证原溶液存在Fe3+ 【答案】C 【解析】A．Na2O2具有氧化性，FeCl2溶液中的亚铁离子具有还原性，Na2O2固体中滴加FeCl2溶液后最终生成红褐色的氢氧化铁沉淀，故A错误；B．新制氯水滴加到淀粉KI溶液中反应生成碘单质，碘遇淀粉变蓝，体现新制氯水的氧化性，故B错误；C．生锈铁屑加入过量稀硫酸反应后，铁锈会生成铁离子，铁离子不能被高锰酸钾氧化，但亚铁离子能被高锰酸钾氧化，若加入KMnO4褪色，说明该溶液中有Fe2+存在，故C正确；D．生锈铁屑加入足量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，若铁过量，则加入KSCN溶液，溶液不变血红色，故D错误；故选：C。 变式2铁在人体中以Fe2＋和Fe3＋的形式存在。二价铁离子易被吸收，给贫血者补充铁时，应给予含二价铁离子的铁盐，如硫酸亚铁(FeSO4)。 （1）人体中经常进行转化 Fe2+Fe3+，A反应中Fe2＋作 剂，B反应中Fe3＋作 剂。 （2）新配制的FeCl2溶液应加入 以防止FeCl2转化为FeCl3，要除去FeCl3溶液中少量的FeCl2杂质，可向其中通入适量的 。 （3）在制作印刷电路板的过程中常利用铜与氯化铁溶液的反应。反应的离子方程式为 。 （4）为消除废气中的Cl2对环境的污染，将废气通过含有铁粉的FeCl2溶液，即可有效地除去Cl2，这一处理过程可用两个离子方程式表示为2Fe2+＋Cl2=2Fe3+＋2Cl- 和 ；处理过程中需定期添加的原料是 。 （5）某同学为检验某未知溶液中是否为FeCl2溶液，采取如下实验方案加以验证： 取少许未知试液于试管中溶液呈红色(证明含有FeCl2)，你认为此方案 (填“合理”或“不合理”)，若不合理，如何改进： 。 【答案】（1）还原 氧化 （2）铁粉 Cl2 （3）Cu＋2Fe3+=Cu2+＋2Fe2+ （4）Fe＋2Fe3+=3Fe2+ 铁粉 （5）不合理 取少量溶液，先加KSCN溶液，溶液不变红色，再加入氯水，溶液变成红色，则证明原溶液有Fe2+ 【解析】（1）A反应中铁元素化合价升高，Fe2＋作还原剂，B反应中铁元素化合价降低，Fe3＋作氧化剂。 （2）Fe2+易被氧化，新配制的FeCl2溶液应加入铁粉以防止FeCl2转化为FeCl3；氯气能把Fe2+氧化为Fe3+，要除去FeCl3溶液中少量的FeCl2杂质，可向其中通入适量的Cl2。 （3）铜与氯化铁溶液的反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应的离子方程式为Cu＋2Fe3+=Cu2+＋2Fe2+。 （4）为消除废气中的Cl2对环境的污染，将废气通过含有铁粉的FeCl2溶液，即可有效地除去Cl2，这一处理过程可用两个离子方程式表示为2Fe2+＋Cl2=2Fe3+＋2Cl- 和Fe＋2Fe3+=3Fe2+；总反应为，所以处理过程中需定期添加的原料是铁粉。 （5）此方案不能判断Fe3+是否是由Fe2+氧化而成，所以该方案不合理，改进方法为：取少量溶液，先加KSCN溶液，溶液不变红色，再加入氯水，溶液变成红色，则证明原溶液有Fe2+。 命题点 4 “铁三角”的转化及应用 典例4下列指定物质之间的转化： Fe 混合溶液溶液 下列说法不正确的是 A．反应①属于置换反应 B．反应②所得混合溶液中与物质的量之比是1∶2 C．反应③的离子方程式为： D．利用反应④制备时需要充分振荡反应液 【答案】D 【解析】A．3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,属于置换反应，A正确；B．Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，Fe2+、 Fe3+物质的量之比是1∶2，B正确；C．Fe+ 2Fe3+=3 Fe2+，C正确；D．不能振荡，Fe(OH)2易与空气中的氧气发生反应而变质，D错误；故答案为：D。 变式1纳米Fe3O4是一种用途广泛的磁性材料。以FeCl3为原料制备纳米Fe3O4的流程如下。 下列说法错误的是 A．纳米Fe3O4属于胶体 B．滤液的主要成分是CaCl2 C．①中的反应需在隔绝空气条件下进行 D．②中的反应为4CaO+6H2O+4Fe2++O2=4Fe(OH)3+4Ca2+ 【答案】A 【分析】FeCl2溶液分别进入反应釜①和反应釜②在隔绝空气和通入空气的条件下加入氧化钙反应生成氢氧化亚铁和氢氧化铁，产物在反应釜③中调节pH使铁进一步沉淀，加压过滤后，氢氧化铁、氢氧化亚铁经过后处理得Fe3O4。 【解析】A．胶体是分散系中的一种，属于混合物，纳米Fe3O4是纯净物，则纳米Fe3O4不属于胶体，A项错误； B．反应釜①的化学方程式为FeCl2+CaO+H2O=Fe(OH)2↓+CaCl2，过滤，滤液的主要成分是CaCl2，B项正确； C．反应釜①中反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2具有还原性，易被氧气氧化为氢氧化铁，则需在隔绝空气条件下进行，C项正确； D．反应釜②中通入CaO和水反应生成Fe(OH)2，通入空气，氧气能将Fe(OH)2氧化为氢氧化铁，离子反应为4CaO+6H2O+4Fe2++O2=4Fe(OH)3+4Ca2+，D项正确； 本题选A。 命题点 5 铁的价类二维图 典例5铁及其化合物在工农业生产中应用广泛，部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列说法错误的是 A．、均可由化合反应来制备 B．在周期表中处在第四周期第ⅦIB族 C．在纯氧中燃烧，可生成 D．能用溶液鉴别溶液和溶液 【答案】B 【分析】根据含铁物质的分类与相应化合价关系图可知a是铁，b是FeO，c是氧化铁，d是氢氧化亚铁，e是氢氧化铁，f是氯化亚铁，g是氯化铁，据此解答。 【解析】A．铁在氯气中燃烧生成氯化铁，氢氧化亚铁放置在空气和氧气、水反应生成氢氧化铁，二者均可由化合反应来制备，A正确；B．在周期表中处在第四周期第Ⅷ族，B错误；C．铁纯氧中燃烧，可生成，C正确；D．铁离子和KSCN溶液反应显红色，因此能用溶液鉴别氯化亚铁溶液和氯化亚铁溶液，D正确；答案选C。 变式1价一类二维图是学习元素化合物知识的重要模型和工具，它以元素的化合价为纵坐标，以物质类别为横坐标。下图为铁元素的价一类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法错误的是 A．用铁丝在氧气中燃烧不能实现上述转化① B．转化⑦发生反应的类型是化合反应 C．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加盐酸可实现转化③ D．转化⑤是Na2FeO4用于自来水消毒杀菌，等物质的量的Na2FeO4和HClO消毒效率相同 【答案】D 【解析】A．铁丝在氧气中燃烧生成Fe3O4，不能实现图中转化①，A正确；B．转化⑦发生反应的化学方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3，该反应属于化合反应，B正确；C．加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁，氢氧化铁与盐酸反应生成氯化铁，故加盐酸可实现转化③，C正确；D．Na2FeO4消毒杀菌时铁元素的化合价从+6价降低到+3价，HClO消毒杀菌时氯元素的化合价从+1价降低-1价，等物质的量的Na2FeO4是HClO消毒效率的1.5倍，D错误；故选：D。 变式2如图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是(　　) A．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化① B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化②生成红棕色粉末 C．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③ D．由图可预测：高铁酸盐(FeO)具有强氧化性，可用于消毒，FeO与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可作净水剂 【答案】D 【解析】铁与高温水蒸气的反应生成四氧化三铁和氢气，不能实现上述转化①，故A错误；FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，部分被氧化，氧化生成Fe3O4，不能发生转化②，故B错误；加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁，氢氧化铁不溶于水，加水溶解不可实现转化③，故C错误；高铁酸盐中铁为＋6价，具有强氧化性，可用于消毒，与水发生氧化还原反应后生成铁离子，铁离子与水反应生成Fe(OH)3胶体。 命题点 6 有关铁及其化合物的实验探究 典例6某同学为探究高温下铁粉与水蒸气的反应，设计如图所示的实验装置，在硬质玻璃管中加入石棉绒和5.6g铁粉，下列说法错误的是 A．硬质试管中发生的反应 B．铁粉与水蒸气反应后，可立即用磁铁将剩余铁粉分离出来 C．若反应产生0.448L气体(标准状况下)，则铁粉的转化率为15% D．反应开始时应先点燃A处的酒精灯 【答案】B 【分析】在装置A中产生水蒸气，装置B中水蒸气与铁粉反应，化学方程式为：，经干燥管干燥后收集氢气。 【解析】A．铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为：，故A项正确；B．铁粉与水蒸气反应生成的四氧化三铁也有磁性，无法用磁铁将二者分离，故B项错误；C．若产生标况下0.448L的气体，气体为氢气，则生成氢气的物质的量为0.02mol，根据，则消耗Fe粉的物质的量为0.015mol，5.6g铁粉的物质的量为0.1mol，则铁粉的转化率为15%，故C项正确；D．探究高温下铁粉与水蒸气的反应，应先点燃A处的酒精灯用产生水蒸气排尽装置内的空气，防止Fe粉被空气氧化，故D项正确；故选D。 典例7室温下，探究溶液的性质，下列实验方案能达到实验目的的是 选项 实验目的 实验方案 A 探究是否有氧化性 向2mL溶液中滴加几滴酸性溶液，观察溶液颜色变化 B 检验溶液中是否含有 向2mL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 C 除去久置溶液中的 向2mL溶液中加入过量Fe，充分振荡并过滤 D 验证能否催化分解 向2mL5%溶液中滴加几滴溶液，观察气泡产生情况 【答案】C 【解析】A．向2mL溶液中滴加几滴酸性溶液，观察溶液颜色变化，探究是否有还原性，故A错误；B．检验溶液中是否含有应直接向待测液中滴加KSCN溶液，向待测液中滴加氯水会将氧化为干扰实验，故B错误；C．向2mL溶液中加入过量Fe，充分振荡并过滤，铁将还原为，故C正确；D．向2mL5%溶液中滴加几滴溶液，若产生气泡有可能是的催化作用，故D错误；故选C。 变式1现有下列实验探究摩尔盐的化学性质。 装置 实验 试剂a 现象 ① 紫色石蕊溶液 溶液变红色 ② 过量NaOH溶液 产生白色沉淀 ③ 酸性KMnO4溶液 KMnO4溶液褪色 ④ 溶液 产生蓝色沉淀 下列解释相应实验现象的离子方程式错误的是 A．①中溶液变红：； B．②中产生白色沉淀： C．③中溶液褪色： D．④中产生蓝色沉淀： 【答案】B 【解析】A．铵根离子、亚铁离子水解使得溶液显酸性，酸性溶液使紫色石蕊试液变红色，A正确；B．少量摩尔盐与过量的NaOH溶液反应的离子方程式为，B错误；C．+2价的铁被氧化为+3价，被还原为，反应的离子方程式为，C正确；D．用来鉴别生成蓝色沉淀，反应的离子方程式为，D正确；故答案选B。 变式2铁盐在工农业生产中有着非常广泛的应用。常温下，氯化铁为棕黑色固体，易升华。实验室欲证明H2能在加热的条件下与FeCl3反应，设计了如下实验。 下列说法错误的是 A．装置A中发生的反应为置换反应 B．导管m的作用是平衡压强，可观察装置C中导管口是否堵塞 C．实验结束后，应先熄灭酒精灯，待硬质玻璃管冷却后再关闭K D．装置D中产生白色沉淀，可证明H2能在加热的条件下能与FeCl3反应 【答案】D 【分析】由题干实验装置图可知，A为实验室制备H2，反应化学方程式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，B为干燥H2，C为H2和FeCl3反应装置，D是用来验证H2和FeCl3发生反应有HCl生成，但由于FeCl3易升华，故应该在C、D之间加入一个收集FeCl3的装置并加入干燥装置，防止FeCl3水解，据此解题。 【解析】A．装置A中发生的反应为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，属于置换反应，A正确；B．导管m的作用是平衡压强，若装置C中导管口被堵塞，则装置B中m管液面上升，所以可观察装置C中导管口是否堵塞，B正确；C．实验结束后，应先熄灭酒精灯，使装置A中继续反应产生气体，待硬质玻璃管冷却后关闭K，以防止液体倒吸，C正确；D．装置D中产生白色沉淀，说明产生AgCl，但无法证明是H2和FeCl3发生反应生成HCl，还是FeCl3升华后进入装置D中的试管所致，D错误；故选D。 变式3某学习小组欲探究氯气与铁的反应及产物中铁元素的价态，设计并实施了以下实验． 已知：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． Ⅰ．氯气与铁的反应 按下图连接装置并进行制备实验． （1）按上图连接好装置，在进行 操作后，在各仪器中装入对应的试剂；开始反应时，应先点燃 装置的酒精灯（填“A”或“D”）。 （2）写出A中反应的离子方程式 。 （3）装置B的作用是 ．F应连接的装置是 （选择其中一个装置，填相应的字母）。 Ⅱ．产物中铁元素价态探究 反应结束后，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，该小组设计了以下实验探究产物中铁元素的价态． （4）步骤ⅱ添加的试剂X为 。 （5）步骤ⅲ中所发生的离子反应方程式为 。 （6）通过以上实验及现象，该小组同学认为氯气与铁的反应产物中包含+2和+3价的两种铁盐．实验结论是否正确？请进行判断并说明理由 。 【答案】（1）装置气密性检查 A （2）MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O （3）除去氯气中的HCI气体 c （4）KSCN溶液或硫氰化钾溶液 （5）2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O （6）会与Fe3+或HCl反应产生Fe2+ 【分析】本实验的目的探究氯气与铁的反应及产物；首先利用浓盐酸和二氧化锰共热制取氯气，生成的氯气中混有HCl气体，可用饱和食盐水除去，之后用浓硫酸干燥，通入硬质玻璃管中与铁粉反应，产物在收集器中冷凝，三氯化铁易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气中的水分而潮解，所以收集之后需要连接干燥管防止空中的水蒸气进入。 【解析】（1）一套装置组装完后首先应该进行装置气密性检查；装置中含有空气，首先应该用氯气排出装置中的空气，则应先点燃A装置的酒精灯； （2）装置A中浓盐酸和二氧化锰加热反应制备氯气，离子方程式为：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O； （3）由分析可知，装置B的作用是除去氯气中的HCI气体；在反应结束后要防止氯气进入空气中，同时产品具有吸水性，则要防止空气中的水蒸气进入装置E中，则F应连接的装置是c； （4）试剂X可以检验三价铁，则试剂X为KSCN溶液或硫氰化钾溶液； （5）步骤ⅲ二价铁被氧化为三价铁，方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O； （6）三价铁可以和单质铁反应，则产物中若Fe有剩余，会与Fe3+或HCl反应产生Fe2+。 命题点 7 有关铁及其化合物的工艺流程 典例8高铁酸钾(K2FeO4)是一种暗紫色固体，低温碱性条件下比较稳定。高铁酸钾微溶于浓KOH溶液，能溶于水，常用作水处理剂。高铁酸钾有强氧化性，酸性条件下，其氧化性强于Cl2、KMnO4等。工业上湿法制备K2FeO4的流程如下。下列说法错误的是 A．“反应Ⅰ”中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为2:3 B．过滤操作需要用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯 C．将K2FeO4与盐酸混合使用，会降低其杀菌消毒的效果 D．“转化”时，反应能进行的原因是该条件下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4 【答案】A 【分析】往Fe(NO3)3溶液中加入过量的NaClO、过量的NaOH，发生反应生成Na2FeO4等；过滤，滤渣为NaCl、NaNO3，滤液为Na2FeO4溶液；往滤液中加入过量饱和KOH溶液，发生反应生成K2FeO4沉淀，过滤后得到K2FeO4。 【解析】A．“反应Ⅰ”的化学方程式为2Fe(NO3)3+3NaClO+10NaOH =2Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+5H2O，氧化剂[NaClO]和还原剂[Fe(NO3)3]的物质的量之比为3:2，A错误；B．过滤操作用于分离固体与液体，需要用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯，B正确；C．盐酸具有还原性，能还原K2FeO4，所以将K2FeO4与盐酸混合使用，会降低其杀菌消毒的效果，C正确；D．“转化”时，Na2FeO4与KOH反应，生成K2FeO4和NaOH，发生复分解反应，则反应能进行的原因是该条件下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4，D正确；故选A。 变式1用切割的废铁屑(主要成分为 Fe，少量 FeO、Fe2O3、油污、沙土)制备超顺磁性(平均直径 25 nm)纳米Fe3O4 的流程示意图如图： 下列叙述中正确的是 A．可用 Na2CO3 溶液、乙醇、乙酸等对废铁屑进行预处理 B．步骤④中的 H2O2 作还原剂 C．步骤⑤发生的反应方程式为 Fe2++2FeOOH=Fe3O4+2H+ D．纳米Fe3O4 均匀分散到水中形成的混合物能发生丁达尔效应 【答案】D 【分析】废铁屑中含有油污，应在碱性条件下处理；处理后的废铁屑加入盐酸，生成氯化亚铁、氯化铁，则滤液A的主要成分为氯化亚铁、氯化铁和未反应的盐酸，加入铁粉，氯化铁反应生成氯化亚铁，则滤液B铁元素为亚铁离子；部分溶液加入NaOH生成氢氧化亚铁沉淀，加入过氧化氢使+2价的铁变为+3价，产物为FeOOH；与氯化亚铁混合经多步操作生成纳米四氧化三铁。 【解析】A．铁可与乙酸反应，进行油污处理时，可用Na2CO3溶液对废铁屑进行预处理，A叙述错误；B．步骤④中的H2O2氧化+2价铁为+3价，作氧化剂，B叙述错误；C．Fe3O4与H+不能共存，步骤⑤发生的反应方程式为 Fe2++2FeOOH+2OH-=Fe3O4+2H2O，C叙述错误；D．纳米Fe3O4的直径介于1~100nm之间，其均匀分散到水中形成的混合物为胶体，能发生丁达尔效应，D叙述正确；答案为D。 变式2从某含有、、的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如图。下列说法错误的是 A．试剂a是铁、试剂b是稀盐酸 B．试剂c是氯气，在该流程中作氧化剂 C．操作Ⅰ、操作Ⅱ均需用到漏斗，操作Ⅲ需用到蒸发皿 D．用酸性溶液可检验溶液中是否含有 【答案】D 【分析】从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜，工业废水中加入试剂a为过量的铁粉，操作Ⅰ为过滤，得到滤渣Y为Fe、Cu，滤液X为氯化亚铁溶液。滤渣Y中加入试剂b为盐酸，溶解过量的铁生成氯化亚铁溶液，铜不溶，操作Ⅱ过滤得到铜和滤液Z为氯化亚铁溶液，滤液Z和X合并加入氧化剂试剂c为氯气，氧化Fe2+为Fe3+，蒸发结晶，过滤、洗涤、干燥得到氯化铁晶体。 【解析】A．由分析可知试剂a是铁、试剂b是稀盐酸，A正确；B．滤液Z为氯化亚铁溶液，滤液Z和X合并加入氧化剂试剂c为氯气，氧化Fe2+为Fe3+，得到氯化铁溶液，试剂c是氯气，在该流程中作氧化剂，B正确；C．由上述分析可知，操作Ⅰ、Ⅱ是过滤，均需用到漏斗，操作Ⅲ是蒸发结晶，需用到蒸发皿，C正确；D．亚铁离子、氯离子都可以被高锰酸钾溶液氧化，用酸性KMnO4溶液不能检验溶液W中是否还有Fe2+，D错误；故选D。 点拨 1 Fe(OH)2的制备 1.制备原理 用亚铁盐溶液与强碱溶液反应：Fe2++2OH- Fe(OH)2↓。 2.注意事项 Fe(OH)2极易被空气中的氧气氧化，制备前应尽可能地使所用溶液中不含氧气，制备过程中应尽可能地避免引入氧气或使生成Fe(OH)2的环境与空气隔绝。 3.操作要点 （1）两种溶液均要现配现用，且所用蒸馏水应先煮沸，以排出溶解在水中的氧气。 （2）利用油膜将水溶液与空气隔离开，或利用还原性气体将水溶液与空气隔开。 （3）利用长胶头滴管将碱溶液直接送入盐溶液中（不是从容器口上方滴下）。 4.两种经典的制备装置 （1）有机溶剂覆盖法：装置如图甲所示，实验中将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层密度小于水且不溶于水的液体，如苯或煤油（不能用密度大于水的CCl4），以防止空气中的氧气与Fe(OH)2接触发生反应。 （2）还原性气体保护法：装置如图乙所示，实验中先打开止水夹a，利用A中生成的H2将装置内的空气排尽，一段时间后，关闭止水夹a，利用生成的H2将A中的亚铁盐溶液压入B中与NaOH溶液反应。 利用上述装置制备Fe(OH)2，可得到在较长时间内稳定存在的Fe(OH)2白色沉淀。 点拨 2 Fe3+、Fe2+的检验易错分析 （1）只含Fe2+的溶液：注意检验Fe2+时加入试剂的顺序 ①加 KSCN溶液前，要注意不要加入氧化性物质使Fe2+被氧化，如H2O2、NO3-（H+）等。 ②氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液，因为酸性KMnO4溶液本身显紫红色，对实验现象有干扰，且酸性KMnO4溶液能氧化KSCN，即使溶液含Fe3+也不变红色，不能证明不含Fe3+。 （2）同时含有Fe2+和 Fe3+的溶液：Fe2+对检验 Fe3+无干扰，可以滴加KSCN溶液检验 Fe3+；Fe3+对检验Fe2+有干扰，不能通过先加入KSCN溶液再加氯水检验 Fe2+，通常向溶液中加入适量K3[Fe(CN)6]溶液，若产生蓝色沉淀，说明含有Fe2+。 点拨 3 "铁三角"——Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化 "铁三角"是指 Fe、Fe2+、Fe3+之间的相互转化关系，如图所示∶ ①Fe2+→Fe：由于单质Fe的还原性较强，要使Fe2+转化为Fe，则需要强还原剂，如Zn、H2、CO等。 Zn+Fe2+ Zn2++Fe H2+FeO △ Fe+H2O ②Fe→Fe2+：Fe2+具有还原性，因此要将 Fe 氧化成Fe2+，不能使用强氧化剂，否则生成的Fe2+会进一步被氧化为Fe3+，能将Fe氧化成Fe2+的弱氧化剂有盐酸（或稀硫酸）等非氧化性酸、Cu2+、Fe3+、S等。 Fe+2H+ Fe2++H2↑ Fe＋Cu2+ Fe2++Cu Fe+S △ FeS ③Fe→Fe3+：要使Fe氧化为Fe3+，需要使用强氧化剂。能将Fe氧化成Fe3+的强氧化剂有Cl2、Br2、KMnO4（H+）溶液、氧化性酸等。 2Fe＋3Cl2 2FeCl3 2Fe+6H2SO4(浓) △ Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O ④Fe3+→Fe∶Fe的还原性较强，要使Fe3+还原为Fe，需使用还原性强于Fe的还原剂。能将Fe3+还原成Fe的强还原剂有Zn、Al、H2、CO等。 3Zn+2Fe3+ 3Zn2++2Fe 2Al+Fe2O3 高温 2Fe+Al2O3 3CO+Fe2O3 高温 2Fe+3CO2 ⑤Fe2+→Fe3+：Fe2+具有一定的氧化性，要使Fe2+转化为Fe3+，需要氧化性较强的氧化剂。能将Fe2+氧化为Fe3+的氧化剂有Cl2、Br2、H2O2、KMnO4（H+）溶液、氧化性酸等。 2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl- 2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O 5Fe2++MnO4-+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O ⑥Fe3+→Fe2+：Fe2+具有一定的氧化性，不能使用还原性很强的还原剂进行还原。能将 Fe3+还原为Fe2+的还原剂有Fe、Cu、SO2、S2-、I-等。 Fe+2Fe3+ 3Fe2+ Cu+2Fe3+ 2Fe2++Cu2+（用于腐蚀印刷电路板） SO2+2H2O+2Fe3+ 2Fe2++SO42-+4H+ 点拨 4 变价“铁”的常见考点 1．Fe2＋与Fe3＋的氧化还原性强弱顺序 氧化性：Cl2>Br2>Fe3＋>Cu2＋>I2>Fe2＋ 还原性：Cl－<Br－<Fe2＋<Cu<I－<S2－ 2．工业生产时溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去方法 （1）原理：Fe3＋、Fe2＋完全生成氢氧化物沉淀时，溶液的pH分别为pH≥3.7、pH≥9.6。 （2）步骤： ①除去溶液中的Fe3＋时，一般是加入能与酸反应的物质(但不能引入新的杂质)，调节溶液的pH≥3.7，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。 ②除去溶液中的Fe2＋时，先加入H2O2(或其他氧化剂，但不引入新杂质)，使Fe2＋转化为Fe3＋，然后调节溶液的pH≥3.7，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。 （3）示例： ①除去MgCl2溶液中的Fe3＋，可在加热搅拌条件下，加入足量MgO或MgCO3或Mg(OH)2，充分反应过滤除去。 ②除去CuCl2溶液中的Fe2＋，先加入H2O2(或通入Cl2)，然后在加热搅拌条件下，加入足量CuO或CuCO3或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，充分反应后过滤除去。 3．判断离子能否大量共存 （1）Fe2＋：与NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)不能大量共存(因发生氧化还原反应)。 （2）Fe3＋：与S2－、I－、SO、HS－不能大量共存(因发生氧化还原反应)。 4．含Fe2＋、Fe3＋溶液的配制要点 （1）配制FeCl3溶液时先将FeCl3固体溶于浓盐酸中(抑制FeCl3水解，防止生成沉淀而导致溶液变浑浊)，再加水稀释至所需浓度。 （2）配制FeCl2溶液时，为防止Fe2＋被空气氧化还需加入少量铁粉。 5．高铁酸钾的性质 高铁酸钾(K2FeO4)中的Fe显＋6价，它是一种高效复合水处理剂： （1）由于具有强氧化性能杀菌、消毒。 （2）由于反应后还原产物为Fe3＋，Fe3＋在溶液中水解生成氢氧化铁胶体，能吸附水中的悬浮杂质，起到净水的作用。 （3）铁及其化合物的种类比较多，相应的性质也比较多，因此要加强对铁及其化合物性质的记忆和理解，形成知识网络图，进行有序记忆，如可将铁及其化合物的化学性质用下列网络关系图表示∶ 点拨 5 铁和铁的氧化物的混合物与酸(H+)反应的计算 （1）终态法：固体和盐酸（硫酸）恰好完全反应，溶液中没有Fe3+，即多个反应后的“终态”是溶质只有FeCl2(FeSO4)的溶液，因此有n(Fe2＋):n(Cl－)=1:2[n(Fe2＋):n(SO)=1:1]，混合物中n(Fe)与盐酸（硫酸）中n(H+)之比为1:2等结论。 （2）关系式法：由 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，Fe＋Fe2O3＋6H＋===3Fe2＋＋3H2O可知，若没有Fe3＋生成，则反应的Fe（不产生H2）与Fe2O3的关系是Fe- Fe2O3，则有n(Fe)=n(Fe2O3)+n(H2)等关系。 （3）守恒法：主要有Fe原子守恒、Cl－(SO)守恒、溶液中电荷守恒、Fe失去的电子与H+和Fe3+得到的电子守恒。 ◆能力强化练 1．下列物质能通过化合反应得到的是 ①FeCl2 ②Fe(OH)3  ③NaHCO3  ④FeCl3 A．全部 B．③④ C．①②③ D．②③④ 【答案】A 【解析】①铁与三氯化铁反应生成氯化亚铁，反应方程式：，正确；②氢氧化亚铁与氧气和水发生化合反应，可生成氢氧化铁，反应方程式：，正确；③饱和碳酸钠溶液中通入二氧化碳气体，反应生成碳酸氢钠，反应方程式：，正确；①铁与氯气反应，铁被氯气氧化至+3价，生成氯化铁，反应方程式：，正确；综上答案选A。 2．下列说法正确的是 A．冷的浓硫酸可用铁质或铝质容器储存，说明铝、铁不与浓硫酸反应 B．SO2和氯水均有漂白性，二者的漂白原理相同 C．铁在空气中点燃剧烈反应，火星四射 D．Fe2O3、FeO均为碱性氧化物，均难溶于水 【答案】D 【解析】A．常温下铁和铝在浓硫酸溶液中发生钝化现象，表面形成一薄层致密的氧化物薄膜阻止反应进行，故可用铁质或铝质容器储存浓硫酸， 而不是二者不反应，A项错误；B．SO2能漂白是因为SO2与有色物质发生化合反应生成无色的物质，氯水能漂白是因为其中含有次氯酸，次氯酸具有强氧化性，能将有色物质氧化成无色物质，二者漂白原理不同，B项错误；C．铁在氧气中点燃剧烈反应，火星四射，铁在空气中无法点燃，C项错误；D．根据碱性氧化物的定义，可知Fe2O3、FeO均为碱性氧化物，二者难溶于水，D项正确；答案选D。 3．在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A．Fe和水蒸气在高温下反应生成Fe3O4，故A不符合题意；B．HClO在光照条件下分解生成HCl和氧气，故B不符合题意；C．Fe和氯气在加热条件下反应生成FeCl3，故C不符合题意；D．Zn可将FeCl3还原为FeCl2，FeCl2与Zn发生置换反应可得到Fe，故D符合题意；故答案选D。 4．某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水蒸气反应”的实验，并检验产物的性质，下列说法正确的是    A．实验时，应先点燃B处的酒精喷灯，再点燃A处的酒精灯 B．B中发生反应的化学方程式为2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2 C．B中生成1molH2时，E处有1molCuO被还原 D．碱石灰的作用是吸收水蒸气 【答案】D 【解析】A．实验时，应先点燃A处的酒精灯，再点燃B处的酒精喷灯，防止铁被氧气氧化，故A错误；B．B中发生反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2，故B错误；C．B中生成1molH2时，由于H2要先排出装置内空气，再与CuO反应，因此E处CuO被还原的物质的量小于1mol，故C错误；D．碱石灰的作用是吸收水蒸气，干燥H2，故D正确。答案为：D。 5．部分含铁物质的分类与相应化合价关系如下图甲所示。下列推断不合理的是 A．X在高温下可与H2O(g)反应生成Z B．N在空气中不稳定，利用图乙装置制取N并可减缓其被氧化 C．可存在P→M→Z→P的循环转化关系 D．若P为盐酸盐，可将其饱和溶液逐滴滴入沸水中制备Fe(OH)3胶体 【答案】A 【分析】由题干铁的价类二维图可知，X为Fe、Y为FeO、Z为Fe2O3、M为Fe(OH)3、N为Fe(OH)2，Q为亚铁盐，P为铁盐，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，X为Fe、Z为Fe2O3，Fe在高温下可与H2O(g)反应生成Fe3O4，而不是Fe2O3，A错误；B．由分析可知，N为Fe(OH)2，Fe(OH)2不稳定，图乙装置生成的H2可排出装置中的空气，从而减缓Fe(OH)2被氧化，B正确；C．由分析可知，Z为Fe2O3、M为Fe(OH)3、P为铁盐，根据反应方程式，，可知，可存在P→M→Z→P的循环转化关系，C正确；D．由分析结合若P为盐酸盐可知，P为FeCl3，实验制备Fe(OH)3胶体的方法为：将烧杯中的蒸馏水加热煮沸后，向沸水中滴加5~6滴饱和氯化铁溶液，继续加热至溶液呈红褐色停止加热，即可制备Fe(OH)3胶体，D正确；故答案为：A。 6．某课题研究小组探究铁粉还原Fe3＋的最佳反应条件，保持其他反应条件不变，体系中Fe(Ⅲ)含量随溶液pH的变化如图所示。下列说法正确的是 A．最佳反应的pH是4 B．溶液酸性越强越有利于还原Fe3＋ C．铁粉还原Fe3＋的离子方程式为 D．M点后，Fe(Ⅲ)含量增大可能是因为溶液中Fe3＋变成了Fe(OH)3，更难被铁粉还原 【答案】D 【解析】A．铁粉还原Fe3＋生成亚铁离子；而pH=4时，三价铁含有很大，说明其被还原的量很低，A错误；B．由图可知，pH<1.5时，三价铁含量增大，则溶液酸性过强，也不利于还原Fe3＋，B错误；C．铁粉还原Fe3＋的离子方程式为，C错误；D．M点后，pH增大，碱性增强，导致溶液中Fe3＋变成了Fe(OH)3，更难被铁粉还原，使得Fe(Ⅲ)含量增大，D正确；故选D。 7．用废铁屑[主要成分为Fe和铁锈，还含有C等难溶于酸的杂质]为原料制备的一种实验流程如下： 下列与流程相关的装置或操作正确且能达到实验目的的是 A．可在装置甲中进行“酸浸”操作 B．按图乙所示操作配制“酸浸”所需的溶液 C．用装置丙过滤“酸浸”后所得悬浊液 D．用装置丁灼烧固体制 【答案】A 【分析】由题给流程可知，向废铁屑中加入稀硫酸酸浸、过滤得到含有Fe2+、Fe3+的滤液和含有碳的滤渣；向滤液中加入氢氧化钠溶液，在空气中静置、过滤得到氢氧化铁；灼烧氢氧化铁得到氧化铁。 【解析】A．由图可知，甲装置为固液不加热装置，可进行“酸浸”操作，故A正确；B．配制“酸浸”所需的稀硫酸溶液时，胶头滴管应在容量瓶的正上方，不能插入容量瓶中， 故B错误；C．过滤时，应用玻璃棒引流，防止溶液溅出，故C错误；D．灼烧氢氧化铁固体时，应在坩埚中进行，不能在烧杯中直接灼烧固体，故D错误；故选A。 8．将a g由铁和氧化铁组成的混合物加入盐酸中充分反应后，固体无剩余，盐酸全部消耗，放出气体(标准状况)。下列判断正确的是 A．原混合物中 B．向溶液中滴入KSCN溶液，溶液可能变为红色 C．无法计算出原混合物的质量 D．此时溶液中和的物质的量之比为 【答案】A 【分析】由于氧化性Fe3+>H+，所以当产生氢气时，氧化铁溶于盐酸生成的Fe3+已经全部被Fe还原为Fe2+，生成氢气的物质的量，根据反应可知，消耗Fe为0.1mol，消耗HCl为0.1mol×2=0.2mol，则反应消耗HCl为0.8L×1mol·L-1-0.2mol=0.6mol，该反应中消耗Fe为0.1mol，消耗Fe2O3的物质的量为0.1mol。 【解析】A．由分析可知，原混合物中=(0.1mol+0.1mol)∶0.1mol=2∶1，A项正确；B．反应后溶液中的溶质为FeCl2，向溶液中滴入无色的KSCN溶液，不显红色，B项错误；C．由分析可知，铁、氧化铁的物质的量已经计算出，可以计算出原混合物的质量，C项错误；D．反应后溶液中的溶质为FeCl2，此时溶液中已没有Fe3+，D项错误；答案选A。 9．向一定量的的混合物中，加入的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出（标况）气体，所得溶液中只含一种金属阳离子，那么若用足量的在高温下还原相同质量的混合物，能得到铁的质量为 A． B． C． D．无法计算 【答案】A 【解析】由题可知，所得溶液中只含一种金属阳离子，即氧化铁与盐酸反应得到的氯化铁与Fe反应，最终得到FeCL2，溶液中溶质为FeCl2，即，用足量的在高温下还原相同质量的：混合物，能得到铁的质量为0.2mol×56g/mol=11.2g；故选：A。 10．工业废水中含有的重铬酸根离子有毒（），必须处理达标后才能排放。工业上常用绿矾（）做处理剂，反应的离子方程式如下：，有关该反应的说法不正确的是 A．X为Cr3+ B．酸性条件下，和Fe2+不可大量共存 C．还原性： D．绿矾在保存过程中应注意隔绝空气防止被氧化 【答案】C 【解析】A．由元素守恒和电荷守恒可以判断，X为Cr3+，A正确；B．由题中离子方程式，酸性条件下，和Fe2+会发生反应生成Fe3+和Cr3+，不可大量共存，B正确；C．反应中是氧化剂，氧化性>Fe3+，C错误；D．绿钒（FeSO4⋅7H2O）中含，有较强的还原性，易被氧化，故保存过程中应注意隔绝空气防止被氧化，D正确；故选C。 11．用过量的溶液腐蚀铜制线路板，取少量腐蚀反应完毕后的混合溶液，加入一定量的铁粉充分搅拌，发现仍有固体存在。下列判断不正确的是 A．氧化性： B．剩余固体中一定含Cu C．有固体存在的溶液中一定无 D．有固体存在的溶液中一定含 【答案】C 【分析】混合溶液中含有氯化亚铁、氯化铜和氯化铁，加入铁先和铁离子反应生成亚铁离子，然后铁和氯化铜反应生成铜，实验后发现有固体存在，可能是铁和铜或铜。 【解析】A．溶液腐蚀铜制线路板发生反应，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知氧化性：，故A正确；B．混合溶液中含有氯化亚铁、氯化铜和氯化铁，氧化性：，加入铁先和铁离子反应生成亚铁离子，然后铁和氯化铜反应生成铜，实验后发现有固体存在，可能是铁和铜或铜固体，故B正确；C．固体可能是铁和铜或铜，若固体只有铜，溶液中可能含有铜离子，故C错误；D．反应后溶液中一定有亚铁离子，故D正确；故答案为：C。 12．为了探究铁及其化合物的氧化性或还原性，某同学设计如下实验操作，对应的实验现象、实验结论及离子方程式均正确的是 选项 实验操作 实验现象 实验结论 离子方程式 A 向溶液中加入片 浅绿色溶液变为无色，有黑色固体生成 具有还原性 B 向溶液中滴加新制氯水 浅绿色溶液变为棕黄色 具有还原性 C 向溶液中加入铁粉 棕黄色溶液变为浅绿色 具有还原性 D 向溶液中加入铜粉 蓝色溶液变为棕黄色 具有还原性 【答案】B 【解析】A．锌具有还原性，氯化亚铁溶液中价的铁具有氧化性，能氧化锌，A错误；   B．氯化亚铁溶液为浅绿色，向氯化亚铁溶液中滴加新制氯水，价的铁被氯水氧化生成价的铁，溶液由浅绿色变为棕黄色，离子方程式正确，B正确；C．向溶液中加入铁粉，发生反应生成氯化亚铁，棕黄色溶液变为浅绿色，离子方程式为，C错误；D．反应前氯化铁溶液为棕黄色，具有氧化性，与铜发生反应生成氯化亚铁和氯化铜蓝色溶液，离子方程式为，D错误；故选B。 13．一种利用废旧镀锌铁皮(表面有铁锈和油污)制备磁性纳米粒子的工艺流程如下： 已知：及其化合物的性质与及其化合物的性质相似。 下列说法正确的是 A．“碱洗”是为了除去铁锈 B．“氧化”时发生反应的离子方程式为 C．“氧化”后的溶液中和的物质的量之比为 D．“加热沉铁”时也可在空气中进行 【答案】B 【分析】向废旧镀锌铁皮中加入氢氧化钠溶液除去锌，过滤向固体中加入稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，向硫酸亚铁溶液中加入次氯酸钠溶液，将一部分亚铁离子氧化为铁离子，发生反应：2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O，先通入氮气排尽空气(防止后续生成的氢氧化亚铁被氧化)，加入氢氧化钠溶液产生氢氧化亚铁、氢氧化铁胶体，分离得到氢氧化亚铁和氢氧化铁，灼烧得到四氧化三铁。 【解析】A．铁锈的成分为，为碱性氧化物，不溶于碱溶液，“碱洗”是为了除去表面油污和溶解镀锌层，A错误； B．“氧化”时发生反应的离子方程式为，B正确； C．目标产物四氧化三铁中二价铁和三价铁的物质的量之比为1:2，结合元素守恒可知，“氧化”后的溶液中和的物质的量之比为，C错误； D．“加热沉铁”时不可在空气中进行，防止其中被氧化，D错误； 答案选B。 14．PAFC是一种水净化处理剂，常用在沉淀池，其主要成分是聚合氯化铝铁。工业上制备该产品，是向工业废料()中加入盐酸使其全部溶解，具体流程如图。 下列说法不正确的是 A．产品中铁元素的化合价为 B．甲溶液不一定存在 C．PAFC净水的原理是利用其较强的氧化性 D．试剂可以使用新制氯水 【答案】C 【分析】废料中加入过量稀盐酸，金属及其氧化物均溶解生成相应的氯化物。设聚合氯化铝铁[AlFe(OH)nCl6−n]m中铁化合价是x，由化合物内化合价和为0得：3+x−n−(6-n)=0，x=+3，则试剂X的作用是把氧化成，用NaOH调pH聚沉过滤后得产品。据此答题。 【解析】A．根据分析知产品中铁元素的化合价为+3，A正确；B．Al、Fe以及Fe2O3的物质的量关系无法确定，不能确定甲溶液中是否有Fe3+，B正确；C．PAFC是一种水净化处理剂，常用在沉淀池，则净水的原理主要是吸附沉降，C错误；D．试剂X的作用是将亚铁离子氧化为铁离子，新制氯水可以达到该目的且不引入新杂质，D正确；故选C。 15．探究铁及其化合物的性质，下列实验方案、现象或结论不正确的是 选项 实验方案 现象 结论 A 2mL0.01mol·L-1FeCl3溶液滴加滴浓盐酸 溶液颜色变浅 氢离子抑制了Fe3+的水解 B 常温下，向溶液中加入溶液，将带火星的木条放在试管口 木条复燃 比的氧化性强 C 向氢氧化铁胶体中逐滴加入稀硫酸至过量 先产生沉淀后逐渐溶解 Fe(OH)3先聚集为沉淀，后与应 D 向K3Fe(CN)6溶液中加入少许铁粉，静置一段时间 有蓝色沉淀生成 K3Fe(CN)6具有氧化性 【答案】B 【解析】A．FeCl3溶液时加入4滴浓HCl，氢离子浓度增大，抑制了Fe3+水解，氢氧化铁浓度降低，溶液颜色变浅，故A正确；B．常温下，向溶液中加入溶液，将带火星的木条放在试管口，木条复燃，说明反应放出氧气，该反应中氯化铁是过氧化氢分解的催化剂，而不是氧化了过氧化氢，故B错误；C．向氢氧化铁胶体中逐滴加入稀硫酸至过量，先发生聚沉产生Fe(OH)3沉淀，后Fe(OH)3沉淀与H+反应逐渐溶解，故C正确；D．K3Fe(CN)6与Fe2+反应生成蓝色沉淀，向K3Fe(CN)6溶液中加入少许铁粉，有蓝色沉淀生成，说明K3Fe(CN)6具有氧化性和铁粉反应生成了Fe2+，故D正确；选B。 16．某研究性学习小组请你参与“研究铁与水蒸气反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究，并回答下列问题： 探究一：设计如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验(夹持仪器略)。 （1）硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为： （2）装置D的作用是 。 探究二：设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分(已知酸性KMnO4溶液能与盐酸发生反应)。 （3）待硬质玻璃管B冷却后，取少许其中的固体物质继续进行如下实验： ①试剂A是 ，现象2为 。 ②若现象1中溶液未变血红色，请从硬质玻璃管B中固体物质的成分分析可能的原因： 。 【答案】（1）3Fe + 4H2O(g)Fe3O4 + 4H2 （2）可除去H2中的水蒸气，防止E的玻璃管破裂 （3）稀硫酸 酸性K MnO4溶液褪色 B中固体可能有Fe3O4和Fe，Fe将Fe3+全部还原为Fe2+ 【解析】（1）硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为3Fe + 4H2O(g)Fe3O4 + 4H2； （2）碱石灰具有吸水性，可除去H2中的水蒸气，防止E的玻璃管破裂； （3）①试剂A为稀硫酸，可用于溶解氧化物，反应如生成亚铁离子，具有还原性，可用高锰酸钾检验，可观察到酸性K MnO4溶液褪色； ②B中固体可能有Fe3O4和Fe，Fe将Fe3+全部还原为Fe2+，则现象1中溶液未变血红； ◆综合拔高练 1．四氧化三铁磁流体既具有固体的磁性，又具有液体的流动性，采用共沉淀法可以制得黑色的分散质微粒直径介于5.5-36nm纳米级磁流体材料。其流程如下图所示： 下列说法错误的是 A．该磁流体材料形成的分散系能产生丁达尔效应 B．取溶液B加入硫氰酸钾溶液，溶液变为红色 C．FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O的物质的量之比最好为1∶2 D．取最后一次的洗涤液，加入氯化钡溶液，若无白色沉淀，证明沉淀已经洗涤干净 【答案】C 【分析】根据流程可知，FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O分别溶于水得溶液A(FeSO4溶液)和溶液B(FeCl3溶液)，将溶液A、溶液B和NaOH溶液在70~90℃条件下共沉淀生成Fe3O4，经过滤得到黑色固体，最后经洗涤、干燥得到纳米级Fe3O4磁流体材料，据此解答。 【解析】A．该磁流体材料的分散质微粒直径为5.5~36nm，在1~100nm之间，其形成的分散系属于胶体，能产生丁达尔效应，A正确；B．溶液B(FeCl3溶液)中含有Fe3+，加入KSCN溶液后，溶液变为红色，B正确；C．Fe3O4可以书写成FeO·Fe2O3，所以n(Fe2+)∶n(Fe3+)=1∶2最好，即FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O的物质的量之比最好为2∶1，C错误；D．过滤后所得沉淀表面有，取最后一次的洗涤液，加入氯化钡溶液，若无白色沉淀，则洗涤液中已不含，此时可以证明沉淀已经洗涤干净，D正确；故选C。 2．研究铁及其化合物的性质与转化关系是中学化学重要的学习内容。回答下列问题： （1）人体血液中如果缺乏亚铁离子，就会造成缺铁性贫血。市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的还原铁粉，这些铁粉在人体胃酸(主要成分是)作用下转化成亚铁盐。写出该反应的离子方程式： 。 （2）高铁酸钠是一种新型绿色消毒剂，主要用于饮用水处理，工业上常用向和混合溶液中滴加溶液的方法制备，反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为 ，制备转移的电子数目为 。 （3）某兴趣小组通过下列实验探究、的性质。 已知：可与溶液反应生成蓝色沉淀。 实验操作 实验现象 得出结论 甲组 向溶液中加入几滴氯水，再加入1滴溶液 溶液变红 可将氧化 乙组 取一定量溶液于试管中，加入维生素C片，振荡溶解得到溶液a．取a溶液少许，滴加酸性溶液 紫色褪去 维生素C可将还原为 ①甲组同学得出结论“可将氧化”，其反应的离子方程式为 ；同学们认为甲组实验不够严谨，改进了实验：用煮沸冷却后的水配制溶液，向溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴溶液，溶液变红，证明了结论正确，煮沸的作用是 。 ②其他组同学认为乙组的实验同样不够严谨，可能是 使溶液紫色褪去。请设计补充实验：取a溶液少许，滴加 ，若出现 ，则结论正确。 【答案】（1） （2）3:2 (或或) （3）① 排除水中的溶解氧 ②维生素C过量，与高锰酸钾反应 铁氰化钾溶液(或氢氧化钠溶液) 蓝色沉淀(或白色沉淀变为灰绿色最终变为红褐色) 【解析】（1）铁粉与胃酸(主要成分是HCl)反应的离子方程式为。 （2）制备的反应为，其中作氧化剂，作还原剂，氧化剂与还原剂物质的量之比为，反应中铁元素由+3价变为+6价，则制备转移的电子数目为，即个。 （3）与反应的离子方程式为；Fe2+不稳定，易被氧化为Fe3+，改进实验中煮沸的作用是除去水中溶解的氧气，煤油的作用是隔绝空气，防止氯化亚铁被氧化；维生素C具有还原性，该实验中，过量的维生素C也可使高锰酸钾溶液褪色，无法证明是使紫色高锰酸钾溶液褪色，改进实验可另取a溶液少许，滴加铁氰化钾溶液(或氢氧化钠溶液)，出现蓝色沉淀(或白色沉淀变为灰绿色最终变为红褐色)，可证明结论正确。 3．铁和氯是高中阶段重要的化学元素，请阅读下列信息，回答问题： Ⅰ.绘制价类图(化合价-物质类别)是学习元素化合物性质的重要方法，如图是铁元素的价类二维图。 请回答下列问题： （1）X、Y的化学式分别为 、 。 （2）FeO属于 (填“酸性”或“碱性”)氧化物，能与 (填试剂名称)反应生成FeCl2；从铁元素的价态分析，FeO与具有强氧化性的硝酸发生反应的氧化产物是 (填化学式)。 （3）FeCl3溶液能与铜片、NaOH溶液、KI溶液和KSCN溶液等发生反应，写出其中一个能体现Fe3+的氧化性的离子方程式 。 Ⅱ.某品牌“84”消毒液包装上的说明如下图： 84消毒液 有效成分：NaClO 规格：1000mL 质量分数：14.9％ 物质的量浓度：2.2mol/L 注意事项： 1.本品对棉织品有漂白脱色作用，有腐蚀性。 2.密封保存，请勿与洁厕灵同时使用。 3.保质期为一年。 回答下列问题： （4）该消毒液与洁厕灵同时使用会产生氯气，写出反应的离子方程式 。 （5）理论上，一瓶上述“84”消毒液能从空气中吸收标准状况下 LCO2而变质(保留1位小数)。(已知：NaClO+CO2+H2O=NaHCO3+HClO) 【答案】（1）Fe2O3 Fe(OH)2 （2）碱性 盐酸 Fe(NO3)3 （3）2Fe3++2I-=2Fe2++I2或2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ （4）ClO -+Cl-+2H+= Cl2↑+H2O （5）49.3 【分析】从“价-类”二维图可以得出，X中Fe元素的化合价为+3价，则此氧化物为Fe2O3；Y中Fe元素的化合价为+2价，则此碱为Fe(OH)2。 【解析】（1）由分析可知，X、Y的化学式分别为Fe2O3、Fe(OH)2。 （2）FeO对应的碱为Fe(OH)2，属于碱性氧化物，能与盐酸反应生成FeCl2；从铁元素的价态分析，FeO与具有强氧化性的硝酸发生反应，氧化产物是Fe(NO3)3。 （3）FeCl3溶液能与铜片、KI溶液发生氧化还原反应，其中一个能体现Fe3+的氧化性的离子方程式为2Fe3++2I-=2Fe2++I2或2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。 （4）该消毒液(NaClO)与洁厕灵同时使用会产生氯气，同时生成NaCl，反应的离子方程式为ClO -+Cl-+2H+= Cl2↑+H2O。 （5）理论上，一瓶上述“84”消毒液中含NaClO的物质的量为2.2mol/L×1L=2.2mol，发生反应NaClO+CO2+H2O=NaHCO3+HClO，能从空气中吸收2.2molCO2，即标准状况下2.2mol×22.4L/mol=49.3LCO2而变质。 【点睛】FeO与稀硝酸反应的化学方程式为3FeO+12HNO3=3Fe(NO3)3+3NO↑+6H2O。 4．铁有两种氯化物，都是重要的化工试剂。查阅有关资料如下： 【氯化铁】熔点为，沸点；易吸收空气中的水分而潮解。工业上采用向的铁粉中通入氧气来生产无水氯化铁 【氯化亚铁】熔点为，易升华。工业上采用向炽热铁粉中通入氯化氢来生产无水氯化亚铁。 某化学活动小组用如图所示的装置（夹持装置略去）模拟工业生产制备无水氯化铁。请回答下列问题： （1）仪器D的名称是 ；D中装的药品是碱石灰，其作用是 。 （2）定性分析。取C中的少量产物溶于稀盐酸中配成稀溶液待用。若产物中混有可用下列试剂中的 (只能选取一种试剂，填序号)进行检测，实验现象是 。 ①溶液  ②溶液  ③溶液  ④酸性溶液  ⑤淀粉溶液 （3）定量分析。取装置C中的产物，按以下步骤进行测定：①称取产品溶于过量的稀盐酸中；②加入足量溶液；③再加入足量溶液；④过滤、洗涤后灼烧沉淀；⑤称量所得红棕色固体为。则该样品中铁元素的质量分数为 (结果精确到小数点后两位)。 （4）由（3）定量分析数据得出结论，并提出改进措施： ①用题目所给的装置制得的产物中，铁元素含量 (填“相等”、“偏高”或“偏低”），原因是 。 ②若要得到较纯净的无水氯化铁，可采取的“装置”改进措施是 ，目的是 。 （5）该活动小组将纯净的无水氯化铁配成的溶液，现在实验室需要的溶液用于实验，则配制该溶液需要量取的溶液的体积是 。 【答案】（1）球形干燥管 吸收未反应的氯气，且防止空气中水进入装置C中导致氯化铁水解 （2）② 产生蓝色沉淀 （3）36.52 （4）偏高 因盐酸易挥发，未除去氯气中的HCl，生成的FeCl2中Fe的质量分数大于FeCl3中Fe的质量分数 在AB装置间增加一个饱和食盐水的洗气装置 去氯气中混有的HCl （5）62.5mL 【分析】由实验装置可知，A中发生2Mn+16H++10Cl-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O，B中浓硫酸干燥氯气，直玻璃管中发生2Fe+3Cl22FeCl3，水槽中冰水冷却，C中收集到FeCl3，D为干燥管，D中为碱石灰可吸收未反应的氯气，且防止空气中水进入装置C中导致氯化铁水解，据此分析解题。 【解析】（1）D为球形干燥管，D中装的药品是碱石灰，其作用是吸收未反应的氯气，且防止空气中水进入装置C中导致氯化铁水解； （2）取C中的少量产物溶于稀硫酸中配成稀溶液待用，若产物中混有FeCl2，可用K3[Fe(CN)6]溶液进行检测，实验现象是有蓝色沉淀生成； （3）根据上述实验步骤，可知氧化铁为2.40g，由Fe元素守恒可知该样品中铁元素的质量分数为=36.52%； （4）①因盐酸易挥发，未除去氯气中的HCl，由FeCl2中Fe的质量分数大于FeCl3中Fe的质量分数可知，用题目所给的装置制得的产物中，铁元素含量偏高； ②若要得到较纯净的无水氯化铁，可采取的“装置”改进措施在AB装置间增加一个饱和食盐水的洗气装置，目的是除去氯气中混有的HCl； （5）实验室需要的溶液，根据容量瓶的规格只能配制250mL溶液，根据c1V1=c2V2，有0.25L0.5mol/L=V2，得V2=0.0625L，即62.5mL。 5．硫铁矿烧渣(主要成分、、FeO、等)是工业生产硫酸的废渣，利用硫铁矿烧渣制备铁红等产品的流程如下图所示： 已知：①；常温下，Si性质稳定，不与氧气、强酸反应。 ②受热易分解产生、。 （1）硫铁矿烧渣焙烧时选择焦炭作为还原剂，主要考虑的因素有 (填字母序号)。 A．价格便宜、容易获得     B．氧化产物为CO，易分离      C．反应需要高温 （2）“酸浸过滤”中，为防止酸浸过程中被氧化，应往溶液中加入少量 。滤渣的成分有 、 (填化学式)。 （3）“沉淀”的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是 。 （4）“过滤Ⅰ”、“过滤Ⅱ”在实验室中进行该操作时，用到的玻璃仪器有烧杯、 、 ；检验“过滤Ⅰ”的滤液中是否含有的实验操作是：取少量“过滤Ⅰ”的滤液于试管中，先滴入几滴 ，溶液无明显变化，再滴入少量(或适量) ，若溶液变红，则证明溶液中含有。 （5）空气中煅烧生成产品b的化学反应方程式为 。 【答案】（1）AB （2）还原铁粉 C Si （3）防止NH4HCO3分解 （4）玻璃棒 漏斗 KSCN溶液 新制氯水 （5） 【分析】硫铁矿烧渣在高温焙烧时加入焦炭作还原剂，Fe的氧化物被还原为Fe单质，SiO2被还原为Si单质，加入硫酸后生成硫酸亚铁，硅单质以及过量的焦炭难溶，所以过滤后得到的滤渣为Si、C；滤液中加入碳酸氢铵溶液，过滤得到碳酸亚铁固体，滤液中主要含有硫酸铵和过量的碳酸氢铵；洗涤、干燥FeCO3后在空气中煅烧得到Fe2O3，即产品b；滤液中加入稀硫酸除去过量的碳酸氢铵，再加入KCl，析出溶解度较小的硫酸钾，过滤得到硫酸钾(即产品a)和氯化铵溶液。 【解析】（1）A．焦炭价格便宜、容易获得，可以降低生产成本，A符合题意； B．焦炭的氧化产物为CO，易分离，酸溶时焦炭不溶，也不引入新的杂质，B符合题意； C．无论是否选用焦炭，再进行焙烧还原时都需要高温，C不符合题意； 综上所述选AB； （2）Fe可以和Fe3+反应得到Fe2+，所以为防止酸浸过程中FeSO4被氧化，应往溶液中加入少量的还原铁粉；根据分析可知滤渣的成分为Si和C； （3）沉淀时需要加入碳酸氢铵溶液，为了防止NH4HCO3受热分解，反应温度一般需控制在35℃以下； （4）过滤需要的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、漏斗，Fe2+遇KSCN溶液不变色，Fe2+可以被氧化为Fe3+，Fe3+遇KSCN溶液显血红色，所以操作为：取少量“过滤Ⅰ”的滤液于试管中，先滴入几滴KSCN溶液，溶液无明显变化，再滴入少量(或适量)新制氯水，若溶液变红，则证明溶液中含有Fe2+； （5）根据流程可知煅烧FeCO3可以得到Fe2O3，该反应在空气中进行，则应是氧气将二价铁氧化，根据电子守恒和元素守恒可知化学方程式为。 ◆高考真题练 1．（2025·河南卷）X是自然界中一种常见矿物的主要成分，可以通过如图所示的四步反应转化为Q(略去部分参与反应的物质和反应条件)。已知X和Q的组成元素相同。 下列说法错误的是 A．Y常用作油漆、涂料等的红色颜料 B．溶液Z加热煮沸后颜色会发生变化 C．反应需要在强酸性条件下进行 D．Q可以通过单质间化合反应制备 【答案】C 【分析】X是自然界中一种常见矿物的主要成分，根据溶液Z、R、Q的颜色可知X中含有铁元素，根据固体颜色可知X是FeS2，Y是Fe2O3，溶液中Z含有Fe3+、溶液R中含有Fe2+，Q是FeS。 【详解】A．Fe2O3可用作油漆、涂料等的红色颜料，A正确； B．含有Fe3+的溶液加热转化为Fe(OH)3胶体，溶液颜色发生变化，B正确； C．FeS可溶于酸，所以R→Q反应不能在酸性溶液中进行，C错误； D．在加热条件下Fe和S化合生成FeS，D正确； 答案选C。 2．（2025·广东卷）下列陈述Ⅰ与陈述Ⅱ均正确，且两者间具有因果关系的是 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ A 浓硝酸保存在棕色试剂瓶中 浓硝酸具有强氧化性 B 向蔗糖中加适量浓硫酸，蔗糖变黑 浓硫酸具有脱水性 C 与可生成蓝色物质 KSCN溶液可用于检验 D 与浓盐酸共热，生成黄绿色气体 【答案】B 【解析】A．浓硝酸保存在棕色试剂瓶中是因为其见光易分解，而非因其强氧化性，陈述Ⅰ正确但因果关系错误，A不符合题意； B．浓硫酸使蔗糖变黑体现其脱水性，陈述Ⅰ和Ⅱ均正确且存在因果关系，B符合题意； C．Fe2+与K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀用于检验Fe2+，而KSCN用于检验Fe3+，两者无直接因果关系，C不符合题意； D．MnO2与浓盐酸生成Cl2是独立反应，与Cl2和SO2的反应无因果关系，D不符合题意； 故选B。 3．（2023·浙江卷）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 【答案】A 【解析】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．向沸水中滴加饱和氯化铁溶液，继续加热呈红褐色，铁离子发生水解反应可得到氢氧化铁胶体，D正确； 故选：A。 4．（2021·河北卷）“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是 A．钢是以铁为主的含碳合金 B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大 C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高 D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3 【答案】C 【解析】A．钢是含碳量低的铁合金，故A正确； B．钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增大而增大，故正确； C．由题意可知，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢，说明生铁的熔点低于熟铁，故C错误； D．赤铁矿的主要成分是Fe2O3，可用于冶炼铁，故D正确； 故选C。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $