9.2 探究铁及其化合物的转化（举一反三专项训练，江苏专用）【上好课】化学苏教版必修第二册

第二单元 探究铁及其化合物的转化 题型01 FeCl3制备路径的选择 题型02 Fe2+和Fe3+的检验 题型03 Fe2+和Fe3+的相互转化 题型04 反应条件的控制 题型05 铁的氢氧化物的性质 题型06 铁及其化合物的相互转化 题型07 铁及其化合物在生活、生产中的应用 题型01 FeCl3制备路径的选择 一、反应的合理选择 物质转化首先必须明确目标产物是什么。有了目标产物，可以依据产物特性选择反应原料和可能的反应路径，确定反应的类型和反应条件，依据所发生的化学反应和产物分离的要求合理选择反应的装量等。 铁元素有多种不同价态的存在形式和不同的物质类型，如单质、氧化物、氢氧化物和硫酸盐等。这些物质具有不同的性质，在一定条件下能相互转化。下面以铁及其化合物为例，尝试探索物质之间转化路径的设计。 1．以铁屑为原料制备FeCl3有多条反应路径： （1）：； （2）：、或通入氯气等其他氧化性物质，将氯化亚铁氧化为氯化铁：； （3）：铁被空气氧化为氧化铁，氧化铁和稀盐酸反应生成氯化铁； 2．物质制备反应路线的选择 实际制务物质时,必须根据反应原料、反应条件、反应步骤、产物头求、反应辣置、环境保护、生产成本等因素进行综合判断，选择合适、可行的反应路径； 【典例1】（24-25高一上·江苏无锡·期末）无水氯化铁呈棕红色，极易潮解，100℃左右时升华，工业上常用作有机合成催化剂。实验室可用下图装置制备并收集无水氯化铁。 (1)已知与37%的浓盐酸反应会生成等易爆的氯氧化物，同时+7价锰转化成+4、+3价锰的化合物（棕色），而+2价锰离子在溶液中接近无色。 ①装置A中盐酸浓度为30%，反应后溶液颜色接近无色，反应的离子方程式是 。 ②为什么不用37%的浓盐酸，原因是 。 (2)装置B的作用是 。装置C中盛放的试剂是 。 A．浓硫酸    B．溶液    C．饱和溶液 (3)若制得的无水氯化铁为32.5g，则装置D中反应转移电子数是 。 (4)已知用无水氯化铁制得饱和氯化铁溶液浓度为，用500mL该溶液腐蚀印刷电路板，腐蚀过程中三种金属离子的浓度随时间变化如图所示，计算A点时溶液中与比值是 （忽略溶液体积变化）。 【变式1-1】（24-25高一下·江苏·期末）在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是 A．硫酸工业：SSO3H2SO4(ag) B．硝酸工业：NH3NOHNO3(aa) C．硫铵制备：NH3·H2O(aq)(NH4)2SO3(aq)(NH4)2SO4(aq) D．FeCl3制备：FeFeCl2(aq)FeCl3(aq) 【变式1-2】（23-24高一上·江苏扬州·期中）氯及其化合物的转化具有重要应用。下列说法正确的是 A．制备氯化铁过程中的物质转化：NaCl(aq)Cl2(g)FeCl3(s) B．氯气用于自来水消毒，与水反应的离子方程式： C．漂白粉溶液中通入过量气体：Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO D．含NaClO的混合溶液中还能共存：K+、OH-、SO、I- 【变式1-3】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）阅读下列材料，完成下面小题： 地壳中铁元素含量较为丰富。工业用赤铁矿(主要含)，焦炭等为原料在高温下冶炼铁，用硫铁矿(主要含)为原料生产硫酸。铁具有还原性，能被、卤素单质()，及不活泼金属阳离子等氧化，能与高温水蒸气反应生成。 1．下列说法正确的是 A．铁合金的熔点比纯铁高 B．铁的大规模冶炼在铝之后 C．炼铁时焦炭转化为作还原剂 D．废旧铁制品直接填埋处理 2．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．铁粉在空气中缓慢氧化，可用于制作“暖贴” B．能与酸反应，可用于制作红色颜料 C．溶液显酸性，可用于刻蚀印刷电路铜板 D．具有还原性，可用作补铁剂 3．铁及其化合物的转化具有重要应用。下列说法正确的是 A．工业制硫酸涉及的物质转化： B．利用高温水蒸气处理铁器的化学方程式： C．用铁从硫酸铜溶液中置换出铜： D．用氧化铁制备氯化铁涉及的物质转化： 题型02 Fe2+和Fe3+的检验方法 知识积累 1．Fe2+和Fe3+的检验方法 ①直接观察颜色 ②利用显色反应 ③利用Fe2+的还原性 ④利用Fe2+的氧化性 (2) Fe2+和Fe3+的混合溶液中检验Fe2+的方法 ①向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去说明含有Fe2+ (注意：Cl-等还原性的离子对Fe2+的检验有干扰)。 ②向溶液中加入铁氰化钾()溶液，若生成蓝色沉淀，证明混合溶液中含有Fe2+。 【易错提醒】 (1)Fe3＋的检验方法很多，但在没有特殊要求的条件下，就选择KSCN溶液或NH4SCN溶液，因为此法既灵敏(试剂用量小)又有明显现象。 (2)Fe3＋与SCN-反应生成的是Fe(SCN)3血红色溶液，而不是沉淀。 【典例2】（24-25高一下·江苏泰州·期末）以含锌废液（主要成分为，含少量的）为原料制备的实验流程如下： 已知：过二硫酸钠中含有过氧键中的硫元素为价。下列说法正确的是 A．废液中的可用KSCN溶液检验 B．过二硫酸钠含有过氧键数目为 C．“氧化除锰”后溶液中大量存在阳离子有 D．“沉锌”反应为 【变式2-1】（25-26高一上·江苏无锡·期中）溶液做蚀刻液可腐蚀铜箔电路板上不需要的铜，可用溶液、溶液和溶液共沉淀制备有广泛用途的纳米。 已知：铁氰化钾仅遇生成蓝色沉淀，亚铁氰化钾仅遇生成蓝色沉淀 I.从蚀刻后的废液中回收金属铜并实现循环使用的流程如下。 请回答下列问题： (1)可用 溶液检验“过滤”后滤液中的含有，溶液变为血红色。 (2)“分离”时的操作为 。 (3)蚀刻铜箔所发生反应的离子方程式为 。 (4)“再生”后的蚀刻液中是否含有可用以下 检验。 A．铁氰化钾溶液　　B．高锰酸钾溶液　　C．硫氰化钾溶液 II：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： 已知：氯化铁熔点为，沸点为；易升华且易溶于水，易吸收空气中水分而潮解。 (5)铁粉与氯气在加热条件下反应的化学方程式为 。 (6)C放置在盛冰水的水槽中，冰水浴的作用是 。 (7)D中装的药品可以选用 (填一种)，它的作用是 。 【变式2-2】（24-25高一下·江苏盐城·阶段练习）以硫铁矿（主要成分为）为原料，氨水为沉淀剂制备硫酸亚铁晶体的实验流程如下： 已知：硫铁矿焙烧后的烧渣主要成分为，还含有少量杂质。 (1)实验室流程中，操作Ⅰ的名称为 。“酸浸”时为了提高浸取速率，可以采取的措施是 （任写一种）。 (2)向“滤液1”中加入时需要控制反应温度，原因是 。若用代替，其离子方程式为 。 (3)“混合液”中加入氨水调节，可使沉淀而不沉淀，“滤液2”中主要成分为 （填化学式）。 (4)检验“还原”时是否完全转化的实验操作是 。 (5)在氛围中，的脱水热分解过程如图所示： 根据实验结果可知 。 【变式2-3】（24-25高一下·江苏淮安·期中）和FeO的热化学循环可以利用太阳能，其转化关系如图所示。 已知：反应可用来检验。下列叙述错误的是 A．分析过程I和Ⅱ，是该循环过程中的催化剂 B．过程Ⅱ的化学方程式为 C．用盐酸、溶液检验和FeO混合物中的FeO D．可利用该循环过程降低环境中的含量，减缓温室效应 题型03 Fe2+和Fe3+的相互转化 知识积累 一、Fe2+和Fe3+的相互转化 ①Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化为Fe2＋、Fe3＋ Fe―→Fe2＋：Fe能被I2、S、Fe3＋、Cu2＋、H＋等较弱氧化剂氧化为Fe2＋。 Fe―→Fe3＋：Fe能被Cl2、Br2、足量稀HNO3、酸性KMnO4溶液等强氧化剂氧化为Fe3＋。 ②Fe2＋既具有氧化性又具有还原性，可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe Fe2＋Fe3＋ 4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O(Fe2＋被O2氧化) 2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl-(Fe2＋可被Cl2、Br2氧化) 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O 5Fe2＋＋＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O(Fe2＋可使酸性KMnO4溶液褪色) ③Fe3＋具有较强氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe Fe3＋具有较强的氧化性，在金属阳离子中氧化性是比较强的，其氧化性强于H＋、Cu2＋等，但弱于Ag＋，强于I2，而弱于Br2.与S2-、I-、等能发生氧化还原反应。 2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋(在铁盐溶液中加入Fe，Fe溶解) 2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(用FeCl3溶液腐蚀铜，制作印刷电路板) 2Fe3＋＋2I-=2Fe2＋＋I2(Fe3＋能使淀粉KI试纸变蓝) 2Fe3＋＋S2-=2Fe2＋＋S↓ 二、转化应用实例 ①在配制含Fe2＋的溶液时，向溶液中加入少量铁粉，目的是防止Fe2+被氧气氧化形Fe3＋。 ②为除去废水中的Fe2＋，常先将废水中的Fe2＋氧化为Fe3＋，再调节溶液的pH使Fe3＋转化为红褐色的Fe(OH)3沉淀析出。 ③印刷电路板的制作——Fe3＋与Cu反应的实验探究 实验操作 用毛笔蘸取少量30%的FeCl3溶液，在铜片上画一个“＋”，放置片刻后，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中 实验现象 铜片上会出现“＋”形凹槽 原因 Cu与FeCl3溶液发生反应：Cu＋2FeCl3=2FeCl2＋CuCl2，FeCl3溶液腐蚀了铜片 【典例3】（24-25高一下·江苏宿迁·期中）下列所用的除杂试剂与除杂方法都正确的是 选项 物质(括号内为杂质) 除杂试剂 除杂方法 A NO2(NO) 通入足量水中 洗气 B NO(NO2) 通入饱和NaOH溶液 洗气 C FeCl3溶液(FeCl2) 过量铜粉 过滤 D FeCl2溶液(FeCl3) 过量铁粉 过滤 A．A B．B C．C D．D 【变式3-1】（24-25高一下·江苏连云港·期末）人类探究金属及其化合物的转化规律是为了更好地开发和利用它们。下列有关铁及其化合物性质的离子方程式正确的是 A．向溶液中滴加少量氯水： B．制作印刷电路板： C．常温下铁与过量冷的浓硝酸反应： D．向溶液中通入气体： 【变式3-2】（25-26高一上·江苏南京·月考）某矿山开采过程中产生的酸性废水中含有大量Cu2+、Fe2+、等离子，处理流程中， 下列相关离子方程式书写不正确的是 A．向废水中加入过量铁粉回收铜：Fe+Cu2+=Fe2++Cu B．用氯水氧化Fe2+：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- C．用 NaClO溶液氧化Fe2+： D．用氨水调节废水pH将铁沉淀： 【变式3-3】（24-25高一下·江苏扬州·期中）根据下列实验操作和现象所得到的结论不正确的是 选项 实验操作和现象 结论 A 向某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀生成 该溶液中不一定含有 B 向溶液中滴加KI溶液，再滴加淀粉溶液，溶液显蓝色 氧化性： C 向酸性溶液中加入粉末，紫色褪去 中含 D 向某溶液中滴加少量稀NaOH溶液，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸颜色无变化 溶液中不含 A．A B．B C．C D．D 题型04 反应条件的控制 知识积累 一、Fe(OH)2的制备实验 实验操作 实验现象 ①A试管中开始生成白色絮状沉淀，逐步变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀； ②B试管中有白色絮状沉淀生成 反应的化学方程式 FeSO4＋2NaOH=Fe(OH)2↓＋Na2SO4、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3 实验结论 在不同的反应条件下，FeSO4溶液与NaOH溶液反应的实验现象不同，得到的产物也不同 (2)制备Fe(OH)2反应中条件的控制 ①反应的原料必须是新制的、不含三价铁盐的亚铁盐溶液与不含溶解氧的NaOH溶液。 ②反应过程中防止反应混合物与氧气或其他氧化剂接触。 【易错提醒】 制备Fe(OH)2的关键是隔绝空气(O2)，可采取的措施有： ①Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配； ②为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要先煮沸，尽可能除去O2； ③为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长胶头滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再慢慢挤出NaOH溶液； ④为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气。 【典例4】（24-25高一上·江苏·期末）铁的化合物如、等在生产、生活中有重要作用。 (1)某学生用下列两种方法(如图)制备白色沉淀。方法1中加入维生素C片的目的是 。方法2为了制得白色沉淀，在锥形瓶A和锥形瓶B中加入试剂后，打开止水夹C一段时间，再关闭止水夹C，关闭止水夹C的目的是 。 (2)高铁酸钾()是一种高效水处理剂，易溶于水，在强碱性条件下比较稳定，将溶液酸化时，迅速分解而转化为并放出；酸性溶液中的氧化性大于的氧化性。高铁酸盐通常可用NaClO溶液与溶液反应制得。 ①制备的离子方程式为 。 ②能析出晶体的原因是 。 ③操作的分离方法为 。 ④得到的晶体需洗涤，请设计实验证明晶体是否洗涤完全？ 。 ⑤高铁酸盐可用于氧化去除高氯(含高浓度)废水中的有机物。以处理高氯废水中的有机物需在碱性条件下进行，其原因是 。 (3)高铁酸盐也可以氧化酸性废液制备。若酸性废液中：，，，则该溶液的 。 【变式4-1】（24-25高一下·江苏常州·期中）利用下列装置进行实验，能达到相应实验目的的是        A．装置甲可用于由溶液制备 B．装置乙可用于实验室制备少量 C．装置丙中可用于实验室制 D．装置丁的肥皂液中产生无色气泡，可证明铁粉与水蒸气反应生成 【变式4-2】（23-24高一下·江苏徐州·阶段练习）用下列装置进行相应的实验，能达到实验目的的 A．用图甲装置制备氨气 B．用图乙装置探分离苯和硝基苯的混合物 C．用图丙装置制备氢氧化亚铁 D．用图丁装置制备并收集乙酸乙酯 【变式4-3】（23-24高一上·江苏无锡·期末）下列实验能达到对应的目的的是 选项 A B C D 实验装置 目的 制取Fe(OH)2 检验化合物中是否含钾元素 配制一定物质的量浓度的NaOH溶液 除去SO2中的少量CO2 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 题型05 铁的氢氧化物的性质 知识积累 一、铁的氢氧化物的性质比较 化学式 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 酸碱性 弱碱性 弱碱性 稳定性 在空气中易被氧化为Fe(OH)3 受热易分解 和非氧化性酸反应(离子方程式) Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O 【典例5】（23-24高一上·江苏无锡·期末）各物质间的转化关系如下图所示，请回答下列问题： (1)写出B和D的化学式：B ；D 。 (2)写出E转变为红褐色沉淀的化学方程式： 。 (3)用KSCN鉴别G溶液的现象： 。 (4)向G溶液中加入A，写出反应的离子方程式： 。 （4）铁离子和铁反应生成亚铁离子，离子反应方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+。 【变式5-1】（24-25高三上·江苏盐城·阶段练习）高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型高效多功能绿色消毒剂。工业上可在碱性条件用Fe(OH)3和 NaClO 反应制得，下列反应的离子方程式正确的是 A．氨水与氯化铁制备    B．Cl2与NaOH 反应制备次氯酸钠：   C．Cl2与NaOH 发生副反应生成氯酸钠： D．碱性溶液中反应生成 【变式5-2】（25-26高一上·江苏南京·开学考试）某工厂废液中含有氯化钠、氯化铜和氯化亚铁。某化学兴趣小组想废物再利用，要从废液中回收铜并得到铁红(主要成分Fe2O3)。已知物质A是日常生活中使用最广泛的金属。他们设计的实验方案如图： (1)步骤②反应的化学方程式为 ； (2)溶液甲中的溶质有 (用化学式表示)； (3)完成步骤④的化学方程式： (4)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均进行的操作中使用的玻璃仪器名称是(任写一种) 。 【变式5-3】（23-24高一上·江苏泰州·阶段练习）下列各组物质间的反应，可用离子方程式表示的是 A．氯化铁与氢氧化钾溶液反应 B．氢氧化铁与盐酸反应 C．硫酸铁与氨水反应 D．硫酸铁与氢氧化钡溶液反应 题型06 铁及其化合物的相互转化 知识积累 1．铁及其化合物的相互转化 基于物质类别和元素价态的视角，构建铁及其化合物相互转化的铁元素的价—类二维图，如图所示： 上述有关反应的离子方程式： ①Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O； ②Fe3＋＋3OH-=Fe(OH)3↓； ③Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O； ④Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑； ⑤Cl2＋2Fe2＋=2Fe3＋＋2Cl-； ⑥Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋。 【易错提醒】 Fe有变价，所以反应后的产物与氧化剂的强弱及反应条件有关。 Fe2＋Fe3＋ 【典例6】（24-25高一下·江苏南通·期末）阅读下列材料，完成下面小题： 复合物可用于高密度磁记录领域。在氩气气氛下，向溶液中逐滴加入一定量的溶液并持续搅拌，100℃下回流3h，得到成分为和的黑色沉淀。将其过滤分离后，依次用沸水和乙醇洗涤，干燥后焙烧3h可得复合物产品。 1．在指定条件下，下列铁及其化合物之间的转化不能实现的是 A． B． C． D． 2．实验室制备复合物的部分装置如图所示。下列有关说法不正确的是 A．恒压滴液漏斗可用于平衡气压，使液体顺利流下 B．三颈烧瓶中生成黑色沉淀反应的离子方程式为 C．制备时冷凝管中冷水流向为a进b出 D．用乙醇洗涤可除去晶体表面水分，且便于快速干燥 3．铁铵矾[]常用于制备高铁酸盐。下列反应的离子方程式正确的是 A．铁铵矾溶液与氨水混合反应： B．向铁铵矾溶液中加入过量溶液： C．向铁铵溶液中滴加溶液： D．在强碱溶液中，铁铵矾与次氯酸钠反应生成： 【变式6-1】（24-25高一下·江苏常州·期中）下列物质的制备或转化过程中(部分反应条件省略)，每一步转换均能实现的是 A． B． C． D． 【变式6-2】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）铁的单质及许多化合物均具有重要用途。可用作净水剂，在水中不稳定，会生成胶体，碱性条件下氧化性大于。下列有关铁及其化合物的相关转化，在指定条件下能实现的是 A． B． C． D．胶体 【变式6-3】（24-25高一上·江苏·期末）铁及其化合物在生活中应用广泛。下列指定反应的离子方程式书写正确的是 A．将铁片投入稀硝酸中：Fe+2H+=Fe2++H2↑ B．向FeCl3溶液中通入少量H2S：2Fe3++H2S=2Fe2++2H++S↓ C．用KSCN溶液检验Fe3+：Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3↓ D．向Fe2(SO4)3溶液中加入过量锌粉：2Fe3++Zn=2Fe2++Zn2+ 题型07 铁及其化合物在生活、生产中的应用 知识积累 1．铁元素与人体健康： 在人体膳食结构中，铁元素有血红素铁和非血红素铁。如血红素铁是与血红蛋白、肌红蛋白中的卟啉结合的二价铁，而非血红素铁则主要以三价铁形式存在于植物中。如红素铁容易被人体或收利用，而非血红素铁则需妥将三价铁还原为二价铁才能被吸收。维生素C具有还原性，能将三价铁转化为二价铁。固此，营养学家建议进食含铁的植物食品时，补充一定量的维生素C，以促进铁的吸收。为了预防缺铁性贫血，人们应合理进食含铁食物，如动物血、肝脏、背糖、蛋资、红枣、大豆、芝麻等 【典例7】（24-25高一下·江苏南京·期末）下列铁及其化合物的性质与用途不具有对应关系的是 A．Fe具有导热性，可用作炊具 B．Fe2O3为红棕色，可用作红色颜料 C．FeCl3具有还原性，可用于刻蚀覆铜板 D．Fe粉具有还原性，可用作食品抗氧化剂 【变式7-1】（25-26高一上·江苏无锡·期中）从古至今，铁及其化合物在人类生产生活中的作用发生了巨大变化。 I：综合利用粉煤灰既有利于环境保护，又有利于资源节约。某种粉煤灰(主要、、等)的铝、铁分离工艺流程如下： (1)提高浸出率的措施有 (写出一点)，足量铁粉加入后溶液中的金属阳离子有 (2)过滤所使用到的玻璃仪器包括：漏斗、烧杯、 。 (3)“分离”过程中加入氨水调pH的范围是 。(已知：部分氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示) 氢氧化物 氢氧化铁 氢氧化铝 氢氧化亚铁 开始沉淀的 1.5 3.2 7.1 沉淀完全的 3.1 5.0 8.9 若浸出液不加铁粉直接与氨水混合，铝、铁元素分离效果较差的原因是 。 (4)将再生后的溶液进行蒸发浓缩降温结晶，可得到晶体。若将()样品隔绝氧气加热，受热分解过程中样品质量随温度变化的曲线如图所示： 取适量时所得的样品，隔绝空气加热至，得到一种固体物质，化学式为 (写出计算过程)。 【变式7-2】（24-25高一下·江苏常州·期中）硫酸亚铁是中学化学常用试剂，可用于治疗缺铁性贫血症。 (1)实验室配制溶液时为防止硫酸亚铁变质，常采用的措施是 (填一种)。 (2)以为原料可制备碱式硫酸铁、铁红、硫酸亚铁铵晶体[，俗名摩尔盐]，转化关系如图1所示。 ①制备时，需要控制反应温度35～38℃，原因是 ，若pH过高会导致碱式硫酸铁的产率偏低，其原因是 。 ②制备时，向溶液中加入过量的溶液，有无色气体生成，该反应的离子方程式为 。 ③制备摩尔盐时，将溶液和溶液混合，试从溶液中离子反应发生的条件角度分析：冷却结晶能生成晶体的原因： 。 (3)纯度分析。某兴趣小组用比色法测定产品中杂质含量。比色法：吸光度与溶液中有色离子的浓度成正比。查阅文献，溶液中的浓度与吸光度的关系如下图所示： 该兴趣小组取所得产品硫酸亚铁铵晶体m克，配制产品溶液100mL，使用的玻璃仪器包括烧杯，玻璃棒，胶头滴管和 。下图为“溶液配制”的部分过程，操作a应重复3次，目的是 ，定容后还需要的操作为 。 (4)按文献方法配制并进行测定，产品溶液的吸光度为0.5，则该兴趣小组所得产品含的质量分数为 (用含m的代数式表示) 【变式7-3】（25-26高一上·江苏盐城·期中）铁及其化合物在生产、生活和生命科学中具有广泛而重要的应用。 I．硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁红、铁系催化剂等。以绿矾(主要成分，部分已被氧化为)为原料，生产铁红(Fe2O3)，工艺流程如下： (1)“转化”过程中，加入粉的目的是为了 。 (2)“结晶”时，控制温度在75℃左右进行(相关物质的溶解度见下图)，从溶液中析出的晶体是 (填化学式)。 (3)利用“滤液”将工业废水中的还原为，然后投加石灰乳，使转化为，理论上完全反应消耗的n(FeSO4)：n()= 。 Ⅱ．在气氛中，的脱水热分解过程如下图所示： (失重比％：失水质量÷起始质量) (4)上述的脱水热分解过程，选择在气氛中进行，而非空气。其目的是 。 (5)根据上述实验结果，可知Y= 。 (6)将置入真空刚性容器中，“煅烧”生成铁红、SO2和SO3，其化学方程式为 。 Ⅲ．高铁酸盐(其中Fe元素显＋6价)具有极强的氧化性，可作水处理剂。 已知：将溶液酸化时，迅速分解而转化为并放出；酸性溶液中的氧化性大于的氧化性。 (7)工业上将过氧化钠和硫酸亚铁依次投入反应釜中，发生反应的化学方程式为，上述反应每生成2mol，转移 mol，在该反应中的氧化产物有 。 (8)高铁酸盐可用于氧化去除高氯(含高浓度)废水中的有机物。以处理高氯废水中的有机物需在碱性条件下进行，其原因是 。 20 / 35 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二单元 探究铁及其化合物的转化 题型01 FeCl3制备路径的选择 题型02 Fe2+和Fe3+的检验 题型03 Fe2+和Fe3+的相互转化 题型04 反应条件的控制 题型05 铁的氢氧化物的性质 题型06 铁及其化合物的相互转化 题型07 铁及其化合物在生活、生产中的应用 题型01 FeCl3制备路径的选择 一、反应的合理选择 物质转化首先必须明确目标产物是什么。有了目标产物，可以依据产物特性选择反应原料和可能的反应路径，确定反应的类型和反应条件，依据所发生的化学反应和产物分离的要求合理选择反应的装量等。 铁元素有多种不同价态的存在形式和不同的物质类型，如单质、氧化物、氢氧化物和硫酸盐等。这些物质具有不同的性质，在一定条件下能相互转化。下面以铁及其化合物为例，尝试探索物质之间转化路径的设计。 1．以铁屑为原料制备FeCl3有多条反应路径： （1）：； （2）：、或通入氯气等其他氧化性物质，将氯化亚铁氧化为氯化铁：； （3）：铁被空气氧化为氧化铁，氧化铁和稀盐酸反应生成氯化铁； 2．物质制备反应路线的选择 实际制务物质时,必须根据反应原料、反应条件、反应步骤、产物头求、反应辣置、环境保护、生产成本等因素进行综合判断，选择合适、可行的反应路径； 【典例1】（24-25高一上·江苏无锡·期末）无水氯化铁呈棕红色，极易潮解，100℃左右时升华，工业上常用作有机合成催化剂。实验室可用下图装置制备并收集无水氯化铁。 (1)已知与37%的浓盐酸反应会生成等易爆的氯氧化物，同时+7价锰转化成+4、+3价锰的化合物（棕色），而+2价锰离子在溶液中接近无色。 ①装置A中盐酸浓度为30%，反应后溶液颜色接近无色，反应的离子方程式是 。 ②为什么不用37%的浓盐酸，原因是 。 (2)装置B的作用是 。装置C中盛放的试剂是 。 A．浓硫酸    B．溶液    C．饱和溶液 (3)若制得的无水氯化铁为32.5g，则装置D中反应转移电子数是 。 (4)已知用无水氯化铁制得饱和氯化铁溶液浓度为，用500mL该溶液腐蚀印刷电路板，腐蚀过程中三种金属离子的浓度随时间变化如图所示，计算A点时溶液中与比值是 （忽略溶液体积变化）。 【答案】(1) 防止生成易爆的氯氧化物；减少的挥发 (2) 除去中的；同时判断装置是否发生堵塞 A (3)0.6mol或0.6 (4)9：5 【分析】装置A中盐酸和高锰酸钾反应生成氯气，装置B为饱和溶液，作用是除去中的，同时长颈漏斗，可以判断装置是否发生堵塞，装置C中盛放的试剂是浓硫酸，进行干燥氯气，装置D中氯气和铁反应生成无水氯化铁，装置E中收集无水氯化铁，装置F除去空气中的水和二氧化碳，据此作答。 【详解】（1）①装置A中盐酸浓度为30%，反应后溶液颜色接近无色，即高锰酸钾和盐酸反应生成氯化锰、氯气和水，反应的离子方程式是，②因为与37%的浓盐酸反应会生成等易爆的氯氧化物，防止生成易爆的氯氧化物，同时减少的挥发，所以不用37%的浓盐酸； （2）装置B中为饱和溶液，作用是除去中的，同时长颈漏斗，可以判断装置是否发生堵塞，装置C中盛放的试剂是浓硫酸，进行干燥氯气； （3）若制得的无水氯化铁为32.5g即0.2mol，则装置D中反应为，生成氯化铁0.2mol转移电子为0.6mol，电子数是0.6NA； （4）氯化铁腐蚀印刷电路板，发生离子方程式为，初始氯化铁浓度为，15min时浓度为，变化量为，依据化学计量数之比等于物质的量浓度之比，得二价铁离子浓度变化量为，所以与比值为。 【变式1-1】（24-25高一下·江苏·期末）在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是 A．硫酸工业：SSO3H2SO4(ag) B．硝酸工业：NH3NOHNO3(aa) C．硫铵制备：NH3·H2O(aq)(NH4)2SO3(aq)(NH4)2SO4(aq) D．FeCl3制备：FeFeCl2(aq)FeCl3(aq) 【答案】D 【详解】A．硫在氧气中点燃生成而非，A错误； B．NO需与反应生成NO2，NO2再与反应生成，B错误； C．足量与反应生成而非，C错误； D．Fe与HCl生成，可将其氧化为，两步均可实现，D正确； 故选D。 【变式1-2】（23-24高一上·江苏扬州·期中）氯及其化合物的转化具有重要应用。下列说法正确的是 A．制备氯化铁过程中的物质转化：NaCl(aq)Cl2(g)FeCl3(s) B．氯气用于自来水消毒，与水反应的离子方程式： C．漂白粉溶液中通入过量气体：Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO D．含NaClO的混合溶液中还能共存：K+、OH-、SO、I- 【答案】A 【详解】A．制备氯化铁过程中的物质转化为电解氯化钠溶液反应生成氯气，反应生成的氯气与铁共热反应生成氯化铁，故A正确； B．氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，反应的离子方程式为，故B错误； C．漂白粉溶液中的次氯酸钙与过量二氧化碳反应生成碳酸氢根和次氯酸，反应的化学方程式为Ca(ClO)2+2CO2+2H2O=Ca(HCO3)2+2HClO，故C错误； D．次氯酸根离子具有强氧化性，能与碱性溶液中的亚硫酸根离子、碘离子发生氧化还原反应，不能大量共存，故D错误； 故选A。 【变式1-3】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）阅读下列材料，完成下面小题： 地壳中铁元素含量较为丰富。工业用赤铁矿(主要含)，焦炭等为原料在高温下冶炼铁，用硫铁矿(主要含)为原料生产硫酸。铁具有还原性，能被、卤素单质()，及不活泼金属阳离子等氧化，能与高温水蒸气反应生成。 1．下列说法正确的是 A．铁合金的熔点比纯铁高 B．铁的大规模冶炼在铝之后 C．炼铁时焦炭转化为作还原剂 D．废旧铁制品直接填埋处理 2．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．铁粉在空气中缓慢氧化，可用于制作“暖贴” B．能与酸反应，可用于制作红色颜料 C．溶液显酸性，可用于刻蚀印刷电路铜板 D．具有还原性，可用作补铁剂 3．铁及其化合物的转化具有重要应用。下列说法正确的是 A．工业制硫酸涉及的物质转化： B．利用高温水蒸气处理铁器的化学方程式： C．用铁从硫酸铜溶液中置换出铜： D．用氧化铁制备氯化铁涉及的物质转化： 【答案】1．C 2．A 3．B 【解析】1．A．合金的硬度比纯铁高，但熔点比其成分熔点低，故A错误； B．铁、铜、铝三种金属中，铝的活动性最强，故铝使用的年代最晚，铜的活动性最弱，故铜使用的年代最早，故三种金属使用年代由早到晚的顺序是铜、铁、铝，故B错误； C．在高温下，焦炭跟氧气反应生成二氧化碳；二氧化碳被焦炭还原成一氧化碳；一氧化碳再跟铁矿石中的氧化物反应生成铁，铁矿石炼铁时的还原剂为CO，故C正确； D．对于废旧铁制品的处理，‌应当采取更加环保和资源化的方式，‌因此日常生活中的废旧铁制品直接回收处理，可以减少对自然资源的消耗，‌还能有效保护环境，‌促进循环经济的发展，故D错误； 故选C。 2．A．暖贴中的铁粉遇空气放热，是铁和空气中氧气等发生氧化还原反应而放出热量，故A正确； B．Fe2O3为红棕色固体，可用于红色颜料，与其能与盐酸反应无关，故B错误； C．氯化铁溶液具有氧化性，可以将铜氧化生成铜离子，不是因为酸性，故C错误； D．补铁剂一般用硫酸亚铁，FeSO4能溶于水产生Fe2+，二价铁被人体吸收，可以用于治疗缺铁性贫血，与其还原性无关，与无关，故D错误； 故选A。 3．A．和氧气高温生成二氧化硫，二氧化硫被氧气氧化为三氧化硫，三氧化硫和水生成硫酸，A错误； B．利用高温水蒸气处理铁器反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式：，B正确； C．用铁从硫酸铜溶液中置换出铜，同时生成亚铁离子：，C错误； D．氧化铁和水不反应，氢氧化铁和盐酸生成氯化铁，D错误； 故选B。 题型02 Fe2+和Fe3+的检验方法 知识积累 1．Fe2+和Fe3+的检验方法 ①直接观察颜色 ②利用显色反应 ③利用Fe2+的还原性 ④利用Fe2+的氧化性 (2) Fe2+和Fe3+的混合溶液中检验Fe2+的方法 ①向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去说明含有Fe2+ (注意：Cl-等还原性的离子对Fe2+的检验有干扰)。 ②向溶液中加入铁氰化钾()溶液，若生成蓝色沉淀，证明混合溶液中含有Fe2+。 【易错提醒】 (1)Fe3＋的检验方法很多，但在没有特殊要求的条件下，就选择KSCN溶液或NH4SCN溶液，因为此法既灵敏(试剂用量小)又有明显现象。 (2)Fe3＋与SCN-反应生成的是Fe(SCN)3血红色溶液，而不是沉淀。 【典例2】（24-25高一下·江苏泰州·期末）以含锌废液（主要成分为，含少量的）为原料制备的实验流程如下： 已知：过二硫酸钠中含有过氧键中的硫元素为价。下列说法正确的是 A．废液中的可用KSCN溶液检验 B．过二硫酸钠含有过氧键数目为 C．“氧化除锰”后溶液中大量存在阳离子有 D．“沉锌”反应为 【答案】D 【分析】向含锌废液(主要成分为ZnSO4，含少量的Fe2+、Mn2+)中加入Na2S2O8溶液，生成MnO2沉淀且将Fe2+氧化为Fe3+；过滤后向滤液中加入ZnO调节pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀；最后过滤后再加入NH4HCO3沉锌生成碱式碳酸锌ZnCO3·2Zn(OH)2。 【详解】A．KSCN溶液用于检验，无法直接检验，A错误； B．过二硫酸钠中硫元素的化合价为+6价，含有1个过氧键，1mol过二硫酸钠(Na2S2O8)中含有过氧键(―O―O―)数目约为6.02×1023，B错误； C．Na2S2O8溶液将Fe2+氧化为Fe3+，因此“氧化除锰”后溶液中不存在阳离子，C错误； D．沉锌时发生的反应为溶液中锌离子与碳酸氢根离子反应生成ZnCO3·2Zn(OH)2沉淀、二氧化碳和水，反应的方程式为3ZnSO4+6NH4HCO3=ZnCO3·2Zn(OH)2↓+5CO2↑+3(NH4)2SO4+H2O，D正确； 故选D。 【变式2-1】（25-26高一上·江苏无锡·期中）溶液做蚀刻液可腐蚀铜箔电路板上不需要的铜，可用溶液、溶液和溶液共沉淀制备有广泛用途的纳米。 已知：铁氰化钾仅遇生成蓝色沉淀，亚铁氰化钾仅遇生成蓝色沉淀 I.从蚀刻后的废液中回收金属铜并实现循环使用的流程如下。 请回答下列问题： (1)可用 溶液检验“过滤”后滤液中的含有，溶液变为血红色。 (2)“分离”时的操作为 。 (3)蚀刻铜箔所发生反应的离子方程式为 。 (4)“再生”后的蚀刻液中是否含有可用以下 检验。 A．铁氰化钾溶液　　B．高锰酸钾溶液　　C．硫氰化钾溶液 II：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： 已知：氯化铁熔点为，沸点为；易升华且易溶于水，易吸收空气中水分而潮解。 (5)铁粉与氯气在加热条件下反应的化学方程式为 。 (6)C放置在盛冰水的水槽中，冰水浴的作用是 。 (7)D中装的药品可以选用 (填一种)，它的作用是 。 【答案】(1)KSCN (2)过滤 (3) (4)A (5) (6)将气态的冷凝收集 (7) 碱石灰 一是吸收未反应的氯气，防止污染空气；二是防止空气中的水进入装置C中，避免氯化铁潮解 【分析】I．从废液中回收金属铜并实现循环使用的流程为：在铜箔电路板加入进行刻蚀：，生成的废液中加入过量铁粉置换出Cu，进行过滤得到含Cu和Fe的混合固体，加入盐酸溶解铁，再次过滤得到金属Cu，将两次过滤得到的氯化亚铁滤液合并，通入氯气将氯化亚铁氧化再生为氯化铁，再循环到前面刻蚀铜板。 II．A装置制取氯气，氯气含有氯化氢和水蒸气杂质气体，首先通入B中的饱和食盐水除去氯化氢气体；然后进入C装置利用浓硫酸干燥氯气；氯气与铁粉反应生成氯化铁，氯化铁易升华，利用C装置冷却凝华并收集氯化铁。 【详解】（1）要检验滤液中是否含有，可以取少量滤液于试管中，滴加几滴溶液，若溶液变成红色，则滤液中含有。 （2）根据分析，“分离”步骤中存在的是Cu固体和氯化亚铁溶液与过量HCl，通常采用过滤的方式进行分离。 （3）蚀刻铜箔是铁离子与铜反应，所发生反应的离子方程式为：。 （4）A．铁氰化钾仅遇亚铁离子生成蓝色沉淀，可用于检验，A符合题意； B．根据分析，“再生”后的蚀刻液中除了有亚铁离子外，还有大量氯离子，酸性溶液能将氯离子氧化：，所以检验不能用酸性高锰酸钾溶液，B不符合题意； C．硫氰化钾溶液是用于检验的，不能检验亚铁离子，C不符合题意； 故选A。 （5）铁粉与氯气在加热条件下反应的化学方程式为：。 （6）已知氯化铁易升华，C放置在盛冰水的水槽中，冰水浴可将气态的冷凝收集。 （7）因为氯气有毒，且氯化铁易吸收空气中水分而潮解，所以D中可装碱石灰，其作用一是吸收未反应的氯气，防止污染空气；二是防止空气中的水进入装置C中，避免氯化铁潮解。 【变式2-2】（24-25高一下·江苏盐城·阶段练习）以硫铁矿（主要成分为）为原料，氨水为沉淀剂制备硫酸亚铁晶体的实验流程如下： 已知：硫铁矿焙烧后的烧渣主要成分为，还含有少量杂质。 (1)实验室流程中，操作Ⅰ的名称为 。“酸浸”时为了提高浸取速率，可以采取的措施是 （任写一种）。 (2)向“滤液1”中加入时需要控制反应温度，原因是 。若用代替，其离子方程式为 。 (3)“混合液”中加入氨水调节，可使沉淀而不沉淀，“滤液2”中主要成分为 （填化学式）。 (4)检验“还原”时是否完全转化的实验操作是 。 (5)在氛围中，的脱水热分解过程如图所示： 根据实验结果可知 。 【答案】(1) 过滤 将硫铁矿粉碎、适当增大硫酸的浓度、适当升高酸浸温度等 (2) 温度低反应速率慢，温度过高则H2O2受热分解 (3)Al2(SO4)3、(NH4)2SO4 (4)取少量溶液于试管中，滴入KSCN溶液，如果出现血红色，说明未完全转化，若未出现血红色，说明完全转化 (5)4 【分析】硫铁矿(主要成分为FeS2)通入空气焙烧得硫铁矿烧渣(主要成分为FeO、Fe2O3，还含有少量SiO2、Al2O3杂质)，加入硫酸，铁的氧化物、氧化铝溶解，转化为Fe2+、Fe3+、Al3+进入滤液1，SiO2不溶于硫酸，为滤渣1的成分，滤液1中加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，向氧化后的混合液中加入氨水，调pH使Fe3+沉淀而Al3+不沉淀，Al3+进入滤液2，滤液2中还有铵根、硫酸根，滤渣2为Fe(OH)3，加入H2SO4溶解Fe(OH)3得Fe3+的溶液，加入Fe进行还原，得到FeSO4溶液，最终得到FeSO4·7H2O晶体； 【详解】（1）根据分析可知，操作1为过滤；通过将硫铁矿粉碎、适当增大硫酸的浓度、适当升高酸浸温度，可以提高“酸浸”浸取速率； （2）温度低反应速率慢，温度过高则H2O2受热分解，故需要控制温度35℃~38℃；H2O2将Fe2+氧化成Fe3+，若用氧气代替，离子方程式为：； （3）加入氨水沉淀时，调节pH可使Fe3+沉淀而Al3+不沉淀，由分析，Al3+进入滤液2，滤液2中还有铵根、硫酸根，故滤液2中主要成分为Al2(SO4)3、(NH4)2SO4； （4）检验Fe3+是否完全转化，可以取少量溶液于试管中，滴入KSCN溶液，如果出现血红色，说明未完全转化，若未出现血红色，说明完全转化； （5）由图中信息可知，当失重比为19.4%时，FeSO4·7H2O转化为FeSO4·x H2O，已知FeSO4·7H2O的相对分子质量为278，则，解之得x =4。 【变式2-3】（24-25高一下·江苏淮安·期中）和FeO的热化学循环可以利用太阳能，其转化关系如图所示。 已知：反应可用来检验。下列叙述错误的是 A．分析过程I和Ⅱ，是该循环过程中的催化剂 B．过程Ⅱ的化学方程式为 C．用盐酸、溶液检验和FeO混合物中的FeO D．可利用该循环过程降低环境中的含量，减缓温室效应 【答案】C 【分析】上述循环中，促进分解的关键物质是活性FeO，它也是中间产物，在太阳能作用下分解产生FeO，总反应分两步，先发生反应I，后发生反应Ⅱ，在反应I中参与反应，在反应Ⅱ中生成，故作总反应的催化剂，据此回答。 【详解】A．由分析知，是该循环过程中的催化剂，A正确； B．根据图示和分析，由元素守恒可知，过程Ⅱ的化学方程式为，B正确； C．和FeO溶于盐酸，发生的反应有、， 中也含+2价铁，无法检验混合物中的FeO，C错误； D．上述循环的总反应为，从绿色化学角度分析，该循环过程利用了太阳能，实现了的减排，并生成高附加值的活性炭，D正确； 故选C。 题型03 Fe2+和Fe3+的相互转化 知识积累 一、Fe2+和Fe3+的相互转化 ①Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化为Fe2＋、Fe3＋ Fe―→Fe2＋：Fe能被I2、S、Fe3＋、Cu2＋、H＋等较弱氧化剂氧化为Fe2＋。 Fe―→Fe3＋：Fe能被Cl2、Br2、足量稀HNO3、酸性KMnO4溶液等强氧化剂氧化为Fe3＋。 ②Fe2＋既具有氧化性又具有还原性，可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe Fe2＋Fe3＋ 4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O(Fe2＋被O2氧化) 2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl-(Fe2＋可被Cl2、Br2氧化) 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O 5Fe2＋＋＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O(Fe2＋可使酸性KMnO4溶液褪色) ③Fe3＋具有较强氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe Fe3＋具有较强的氧化性，在金属阳离子中氧化性是比较强的，其氧化性强于H＋、Cu2＋等，但弱于Ag＋，强于I2，而弱于Br2.与S2-、I-、等能发生氧化还原反应。 2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋(在铁盐溶液中加入Fe，Fe溶解) 2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(用FeCl3溶液腐蚀铜，制作印刷电路板) 2Fe3＋＋2I-=2Fe2＋＋I2(Fe3＋能使淀粉KI试纸变蓝) 2Fe3＋＋S2-=2Fe2＋＋S↓ 二、转化应用实例 ①在配制含Fe2＋的溶液时，向溶液中加入少量铁粉，目的是防止Fe2+被氧气氧化形Fe3＋。 ②为除去废水中的Fe2＋，常先将废水中的Fe2＋氧化为Fe3＋，再调节溶液的pH使Fe3＋转化为红褐色的Fe(OH)3沉淀析出。 ③印刷电路板的制作——Fe3＋与Cu反应的实验探究 实验操作 用毛笔蘸取少量30%的FeCl3溶液，在铜片上画一个“＋”，放置片刻后，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中 实验现象 铜片上会出现“＋”形凹槽 原因 Cu与FeCl3溶液发生反应：Cu＋2FeCl3=2FeCl2＋CuCl2，FeCl3溶液腐蚀了铜片 【典例3】（24-25高一下·江苏宿迁·期中）下列所用的除杂试剂与除杂方法都正确的是 选项 物质(括号内为杂质) 除杂试剂 除杂方法 A NO2(NO) 通入足量水中 洗气 B NO(NO2) 通入饱和NaOH溶液 洗气 C FeCl3溶液(FeCl2) 过量铜粉 过滤 D FeCl2溶液(FeCl3) 过量铁粉 过滤 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．NO2与H2O反应生成HNO3和NO，会增加NO的量，原物质被除去，A错误； B．NO和NO2在NaOH溶液中可能发生反应：NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O，导致目标气体NO被消耗，B错误； C．Cu与FeCl3反应生成FeCl2，反而将FeCl3转化为杂质，C错误； D．Fe粉与FeCl3反应生成FeCl2，过滤后仅保留FeCl2溶液，D正确； 故选D。 【变式3-1】（24-25高一下·江苏连云港·期末）人类探究金属及其化合物的转化规律是为了更好地开发和利用它们。下列有关铁及其化合物性质的离子方程式正确的是 A．向溶液中滴加少量氯水： B．制作印刷电路板： C．常温下铁与过量冷的浓硝酸反应： D．向溶液中通入气体： 【答案】D 【详解】A．氯气具有氧化性，亚铁离子具有还原性，氯气可将亚铁离子氧化为铁离子，该离子方程式不符合电荷守恒，正确的离子方程式应为，A错误； B．该离子方程式不符合电荷守恒，正确的离子方程式应为，B错误； C．常温下铁在浓硝酸中发生钝化，在铁的表面形成一层致密的氧化膜而阻止了浓硝酸与内层的铁进一步反应，反应较复杂，C错误； D．Fe3+具有氧化性，SO2具有还原性，Fe3+可以将SO2氧化为发生而自身被还原为，所给离子方程式符合得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒，D正确； 故选D。 【变式3-2】（25-26高一上·江苏南京·月考）某矿山开采过程中产生的酸性废水中含有大量Cu2+、Fe2+、等离子，处理流程中， 下列相关离子方程式书写不正确的是 A．向废水中加入过量铁粉回收铜：Fe+Cu2+=Fe2++Cu B．用氯水氧化Fe2+：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- C．用 NaClO溶液氧化Fe2+： D．用氨水调节废水pH将铁沉淀： 【答案】D 【详解】A．向废水中加入过量铁粉回收铜的离子方程式为置换反应，书写正确，A正确； B．用氯水氧化Fe2+的离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，书写正确，B正确； C．用NaClO溶液氧化Fe²⁺的离子方程式电子转移和原子守恒均正确，C正确； D．一水合氨为弱电解质，不能拆分成离子形式，故离子方程式为Fe3+ + 3NH3·H2O = Fe(OH)3↓+3，D错误； 故答案选D。 【变式3-3】（24-25高一下·江苏扬州·期中）根据下列实验操作和现象所得到的结论不正确的是 选项 实验操作和现象 结论 A 向某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀生成 该溶液中不一定含有 B 向溶液中滴加KI溶液，再滴加淀粉溶液，溶液显蓝色 氧化性： C 向酸性溶液中加入粉末，紫色褪去 中含 D 向某溶液中滴加少量稀NaOH溶液，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸颜色无变化 溶液中不含 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．盐酸酸化的BaCl2引入Cl-和Ba2+，若原溶液含Ag+也会生成AgCl沉淀，因此不能确定是否含，A正确； B．Fe3+将I-氧化为I2，淀粉变蓝，证明Fe3+氧化性强于I2，B正确； C．Fe3O4中的Fe2+在酸性条件下被KMnO4氧化，导致KMnO4褪色，C正确； D．的检验需浓NaOH并加热，稀NaOH未加热无法释放NH3，无法确定是否含，D错误； 故选D。 题型04 反应条件的控制 知识积累 一、Fe(OH)2的制备实验 实验操作 实验现象 ①A试管中开始生成白色絮状沉淀，逐步变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀； ②B试管中有白色絮状沉淀生成 反应的化学方程式 FeSO4＋2NaOH=Fe(OH)2↓＋Na2SO4、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3 实验结论 在不同的反应条件下，FeSO4溶液与NaOH溶液反应的实验现象不同，得到的产物也不同 (2)制备Fe(OH)2反应中条件的控制 ①反应的原料必须是新制的、不含三价铁盐的亚铁盐溶液与不含溶解氧的NaOH溶液。 ②反应过程中防止反应混合物与氧气或其他氧化剂接触。 【易错提醒】 制备Fe(OH)2的关键是隔绝空气(O2)，可采取的措施有： ①Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配； ②为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要先煮沸，尽可能除去O2； ③为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长胶头滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再慢慢挤出NaOH溶液； ④为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气。 【典例4】（24-25高一上·江苏·期末）铁的化合物如、等在生产、生活中有重要作用。 (1)某学生用下列两种方法(如图)制备白色沉淀。方法1中加入维生素C片的目的是 。方法2为了制得白色沉淀，在锥形瓶A和锥形瓶B中加入试剂后，打开止水夹C一段时间，再关闭止水夹C，关闭止水夹C的目的是 。 (2)高铁酸钾()是一种高效水处理剂，易溶于水，在强碱性条件下比较稳定，将溶液酸化时，迅速分解而转化为并放出；酸性溶液中的氧化性大于的氧化性。高铁酸盐通常可用NaClO溶液与溶液反应制得。 ①制备的离子方程式为 。 ②能析出晶体的原因是 。 ③操作的分离方法为 。 ④得到的晶体需洗涤，请设计实验证明晶体是否洗涤完全？ 。 ⑤高铁酸盐可用于氧化去除高氯(含高浓度)废水中的有机物。以处理高氯废水中的有机物需在碱性条件下进行，其原因是 。 (3)高铁酸盐也可以氧化酸性废液制备。若酸性废液中：，，，则该溶液的 。 【答案】(1) 除去溶解在FeSO4溶液中的O2，防止生成的Fe(OH)2被氧化 利用产生的H2将锥形瓶A中生成的FeSO4溶液压入锥形瓶B中 (2) K2FeO4的溶解度更小 过滤 取少许最后一次洗涤液于洁净的试管中，加入稀硝酸酸化的硝酸银溶液，若无白色沉淀生成，则说明已洗净； 可防止分解；防止将氯离子氧化为氯气 (3)0.2mol·L－1 【分析】反应①中、NaClO、NaOH三者反应生成了（），后利用溶解度比低，加入饱和溶液，发生反应②生成，利用过滤得到。 【详解】（1）因为Fe(OH)2很容易被氧化，维生素C又具有还原性，加入维生素C可以还原溶解在水中的氧气，防止Fe(OH)2被氧化，所以方法1中加入维生素C的目的是除去溶解在FeSO4溶液中的O2，防止生成的Fe(OH)2被氧化。方法2为了制得Fe(OH)2白色沉淀，在锥形瓶A中发生Fe+H2SO4= FeSO4+H2,结合图二打开止水夹C一段时间，排除锥形瓶B中的空气，再关闭止水夹C，生成的氢气可以把生成的FeSO4溶液压入锥形瓶B中，使FeSO4+2NaOH= Fe(OH)2+Na2SO4。所以打开止水夹C一段时间，再关闭止水夹C的目的是利用产生的H2将锥形瓶A中生成的FeSO4溶液压入锥形瓶B中。 （2）①高铁酸钾（K2FeO4）是一种高效水处理剂，可用NaClO溶液与FeCl3溶液反应制得，则离子方程式为。 ②由框图知Na2FeO4溶液中加入KOH，能析出K2FeO4，说明K2FeO4的溶解度比Na2FeO4的小。所以能析出K2FeO4的原因是K2FeO4的溶解度更小。 ③由图分析操作的分离方法为过滤； ④的表面可能有残留的氯化钠，所以检验是否洗涤干净的方法为：取少许最后一次洗涤液于洁净的试管中，加入稀硝酸酸化的硝酸银溶液，若无白色沉淀生成，则说明已洗净，故答案为：取少许最后一次洗涤液于洁净的试管中，加入稀硝酸酸化的硝酸银溶液，若无白色沉淀生成，则说明已洗净； ⑤酸性溶液中的氧化性大于的氧化，且迅速分解而转化为并放出，因此在碱性条件下，可防止分解；防止将氯离子氧化为氯气。 （3）根据电荷守恒，2c(Fe2＋)＋3c(Fe3＋)＋c(H＋)=c(Cl－)，代入数值，2×0.2＋3×0.01＋c(H＋)=0.63，解得c(H＋)=0.2mol·L－1。 【变式4-1】（24-25高一下·江苏常州·期中）利用下列装置进行实验，能达到相应实验目的的是        A．装置甲可用于由溶液制备 B．装置乙可用于实验室制备少量 C．装置丙中可用于实验室制 D．装置丁的肥皂液中产生无色气泡，可证明铁粉与水蒸气反应生成 【答案】B 【详解】A．由溶液制备，操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，需要蒸发皿，故不选A； B．装置乙，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氢气把试管内空气排出，在把胶头滴管内的氢氧化钠挤入硫酸亚铁溶液中生成，故选B； C．实验室中加热氯化铵和氢氧化钙的混合物制，故不选C； D．铁粉与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故不选D； 选B。 【变式4-2】（23-24高一下·江苏徐州·阶段练习）用下列装置进行相应的实验，能达到实验目的的 A．用图甲装置制备氨气 B．用图乙装置探分离苯和硝基苯的混合物 C．用图丙装置制备氢氧化亚铁 D．用图丁装置制备并收集乙酸乙酯 【答案】D 【详解】A．用该装置制备氨气时，试管口应该略向下倾斜，A错误； B．蒸馏时，温度计应该在蒸馏烧瓶的支管口处，B错误； C．应该将滴管伸入硫酸亚铁溶液中，是为减少氢氧化亚铁与空气的接触，防止氢氧化亚铁被氧化，C错误； D．无水乙醇和冰醋酸在浓硫酸加热条件下制备乙酸乙酯，并用饱和碳酸钠溶液吸收挥发的乙醇，反应乙酸和降低乙酸乙酯的溶解度，D正确； 故选D。 【变式4-3】（23-24高一上·江苏无锡·期末）下列实验能达到对应的目的的是 选项 A B C D 实验装置 目的 制取Fe(OH)2 检验化合物中是否含钾元素 配制一定物质的量浓度的NaOH溶液 除去SO2中的少量CO2 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．硫酸亚铁与氢氧化钠发生复分解反应生成氢氧化亚铁，煤油可隔绝空气，防止氢氧化亚铁被氧化，A正确； B．黄色光会掩盖紫色光，所以用焰色反应检验某溶液中是否含钾元素时，需透过蓝色钴玻璃观察钾焰色，B错误； C．容量瓶不能用于溶解氢氧化钠固体，应在烧杯中溶解后移液至容量瓶，C错误； D．二氧化硫与二氧化碳均能与氢氧化钠反应，D错误； 答案选A。 题型05 铁的氢氧化物的性质 知识积累 一、铁的氢氧化物的性质比较 化学式 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 酸碱性 弱碱性 弱碱性 稳定性 在空气中易被氧化为Fe(OH)3 受热易分解 和非氧化性酸反应(离子方程式) Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O 【典例5】（23-24高一上·江苏无锡·期末）各物质间的转化关系如下图所示，请回答下列问题： (1)写出B和D的化学式：B ；D 。 (2)写出E转变为红褐色沉淀的化学方程式： 。 (3)用KSCN鉴别G溶液的现象： 。 (4)向G溶液中加入A，写出反应的离子方程式： 。 【答案】(1) FeCl2 KCl (2)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 (3)溶液变红色 (4)2Fe3++Fe=3Fe2+ 【分析】依据转化关系中的反应现象可以判断，白色沉淀E为Fe(OH)2，红褐色沉淀F为Fe(OH)3，D溶液加入硝酸酸化的硝酸银生成白色沉淀H为AgCl，生成的溶液中含有钾离子，证明D溶液为KCl，依据转化关系得到，C为KOH，B为FeCl2，F溶解于盐酸，说明加盐酸溶解生成的G为FeCl3，判断A为Fe；以此解答。 【详解】（1）通过以上分析知，B是氯化亚铁，D是氯化钾，B和D的化学式分别是：FeCl2、KCl，故答案为：FeCl2；KCl； （2）E是氢氧化亚铁，红褐色沉淀是氢氧化铁，氢氧化亚铁和氧气，水反应生成氢氧化铁，反应方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe (OH)3； （3）G溶液FeCl3溶液，含有Fe3+，加入KSCN溶液出现血红色； （4）铁离子和铁反应生成亚铁离子，离子反应方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+。 【变式5-1】（24-25高三上·江苏盐城·阶段练习）高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型高效多功能绿色消毒剂。工业上可在碱性条件用Fe(OH)3和 NaClO 反应制得，下列反应的离子方程式正确的是 A．氨水与氯化铁制备    B．Cl2与NaOH 反应制备次氯酸钠：   C．Cl2与NaOH 发生副反应生成氯酸钠： D．碱性溶液中反应生成 【答案】C 【详解】A．氨水与氯化铁制备，A错误； B．Cl2与NaOH 反应制备次氯酸钠：，B错误； C．Cl2与NaOH 在温度高的时候发生副反应生成氯酸钠： ，C正确； D．碱性溶液中反应生成 ，错误； 故选C。 【变式5-2】（25-26高一上·江苏南京·开学考试）某工厂废液中含有氯化钠、氯化铜和氯化亚铁。某化学兴趣小组想废物再利用，要从废液中回收铜并得到铁红(主要成分Fe2O3)。已知物质A是日常生活中使用最广泛的金属。他们设计的实验方案如图： (1)步骤②反应的化学方程式为 ； (2)溶液甲中的溶质有 (用化学式表示)； (3)完成步骤④的化学方程式： (4)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均进行的操作中使用的玻璃仪器名称是(任写一种) 。 【答案】(1) (2)NaCl、 (3) (4)烧杯/玻璃棒/漏斗(合理即可) 【分析】向废水中加入过量的铁，可以把铜还原出来，过滤得到铜、铁，再向固体中加入过量的盐酸，可以把铁除去，这时的固体中只含有铜；溶液甲中含有溶质氯化亚铁和氯化钠，溶液乙中含有氯化亚铁和盐酸向其加入过量的B，氯化亚铁全部和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁沉淀。 【详解】（1）由分析可知，步骤②是铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，反应的化学方程式为：； （2）溶液甲中含有溶质氯化亚铁和不参加反应的氯化钠； （3）生成物中有4个铁原子、12个氢原子、12个氧原子，反应物中有4个铁原子、8个氢原子、10个氧原子，根据原子守恒，所以完成步骤④的化学方程式：4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3； （4）操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均进行的操作名称为：过滤；该操作中使用的玻璃仪器名称是：烧杯、漏斗、玻璃棒。 【变式5-3】（23-24高一上·江苏泰州·阶段练习）下列各组物质间的反应，可用离子方程式表示的是 A．氯化铁与氢氧化钾溶液反应 B．氢氧化铁与盐酸反应 C．硫酸铁与氨水反应 D．硫酸铁与氢氧化钡溶液反应 【答案】A 【详解】A．氯化铁与氢氧化钾溶液反应可用离子方程式表示，A正确； B．氢氧化铁与盐酸反应的离子方程式为，B错误； C．硫酸铁与氨水反应的离子方程式为，C错误； D．硫酸铁与氢氧化钡溶液反应的离子方程式为，D错误； 故选A。 题型06 铁及其化合物的相互转化 知识积累 1．铁及其化合物的相互转化 基于物质类别和元素价态的视角，构建铁及其化合物相互转化的铁元素的价—类二维图，如图所示： 上述有关反应的离子方程式： ①Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O； ②Fe3＋＋3OH-=Fe(OH)3↓； ③Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O； ④Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑； ⑤Cl2＋2Fe2＋=2Fe3＋＋2Cl-； ⑥Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋。 【易错提醒】 Fe有变价，所以反应后的产物与氧化剂的强弱及反应条件有关。 Fe2＋Fe3＋ 【典例6】（24-25高一下·江苏南通·期末）阅读下列材料，完成下面小题： 复合物可用于高密度磁记录领域。在氩气气氛下，向溶液中逐滴加入一定量的溶液并持续搅拌，100℃下回流3h，得到成分为和的黑色沉淀。将其过滤分离后，依次用沸水和乙醇洗涤，干燥后焙烧3h可得复合物产品。 1．在指定条件下，下列铁及其化合物之间的转化不能实现的是 A． B． C． D． 2．实验室制备复合物的部分装置如图所示。下列有关说法不正确的是 A．恒压滴液漏斗可用于平衡气压，使液体顺利流下 B．三颈烧瓶中生成黑色沉淀反应的离子方程式为 C．制备时冷凝管中冷水流向为a进b出 D．用乙醇洗涤可除去晶体表面水分，且便于快速干燥 3．铁铵矾[]常用于制备高铁酸盐。下列反应的离子方程式正确的是 A．铁铵矾溶液与氨水混合反应： B．向铁铵矾溶液中加入过量溶液： C．向铁铵溶液中滴加溶液： D．在强碱溶液中，铁铵矾与次氯酸钠反应生成： 【答案】1．D 2．C 3．C 【解析】1．A．被CO还原生成单质铁，A正确； B．具有还原性，通入氯气，与氯气反应生成氯化铁，B正确； C．中Fe有+2价、+3价，稀硝酸具有强氧化性，反应后都生成，C正确； D．Fe与水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，不生成氧化铁，D错误； 故选D。 2．A．由题中图示可知，使用恒压滴液漏斗，使三颈烧瓶和滴液漏斗相通，压强一致，使液体顺利流下，A正确； B．由题中信息可知，在氩气气氛下，向KOH溶液中逐滴加入一定量的FeCl2溶液，发生反应，产生Fe和Fe3O4的黑色沉淀，其离子方程式为，B正确； C．制备时，为使充分冷却，冷凝管中冷水流向为b进a出，C错误； D．由于乙醇易溶于水，易挥发，所以使用乙醇洗涤的目的是除去晶体表面水分，便于快速干燥，D正确； 故选C。 3．A．一水合氨为弱碱，应以化学式表示，则铁铵矾溶液与氨水混合反应：，故A错误； B．向铁铵矾溶液中加入过量溶液：，故B错误； C．Fe3+将S2-氧化为S，Fe3+被还原为Fe2+，离子方程式为：，故C正确； D．在强碱溶液中，铁铵矾与次氯酸钠反应生成，离子方程式为：，故D错误； 故选C。 【变式6-1】（24-25高一下·江苏常州·期中）下列物质的制备或转化过程中(部分反应条件省略)，每一步转换均能实现的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故不选A； B．Fe与Cl2加热生成FeCl3，FeCl3与Cu反应生成FeCl2和CuCl2，故选B； C．FeS2高温下生成Fe2O3，Fe2O3不溶于水，不能与水反应生成Fe(OH)3，故不选C； D．Al2O3与NaOH生成，与过量HCl反应生成AlCl3，故不选D； 选B。 【变式6-2】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）铁的单质及许多化合物均具有重要用途。可用作净水剂，在水中不稳定，会生成胶体，碱性条件下氧化性大于。下列有关铁及其化合物的相关转化，在指定条件下能实现的是 A． B． C． D．胶体 【答案】C 【详解】A．铁与水蒸气在高温条件下发生反应会生成四氧化三铁，不是氧化铁，氧化铁和铝发生铝热反应生成铁单质，A错误； B．氧化铁在碱性条件下，被次氯酸钾氧化为高铁酸钾，高铁酸钾在水中不稳定，生成氢氧化铁胶体被还原，铁化合价降低，根据氧化还原反应价态规律可知得不到氢气，应该为氧化合价升高得到氧气，B错误；    C．铁与氯气加热可生成氯化铁，氯化铁在水溶液中加入铜会发生氧化还原反应生成氯化亚铁和氯化铜，均能实现相互转化，C正确； D．氧化铁和盐酸生成氯化铁，溶液和溶液会反应生成氢氧化铁沉淀；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C。 【变式6-3】（24-25高一上·江苏·期末）铁及其化合物在生活中应用广泛。下列指定反应的离子方程式书写正确的是 A．将铁片投入稀硝酸中：Fe+2H+=Fe2++H2↑ B．向FeCl3溶液中通入少量H2S：2Fe3++H2S=2Fe2++2H++S↓ C．用KSCN溶液检验Fe3+：Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3↓ D．向Fe2(SO4)3溶液中加入过量锌粉：2Fe3++Zn=2Fe2++Zn2+ 【答案】B 【详解】A．稀硝酸具有强氧化性，与铁反应生成NO而非H2，且产物应为Fe3+而非Fe2+，离子方程式为，A错误； B．Fe3+氧化H2S生成S沉淀，电荷和原子均守恒，反应式正确，B正确； C．Fe3+与SCN-生成可溶性络合物Fe(SCN)3，而非沉淀，离子方程式为Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3，C错误； D．过量Zn会将Fe3+完全还原为Fe单质，而非Fe2+，离子方程式为2Fe3++3Zn=2Fe+3Zn2+，D错误； 故选B。 题型07 铁及其化合物在生活、生产中的应用 知识积累 1．铁元素与人体健康： 在人体膳食结构中，铁元素有血红素铁和非血红素铁。如血红素铁是与血红蛋白、肌红蛋白中的卟啉结合的二价铁，而非血红素铁则主要以三价铁形式存在于植物中。如红素铁容易被人体或收利用，而非血红素铁则需妥将三价铁还原为二价铁才能被吸收。维生素C具有还原性，能将三价铁转化为二价铁。固此，营养学家建议进食含铁的植物食品时，补充一定量的维生素C，以促进铁的吸收。为了预防缺铁性贫血，人们应合理进食含铁食物，如动物血、肝脏、背糖、蛋资、红枣、大豆、芝麻等 【典例7】（24-25高一下·江苏南京·期末）下列铁及其化合物的性质与用途不具有对应关系的是 A．Fe具有导热性，可用作炊具 B．Fe2O3为红棕色，可用作红色颜料 C．FeCl3具有还原性，可用于刻蚀覆铜板 D．Fe粉具有还原性，可用作食品抗氧化剂 【答案】C 【详解】A．Fe具有导热性，传热效果好，可用作炊具，A正确； B．Fe2O3为红棕色，可用作红色颜料，如红色油漆等，B正确； C．FeCl3在刻蚀覆铜板的反应中，Fe3+被还原为Fe2+，作氧化剂，C错误； D．Fe粉具有还原性，能与氧气反应，可用作食品抗氧化剂，D正确； 故选C。 【变式7-1】（25-26高一上·江苏无锡·期中）从古至今，铁及其化合物在人类生产生活中的作用发生了巨大变化。 I：综合利用粉煤灰既有利于环境保护，又有利于资源节约。某种粉煤灰(主要、、等)的铝、铁分离工艺流程如下： (1)提高浸出率的措施有 (写出一点)，足量铁粉加入后溶液中的金属阳离子有 (2)过滤所使用到的玻璃仪器包括：漏斗、烧杯、 。 (3)“分离”过程中加入氨水调pH的范围是 。(已知：部分氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示) 氢氧化物 氢氧化铁 氢氧化铝 氢氧化亚铁 开始沉淀的 1.5 3.2 7.1 沉淀完全的 3.1 5.0 8.9 若浸出液不加铁粉直接与氨水混合，铝、铁元素分离效果较差的原因是 。 (4)将再生后的溶液进行蒸发浓缩降温结晶，可得到晶体。若将()样品隔绝氧气加热，受热分解过程中样品质量随温度变化的曲线如图所示： 取适量时所得的样品，隔绝空气加热至，得到一种固体物质，化学式为 (写出计算过程)。 【答案】(1) 适当升高温度，搅拌，将粉煤灰粉碎增大接触面积，适当延长浸出时间(任写一点即可) 、、 (2)玻璃棒 (3) 完全沉淀与开始沉淀的pH相近 (4) 【分析】题目给出了一种粉煤灰(主要含、、等)的铝，铁分离工艺流程，并涉及实验操作，pH调节范围分析以及物质分解产物推断；首先，粉煤灰经过稀硫酸酸浸后，溶液中含有、、等离子，加入铁粉将还原为，随后加入氨水调节 pH，使沉淀为，而留在溶液中，过滤后，溶液中的可用于吸收含NO的烟气，最终再生出溶液，循环利用。 【详解】（1）升高温度加快反应速率、增大接触面积能让反应物充分接触、延长时间可使反应更充分，故提高浸出率可采取的措施有：适当升高温度，搅拌，将粉煤灰粉碎增大接触面积，适当延长浸出时间(任写一点即可)；粉煤灰中的、与酸反应生成、，与酸反应生成，加入足量铁粉时，与发生反应；不与、反应，因此溶液中的金属阳离子有、、； （2）过滤操作用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，玻璃棒的作用是引流，防止液体溅出； （3）由图可知，在pH为3.1时沉淀完全，但此时也开始沉淀，加入还原剂还原铁离子为亚铁离子，便于加入氨水沉淀铝离子生成氢氧化铝沉淀，达到使铁，铝元素分离的目的，由图可知，调节，可使铝离子完全沉淀，而没有生成氢氧化亚铁；金属离子以氢氧化物沉淀时离子浓度随pH变化分析可知，若浸出液不经还原直接与氨水混合，铝，铁元素分离效果较差的原因是完全沉淀与开始沉淀的pH相近； （4）已知，，样品的物质的量其中，，受热先失去结晶水，380℃时产物为无水(假设结晶水完全失去)，，无水隔绝空气受热分解，最终固体为；验证：分解生成，，铁元素质量守恒，中，与初始铁元素质量一致，因此，650℃时固体物质Q的化学式为。 【变式7-2】（24-25高一下·江苏常州·期中）硫酸亚铁是中学化学常用试剂，可用于治疗缺铁性贫血症。 (1)实验室配制溶液时为防止硫酸亚铁变质，常采用的措施是 (填一种)。 (2)以为原料可制备碱式硫酸铁、铁红、硫酸亚铁铵晶体[，俗名摩尔盐]，转化关系如图1所示。 ①制备时，需要控制反应温度35～38℃，原因是 ，若pH过高会导致碱式硫酸铁的产率偏低，其原因是 。 ②制备时，向溶液中加入过量的溶液，有无色气体生成，该反应的离子方程式为 。 ③制备摩尔盐时，将溶液和溶液混合，试从溶液中离子反应发生的条件角度分析：冷却结晶能生成晶体的原因： 。 (3)纯度分析。某兴趣小组用比色法测定产品中杂质含量。比色法：吸光度与溶液中有色离子的浓度成正比。查阅文献，溶液中的浓度与吸光度的关系如下图所示： 该兴趣小组取所得产品硫酸亚铁铵晶体m克，配制产品溶液100mL，使用的玻璃仪器包括烧杯，玻璃棒，胶头滴管和 。下图为“溶液配制”的部分过程，操作a应重复3次，目的是 ，定容后还需要的操作为 。 (4)按文献方法配制并进行测定，产品溶液的吸光度为0.5，则该兴趣小组所得产品含的质量分数为 (用含m的代数式表示) 【答案】(1)加适量铁粉 (2) 温度低反应速率慢，温度过高则H2O2受热分解 部分转化为沉淀 在相同温度下，(或者摩尔盐)的溶解度最小，降温结晶，沉淀析出，符合反应发生的条件 (3) 100mL容量瓶 将溶质全部转移到容量瓶中 摇匀、装瓶、贴签 (4)或者 【分析】以FeSO4为原料可制备碱式硫酸铁、铁红、硫酸亚铁铵；制备碱式硫酸铁时，使用H2O2作为氧化剂，通过调节pH生成，若pH过高部分铁离子转化为Fe(OH)3，会导致碱式硫酸铁的产率偏低；NH4HCO3在溶液中与亚铁离子反应生成碳酸亚铁和二氧化碳；碳酸亚铁加热分解生成Fe2O3；和混合，冷却结晶得到；经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到产品。 【详解】（1）配备FeSO4溶液时，硫酸亚铁变质的实质是Fe2+被氧化，加适量铁粉可防止Fe2+被氧化，且不引入杂质，故答案为：加适量铁粉； （2）①该过程中使用了过氧化氢，受热容易分解，而温度过低反应会比较慢，则需要控制反应温度35～38℃的原因是：温度低反应速率慢，温度过高则H2O2受热分解；根据分析，制备时，若pH过高会导致碱式硫酸铁的产率偏低，其原因是：部分转化为沉淀； ②制备时，向溶液中加入过量的溶液，有气体生成，该反应的离子方程式为：； ③制备摩尔盐时，冷却结晶能生成晶体的原因：在相同温度下，(或者摩尔盐)的溶解度最小，降温结晶，沉淀析出，符合反应发生的条件； （3）配制一定浓度的溶液时需要啊玻璃仪器有烧杯，玻璃棒，胶头滴管和100mL容量瓶；如图所示，操作a为洗涤和转移，重复操作3次的目的为：将溶质全部转移到容量瓶中；定容后还需要进行的操作为：摇匀、装瓶、贴签； （4）由图可知，吸光度为0.5时，Fe3+的浓度为7mg/L，故产品中含Fe3+的质量为：，的质量分数为：或者。 【变式7-3】（25-26高一上·江苏盐城·期中）铁及其化合物在生产、生活和生命科学中具有广泛而重要的应用。 I．硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁红、铁系催化剂等。以绿矾(主要成分，部分已被氧化为)为原料，生产铁红(Fe2O3)，工艺流程如下： (1)“转化”过程中，加入粉的目的是为了 。 (2)“结晶”时，控制温度在75℃左右进行(相关物质的溶解度见下图)，从溶液中析出的晶体是 (填化学式)。 (3)利用“滤液”将工业废水中的还原为，然后投加石灰乳，使转化为，理论上完全反应消耗的n(FeSO4)：n()= 。 Ⅱ．在气氛中，的脱水热分解过程如下图所示： (失重比％：失水质量÷起始质量) (4)上述的脱水热分解过程，选择在气氛中进行，而非空气。其目的是 。 (5)根据上述实验结果，可知Y= 。 (6)将置入真空刚性容器中，“煅烧”生成铁红、SO2和SO3，其化学方程式为 。 Ⅲ．高铁酸盐(其中Fe元素显＋6价)具有极强的氧化性，可作水处理剂。 已知：将溶液酸化时，迅速分解而转化为并放出；酸性溶液中的氧化性大于的氧化性。 (7)工业上将过氧化钠和硫酸亚铁依次投入反应釜中，发生反应的化学方程式为，上述反应每生成2mol，转移 mol，在该反应中的氧化产物有 。 (8)高铁酸盐可用于氧化去除高氯(含高浓度)废水中的有机物。以处理高氯废水中的有机物需在碱性条件下进行，其原因是 。 【答案】(1)将Fe3+ 还原成Fe2+ (2)FeSO4·H2O (3)6：1 (4)Fe2+容易被空气中氧气氧化，在气氛中进行可防止Fe2+被氧化 (5)1 (6) (7) 10 Na2FeO4 、O2 (8)可防止分解；防止将氯离子氧化为氯气 【分析】绿矾加水溶解并加入铁粉，被还原为，可生成硫酸亚铁，加入过量稀硫酸溶解铁，经结晶、过滤得到硫酸亚铁晶体，通入氧气并煅烧，可生产铁红，以此解答该题。 【详解】（1）Fe粉具有还原性，可以将还原为。 （2）结晶时，根据溶解度曲线图，温度控制在75℃时析出。 （3）硫酸过量，结合分析可知滤液中的溶质为FeSO4、H2SO4；将工业废水中的还原为Cr3+，则1mol得到6mol电子，而Fe元素化合价由+2价升高到+3价，根据电子守恒可知需要6molFeSO4，则理论上完全反应消耗的。 （4）的脱水热分解过程，选择在N2气氛中进行，因为容易被空气中的氧气氧化，在N2气氛中进行可防止被氧化。 （5）由图中信息可知，当失重比为38.8%时，转化为，则，解得y=1。 （6）将 FeSO4置入真空刚性容器中，“煅烧”生成铁红和两种硫的气态氧化物，则产物为Fe2O3、SO2和SO3，其化学方程式为。 （7）Na2O2中O为-1价，部分化合价升高变为O2的0价，部分化合价降低变为和Na2O中的-2价， FeSO4中Fe为+2价，化合价升高变为中+6价，生成2mol时， Fe元素失去电子：，反应式中生成1molO2，由Na2O2O2，O共失去电子：；则总共失去电子即转移电子：8mol+2mol= 10mol；氧化产物是化合价升高后生成的物质，根据前边分析可知氧化产物为、O2。（8）酸性溶液中的氧化性大于Cl2，且迅速分解而转化为并放出O2，因此在碱性条件下，可防止分解；防止将氯离子氧化为氯气。 20 / 35 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $