9.2 探究铁及其化合物的转化 第1课时（同步讲义）化学苏教版必修第二册

专题9 金属与人类文明 第二单元 探究铁及其化合物的转化 第1课时 反应的合理选择 教学目标 1、 理解反应合理选择的核心内涵，明确其在化学实验、工业生产及实际应用中的重要意义。 2、 掌握反应选择的基本原则，包括基于反应物性质、反应条件（温度、压强、催化剂等）、转化率与产率、能耗成本、环保安全等维度的选择依据。 3、 学会运用化学反应速率、化学平衡等已有知识，分析具体反应的选择逻辑，能初步设计简单的合理反应方案。 4、 了解反应选择在有机合成、工业制备（如合成氨、化工原料生产）、药物合成等领域的实际应用案例。 重点和难点 重点：反应条件（温度、压强、催化剂、反应物配比等）对反应选择的影响机制，及基于化学平衡、反应速率原理的条件调控逻辑。 难点：多因素综合决策：在复杂情境中（如同时涉及高转化率与低能耗、反应速率与产物纯度的矛盾），如何权衡多个影响因素，做出最优反应选择。 ◆知识点一 FeCl3制备和Fe3＋检验的合理选择 1、FeCl3制备路径的合理选择 (1)铁元素的常见价态有＋2、＋3价，在不同价态铁元素化合物之间相互转化，需通过氧化还原反应才能实现。 (2)以铁屑为原料制备FeCl3的路径 制备路径 相关原理及化学方程式 路径1 Fe→FeCl3 铁在氯气中点燃，经冷凝后得到固体三氯化铁，反应为2Fe＋3Cl22FeCl3 路径2： Fe→FeCl2→FeCl3 先用盐酸溶解铁，得到FeCl2，再用Cl2将FeCl2氧化为FeCl3，分离提纯后得到产物，反应为Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、2FeCl2＋Cl2===2FeCl3 路径3 Fe→Fe2O3→FeCl3 在一定条件下用空气将铁氧化成氧化铁，再将氧化铁溶解在盐酸中得到氯化铁，分离提纯后得到产物，反应为4Fe＋3O2===2Fe2O3、Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O (3)物质制备反应路线的选择：实际制备物质时，必须根据反应原料、反应条件、反应步骤、产物要求、反应装置、环境保护、生产成本等因素进行综合判断，选择合适、可控的反应路径。 2Fe3＋检验的合理选择 (1)沉淀法：加入NaOH溶液，观察是否产生红褐色的沉淀；反应的离子方程式为Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。 缺点：需要加入的碱量较多，现象易受到干扰，反应的灵敏度和精确性都不高。 (2)显色法：滴加KSCN溶液，观察溶液是否呈血红色；反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。 优点：灵敏度高，有明显现象。 特别提醒 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。 即学即练 1．下列“推理或结论”与“实验操作及现象”不相符的一组是 选项 实验操作及现象 推理或结论 A 向某溶液中加入氯水后加入KSCN溶液，溶液变为红色 该溶液中一定含有 B 在导管口点燃纯净的氢气，伸入盛满氯气的集气瓶中，产生苍白色火焰 物质燃烧不一定需要氧气 C 向包有的棉花上滴水，棉花剧烈燃烧 与水反应放热，且有生成 D 向澄清石灰水中通入过量的，溶液先变浑浊后变澄清 变澄清的原因是： A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．向某溶液中加入氯水后再加入KSCN溶液，溶液变红，这只能证明加入氯水后的溶液中存在，但无法确定这些是原溶液中就有的，还是由原溶液中的被氯水氧化而来的，因此不能直接推断该溶液中一定含有，推理与现象不相符，A符合题意； B．在导管口点燃纯净的氢气，伸入盛满氯气的集气瓶中产生苍白色火焰，这一实验现象说明氢气可以在氯气中燃烧，证明了燃烧的本质是剧烈的氧化还原反应，物质燃烧不一定需要氧气参与，推理与现象相符，B不符合题意； C．向包有的棉花上滴水，棉花剧烈燃烧，棉花燃烧需要温度达到着火点且有助燃气体，这一现象说明与水的反应不仅放出了热量使温度升高，还生成了助燃的氧气，推理与现象相符，C不符合题意； D．向澄清石灰水中通入过量的，溶液先变浑浊后变澄清，这是因为先与反应生成难溶的沉淀使溶液变浑浊，通入过量后，与、反应生成可溶的使溶液变澄清，给出的化学方程式正确解释了这一现象，推理与现象相符，D不符合题意； 故答案选A。 2．铁是人类较早使用的金属之一、运用所学知识，回答下列问题。 (1)简单鉴别胶体和溶液的操作为 。 (2)电子工业用溶液腐蚀覆在绝缘板上的铜，制造印刷电路板，请写出溶液与铜反应的离子方程式： 。 (3)某研究性学习小组为测定腐蚀铜后所得溶液的组成，进行了如下实验： 取少量待测溶液，滴入溶液呈红色，则可检出待测液中含有的金属阳离子是 。 溶液组成的测定：取待测溶液，加入足量的溶液，得到白色沉淀。则溶液中 。 验证该溶液中含有，正确的实验方法是 填写字母代号。 A．观察溶液是否呈浅绿色 B．取适量溶液，滴入酸性高锰酸钾溶液，若褪色，证明含有 C．取适量溶液，滴入氯水，再滴入溶液，若显血红色，证明原溶液中含有 (4)工程师欲从制造印刷电路板的废水中回收铜，并获得溶液，设计如下方案： 滤渣的主要成分的化学式为 、 。 加过量发生反应的离子方程式为 。 通入发生反应的化学方程式为 。 【答案】(1)用平行光照射两种分散系，若有光亮的通路，是胶体，没有则是溶液 (2) (3) (4) 【详解】（1）因溶液是溶液，无丁达尔现象，而胶体是胶体，有丁达尔现象，所以鉴别溶液和胶体的操作是用平行光照射两种分散系，若有光亮的通路，是胶体，没有则是溶液； （2）铜与氯化铁反应生成氯化铜、氯化亚铁，反应的离子方程式为：； （3）滴入溶液呈红色，可检测出溶液中； 沉淀是氯化银，物质的量为，氯离子物质的量为：，所以； ③A. 溶液中含有（黄色）、（蓝色），会干扰（浅绿色）的观察，故A错误； B. 具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而溶液中的、不反应，可以证明含有，故B正确； C. 原溶液中含有，加入KSCN溶液后一定会变红，无法通过先氧化再检验的方法证明原溶液中是否含有，故C错误； 综上所述，选B。 （4）制取的是氯化铁溶液，金属是铁；滤液是氯化亚铁溶液；加入的铁过量，滤渣是铁和铜；制取的是氯化铁，溶解铁，加入盐酸，为氯化亚铁，氯化亚铁与氯气反应生成氯化铁，所以为氯气； 滤渣的化学式为、； 加过量盐酸发生反应的离子方程式为：； 是将亚铁离子氧化成三价铁离子，反应方程式是：； 3．下列“实验结论”与“实验操作及现象”不相符的是 实验操作及现象 实验结论 A 向某溶液中先加入溶液，再加入KSCN溶液，溶液变红， 该溶液中一定含有 B 将充满氨气的试管倒置于滴有酚酞的水槽中，试管内迅速充满红色液体 极易溶于水且溶液显碱性 C 向某溶液中加入浓NaOH溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 该溶液中一定含有 D 将红热的炭投入到浓硝酸中，产生红棕色气体 能证明硝酸与红热炭反应 A．A B．B C．C D．D 【答案】AD 【详解】A．先加入H2O2溶液，再加入KSCN溶液变红，无法确定原溶液中是含有Fe3+还是 Fe2+。因为H2O2可以将Fe2+氧化为 Fe3+，所以不能得出该溶液中一定含有Fe3+的结论，A错误； B．充满氨气的试管倒置于滴有酚酞的水槽中，试管内迅速充满红色液体。这是因为NH3极易溶于水，使试管内压强迅速减小，水进入试管；同时NH3与水反应生成的一水合氨电离出OH-，使溶液呈碱性，酚酞变红，B正确； C．加入浓NaOH溶液并加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体（NH3），说明溶液中一定含有，C正确； D．也可能是浓硝酸分解生成二氧化氮，红棕色的NO2不一定是由木炭和浓硝酸反应生成的，D错误； 故选AD。 ◆知识点二 Fe2＋、Fe3＋的相互转化的合理选择 1、探究铁及其化合物的性质实验 【实验1】取两支试管A、B分别加入FeCl3溶液和 FeCl2 溶液。然后向两试管各滴加2滴硫氰化钾溶液。 实验现象：A试管中溶液变血红色，B试管中无明显变化。 实验结论：Fe3+与KSCN溶液反应，溶液变血红色，Fe2+遇KSCN溶液不显色。 【实验2】向实验1的A试管加入过量铁粉。 实验现象：血红色褪去，溶液又变为棕黄色。 实验结论：铁粉将Fe3+还原为Fe2+。 【实验3】向实验1的B试管加入少量新制氯水。 实验现象：溶液血红色褪去。 实验结论：氯气将Fe2+氧化为Fe3+。 2、Fe2+、Fe3+的相互转化的合理选择 为了实现Fe2+、Fe3+的相互转化，可以选择适当的氧化剂或还原剂。 (1)Fe2＋容易被氧化剂氧化为Fe3＋，如与H2O2反应的离子方程式为：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 (2)Fe3＋能够被还原剂还原为Fe2＋，如铁粉将Fe3＋还原为Fe2＋的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 3、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 即学即练 1．回答下列问题 (1)已知试剂：酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、KSCN溶液、溴水、新制氯水，请选择合适的试剂，进行下列检验，并简述操作过程。 ①检验Fe2(SO4)3溶液中是否含有FeSO4： 。 ②检验FeSO4溶液中是否含有Fe2(SO4)3： 。 (2)能否用酸性高锰酸钾溶液检验氯化铁溶液中含有的Fe2+？简述原因 。 (3)写出用铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2+生成蓝色沉淀的反应的离子方程式： 。 【答案】(1) 酸性KMnO4溶液；取少量溶液，向其中滴加酸性KMnO4溶液，如果溶液紫色褪去，说明Fe2(SO4)3溶液中含有FeSO4 KSCN溶液；取少量溶液，向其中滴加KSCN溶液，若溶液呈红色，说明FeSO4溶液中含有Fe2(SO4)3 (2)不能。Cl-也能还原MnO生成Mn2+而使酸性高锰酸钾溶液褪色，产生干扰 (3)K++Fe2++[Fe(CN)6]3-=KFe[Fe(CN)6]↓ 【详解】（1）①检验亚铁离子可利用其还原性，选用酸性KMnO4溶液；取少量溶液，向其中滴加酸性KMnO4溶液，如果溶液紫色褪去，说明Fe2(SO4)3溶液中含有FeSO4； ②检验Fe3+，选用KSCN溶液；取少量溶液，向其中滴加KSCN溶液，若溶液呈红色，说明FeSO4溶液中含有Fe2(SO4)3； （2）Cl-也能还原MnO生成Mn2+而使酸性高锰酸钾溶液褪色，产生干扰，因此不能用酸性高锰酸钾溶液检验氯化铁溶液中含有的Fe2+； （3）铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液与Fe2+生成蓝色沉淀，反应的离子方程式：K++Fe2++[Fe(CN)6]3-=KFe[Fe(CN)6]↓。 2．某化学兴趣小组利用铁元素的性质设计了“魔法实验”，如图所示。 【资料】 a．茶水中含有鞣酸，与亚铁离子结合成无色的鞣酸亚铁，进而变为蓝黑色的鞣酸铁。 b．鞣酸、维生素C均具有还原性。 下列分析不正确的是 A．①→②，铁元素被氧气氧化生成了鞣酸铁 B．由③→④→⑤，可推知③中含二价鉄 C．由①、③、④几乎颜色相同，可推知其所含粒子种类相同 D．④→⑤，至少有两种粒子被氧化 【答案】C 【详解】A．①→②过程中，鞣酸转化为鞣酸亚铁，鞣酸亚铁发生氧化反应生成蓝黑色的鞣酸铁，故A正确； B．③→④的过程中加入KSCN，无现象，说明不含有Fe3+，④→⑤的过程中加入H2O2时生成了红色的Fe(SCN)3，说明③中含二价铁，故B正确； C．①中含有鞣酸，①→③的过程中加入了FeSO4、维生素C，③→④的过程中又加入了KSCN，所以①、③、④中所含粒子种类不相同，故C错误； D．④中含有维生素C、鞣酸、鞣酸亚铁或Fe2+等粒子，均具有还原性，则④→⑤的过程中至少有两种粒子被氧化，故D正确； 故选：C。 3．某研究小组为了探究一种有机盐X(仅含四种元素)的组成与性质，设计并完成如图实验： 已知：A、B、C均为常见物质。气体A为无色无味混合气体，两种气体组成元素相同。 (1)写出有机盐X的化学式： 。 (2)写出X受热分解的化学方程式 。 (3)设计简单实验检测溶液D中阳离子的方法 。 (4)一定条件下、固体C与气体A中的某一成分可能发生氧化还原反应生成红棕色固体，写出此反应的化学方程式： 。 【答案】(1)FeC2O4•2H2O (2)FeC2O4•2H2O FeO+CO↑+CO2↑+2H2O (3)取溶液少许加入铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀产生 (4)2FeO+CO2Fe2O3+CO 【详解】（1）由分析可知，有机盐 X 的化学式为FeC2O4•2H2O； （2）X 为FeC2O4•2H2O，受热分解生成氧化亚铁、一氧化碳、二氧化碳和水，反应的化学方程式为FeC2O4•2H2O FeO+CO↑+CO2↑+2H2O； （3）固体C为氧化亚铁，与稀盐酸反应生成氯化亚铁和水，检验溶液中Fe2+的方法：取溶液少许加入铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀产生； （4）一定条件下，固体 C 为氧化亚铁，与气体 A中的某一成分(为二氧化碳)可能发生某一氧化还原反应生成红棕色Fe2O3固体，此反应可能的化学方程式为2FeO+CO2Fe2O3+CO。 ◆知识点三 “铁三角”转化中的氧化还原反应 铁元素有三种价态：0价、＋2价和＋3价，这三种价态的铁在一定条件下可相互转化，我们称之为“铁三角”。 “铁三角”是指Fe、Fe2+()、Fe3+()之间的转化关系，如图所示： 1、Fe只有还原性，可以被氧化成＋2价或＋3价的铁 (1)Fe能被Fe3+、Cu2+、S、I2、H+等较弱氧化剂氧化为Fe2+ 如：Fe＋2Fe3+===3Fe2+ Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu Fe＋SFeS Fe＋I2===FeI2 (碘水生烟) Fe＋2H+===Fe2+＋H2↑ (2)Fe能被Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等强氧化剂氧化为Fe3+ 如：2Fe＋3Cl22FeCl3 2Fe＋3Br22FeBr3 Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 2、Fe2+()既有氧化性又有还原性，主要表现还原性 (1)Fe(Ⅱ)→Fe(Ⅲ)需加入氧化剂，如：Cl2、Br2、O2、HNO3、浓H2SO4、O2、H2O2、KMnO4/H+等 ①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (在亚铁盐溶液中通入氯气，溶液由浅绿色变为棕黄色) ②4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋2H2O (亚铁盐溶液在空气中容易变质) ③3Fe2+＋NO3－＋4H＋===3Fe3+＋NO↑＋2H2O ④5Fe2+＋MnO4－＋8H+===5Fe3+＋Mn2+＋4H2O ⑤2Fe2+＋H2O2＋2H+===2Fe3+＋2H2O (2)Fe(Ⅱ)→Fe需加入还原剂，如：C、CO、H2、Zn等 Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋ 3、Fe3+()具有较强的氧化性 (1)Fe(Ⅲ)→Fe(Ⅱ)需加入还原剂，如：I－(HI)、S2－(H2S)、SO2、Fe、Cu等 ①2Fe3+＋2I－===2Fe2+＋I2 ②2Fe3+＋S2－===2Fe2+＋S↓ 2Fe3+＋H2S===2Fe2+＋2H+＋S↓ ③2Fe3+＋SO2＋2H2O===2Fe2+＋SO42－＋4H+ 2Fe3+＋SO32－＋H2O===2Fe2+＋SO42－＋2H+ ④2Fe3+＋Fe===3Fe2+，在FeSO4溶液中往往要加铁的原因是可以防止Fe2+被氧化为Fe3+ ⑤2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+，电路板的制作是利用FeCl3溶液与裸露的铜反应 (2)Fe(Ⅲ)→Fe需加入还原剂，如：C、CO、H2、Zn等 2Fe3＋＋3Zn===2Fe＋3Zn2＋ 即学即练 1．铁元素的“价-类”二维图如图所示，下列说法合理的是 A．无法直接转化为 B．铁的氧化物只有、两种 C．的硫酸盐可作为补铁剂的主要成分 D．可在一定条件下转化为，转化过程体现了的氧化性 【答案】C 【详解】A．与反应可直接转化为，A项错误； B．铁的氧化物有、、等，B项错误； C．可作为补铁剂的主要成分，C项正确； D．与在碱性条件下反应可生成，铁元素化合价升高，体现了的还原性，D项错误；故选C。 2．甲、乙、丙、丁均为中学化学中常见的单质或化合物，下列各组物质中不能实现如下图所示(部分产物已略去)关系转化的是 选项 甲 乙 丙 丁 物质间的转化 A CO C B C D NaOH A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．甲与少量丁反应生成乙：；甲与过量丁反应生成丙：；乙与丁反应生成丙：；丙与甲反应生成乙：，A可以实现转化，A不符合题意； B．甲与少量丁反应生成乙：；甲与过量丁反应生成丙：；乙与丁反应生成丙：；丙与甲反应生成乙：，B可以实现转化，B不符合题意； C．甲（）与反应，氧化性极强，无论量多少，与反应均生成丙（），无法生成乙（），C无法实现转化，C符合题意； D．甲与少量丁反应生成乙：；甲与过量丁反应生成丙：；乙与丁反应生成丙：；丙与甲反应生成乙：，D可以实现转化，D不符合题意；故答案为C。 3．A、B、C、D都是中学化学中的常见物质，其中A、B、C均含有同一种元素，在一定条件下存在转化关系：ABC(部分反应中的水已略去)，下列判断正确的是 A．若A、D均为单质，A为气体，D元素的一种复杂化合物是具有磁性的黑色晶体，则在实验室中为了防止B溶液变质，应向其中加入D单质 B．若A、D为常见单质，A、B、C均为气体，则B可能为含有22个电子的分子 C．若D为气体，则A、B、C可能均为钠盐 D．若C能与水反应生成强酸或强碱，则A只能是某种单质，且A、B、C中含有相同元素 【答案】BC 【详解】A．若A、D均为单质，A为气体，D元素的一种复杂化合物是具有磁性的黑色晶体（如），则D可能为铁（Fe），A可能为氯气（），反应生成B为，（B）溶液加入D（铁单质）生成C（），即向B溶液中加入D单质会导致其变质，而非防止变质，A错误； B．若A、D为常见单质，A、B、C均为气体，且含同种元素，常见的气体单质有、、、等，若A为、D为 、B为NO、C为符合该转化关系（A、B、C均含有氮），但B为NO分子含有15个电子，而非22个电子，有22个电子，但无法由单质气体直接生成；若A为、D为碳单质、B为、C为也符合该转化关系（A、B、C均含有氧），B为分子含有22个电子，故B可能为22个电子的分子，B正确； C．若D为气体，A为，可以与氧气反应生成B为，再氧化生成C为，A、B、C均含硫元素，均为钠盐；其他如若D为、A为、B为、C为，A、B、C均含有氧元素，且均为钠盐，也可成立，C正确； D．若C能与水反应生成强酸，A为S单质、B为、C为（与水反应生成）、D为，A、B、C均含有硫元素，A为单质；或A为、B为NO、C为（与水反应生成硝酸）、D为，A、B、C均含有氮元素，A为化合物；若C能与水反应生成强碱，A为、B为、C为（与水反应生成）、D为，A、B、C均含有钠元素，A为单质；综上，A可能为单质也可能为化合物，“A只能是某种单质”不成立，D错误；故选BC。 一、亚铁盐(Fe2＋)和铁盐(Fe3＋)的性质及检验 1、Fe2＋的氧化性和还原性：含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，但以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现为还原性 (1)氧化性：Fe2＋与Zn反应的离子方程式：Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋ (2)还原性：Fe2＋遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现还原性 ①Fe2＋与Cl2反应的离子方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ ②FeCl2溶液与HNO3溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O ③Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O (3)Fe2＋可发生水解反应 Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化 2、铁盐 (1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为氧化性。 ①Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ ②FeCl3溶液滴入淀粉－KI溶液，溶液变蓝，离子方程式：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2 (2)特性——检验Fe3＋：含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色，Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3 (血红色溶液) (3)易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。 ①利用Fe3＋易水解的性质，实验室可将饱和FeCl3溶液滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式为FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl ②利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH的方法除去溶液中的铁离子 ③利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，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 ④Fe3＋与HCO、AlO、CO等水解呈碱性的离子不能大量共存 实践应用 1．下列括号中的物质是除去杂质所需的药品，其中错误的是 A．中有杂质(稀硫酸) B．中有少量气体(氢氧化钠溶液) C．溶液中有杂质(过量铁粉) D．中有少量(灼热的氧化铜) 【答案】B 【详解】A． Cu中有杂质Fe，加入稀硫酸可与杂质Fe反应生成FeSO4和H2，而Cu不与稀硫酸反应，过滤后可除去杂质，A正确； B．CO2中有少量HCl气体，使用氢氧化钠溶液：CO2和HCl均与NaOH反应，会同时除去CO2和HCl，不能选择性除去杂质HCl，B错误； C． FeSO4溶液中有杂质CuSO4，使用过量铁粉：Fe与CuSO4反应生成FeSO4和Cu，过滤除去Cu和过量铁粉，杂质被去除且主体FeSO4不变，C正确； D．CO2中有少量CO，使用灼热的氧化铜：CO与CuO反应生成CO2和Cu，CO被转化为CO2，杂质被除去且主体CO2不变，D正确；故答案为B。 2．下列除杂质的操作不正确的是 A．FeCl3溶液中含有少量FeCl2：加入适量氯水 B．NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3：往该溶液中通入过量CO2气体 C．CO2中混有CO：向混合气体中通入氧气，点燃 D．Cl2气体混有少量HCl：通过足量的饱和食盐水 【答案】C 【详解】A．加入氯水可将Fe2+氧化为Fe3+，从而除去FeCl2杂质，且不引入新杂质，操作正确，A正确； B．通入过量CO2可将Na2CO3转化为NaHCO3（反应：Na2CO3 + CO2 + H2O =2NaHCO3），从而除去杂质，且不引入新杂质，操作正确，B正确； C．通入氧气并点燃可将CO转化为CO2（反应：2CO + O2 = 2CO2），但可能引入过量氧气杂质，且混合气体中CO浓度低时点燃困难、不安全，除杂操作不准确，C错误； D．通过饱和食盐水可吸收HCl（HCl易溶于水），而Cl2在饱和食盐水中溶解度小，从而除去HCl杂质，操作正确，D正确；答案选C。 3．黑木耳是常见食品。某兴趣小组设计实验，检验黑木耳中的铁元素，实验流程如下： 已知：溶液常用于检验，可以与反应生成蓝色沉淀。 回答下列问题： (1)在实验室内“灼烧”时，需要用到的仪器是 （填“蒸发皿”或“坩埚”）。 (2)灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物，“酸浸”的主要目的是 。 (3)取少许滤液检验，滤液能使酸性溶液紫色褪去，说明滤液中存在具有 （填“氧化性”或“还原性”）的粒子，另取少许滤液于试管中，加入少许溶液，有蓝色沉淀产生，说明滤液中含有 （填离子符号）。 (4)为进一步探究和的性质，该兴趣小组设计并进行如下实验，记录现象，完成实验报告。 实验操作 实验现象 离子方程式 实验结论 向溶液中添加新制氯水 ① 具有还原性 向溶液中加入足量的铁粉 铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色 ② 具有氧化性 (5)实验结束，离开实验室之前，下列做法正确的是______（填字母）。 A．废弃药品直接倒入水池冲走 B．药品仪器归放原位 C．清洁实验仪器，打扫实验室卫生 D．离开实验室前，先开窗让实验室通风透气 【答案】(1)坩埚 (2)溶解铁的氧化物，浸取铁元素 (3)还原性 (4)溶液由浅绿色变成棕黄色 (5)BCD 【详解】（1）蒸发皿一般用于溶液蒸发结晶，高温灼烧一般使用坩埚。故答案为：坩埚。 （2）铁的氧化物都难溶于水，使用硫酸酸浸目的是使铁的氧化物与硫酸反应进入溶液，便于后面对铁元素的检验。故答案为：溶解铁的氧化物，浸取铁元素。 （3）酸性溶液紫色褪去，说明，化合价降低，被还原，说明溶液中含有还原性粒子；另取少许滤液于试管中，加入少许溶液，有蓝色沉淀产生，根据题目已知介绍可以确定溶液中含有。故答案为：还原性；。 （4）含的溶液为浅绿色，加入后氧化为变为棕黄色；向溶液中加入足量的铁粉，铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色，根据前面现象可知变为了，则发生反应为：。 故答案为：溶液由浅绿色变成棕黄色；。 （5）实验结束，离开实验室之前，下列做法正确的是： A．废弃药品直接倒入水池冲走：废弃药品应倒入指定回收容器或废液缸中集中处理，不能直接倒入下水道，A错误； B．药品仪器归放原位：符合实验室操作规范要求，B正确； C．清洁实验仪器，打扫实验室卫生：符合实验室操作规范要求，C正确； D．离开实验室前，先开窗让实验室通风透气：符合实验室操作规范要求，D正确； 故答案为：BCD。 考点一 Fe2＋、Fe3＋的检验 【例1】证明某溶液中只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是 ①先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色 ②先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色 ③滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿，最后呈红褐色 ④只需滴加KSCN溶液 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 【答案】B 【详解】方法①先滴加氯水会氧化Fe2＋为Fe3＋，再滴加KSCN显红色无法区分原溶液是否含Fe3＋，错误； 方法②先滴加KSCN不显红色证明无Fe3＋，再滴加氯水显红色证明有Fe2＋被氧化，正确； 方法③滴加NaOH产生白色沉淀变灰绿最后红褐色，表明有Fe2＋且无Fe3＋；正确； 方法④只滴加KSCN仅能检测Fe3＋，无法验证Fe2＋存在错误； 故选B。 解题要点 Fe2＋、Fe3＋的检验方法 (1)观察法：浅绿色溶液中含有Fe2＋；棕黄色溶液中含有Fe3＋。 (2)用NaOH溶液检验： Fe2＋的检验：向试样中加入NaOH溶液，若先产生白色沉淀又迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，则为Fe2＋。 Fe3＋的检验：向试样中加入NaOH溶液，若直接产生红褐色沉淀，则为为Fe3＋。 (3)用KSCN溶液检验： Fe2＋的检验：向试样中滴加KSCN溶液，无明显现象，再加新制氯水溶液变血红色，则为Fe2＋。 Fe3＋的检验：向试样中加KSCN溶液，若溶液变血红色，则为Fe3＋。 【变式1-1】研究磁性材料四氧化三铁的制备方法。 I．用铁粉与水蒸气反应制备Fe3O4，实验装置如图(经检验气密性良好)。 (1)加热湿棉花的目的是 (2)肥皂液中出现大量气泡，点燃气泡有爆鸣声，证明反应产生的气体是 。 (3)为检验反应后试管中黑色固体的成分，设计并完成如下实验。 ①推断上层清液中含有Fe3+，依据的实验现象是 。 ②仅依据实验1和实验2的现象，不能充分说明铁粉与水蒸气反应产物中含Fe3O4，理由是 。 ③经现代仪器分析证实了固体产物为Fe3O4。 Ⅱ．共沉淀法制备磁性颗粒 将一定量的FeSO4和FeCl3置于反应器中，用蒸馏水混匀。水浴升温至80℃，快速搅拌并滴入NaOH溶液，充分反应后静置。用磁铁分离出颗粒，洗涤、真空干燥，得到磁性颗粒。 (4)共沉淀法制备磁性Fe3O4颗粒，反应的离子方程式为 。 (5)改变Fe2+和Fe3+的投料比，研究其对所得颗粒磁性大小的影响，结果如下表。 n(Fe2+)：n(Fe3+) 沉淀颜色 磁性 1：2.5 红棕色 95.3% 1：2 棕色 97.0% 1：1.85 黑色 100% n(Fe2+)：n(Fe3+)=1：1.85时，所得颗粒磁性最好，分析可能原因： 。 【答案】(1)产生水蒸气 (2)H2 (3)溶液变为血红色(或者红色) 铁粉过量时，铁粉可与硫酸反应生成Fe2+，也可以和Fe3+反应生成Fe2+，因此实验2中酸性高锰酸钾溶液褪色证明的Fe2+，不一定来自Fe3O4与硫酸反应，无法充分说明产物中含有Fe3O4 (4)Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4↓+4H2O (5)投料比n(Fe2+)：n(Fe3+)=1：1.85时，能够补偿反应过程中Fe2+被氧化的损耗，是产物的组成最接近具有最佳磁性的Fe3O4，所得颗粒磁性最好 【详解】（1）由分析可知，加热湿棉花的目的是产生水蒸气； （2）由分析可知，肥皂液中出现大量气泡，点燃气泡有爆鸣声，证明反应产生的气体是H2； （3）①已知SCN-遇到Fe3+溶液先红色是Fe3+的特征现象，推断上层清液中含有Fe3+，依据的实验现象是溶液变为血红色(或者红色)； ②依据实验1的现象说明溶液中含有Fe3+，可以是Fe2O3和H2SO4反应得到，也可以是Fe3O4与H2SO4反应得到，由实验2的现象说明溶液中含有具有还原性的Fe2+，这个亚铁离子可以是Fe3O4和H2SO4反应得到的，也可能是Fe2O3和H2SO4反应得到的Fe3+与过量的Fe反应得到，故不能充分说明铁粉与水蒸气反应产物中含Fe3O4，故答案为：铁粉过量时，铁粉可与硫酸反应生成Fe2+，也可以和Fe3+反应生成Fe2+，因此实验2中酸性高锰酸钾溶液褪色证明有Fe2+，不一定来自Fe3O4与硫酸反应，无法充分说明产物中含有Fe3O4； （4）共沉淀法即将一定量的FeSO4和FeCl3置于反应器中，用蒸馏水混匀。水浴升温至80℃，快速搅拌并滴入NaOH溶液，充分反应制备磁性Fe3O4颗粒，该反应的离子方程式为：Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4↓+4H2O； （5）已知Fe3O4中Fe2+和Fe3+的物质的量之比为1:2，但由于Fe2+容易被氧化，故如果按1:2投料，部分Fe2+被氧化后，实际体系中Fe2+的占比会低于理论值，无法形成纯净的Fe3O4，调整投料比为1:1.85即Fe3+投料略低于理论值，恰好弥补了Fe2+被氧化的损耗，使得反应后生成最接近纯净的Fe3O4，因此磁性达到100%，故答案为：投料比n(Fe2+)：n(Fe3+)=1：1.85时，能够补偿反应过程中Fe2+被氧化的损耗，使产物的组成最接近具有最佳磁性的Fe3O4，所得颗粒磁性最好。 【变式1-2】某小组同学利用下图所示装置验证铁与水蒸气的反应。反应的化学方程式是。反应结束后，取少量固体加入稀盐酸，充分反应后得到溶液a，下列说法正确的是 A．肥皂液中有气泡冒出证明有生成 B．固体产物可以被磁铁吸引，证明铁粉与水蒸气完全反应 C．向溶液a中滴加少量酸性溶液，紫色溶液褪色，证明溶液a中存在 D．向溶液a中滴加少量溶液，若溶液不变红，证明反应后固体中有铁粉剩余 【答案】D 【详解】A．反应刚开始，装置内的空气也会吹出肥皂泡，所以肥皂液中有气泡冒出不能证明有生成，A错误； B．Fe和Fe3O4均可以被磁铁吸引，所以固体产物可以被磁铁吸引，无法证明铁粉与水蒸气完全反应，B错误； C．溶液a中含氯离子，氯离子也能与酸性溶液反应，从而使其紫色褪色，所以不能证明溶液a中一定存在，C错误； D．向溶液a中滴加少量溶液，若溶液不变红，证明反应后溶液a中无铁离子，则证明铁与铁离子反应生成亚铁离子，即固体中有铁粉剩余，D正确；故选D。 考点二 Fe2＋的还原性及氧化性 【例2】下列反应的离子方程式错误的是 A．铁与稀硫酸混合：Fe+2H+=Fe2++H2↑ B．利用覆铜板制作印刷电路板： C．与稀盐酸混合： D．向酸性溶液中滴入少量的稀溶液： 【答案】B 【详解】A．铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，离子方程式为：Fe+2H+=Fe2++ H2↑，A正确； B．Fe3+与Cu反应生成Cu2+和Fe2+，离子方程式为：，B错误； C．MgO与稀盐酸反应生成氯化镁和水，离子方程式为：， C正确； D．向酸性溶液中滴入少量的稀溶液，酸性条件下H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，离子方程式为：，D正确；故答案选B。 【变式2-1】下列实验操作所对应的现象、结论均正确的是 选项 实验操作 实验现象 实验结论 A 向溶液中滴加溶液 溶液黄色褪去 具有氧化性 B 向酸性溶液中滴加溶液 溶液紫色褪去 具有氧化性 C 向溶液中滴加溶液 产生白色沉淀，立即变灰绿，最终为红褐色 易被氧化 D 溶液中加入铁粉 溶液由蓝绿色变为黄色 氧化性： A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．Fe3+具有氧化性，向FeCl3溶液中滴加KI溶液，发生反应2Fe3+ + 2I- =2Fe2+ + I2，Fe3+被还原为Fe2+，由于反应生成的I2可能使溶液呈棕黄色，所以现象描述“黄色褪去”不够准确，故不选A； B．向酸性KMnO4溶液中滴加FeSO4溶液，发生反应：+ 5Fe2+ + 8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O，溶液紫色褪去是由于KMnO4被还原，Fe2+表现还原性，故不选B； C．向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液，生成Fe(OH)2白色沉淀，Fe(OH)2在空气中被氧化为Fe(OH)3，颜色由白色→灰绿→红褐色，现象描述准确，故选C； D．CuCl2溶液中加入铁粉，发生反应：Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu，溶液由蓝绿色变为浅绿色，现象描述不准确；结论应该为氧化性Cu2+ > Fe2+，故不选D；选C。 【变式2-2】验证FeSO4的性质，进行如下实验。 实验序号 验证性质 实验装置 试剂X 实验现象 ① 能与某些盐反应 BaCl2溶液 产生白色沉淀 ② 能与碱反应 NaOH溶液 产生白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，一段时间后变成红褐色 ③ 具有氧化性 锌粒 锌粒表面变黑，溶液浅绿色褪去 ④ 具有还原性 KSCN溶液、氯水 滴加KSCN溶液，无明显现象，再滴加氯水，溶液变为红色 下列关于该实验的说法不正确的是 A．①中产生白色沉淀的原因： B．②中沉淀变成红褐色的原因：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 C．③中用镁条(已打磨)替换锌粒，也可以证明FeSO4具有氧化性 D．④中调换试剂的加入顺序，也可以证明FeSO4具有还原性 【答案】D 【详解】A．①中氯化钡和硫酸亚铁反应生成氯化亚铁和硫酸钡，则产生白色沉淀的原因：Ba2++=BaSO4↓，A正确； B．②中硫酸亚铁与氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧气氧化生成氢氧化铁，则沉淀变成红褐色的原因：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，B正确； C．③中用镁条(已打磨)替换锌粒，镁化学性质比较活泼，溶液浅绿色褪去说明Fe2+与Mg反应，即能证明FeSO4具有氧化性，C正确； D．氯水可将亚铁离子氧化为铁离子，④中调换试剂的加入顺序不能证明原FeSO4溶液中是否含有Fe3+，则不能说明④中亚铁离子与氯气和硫氰化钾的混合液反应生成硫氰化铁，不能证明FeSO4具有还原性，D错误；故答案为：D。 考点三 铁三角的转化 【例3】下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是 选项 操作和现象 结论或目的 A 向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加溶液滴，溶液呈红色 红砖中含有氧化铁 B 还原得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入溶液，溶液不显红色 被完全还原 C 取少量试样加水溶解，加稀酸化，滴加溶液，溶液变为红色 该试样已经变质 D 向某溶液中通入，然后再加入溶液变红色 原溶液中含有 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．向红砖粉末中加入盐酸，氧化铁反应生成Fe3+，滴加KSCN溶液变红，证明含氧化铁，A正确； B．溶液不显红色表明无游离Fe3+，但可能因产物中含铁单质还原Fe3+所致，不能证明Fe2O3完全还原，B错误； C．在酸性条件下氧化Fe2+生成Fe3+，导致溶液变红，不能证明试样变质，C错误； D．若原溶液含Fe3+，通Cl2后加KSCN也会变红，无法确定是否含Fe2+，D错误；故答案选A。 解题要点 “铁三角”的重要应用 (1)Fe3＋、Fe2＋的离子共存问题 ①Fe2＋与NO(H＋)、ClO－、MnO、H2O2、Cl2、Br2、Cr2O在溶液中均因发生氧化还原反应不能大量共存 ②Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO、HSO、H2SO3、H2S在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存 ③Fe3＋与SCN－发生络合反应不能大量共存 (2)除杂 溶液 杂质 除杂方法 FeCl2 FeCl3 加过量铁粉后过滤 FeCl3 FeCl2 通Cl2或加氯水或加H2O2 FeCl2 CuCl2 加过量铁粉后过滤 【变式3-1】部分含铁微粒所带的电荷数与其中铁元素化合价的关系如图所示，由该图可预测含铁微粒间相互转化时所需试剂。下列推断不合理的是 A．可用溶液检验 B．常温下，可用材质容器储运浓硫酸 C．与氧化剂在碱性条件下反应可生成 D．若为金属阳离子，可通过与稀溶液反应生成 【答案】A 【详解】A．M的电荷数为0，化合价为+2，应为FeO（或Fe(OH)2等中性物质）。K3[Fe(CN)6]（铁氰化钾）用于检验，生成蓝色沉淀。但M是FeO，不是离子，无法直接用溶液检验，A错误； B．R为铁，常温下，铁在浓硫酸中会发生钝化，生成致密氧化膜，阻止反应继续，因此可用铁质容器储运浓硫酸，B正确； C．中Fe元素为+6价，在碱性条件下被氧化得到，C正确； D． 若为金属阳离子，则Q为， 与稀溶液反应，三价铁被还原为，D正确； 故答案选A。 【变式3-2】熟练掌握物质转化关系对于化学学习和研究具有重要意义。下列选项中的物质按图示路径不能完全实现一步转化的是 选项 X Y Z A Na Na2O2 NaCl B Cl2 NaClO HCl C Fe3O4 FeSO4 Fe D CO2 Na2CO3 NaHCO3 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．钠与氧气加热产生过氧化钠，过氧化钠与盐酸反应生成氯化钠，电解熔融氯化钠可制得钠，钠与氯气反应产生氯化钠，A正确； B．氯气与氢氧化钠反应产生次氯酸钠，但是次氯酸钠不能一步转化为氯化氢，B错误； C．四氧化三铁与硫酸反应可以产生硫酸亚铁，硫酸亚铁与铝或锌等发生置换反应产生铁，铁与水蒸气或氧气反应可以生成四氧化三铁，四氧化三铁可以通过还原剂还原成铁，C正确； D．二氧化碳与氢氧化钠反应可以生成碳酸钠，碳酸钠与二氧化碳和水反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠受热分解产生二氧化碳，二氧化碳与少量氢氧化钠反应可以转化成碳酸氢钠，D正确； 故答案选B。 考点四 Fe3＋的氧化性及性质 【例4】某化学兴趣小组用如图装置进行铁与水蒸气反应的实验并对产物进行探究，实验过程中氮气不参与化学反应。请回答下列问题： (1)实验前应进行的操作是 ；实验时先通入一段时间氮气，目的是 。 (2)装置乙中反应的化学方程式为 ；证明产物中有的现象是 ；装置己中碱石灰的作用是 。 (3)反应结束后，将装置乙硬质玻璃管中的黑色固体溶解在稀硫酸中。经检验，发现酸溶后的溶液中不含，可能的原因是 (写离子方程式)。 【答案】(1)检查装置的气密性 排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸 (2) 装置丁中黑色固体变红，装置戊中白色固体变蓝 防止空气中的水蒸气进入装置戊中干扰实验 (3) 【详解】（1）实验前应进行的操作是检查装置的气密性；铁与水蒸气高温生成氢气，为防止生成的氢气与空气加热时发生爆炸，实验前先通一段时间的氮气将整个装置的空气排净； （2）装置乙中发生的是铁与水蒸气高温下的反应，其反应的化学方程式为；氢气具有还原性，能将黑色氧化铜还原成铜，同时生成水，所以证明产物中有H2的现象是装置丁中黑色固体变红，装置戊中白色固体变蓝；为了防止空气中的水蒸气对实验产生干扰，用碱石灰吸收空气中水蒸气，所以装置己中碱石灰的作用是防止空气中的水蒸气进入装置戊中，干扰实验； （3）Fe3+具有氧化性，能被铁还原成Fe2+，所以酸溶后的溶液中不含Fe3+，可能的原因是。 【变式4-1】某烧杯中盛有100mL某溶液含有、、，向溶液中缓慢加入铁粉，烧杯中固体质量与加入铁粉质量的关系如图。下列有关说法错误的是 A．a点之前的反应为 B．c点对应的烧杯中固体是混合物 C．原溶液中， D．原溶液中， 【答案】D 【详解】的氧化性比的强，优先与铁粉反应，段发生的反应为，故A正确； B．段消耗的铁粉的物质的量为，根据，因此段：b点为转折点，说明b点后加的铁粉过量，段发生的反应为，故c点对应的烧杯中固体是铁和铜，故B正确； C．设与反应的铁粉过量的铁粉，可得，联立两个方程式，解得，根据知溶液中：，由B项知，根据溶液呈电中性，，故C正确； D．由C项知溶液中，则原溶液中，故D错误； 答案选D。 【变式4-2】利用金属矿渣(含有、及)制备的实验流程如图。已知煅烧过程中和转化为和CuO。 (1)滤渣1的主要成分为： (写化学式)。 (2)在空气中煅烧的化学方程式为 。 (3)在“还原”步骤，在向酸浸后溶液加入过量铁屑，除了能将转化为外，还能 。若将6g铁粉加入和的混合溶液中，忽略体积变化，充分反应得到溶液和5.2g固体沉淀物。则5.2g固体沉淀物的成分为 (写化学式)；原溶液的物质的量浓度是 ； (4)检验是否完全被还原的实验操作是 。 (5)制备，写出“沉铁”步骤发生反应的离子方程式： 。 【答案】(1) (2) (3)置换出硫酸铜中的铜或还原出硫酸铜中的铜 Fe、Cu (4)取少量还原后的溶液于试管内，滴加几滴KSCN溶液，若不变红，则说明完全被还原 (5) 【详解】（1）根据分析，滤渣1的主要成分为SiO2； （2）FeS2在空气中煅烧生成Fe2O3和SO2，根据得失电子守恒和原子守恒，反应的化学方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2。 （3）根据分析，在“还原”步骤，向酸浸后溶液中加入过量铁屑，除了将Fe3+转化为Fe2+，还发生反应Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，即置换出硫酸铜中的铜或还原出硫酸铜中的铜；n(FeSO4)=0.5mol/L×0.2L=0.1mol，根据反应Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4、Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，则6g-56g/moln[Fe2(SO4)3]- 56g/moln(CuSO4)+64g/moln(CuSO4)=5.2g，根据守恒，3n[Fe2(SO4)3]+n(CuSO4)=0.1mol，两式联立解得n[Fe2(SO4)3]=0.02mol、n(CuSO4)=0.04mol，则5.2g固体沉淀物的成分为0.04mol×64g/mol=2.56gCu和5.2g-2.56g=2.64gFe；原Fe2(SO4)3溶液物质的量浓度为=0.1mol/L； （4）Fe3+被完全还原时还原后的溶液中不含Fe3+，可用KSCN溶液检验，操作为取少量还原后的溶液于试管内，滴加几滴KSCN溶液，若不变红，则说明Fe3+完全被还原。 （5）根据流程和分析，沉淀时反应为FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+CO2↑+(NH4)2SO4+H2O，离子方程式为Fe2++2=FeCO3↓+CO2↑+H2O。 基础达标 1．常温下，下列物质可用铁制容器盛装的是 A．浓盐酸 B．浓硫酸 C．氯化铜溶液 D．硫酸铁溶液 【答案】B 【详解】A．浓盐酸具有强酸性，能与铁反应生成氢气和氯化亚铁，导致铁容器腐蚀，因此不能用铁制容器盛装，A不符合题意； B．常温下，铁在浓硫酸中会发生钝化，形成致密的氧化膜，阻止进一步反应，因此可用铁制容器盛装，B符合题意； C．氯化铜溶液中的能与铁发生置换反应，导致铁被腐蚀，因此不能用铁制容器盛装，C不符合题意； D．硫酸铁溶液中的能与铁反应，消耗铁，因此不能用铁制容器盛装，D不符合题意； 故选B。 2．部分含铁元素物质的类别与相应化合价关系如图所示。下列描述不合理的是 A．a与水蒸气在高温下反应可生成c B．一定条件下，f、g、h均可通过化合反应得到 C．h、i均可用于自来水的消毒和净水 D．可实现的转化 【答案】C 【详解】A．铁与水蒸气在高温下反应可生成，A正确； B．可通过化合反应得到，亚铁盐可通过化合反应得到，铁盐可通过化合反应反应得到，B正确； C．高铁酸盐的强氧化性可用于自来水的消毒，高铁酸盐的还原产物是，水解生成的胶体可用于自来水的净水，但铁盐不具有消毒作用，C错误；   D．，可实现的转化，D正确； 故选C。 3．某化学兴趣小组设计实验探究铁及其化合物的性质。 (1)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液，生成白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，写出白色沉淀被空气中氧气氧化的化学方程式： 。 (2)向FeCl3溶液中加入铁粉，反应的离子方程式为 。 (3)将FeCl3溶液滴入沸水中，继续加热至液体变为红褐色，得到的分散系是 ，用一束光照射该分散系，可观察到 效应。 (4)实验室配制FeCl2溶液时，需加入少量铁粉，目的是 。 (5)印刷电路板制作原理是：用FeCl3溶液腐蚀覆铜板，写出反应的离子方程式： 。 【答案】(1) (2) (3)胶体 丁达尔 (4)防止被氧化为 (5) 【详解】（1）FeCl2与NaOH反应生成白色沉淀Fe(OH)2，它在空气中迅速被O2氧化为红褐色Fe(OH)3，故化学方程式为； （2）Fe3+具有氧化性，Fe具有还原性，二者发生归中反应生成Fe2+，反应的离子方程式为； （3）FeCl3在沸水中水解生成 Fe(OH)3胶体；胶体具有丁达尔效应，当光束通过时能看到光亮的“通路”； （4）Fe2+易被氧化，实验室配制FeCl2溶液时，需加入少量铁粉可防止溶液中的Fe2+被空气中的氧气氧化为Fe3+； （5）Fe3+的氧化性强于Cu2+，可将Cu氧化为Cu2+，自身被还原为Fe2+，反应的离子方程式为。 4．下列各组离子在指定溶液中，一定能大量共存的是 A．NaClO溶液中：、、、 B．酸性溶液中：、、、 C．澄清透明溶液中：、、、 D．滴加几滴KSCN溶液显红色的溶液中：、、、 【答案】C 【详解】A. 在NaClO溶液中，ClO⁻具有强氧化性，I⁻具有还原性，会发生氧化还原反应，且H⁺与ClO-会生成HClO弱电解质，因此不能大量共存，A不符合题意； B. 在酸性溶液中，H⁺与结合形成弱电解质CH3COOH，因此不能大量共存，B不符合题意； C. 在澄清透明溶液中，、、、之间不发生复分解反应或氧化还原反应，且无沉淀、气体或弱电解质生成，可以大量共存，C符合题意； D. 滴加KSCN显红色的溶液中存在Fe3+，Fe3+与OH⁻反应生成Fe(OH) 3沉淀，因此不能大量共存，D不符合题意；故选C。 5．根据实验目的，下列实验操作及现象和结论都正确的是 选项 实验目的 实验操作及现象 结论 A 检验溶液中是否混有 将待测溶液滴入酸性溶液中，紫色褪去 溶液中存在 B 检验溶液中是否含有 向待测溶液中滴加稀盐酸，产生无色、无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体 该溶液中一定含有 C 检验某盐中是否含有 向某盐的溶液中滴入适量稀盐酸，无现象，再滴入溶液产生白色沉淀 该盐中一定含有 D 探究与水反应的产物 将1~2 mL水滴入盛有固体的试管中，再滴入2滴酚酞溶液，溶液变红 反应生成了NaOH A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．检验时，酸性褪色可能是高锰酸钾和或Cl⁻发生氧化还原反应所致，溶液中Cl⁻会干扰实验，结论不可靠，A错误； B．滴加稀盐酸产生气体使石灰水变浑浊，可能是碳酸根离子或碳酸氢根离子，不能说明该溶液中一定含有，B错误； C．滴加稀盐酸后加产生沉淀，稀盐酸引入Cl⁻，无法确定原盐中是否含Cl⁻，C错误； D．与水反应生成NaOH，酚酞变红证明溶液呈碱性，与结论一致，D正确；故选D。 6．下列各组离子在水溶液中能大量共存的是 A．、、、 B．、、、 C．、、、 D．、、、 【答案】D 【详解】A．亚铁离子具有还原性，酸性条件下能与高锰酸根离子发生氧化还原反应，不能大量共存，A错误； B．溶液中铁离子能与硫氰酸根离子反应生成红色的硫氰化铁，不能大量共存，B错误； C．溶液中镁离子能与碳酸根离子反应生成碳酸镁沉淀，不能大量共存，C错误； D．四种离子在溶液中不发生任何反应，能大量共存，D正确；故选D。 7．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 取溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡，过一会儿溶由浅绿色变为无色 Zn的还原性比Fe强 B 向某溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象；再滴加X溶液后，溶液变成红色 X溶液一定是新制氯水 C 向4 mL KBr溶液中加入1 mL新制氯水，振荡，溶液由无色变为浅橙黄色 的氧化性比强 D 在两支烧杯中分别加入一些水，滴入几滴酚酞溶液，再各将一块绿豆大的金属钾/金属钠分别投入其中，都有气体产生，溶液都变红 金属钾与金属钠的化学性质相似 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．Zn与FeCl2反应，溶液由浅绿色变为无色，说明Zn还原Fe2+生成Fe，Zn的还原性比Fe强，A项正确； B．Fe2+溶液中滴加KSCN无现象，再滴加X溶液变红，说明X将Fe2+氧化为Fe3+，但X不一定是新制氯水，如H2O2等氧化剂也可，B项错误； C．氯水加入KBr溶液，溶液变浅橙黄色，说明Cl2氧化Br-生成Br2，Cl2氧化性比Br2强，C项正确； D．K和Na分别与水反应均产生气体并使酚酞变红，说明二者均与水剧烈反应生成碱，化学性质相似，D项正确；答案选B。 综合应用 1．铁是一种重要的金属材料，它的单质及化合物在生产生活中应用广泛。 (1)某补铁口服液中含有，为检验其是否被氧化变质，可取少量该口服液，向其中滴加 ，若 ，则说明其已变质。 (2)工业盐的主要成分是，曾多次发生过因误食而中毒的事件，其原因是把人体内的转化为而失去与结合的能力。以上事实说明具有 。 (3)从制造印刷电路板的废液中回收铜，并重新获得溶液的工艺流程如下，某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并重新获得溶液，准备采用下列步骤： 请写出上述流程中加入①和④的有关物质的化学式：① ，④ 。请写出通入⑥反应的离子方程式 。 【答案】(1)KSCN溶液 溶液变为红色 (2)氧化性 (3)Fe HCl 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- 【详解】（1）氧化变质会生成，检验三价铁离子的试剂为硫氰化钾溶液，现象为溶液变为红色。 （2）可以把亚铁离子氧化为三价铁离子，说明具有氧化性。 （3）加入过量的铁粉，把氯化铁还原为氯化亚铁，铁置换出氯化铜中的Cu，所以①是Fe；滤渣③中含有Fe、Cu，滤渣③加入过量的盐酸溶解铁，④是HCl；通入⑥是氯化亚铁溶液中通入氯气生成氯化铁，反应的离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-。 2．在给定条件下，下列物质间的转化均能一步实现的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．HClO(aq)在光照下分解生成氧气和HCl，不生成氯气，第一步转化错误，A错误； B．Fe与NaOH不反应，不能直接生成Fe(OH)3，第一步转化错误，B错误； C．Fe在氧气中点燃生成四氧化三铁，而非氧化铁，第一步转化错误，且氧化铁不能与H2O反应生成氢氧化铁，第二步转化错误，C错误； D．氧化铝与HCl(aq)反应生成氯化铝，氯化铝与过量氨水反应生成氢氧化铝沉淀，两步均可一步实现，D正确； 故答案选D。 3．钠与水反应、铁与水蒸气反应的实验装置图如下： I．钠与水反应 II．铁与水蒸气反应 下列说法正确的是 A．中钠与水反应的离子方程式： B．II中有肥皂泡产生说明有生成 C．如果II中剩余固体加入过量稀硫酸溶解后，再加入KSCN溶液不变红，不能说明反应未发生 D．II中铁与水蒸气反应的化学方程式： 【答案】C 【详解】A．Ⅰ中钠与水反应的化学方程式为：，故其离子方程式为：，A错误； B．Ⅱ中试管受热空气膨胀，也能产生肥皂泡，故有肥皂泡产生不能说明有H2生成，B错误； C．如果II中剩余固体加入过量稀硫酸溶解后，若单质铁有剩余，单质铁能将Fe3+还原为Fe2+，再加入KSCN溶液，溶液不显红色，不能说明反应未发生，C正确； D．Ⅱ中铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，故该反应的化学方程式：，D错误； 故选C。 4．实验小组用如图装置探究、、的氧化性强弱(夹持装置和加热装置已省略，气密性已检验)。 实验过程： 1.打开弹簧夹和，通入一段时间，再将导管插入B中，继续通入一段时间，然后夹紧； II．打开活塞a，滴加一定量浓盐酸后关闭活塞a，给A加热； III．当B中的溶液变为黄色时，停止加热，夹紧； IV．打开活塞b，将少量B中溶液滴入C中，关闭活塞b。 (1)浸有NaOH溶液的棉花上发生反应的离子方程式是 。 (2)B中溶液变黄说明氧化性，反应的离子方程式是 。 (3)为探究和的氧化性强弱，甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，并检测B中黄色溶液和C中混合溶液中的部分微粒，结果如表所示(忽略空气中的影响)。 B中部分微粒 C中部分微粒 甲 既有又有 有 乙 有无 有 丙 有无 有 ①检验B中黄色溶液中含有的试剂是 。 ②进一步检验C中生成的实验操作及现象是 。 ③能证明该实验条件下氧化性的有 (填“甲”，“乙”或“丙”)。不能证明的请说明理由： 。 【答案】(1) (2) (3)溶液 取少量C中混合溶液于试管中，滴加淀粉溶液，溶液变蓝，说明有生成 甲、丙 乙中B溶液不含，则B溶液可能溶有过量的，和均能将氧化为，C中有生成不能证明氧化性 【详解】（1）浸有溶液的棉花是为了吸收多余的氯气，与溶液反应生成NaCl、NaClO和水，反应的离子方程式是：； （2）Cl2通入B中，将氧化为，使溶液变黄，说明氧化性，反应的离子方程式是：； （3）①向B中黄色溶液中加入溶液，溶液变红，说明含有，即检验B中黄色溶液中含有的试剂是溶液； ②能使淀粉溶液变蓝，则进一步检验C中生成的实验操作及现象是：取少量C中混合溶液于试管中，滴加淀粉溶液，溶液变蓝，说明有生成； ③甲中B溶液有，说明氯气不足，有生成，说明是将氧化为；乙中B溶液不含，说明氯气过量，则B溶液可能溶有过量的，和均能将氧化为，C中有生成不能证明氧化性；丙中B溶液中无，C溶液有，说明是被还原为，同时生成。综上，能证明该实验条件下氧化性的有甲、丙。不能证明的请说明理由：乙中B溶液不含，则B溶液可能溶有过量的，和均能将氧化为，C中有生成不能证明氧化性。 5．铁元素涉及多样的物质转化。下列转化中，不能通过化合反应一步实现的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．  Fe → Fe3O4 可以通过铁与氧气的化合反应一步实现，如，因此A能通过化合反应一步实现，不符合题意； B． Fe2O3 → Fe 无法通过化合反应一步实现，因为化合反应的特征是生成物只有一种物质，而该转化需要还原剂（如CO或H2），且生成物不是单一的（如Fe和CO2或H2O），因此B不能通过化合反应一步实现，符合题意； C． FeCl3 → FeCl2 可以通过与铁的化合反应一步实现，如 ，因此C能通过化合反应一步实现，不符合题意； D．  FeCl2 → FeCl3 可以通过与氯气的化合反应一步实现，如 ，因此D能通过化合反应一步实现，不符合题意； 故答案为B。 6．下列各组离子在溶液中能大量共存的是 A．、、、 B．、、、 C．、、、 D．、、、 【答案】C 【详解】A．H+与反应生成CO2和H2O，ClO-与能形成HClO是弱电解质，不能大量共存，A错误； B．Ca2+与反应生成CaCO3沉淀，不能大量共存，B错误； C．Na+、Ca2+、Cl-、均为可溶性离子，相互间不发生复分解或氧化还原反应，能大量共存，C正确； D．Fe2+与在H+存在下发生氧化还原反应（生成Fe3+和Mn2+等），不能大量共存，D错误； 故答案选C。 7．下列实验的对应操作中，不合理的是 A．稀释浓硫酸 B．实验室收集氯气 C．证明可被氧化 D．验证铁与水蒸气反应生成了氢气 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．浓硫酸密度大于水，浓硫酸溶于水放出大量的热，稀释浓硫酸时把浓硫酸沿器壁慢慢倒入水中，故A正确； B．氯气的密度大于空气，应该用向上排空气法收集氯气，故B错误； C．向硫酸亚铁溶液中滴加KSCN溶液不变红，再滴加双氧水，溶液变红，说明被氧化为Fe3+，故C正确； D．高温下铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，用肥皂泡收集氢气后，点燃肥皂泡，气体能燃烧，证明铁与水蒸气反应生成了氢气，故D正确； 选B。 8．某小组同学向KI溶液中持续通入过量Cl2，溶液由无色变为棕黄色，一段时间后褪色，推测褪色的原因可能是I2被氧化。为检验高价态碘的存在，分别进行如下实验。 装置 序号 试剂a 现象 ① FeCl2溶液 溶液变黄 ② KI溶液 溶液变黄，滴加淀粉溶液后变蓝 ③ Na2SO3溶液 溶液变黄，滴加淀粉溶液后变蓝 下列说法正确的是 A．持续通入Cl2过程中仅发生反应：Cl2 + 2I-=  2Cl- + I2 B．②中滴加淀粉溶液后变蓝，说明高价态碘参与反应 C．只有③可证实碘元素被氧化至高价态 D．①、②、③中溶液均变黄，说明3个实验都产生了I2 【答案】C 【详解】A．向KI溶液中持续通入过量氯气，氯气首先氧化碘离子，，溶液变为棕黄色；一段时间后褪色，是I2被氯气继续氧化，生成高价态碘，所以持续通入Cl2过程中不仅发生这一个反应，A错误； B．②中滴加淀粉溶液后变蓝，溶液中生成了I2，但有可能是KI被溶液中剩余的Cl2氧化生成的I2，不能说明一定是高价态碘氧化碘离子生成单质碘，B错误； C．由以上分析可知，①、②不能证实碘元素被氧化至高价态，③中加入溶液，溶液变黄，滴加淀粉溶液后变蓝，由于不引入碘元素，那么生成的I2一定是高价态的碘被还原得到的，所以③实验可证实碘元素被氧化至高价态，C正确； D．①中溶液变黄，可能是剩余的Cl2氧化亚铁离子为，不一定产生了I2；②中溶液变黄可能是KI被剩余Cl2氧化，或高价态碘氧化碘离子生成了I2；③中溶液加亚硫酸钠，变黄是因为亚硫酸钠还原高价态碘生成了I2，D错误； 故选C。 9．铁和铁的化合物在生产生活中都有重要的作用，某小组研究铁与水蒸气的反应，进行了如下实验。 实验i 实验ii 根据实验完成下列问题。 (1)实验i中反应的化学方程式为 。 (2)根据铁粉与水蒸气反应的化学方程式，欲检验产物中的铁元素的价态。 ①实验ii中，向反应后固体加入稀硫酸，反应的离子方程式为 。 ②甲同学通过向试管b中加入试剂X (填化学式)查看溶液是否变红检验溶液中的。 ③实验ii中，试管b中的溶液未呈现红色，用离子方程式表示溶液未呈现红色的原因 。 ④乙同学向试管c中的溶液加入氢氧化钠溶液，现象为 ，写出沉淀颜色发生变化的化学方程式 。 (3)欲检验铁与水蒸气反应产物中的铁元素的价态，需注意什么 。 【答案】(1) (2)、 KSCN 白色沉淀在空气中不稳定会迅速变为灰绿色最后变为红褐色 (3)溶解时要注意不要用盐酸 【详解】（1）实验i中铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为 （2）①实验ii中，向反应后固体含有四氧化三铁和铁单质，加入稀硫酸，实验i中产生的四氧化三铁与硫酸反应，离子方程式为；Fe与硫酸反应的离子方程式。 ②遇产生血红色溶液，故甲同学通过向试管b中加入KSCN。 ③实验ii中，试管b中的溶液未呈现红色，说明不含，因铁粉未完全反应与反应生成，离子方程式表示为。 ④乙同学向试管c中的溶液加入氢氧化钠溶液，则与氢氧根反应生成白色沉淀，该沉淀在空气中不稳定会迅速变为灰绿色最后变为红褐色；沉淀颜色发生变化的化学方程式。 （3）检验铁与水蒸气反应产物中的铁元素的价态，在溶解时要注意不要用盐酸而是用硫酸，因盐酸中的氯离子在后面用检验时会干扰现象判断。 10．离子检验是化学分析中的重要方法。 I．向一定量的溶液酸化至中通入少量，溶液变黄。 (1)反应的离子方程式是 。 (2)为证明上述反应发生，进行如下实验： ①检验：取少量反应后溶液，加入 (填化学式)，溶液变红，证明有生成。小组同学认为空气中的氧气也可能导致的生成，反应的离子方程式是 。 设计对照实验证实，的产生原因主要是氧化了。 ②检验：小组同学认为不能通过检验证明上述反应的发生，结合化学方程式说明理由： 。 Ⅱ．固体混合物M中含有可能含有，实验室用下列方法成功检验了固体混合物M中的，实验流程如下： 资料：i． ii． (3)沉淀a的主要成分有 (填化学式)。 (4)甲同学认为操作X只需加过量即可检验，结合离子方程式说明理由： 。 【答案】(1) (2) 与水反应的离子方程式为：，该反应也会生成 (3)、 (4)银氨溶液中存在，加入过量时，与结合为，使释放，与结合生成沉淀，离子方程式为： 【详解】（1）将氧化为，自身被还原为，离子方程式为：； （2）①取少量反应后溶液，加入，溶液变红，证明有生成；空气中也能氧化，离子方程式为：； ②与水反应的离子方程式为：，该反应也会生成；因此，即使不与反应，溶液中也会有，无法证明与发生了反应，故答案为：与水反应的离子方程式为：，该反应也会生成； （3）不溶于氨水，可溶于氨水，因此沉淀的主要成分为和，故答案为：、； （4）银氨溶液中存在，加入过量时，与结合为，使释放，与结合生成沉淀，离子方程式为：。 拓展培优 1．下列实验操作、现象均正确，且能得出相应结论的是 选项 实验操作 现象 结论 A 高温条件下将水蒸气通过铁粉，再将产生的气体通入肥皂液 产生大量肥皂泡 反应生成了氧气 B 用洁净的玻璃棒蘸取某溶液，在酒精灯外焰上灼烧 火焰为黄色 溶液中含有钠元素 C 将干燥的氯气通入盛有鲜花的集气瓶 鲜花褪色 干燥的氯气有漂白性 D 向少量酸性溶液中滴加溶液并振荡 紫色逐渐消失 将还原 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．高温下铁与水蒸气反应生成氢气：，氢气通入肥皂液产生肥皂泡，不是氧气，A错误； B．由于玻璃棒中含有硅酸钠，使用它进行焰色反应，导致形成黄色火焰原因不一定来自溶液中的钠元素，B错误； C．干燥氯气通入鲜花，鲜花褪色是由于氯气与鲜花水分反应生成次氯酸（HClO）所致，干燥氯气本身无漂白性，C错误； D．酸性高锰酸钾与亚铁离子发生氧化还原反应：，紫色褪去，表明被还原，操作、现象和结论均正确，D正确； 答案选择D。 2．下列除去杂质(括号中的物质为杂质)的方法中，错误的是 A．Cl2(HCl)：通入饱和食盐水中，洗气 B．溶液()：加入过量铁粉，过滤 C．固体()：加入足量的溶液，过滤 D．固体()：加热至恒重 【答案】B 【详解】A．饱和食盐水可吸收HCl而不溶解Cl2，能有效除去HCl杂质，A正确； B．铁粉会还原Fe3+为Fe2+，反应为：2Fe3+ + Fe =3Fe2+，导致FeCl3被消耗，无法除去FeCl2杂质，B错误； C．Al2O3溶于NaOH溶液，反应为：Al2O3+2NaOH+3H2O = 2Na[Al(OH )4]，而Fe2O3不溶，过滤后得到纯净Fe2O3，C正确； D．加热使NaHCO3分解为Na2CO3，反应为：2NaHCO3Na2CO3 + H2O +CO2↑，能除去杂质，D正确； 故答案为：B。 3．离子方程式的书写是学习化学的基本技能。下列离子方程式书写正确的是 A．用稀硫酸与铁丝制取氢气： B．将FeO溶于稀硝酸： C．向氢氧化铜悬浊液中加入稀硫酸： D．向稀溶液中滴加足量NaOH溶液： 【答案】B 【详解】A．铁与稀硫酸反应应生成亚铁离子（Fe2+），而非铁离子（Fe3+），正确离子方程式为：，A错误； B．FeO中Fe2+被稀硝酸氧化为Fe3+，硝酸被还原为NO，方程式符合氧化还原反应规律，且原子和电荷守恒，B正确； C．氢氧化铜悬浊液为弱碱沉淀，与稀硫酸反应应写为：，不能简化为可溶性氢氧化物形式，C错误； D．溶液中含和，足量NaOH作用下，会与反应生成和，方程式遗漏此部分，正确的离子方程式为：，D错误； 故选B。 4．由下列实验操作及现象所得结论正确的是 选项 实验操作 实验现象 实验结论 A 向某溶液中滴加溶液 产生白色沉淀 该溶液中含有 B 向溶液中滴加几滴氯水，再滴加几滴KSCN溶液 溶液显红色 该溶液已变质 C 向NaBr溶液中滴加过量氯水，再加入淀粉KI溶液 先变橙色，后变蓝色 氧化性： D 用洁净的铂丝蘸取样品，在外焰上灼烧，观察现象 焰色呈黄色 样品中一定含有钠元素 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．滴加AgNO3溶液产生白色沉淀，可能是Cl-，也可能是、等离子，不能确定一定是Cl-，A错误； B．由于氯水可将Fe2+氧化为Fe3+，不能证明原FeSO4溶液已变质，B错误； C．氯水过量，加入淀粉 KI 溶液后变蓝色，无法确定是溴单质氧化了碘离子，还是过量的氯气氧化了碘离子，因此不能证明氧化性，C错误； D．焰色呈黄色说明含有钠元素，结论正确，D正确； 故选D。 5．由硫铁矿烧渣(含有Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等)制备绿矾晶体()的一种工艺流程如下图。 (1)酸浸后，溶液中的金属阳离子有 。 (2)沉铁时，H2O2的作用是 。 (3)酸溶时发生反应的离子方程式为 。 (4)还原时加入的试剂X为 。 (5)用晶体配制FeSO4溶液，放置一天后发现产生黄色固体，研究固体的成分及产生的原因。 ①推测放置一天后的FeSO4溶液中存在Fe3+。将产生Fe3+的离子方程式补充完整： ______________________ ②分离出黄色固体，多次洗涤后，用过量稀盐酸将其溶解得到溶液，完成如下实验。 ⅰ．取少量溶液，向其中滴加BaCl2溶液，观察到有白色沉淀产生，证明固体中含有 (填离子符号)。 ⅱ．利用上述溶液设计实验证明固体中不含Fe2+，含有Fe3+。可供选择的试剂有：氯水、H2O2溶液、KSCN溶液、铜粉、KI溶液、淀粉。 实验方案是 (写出实验操作和现象)。 ③查阅资料，不同pH下Fe2+的氧化率随时间的变化如下图。为避免Fe2+被氧化，配制FeSO4溶液时，需加入适量的 。 【答案】(1)Fe2+、Fe3+、Al3+ (2)将溶液中Fe2+氧化为Fe3+ (3) (4)铁粉 (5) 取少量待测液分成两份于两支试管中，向A试管直接滴加KSCN溶液，溶液变为血红色，证明含Fe3+，向B试管中先加入几滴H2O2溶液（或氯水），充分振荡，然后再滴加相同量的KSCN溶液，若B试管中溶液的颜色与A试管相比没有明显加深，则证明原溶液中不含 Fe2+ 稀硫酸和铁粉 【详解】（1）根据分析可知，酸浸后，溶液中的金属阳离子有Fe2+、Fe3+和Al3+； （2）根据分析可知，沉铁时，H2O2的作用是将溶液中Fe2+氧化为Fe3+； （3）酸溶时稀硫酸与氢氧化铁反应生成硫酸铁和水，反应的离子方程式为：； （4）还原时加入的试剂X是为了将+3价铁还原为+2价，试剂X为铁粉； （5）①放置一天后的FeSO4溶液被空气中的氧气氧化为Fe2(SO4)3，其反应离子方程式为：； ②ⅰ．取少量溶液，向其中滴加BaCl2溶液，观察到有白色沉淀产生，白色沉淀为BaSO4，证明固体中含有； ⅱ．Fe3+与SCN-反应生成血红色络合物，此反应是Fe3+的特征反应，可滴加KSCN溶液观察溶液是否变为血红色来证明Fe3+的存在。取少量待测液分成两份于两支试管中，向A试管直接滴加KSCN溶液，溶液变为血红色，证明含Fe3+，向B试管中先加入几滴H2O2溶液（或氯水），充分振荡（目的是将可能存在的Fe2+完全氧化为Fe3+），然后再滴加相同量的KSCN溶液，若B试管中溶液的颜色与A试管相比没有明显加深，则证明原溶液中不含 Fe2+； ③由图知，pH越小Fe2+的氧化率越低，且Fe能将Fe3+还原为Fe2+，故配制FeSO4溶液时，需要添加适量的稀硫酸和铁粉。 6．从含有的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下： 则下列说法正确的是 A．试剂a是铁，试剂b是稀硫酸 B．操作、操作、操作所用的仪器完全相同 C．试剂c是氯气，反应的离子方程式为 D．滤液X中可能含有和 【答案】C 【详解】A．由最终得到FeCl3及其流程图可知，b为盐酸，若为硫酸会引入硫酸根杂质离子，故A错误； B．上述分析可知，操作I、Ⅱ是过滤，操作Ⅲ是蒸发结晶，过滤，所用仪器不同，故B错误； C．滤液X，滤液Z中均含有FeCl2，c为氯气，氧化亚铁离子为铁离子反应为：2Fe2++Cl2=2Cl-+2Fe3+，故C 正确； D．根据流程，加入的试剂a为过量铁，会将原溶液中的Fe3+全部反应转化为Fe2+（Fe+2Fe3+=3Fe2+），故滤液X中不含Fe2+，故D错误 ；故答案为C。 7．铁是人体必需的微量元素，铁摄入不足可能引起缺铁性贫血。菠菜中含有比较丰富的铁元素，某研究小组设计如下方案测定铁元素存在形式。 【提出猜想】 假设1：菠菜中铁元素以Fe2+形式存在； 假设2：___________； 假设3：菠菜中铁元素以Fe2+和Fe3+形式存在。 (1)将假设2补充完整： 。 【设计实验方案】 (2)用离子方程式解释加入H2O2的目的是： 。 (3)若观察到 ，则证明假设3成立。 (4)经实验，试管a、b中均无明显现象。为探查原因，查阅资料得知：菠菜中的铁元素以草酸亚铁()的形式存在。难溶于水，高温下可分解产生以及气体产物。 ①经检验，气体产物中含有，由此同学们推测气体中应含有，理由是 。 ②实验证明气体产物为和， 。 【实验反思】 (5)未检测到菠菜中的铁元素，原因可能是 。 【修正实验方案】 (6)①试剂x为 。 ②取适量滤液于试管中，加入铁氰化钾溶液，看到现象 ，证明菠菜中含有+2价铁元素。 【答案】(1)菠菜中铁元素以形式存在； (2)； (3)试管 a 中溶液变为红色，试管 b 中溶液红色比 a 的深； (4)中C元素为+3价，生成时C元素化合价升高，根据氧化还原反应规律，必有元素化合价降低，O元素为最低价，只能是C元素化合价降低生成； 1：1； (5)菠菜中的铁元素以形式存在，难溶于水，水浸取时铁元素无法进入溶液，因此未检测到； (6)稀硫酸； 产生蓝色沉淀； 【详解】（1）根据假设 1 和假设 3 的表述形式，假设 2 为菠菜中铁元素以形式存在。 （2）加入的目的是将氧化为，反应的离子方程式为 。 （3）假设 3 为菠菜中铁元素以和形式存在，滴入溶液后，与结合使试管 a 中溶液变为红色；加入后，被氧化为，浓度增大，试管 b 中溶液红色比 a 的深，据此可证明假设 3 成立。 （4）①中C元素为+3价，生成时C元素化合价升高至+4价，根据氧化还原反应中化合价升降守恒规律，必有元素化合价降低，O元素为最低价，无法再降低，因此只能是C元素化合价降低生成。 ②分解生成、和，C元素从+3价分别升高至+4价生成、降低至+2价生成，根据得失电子守恒，生成1 mol 失去1 mol电子，生成1 mol 得到1 mol电子，因此： = 1：1。 （5）菠菜中的铁元素以形式存在，难溶于水，水浸取过程中铁元素无法进入溶液，导致溶液中铁元素含量极低，因此未检测到铁元素。 （6）①菠菜灰中含，难溶于水、易溶于酸，试剂 x 为稀硫酸，可将溶解为进入滤液。 ②与铁氰化钾溶液反应生成蓝色的沉淀，因此加入铁氰化钾溶液后，若产生蓝色沉淀，证明菠菜中含有+2价铁元素。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题9 金属与人类文明 第二单元 探究铁及其化合物的转化 第1课时 反应的合理选择 教学目标 1、 理解反应合理选择的核心内涵，明确其在化学实验、工业生产及实际应用中的重要意义。 2、 掌握反应选择的基本原则，包括基于反应物性质、反应条件（温度、压强、催化剂等）、转化率与产率、能耗成本、环保安全等维度的选择依据。 3、 学会运用化学反应速率、化学平衡等已有知识，分析具体反应的选择逻辑，能初步设计简单的合理反应方案。 4、 了解反应选择在有机合成、工业制备（如合成氨、化工原料生产）、药物合成等领域的实际应用案例。 重点和难点 重点：反应条件（温度、压强、催化剂、反应物配比等）对反应选择的影响机制，及基于化学平衡、反应速率原理的条件调控逻辑。 难点：多因素综合决策：在复杂情境中（如同时涉及高转化率与低能耗、反应速率与产物纯度的矛盾），如何权衡多个影响因素，做出最优反应选择。 ◆知识点一 FeCl3制备和Fe3＋检验的合理选择 1、FeCl3制备路径的合理选择 (1)铁元素的常见价态有 、 价，在不同价态铁元素化合物之间相互转化，需通过 才能实现。 (2)以铁屑为原料制备FeCl3的路径 制备路径 相关原理及化学方程式 路径1 Fe→FeCl3 铁在氯气中点燃，经冷凝后得到固体三氯化铁，反应为 路径2： Fe→FeCl2→FeCl3 先用盐酸溶解铁，得到FeCl2，再用Cl2将FeCl2氧化为FeCl3，分离提纯后得到产物，反应为 、 路径3 Fe→Fe2O3→FeCl3 在一定条件下用空气将铁氧化成氧化铁，再将氧化铁溶解在盐酸中得到氯化铁，分离提纯后得到产物，反应为 、 (3)物质制备反应路线的选择：实际制备物质时，必须根据反应原料、反应条件、反应步骤、产物要求、反应装置、环境保护、生产成本等因素进行综合判断，选择合适、可控的反应路径。 2Fe3＋检验的合理选择 (1)沉淀法：加入NaOH溶液，观察是否产生 色的沉淀；反应的离子方程式为 。 缺点：需要加入的碱量较多，现象易受到干扰，反应的灵敏度和精确性都不高。 (2)显色法：滴加KSCN溶液，观察溶液是否呈 色；反应的离子方程式为 。 优点：灵敏度高，有明显现象。 特别提醒 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。 即学即练 1．下列“推理或结论”与“实验操作及现象”不相符的一组是 选项 实验操作及现象 推理或结论 A 向某溶液中加入氯水后加入KSCN溶液，溶液变为红色 该溶液中一定含有 B 在导管口点燃纯净的氢气，伸入盛满氯气的集气瓶中，产生苍白色火焰 物质燃烧不一定需要氧气 C 向包有的棉花上滴水，棉花剧烈燃烧 与水反应放热，且有生成 D 向澄清石灰水中通入过量的，溶液先变浑浊后变澄清 变澄清的原因是： A．A B．B C．C D．D 2．铁是人类较早使用的金属之一、运用所学知识，回答下列问题。 (1)简单鉴别胶体和溶液的操作为 。 (2)电子工业用溶液腐蚀覆在绝缘板上的铜，制造印刷电路板，请写出溶液与铜反应的离子方程式： 。 (3)某研究性学习小组为测定腐蚀铜后所得溶液的组成，进行了如下实验： 取少量待测溶液，滴入溶液呈红色，则可检出待测液中含有的金属阳离子是 。 溶液组成的测定：取待测溶液，加入足量的溶液，得到白色沉淀。则溶液中 。 验证该溶液中含有，正确的实验方法是 填写字母代号。 A．观察溶液是否呈浅绿色 B．取适量溶液，滴入酸性高锰酸钾溶液，若褪色，证明含有 C．取适量溶液，滴入氯水，再滴入溶液，若显血红色，证明原溶液中含有 (4)工程师欲从制造印刷电路板的废水中回收铜，并获得溶液，设计如下方案： 滤渣的主要成分的化学式为 、 。 加过量发生反应的离子方程式为 。 通入发生反应的化学方程式为 。 3．下列“实验结论”与“实验操作及现象”不相符的是 实验操作及现象 实验结论 A 向某溶液中先加入溶液，再加入KSCN溶液，溶液变红， 该溶液中一定含有 B 将充满氨气的试管倒置于滴有酚酞的水槽中，试管内迅速充满红色液体 极易溶于水且溶液显碱性 C 向某溶液中加入浓NaOH溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 该溶液中一定含有 D 将红热的炭投入到浓硝酸中，产生红棕色气体 能证明硝酸与红热炭反应 A．A B．B C．C D．D ◆知识点二 Fe2＋、Fe3＋的相互转化的合理选择 1、探究铁及其化合物的性质实验 【实验1】取两支试管A、B分别加入FeCl3溶液和 FeCl2 溶液。然后向两试管各滴加2滴硫氰化钾溶液。 实验现象：A试管中 ，B试管中 。 实验结论：Fe3+与KSCN溶液反应，溶液变血红色，Fe2+遇KSCN溶液不显色。 【实验2】向实验1的A试管加入过量铁粉。 实验现象：血红色褪去，溶液又变为棕黄色。 实验结论：铁粉将Fe3+还原为Fe2+。 【实验3】向实验1的B试管加入少量新制氯水。 实验现象： 。 实验结论：氯气将Fe2+ 为Fe3+。 2、Fe2+、Fe3+的相互转化的合理选择 为了实现Fe2+、Fe3+的相互转化，可以选择适当的氧化剂或还原剂。 (1)Fe2＋容易被氧化剂氧化为Fe3＋，如与H2O2反应的离子方程式为： 。 (2)Fe3＋能够被还原剂还原为Fe2＋，如铁粉将Fe3＋还原为Fe2＋的离子方程式为 。 3、转化应用实例 (1)在配制含Fe2＋的溶液时，向溶液中加入少量 ，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： ，FeCl3溶液腐蚀了铜片 即学即练 1．回答下列问题 (1)已知试剂：酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、KSCN溶液、溴水、新制氯水，请选择合适的试剂，进行下列检验，并简述操作过程。 ①检验Fe2(SO4)3溶液中是否含有FeSO4： 。 ②检验FeSO4溶液中是否含有Fe2(SO4)3： 。 (2)能否用酸性高锰酸钾溶液检验氯化铁溶液中含有的Fe2+？简述原因 。 (3)写出用铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2+生成蓝色沉淀的反应的离子方程式： 。 2．某化学兴趣小组利用铁元素的性质设计了“魔法实验”，如图所示。 【资料】 a．茶水中含有鞣酸，与亚铁离子结合成无色的鞣酸亚铁，进而变为蓝黑色的鞣酸铁。 b．鞣酸、维生素C均具有还原性。 下列分析不正确的是 A．①→②，铁元素被氧气氧化生成了鞣酸铁 B．由③→④→⑤，可推知③中含二价鉄 C．由①、③、④几乎颜色相同，可推知其所含粒子种类相同 D．④→⑤，至少有两种粒子被氧化 3．某研究小组为了探究一种有机盐X(仅含四种元素)的组成与性质，设计并完成如图实验： 已知：A、B、C均为常见物质。气体A为无色无味混合气体，两种气体组成元素相同。 (1)写出有机盐X的化学式： 。 (2)写出X受热分解的化学方程式 。 (3)设计简单实验检测溶液D中阳离子的方法 。 (4)一定条件下、固体C与气体A中的某一成分可能发生氧化还原反应生成红棕色固体，写出此反应的化学方程式： 。 ◆知识点三 “铁三角”转化中的氧化还原反应 铁元素有三种价态：0价、＋2价和＋3价，这三种价态的铁在一定条件下可相互转化，我们称之为“铁三角”。 “铁三角”是指Fe、Fe2+()、Fe3+()之间的转化关系，如图所示： 1、Fe只有还原性，可以被氧化成 或 的铁 (1)Fe能被Fe3+、Cu2+、S、I2、H+等较弱氧化剂氧化为Fe2+ 如：Fe＋2Fe3+===3Fe2+ Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu Fe＋SFeS Fe＋I2===FeI2 (碘水生烟) Fe＋2H+===Fe2+＋H2↑ (2)Fe能被Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等强氧化剂氧化为Fe3+ 如：2Fe＋3Cl22FeCl3 2Fe＋3Br22FeBr3 Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 2、Fe2+()既有氧化性又有还原性，主要表现还原性 (1)Fe(Ⅱ)→Fe(Ⅲ)需加入 ，如：Cl2、Br2、O2、HNO3、浓H2SO4、O2、H2O2、KMnO4/H+等 ①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (在亚铁盐溶液中通入氯气，溶液由浅绿色变为棕黄色) ②4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋2H2O (亚铁盐溶液在空气中容易变质) ③3Fe2+＋NO3－＋4H＋===3Fe3+＋NO↑＋2H2O ④5Fe2+＋MnO4－＋8H+===5Fe3+＋Mn2+＋4H2O ⑤2Fe2+＋H2O2＋2H+===2Fe3+＋2H2O (2)Fe(Ⅱ)→Fe需加入 ，如：C、CO、H2、Zn等 Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋ 3、Fe3+()具有较强的氧化性 (1)Fe(Ⅲ)→Fe(Ⅱ)需加入 ，如：I－(HI)、S2－(H2S)、SO2、Fe、Cu等 ①2Fe3+＋2I－===2Fe2+＋I2 ②2Fe3+＋S2－===2Fe2+＋S↓ 2Fe3+＋H2S===2Fe2+＋2H+＋S↓ ③2Fe3+＋SO2＋2H2O===2Fe2+＋SO42－＋4H+ 2Fe3+＋SO32－＋H2O===2Fe2+＋SO42－＋2H+ ④2Fe3+＋Fe===3Fe2+，在FeSO4溶液中往往要加铁的原因是可以防止Fe2+被氧化为Fe3+ ⑤2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+，电路板的制作是利用FeCl3溶液与裸露的铜反应 (2)Fe(Ⅲ)→Fe需加入 ，如：C、CO、H2、Zn等 2Fe3＋＋3Zn===2Fe＋3Zn2＋ 即学即练 1．铁元素的“价-类”二维图如图所示，下列说法合理的是 A．无法直接转化为 B．铁的氧化物只有、两种 C．的硫酸盐可作为补铁剂的主要成分 D．可在一定条件下转化为，转化过程体现了的氧化性 2．甲、乙、丙、丁均为中学化学中常见的单质或化合物，下列各组物质中不能实现如下图所示(部分产物已略去)关系转化的是 选项 甲 乙 丙 丁 物质间的转化 A CO C B C D NaOH A．A B．B C．C D．D 3．A、B、C、D都是中学化学中的常见物质，其中A、B、C均含有同一种元素，在一定条件下存在转化关系：ABC(部分反应中的水已略去)，下列判断正确的是 A．若A、D均为单质，A为气体，D元素的一种复杂化合物是具有磁性的黑色晶体，则在实验室中为了防止B溶液变质，应向其中加入D单质 B．若A、D为常见单质，A、B、C均为气体，则B可能为含有22个电子的分子 C．若D为气体，则A、B、C可能均为钠盐 D．若C能与水反应生成强酸或强碱，则A只能是某种单质，且A、B、C中含有相同元素 一、亚铁盐(Fe2＋)和铁盐(Fe3＋)的性质及检验 1、Fe2＋的氧化性和还原性：含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，但以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现为还原性 (1)氧化性：Fe2＋与Zn反应的离子方程式：Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋ (2)还原性：Fe2＋遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现还原性 ①Fe2＋与Cl2反应的离子方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ ②FeCl2溶液与HNO3溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O ③Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O (3)Fe2＋可发生水解反应 Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化 2、铁盐 (1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为氧化性。 ①Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ ②FeCl3溶液滴入淀粉－KI溶液，溶液变蓝，离子方程式：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2 (2)特性——检验Fe3＋：含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色，Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3 (血红色溶液) (3)易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。 ①利用Fe3＋易水解的性质，实验室可将饱和FeCl3溶液滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式为FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl ②利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH的方法除去溶液中的铁离子 ③利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，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 ④Fe3＋与HCO、AlO、CO等水解呈碱性的离子不能大量共存 实践应用 1．下列括号中的物质是除去杂质所需的药品，其中错误的是 A．中有杂质(稀硫酸) B．中有少量气体(氢氧化钠溶液) C．溶液中有杂质(过量铁粉) D．中有少量(灼热的氧化铜) 2．下列除杂质的操作不正确的是 A．FeCl3溶液中含有少量FeCl2：加入适量氯水 B．NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3：往该溶液中通入过量CO2气体 C．CO2中混有CO：向混合气体中通入氧气，点燃 D．Cl2气体混有少量HCl：通过足量的饱和食盐水 3．黑木耳是常见食品。某兴趣小组设计实验，检验黑木耳中的铁元素，实验流程如下： 已知：溶液常用于检验，可以与反应生成蓝色沉淀。 回答下列问题： (1)在实验室内“灼烧”时，需要用到的仪器是 （填“蒸发皿”或“坩埚”）。 (2)灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物，“酸浸”的主要目的是 。 (3)取少许滤液检验，滤液能使酸性溶液紫色褪去，说明滤液中存在具有 （填“氧化性”或“还原性”）的粒子，另取少许滤液于试管中，加入少许溶液，有蓝色沉淀产生，说明滤液中含有 （填离子符号）。 (4)为进一步探究和的性质，该兴趣小组设计并进行如下实验，记录现象，完成实验报告。 实验操作 实验现象 离子方程式 实验结论 向溶液中添加新制氯水 ① 具有还原性 向溶液中加入足量的铁粉 铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色 ② 具有氧化性 (5)实验结束，离开实验室之前，下列做法正确的是______（填字母）。 A．废弃药品直接倒入水池冲走 B．药品仪器归放原位 C．清洁实验仪器，打扫实验室卫生 D．离开实验室前，先开窗让实验室通风透气 考点一 Fe2＋、Fe3＋的检验 【例1】证明某溶液中只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是 ①先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色 ②先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色 ③滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿，最后呈红褐色 ④只需滴加KSCN溶液 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 解题要点 Fe2＋、Fe3＋的检验方法 (1)观察法：浅绿色溶液中含有Fe2＋；棕黄色溶液中含有Fe3＋。 (2)用NaOH溶液检验： Fe2＋的检验：向试样中加入NaOH溶液，若先产生白色沉淀又迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，则为Fe2＋。 Fe3＋的检验：向试样中加入NaOH溶液，若直接产生红褐色沉淀，则为为Fe3＋。 (3)用KSCN溶液检验： Fe2＋的检验：向试样中滴加KSCN溶液，无明显现象，再加新制氯水溶液变血红色，则为Fe2＋。 Fe3＋的检验：向试样中加KSCN溶液，若溶液变血红色，则为Fe3＋。 【变式1-1】研究磁性材料四氧化三铁的制备方法。 I．用铁粉与水蒸气反应制备Fe3O4，实验装置如图(经检验气密性良好)。 (1)加热湿棉花的目的是 (2)肥皂液中出现大量气泡，点燃气泡有爆鸣声，证明反应产生的气体是 。 (3)为检验反应后试管中黑色固体的成分，设计并完成如下实验。 ①推断上层清液中含有Fe3+，依据的实验现象是 。 ②仅依据实验1和实验2的现象，不能充分说明铁粉与水蒸气反应产物中含Fe3O4，理由是 。 ③经现代仪器分析证实了固体产物为Fe3O4。 Ⅱ．共沉淀法制备磁性颗粒 将一定量的FeSO4和FeCl3置于反应器中，用蒸馏水混匀。水浴升温至80℃，快速搅拌并滴入NaOH溶液，充分反应后静置。用磁铁分离出颗粒，洗涤、真空干燥，得到磁性颗粒。 (4)共沉淀法制备磁性Fe3O4颗粒，反应的离子方程式为 。 (5)改变Fe2+和Fe3+的投料比，研究其对所得颗粒磁性大小的影响，结果如下表。 n(Fe2+)：n(Fe3+) 沉淀颜色 磁性 1：2.5 红棕色 95.3% 1：2 棕色 97.0% 1：1.85 黑色 100% n(Fe2+)：n(Fe3+)=1：1.85时，所得颗粒磁性最好，分析可能原因： 。 【变式1-2】某小组同学利用下图所示装置验证铁与水蒸气的反应。反应的化学方程式是。反应结束后，取少量固体加入稀盐酸，充分反应后得到溶液a，下列说法正确的是 A．肥皂液中有气泡冒出证明有生成 B．固体产物可以被磁铁吸引，证明铁粉与水蒸气完全反应 C．向溶液a中滴加少量酸性溶液，紫色溶液褪色，证明溶液a中存在 D．向溶液a中滴加少量溶液，若溶液不变红，证明反应后固体中有铁粉剩余 考点二 Fe2＋的还原性及氧化性 【例2】下列反应的离子方程式错误的是 A．铁与稀硫酸混合：Fe+2H+=Fe2++H2↑ B．利用覆铜板制作印刷电路板： C．与稀盐酸混合： D．向酸性溶液中滴入少量的稀溶液： 【变式2-1】下列实验操作所对应的现象、结论均正确的是 选项 实验操作 实验现象 实验结论 A 向溶液中滴加溶液 溶液黄色褪去 具有氧化性 B 向酸性溶液中滴加溶液 溶液紫色褪去 具有氧化性 C 向溶液中滴加溶液 产生白色沉淀，立即变灰绿，最终为红褐色 易被氧化 D 溶液中加入铁粉 溶液由蓝绿色变为黄色 氧化性： A．A B．B C．C D．D 【变式2-2】验证FeSO4的性质，进行如下实验。 实验序号 验证性质 实验装置 试剂X 实验现象 ① 能与某些盐反应 BaCl2溶液 产生白色沉淀 ② 能与碱反应 NaOH溶液 产生白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，一段时间后变成红褐色 ③ 具有氧化性 锌粒 锌粒表面变黑，溶液浅绿色褪去 ④ 具有还原性 KSCN溶液、氯水 滴加KSCN溶液，无明显现象，再滴加氯水，溶液变为红色 下列关于该实验的说法不正确的是 A．①中产生白色沉淀的原因： B．②中沉淀变成红褐色的原因：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 C．③中用镁条(已打磨)替换锌粒，也可以证明FeSO4具有氧化性 D．④中调换试剂的加入顺序，也可以证明FeSO4具有还原性 考点三 铁三角的转化 【例3】下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是 选项 操作和现象 结论或目的 A 向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加溶液滴，溶液呈红色 红砖中含有氧化铁 B 还原得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入溶液，溶液不显红色 被完全还原 C 取少量试样加水溶解，加稀酸化，滴加溶液，溶液变为红色 该试样已经变质 D 向某溶液中通入，然后再加入溶液变红色 原溶液中含有 A．A B．B C．C D．D 解题要点 “铁三角”的重要应用 (1)Fe3＋、Fe2＋的离子共存问题 ①Fe2＋与NO(H＋)、ClO－、MnO、H2O2、Cl2、Br2、Cr2O在溶液中均因发生氧化还原反应不能大量共存 ②Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO、HSO、H2SO3、H2S在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存 ③Fe3＋与SCN－发生络合反应不能大量共存 (2)除杂 溶液 杂质 除杂方法 FeCl2 FeCl3 加过量铁粉后过滤 FeCl3 FeCl2 通Cl2或加氯水或加H2O2 FeCl2 CuCl2 加过量铁粉后过滤 【变式3-1】部分含铁微粒所带的电荷数与其中铁元素化合价的关系如图所示，由该图可预测含铁微粒间相互转化时所需试剂。下列推断不合理的是 A．可用溶液检验 B．常温下，可用材质容器储运浓硫酸 C．与氧化剂在碱性条件下反应可生成 D．若为金属阳离子，可通过与稀溶液反应生成 【变式3-2】熟练掌握物质转化关系对于化学学习和研究具有重要意义。下列选项中的物质按图示路径不能完全实现一步转化的是 选项 X Y Z A Na Na2O2 NaCl B Cl2 NaClO HCl C Fe3O4 FeSO4 Fe D CO2 Na2CO3 NaHCO3 A．A B．B C．C D．D 考点四 Fe3＋的氧化性及性质 【例4】某化学兴趣小组用如图装置进行铁与水蒸气反应的实验并对产物进行探究，实验过程中氮气不参与化学反应。请回答下列问题： (1)实验前应进行的操作是 ；实验时先通入一段时间氮气，目的是 。 (2)装置乙中反应的化学方程式为 ；证明产物中有的现象是 ；装置己中碱石灰的作用是 。 (3)反应结束后，将装置乙硬质玻璃管中的黑色固体溶解在稀硫酸中。经检验，发现酸溶后的溶液中不含，可能的原因是 (写离子方程式)。 【变式4-1】某烧杯中盛有100mL某溶液含有、、，向溶液中缓慢加入铁粉，烧杯中固体质量与加入铁粉质量的关系如图。下列有关说法错误的是 A．a点之前的反应为 B．c点对应的烧杯中固体是混合物 C．原溶液中， D．原溶液中， 【变式4-2】利用金属矿渣(含有、及)制备的实验流程如图。已知煅烧过程中和转化为和CuO。 (1)滤渣1的主要成分为： (写化学式)。 (2)在空气中煅烧的化学方程式为 。 (3)在“还原”步骤，在向酸浸后溶液加入过量铁屑，除了能将转化为外，还能 。若将6g铁粉加入和的混合溶液中，忽略体积变化，充分反应得到溶液和5.2g固体沉淀物。则5.2g固体沉淀物的成分为 (写化学式)；原溶液的物质的量浓度是 ； (4)检验是否完全被还原的实验操作是 。 (5)制备，写出“沉铁”步骤发生反应的离子方程式： 。 基础达标 1．常温下，下列物质可用铁制容器盛装的是 A．浓盐酸 B．浓硫酸 C．氯化铜溶液 D．硫酸铁溶液 2．部分含铁元素物质的类别与相应化合价关系如图所示。下列描述不合理的是 A．a与水蒸气在高温下反应可生成c B．一定条件下，f、g、h均可通过化合反应得到 C．h、i均可用于自来水的消毒和净水 D．可实现的转化 3．某化学兴趣小组设计实验探究铁及其化合物的性质。 (1)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液，生成白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，写出白色沉淀被空气中氧气氧化的化学方程式： 。 (2)向FeCl3溶液中加入铁粉，反应的离子方程式为 。 (3)将FeCl3溶液滴入沸水中，继续加热至液体变为红褐色，得到的分散系是 ，用一束光照射该分散系，可观察到 效应。 (4)实验室配制FeCl2溶液时，需加入少量铁粉，目的是 。 (5)印刷电路板制作原理是：用FeCl3溶液腐蚀覆铜板，写出反应的离子方程式： 。 4．下列各组离子在指定溶液中，一定能大量共存的是 A．NaClO溶液中：、、、 B．酸性溶液中：、、、 C．澄清透明溶液中：、、、 D．滴加几滴KSCN溶液显红色的溶液中：、、、 5．根据实验目的，下列实验操作及现象和结论都正确的是 选项 实验目的 实验操作及现象 结论 A 检验溶液中是否混有 将待测溶液滴入酸性溶液中，紫色褪去 溶液中存在 B 检验溶液中是否含有 向待测溶液中滴加稀盐酸，产生无色、无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体 该溶液中一定含有 C 检验某盐中是否含有 向某盐的溶液中滴入适量稀盐酸，无现象，再滴入溶液产生白色沉淀 该盐中一定含有 D 探究与水反应的产物 将1~2 mL水滴入盛有固体的试管中，再滴入2滴酚酞溶液，溶液变红 反应生成了NaOH A．A B．B C．C D．D 6．下列各组离子在水溶液中能大量共存的是 A．、、、 B．、、、 C．、、、 D．、、、 7．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 取溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡，过一会儿溶液由浅绿色变为无色 Zn的还原性比Fe强 B 向某溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象；再滴加X溶液后，溶液变成红色 X溶液一定是新制氯水 C 向4 mL KBr溶液中加入1 mL新制氯水，振荡，溶液由无色变为浅橙黄色 的氧化性比强 D 在两支烧杯中分别加入一些水，滴入几滴酚酞溶液，再各将一块绿豆大的金属钾/金属钠分别投入其中，都有气体产生，溶液都变红 金属钾与金属钠的化学性质相似 A．A B．B C．C D．D 综合应用 1．铁是一种重要的金属材料，它的单质及化合物在生产生活中应用广泛。 (1)某补铁口服液中含有，为检验其是否被氧化变质，可取少量该口服液，向其中滴加 ，若 ，则说明其已变质。 (2)工业盐的主要成分是，曾多次发生过因误食而中毒的事件，其原因是把人体内的转化为而失去与结合的能力。以上事实说明具有 。 (3)从制造印刷电路板的废液中回收铜，并重新获得溶液的工艺流程如下，某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并重新获得溶液，准备采用下列步骤： 请写出上述流程中加入①和④的有关物质的化学式：① ，④ 。请写出通入⑥反应的离子方程式 。 2．在给定条件下，下列物质间的转化均能一步实现的是 A． B． C． D． 3．钠与水反应、铁与水蒸气反应的实验装置图如下： I．钠与水反应 II．铁与水蒸气反应 下列说法正确的是 A．中钠与水反应的离子方程式： B．II中有肥皂泡产生说明有生成 C．如果II中剩余固体加入过量稀硫酸溶解后，再加入KSCN溶液不变红，不能说明反应未发生 D．II中铁与水蒸气反应的化学方程式： 4．实验小组用如图装置探究、、的氧化性强弱(夹持装置和加热装置已省略，气密性已检验)。 实验过程： 1.打开弹簧夹和，通入一段时间，再将导管插入B中，继续通入一段时间，然后夹紧； II．打开活塞a，滴加一定量浓盐酸后关闭活塞a，给A加热； III．当B中的溶液变为黄色时，停止加热，夹紧； IV．打开活塞b，将少量B中溶液滴入C中，关闭活塞b。 (1)浸有NaOH溶液的棉花上发生反应的离子方程式是 。 (2)B中溶液变黄说明氧化性，反应的离子方程式是 。 (3)为探究和的氧化性强弱，甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，并检测B中黄色溶液和C中混合溶液中的部分微粒，结果如表所示(忽略空气中的影响)。 B中部分微粒 C中部分微粒 甲 既有又有 有 乙 有无 有 丙 有无 有 ①检验B中黄色溶液中含有的试剂是 。 ②进一步检验C中生成的实验操作及现象是 。 ③能证明该实验条件下氧化性的有 (填“甲”，“乙”或“丙”)。不能证明的请说明理由： 。 5．铁元素涉及多样的物质转化。下列转化中，不能通过化合反应一步实现的是 A． B． C． D． 6．下列各组离子在溶液中能大量共存的是 A．、、、 B．、、、 C．、、、 D．、、、 7．下列实验的对应操作中，不合理的是 A．稀释浓硫酸 B．实验室收集氯气 C．证明可被氧化 D．验证铁与水蒸气反应生成了氢气 A．A B．B C．C D．D 8．某小组同学向KI溶液中持续通入过量Cl2，溶液由无色变为棕黄色，一段时间后褪色，推测褪色的原因可能是I2被氧化。为检验高价态碘的存在，分别进行如下实验。 装置 序号 试剂a 现象 ① FeCl2溶液 溶液变黄 ② KI溶液 溶液变黄，滴加淀粉溶液后变蓝 ③ Na2SO3溶液 溶液变黄，滴加淀粉溶液后变蓝 下列说法正确的是 A．持续通入Cl2过程中仅发生反应：Cl2 + 2I-=  2Cl- + I2 B．②中滴加淀粉溶液后变蓝，说明高价态碘参与反应 C．只有③可证实碘元素被氧化至高价态 D．①、②、③中溶液均变黄，说明3个实验都产生了I2 9．铁和铁的化合物在生产生活中都有重要的作用，某小组研究铁与水蒸气的反应，进行了如下实验。 实验i 实验ii 根据实验完成下列问题。 (1)实验i中反应的化学方程式为 。 (2)根据铁粉与水蒸气反应的化学方程式，欲检验产物中的铁元素的价态。 ①实验ii中，向反应后固体加入稀硫酸，反应的离子方程式为 。 ②甲同学通过向试管b中加入试剂X (填化学式)查看溶液是否变红检验溶液中的。 ③实验ii中，试管b中的溶液未呈现红色，用离子方程式表示溶液未呈现红色的原因 。 ④乙同学向试管c中的溶液加入氢氧化钠溶液，现象为 ，写出沉淀颜色发生变化的化学方程式 。 (3)欲检验铁与水蒸气反应产物中的铁元素的价态，需注意什么 。 10．离子检验是化学分析中的重要方法。 I．向一定量的溶液酸化至中通入少量，溶液变黄。 (1)反应的离子方程式是 。 (2)为证明上述反应发生，进行如下实验： ①检验：取少量反应后溶液，加入 (填化学式)，溶液变红，证明有生成。小组同学认为空气中的氧气也可能导致的生成，反应的离子方程式是 。 设计对照实验证实，的产生原因主要是氧化了。 ②检验：小组同学认为不能通过检验证明上述反应的发生，结合化学方程式说明理由： 。 Ⅱ．固体混合物M中含有可能含有，实验室用下列方法成功检验了固体混合物M中的，实验流程如下： 资料：i． ii． (3)沉淀a的主要成分有 (填化学式)。 (4)甲同学认为操作X只需加过量即可检验，结合离子方程式说明理由： 。 拓展培优 1．下列实验操作、现象均正确，且能得出相应结论的是 选项 实验操作 现象 结论 A 高温条件下将水蒸气通过铁粉，再将产生的气体通入肥皂液 产生大量肥皂泡 反应生成了氧气 B 用洁净的玻璃棒蘸取某溶液，在酒精灯外焰上灼烧 火焰为黄色 溶液中含有钠元素 C 将干燥的氯气通入盛有鲜花的集气瓶 鲜花褪色 干燥的氯气有漂白性 D 向少量酸性溶液中滴加溶液并振荡 紫色逐渐消失 将还原 A．A B．B C．C D．D 2．下列除去杂质(括号中的物质为杂质)的方法中，错误的是 A．Cl2(HCl)：通入饱和食盐水中，洗气 B．溶液()：加入过量铁粉，过滤 C．固体()：加入足量的溶液，过滤 D．固体()：加热至恒重 3．离子方程式的书写是学习化学的基本技能。下列离子方程式书写正确的是 A．用稀硫酸与铁丝制取氢气： B．将FeO溶于稀硝酸： C．向氢氧化铜悬浊液中加入稀硫酸： D．向稀溶液中滴加足量NaOH溶液： 4．由下列实验操作及现象所得结论正确的是 选项 实验操作 实验现象 实验结论 A 向某溶液中滴加溶液 产生白色沉淀 该溶液中含有 B 向溶液中滴加几滴氯水，再滴加几滴KSCN溶液 溶液显红色 该溶液已变质 C 向NaBr溶液中滴加过量氯水，再加入淀粉KI溶液 先变橙色，后变蓝色 氧化性： D 用洁净的铂丝蘸取样品，在外焰上灼烧，观察现象 焰色呈黄色 样品中一定含有钠元素 A．A B．B C．C D．D 5．由硫铁矿烧渣(含有Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等)制备绿矾晶体()的一种工艺流程如下图。 (1)酸浸后，溶液中的金属阳离子有 。 (2)沉铁时，H2O2的作用是 。 (3)酸溶时发生反应的离子方程式为 。 (4)还原时加入的试剂X为 。 (5)用晶体配制FeSO4溶液，放置一天后发现产生黄色固体，研究固体的成分及产生的原因。 ①推测放置一天后的FeSO4溶液中存在Fe3+。将产生Fe3+的离子方程式补充完整： ______________________ ②分离出黄色固体，多次洗涤后，用过量稀盐酸将其溶解得到溶液，完成如下实验。 ⅰ．取少量溶液，向其中滴加BaCl2溶液，观察到有白色沉淀产生，证明固体中含有 (填离子符号)。 ⅱ．利用上述溶液设计实验证明固体中不含Fe2+，含有Fe3+。可供选择的试剂有：氯水、H2O2溶液、KSCN溶液、铜粉、KI溶液、淀粉。 实验方案是 (写出实验操作和现象)。 ③查阅资料，不同pH下Fe2+的氧化率随时间的变化如下图。为避免Fe2+被氧化，配制FeSO4溶液时，需加入适量的 。 6．从含有的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下： 则下列说法正确的是 A．试剂a是铁，试剂b是稀硫酸 B．操作、操作、操作所用的仪器完全相同 C．试剂c是氯气，反应的离子方程式为 D．滤液X中可能含有和 7．铁是人体必需的微量元素，铁摄入不足可能引起缺铁性贫血。菠菜中含有比较丰富的铁元素，某研究小组设计如下方案测定铁元素存在形式。 【提出猜想】 假设1：菠菜中铁元素以Fe2+形式存在； 假设2：___________； 假设3：菠菜中铁元素以Fe2+和Fe3+形式存在。 (1)将假设2补充完整： 。 【设计实验方案】 (2)用离子方程式解释加入H2O2的目的是： 。 (3)若观察到 ，则证明假设3成立。 (4)经实验，试管a、b中均无明显现象。为探查原因，查阅资料得知：菠菜中的铁元素以草酸亚铁()的形式存在。难溶于水，高温下可分解产生以及气体产物。 ①经检验，气体产物中含有，由此同学们推测气体中应含有，理由是 。 ②实验证明气体产物为和， 。 【实验反思】 (5)未检测到菠菜中的铁元素，原因可能是 。 【修正实验方案】 (6)①试剂x为 。 ②取适量滤液于试管中，加入铁氰化钾溶液，看到现象 ，证明菠菜中含有+2价铁元素。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $