9.2 探究铁及其化合物的转化 第2课时（同步讲义）化学苏教版必修第二册

本讲义聚焦铁及其化合物的转化，以Fe(OH)₂制备中反应条件控制为核心，衔接铁元素价类二维图构建转化关系，系统对比Fe(OH)₂与Fe(OH)₃的性质，形成从实验操作到理论模型再到性质应用的学习支架。 资料以实验探究为特色，通过Fe(OH)₂制备的关键措施（如煮沸除氧、胶头滴管插入液面下）培养科学探究与实践能力，利用价类二维图深化化学观念，即学即练与综合应用题强化科学思维。课中辅助实验教学与讨论，课后助力知识巩固与查漏补缺，提升对铁及其化合物转化的系统认识。

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2课时 反应条件的控制 教学目标 1、 明确反应条件（温度、浓度、压强、催化剂、反应物接触面积）的核心影响，知道控制条件是调控反应速率、优化反应结果的关键。 2、 掌握常见反应条件的调控方法，能结合具体反应（如合成氨、燃烧、金属与酸反应）说明条件对反应的影响规律。 3、 了解反应条件控制在实验、工业生产、生活中的实际应用，能区分不同场景下的条件选择逻辑。 重点和难点 重点：温度、浓度、压强、催化剂等常见反应条件对反应速率/反应限度的影响规律（基础核心）。 难点：多条件叠加时的综合调控逻辑（如合成氨中温度、压强、催化剂的协同选择，解决“顾此失彼”的矛盾）。 ◆知识点一 制备Fe(OH)2的反应中如何控制反应条件 1、反应条件的控制：反应条件对化学反应的方向、速率和限度都会有不同程度的影响。在研究物质的性质和制备时，应依据化学反应的规律和反应物、生成物的特点，合理选择并控制好反应条件，才能达到预期的效果。 2、Fe(OH)2的制备 (1)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 、 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 特别提醒 B试管中成功制取Fe(OH)2的三个关键措施： 1、煮沸NaOH溶液赶走溶解的氧。 2、采用铁粉和稀H2SO4新制备FeSO4溶液。 3、将吸有NaOH溶液的长胶头滴管插入液面以下，再将NaOH溶液慢慢挤出。 (2)制备Fe(OH)2反应中条件的控制 ①反应的原料必须是 、不含 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。 3、化学反应条件控制的重要性：在化学研究和化学工业中，控制反应条件十分重要。需要严格控制反应的温度、压强，选择合适的催化剂，确定反应物的配比，才能使物质制备的过程得以顺利进行。 特别提醒 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2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 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 即学即练 1．下列关于Fe2+、Fe3+的说法错误的是 A．用KSCN溶液检验FeCl2溶液中是否含有FeCl3 B．向某溶液中加入NaOH溶液得到白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2+，不含有Mg2+ C．用如图装置可以制备Fe(OH)2沉淀 D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化 2．同学们用如图所示实验装置(部分夹持装置省略)制备少量。 请回答下列问题： (1)仪器a的名称为 。 (2)写出铁粉和稀硫酸反应的离子方程式： 。 (3)实验时，先 (填“打开”或“关闭”)止水夹K，然后打开仪器a的玻璃塞和活塞，使稀硫酸与铁粉反应，一段时间后， (填“打开”或“关闭”)止水夹K，约十几秒钟后可观察到装置B中有白色沉淀生成。 (4)将NaOH溶液煮沸的目的是 。 (5)实验结束后，向装置B中通入适量的空气，可观察到的实验现象为 ，此时发生反应的化学方程式为 。 3．下列实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是 A．①② B．①③ C．②③ D．①②③ ◆知识点二 铁及其化合物的相互转化 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： ① ； ② ； ③ ； ④ ； ⑤ ； ⑥ 。 对于陌生物质，先依据物质类别的通性预测其性质，再依据元素价态预测其是否具有氧化性或还原性。 2、铁元素与人体健康 (1)在人体膳食结构中，铁元素有血红素铁和非血红素铁。血红素铁是与血红蛋白、肌红蛋白中的卟啉结合的 ，而非血红素铁则主要以 形式存在于植物中。 (2)血红素铁容易被人体吸收利用，而非血红素铁则需要将三价铁还原为二价铁才能被人体吸收。维生素C具有 ，能将三价铁转化为二价铁，因此进食含铁的植物食品时，要补充一定量的维生素C以促进铁的吸收。 即学即练 1．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． 2．单质M的相关转化如图所示，下列说法正确的是 A．a和单质M反应得到的氧化物中阴阳离子个数比为 B．b、c中所有原子均满足8电子结构 C．d与铁单质可直接化合生成 D．漂白液中加生成，可增强漂白作用，涉及到的离子方程式为： 3．下图为铁元素的价类二维图，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是黑色粉末，在空气中受热迅速发生转化② C．加热发生转化⑥，加入盐酸可实现转化③ D．将新制的接触空气的现象是白色立即变成红棕色 ◆知识点三 铁的氢氧化物 1、物理性质比较 氢氧化物 性质比较 Fe(OH)2 Fe(OH)3 物质类别 二元弱碱 三元弱碱 颜色状态 白色固体 红褐色固体 铁的价态 溶解性 难溶于水 2、化学性质 (1)与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应 ①Fe(OH)2与盐酸反应：Fe(OH)2＋2HCl===FeCl2＋H2O Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋H2O ②Fe(OH)3与盐酸反应：Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O (2)与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应 ①Fe(OH)2与稀硝酸反应： 3FeO＋10H＋＋NO3－===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O ②Fe(OH)3与稀硝酸反应： Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O (3)与还原性酸(如：HI)的反应 ①Fe(OH)2与HI反应： FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O ②Fe(OH)3与HI反应： 2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋6H2O (4)热稳定性：Fe(OH)2、Fe(OH)3受热均分解生成同价态的氧化物 ①Fe(OH)2：Fe(OH)2FeO＋H2O (隔绝空气生成FeO，在空气中最终转化为Fe2O3) ②Fe(OH)3：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O (5)Fe(OH)2的还原性：Fe(OH)2具有强还原性，易被空气中的O2氧化生成Fe(OH)3 ①转化过程中的特殊现象是：白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 ②转化的方程式： ③反应类型： 特别提醒 1、Fe(OH)2在空气中加热，在分解同时被O2氧化，化学方程式为：4Fe(OH)2＋O22Fe2O3＋4H2O，所以在 空气中加热Fe(OH)2得不到FeO 2、Fe(OH)2中的Fe为+2价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性，但以还原性为主，与HNO3、浓硫酸等强氧化性酸发生的氧化还原反应而不是复分解反应 3、Fe(OH)3中的铁为+3价，处于最高价态，只有氧化性，与HNO3、浓硫酸等强氧化性酸时发生的是复分解反应而不能发生氧化还原反应，但与氢碘酸(HI，I—有还原性)反应时则发生氧化还原反应 即学即练 1．下列关于氢氧化亚铁的叙述正确的是 A．氢氧化亚铁为白色可溶性碱 B．氢氧化亚铁在空气中加热可以制备氧化亚铁 C．氢氧化亚铁在空气中可以稳定存在 D．氢氧化亚铁中铁的化合价为+2价 2．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 3．同学们用如图所示的实验装置(夹持装置省略)制备：先关闭K3，打开K1和K2，将装置N中的稀硫酸注入装置M中；一段时间后，调节K1、K2、K3的开关状态，将装置M中生成的溶液注入装置Q中。下列说法错误的是 A．将稀硫酸煮沸后冷却的目的是除去溶液中溶解的 B．“调节K1、K2、K3的开关状态”的操作为打开K1和K3，关闭K2 C．将装置M中生成的溶液注入装置Q中时，可观察到有白色絮状沉淀产生 D．实验结束后将装置Q中注射器的拉杆取下，可观察到白色絮状沉淀直接变为红褐色 1、 氢氧化铁和氢氧化亚铁的制备 1、氢氧化铁的制备 实验原理 可溶性铁盐[FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3]与碱(强碱或弱碱)反应 实验装置 实验操作 ①将NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ ②将氨水滴入Fe2(SO4)3溶液中：Fe3+＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4+ 实验现象 有红褐色沉淀生成 4、氢氧化亚铁的制备 实验原理 可溶性铁盐[FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2]与碱(强碱或弱碱)反应 Fe2+＋2OH－===Fe(OH)2↓ Fe2+＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓＋2NH4+ 实验装置 实验操作 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插入新制备的亚铁盐溶液的液面以下，缓缓挤出NaOH溶液 实验现象 白色沉淀生成，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 化学方程式 ①Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)； ②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 【微点拨】 ①Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配，并放入少量的铁粉以防止Fe2+被氧化成Fe3+ ②为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，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溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液，这样做的目的是防止生成的Fe(OH)2与空气中的氧气接触而被氧化 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、苯或其他密度小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气 实践应用 1．某小组设计如图装置制备较纯净的Fe(OH)2并保持较长时间。已知：苯难溶于水，密度小于水。 下列叙述错误的是 A．图2装置操作方法是先关闭止水夹a，一段时间后再打开a B．利用图1装置制备时将胶头滴管插入液面下再挤压胶头 C．图2装置中铁粉需要稍过量 D．图1中添加苯，起隔离空气作用 2．A、B、C为中学常见单质。常温下，A为固体，B为黄绿色气体，C为无色气体。D、E、F、G、H、X均为化合物，其中X的水溶液是一种强酸，F为强碱且灼烧时火焰为黄色，H在常温下为液体。它们之间的转化关系如图所示(其中某些反应条件和部分生成物已略去)。回答下列问题： (1)D的化学式为 。 (2)写出反应③的化学方程式： 。 (3)反应⑦的化学方程式为 。 (4)的转化还可以通过加入盐酸和双氧水来实现，反应的离子方程式为 ，理论上每消耗6.8 g氧化剂，转移电子的物质的量为 mol。 (5)有如图的4个装置，其中能较长时间看到沉淀的有 (填序号)。 (6)利用废铁屑制备 ⅰ．取10.0 g废铁屑溶于过量稀硫酸中，过滤； ⅱ．向滤液中加入足量氯水； ⅲ．再加入过量的氨水，有沉淀Y生成； ⅳ．过滤，加热沉淀Y至质量不再发生变化，得到12.0 g红棕色的固体。 ①步骤ⅱ中加入氯水后的现象是 。 ②的用途有 (写1条即可)。 ③该废铁屑中铁元素的质量分数为 。 3．现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙以及物质D、E、F、G、H，它们之间的相互转化关系如图所示（图中有些反应的生成物和反应的条件没有标出）。 请根据以上信息完成下列各题： (1)写出下列物质的化学式B ，丙 。 (2)实验室制备黄绿色气体乙的化学方程式中氧化剂与还原剂物质的量之比： ，反应过程⑦可能观察到的实验现象是 ，产生红褐色沉淀的化学方程式是 。 (3)反应③中的离子方程式是 。 (4)向G溶液中通入气体出现淡黄色浑浊，该淡黄色物质为，写出反应的离子方程式是 。 (5)反应⑦中如果可以长时间看到白色沉淀，可采取多种方 （任写1条）。 考点一 Fe(OH)2的制备 【例1】下图中实验装置正确的是 A．制备胶体 B．验证和的热稳定性 C．制备并观察其颜色 D．收集 A．A B．B C．C D．D 解题要点 制备Fe(OH)2的关键是隔绝空气(O2)，可采取的措施有： (1)Fe2＋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。 【变式1-1】铁及其化合物在生产生活中具有重要的应用，甲乙两个实验小组分别对铁及其化合物的性质进行了研究。 I．甲组采用下图所示的装置，利用钠粒、细铁丝和稀盐酸等试剂进行反应制备Fe(OH)2，实验步骤如下： 步骤1：按图示组装仪器，向具支试管中加入2ml左右的稀盐酸，再加入2mL左右的煤油，玻璃管下端粘住一小块钠粒(提前用滤纸吸干表面煤油，切去氧化层)。 步骤2：将铁丝浸入稀盐酸，反应放出H2，待试管内空气排尽后，向上提拉铁丝，使铁丝脱离液面，并关闭弹簧夹：用另一根细铁丝沿玻璃管内将钠粒捣入液体中。 (1)该实验可以较长时间观察到氢氧化亚铁沉淀，则该实验中发生的反应除Fe+2H+=Fe2++H2↑以外，还有 (书写离子方程式)。 (2)捣入钠粒后，预测具支试管中的现象 。 (3)Fe(OH)2在空气中发生颜色变化的原因，用化学方程式进行解释 。 Ⅱ．乙组调研发现市售某种补铁药物的主要成分是硫酸亚铁，然后设计如下实验方案验证补铁药物中含有Fe2+。 方案 试剂X 方案1 1mL 1.0mol·L-1酸性KMnO4溶液 方案2 5滴KSCN溶液、1mL氯水 (4)写出方案1中Fe2+与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式 。 (5)方案2中先加入 (填“5滴KSCN溶液”或“1mL氯水”，下同)，后加入 ，可证明口服液中含有Fe2+。 (6)医生建议服用该补铁药物时搭配维生素C，乙组同学猜测维生素C可将Fe3+转化为Fe2+以利于人体吸收。为了验证这一猜想，设计了如下实验： 实验方案 实验现象 取适量Fe2(SO4)3溶液于试管中，加入维生素C片，振荡溶解后，滴加酸性高锰酸钾溶液。 溶液紫红色褪去 由上述实验能否得出维生素C可将Fe3+转化为Fe2+为的结论？ (填“能”或“否”)，请说明理由： 。实验室保存FeSO4溶液时，为防止Fe2+被氧化需加入 (填化学式)。 【变式1-2】极易被空气中的氧气氧化，常规实验难以长时间观察到纯净的沉淀，因此某兴趣小组针对课本上的制备实验，设计如下三种改进装置，关于这些改进装置以及原装置，下列说法错误的是 A．原装置中实验现象为生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 B．改进装置①中，向溶液中滴加NaOH溶液时，胶头滴管应伸入液面以下以防止生成的被氧化 C．改进装置②中，应先滴入稀硫酸再滴入NaOH溶液，利用稀硫酸与铁粉生成的排尽装置内的空气 D．改进装置③中，A试管反应一段时间后关闭止水夹a，通过将过量NaOH溶液引入A试管中制备 考点二 铁及其化合物的相互转化 【例2】下列物质的转化能一步实现的是 ① ② ③ ④ ⑤ A．①②④ B．③④⑤ C．①②⑤ D．①③⑤ 【变式2-1】铁的化合物在生活中具有广泛的应用，利用铁元素的“价-类”二维图可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系，试回答下列问题： (1)完成反应②的过程，需要加入 (填“氧化剂”或“还原剂”)； (2)若服用的药物胶囊中铬(Cr)含量超标，则人体会受到巨大的伤害。已知中铬元素为价，则其中的铁元素为 价，根据“价-类”二维图，可能具有的性质为 (填序号)； A．只有氧化性 B．只有还原性 C．既有还原性又有氧化性 D．无法判断 (3)已知与可以相互转化，请写出转化为的一个化学方程式 。 【变式2-2】均为中学化学中常见物质，且均含有同一种元素，A为金属单质，它们之间的转化关系如图所示，其中②③反应用到同一种非金属单质(反应条件和其它产物已略去，物质状态均指在常温常压下)。 请回答： I.若E为红棕色粉末状固体，C的溶液遇KSCN溶液时变成红色。 (1)写出A与水蒸气在高温条件下反应的化学方程式 。 (2)③的离子方程式为 。 (3)在B溶液中加入NaOH溶液，并置于空气中，产生的现象为 此过程中发生氧化还原反应的化学方程式 。 II.若C为淡黄色粉末状固体，E可用于焙制糕点的发酵剂。 (4)B的电子式为 ，写出C物质的一个用途 。 (5)将少量的C固体投入到D、E的混合溶液中，完全反应后，溶液中离子数目增大的有 (填离子符号) 考点三 Fe(OH)2的性质 【例3】已知A是一种常见金属，B的俗称为磁性氧化铁，C溶液呈浅绿色。试根据图中转化关系，回答下列问题。 (1)G的化学式为 检验D中阴离子的方法是 。 (2)E在空气中放置容易转化为F，产生的现象为 。 (3)写出A→B转化的化学方程式 。该反应中每消耗0.3molA，可转移电子 mol。 (4)写出D→C转化的离子方程式 。 (5)写出B与盐酸反应的离子方程式 。 【变式3-1】某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和较多的Cu2+。为了减少污染并变废为宝，工厂计划从该废水中回收FeSO4和金属铜。请根据以下流程图，回答下列问题： (1)加入过量铁粉发生反应的离子方程式为： 。 (2)请写出加入试剂⑤的化学式 ，⑥的操作方法是 。 (3)某兴趣小组同学欲鉴别④中的金属阳离子，设计如下实验： Ⅰ．甲同学取2 mL ④溶液，滴加氢氧化钠溶液，产生的现象是 ，产生该现象所涉及的化学方程式为 、 。 Ⅱ．乙同学取2 mL④溶液，先加入几滴 溶液，无明显现象，再加入几滴氯水，现象为： ，其中涉及氧化还原反应的离子方程式为 。 (4)在实验室若用500 mL1.00 mol/L的硫酸与足量的铁粉完全反应来制备FeSO4，请计算在标准状况下产生氢气的体积约为 L。 【变式3-2】一种以废铜屑为原料(主要成分是，含少量的)制备胆矾和的工艺流程如下。 回答下列问题： (1)“滤液1”中所含金属离子为、 ，步骤①中生成的离子方程式为 。 (2)“滤渣2”的成分是Fe和 (填化学式)。 (3)步骤③中发生反应的化学方程式为 ，步骤④的反应条件是 。 (4)步骤⑤的离子方程式为 ，步骤⑥得到的胆矾不能用水洗涤，主要原因是 。 (5)称取2.0g该废铜屑，经以上流程废铜屑中的铜全部用于制备胆矾，最终制得胆矾3.75 g，则废铜屑中的质量分数为 。 基础达标 1．下列反应，其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是 ①金属钠在纯氧中燃烧；②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空气中放置一段时间；③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液；④无水硫酸铜放入医用酒精中。 A．②③①④ B．③②①④ C．③①②④ D．①②③④ 2．下列说法中，不正确的是（  ） A．FeCl3溶液和FeCl2溶液都是黄色的 B．Fe(OH)2是白色的，Fe(OH)3是红褐色的 C．FeO、 Fe2O3都能与盐酸反应 D．FeCl3溶液、FeCl2溶液都能与NaOH溶液反应 3．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)Fe(OH)2很不稳定，露置在空气中容易被氧化，Fe(OH)2被氧化的化学方程为： ；观察到的现象为： ；为了获得白色的Fe(OH)2沉淀，可以用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。 (2)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时你觉得还需加入 。 (3)除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法。 (4)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是 。 4．为了进一步探究铁的氢氧化物的性质，某同学设计了装置用来制备并验证其还原性，实验装置如下图所示： (1)仪器X的名称为 ； (2)制备：实验开始时先将止水夹a （填“打开”或“关闭”），从B上口收集，验纯，纯净后 （填“打开”或“关闭”）止水夹a，将A中溶液压入B中进行反应。 (3)验证还原性：实验完毕，打开b处止水夹，充入一部分空气，此时B瓶中的现象为 ，发生的反应方程式为 。 (4)下列各图中制备的，能较长时间维持白色沉淀的是 （填序号）。 5．回答下列问题。 (1)使用胶头滴管时应在试管口垂直悬滴，让液体直接滴入试管，注意不能插入试管内。但是制备Fe(OH)2时为防止其被 ，需要把长胶头滴管插入到 中再挤压胶头使NaOH溶液滴入FeSO4溶液中，这是胶头滴管使用的特例。 (2)白色絮状沉淀变成 的过程很快，大概只有几秒，但由灰绿色变成红褐色的过程较慢，有时甚至需要一天的时间。 (3)因为Fe(OH)2很容易被空气中的氧气氧化，在制备Fe(OH)2时，应注意来取适当的措施止其接触氧气。如FeSO4溶液要现用现配，且配制 FeSO4溶液的蒸馏水要煮沸除 。为了防止 NaOH溶液加入时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管插入FeSO4溶液的液面下，再挤出 NaOH溶液；还可以在FeSO4液表面加一层植物油等 或向亚铁盐溶液充入 (如H2)等。 6．自来水是自然界中的淡水经过絮凝、沉淀、过滤、消毒等工艺处理后得到的。高铁酸钾(，极易溶于水)是常见的水处理剂，其原理如图所示。下列说法不正确的是 A．的摩尔质量为 B．具有强氧化性 C．此过程中元素被还原 D．该处理剂能净水是因为生成了沉淀 综合应用 1．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Fe2+可被H2O2氧化 D．制备Fe(OH)2 A．A B．B C．C D．D 2．铁为日常生活中用量最大的金属单质。利用如图装置来探究铁与水蒸气的反应： (1)装置B中发生反应的化学方程式为 。 (2)装置A、B加热的先后顺序是 ，装置A中碎瓷片的作用为 。 (3)下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是 (填序号)。利用装置B进行实验，加入试剂并塞紧橡胶塞后先打开止水夹a，其目的是 。 3．下列各图示中能较长时间看到白色沉淀的是 A．①②③ B．②③④ C．①②③④ D．①②④ 4．某小组同学为了获取在制备过程中，沉淀颜色的改变与氧气有关的实验证据，用图示装置进行了如下实验。 实验步骤： I．向瓶中加入饱和溶液，按图示连接装置(夹持装置已略去，气密性已检验)； II．打开磁力搅拌器，立即加入溶液； III．采集三颈瓶内空气中体积分数和溶液中浓度的数据。 实验数据： 回答下列问题： (1)盛放NaOH溶液的仪器名称是 。该仪器外侧导管的作用是 。 (2)搅拌的目的是 。 (3)烧瓶中实验现象为 。利用化学方程式解释上述反应现象 。 (4)通过上述实验，可得到“在制备过程中，沉淀颜色改变与氧气有关”的结论，其实验证据是 。 (5)结合上述实验，提出制备过程中应注意的事项 (回答一项即可)。 5．铁黄(FeOOH)是一种重要的化工产品。 (1)制备铁黄：向一定浓度溶液中加入氨水，产生白色沉淀，并很快变成灰绿色。当滴加氨水至pH为6.0时，停止滴加氨水，开始通氧气，生成铁黄。通入氧气过程中，记录溶液pH变化如图1所示。已知：25℃时，完全沉淀(离子浓度)的pH=8.5。 ①请写出溶液中加入氨水生成白色沉淀的离子方程式 。 ②0~t1时段，溶液pH几乎不变；t1~t2时段，溶液pH明显降低。请结合化学用语解释原因 。 ③实验过程中产生灰绿色物质，甲同学认为该物质是和的混合物，乙同学认为是吸附形成的混合物。设计实验方案验证哪一位同学的观点正确 。 (2)在催化剂α-FeOOH的表面上，分解产生·OH。·OH较和更易与烟气中的NO发生反应生成。当一定浓度溶液与烟气以一定的流速经过装有催化剂α-FeOOH的反应管，NO的脱除效率与温度的关系如图2所示。仅用相同浓度相同流速的溶液通过反应管(无催化剂)进行实验测得：随着温度升高，热分解速率加快，升温至80℃以上，大量汽化。 ①80~120℃时，随着温度升高NO的脱除效率显著提高的原因是 。 ②温度高于180℃，NO的脱除效率降低的原因是 。 6．在一定条件下，铁及其化合物具有如图所示的转化关系。丙为白色固体。请回答下列问题： 已知：A→B表示一定条件下A能一步转化为B，表示A能与B反应。 (1)根据分析可知丙为 （填化学式）；由制得丙时会有其他物质产生，写出生成该物质时观察到的现象： 。 (2)乙既能与反应，又能与反应，乙可能是______。 A．稀硝酸 B．NaOH溶液 C．盐酸溶液 D．HI溶液 (3)工业上高炉炼铁可以实现③的转化，所得到的炽热的铁水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥处理，请结合化学用语解释 。 (4)甲同学进行铝热反应实验得到了一块黑灰色物质。为证明其中含有金属铝，她设计了一个简单实验。该实验所用试剂是 （填化学式）。 (5)乙同学推测灰黑色物质中还含有，为此他设计如下实验：取一小块样品投入到稍过量稀硫酸中，向反应后的混合液中滴加物质甲的溶液，观察到溶液颜色未变红，证明黑灰色物质中不含。则物质甲是 （填化学式）。小金的实验方案是否合理？ （填“合理”或“不合理”），理由： 。 7．铁元素的“价-类”二维图如图，其中M、N、P、Q为四种含铁化合物。下列说法正确的是 A． B．Fe在足量中充分燃烧，生成P C．由反应①可知，的氧化性弱于 D．在空气中对Q充分加热，可得到M 8．含Fe物质的类别和价态关系如图所示，下列推断不合理的是 A．d可以一步转化为h B．在空气中g可以转化为h C．可以实现d→a→c的转化 D．b、d均属于碱性氧化物 9．部分含铁物质的分类与相应铁元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是 A．b为黑色晶体，具有磁性 B．c常用作油漆、涂料、油墨的红色颜料 C．e在潮湿的空气中容易被氧化生成d D．一定条件下，f与g可以相互转化 10．铁及其重要化合物的“价类二维图”如下图所示。 (1)该“价类二维图”中缺失的类别A应为 。 (2)与水蒸气反应制得的化学方程式为 。 (3)，转化为的化学方程式为 。 (4)要实现转化为，可选用足量的 (填序号)，检验可选用 (填序号) A．稀盐酸    B．氯水    C．氢氧化钠溶液    D．溶液    E．KSCN溶液 (5)实验室模拟用溶液腐蚀铜板并从废液中回收和溶液流程如下图所示： ①溶液与铜的反应的离子方程式 。 ②加入过量试剂Y发生的化学方程式为 。 ③下列试剂中，Z可选用的是 (填序号)。 A．锌    B．氯气    C．酸性高锰酸钾溶液 拓展培优 1．铁是人类较早使用的金属之一，铁合金也是用量最大的金属材料。 Ⅰ．请按要求完成下列问题。 (1)电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。 ①写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式 。 ②某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，准备采用下列步骤： 请写出上述过程中滤渣③中所含成分的化学式 ，写出滤液②和滤液⑤合并通入⑥的离子方程式： 。 Ⅱ．实验室用如图所示方法制Fe(OH)2，但一般看不到白色的Fe(OH)2沉淀，原因是Fe(OH)2不稳定，极易被O2氧化生成Fe(OH)3.请回答： (2)向氯化亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液反应的现象是： 。 (3)Fe(OH)2被O2氧化的化学方程式是： 。 (4)实验室保存FeCl2溶液常常加入铁粉，其作用是 (用离子方程式表示)，检验FeCl2溶液是否变质，可向其中加入 (填化学式)溶液，观察现象。 2．铁及其化合物在日常生产生活中有着广泛应用。 Ⅰ.在常温下，与水并不起反应，但在高温下，与水蒸气可发生反应。现设计如下装置完成高温下“Fe与水蒸气反应”的实验，并检验其产物。请回答下列问题： (1)装置B中发生反应的化学方程式为 。 (2)装置C中导管“短进长出”的原因 。 (3)取反应后得到的黑色粉末放入一试管中，加入稀硫酸将固体溶解，再滴加几滴KSCN溶液，振荡，溶液没有出现红色，原因是 (用离子方程式表示)。 Ⅱ.某学生设计了如图装置制备白色固体。 (4)装入试剂后开始实验时，止水夹处于 (填“打开或关闭”)状态，铁粉与稀硫酸制备的作用有 (填编号)。 a.驱赶装置内的空气     b.把Ⅰ中的液体压入Ⅱ中     c.保护白色不被空气氧化 (5)若未排净装置中的空气，则Ⅱ中出现的现象是 ，出现该现象的原因是(用化学方程式说明) 。 3．铁及其化合物在人类的生产、生活中有着重要应用。回答下列问题： (1)人体血红蛋白中含铁元素，它能结合氧分子进行输氧，血红蛋白中铁的价态为 。现有某品牌补铁口服液，检验其中是否含有Fe3＋的具体操作是 。 (2)向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，生成白色沉淀，迅速 (补全实验现象)，发生的氧化还原反应的化学方程式为 。 (3)绿矾在空气中容易被部分氧化[转化为Fe2(SO4)3，不考虑其他反应]，为确定绿矾未被全部氧化，可选择的最佳试剂是 。现取被部分氧化的绿矾晶体溶于稀盐酸后，加入足量的BaCl2溶液，过滤得沉淀4.66g，再通入56mL(标准状况)氯气恰好将其中的Fe2＋完全氧化。计算该晶体中= 。 (4)金是金黄色固体，化学性质不活泼，不但能用作珠宝装饰；在工业与科学技术上也有广泛应用。抗原检测盒中T线处使用的是胶体金(Au)标记物，一种从被FeS2(Fe元素为+2价)包裹的含金矿物中提金的工艺流程如下： ①“预处理”时，FeS2被H2O2氧化为Fe2(SO4)3和H2SO4，写出该反应的离子方程式： 。 ②研究发现H2O2在Fe2＋的催化作用下产生具有强氧化能力的中间体∙OH，∙OH将金表面的FeS2氧化溶出。FeS2溶出率与硫酸浓度的关系如图所示，随着硫酸浓度的增大，FeS2溶出率逐渐提高的主要原因是 。 ③“置换”时需维持无氧环境，其主要原因是 。 ④测定样品中Au的含量：准确称取0.1000g试样，加入王水，将Au转化成具有强氧化性的氯金酸(HAuCl4)，在除去硝酸根后的溶液中，边搅拌边加入过量的0.4000mol/LFeSO4溶液30.00mL，将HAuCl4完全还原为Au；过量的Fe2＋用0.1000mol/L K2Cr2O7溶液氧化，消耗K2Cr2O7溶液18.00mL。则样品中金的质量分数为 (保留3位有效数字)。 已知：3Fe2＋＋AuCl=Au＋3Fe2＋＋4Cl-；6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O 4．利用如图所示装置制取，能较长时间观察到白色沉淀生成，下列分析不正确的是 A．X可以是稀硫酸、稀盐酸 B．实验开始时应先打开止水夹a、b，再向烧瓶中加入X C．实验中关闭止水夹a反应一段时间后，可在烧瓶中观察到白色沉淀 D．反应结束后若夹上止水夹b、关闭分液漏斗活塞，则可较长时间存在 5．A、B、C为中学常见单质。通常状况下，A为固体，B为黄绿色气体，C为无色气体。D、E、F、G、H、X均为化合物，其中X的水溶液是一种强酸，H在常温下为液体。它们之间转化关系如图所示（其中某些反应条件和部分反应物已略去）。请回答下列问题： (1)D物质的化学式为 ，E的俗名为 。 (2)写出反应③的化学方程式： 。 (3)G→D的转化还可以通过加入盐酸和来实现，反应的离子方程式为 。 (4)实验室检验反应⑦生成气体的方法为 。 (5)有如图的4个装置，其中能较长时间看到白色絮状沉淀的有 （填序号）。 6．某化学兴趣小组利用药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，然后用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。下列有关说法错误的是 A．连接好装置后，需检查装置的气密性 B．左侧三颈烧瓶可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气 C．实验时先打开A、关闭B和C，再打开B和C、关闭 D．实验时为防止仪器2中铁粉通过导管进入仪器3中，可将仪器2中的铁粉改成铁钉 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2课时 反应条件的控制 教学目标 1、 明确反应条件（温度、浓度、压强、催化剂、反应物接触面积）的核心影响，知道控制条件是调控反应速率、优化反应结果的关键。 2、 掌握常见反应条件的调控方法，能结合具体反应（如合成氨、燃烧、金属与酸反应）说明条件对反应的影响规律。 3、 了解反应条件控制在实验、工业生产、生活中的实际应用，能区分不同场景下的条件选择逻辑。 重点和难点 重点：温度、浓度、压强、催化剂等常见反应条件对反应速率/反应限度的影响规律（基础核心）。 难点：多条件叠加时的综合调控逻辑（如合成氨中温度、压强、催化剂的协同选择，解决“顾此失彼”的矛盾）。 ◆知识点一 制备Fe(OH)2的反应中如何控制反应条件 1、反应条件的控制：反应条件对化学反应的方向、速率和限度都会有不同程度的影响。在研究物质的性质和制备时，应依据化学反应的规律和反应物、生成物的特点，合理选择并控制好反应条件，才能达到预期的效果。 2、Fe(OH)2的制备 (1)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 特别提醒 B试管中成功制取Fe(OH)2的三个关键措施： 1、煮沸NaOH溶液赶走溶解的氧。 2、采用铁粉和稀H2SO4新制备FeSO4溶液。 3、将吸有NaOH溶液的长胶头滴管插入液面以下，再将NaOH溶液慢慢挤出。 (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。 3、化学反应条件控制的重要性：在化学研究和化学工业中，控制反应条件十分重要。需要严格控制反应的温度、压强，选择合适的催化剂，确定反应物的配比，才能使物质制备的过程得以顺利进行。 特别提醒 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2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 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 即学即练 1．下列关于Fe2+、Fe3+的说法错误的是 A．用KSCN溶液检验FeCl2溶液中是否含有FeCl3 B．向某溶液中加入NaOH溶液得到白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2+，不含有Mg2+ C．用如图装置可以制备Fe(OH)2沉淀 D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化 【答案】B 【详解】A．KSCN溶液可以检验溶液中是否含有，若有，溶液会变红，A正确； B．氢氧化镁为白色沉淀，会被红褐色沉淀掩盖，只能证明含有Fe2+，不能证明不含有Mg2+，B错误； C．A装置中生成硫酸亚铁和氢气，气压增大，打开弹簧夹C，溶液进入到氢氧化钠溶液中，生成氢氧化亚铁沉淀，C正确； D．2Fe3++Fe=3Fe2+，向FeCl2溶液中加入少量铁粉，可以防止Fe2+被氧化，D正确； 故选B。 2．同学们用如图所示实验装置(部分夹持装置省略)制备少量。 请回答下列问题： (1)仪器a的名称为 。 (2)写出铁粉和稀硫酸反应的离子方程式： 。 (3)实验时，先 (填“打开”或“关闭”)止水夹K，然后打开仪器a的玻璃塞和活塞，使稀硫酸与铁粉反应，一段时间后， (填“打开”或“关闭”)止水夹K，约十几秒钟后可观察到装置B中有白色沉淀生成。 (4)将NaOH溶液煮沸的目的是 。 (5)实验结束后，向装置B中通入适量的空气，可观察到的实验现象为 ，此时发生反应的化学方程式为 。 【答案】(1)分液漏斗 (2) (3)打开 关闭 (4)除去溶液中溶解的，防止生成的被氧化 (5)白色沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后出现红褐色物质 【详解】（1）由仪器构造可知，仪器a的名称是分液漏斗； （2）铁粉和稀硫酸反应生成和，其离子方程式为：； （3）由分析可知，实验时，先打开止水夹K，然后打开仪器a的玻璃塞和活塞，使稀硫酸与铁粉反应，以排净装置内的空气，一段时间后，关闭止水夹K，装置A中继续生成，导致气压增大，溶液被压入至装置B中，约十几秒钟后可观察到装置B中有白色沉淀生成； （4）易被氧化为，在溶液中的溶解度随温度升高而减小。则将NaOH溶液煮沸的目的是：除去溶液中溶解的，防止生成的被氧化； （5）接触空气后会被氧化为，向装置B中通入适量的空气，可观察到的实验现象为：白色沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后出现红褐色物质，此时发生反应的化学方程式为：。 3．下列实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是 A．①② B．①③ C．②③ D．①②③ 【答案】B 【详解】①稀硫酸和铁粉反应生成硫酸亚铁，生成的氢气排出空气，胶头滴管伸入FeSO4溶液液面下挤出NaOH溶液，生成的Fe(OH)2不容易被氧化成Fe(OH)3，能较长时间观察到白色沉淀，故①正确； ②在空气中滴加NaOH溶液，容易带入氧气，生成的Fe(OH)2容易被氧化成Fe(OH)3，不能较长时间观察到白色沉淀，故②错误； ③密度：植物油＜水，植物油在上层，隔绝空气，胶头滴管伸入FeSO4溶液液面下挤出NaOH溶液，生成的Fe(OH)2不容易被氧化成Fe(OH)3，能较长时间观察到白色沉淀，故③正确； 故选B。 ◆知识点二 铁及其化合物的相互转化 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＋。 对于陌生物质，先依据物质类别的通性预测其性质，再依据元素价态预测其是否具有氧化性或还原性。 2、铁元素与人体健康 (1)在人体膳食结构中，铁元素有血红素铁和非血红素铁。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。 (2)血红素铁容易被人体吸收利用，而非血红素铁则需要将三价铁还原为二价铁才能被人体吸收。维生素C具有还原性，能将三价铁转化为二价铁，因此进食含铁的植物食品时，要补充一定量的维生素C以促进铁的吸收。 即学即练 1．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。 2．单质M的相关转化如图所示，下列说法正确的是 A．a和单质M反应得到的氧化物中阴阳离子个数比为 B．b、c中所有原子均满足8电子结构 C．d与铁单质可直接化合生成 D．漂白液中加生成，可增强漂白作用，涉及到的离子方程式为： 【答案】A 【详解】A．和Na反应得到的氧化物可能为：或，不管是还是，其结构中的阴阳离子个数比均为，A正确； B．氧化物c为，其C原子和O原子均满足8电子结构；氧化物b为，O原子满足8电子结构而H原子不满足8电子结构，B错误； C．Fe和反应只能生成，不能直接得到，C错误； D．为弱酸，在离子方程式中要书写成化学式，则反应的离子方程式为：，D错误； 故答案为：A。 3．下图为铁元素的价类二维图，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是黑色粉末，在空气中受热迅速发生转化② C．加热发生转化⑥，加入盐酸可实现转化③ D．将新制的接触空气的现象是白色立即变成红棕色 【答案】C 【详解】A．铁与高温水蒸气的反应为，得到的，而转化①得到的是，A错误； B．FeO在空气中受热会被氧化变为黑色的，不是，B错误； C．将加热发生分解反应，符合转化⑥；在中加入盐酸，发生反应的离子方程式为：，符合转化③，C正确； D．新制的接触空气会先由白色变为灰绿色，然后过段时间后才最终转化为红褐色，D错误； 故答案为：C。 ◆知识点三 铁的氢氧化物 1、物理性质比较 氢氧化物 性质比较 Fe(OH)2 Fe(OH)3 物质类别 二元弱碱 三元弱碱 颜色状态 白色固体 红褐色固体 铁的价态 ＋2 ＋3 溶解性 难溶于水 2、化学性质 (1)与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应 ①Fe(OH)2与盐酸反应：Fe(OH)2＋2HCl===FeCl2＋H2O Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋H2O ②Fe(OH)3与盐酸反应：Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O (2)与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应 ①Fe(OH)2与稀硝酸反应：3Fe(OH)2＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O 3FeO＋10H＋＋NO3－===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O ②Fe(OH)3与稀硝酸反应：Fe(OH)3＋3HNO3===Fe(NO3)3＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O (3)与还原性酸(如：HI)的反应 ①Fe(OH)2与HI反应：Fe(OH)2＋2HI===FeI2＋H2O FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O ②Fe(OH)3与HI反应：2Fe(OH)3＋6HI===2FeI2＋I2＋6H2O 2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋6H2O (4)热稳定性：Fe(OH)2、Fe(OH)3受热均分解生成同价态的氧化物 ①Fe(OH)2：Fe(OH)2FeO＋H2O (隔绝空气生成FeO，在空气中最终转化为Fe2O3) ②Fe(OH)3：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O (5)Fe(OH)2的还原性：Fe(OH)2具有强还原性，易被空气中的O2氧化生成Fe(OH)3 ①转化过程中的特殊现象是：白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 ②转化的方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 ③反应类型：化合反应、氧化还原反应 特别提醒 1、Fe(OH)2在空气中加热，在分解同时被O2氧化，化学方程式为：4Fe(OH)2＋O22Fe2O3＋4H2O，所以在 空气中加热Fe(OH)2得不到FeO 2、Fe(OH)2中的Fe为+2价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性，但以还原性为主，与HNO3、浓硫酸等强氧化性酸发生的氧化还原反应而不是复分解反应 3、Fe(OH)3中的铁为+3价，处于最高价态，只有氧化性，与HNO3、浓硫酸等强氧化性酸时发生的是复分解反应而不能发生氧化还原反应，但与氢碘酸(HI，I—有还原性)反应时则发生氧化还原反应 即学即练 1．下列关于氢氧化亚铁的叙述正确的是 A．氢氧化亚铁为白色可溶性碱 B．氢氧化亚铁在空气中加热可以制备氧化亚铁 C．氢氧化亚铁在空气中可以稳定存在 D．氢氧化亚铁中铁的化合价为+2价 【答案】D 【详解】A．氢氧化亚铁是一种白色难溶性碱，A错误； B．氢氧化亚铁在空气中加热时，空气中的氧气会将其氧化生成而非氧化亚铁，B错误； C．氢氧化亚铁在空气中易被氧气氧化，无法在空气中稳定存在，C错误； D．铁在氢氧化亚铁中的化合价为+2价，D正确； 故选D。 2．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。 3．同学们用如图所示的实验装置(夹持装置省略)制备：先关闭K3，打开K1和K2，将装置N中的稀硫酸注入装置M中；一段时间后，调节K1、K2、K3的开关状态，将装置M中生成的溶液注入装置Q中。下列说法错误的是 A．将稀硫酸煮沸后冷却的目的是除去溶液中溶解的 B．“调节K1、K2、K3的开关状态”的操作为打开K1和K3，关闭K2 C．将装置M中生成的溶液注入装置Q中时，可观察到有白色絮状沉淀产生 D．实验结束后将装置Q中注射器的拉杆取下，可观察到白色絮状沉淀直接变为红褐色 【答案】D 【详解】A．煮沸稀硫酸可除去溶液中溶解的氧气，防止生成的被氧化，A说法正确； B．打开K1和K3、关闭K2时，装置M中生成的会使内部压强增大，从而将溶液压入装置Q，该操作合理，B说法正确； C．溶液与NaOH溶液反应生成，其为白色絮状沉淀，C说法正确； D．实验结束后取下装置Q注射器的拉杆，空气进入装置，但变为红褐色是逐渐氧化的过程，并非直接变为，D说法错误； 故答案选D。 1、 氢氧化铁和氢氧化亚铁的制备 1、氢氧化铁的制备 实验原理 可溶性铁盐[FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3]与碱(强碱或弱碱)反应 实验装置 实验操作 ①将NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ ②将氨水滴入Fe2(SO4)3溶液中：Fe3+＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4+ 实验现象 有红褐色沉淀生成 4、氢氧化亚铁的制备 实验原理 可溶性铁盐[FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2]与碱(强碱或弱碱)反应 Fe2+＋2OH－===Fe(OH)2↓ Fe2+＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓＋2NH4+ 实验装置 实验操作 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插入新制备的亚铁盐溶液的液面以下，缓缓挤出NaOH溶液 实验现象 白色沉淀生成，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 化学方程式 ①Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)； ②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 【微点拨】 ①Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配，并放入少量的铁粉以防止Fe2+被氧化成Fe3+ ②为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，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溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液，这样做的目的是防止生成的Fe(OH)2与空气中的氧气接触而被氧化 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、苯或其他密度小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气 实践应用 1．某小组设计如图装置制备较纯净的Fe(OH)2并保持较长时间。已知：苯难溶于水，密度小于水。 下列叙述错误的是 A．图2装置操作方法是先关闭止水夹a，一段时间后再打开a B．利用图1装置制备时将胶头滴管插入液面下再挤压胶头 C．图2装置中铁粉需要稍过量 D．图1中添加苯，起隔离空气作用 【答案】A 【详解】A．图2装置中有两个作用：一是利用氢气排出装置内空气，二是利用氢气产生气压将硫酸亚铁溶液由左侧试管压入右侧试管，与反应生成，操作是先打开止水夹a，利用氢气排空气，后关闭止水夹a，利用压强将硫酸亚铁溶液压入右侧试管中，A错误； B．将长胶头滴管伸入液面下，上层液体起液封作用，B正确； C．铁粉过量，能使稀硫酸完全反应产生足够的排尽装置内空气，且，避免生成三价铁离子，C正确； D．制备纯关键是排除干扰，苯的密度比水小，可隔离空气和硫酸亚铁接触，避免空气中氧化，D正确； 故答案选A。 2．A、B、C为中学常见单质。常温下，A为固体，B为黄绿色气体，C为无色气体。D、E、F、G、H、X均为化合物，其中X的水溶液是一种强酸，F为强碱且灼烧时火焰为黄色，H在常温下为液体。它们之间的转化关系如图所示(其中某些反应条件和部分生成物已略去)。回答下列问题： (1)D的化学式为 。 (2)写出反应③的化学方程式： 。 (3)反应⑦的化学方程式为 。 (4)的转化还可以通过加入盐酸和双氧水来实现，反应的离子方程式为 ，理论上每消耗6.8 g氧化剂，转移电子的物质的量为 mol。 (5)有如图的4个装置，其中能较长时间看到沉淀的有 (填序号)。 (6)利用废铁屑制备 ⅰ．取10.0 g废铁屑溶于过量稀硫酸中，过滤； ⅱ．向滤液中加入足量氯水； ⅲ．再加入过量的氨水，有沉淀Y生成； ⅳ．过滤，加热沉淀Y至质量不再发生变化，得到12.0 g红棕色的固体。 ①步骤ⅱ中加入氯水后的现象是 。 ②的用途有 (写1条即可)。 ③该废铁屑中铁元素的质量分数为 。 【答案】(1) (2) (3) (4) 0.4 (5)③④ (6) ①浅绿色溶液变黄 用作红色颜料 84% 【详解】（1）根据以上分析，D的化学式为； （2）反应③是Fe3O4和盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁、水，反应的化学方程式为； （3）反应⑦是铁和水蒸气在高温条件下生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为； （4）FeCl2在酸性条件下被双氧水氧化为FeCl3，反应的离子方程式为，双氧水中氧元素化合价由-1降低为-2，双氧水是氧化剂，理论上每消耗6.8 g双氧水，转移电子的物质的量为mol。 （5）溶液与NaOH溶液反应可以生成白色沉淀，但生成的易被氧化为红褐色，若要较长时间看到白色絮状沉淀需隔绝空气或排出装置中的空气。 ①铁与稀盐酸反应生成的氢气能排出右侧试管中的空气，且无法通过关闭止水夹将氢氧化钠溶液压入右侧试管，也无法将氯化亚铁溶液压入左侧试管，无法得到，故不选①； ②没有隔离空气，故反应生成的会被氧化，故不选②； ③植物油隔离空气，反应生成的不被氧化，故选③； ④铁与硫酸反应生成的氢气排净了空气，再将NaOH溶液加入试管中反应，生成的不被氧化，故选④； 选③④； （6）废铁屑溶于过量稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，过滤后滤液中含有，向滤液中加入足量氯水，能将氧化为；加入过量氨水后，与氨水反应生成红褐色的氢氧化铁沉淀；加热沉淀至质量不再发生变化，得到红棕色固体； ①亚铁离子被氧化为铁离子，因此现象为浅绿色溶液变黄； ②可用作红色颜料； ③根据铁元素守恒，中铁的质量等于废铁屑中铁的质量，，则废铁屑中铁的质量分数为。 3．现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙以及物质D、E、F、G、H，它们之间的相互转化关系如图所示（图中有些反应的生成物和反应的条件没有标出）。 请根据以上信息完成下列各题： (1)写出下列物质的化学式B ，丙 。 (2)实验室制备黄绿色气体乙的化学方程式中氧化剂与还原剂物质的量之比： ，反应过程⑦可能观察到的实验现象是 ，产生红褐色沉淀的化学方程式是 。 (3)反应③中的离子方程式是 。 (4)向G溶液中通入气体出现淡黄色浑浊，该淡黄色物质为，写出反应的离子方程式是 。 (5)反应⑦中如果可以长时间看到白色沉淀，可采取多种方 （任写1条）。 【答案】(1) Al HCl (2) 1:2 白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 (3) (4) (5)配制溶液的蒸馏水煮沸、胶头滴管末端伸入氯化亚铁液面下滴加氢氧化钠溶液、氯化亚铁液面上加入一层煤油隔绝空气（任写1条） 【详解】（1）根据上述分析，B是Al，丙是HCl。 （2）二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应制备Cl₂的化学方程式为：，在此反应中，MnO2是氧化剂，HCl是还原剂（2 个，另外2 个HCl未被氧化），氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2。反应⑦是FeCl2与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2在空气中迅速被氧化为Fe(OH)3，实验现象为：白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。对应的化学方程式为：。 （3）反应③是Al与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠和H2，离子方程式为：。 （4）G溶液是FeCl3，通入H2S后，Fe3+将S2-氧化为S，自身被还原为Fe2+，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：。 （5）反应⑦中如果可以长时间看到白色沉淀，则需要隔绝氧气防止氢氧化亚铁被氧化，所以可以：配制溶液的蒸馏水煮沸、胶头滴管末端伸入氯化亚铁液面下滴加氢氧化钠溶液、氯化亚铁液面上加入一层煤油隔绝空气。 考点一 Fe(OH)2的制备 【例1】下图中实验装置正确的是 A．制备胶体 B．验证和的热稳定性 C．制备并观察其颜色 D．收集 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．饱和氯化铁溶液与NaOH反应生成沉淀，应向沸水中滴加饱和氯化铁溶液制备胶体，故A错误； B．只有碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳，二氧化碳使石灰水变浑浊，碳酸钠加热不分解，图中装置可验证NaHCO3和Na2CO3的热稳定性，故B正确； C．生成的氢氧化亚铁易被氧化，图中没有隔绝空气，不能制备Fe(OH)2并观察其颜色，故C错误； D．氯气的密度大于空气的密度，应长导管进气收集，故D错误； 故选：B。 解题要点 制备Fe(OH)2的关键是隔绝空气(O2)，可采取的措施有： (1)Fe2＋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。 【变式1-1】铁及其化合物在生产生活中具有重要的应用，甲乙两个实验小组分别对铁及其化合物的性质进行了研究。 I．甲组采用下图所示的装置，利用钠粒、细铁丝和稀盐酸等试剂进行反应制备Fe(OH)2，实验步骤如下： 步骤1：按图示组装仪器，向具支试管中加入2ml左右的稀盐酸，再加入2mL左右的煤油，玻璃管下端粘住一小块钠粒(提前用滤纸吸干表面煤油，切去氧化层)。 步骤2：将铁丝浸入稀盐酸，反应放出H2，待试管内空气排尽后，向上提拉铁丝，使铁丝脱离液面，并关闭弹簧夹：用另一根细铁丝沿玻璃管内将钠粒捣入液体中。 (1)该实验可以较长时间观察到氢氧化亚铁沉淀，则该实验中发生的反应除Fe+2H+=Fe2++H2↑以外，还有 (书写离子方程式)。 (2)捣入钠粒后，预测具支试管中的现象 。 (3)Fe(OH)2在空气中发生颜色变化的原因，用化学方程式进行解释 。 Ⅱ．乙组调研发现市售某种补铁药物的主要成分是硫酸亚铁，然后设计如下实验方案验证补铁药物中含有Fe2+。 方案 试剂X 方案1 1mL 1.0mol·L-1酸性KMnO4溶液 方案2 5滴KSCN溶液、1mL氯水 (4)写出方案1中Fe2+与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式 。 (5)方案2中先加入 (填“5滴KSCN溶液”或“1mL氯水”，下同)，后加入 ，可证明口服液中含有Fe2+。 (6)医生建议服用该补铁药物时搭配维生素C，乙组同学猜测维生素C可将Fe3+转化为Fe2+以利于人体吸收。为了验证这一猜想，设计了如下实验： 实验方案 实验现象 取适量Fe2(SO4)3溶液于试管中，加入维生素C片，振荡溶解后，滴加酸性高锰酸钾溶液。 溶液紫红色褪去 由上述实验能否得出维生素C可将Fe3+转化为Fe2+为的结论？ (填“能”或“否”)，请说明理由： 。实验室保存FeSO4溶液时，为防止Fe2+被氧化需加入 (填化学式)。 【答案】(1)2Na+2H2O+Fe2+=Fe(OH)2↓+2Na++H2↑ (2)钠在煤油与稀盐酸液面交界处上下移动，并有气泡产生，很快出现白色沉淀 (3)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 (4) (5) 5滴KSCN溶液 1mL氯水 (6)否 维生素C可能过量，也能使酸性高锰酸钾溶液褪色 Fe 【详解】（1）将铁丝浸入盐酸，反应放出氢气，化学方程式为Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，待试管内空气排尽后，向上提拉铁丝，使铁丝脱离液面，关闭弹簧夹，用另一根细铁丝沿玻璃管内将钠粒捣入液体中，发生反应的离子方程式为：2Na+2H2O+Fe2+=Fe(OH)2↓+2Na++H2↑。 （2）金属钠的密度大于煤油、小于水，能和盐酸剧烈反应产生氢气、氢氧化钠，氢氧化钠和氯化亚铁之间反应生成白色沉淀，因此实验中会看到：钠在煤油与稀盐酸液面交界处上下移动，并有气泡产生，很快出现白色沉淀。 （3）Fe(OH)2白色沉淀再空气中易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。 （4）酸性KMnO4溶液具有氧化性，可将Fe2+氧化为Fe3+，Mn元素还原为Mn2+，离子方程式为。 （5）方案2中先加入5滴KSCN溶液，溶液不变红，后加入氯水，溶液变红，可证明口服液中含有Fe2+，不含有Fe3+。 （6）维生素C具有还原性，实验中维生素C可能过量，也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，因此上述实验不能得出维生素C可将Fe3+转化为Fe2+；Fe可将Fe3+还原为Fe2+，因此实验室保存FeSO4溶液时，为防止Fe2+被氧化需加入Fe，故答案为：否；维生素C可能过量，也能使酸性高锰酸钾溶液褪色；Fe。 【变式1-2】极易被空气中的氧气氧化，常规实验难以长时间观察到纯净的沉淀，因此某兴趣小组针对课本上的制备实验，设计如下三种改进装置，关于这些改进装置以及原装置，下列说法错误的是 A．原装置中实验现象为生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 B．改进装置①中，向溶液中滴加NaOH溶液时，胶头滴管应伸入液面以下以防止生成的被氧化 C．改进装置②中，应先滴入稀硫酸再滴入NaOH溶液，利用稀硫酸与铁粉生成的排尽装置内的空气 D．改进装置③中，A试管反应一段时间后关闭止水夹a，通过将过量NaOH溶液引入A试管中制备 【答案】D 【详解】A．原装置中，氢氧化亚铁易被空气氧化为氢氧化铁，现象是白色沉淀迅速变灰绿、最终变红褐，A正确； B．改进装置①中，将胶头滴管伸入液面下，避免了滴加氢氧化钠溶液的过程中氧气的引入，且硫酸亚铁溶液上面覆盖苯能隔绝空气，则生成的氢氧化亚铁基本不会被氧气氧化，故B正确； C．改进装置②中，先加稀硫酸，Fe与酸反应生成氢气，氢气可排出装置内空气，再加入NaOH时能减少生成的氢氧化亚铁与氧气接触，C正确； D．改进装置③中，A试管中铁与稀硫酸反应生成氢气，关闭止水夹a，A中压强增大，会将硫酸亚铁溶液压入B试管（含过量NaOH），从而制备氢氧化亚铁，不可能将过量NaOH溶液引入A试管中，D错误； 故答案为D。 考点二 铁及其化合物的相互转化 【例2】下列物质的转化能一步实现的是 ① ② ③ ④ ⑤ A．①②④ B．③④⑤ C．①②⑤ D．①③⑤ 【答案】D 【详解】①CaO与水反应得到Ca(OH)2，Ca(OH)2加盐酸得到CaCl2，CaCl2与Na2CO3反应得到CaCO3，CaCO3与盐酸反应得到CO2，CO2溶于水得到H2CO3，①均一步能实现； ②中CuO→Cu(OH)2不能一步实现； ③Cl2→NaClO加NaOH，NaClO→NaHCO3通CO2，NaHCO3→BaCO3加Ba(OH)2，BaCO3→BaCl2加HCl，BaCl2→HCl加H2SO4，均能一步实现； ④中Al2O3→Al(OH)3不能一步实现； ⑤Fe→FeCl2加HCl，FeCl2→FeCl3加Cl2，FeCl3→Fe(OH)3加NaOH，Fe(OH)3→Fe2O3加热，Fe2O3→Fe加CO还原，均能一步实现； ①③⑤均能一步实现；故答案选D。 【变式2-1】铁的化合物在生活中具有广泛的应用，利用铁元素的“价-类”二维图可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系，试回答下列问题： (1)完成反应②的过程，需要加入 (填“氧化剂”或“还原剂”)； (2)若服用的药物胶囊中铬(Cr)含量超标，则人体会受到巨大的伤害。已知中铬元素为价，则其中的铁元素为 价，根据“价-类”二维图，可能具有的性质为 (填序号)； A．只有氧化性 B．只有还原性 C．既有还原性又有氧化性 D．无法判断 (3)已知与可以相互转化，请写出转化为的一个化学方程式 。 【答案】(1)氧化剂 (2) +2 C (3)2FeCl3+Fe=3FeCl2或2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2或其他合理答案 【详解】（1）反应②是由转化为的过程，其中元素的化合价由+2价升高到+3价，被氧化，则需加入氧化剂。 （2）设铁元素化合价为，根据化合物中各元素化合价代数和为0，则有：，即，故铁元素为+2价。中铁元素为+2价，根据“价-类”二维图，处于铁元素的中间价态，其化合价既可以升高也可以降低，则可能具有的性质为既有还原性又有氧化性，故选C。 （3）根据二者化合价特点，相互转化关系为，根据题意，故方程式可以为：等。 【变式2-2】均为中学化学中常见物质，且均含有同一种元素，A为金属单质，它们之间的转化关系如图所示，其中②③反应用到同一种非金属单质(反应条件和其它产物已略去，物质状态均指在常温常压下)。 请回答： I.若E为红棕色粉末状固体，C的溶液遇KSCN溶液时变成红色。 (1)写出A与水蒸气在高温条件下反应的化学方程式 。 (2)③的离子方程式为 。 (3)在B溶液中加入NaOH溶液，并置于空气中，产生的现象为 此过程中发生氧化还原反应的化学方程式 。 II.若C为淡黄色粉末状固体，E可用于焙制糕点的发酵剂。 (4)B的电子式为 ，写出C物质的一个用途 。 (5)将少量的C固体投入到D、E的混合溶液中，完全反应后，溶液中离子数目增大的有 (填离子符号) 【答案】(1) (2) (3)先产生白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 (4)    供氧剂或漂白剂 (5) 【详解】（1）Fe与水蒸气高温反应的化学方程式为：； （2）反应③是转化为的过程，可通入实现，离子方程式为：； （3）B溶液含，在含有的溶液中加入NaOH溶液，产生白色沉淀，再被氧化为红褐色沉淀，现象为：先产生白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；此过程中发生氧化还原反应的化学方程式为：，故答案为：先产生白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；； （4）由分析可知，B为，电子式为，C是，可作为供氧剂或漂白剂，故答案为：；供氧剂或漂白剂； （5）投入、混合溶液中发生反应： 与水反应：； 与反应：；因此溶液中离子数目增大的是，故答案为：。 考点三 Fe(OH)2的性质 【例3】已知A是一种常见金属，B的俗称为磁性氧化铁，C溶液呈浅绿色。试根据图中转化关系，回答下列问题。 (1)G的化学式为 检验D中阴离子的方法是 。 (2)E在空气中放置容易转化为F，产生的现象为 。 (3)写出A→B转化的化学方程式 。该反应中每消耗0.3molA，可转移电子 mol。 (4)写出D→C转化的离子方程式 。 (5)写出B与盐酸反应的离子方程式 。 【答案】(1) Fe2O3 取少量溶液于试管中，滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则溶液中含有氯离子 (2)白色迅速变为灰绿色最后变为红褐色 (3)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 0.8mol (4)Fe+2Fe3+=3Fe2+ (5)Fe3O4 + 8H+ =2 Fe3++ Fe2++ 4H2O 【详解】（1）G的化学式为Fe2O3，D为FeCl3，检验D中阴离子的方法是取少量溶液于试管中，滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则溶液中含有氯离子。 （2）E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，E在空气中放置容易转化为F，产生的现象为白色迅速变为灰绿色最后变为红褐色。 （3）A为Fe，B为Fe3O4，A→B转化的化学方程式3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。3molFe反应，转移8mol电子，故该反应中每消耗0.3molA，可转移电子0.8mol。 （4）D为FeCl3，C为FeCl2；D→C转化的离子方程式Fe+2Fe3+=3Fe2+。 （5）B为Fe3O4，B与盐酸反应的离子方程式Fe3O4 + 8H+ =2 Fe3++ Fe2++ 4H2O。 【变式3-1】某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和较多的Cu2+。为了减少污染并变废为宝，工厂计划从该废水中回收FeSO4和金属铜。请根据以下流程图，回答下列问题： (1)加入过量铁粉发生反应的离子方程式为： 。 (2)请写出加入试剂⑤的化学式 ，⑥的操作方法是 。 (3)某兴趣小组同学欲鉴别④中的金属阳离子，设计如下实验： Ⅰ．甲同学取2 mL ④溶液，滴加氢氧化钠溶液，产生的现象是 ，产生该现象所涉及的化学方程式为 、 。 Ⅱ．乙同学取2 mL④溶液，先加入几滴 溶液，无明显现象，再加入几滴氯水，现象为： ，其中涉及氧化还原反应的离子方程式为 。 (4)在实验室若用500 mL1.00 mol/L的硫酸与足量的铁粉完全反应来制备FeSO4，请计算在标准状况下产生氢气的体积约为 L。 【答案】(1)Cu2++Fe=Cu+Fe2+ (2)稀H2SO4 过滤 (3)先产生白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色； FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 KSCN 溶液变为血红色 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- (4)11.2 【分析】向废水(含有大量的FeSO4和较多的Cu2+)中加入过量铁粉，Cu2+全部被铁粉还原为Cu，再过滤得到的①是滤渣，主要含有Cu、Fe，②是FeSO4滤液；向含有Cu、Fe的滤渣中加入稀H2SO4，铁与稀H2SO4反应转化为FeSO4，铜与稀H2SO4不反应，操作⑥为过滤，得到的③是Cu，滤液④是FeSO4溶液，将其与滤液②合并，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、干燥 得到FeSO4·7H2O，据此解答。 【详解】（1）向含有大量的FeSO4和较多的Cu2+的废水中加入过量Fe粉，Cu2+全部被铁粉还原为Cu，反应的离子方程式为：Cu2++Fe=Cu+Fe2+； （2）根据上述分析可知，试剂⑤是稀H2SO4，⑥的操作方法是过滤； （3）④为FeSO4溶液，欲鉴别的金属阳离子为Fe2+。 Ⅰ．甲同学取2 mL FeSO4溶液，滴加氢氧化钠溶液，先发生反应：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4，反应产生Fe(OH)2白色沉淀，Fe(OH)2不稳定，容易被溶解在溶液中的O2氧化成红褐色的Fe(OH)3沉淀，发生反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，产生的现象是：先产生白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，产生该现象所涉及的化学方程式为：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3； Ⅱ．乙同学取2 mL FeSO4溶液，先加入几滴KSCN溶液，无明显现象，再加入几滴氯水，现象为：溶液变为血红色，证明反应前的溶液中不含有Fe3+，反应后的溶液中含有Fe3+，说明该Fe3+是Fe2+被Cl2氧化产生，其中涉及氧化还原反应的离子方程式为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-； （4）Fe与稀H2SO4会发生置换反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，Fe足量，500 mL1.00 mol/L H2SO4中含有n(H2SO4)=0.5 L×1.00 mol/L=0.5 mol，与足量Fe反应产生H2的物质的量是n(H2)=n(H2SO4)=0.5 mol，在标准状况下的体积约为V(H2)=0.5 mol×22.4 L/mol=11.2 L。 【变式3-2】一种以废铜屑为原料(主要成分是，含少量的)制备胆矾和的工艺流程如下。 回答下列问题： (1)“滤液1”中所含金属离子为、 ，步骤①中生成的离子方程式为 。 (2)“滤渣2”的成分是Fe和 (填化学式)。 (3)步骤③中发生反应的化学方程式为 ，步骤④的反应条件是 。 (4)步骤⑤的离子方程式为 ，步骤⑥得到的胆矾不能用水洗涤，主要原因是 。 (5)称取2.0g该废铜屑，经以上流程废铜屑中的铜全部用于制备胆矾，最终制得胆矾3.75 g，则废铜屑中的质量分数为 。 【答案】(1) (2)Cu (3) 加热 (4) 胆矾易溶于水 (5)48% 【详解】（1）由分析可知，滤液1为硫酸铜、硫酸亚铁的混合溶液，溶液中的金属阳离子为铜离子和亚铁离子；步骤①中生成铜离子的反应为溶液中的铁离子与铜反应生成铜离子和亚铁离子，反应的离子方程式为：； （2）由分析可知，滤渣2的主要成分为铁和铜； （3）由分析可知，步骤③中发生的反应为氢氧化亚铁沉淀与氧气和水反应转化为氢氧化铁，反应的化学方程式为：；步骤④发生的反应为氢氧化铁加热分解生成氧化铁和水； （4）由分析可知，步骤⑤发生的反应为铜与氧气和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，反应的离子方程式为：；胆矾易溶于水，所以步骤⑥得到的胆矾不能用水洗涤； （5）3.75 g胆矾的物质的量为：=0.015 mol，则由铜原子个数守恒可知，废铜屑中铜的质量分数为：=48%。 基础达标 1．下列反应，其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是 ①金属钠在纯氧中燃烧；②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空气中放置一段时间；③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液；④无水硫酸铜放入医用酒精中。 A．②③①④ B．③②①④ C．③①②④ D．①②③④ 【答案】B 【详解】①金属钠在纯氧中燃烧生成淡黄色的过氧化钠； ②FeSO4溶液和NaOH溶液反应生成氢氧化亚铁沉淀，迅速变为灰绿色，最终生成红褐色氢氧化铁； ③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液，生成红色的物质，溶液呈红色； ④无水硫酸铜放入医用酒精中，医用酒精中含有水，溶液变蓝； 故其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列依次是③②①④，故答案选：B。 2．下列说法中，不正确的是（  ） A．FeCl3溶液和FeCl2溶液都是黄色的 B．Fe(OH)2是白色的，Fe(OH)3是红褐色的 C．FeO、 Fe2O3都能与盐酸反应 D．FeCl3溶液、FeCl2溶液都能与NaOH溶液反应 【答案】A 【详解】A．FeCl3溶液是黄色的，FeCl2溶液是浅绿色的，A项错误； B．Fe(OH)2是白色的，Fe(OH)3是红褐色的，B项正确； C．FeO、 Fe2O3都是金属氧化物，金属氧化物一般都能与盐酸反应，C项正确； D．FeCl3溶液、FeCl2溶液与NaOH溶液反应分别生成氢氧化铁沉淀和氢氧化亚铁沉淀，故FeCl3溶液、FeCl2溶液都能与NaOH溶液反应，D项正确； 答案选A。 3．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)Fe(OH)2很不稳定，露置在空气中容易被氧化，Fe(OH)2被氧化的化学方程为： ；观察到的现象为： ；为了获得白色的Fe(OH)2沉淀，可以用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。 (2)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时你觉得还需加入 。 (3)除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法。 (4)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是 。 【答案】 白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 铁粉 加热至沸腾 防止生成的Fe(OH)2被氧化 【详解】(1)Fe(OH)2很不稳定，露置在空气中容易被氧化生成Fe(OH)3，化学方程式为：；观察到的现象为：白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色； (2)FeSO4溶液中Fe2+易被氧化为Fe3+，加入铁粉可以防止Fe2+被氧化； (3)氢氧化亚铁的制备要隔绝空气，除去蒸馏水中溶解的O2常采用加热至沸腾的方法； (4)长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，可以防止空气随着NaOH溶液的加入进入溶液，防止生成的Fe(OH)2被氧化。 4．为了进一步探究铁的氢氧化物的性质，某同学设计了装置用来制备并验证其还原性，实验装置如下图所示： (1)仪器X的名称为 ； (2)制备：实验开始时先将止水夹a （填“打开”或“关闭”），从B上口收集，验纯，纯净后 （填“打开”或“关闭”）止水夹a，将A中溶液压入B中进行反应。 (3)验证还原性：实验完毕，打开b处止水夹，充入一部分空气，此时B瓶中的现象为 ，发生的反应方程式为 。 (4)下列各图中制备的，能较长时间维持白色沉淀的是 （填序号）。 【答案】(1)分液漏斗 (2)打开 关闭 (3)白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 (4)①② 【详解】（1）由仪器构造可知，仪器X的名称为分液漏斗； （2）由分析可知，制备：实验开始时先将止水夹a打开，从B上口收集，验纯，纯净后关闭止水夹a，将A中溶液压入B中进行反应； （3）实验完毕，打开b处止水夹，充入一部分空气，氢氧化亚铁会被空气中氧气氧化为氢氧化铁，则此时B瓶中的现象为：白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，发生的反应方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3； （4）因为Fe(OH)2在空气中易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，因此要较长时间维持白色沉淀，则应排出装置中的空气或隔绝空气。 ①中硫酸亚铁溶液和加入的苯分层，苯可以隔绝空气，将NaOH溶液挤入FeSO4溶液反应生成Fe(OH)2白色沉淀，能较长时间维持白色沉淀，①符合题意； ②的原理与题干一样，实验开始时先将止水夹a打开，用氢气将装置中的空气排尽，后关闭止水夹a，将A中溶液压入B中进行反应，使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中，能较长时间维持白色沉淀，②符合题意； ③中NaOH溶液与FeSO4溶液反应生成的Fe(OH)2能被空气中氧气氧化成Fe(OH)3，因此不能较长时间维持白色沉淀，③不符合题意； 故选①②。 5．回答下列问题。 (1)使用胶头滴管时应在试管口垂直悬滴，让液体直接滴入试管，注意不能插入试管内。但是制备Fe(OH)2时为防止其被 ，需要把长胶头滴管插入到 中再挤压胶头使NaOH溶液滴入FeSO4溶液中，这是胶头滴管使用的特例。 (2)白色絮状沉淀变成 的过程很快，大概只有几秒，但由灰绿色变成红褐色的过程较慢，有时甚至需要一天的时间。 (3)因为Fe(OH)2很容易被空气中的氧气氧化，在制备Fe(OH)2时，应注意来取适当的措施止其接触氧气。如FeSO4溶液要现用现配，且配制 FeSO4溶液的蒸馏水要煮沸除 。为了防止 NaOH溶液加入时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管插入FeSO4溶液的液面下，再挤出 NaOH溶液；还可以在FeSO4液表面加一层植物油等 或向亚铁盐溶液充入 (如H2)等。 【答案】(1)氧化 FeSO4溶液 (2)灰绿色 (3)氧气 液封 保护气 【详解】（1）Fe(OH)中亚铁离子具有还原性，制备Fe(OH)2时为防止其被空气中氧气氧化，需要把长胶头滴管插入到FeSO4溶液中，隔绝空气，再挤压胶头使NaOH溶液滴入FeSO4溶液中； （2）亚铁离子具有还原性，可被空气中氧气氧化，白色絮状沉淀（）变成灰绿色的过程很快，大概只有几秒，但由灰绿色变成红褐色的过程较慢，有时甚至需要一天的时间； （3）亚铁离子具有还原性，可被空气中氧气氧化成铁离子，配制FeSO4溶液的蒸馏水要煮沸除氧气(温度高气体溶解度小)；还可以在FeSO4液表面加一层植物油等液封来隔绝空气，或向亚铁盐溶液充入保护气(如H2)等。 6．自来水是自然界中的淡水经过絮凝、沉淀、过滤、消毒等工艺处理后得到的。高铁酸钾(，极易溶于水)是常见的水处理剂，其原理如图所示。下列说法不正确的是 A．的摩尔质量为 B．具有强氧化性 C．此过程中元素被还原 D．该处理剂能净水是因为生成了沉淀 【答案】D 【详解】A．的摩尔质量为，A正确； B．中的化合价为，故具有强氧化性，B正确； C．过程①中由价降低为价，此过程中元素被还原，C正确； D．由图可知，有强氧化性，可用于水的消毒杀菌，同时得到的水解为胶体，可净水，D错误； 答案选D。 综合应用 1．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Fe2+可被H2O2氧化 D．制备Fe(OH)2 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．浓硫酸的密度大于水的密度，所以稀释浓硫酸应该将浓硫酸沿烧杯内壁倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌，使热量及时散发，确保安全，A合理； B．氯气的密度比空气大，排空气法收集氯气时，导管应长进短出，B不合理； C．FeSO4溶液中滴加KSCN溶液，无现象，表明溶液中不含有Fe3+，滴加H2O2溶液，溶液变红，表明Fe2+转化为Fe3+，Fe2+被氧化，从而证明Fe2+可被H2O2氧化，C合理； D．为避免滴加氢氧化钠溶液时亚铁离子被空气氧化，可以使用长滴管进行滴加操作，D合理； 故选B。 2．铁为日常生活中用量最大的金属单质。利用如图装置来探究铁与水蒸气的反应： (1)装置B中发生反应的化学方程式为 。 (2)装置A、B加热的先后顺序是 ，装置A中碎瓷片的作用为 。 (3)下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是 (填序号)。利用装置B进行实验，加入试剂并塞紧橡胶塞后先打开止水夹a，其目的是 。 【答案】(1) (2)先加热A后加热B 防止暴沸 (3) ABD 用生成的H2排出装置中的空气，防止氢氧化亚铁被氧化 【详解】（1）由分析可知，装置B为铁与水蒸气高温下发生反应生成Fe3O4和H2，发生反应的化学方程式为； （2）若先点燃B处，铁与氧气发生反应，且铁与水蒸气高温下发生反应生成Fe3O4和H2，H2不纯时加热易发生爆炸，故先加热A后加热B，让产生的水蒸气排空装置内的空气再使铁与水蒸气反应，装置A中碎瓷片的作用为防止暴沸，故答案为：先加热A后加热B；防止暴沸； （3）根据题中信息可知要较长时间保存Fe(OH)2沉淀，必须在制取过程中尽可能减少和空气接触，对比四个选项明显可以发现选项D加入有机物作隔离层和空气接触少，B中Fe和稀硫酸生成氢气能排出装置中的氧气，所以也能减少与氧气接触，A中由于盛NaOH溶液的滴管插入液面以下，可以避免带入空气也能减少与氧气接触， 故答案为：ABD；用生成的H2排出装置中的空气，防止氢氧化亚铁被氧化。 3．下列各图示中能较长时间看到白色沉淀的是 A．①②③ B．②③④ C．①②③④ D．①②④ 【答案】D 【详解】①向粉中滴入稀硫酸，两者反应生成的氢气将装置内空气排出，右边烧杯中的水可阻止空气再次进入装置中，创造了无氧环境，在此环境中若继续加入碱溶液，生成的可沉淀较长时间不被氧化，①可选； ②先打开止水夹a，让与硫酸反应产生的氢气排出装置内的空气，再关闭止水夹a，后续产生的氢气导致A试管内压强变大，将生成的压入B试管内与过量溶液反应生成白色沉淀，且可较长时间不被氧化，②可选； ③没有隔绝空气，生成的易被氧化，③不选； ④苯隔绝空气，且氢氧化钠溶液是深入液面以下加入的，两个操作都可防止生成的被氧化，④可选； 综上所述①②④均符合题意，故答案选D。 4．某小组同学为了获取在制备过程中，沉淀颜色的改变与氧气有关的实验证据，用图示装置进行了如下实验。 实验步骤： I．向瓶中加入饱和溶液，按图示连接装置(夹持装置已略去，气密性已检验)； II．打开磁力搅拌器，立即加入溶液； III．采集三颈瓶内空气中体积分数和溶液中浓度的数据。 实验数据： 回答下列问题： (1)盛放NaOH溶液的仪器名称是 。该仪器外侧导管的作用是 。 (2)搅拌的目的是 。 (3)烧瓶中实验现象为 。利用化学方程式解释上述反应现象 。 (4)通过上述实验，可得到“在制备过程中，沉淀颜色改变与氧气有关”的结论，其实验证据是 。 (5)结合上述实验，提出制备过程中应注意的事项 (回答一项即可)。 【答案】(1)恒压分液漏斗 平衡气压，使液体顺利滴下 (2)使沉淀与氧气充分接触 (3)三颈瓶中生成白色絮状沉淀，沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后部分变为红褐色 (4)瓶内空气中、溶液中含量均降低，沉淀颜色改变(5)防止溶液氧化、制备过程中防止与氧气接触 【详解】（1）盛放NaOH溶液的仪器为恒压分液漏斗；该仪器通过外侧导管使整个装置维持恒压，便于液体顺利滴下。 （2）通过搅拌可以加速气体与溶液的接触，使反应速率加快。 （3）三颈烧瓶中先生成白色沉淀，后受到氧气的影响迅速变为灰绿色最终生成红褐色的；方程式为。 （4）根据三颈烧瓶内空气中、溶液中含量均降低，且出现沉淀颜色改变可证明“在制备过程中，沉淀颜色改变与氧气有关”。 （5）由实验可知，氢氧化亚铁制备过程中，氢氧化亚铁易与氧气和水反应生成氢氧化铁，所以制备过程中应防止或隔绝反应溶液、氢氧化亚铁沉淀与氧气接触。 5．铁黄(FeOOH)是一种重要的化工产品。 (1)制备铁黄：向一定浓度溶液中加入氨水，产生白色沉淀，并很快变成灰绿色。当滴加氨水至pH为6.0时，停止滴加氨水，开始通氧气，生成铁黄。通入氧气过程中，记录溶液pH变化如图1所示。已知：25℃时，完全沉淀(离子浓度)的pH=8.5。 ①请写出溶液中加入氨水生成白色沉淀的离子方程式 。 ②0~t1时段，溶液pH几乎不变；t1~t2时段，溶液pH明显降低。请结合化学用语解释原因 。 ③实验过程中产生灰绿色物质，甲同学认为该物质是和的混合物，乙同学认为是吸附形成的混合物。设计实验方案验证哪一位同学的观点正确 。 (2)在催化剂α-FeOOH的表面上，分解产生·OH。·OH较和更易与烟气中的NO发生反应生成。当一定浓度溶液与烟气以一定的流速经过装有催化剂α-FeOOH的反应管，NO的脱除效率与温度的关系如图2所示。仅用相同浓度相同流速的溶液通过反应管(无催化剂)进行实验测得：随着温度升高，热分解速率加快，升温至80℃以上，大量汽化。 ①80~120℃时，随着温度升高NO的脱除效率显著提高的原因是 。 ②温度高于180℃，NO的脱除效率降低的原因是 。 【答案】(1)Fe2++2NH3·H2O＝2+ Fe(OH)2↓ 0～t1时段，发生反应4Fe(OH)2+O2=4FeOOH+2H2O，溶液pH几乎不变；t1～t2时段，溶液中残留的Fe2+被氧气氧化为铁黄，反应方程式为4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH+8H+，所以溶液pH明显降低 取实验中产生灰绿色物质，洗净后加盐酸溶解，加入试剂KSCN，若溶液变红，则甲正确；若溶液不变红，则乙正确 (2)升温至80℃以上，H2O2大量汽化，H2O2与催化剂接触更充分，生成的更多·OH ，·OH的浓度更大 随着温度升高，H2O2热分解速率加快，温度高于180℃时，H2O2的非催化热分解速率过快，导致大量H2O2在与催化剂接触前已分解，使得经催化分解产生的·OH减少，NO脱除效率降低 【详解】（1）①溶液中加入氨水生成白色沉淀Fe(OH)2和硫酸铵，反应的离子方程式为Fe2++2NH3·H2O＝2+ Fe(OH)2↓； ②0～t1时段，发生反应4Fe(OH)2+O2=4FeOOH+2H2O，溶液pH几乎不变；t1～t2时段，溶液中残留的Fe2+被氧气氧化为铁黄，反应方程式为4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH+8H+，所以溶液pH明显降低； ③取实验中产生灰绿色物质，洗净后加盐酸溶解，立即加入试剂KSCN，若溶液变红，则甲正确；若溶液不变红，则乙正确； （2）①升温至80℃以上，H2O2大量汽化，H2O2与催化剂接触更充分，生成的更多·OH ，·OH的浓度更大，所以80～120℃时，随着温度升高NO的脱除效率显著提高； ②随着温度升高，H2O2热分解速率加快，温度高于180℃时，H2O2的非催化热分解速率过快，导致大量H2O2在与催化剂接触前已分解，使得经催化分解产生的·OH减少，NO的脱除效率降低。 6．在一定条件下，铁及其化合物具有如图所示的转化关系。丙为白色固体。请回答下列问题： 已知：A→B表示一定条件下A能一步转化为B，表示A能与B反应。 (1)根据分析可知丙为 （填化学式）；由制得丙时会有其他物质产生，写出生成该物质时观察到的现象： 。 (2)乙既能与反应，又能与反应，乙可能是______。 A．稀硝酸 B．NaOH溶液 C．盐酸溶液 D．HI溶液 (3)工业上高炉炼铁可以实现③的转化，所得到的炽热的铁水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥处理，请结合化学用语解释 。 (4)甲同学进行铝热反应实验得到了一块黑灰色物质。为证明其中含有金属铝，她设计了一个简单实验。该实验所用试剂是 （填化学式）。 (5)乙同学推测灰黑色物质中还含有，为此他设计如下实验：取一小块样品投入到稍过量稀硫酸中，向反应后的混合液中滴加物质甲的溶液，观察到溶液颜色未变红，证明黑灰色物质中不含。则物质甲是 （填化学式）。小金的实验方案是否合理？ （填“合理”或“不合理”），理由： 。 【答案】(1)Fe(OH)2 白色迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 (2)D (3) (4)NaOH (5) KSCN 不合理 Fe3+可能被Fe全部还原为Fe2+而不能使KSCN溶液变红 【详解】（1）丙为含铁元素的白色固体，为Fe(OH)2；Fe(OH)2易被氧气氧化为Fe(OH)3，由制得Fe(OH)2时会有Fe(OH)3产生，生成该物质时观察到的现象为：白色迅速变为灰绿色，最终变为红褐色； （2）A．稀硝酸不与反应，能与反应生成硝酸铁，A不符合题意； B．NaOH溶液能与反应生成氢氧化铁沉淀，不能与反应，B不符合题意； C．盐酸溶液不能与反应，能与反应生成氯化铁，C不符合题意； D．HI溶液能与、发生氧化还原反应，都能生成I2和Fe2+，D符合题意； 故选D； （3）炽热的铁水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥处理，因为铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，化学用语解释为：； （4）铝热反应生成氧化铝和铁单质，若证明黑灰色物质含有金属铝，利用铝能与强碱反应，铁不与强碱反应，将物质加到NaOH溶液中，产生气泡即可证明铝单质的存在，故所选试剂为：NaOH； （5）和稀硫酸反应生成硫酸铁，Fe3+用KSCN溶液检验，取一块该样品投入到稍过量稀硫酸中，向反应后的混合液中滴加KSCN的溶液，Fe3+可能被Fe全部还原为Fe2+而不能使KSCN溶液变红，所以无法证明样品中不含有Fe2O3，小金同学的实验方案不合理，理由是：Fe3+可能被Fe全部还原为Fe2+而不能使KSCN溶液变红。 7．铁元素的“价-类”二维图如图，其中M、N、P、Q为四种含铁化合物。下列说法正确的是 A． B．Fe在足量中充分燃烧，生成P C．由反应①可知，的氧化性弱于 D．在空气中对Q充分加热，可得到M 【答案】D 【详解】A．Na2FeO4中铁元素化合价为+x，，解得x=+6，A错误； B．Fe在足量O2中充分燃烧，生成Fe3O4，B错误； C．反应①中FeSO4和O2反应，铁元素化合价从+2→+3，化合价升高被氧化，O2是氧化剂，Fe3+是氧化产物，氧化剂氧化性大于氧化产物，C错误； D．Fe(OH)2易被氧化为氢氧化铁，氢氧化铁在加热下会分解为Fe2O3，D正确； 故选D。 8．含Fe物质的类别和价态关系如图所示，下列推断不合理的是 A．d可以一步转化为h B．在空气中g可以转化为h C．可以实现d→a→c的转化 D．b、d均属于碱性氧化物 【答案】A 【详解】A．氧化铁不溶于水，不能与水反应生成氢氧化铁，所以氧化铁不能一步转化为氢氧化铁，A错误； B．氢氧化亚铁具有还原性，易与空气中的氧气、水反应生成氢氧化铁，B正确； C．氧化铁能与一氧化碳高温条件下反应生成铁和二氧化碳，反应生成的铁与水蒸气高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，则d→a→c的转化可以实现， C正确； D．氧化亚铁和氧化铁都是能与酸反应生成盐和水的碱性氧化物，D正确； 故选A。 9．部分含铁物质的分类与相应铁元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是 A．b为黑色晶体，具有磁性 B．c常用作油漆、涂料、油墨的红色颜料 C．e在潮湿的空气中容易被氧化生成d D．一定条件下，f与g可以相互转化 【答案】A 【详解】A．b为FeO为黑色粉末，没有磁性，A错误； B．c为Fe2O3，呈红棕色，常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，B正确； C．e为Fe(OH)2在潮湿的空气中被氧化生成氢氧化铁，C正确； D．一定条件下，含Fe2+的盐可以被过氧化氢等氧化剂氧化，生成Fe3+的盐；含Fe3+的盐可以被Cu等还原剂还原，生成Fe2+的盐，D正确； 故选A。 10．铁及其重要化合物的“价类二维图”如下图所示。 (1)该“价类二维图”中缺失的类别A应为 。 (2)与水蒸气反应制得的化学方程式为 。 (3)，转化为的化学方程式为 。 (4)要实现转化为，可选用足量的 (填序号)，检验可选用 (填序号) A．稀盐酸    B．氯水    C．氢氧化钠溶液    D．溶液    E．KSCN溶液 (5)实验室模拟用溶液腐蚀铜板并从废液中回收和溶液流程如下图所示： ①溶液与铜的反应的离子方程式 。 ②加入过量试剂Y发生的化学方程式为 。 ③下列试剂中，Z可选用的是 (填序号)。 A．锌    B．氯气    C．酸性高锰酸钾溶液 【答案】(1)碱 (2) (3) (4)A E (5) B 【详解】（1）二维图缺失的类别A为碱； （2）高温下与水蒸气反应制得的化学方程式为； （3）与氧气和水反应生成，化学方程式： （4）实现转化为，可选非氧化性酸，且溶液引入铁离子杂质，铁与氯水反应生成氯化铁，与氢氧化钠不反应，只有盐酸符合；检验可选用 KSCN溶液； （5）①溶液与铜反应的离子方程式为；②由上述分析可知，过量试剂Y为盐酸，经过滤分离出Cu，滤液含氯化亚铁，发生的离子方程式为；③Z可选用的试剂有过氧化氢、氯气，可氧化亚铁离子，且不引入新杂质，而高锰酸钾易引入新杂质，锌不具有氧化性。 拓展培优 1．铁是人类较早使用的金属之一，铁合金也是用量最大的金属材料。 Ⅰ．请按要求完成下列问题。 (1)电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。 ①写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式 。 ②某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，准备采用下列步骤： 请写出上述过程中滤渣③中所含成分的化学式 ，写出滤液②和滤液⑤合并通入⑥的离子方程式： 。 Ⅱ．实验室用如图所示方法制Fe(OH)2，但一般看不到白色的Fe(OH)2沉淀，原因是Fe(OH)2不稳定，极易被O2氧化生成Fe(OH)3.请回答： (2)向氯化亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液反应的现象是： 。 (3)Fe(OH)2被O2氧化的化学方程式是： 。 (4)实验室保存FeCl2溶液常常加入铁粉，其作用是 (用离子方程式表示)，检验FeCl2溶液是否变质，可向其中加入 (填化学式)溶液，观察现象。 【答案】(1) Fe、Cu (2)先产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 (3) (4) KSCN 【详解】（1）①具有氧化性，可将Cu氧化为，自身被还原为，故溶液与金属铜发生反应的化学方程式为； ②废液含可能未完全反应的和反应生成的和，加过量Fe（步骤①）后，Fe置换出Cu，故滤渣③为未反应的Fe和生成的Cu；滤液②（）与滤液⑤（）合并后，通入（步骤⑥）将氧化为，得到溶液，故反应的离子反应方程式为； （2）氯化亚铁溶液和氢氧化钠溶液反应生成的白色沉淀不稳定，易被氧化为红褐色沉淀，中间经过灰绿色过渡态，故反应现象为先产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色； （3）被氧化的化学方程式是； （4）由于易被空气氧化为，故应向其中加入Fe以抑制氧化，相应的离子方程式为；变质的溶液中存在，可向其中加入KSCN，若溶液变红则证明该溶液已变质。 2．铁及其化合物在日常生产生活中有着广泛应用。 Ⅰ.在常温下，与水并不起反应，但在高温下，与水蒸气可发生反应。现设计如下装置完成高温下“Fe与水蒸气反应”的实验，并检验其产物。请回答下列问题： (1)装置B中发生反应的化学方程式为 。 (2)装置C中导管“短进长出”的原因 。 (3)取反应后得到的黑色粉末放入一试管中，加入稀硫酸将固体溶解，再滴加几滴KSCN溶液，振荡，溶液没有出现红色，原因是 (用离子方程式表示)。 Ⅱ.某学生设计了如图装置制备白色固体。 (4)装入试剂后开始实验时，止水夹处于 (填“打开或关闭”)状态，铁粉与稀硫酸制备的作用有 (填编号)。 a.驱赶装置内的空气     b.把Ⅰ中的液体压入Ⅱ中     c.保护白色不被空气氧化 (5)若未排净装置中的空气，则Ⅱ中出现的现象是 ，出现该现象的原因是(用化学方程式说明) 。 【答案】(1) (2)氢气密度小于空气，短进长出有利于排尽装置内空气 (3) (4)打开 abc (5)生成的白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色 【详解】（1）还原铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应过程中铁元素化合价降低，氢元素化合价升高，其化学反应方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2； （2）氢气的密度比空气小，选择短管进气可将C管中的空气从长管中排除，最后C管中可收集到纯净的氢气，收集到纯净的氢气再点燃E处的酒精灯，可做CuO的还原实验了，所以短管进长管出可排除装置内的空气，故原因为氢气密度小于空气，短进长出有利于排尽装置内空气； （3）滴加几滴KSCN溶液，振荡，溶液没有出现红色的原因是形成的Fe3+和过量的铁粉反应生成二价铁，其反应的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+； （4）开始实验时，用锥形瓶Ⅰ内生成的氢气排出Ⅱ内的空气，防止氢氧化亚铁被氧化，所以止水夹处于打开状态；在整个制备过程中铁粉与稀硫酸制备H2，实验开始时，打开止水夹，用氢气驱赶装置内的空气，使Ⅱ内处于无氧环境，防止白色Fe(OH)2被空气氧化，然后关闭止水夹，用Ⅰ内生成的氢气把硫酸亚铁溶液压入Ⅱ中和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，故选abc。 （5）若未排净装置中的空气，反应生成的Fe(OH)2会被氧化为Fe(OH)3，则Ⅱ中出现的现象是生成的白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，发生反应的方程式为。 3．铁及其化合物在人类的生产、生活中有着重要应用。回答下列问题： (1)人体血红蛋白中含铁元素，它能结合氧分子进行输氧，血红蛋白中铁的价态为 。现有某品牌补铁口服液，检验其中是否含有Fe3＋的具体操作是 。 (2)向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，生成白色沉淀，迅速 (补全实验现象)，发生的氧化还原反应的化学方程式为 。 (3)绿矾在空气中容易被部分氧化[转化为Fe2(SO4)3，不考虑其他反应]，为确定绿矾未被全部氧化，可选择的最佳试剂是 。现取被部分氧化的绿矾晶体溶于稀盐酸后，加入足量的BaCl2溶液，过滤得沉淀4.66g，再通入56mL(标准状况)氯气恰好将其中的Fe2＋完全氧化。计算该晶体中= 。 (4)金是金黄色固体，化学性质不活泼，不但能用作珠宝装饰；在工业与科学技术上也有广泛应用。抗原检测盒中T线处使用的是胶体金(Au)标记物，一种从被FeS2(Fe元素为+2价)包裹的含金矿物中提金的工艺流程如下： ①“预处理”时，FeS2被H2O2氧化为Fe2(SO4)3和H2SO4，写出该反应的离子方程式： 。 ②研究发现H2O2在Fe2＋的催化作用下产生具有强氧化能力的中间体∙OH，∙OH将金表面的FeS2氧化溶出。FeS2溶出率与硫酸浓度的关系如图所示，随着硫酸浓度的增大，FeS2溶出率逐渐提高的主要原因是 。 ③“置换”时需维持无氧环境，其主要原因是 。 ④测定样品中Au的含量：准确称取0.1000g试样，加入王水，将Au转化成具有强氧化性的氯金酸(HAuCl4)，在除去硝酸根后的溶液中，边搅拌边加入过量的0.4000mol/LFeSO4溶液30.00mL，将HAuCl4完全还原为Au；过量的Fe2＋用0.1000mol/L K2Cr2O7溶液氧化，消耗K2Cr2O7溶液18.00mL。则样品中金的质量分数为 (保留3位有效数字)。 已知：3Fe2＋＋AuCl=Au＋3Fe2＋＋4Cl-；6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O 【答案】(1) 取少量口服液于试管中，立即滴加几滴溶液，若溶液变成红色，则含有Fe3＋ (2)变成灰绿色，最终变成红褐色 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3 (3)酸性高锰酸钾或铁氰化钾溶液 0.5 (4) 硫酸浓度增大，与反应产生的增多，催化产生的中间体增多，溶出率增大 有氧环境下铝会与氧气反应，在铝表面生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止置换反应的进行 78.8% 【详解】（1）+2价铁能与氧气结合把氧气运输到各部位，血红蛋白中铁的价态为+2；Fe3+遇KSCN溶液变红，检验其中是否含有Fe3＋的具体操作是：取少量口服液于试管中，立即滴加几滴溶液，若溶液变成红色，则含有Fe3＋。 （2）向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，生成白色沉淀Fe(OH)2， Fe(OH)2具有强还原性，易被O2氧化为Fe(OH)3，则出现的现象为：迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，发生的氧化还原反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3。 （3）绿矾在空气中容易被部分氧化[转化为Fe2(SO4)3，不考虑其他反应]，绿矾未被全部氧化，则亚铁离子和铁离子共存，亚铁离子能把酸性高锰酸钾还原出现褪色，与铁氰化钾产生深蓝色沉淀，故要检验其中的亚铁离子，可选择的最佳试剂是酸性高锰酸钾或铁氰化钾。现取被部分氧化的绿矾晶体溶于稀盐酸后，加入足量的BaCl2溶液，过滤得沉淀4.66g，即产生 BaSO4沉淀，即，标准状况下氯气的物质的量为，根据反应关系式可知，硫酸亚铁的物质的量为，则，。 （4）①“预处理”时，被氧化为和，铁元素化合价由+2升高为+3、S元素化合价由-1升高为+6，双氧水中氧元素化合价由-1降低为-2,根据得失电子守恒，该反应的离子方程式为 ②硫酸浓度增大，与反应产生的增多，催化产生的中间体增多，溶出率增大。 ③有氧环境下铝会与氧气反应，在铝表面生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止置换反应的进行，所以“置换”时需维持无氧环境。 ④根据数量关系：，与氯金酸反应的亚铁离子的物质的量为，由数量关系知金的物质的量为(即)，故样品中金的质量分数为。 4．利用如图所示装置制取，能较长时间观察到白色沉淀生成，下列分析不正确的是 A．X可以是稀硫酸、稀盐酸 B．实验开始时应先打开止水夹a、b，再向烧瓶中加入X C．实验中关闭止水夹a反应一段时间后，可在烧瓶中观察到白色沉淀 D．反应结束后若夹上止水夹b、关闭分液漏斗活塞，则可较长时间存在 【答案】C 【详解】A．Fe与稀H2SO4、稀盐酸均生成Fe2+，最终均能生成白色沉淀，A正确； B．实验开始时应先打开止水夹a、b，利用生成的氢气将装置中空气排出，B正确； C．实验中关闭止水夹a反应一段时间后，生成的氢气将硫酸亚铁压入锥形瓶中，与氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁沉淀，最终可在锥形瓶中观察到白色沉淀，C错误； D．反应结束后若夹上止水夹b、关闭分液漏斗活塞，氢氧化亚铁与氧气隔绝，则可较长时间存在，D正确； 故答案选C。 5．A、B、C为中学常见单质。通常状况下，A为固体，B为黄绿色气体，C为无色气体。D、E、F、G、H、X均为化合物，其中X的水溶液是一种强酸，H在常温下为液体。它们之间转化关系如图所示（其中某些反应条件和部分反应物已略去）。请回答下列问题： (1)D物质的化学式为 ，E的俗名为 。 (2)写出反应③的化学方程式： 。 (3)G→D的转化还可以通过加入盐酸和来实现，反应的离子方程式为 。 (4)实验室检验反应⑦生成气体的方法为 。 (5)有如图的4个装置，其中能较长时间看到白色絮状沉淀的有 （填序号）。 【答案】(1) 磁性氧化铁 (2) (3) (4)将收集气体的试管靠近酒精灯火焰，产生爆鸣声，证明气体为氢气（表述合理即可） (5)③④ 【详解】（1）D为；E为，俗称磁性氧化铁。 （2）反应③为与HCl溶液反应，可以看作，生成、、，化学方程式为。 （3）G→D的转化是被氧化为，可以通过加入盐酸和来实现，即在酸性条件被氧化为，被还原为，根据得失电子守恒、离子电荷守恒、元素守恒配平，离子方程式为。 （4）反应⑦是，生成的是，所以可以将气体收集起来，在酒精灯上做点燃试验，有爆鸣声，证明是氢气。 （5）溶液或溶液与溶液反应可以生成白色沉淀，但生成的易被氧化为红褐色，若要较长时间看到白色絮状沉淀需隔绝空气或排除装置中的空气。①铁与稀盐酸反应生成和氢气，能排除右侧试管中的空气（左侧试管中空气不能被排除），但无法通过关闭止水夹将氢氧化钠溶液压入右侧试管，或也无法将氯化亚铁压入左侧试管，无法得到，①不满足；②没有隔离空气，故反应生成的被氧化，②不满足；③煤油隔离空气，故反应生成的不被氧化，③满足；④铁与硫酸反应生成的氢气排净了空气，再将溶液滴加入试管中反应生成的不被氧化，④满足；故答案为：③④。 6．某化学兴趣小组利用药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，然后用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。下列有关说法错误的是 A．连接好装置后，需检查装置的气密性 B．左侧三颈烧瓶可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气 C．实验时先打开A、关闭B和C，再打开B和C、关闭 D．实验时为防止仪器2中铁粉通过导管进入仪器3中，可将仪器2中的铁粉改成铁钉 【答案】C 【详解】A．该实验是有气体生成的实验，在连接好装置后﹐首先要检查装置的气密性，A正确； B．铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，关闭A、打开B和C，氢气能排尽装置中的空气，所以左侧三颈烧瓶可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气，B正确； C．根据B项的分析，应先关闭A，打开B和C，使氢气排尽装置中的空气，一段时间后再关闭B、打开A，将FeSO4溶液压入NaOH溶液中，C错误； D．实验时为防止仪器2中铁粉通过导管进入仪器3中，可在仪器2底部放上一块吸铁石或将铁粉改成铁钉，D正确； 故合理选项是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 学科网（北京）股份有限公司 $