专题02 铁的化合物的制备与实验探究（重难点讲义）化学人教版必修第一册

**基本信息** 以铁三角转化为核心，系统构建从基础制备到工业流程的实验方法体系，融合科学探究与证据推理 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础制备|5类化合物（含原理/操作/注意事项）|性质导向制备（如Fe(OH)₂防氧化、FeCl₃控干燥）|铁三角→化合物制备（胶体/氢氧化物/盐）→实验条件控制| |题型突破|3题型（各1典例+2对练）|方案评价（装置创新）、流程分析（分离提纯）、探究实验（定性+定量）|制备原理→工业应用→综合探究（科学思维与实践）|

专题02 铁的化合物的制备与实验探究 重难目标 1．掌握Fe2+/Fe3+的化学性质及相互转化关系(“铁三角”原理)； 2．理解氢氧化亚铁/氢氧化铁的制备条件及稳定性差异； 3．熟悉铁离子的特征检验方法(SCN-显色、苯酚等)； 4．能设计氢氧化亚铁防氧化制备实验； 5．会分析工业流程中铁化合物的分离与提纯(如铁泥处理)； 6．会解决成分探究类综合题(定性检验+定量计算)。 考情分析 围绕“铁的化合物制备原理、实验装置设计、条件控制、产物检验”展开，考查考生对实验原理的理解、实验方案的设计与评价能力以及科学探究思维。通常以实验大题形式出现，分值占比12-15分，部分年份会在选择题中考查制备原理或实验现象。考查趋势： 1．从单一物质制备转向多物质制备的对比实验； 2．结合绿色化学思想，考查实验装置的优化和尾气处理； 3．注重对实验条件(如pH、温度、氧化剂/还原剂用量)的控制与分析； 4．常与物质的分离提纯、含量测定等知识点结合，增强综合性； 5．引入开放性探究问题，考查考生的创新思维。 一、氢氧化铁胶体的制备 1．原理：FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl。 2．操作步骤：加热蒸馏水至沸腾,逐滴滴加饱和氯化铁溶液,加热至液体呈红褐色停止加热,不可搅拌。 3．氢氧化铁胶体制备注意事项： (1)自来水含有电解质等，易使胶体聚沉，需用蒸馏水制备。 (2)FeCl3 溶液要求是饱和的，是为了提高转化效率，若浓度过稀，不利于 Fe(OH)3 胶体的形成。 (3)可稍微加热沸腾，但不宜长时间加热，否则胶体会聚沉。 (4)边滴加 FeCl3 饱和溶液边振荡烧杯，但不能用玻璃棒搅拌，否则会使Fe(OH)3 胶体微粒形成大颗粒沉淀析出。 二、氢氧化亚铁的制备 实验装置 实验原理 Fe2+＋2OH-=== Fe(OH)2↓(白色)、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 实验用品 FeSO4 溶液、NaOH 溶液；试管、长胶头滴管。 实验步骤 在1支试管里加入少量FeSO4 溶液，然后滴入NaOH 溶液。观察并描述发生的现象。 实验现象 试管中先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。 实验说明 ①氢氧化亚铁制备的核心问题：一是溶液中的溶解氧必须除去，二是反应过程必须与氧隔绝。 ②Fe2+易被氧化，所以 FeSO4溶液要现用现配，且配置 FeSO4溶液的蒸馏水要煮沸除去氧气。 ③为了防止NaOH溶液加入时带入空气，可将吸有 NaOH 溶液的长胶头滴管伸入到 FeSO4 液面下， 再挤出NaOH溶液。 ④还可再在硫酸亚铁溶液上加一层植物油,尽量减少与空气的接触。 注：能较长时间看到 Fe(OH)2 白色沉淀的装置如下： 三、无水氯化铁的制备 1．制备原理：干燥的氯气在加热条件下与Fe粉反应制得 2Fe+3Cl22FeCl3 2．装置连接：氯气发生装置→干燥管(盛无水CaCl2)或盛有浓硫酸的洗气瓶→反应管(填铁粉)→收集装置→尾气吸收装置。‌‌‌‌ 3．‌操作流程‌： (1)通N2排尽空气后，加热铁粉并通入干燥Cl2(由KMnO4与浓HCl反应或MnO2与浓HCl共热反应制得) (2)反应2Fe+3Cl22FeCl3 (3)收集升华的FeCl3晶体。 (4)储存‌： 密封于干燥器，避免接触水汽。 四、硫酸亚铁铵的制备 1．制备原理：写出硫酸亚铁铵的制备所涉及的化学反应。 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑;FeSO4+(NH4)2SO4+6H2O =(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O↓。 2．实验步骤 实验步骤 操作要点 步骤1铁屑的净化 取一只小烧杯，放入约5g铁屑，向其中注入5mL1mol·L－1Na2CO3溶液，浸泡或小火加热数分钟后，用倾析法分离并洗涤铁屑，晾干 步骤2制取FeSO4 用托盘天平称取4.2g洗净的铁屑，放入洁净的锥形瓶中，向其中加入25mL3mol·L－1H2SO4溶液，加热，并不断振荡锥形瓶。反应过程中应适当补充水，使溶液体积基本保持不变，待反应基本完全后，再加入1mL3mol·L－1H2SO4溶液，趁热过滤，将滤液转移至蒸发皿中 步骤3制取硫酸亚铁铵 称取9.5 g(NH4)2SO4晶体，配成饱和溶液，倒入制得的硫酸亚铁溶液中，搅拌，小火加热，在蒸发皿中蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜为止，将溶液静置，自然冷却，即有硫酸亚铁铵晶体析出。抽滤，并用少量酒精洗去晶体表面附着的水分 计算产率 取出晶体，用干净的滤纸吸干，称量并计算产率 实验说明 ①步骤1中用到倾析法,适于用倾析法分离的物质特点是沉淀颗粒较大,静置后容易沉降。 ②步骤2中趁热过滤的目的是防止溶液冷却时硫酸亚铁因析出而损失。 ③步骤3中用到的减压过滤(也称抽滤或吸滤)与普通过滤相比,优点除了过滤速度快外,还可得到较干燥的沉淀。晶体过滤后用无水乙醇洗涤的目的是利用乙醇的挥发,除去晶体表面附着的水分。 3.制备过程中的注意点： ①铁屑要过量,防止Fe2+被氧化。 ②加入H2SO4,以抑制FeSO4水解。 ③要趁热过滤,减少硫酸亚铁的损失。 五、高铁酸钾的制备 高铁酸钾兼具强氧化性(消毒)与环境友好性(还原产物Fe(OH)3吸附杂质)，是理想水处理剂。‌ 1．制备原理：高铁酸钾是铁元素的+6价化合物，主要通过氧化+3价铁制备，核心反应遵循‌强碱性环境下的氧化还原‌： (1)‌次氯酸盐氧化法‌原理‌：在浓碱液中，次氯酸钠(NaClO)将Fe3+氧化为FeO42-，再通过K+置换析出K2FeO4晶体(因K2FeO4在碱中溶解度更低)。 2Fe(NO3)3+3NaClO+10NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+5H2O；Na2FeO4+2KOH=K2FeO4↓+2NaOH (2)电解法原理‌：以铁为电极，在浓NaOH溶液中电解，阳极铁被氧化为FeO42-，阴极析氢；需控制电流密度(约53mA/cm²)和温度(30℃)以优化产率。 Fe+2OH-+2H2OFeO42-+3H2↑ (3)‌高温氧化法(干法)原理：硝酸钾作为氧化剂，在熔融态下将Fe2O3中的Fe3+氧化为FeO42-‌ Fe2O3+3KNO3+4KOH2K2FeO4+3KNO2+2H2O 2．实验步骤(次氯酸盐法示例) (1)试剂准备‌ ①称取Fe(NO3)3·9H2O 6.05g、NaOH 3.00g、KOH 1.71g； ②量取20mL有效氯5.1%的NaClO溶液(浓度约1.3mol/L)。 (2)氧化与沉淀‌ ①‌预混碱液‌：冰浴冷却下，将NaOH固体加入NaClO溶液，搅拌至溶解，过滤未溶颗粒； ②‌氧化反应‌：分批加入Fe(NO3)3·9H2O，持续搅拌，溶液渐变为紫红色(生成Na2FeO4)； ③‌除杂‌：静置沉降，滤去NaCl、NaNO₃等杂质(因盐类在浓碱中溶解度低)； ④‌置换结晶‌：向滤液加入KOH固体，冰浴搅拌，析出紫黑色K2FeO4沉淀。 (3)纯化‌ ①用‌冷的稀KOH溶液‌洗涤沉淀，再用‌无水乙醇‌洗涤(K2FeO4难溶于乙醇)； ②真空干燥，避光密封保存。 3．关键注意事项‌ (1)环境控制‌ ①‌温度‌：全程冰浴(0~5℃)，高温加速分解； ②‌隔绝空气‌：操作快速，避免CO2溶入导致pH下降(酸性条件分解：K2FeO4+10H2SO4=2Fe2(SO4)3+4K2SO4+10H2O+3O2↑)‌ (2)试剂与浓度‌ ①使用‌新鲜浓碱‌(NaOH≥14mol/L)，低碱度降低产率； ②NaClO需足量(理论量1.2~1.5倍)，确保Fe3+完全氧化。 (3)稳定性保障‌ ①‌储存‌：固体置于干燥器，溶液现配现用(水中分解：4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3+3O2↑+8OH-) ②‌禁用酸/还原剂‌：避免接触乙醇、硫化物等(剧烈反应褪色)。 题型01 氢氧化亚铁的制备方案创新与评价 【典例1】下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( ) A．①②③④⑤ B．①②⑤ C．①②③④ D．②④⑤ 【对练1】一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示，下列说法错误的是( ) A．配制FeSO4溶液时需加入硫酸 B．实验时先注入稀硫酸，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液 C．装置N的作用是液封，并判断装置M中的空气是否排尽 D．用铁粉代替Na2CO3粉末，也能排尽空气 【对练2】某化学兴趣小组利用药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。下列有关说法不正确的是( ) A．仪器1中应该盛放稀硫酸 B．本实验通过控制A、B、C三个开关，将仪器中的空气排尽后，先关闭开关B，再打开开关A就可观察到氢氧化亚铁的颜色 C．反应一段时间后，可在仪器2中观察到白色沉淀 D．本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态 题型02 铁的化合物制备工业流程分析 【典例2】高铁酸钾(K2FeO4具有强氧化性)的生产流程如下，下列说法正确的是( ) A．步骤①中为加快化学反应速率，温度越高越好 B．步骤②中KOH固体的作用仅是生成更多的KClO C．步骤③的离子方程式为：3ClO-+2Fe3++5H2O=2+3Cl-+10H+ D．步骤⑤湿产品不能用乙醇进行干燥 【对练1】某研究小组以废铁屑(含有少量C、Cu、Fe2O3杂质)为原料制备绿矾(FeSO4·7H2O)，下列说法不正确的是( ) A．可以采用热的纯碱溶液去除废铁屑表面的油污 B．少量的Cu和Fe2O3，对制备结果的纯度有影响 C．溶液A中的溶质为FeSO4和H2SO4两种 D．操作2为蒸发浓缩、冷却结晶 【对练2】高铁酸钠)是一种新型绿色消毒剂。利用废金属屑(含有及少量)制备流程如下。下列说法不正确的是( ) A．滤液I主要成分为FeSO4 B．步骤②中，试剂a为适当过量的稀H2SO4 C．系列操作Ⅲ包含蒸发结晶 D．步骤④可能涉及的反应： 题型03 铁的重要化合物制备实验探究 【典例3】 FeCl3是重要的化工产品，易升华，遇水蒸气易潮解，主要用作水处理剂、催化剂等。某小组设计如图所示的实验装置制备氯化铁： 已知：石棉绒是一种耐火材料，不参与反应。下列叙述正确的是( ) A．装置A利用浓盐酸的挥发性和还原性制取氯气 B．装置B宜盛放饱和NaHCO3溶液，能除去Cl2中的HCl C．石棉绒的作用是增大反应物的接触面积，使反应更充分 D．装置E是为了收集 FeCl3，装置F宜盛放无水氯化钙 【对练1】铁粉与水蒸气反应的实验装置图(夹持装置已略去)如图，下列说法错误的是( ) A．实验进行前，应检查装置的气密性 B．该实验表明：高温下，铁可与水蒸气反应 C．生成的气体在点燃之前，不用验纯 D．该反应的基本反应类型为置换反应 【对练2】某同学用含有铁锈(主要成分为Fe2O3)的废铁屑来制取氯化铁晶体，实验装置如图所示(夹持装置略，气密性已检查)，下列推断不合理的是(双选)( ) A．B中收集到的气体是氧气 B．烧杯中双氧水的作用是将Fe3＋还原为Fe2＋ C．A中的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁 D．烧杯中的溶液在氯化氢气氛下，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体 1．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　) A．①② B．①③ C．②③ D．①②③ 2．某研究所通过下列工艺流程实现对工业废渣(主要成分Al2O3、Fe2O3及少量不溶于酸又不溶于碱的其它成分)的处理得到聚铁(主要成分为，下列说法错误的是( ) A．将溶液b蒸发可得到纯净的FeSO4 B．加入适量铁发生的反应中氧化产物是FeSO4 C．碱浸过程中发生的离子方程式为：Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]- D．对聚铁胶体持续加热可得到聚铁沉淀 3．以高硫铝土矿(主要含Al2O3、Fe2O3、SiO2少量FeS2)为原料生产Fe3O4的部分流程如图所示： 已知：二氧化硅可与氢氧化钠溶液反应。 下列说法错误的是( ) A．“焙烧I”需要O2参加反应 B．“碱浸”的目的是溶解Al2O3和SiO2 C．用滤液做焰色试验，火焰呈黄色说明NaOH过量 D．“焙烧II”中生成Fe3O4的化学方程式为FeS2+16Fe2O32SO2↑+11Fe3O4 4．高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，制备流程如图所示： 下列叙述不正确的是( ) A．该条件下，物质的溶解性：Na2FeO4＜K2FeO4 B．反应I中尾气可用FeCl2溶液吸收再利用 C．反应II中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：2 D．用作水处理剂时，既能杀菌消毒又能净化水 5．高铁酸钾(K2FeO4)是一种绿色高效的新型净水剂，某实验小组制备K2FeO4的流程如下： 已知：高铁酸盐在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。下列说法正确的是( ) A．步骤Ⅰ和步骤Ⅱ中均发生了氧化还原反应 B．步骤Ⅰ中，1.5molNaClO能将1molFe3+ 氧化成FeO42- C．步骤Ⅱ中，反应物KOH可以换成KCl D．步骤Ⅱ反应体系中，K2FeO4溶解度大于Na2FeO4 6．实验室用和制备硫酸亚铁铵晶体[ (NH4)mFe(SO4)n·xH2O]，硫代乙酰胺溶液和[ (NH4)mFe(SO4)n·xH2O]反应制取纳米硫化亚铁(FeS)，反应流程如图： 下列有关说法不正确的是( ) A．m、n存在关系式： B．“反应1”条件下，硫酸亚铁铵晶体的溶解度小于FeSO4与 (NH4)2SO4 C．“反应2”需在一定pH条件下进行，酸性过强或碱性过强均不利于FeS的生成 D．若分别用S8和S2与铁粉反应制取等质量的FeS，理论上消耗和的质量比为1：4 7．硫酸亚铁铵，俗名为莫尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]，它是一种蓝绿色无机复盐，也是一种重要的化工原料，以下制备该物质的说法中错误的是( ) A．步骤Ⅱ到步骤Ⅲ的操作，缩短了溶液与空气接触的时间，降低被氧化的风险 B．玻璃棒缠绕铜丝的主要目的是铜丝和铁粉接触形成原电池，加快化学反应速率 C．步骤Ⅱ到步骤Ⅳ发生的反应方程式为(NH4)2SO4+FeSO4+6H2O=(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O D．从溶液中获得莫尔盐，可以直接经过蒸发结晶的实验操作获得纯净的莫尔盐 8．某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。 已知：Fe(OH)2白色沉淀易被空气氧化，形成红褐色沉淀。 请回答： (1)装置5的作用是 ； (2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现无法让3中溶液进入4中，请为装置作一处改进，使溶液能进入4中，改进的方案是 ； (3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中立即析出了灰绿色沉淀，长时间后转变为红褐色，写出该过程的化学方程式 ；从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因是 ； 9．高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效多功能的新型非氯绿色消毒剂。已知K2FeO4可溶于水、微溶于浓KOH溶液，在、强碱性溶液中比较稳定。实验室模拟湿法制备高铁酸钾的流程如下： 回答下列问题： (1)配制500mL4.0mol·L-1NaOH溶液。 ①配制过程中用到的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒和 ，需要用托盘天平称量固体 g。 ②下列操作可能导致上述NaOH溶液浓度偏大的是 (填字母)。 A．摇匀后发现液面低于刻度线，再加水至刻度线  B．NaOH在烧杯中溶解后，烧杯未洗涤 C．使用前，容量瓶中有少量蒸馏水               D．定容时俯视刻度线 ③上述配制的NaOH溶液的浓度并不精确，其因素除可能的不当操作外，还主要因为 (从物质性质角度)。 (2)“氧化”过程中溶液保持强碱性，写出NaClO溶液氧化Fe(NO3)3生成Na2FeO4的离子方程式： 。 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 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02 铁的化合物的制备与实验探究 重难目标 1．掌握Fe2+/Fe3+的化学性质及相互转化关系(“铁三角”原理)； 2．理解氢氧化亚铁/氢氧化铁的制备条件及稳定性差异； 3．熟悉铁离子的特征检验方法(SCN-显色、苯酚等)； 4．能设计氢氧化亚铁防氧化制备实验； 5．会分析工业流程中铁化合物的分离与提纯(如铁泥处理)； 6．会解决成分探究类综合题(定性检验+定量计算)。 考情分析 围绕“铁的化合物制备原理、实验装置设计、条件控制、产物检验”展开，考查考生对实验原理的理解、实验方案的设计与评价能力以及科学探究思维。通常以实验大题形式出现，分值占比12-15分，部分年份会在选择题中考查制备原理或实验现象。考查趋势： 1．从单一物质制备转向多物质制备的对比实验； 2．结合绿色化学思想，考查实验装置的优化和尾气处理； 3．注重对实验条件(如pH、温度、氧化剂/还原剂用量)的控制与分析； 4．常与物质的分离提纯、含量测定等知识点结合，增强综合性； 5．引入开放性探究问题，考查考生的创新思维。 一、氢氧化铁胶体的制备 1．原理：FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl。 2．操作步骤：加热蒸馏水至沸腾,逐滴滴加饱和氯化铁溶液,加热至液体呈红褐色停止加热,不可搅拌。 3．氢氧化铁胶体制备注意事项： (1)自来水含有电解质等，易使胶体聚沉，需用蒸馏水制备。 (2)FeCl3 溶液要求是饱和的，是为了提高转化效率，若浓度过稀，不利于 Fe(OH)3 胶体的形成。 (3)可稍微加热沸腾，但不宜长时间加热，否则胶体会聚沉。 (4)边滴加 FeCl3 饱和溶液边振荡烧杯，但不能用玻璃棒搅拌，否则会使Fe(OH)3 胶体微粒形成大颗粒沉淀析出。 二、氢氧化亚铁的制备 实验装置 实验原理 Fe2+＋2OH-=== Fe(OH)2↓(白色)、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 实验用品 FeSO4 溶液、NaOH 溶液；试管、长胶头滴管。 实验步骤 在1支试管里加入少量FeSO4 溶液，然后滴入NaOH 溶液。观察并描述发生的现象。 实验现象 试管中先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。 实验说明 ①氢氧化亚铁制备的核心问题：一是溶液中的溶解氧必须除去，二是反应过程必须与氧隔绝。 ②Fe2+易被氧化，所以 FeSO4溶液要现用现配，且配置 FeSO4溶液的蒸馏水要煮沸除去氧气。 ③为了防止NaOH溶液加入时带入空气，可将吸有 NaOH 溶液的长胶头滴管伸入到 FeSO4 液面下， 再挤出NaOH溶液。 ④还可再在硫酸亚铁溶液上加一层植物油,尽量减少与空气的接触。 注：能较长时间看到 Fe(OH)2 白色沉淀的装置如下： 三、无水氯化铁的制备 1．制备原理：干燥的氯气在加热条件下与Fe粉反应制得 2Fe+3Cl22FeCl3 2．装置连接：氯气发生装置→干燥管(盛无水CaCl2)或盛有浓硫酸的洗气瓶→反应管(填铁粉)→收集装置→尾气吸收装置。‌‌‌‌ 3．‌操作流程‌： (1)通N2排尽空气后，加热铁粉并通入干燥Cl2(由KMnO4与浓HCl反应或MnO2与浓HCl共热反应制得) (2)反应2Fe+3Cl22FeCl3 (3)收集升华的FeCl3晶体。 (4)储存‌： 密封于干燥器，避免接触水汽。 四、硫酸亚铁铵的制备 1．制备原理：写出硫酸亚铁铵的制备所涉及的化学反应。 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑;FeSO4+(NH4)2SO4+6H2O =(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O↓。 2．实验步骤 实验步骤 操作要点 步骤1铁屑的净化 取一只小烧杯，放入约5g铁屑，向其中注入5mL1mol·L－1Na2CO3溶液，浸泡或小火加热数分钟后，用倾析法分离并洗涤铁屑，晾干 步骤2制取FeSO4 用托盘天平称取4.2g洗净的铁屑，放入洁净的锥形瓶中，向其中加入25mL3mol·L－1H2SO4溶液，加热，并不断振荡锥形瓶。反应过程中应适当补充水，使溶液体积基本保持不变，待反应基本完全后，再加入1mL3mol·L－1H2SO4溶液，趁热过滤，将滤液转移至蒸发皿中 步骤3制取硫酸亚铁铵 称取9.5 g(NH4)2SO4晶体，配成饱和溶液，倒入制得的硫酸亚铁溶液中，搅拌，小火加热，在蒸发皿中蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜为止，将溶液静置，自然冷却，即有硫酸亚铁铵晶体析出。抽滤，并用少量酒精洗去晶体表面附着的水分 计算产率 取出晶体，用干净的滤纸吸干，称量并计算产率 实验说明 ①步骤1中用到倾析法,适于用倾析法分离的物质特点是沉淀颗粒较大,静置后容易沉降。 ②步骤2中趁热过滤的目的是防止溶液冷却时硫酸亚铁因析出而损失。 ③步骤3中用到的减压过滤(也称抽滤或吸滤)与普通过滤相比,优点除了过滤速度快外,还可得到较干燥的沉淀。晶体过滤后用无水乙醇洗涤的目的是利用乙醇的挥发,除去晶体表面附着的水分。 3.制备过程中的注意点： ①铁屑要过量,防止Fe2+被氧化。 ②加入H2SO4,以抑制FeSO4水解。 ③要趁热过滤,减少硫酸亚铁的损失。 五、高铁酸钾的制备 高铁酸钾兼具强氧化性(消毒)与环境友好性(还原产物Fe(OH)3吸附杂质)，是理想水处理剂。‌ 1．制备原理：高铁酸钾是铁元素的+6价化合物，主要通过氧化+3价铁制备，核心反应遵循‌强碱性环境下的氧化还原‌： (1)‌次氯酸盐氧化法‌原理‌：在浓碱液中，次氯酸钠(NaClO)将Fe3+氧化为FeO42-，再通过K+置换析出K2FeO4晶体(因K2FeO4在碱中溶解度更低)。 2Fe(NO3)3+3NaClO+10NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+5H2O；Na2FeO4+2KOH=K2FeO4↓+2NaOH (2)电解法原理‌：以铁为电极，在浓NaOH溶液中电解，阳极铁被氧化为FeO42-，阴极析氢；需控制电流密度(约53mA/cm²)和温度(30℃)以优化产率。 Fe+2OH-+2H2OFeO42-+3H2↑ (3)‌高温氧化法(干法)原理：硝酸钾作为氧化剂，在熔融态下将Fe2O3中的Fe3+氧化为FeO42-‌ Fe2O3+3KNO3+4KOH2K2FeO4+3KNO2+2H2O 2．实验步骤(次氯酸盐法示例) (1)试剂准备‌ ①称取Fe(NO3)3·9H2O 6.05g、NaOH 3.00g、KOH 1.71g； ②量取20mL有效氯5.1%的NaClO溶液(浓度约1.3mol/L)。 (2)氧化与沉淀‌ ①‌预混碱液‌：冰浴冷却下，将NaOH固体加入NaClO溶液，搅拌至溶解，过滤未溶颗粒； ②‌氧化反应‌：分批加入Fe(NO3)3·9H2O，持续搅拌，溶液渐变为紫红色(生成Na2FeO4)； ③‌除杂‌：静置沉降，滤去NaCl、NaNO₃等杂质(因盐类在浓碱中溶解度低)； ④‌置换结晶‌：向滤液加入KOH固体，冰浴搅拌，析出紫黑色K2FeO4沉淀。 (3)纯化‌ ①用‌冷的稀KOH溶液‌洗涤沉淀，再用‌无水乙醇‌洗涤(K2FeO4难溶于乙醇)； ②真空干燥，避光密封保存。 3．关键注意事项‌ (1)环境控制‌ ①‌温度‌：全程冰浴(0~5℃)，高温加速分解； ②‌隔绝空气‌：操作快速，避免CO2溶入导致pH下降(酸性条件分解：K2FeO4+10H2SO4=2Fe2(SO4)3+4K2SO4+10H2O+3O2↑)‌ (2)试剂与浓度‌ ①使用‌新鲜浓碱‌(NaOH≥14mol/L)，低碱度降低产率； ②NaClO需足量(理论量1.2~1.5倍)，确保Fe3+完全氧化。 (3)稳定性保障‌ ①‌储存‌：固体置于干燥器，溶液现配现用(水中分解：4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3+3O2↑+8OH-) ②‌禁用酸/还原剂‌：避免接触乙醇、硫化物等(剧烈反应褪色)。 题型01 氢氧化亚铁的制备方案创新与评价 【典例1】下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( ) A．①②③④⑤ B．①②⑤ C．①②③④ D．②④⑤ 【答案】B 【解析】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5个实验明显可以发现⑤加入有机物隔离空气，②中Fe和稀硫酸反应生成氢气能排出装置中的氧气，所以也能减少与氧气接触，①中导管口插入水中，铁与稀硫酸反应生成氢气可以排出装置中氧气，则能减少与氧气接触；③④生成的氢氧化亚铁能够与空气中氧气发生反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，导致不能长时间观察到氢氧化亚铁。 【对练1】一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示，下列说法错误的是( ) A．配制FeSO4溶液时需加入硫酸 B．实验时先注入稀硫酸，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液 C．装置N的作用是液封，并判断装置M中的空气是否排尽 D．用铁粉代替Na2CO3粉末，也能排尽空气 【答案】D 【解析】实验时先注入稀硫酸，碳酸钠和硫酸反应放出二氧化碳，等烧杯内紫色石蕊试液变红，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液生成氢氧化亚铁。A项，FeSO4易水解，为防止FeSO4水解，配制FeSO4溶液时需加入硫酸，故A正确；B项，实验时先注入稀硫酸，等二氧化碳排出锥形瓶内的空气后再注入NaOH溶液和FeSO4溶液生成氢氧化亚铁，故B正确；C项，烧杯内紫色石蕊试液变红，说明锥形瓶内空气完全排出，同时装置N可以防止空气进入锥形瓶，故C正确；D项，氢气的密度比空气小，用铁粉代替Na2CO3粉末，不能排尽空气，故D错误；选D。 【对练2】某化学兴趣小组利用药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。下列有关说法不正确的是( ) A．仪器1中应该盛放稀硫酸 B．本实验通过控制A、B、C三个开关，将仪器中的空气排尽后，先关闭开关B，再打开开关A就可观察到氢氧化亚铁的颜色 C．反应一段时间后，可在仪器2中观察到白色沉淀 D．本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态 【答案】C 【解析】用如图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。提供化学药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，结合装置分析可知：开启B、C，关闭A，需要在三颈瓶2中加入铁单质，分液漏斗中是稀硫酸，利用反应生成氢气排净装置中的空气，可以收集C处的气体检验是否是纯净的氢气，将仪器中的空气排尽后，然后关闭B，开启A、C；利用生成的氢气在装置2中压强增大，把硫酸亚铁溶液压入装置3的氢氧化钠溶液中，反应生成白色氢氧化亚铁白色沉淀，可观察到氢氧化亚铁的颜色为白色沉淀。A项，此实验目的是制备氢氧化亚铁，先用铁和稀硫酸反应制备硫酸亚铁，此反应在装置2中进行，稀硫酸是溶液，应盛放在分液漏斗中，即应盛放在1中，A正确；B．打开B、C，关闭A，利用装置2中产生的氢气，把装置3中的空气排尽，使装置处于还原氛围，然后关闭B，打开开关A，产生气体压强增大，把装置2产生的FeSO4压入到装置3中，产生Fe(OH)2，B正确；C项，反应一段时间后，可在仪器3中FeSO4与NaOH溶液反应产生Fe(OH)2，故在装置3中观察到白色沉淀，C错误；D项，本实验利用反应生成氢气排净装置中的空气，使装置处于还原氛围，故制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态，D正确；故选C。 题型02 铁的化合物制备工业流程分析 【典例2】高铁酸钾(K2FeO4具有强氧化性)的生产流程如下，下列说法正确的是( ) A．步骤①中为加快化学反应速率，温度越高越好 B．步骤②中KOH固体的作用仅是生成更多的KClO C．步骤③的离子方程式为：3ClO-+2Fe3++5H2O=2+3Cl-+10H+ D．步骤⑤湿产品不能用乙醇进行干燥 【答案】D 【解析】氢氧化钾溶液中充入足量氯气，在温度较低的条件下反应生成氯化钾、次氯酸钾和水，加入氢氧化钾固体得到碱性KClO的浓溶液，加入90%硝酸铁溶液发生反应生成高铁酸钾，得到溶液Ⅱ，纯化后得到湿产品，洗涤干燥得到K2FeO4晶体。A．步骤①中KOH与Cl2在低温下反应生成KCl和KClO，温度过高，KOH与氯气反应生成KClO3，因此，温度不是越高越好，A项错误；B．根据流程过程可知，步骤③中KOH也参与反应，因此步骤②中KOH固体的作用不仅是生成更多的KClO，还作为步骤③中反应物参与反应，B项错误；C．步骤③为Fe(NO3)3与KClO在碱性环境下发生反应，反应离子方程式为：3ClO-+2Fe3++10OH-＝2FeO42-+3Cl-+5H2O，C项错误；D．K2FeO4具有强氧化性，若与乙醇接触，可能会与乙醇发生氧化还原反应，从而影响高铁酸钾的产率，因此步骤⑤湿产品不能用乙醇进行干燥，D项正确；故选D。 【对练1】某研究小组以废铁屑(含有少量C、Cu、Fe2O3杂质)为原料制备绿矾(FeSO4·7H2O)，下列说法不正确的是( ) A．可以采用热的纯碱溶液去除废铁屑表面的油污 B．少量的Cu和Fe2O3，对制备结果的纯度有影响 C．溶液A中的溶质为FeSO4和H2SO4两种 D．操作2为蒸发浓缩、冷却结晶 【答案】B 【解析】废铁屑中主要成分是铁单质，含有少量C、Cu、Fe2O3杂质，加入稀硫酸后铜单质、碳单质不溶于稀硫酸，三氧化二铁与稀硫酸反应生成硫酸铁、铁单质与硫酸铁反应生成硫酸亚铁、铁单质与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，经过操作1过滤后，固体A为C、Cu，溶液A为硫酸亚铁、硫酸的混合溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶得到绿矾。A．纯碱溶液呈碱性，可以和油污发生反应，可以采用热的纯碱溶液去除废铁屑表面的油污，A正确；B．Cu与稀硫酸不反应，Fe2O3与稀硫酸反应生成硫酸铁，但铁屑中过量的铁单质会将三价铁还原为二价铁，所以对制备绿矾的纯度影响不大，B错误；C．根据分析，溶液A中的溶质为FeSO4和H2SO4两种，C正确；D．操作2为蒸发浓缩、冷却结晶，D正确；故选B。 【对练2】高铁酸钠)是一种新型绿色消毒剂。利用废金属屑(含有及少量)制备流程如下。下列说法不正确的是( ) A．滤液I主要成分为FeSO4 B．步骤②中，试剂a为适当过量的稀H2SO4 C．系列操作Ⅲ包含蒸发结晶 D．步骤④可能涉及的反应： 【答案】D 【解析】废金属屑(含有Fe、Cu及少量Fe2O3)中加入少量试剂a为稀硫酸，稀硫酸与氧化铁反应生成硫酸铁，生成的硫酸铁又与铁反应生成FeSO4，铜不与稀硫酸反应，过滤后，滤液Ⅰ为FeSO4溶液，滤渣Ⅰ为Fe、Cu；滤渣Ⅰ中加入足量稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成FeSO4，过滤得到滤渣Ⅱ为固体铜，滤液Ⅱ主要成分为FeSO4，合并滤液Ⅰ和Ⅱ，经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到FeSO4固体，固体中加入过氧化钠700℃条件下可制得Na2FeO4固体。A．根据分析，滤液Ⅰ主要成分为FeSO4，A正确；B．步骤②中，加入适当过量的稀H2SO4，将Fe全部转化为FeSO4，B正确；C．合并滤液Ⅰ和Ⅱ得到FeSO4溶液，经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到FeSO4固体，即系列操作Ⅲ包含蒸发结晶，C正确；D．步骤④中，制备高铁酸钠发生反应，D错误；故选D。 题型03 铁的重要化合物制备实验探究 【典例3】 FeCl3是重要的化工产品，易升华，遇水蒸气易潮解，主要用作水处理剂、催化剂等。某小组设计如图所示的实验装置制备氯化铁： 已知：石棉绒是一种耐火材料，不参与反应。下列叙述正确的是( ) A．装置A利用浓盐酸的挥发性和还原性制取氯气 B．装置B宜盛放饱和NaHCO3溶液，能除去Cl2中的HCl C．石棉绒的作用是增大反应物的接触面积，使反应更充分 D．装置E是为了收集 FeCl3，装置F宜盛放无水氯化钙 【答案】C 【解析】A．装置A利用浓盐酸的还原性制取氯气，反应中还体现了盐酸的酸性，故A错误；B．装置B宜盛放饱和NaCl溶液，能除去Cl2中的HCl，NaHCO3溶液能与氯化氢反应生成CO2杂质，故B错误；C．石棉绒的作用是增大反应物的接触面积，使反应更充分，故C正确；D．装置E是为了收集 FeCl3，装置F宜盛放碱石灰，吸收多余的氯气并防止外界空气中的水蒸气进入E中，故D错误；故选C。 【对练1】铁粉与水蒸气反应的实验装置图(夹持装置已略去)如图，下列说法错误的是( ) A．实验进行前，应检查装置的气密性 B．该实验表明：高温下，铁可与水蒸气反应 C．生成的气体在点燃之前，不用验纯 D．该反应的基本反应类型为置换反应 【答案】C 【解析】A．连接装置后，在进行实验之前，需要检查装置的气密性，故A正确；B．该实验可以表明高温下，铁可与水蒸气反应，故B正确；C．铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，氢气为可燃性气体，与空气混合会引发爆炸，所以在点燃生成的气体之前，需要验纯，故C错误；D．铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，该反应属于置换反应，故D正确；故选C。 【对练2】某同学用含有铁锈(主要成分为Fe2O3)的废铁屑来制取氯化铁晶体，实验装置如图所示(夹持装置略，气密性已检查)，下列推断不合理的是(双选)( ) A．B中收集到的气体是氧气 B．烧杯中双氧水的作用是将Fe3＋还原为Fe2＋ C．A中的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁 D．烧杯中的溶液在氯化氢气氛下，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体 【答案】AB 【解析】A．铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，所以B中收集到的气体是氢气，A项错误；B．双氧水具有氧化性，可将Fe2+氧化为Fe3+，B项错误；C．氧化铁为碱性氧化物，可与盐酸反应生成氯化铁和水，C项正确；D．因铁离子易水解，故FeCl3溶液应在氯化氢气氛下，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体，D项正确；故选AB。 1．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　) A．①② B．①③ C．②③ D．①②③ 【答案】B 【解析】因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3，故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气或氧气。装置①是先用H2将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③中液面上加苯阻止了空气进入；②由于能接触到空气中的O2，故不能较长时间观察到白色沉淀。 2．某研究所通过下列工艺流程实现对工业废渣(主要成分Al2O3、Fe2O3及少量不溶于酸又不溶于碱的其它成分)的处理得到聚铁(主要成分为，下列说法错误的是( ) A．将溶液b蒸发可得到纯净的FeSO4 B．加入适量铁发生的反应中氧化产物是FeSO4 C．碱浸过程中发生的离子方程式为：Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]- D．对聚铁胶体持续加热可得到聚铁沉淀 【答案】A 【解析】工业废渣(主要成分Al2O3、Fe2O3及少量不溶于酸又不溶于碱的其它成分)加入氢氧化钠溶液碱浸得到偏铝酸钠，炉渣加入硫酸生成硫酸铁，加入适量铁得到硫酸亚铁溶液，再加入氯化钾，加热至70°C ~ 80°C得到聚铁胶体，持续加热胶体聚沉得到聚铁。A．滤液b是硫酸亚铁，蒸发亚铁离子被氧化为铁离子，则不能得到纯净的FeSO4，故A错误；B．加入适量铁，硫酸铁与铁反应生成硫酸亚铁，则发生的反应中氧化产物是FeSO4，故B正确；C．碱浸过程中氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠，离子方程式为：Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-，故C正确；D．持续加热胶体聚沉得到聚铁，故D正确；故选A。 3．以高硫铝土矿(主要含Al2O3、Fe2O3、SiO2少量FeS2)为原料生产Fe3O4的部分流程如图所示： 已知：二氧化硅可与氢氧化钠溶液反应。 下列说法错误的是( ) A．“焙烧I”需要O2参加反应 B．“碱浸”的目的是溶解Al2O3和SiO2 C．用滤液做焰色试验，火焰呈黄色说明NaOH过量 D．“焙烧II”中生成Fe3O4的化学方程式为FeS2+16Fe2O32SO2↑+11Fe3O4 【答案】C 【解析】高硫铝土矿(主要含Al2O3、Fe2O3、SiO2少量FeS2)焙烧生成二氧化硫气体，剩余固体用氢氧化钠溶液浸泡，过滤去掉滤液，滤渣加入二硫化亚铁二次焙烧生成二氧化硫气体，剩余固体用磁选得到四氧化三铁。A．“焙烧I”去除硫元素生成二氧化硫，需要O2参加反应，A正确；B．氧化铝、二氧化硅均能与氢氧化钠溶液反应，产物可溶于水，氧化铁不与氢氧化钠溶液反应，过滤可分离出氧化铁，故“碱浸”的目的是溶解Al2O3和SiO2，B正确；C．用氢氧化钠溶液碱浸，得到四羟基合铝酸钠溶液和硅酸钠溶液，用滤液做焰色试验，火焰呈黄色，说明溶液中含钠离子，不能说明NaOH过量，C错误；D．据分析，“焙烧II”在Fe2O3滤渣中加入FeS2二次焙烧，生成二氧化硫气体和Fe3O4，化学方程式为FeS2+16Fe2O32SO2↑+11Fe3O4，D正确；故选C。 4．高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，制备流程如图所示： 下列叙述不正确的是( ) A．该条件下，物质的溶解性：Na2FeO4＜K2FeO4 B．反应I中尾气可用FeCl2溶液吸收再利用 C．反应II中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：2 D．用作水处理剂时，既能杀菌消毒又能净化水 【答案】A 【解析】铁与氯气反应生成氯化铁，加入NaClO、NaOH，次氯酸钠将铁离子在碱性条件下氧化成Na2FeO4，加入饱和KOH溶液可析出高铁酸钾(K2FeO4)，分离得到粗K2FeO4，采用重结晶、洗涤、低温烘干将其提纯，以此解答该题。A．结晶过程中加入浓KOH溶液，增大了K+浓度，该温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小，有利于K2FeO4晶体的析出，故A错误；B．尾气含有氯气，可与氯化亚铁反应生成氯化铁，可再利用，故B正确；C．反应中Cl元素化合价由+1价降低为−1价，Fe元素化合价由+3价升高到+6价，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：2，故C正确；D．K2FeO4中铁元素处于高价态，具有强氧化性，可用于杀菌消毒，生成的铁离子可水解生成具有吸附性的氢氧化铁胶体，可用于净水，故D正确；故选A。 5．高铁酸钾(K2FeO4)是一种绿色高效的新型净水剂，某实验小组制备K2FeO4的流程如下： 已知：高铁酸盐在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。下列说法正确的是( ) A．步骤Ⅰ和步骤Ⅱ中均发生了氧化还原反应 B．步骤Ⅰ中，1.5molNaClO能将1molFe3+ 氧化成FeO42- C．步骤Ⅱ中，反应物KOH可以换成KCl D．步骤Ⅱ反应体系中，K2FeO4溶解度大于Na2FeO4 【答案】B 【解析】NaClO和NaOH混合液与Fe(NO3)3发生反应生成Na2FeO4、NaCl、NaNO3， 向Na2FeO4溶液加入饱和KOH溶液利用K2FeO4溶解度小于Na2FeO4得到K2FeO4。A．步骤Ⅰ发生氧化还原反应，步骤Ⅱ中发生复分解反应，A错误；B．步骤Ⅰ中NaClO作氧化剂，1.5molNaClO参与反应得到3mole-，1molFe3+ 参与反应失去3mole-，B正确；C．KCl溶液呈中性，KOH溶液呈碱性，结合已知信息高铁酸盐在酸性或中性溶液中不稳定，在碱性溶液中较稳定，C错误；D．步骤Ⅱ向Na2FeO4溶液加入饱和KOH溶液利用K2FeO4溶解度小于Na2FeO4得到K2FeO4，D错误；故选B。 6．实验室用和制备硫酸亚铁铵晶体[ (NH4)mFe(SO4)n·xH2O]，硫代乙酰胺溶液和[ (NH4)mFe(SO4)n·xH2O]反应制取纳米硫化亚铁(FeS)，反应流程如图： 下列有关说法不正确的是( ) A．m、n存在关系式： B．“反应1”条件下，硫酸亚铁铵晶体的溶解度小于FeSO4与 (NH4)2SO4 C．“反应2”需在一定pH条件下进行，酸性过强或碱性过强均不利于FeS的生成 D．若分别用S8和S2与铁粉反应制取等质量的FeS，理论上消耗和的质量比为1：4 【答案】D 【解析】FeSO4溶液中加入(NH4)2SO4溶液，两者发生反应生成 (NH4)mFe(SO4)n·xH2O， (NH4)mFe(SO4)n·xH2O与硫代乙酰胺溶液反应制取纳米硫化亚铁(FeS)，经分离得到纳米硫化亚铁(FeS)，据此回答。A．硫酸亚铁铵晶体的分子式为 (NH4)mFe(SO4)n·xH2O，根据化合物的化合价代数和为0可知，，变换关系式得出n、m的等量关系式是2n-m = 2，A正确；B．反应1是用FeSO4、(NH4)2SO4制备硫酸亚铁铵晶体的过程，所以溶解度：FeSO4、(NH4)2SO4的溶解度均大于硫酸亚铁铵晶体的溶解度，B正确；C．“反应2”是 (NH4)mFe(SO4)n·xH2O和硫代乙酰胺溶液反应制备FeS的过程，若酸性过强，则会有硫化氢气体溢出，降低了FeS的产率，同时也污染环境，若碱性过强，可铁元素会以沉淀形式损失，C正确；D．S8和S2与Fe反应生成FeS， S原子守恒，消耗S8和S2的物质的量比为1：4，质量比为(1×32×8)：(4×32×2)= 1：2，D错误；故选D。 7．硫酸亚铁铵，俗名为莫尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]，它是一种蓝绿色无机复盐，也是一种重要的化工原料，以下制备该物质的说法中错误的是( ) A．步骤Ⅱ到步骤Ⅲ的操作，缩短了溶液与空气接触的时间，降低被氧化的风险 B．玻璃棒缠绕铜丝的主要目的是铜丝和铁粉接触形成原电池，加快化学反应速率 C．步骤Ⅱ到步骤Ⅳ发生的反应方程式为(NH4)2SO4+FeSO4+6H2O=(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O D．从溶液中获得莫尔盐，可以直接经过蒸发结晶的实验操作获得纯净的莫尔盐 【答案】D 【解析】A．将强磁铁贴紧烧杯外壁，在磁力作用下未反应完的铁粉即聚集于烧杯内壁，采用直接倾析的方法将制得的硫酸亚铁溶液倒出即可，不必进行减压或常压过滤，缩短了溶液与空气接触的时间，降低Fe2+被氧化的风险，A正确；B．采用缠绕铜丝的玻璃棒不断搅拌反应混合物，使铜丝和铁粉接触形成原电池，从而使反应速率大大加快，B正确；C．等物质的量的FeSO4和(NH4)2SO4反应生成莫尔盐，方程式为(NH4)2SO4+FeSO4+6H2O=(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，C正确；D．蒸发结晶时，二价铁易被氧气氧化成三价铁，因此得不到纯净的莫尔盐，D错误。故选D。 8．某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。 已知：Fe(OH)2白色沉淀易被空气氧化，形成红褐色沉淀。 请回答： (1)装置5的作用是 ； (2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现无法让3中溶液进入4中，请为装置作一处改进，使溶液能进入4中，改进的方案是 ； (3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中立即析出了灰绿色沉淀，长时间后转变为红褐色，写出该过程的化学方程式 ；从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因是 ； 【答案】(1)液封，防止空气进入装置4 (2)在装置2、3之间添加控制开关 (3)4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 装置4内的空气没有排尽 【解析】本实验为探究制备Fe(OH)2且能长时间观察到白色沉淀，实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，则装置3中发生反应：Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑，此时产生的H2将从装置2中逸出，容器内压强始终和大气压相等，故再打开K2，关闭K1，发现无法让3中溶液进入4中，在装置2、3之间增加一个控制开关K3后，关闭K2、K3，打开K1产生气体，使装置内压强增大，一段时间后关闭K1、K3，打开K2将装置2中液体压入装置4中，发生反应：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4。 (1)由题干信息可知，Fe(OH)2白色沉淀易被空气氧化，形成红褐色沉淀，结合分析可知，装置4中制备Fe(OH)2沉淀，则装置5的作用为液封，防止空气进入装置4； (2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中，为装置作一处改进，使溶液能进入4中，方法为在装置2、3之间添加控制开关； (3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中立即析出了灰绿色沉淀，长时间后转变为红褐色，即Fe(OH)2被空气中的O2氧化为了Fe(OH)3，该过程的化学方程式为：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因是装置4内的空气没有排尽。 9．高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效多功能的新型非氯绿色消毒剂。已知K2FeO4可溶于水、微溶于浓KOH溶液，在、强碱性溶液中比较稳定。实验室模拟湿法制备高铁酸钾的流程如下： 回答下列问题： (1)配制500mL4.0mol·L-1NaOH溶液。 ①配制过程中用到的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒和 ，需要用托盘天平称量固体 g。 ②下列操作可能导致上述NaOH溶液浓度偏大的是 (填字母)。 A．摇匀后发现液面低于刻度线，再加水至刻度线  B．NaOH在烧杯中溶解后，烧杯未洗涤 C．使用前，容量瓶中有少量蒸馏水               D．定容时俯视刻度线 ③上述配制的NaOH溶液的浓度并不精确，其因素除可能的不当操作外，还主要因为 (从物质性质角度)。 (2)“氧化”过程中溶液保持强碱性，写出NaClO溶液氧化Fe(NO3)3生成Na2FeO4的离子方程式： 。 【答案】(1)①500mL容量瓶(未写500mL不给分)、胶头滴管 80.0 ②D ③NaOH在空气中易吸收CO2和水分 (2)3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 【解析】先用Cl2和NaOH溶液在低温下反应制备NaClO溶液，反应的方程式为：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，用NaClO将Fe3+氧化为，反应的离子方程式为：3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，用稀的KOH溶液来沉淀过量的Fe3+，然后加入浓的KOH溶液，由于该温度下K2FeO4比Na2FeO4的溶解度小，故通过反应制备高铁酸钾，再过滤洗涤干燥即可得到产品。 (1)①由于要配置500mL溶液，则配制过程中用到的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒和500mL容量瓶，胶头滴管；配制500mL 4mol/L的NaOH溶液，需要NaOH的质量m=0.5L×4mol/L×40g/mol=80.0g；②A．摇匀后发现液面低于刻度线，再加水至刻度线，使溶液的体积增大，所配溶液浓度偏小， 选项A错误；B．NaOH在烧杯中溶解后，烧杯未洗涤，部分溶质损失，配制浓度偏小，选项B错误；C．使用前，容量瓶中有少量蒸馏水，不影响溶质的量，对浓度无影响， 选项C错误；D．定容时俯视刻度线，使溶液的体积偏小，所配溶液浓度偏大，选项D正确；故选D；③氢氧化钠溶液容易吸收空气中的二氧化碳而变质，则度并不精确，其因素除可能的不当操作外，还主要因为：NaOH在空气中易吸收CO2和水分；(2)根据题意，次氯酸钠氧化Fe(NO3)3生成Na2FeO4，而其本身被还原为氯离子，相应的离子方程式为：3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O。 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 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 $