专题02 铁的化合物的制备与实验探究（重难点专练）化学人教版必修第一册

**基本信息** 聚焦铁的化合物制备，通过实验方案创新、工业流程分析及实验探究，系统构建Fe²⁺/Fe³⁺转化与实验操作的逻辑体系，渗透科学探究与实践素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |氢氧化亚铁制备方案创新与评价|4题|装置分析与评价|基于Fe(OH)₂易氧化特性，设计隔绝氧气方案（苯隔离、气体排空气等）| |铁的重要化合物制备工业流程分析|5题|流程推断与操作判断|以绿矾、K₃[Fe(C₂O₄)₃]等制备为载体，串联溶解、除杂、氧化还原反应| |铁的重要化合物制备实验探究|5题|定性分析与定量计算|结合实验现象与数据，探究产物成分及转化（如Fe₃O₄与Fe的鉴别）|

专题02 铁的化合物的制备与实验探究 类型一 氢氧化亚铁的制备方案创新与评价 1．探究性学习小组利用如图所示方案制备Fe(OH)2沉淀。下列说法不正确的是( ) A．①装置中可能发生反应：4Fe2++8OH-+2H2O+O2=4Fe(OH)3 B．②装置中苯的作用是隔绝空气中的氧气 C．③装置中长滴管的作用是防止滴入NaOH溶液时将空气中氧气带入FeSO4溶液 D．④装置开始反应时应关闭止水夹a，一段时间后再打开止水夹a 【答案】D 【解析】A．装置①中NaOH与FeSO4发生复分解反应，生成Fe(OH)2和Na2SO4，而Fe(OH)2很快又被氧气氧化生成Fe(OH)3，反应的离子方程式为4Fe2++8OH-+2H2O+O2=4Fe(OH)3，A项正确；B．装置②中，在FeSO4溶液中滴加苯，苯的密度小于水，浮在溶液上层，可起到隔绝空气中的氧气的作用，B项正确；C．装置③中，铁粉可防止Fe2+被氧化为Fe3+，长滴管插入液面下，可防止NaOH在滴落时将空气中的氧气带入FeSO4溶液中，C项正确；D．装置④中，反应开始时先打开止水夹a，当Fe粉与稀硫酸反应一段时间生成较多H2，将体系中的空气排尽，一段时间后再关闭止水夹a，试管A中压强增大，将试管A中的FeSO4溶液压入试管B中，与NaOH溶液反应，D项错误；故选D。 2．如图所示装置，可用以制取Fe(OH)2且观察其在空气中被氧化时颜色的变化。下列说法错误的是( ) A．实验前，应先煮沸溶液除去溶解氧 B．装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气 C．关闭止水夹可观察到装置Ⅱ中溶液进入装置Ⅰ中 D．取下装置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化 【答案】C 【解析】溶液中会溶解少量氧气，氢氧化亚铁易被氧气氧化，所以实验前，应先煮沸溶液除去溶解氧，故A正确；铁和稀H2SO4反应生成FeSO4和H2，H2能排尽装置内的空气，故B正确；关闭止水夹可观察到装置Ⅰ中溶液进入装置Ⅱ中，故C错误；氢氧化亚铁具有还原性，能够被氧气氧化，所以取下装置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化，故D正确。 3．如图所示装置，可用来制取Fe(OH)2，实验中使用的试剂为铁屑和6mol·L-1的硫酸、氢氧化钠溶液。下列说法正确的是( ) A．分液漏斗中盛放的是氢氧化钠溶液 B．实验开始时应先将a关闭 C．A中圆底烧瓶内发生的反应为复分解反应 D．生成Fe(OH)2的操作为：首先打开a，让分液漏斗中液体流下，一段时间后关闭a，A中液体沿导管流入B中 【答案】D 【解析】从B装置的构造看，里面的液体不可能进入A装置内，所以B装置内应盛有NaOH溶液，A装置内反应生成FeSO4后，利用产生的气体压入B装置内。A．由分析可知，A装置内制取FeSO4溶液，则分液漏斗中盛放的是6mol·L-1的硫酸，A错误；B．实验开始时应先将a打开，用生成的氢气将装置中的空气排净，然后再关闭a形成压强差，B错误；C．A中圆底烧瓶内发生的反应为铁制取出氢气是置换反应，C错误；D．生成Fe(OH)2的操作为：首先打开a，让分液漏斗中液体流下用生成的氢气将装置中的空气排净，一段时间后关闭a形成压强差，A中液体沿导管流入B中制取Fe(OH)2，D正确；故选D。 4．(2026·浙江师大附中期中)某教师巧妙利用注射器和医用三通管制备氢氧化亚铁并较长时间观察到氢氧化亚铁的颜色，实验装置和实验步骤如下： 实验装置： 实验步骤： i.先将铁丝绒置于注射器中，然后使注射器A、B、C中分别吸满水、硫酸铁溶液和氢氧化钠溶液，再将各注射器针头朝上，缓缓推动各注射器活塞至有液体从针头冒出后停止； ii.调节三通管使导管a、b相通，导管c封闭，推动注射器B活塞，使少量硫酸铁溶液进入注射器； iii.调节三通管使导管a、c相通，导管封闭，拉动注射器活塞，使注射器中的溶液进入注射器中。 请回答下列问题： (1)与互为______(填“同位素”或“同素异形体”)。 (2)步骤i中推动各注射器活塞至有液体从针头冒出的目的是______。 (3)步骤ii中少量硫酸铁溶液进入注射器A后发生反应的离子方程式为______。 (4)步骤iii中会有白色沉淀产生，若从三通管上拔下注射器C，拉动活塞，吸入空气，白色沉淀迅速变为灰绿色最终变为红褐色，白色沉淀颜色变化时发生反应的化学方程式为______。 (5)为了探究沉淀变灰绿色的原因，同学们展开探究。甲同学推测灰绿色物质为Fe(OH)2和Fe(OH)3混合物。查阅资料后根据调色原理认为白色和红褐色的调和色不可能是灰绿色，并设计实验证实灰绿色物质中不含有Fe(OH)3的方案是______。 【答案】(1)同位素 (2)排尽注射器内的空气 (3)2Fe3++Fe=3Fe2+ (4)4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 (5)取一定量的灰绿色沉淀，加入盐酸溶解，再加入KSCN溶液，若溶液不变红色，则证明灰绿色物质中不含有Fe(OH)3 【解析】注射器A中装有铁丝绒，而后注射器A、B、C中分别吸满水、硫酸铁溶液和氢氧化钠溶液，步骤ⅱ中，推动注射器B活塞，使少量硫酸铁溶液进入注射器A中，反应为：2Fe3++Fe=3Fe2+，步骤ⅲ中，拉动注射器C活塞，使注射器A中的硫酸亚铁溶液进入注射器C中与氢氧化钠溶液反应产生氢氧化亚铁。 (1)与，质子数相同，中子数不同的核素互为同位素； (2)步骤i中推动各注射器活塞至有液体从针头冒出的目的是排尽注射器内的空气； (3)根据分析可知，步骤ii中少量硫酸铁溶液进入注射器A后发生反应的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+； (4)步骤iii中会有白色沉淀Fe(OH)2产生，若从三通管上拔下注射器C，拉动活塞，吸入空气，白色沉淀Fe(OH)2被氧化为灰绿色最终变为红褐色Fe(OH)3，白色沉淀颜色变化时发生反应的化学方程式为4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3； (5)验证实灰绿色物质中不含有Fe(OH)3，可以取一定量的灰绿色沉淀，加入盐酸溶解，再加入KSCN溶液，若溶液不变红色，则证明灰绿色物质中不含有Fe(OH)3。 类型二 铁的重要化合物制备工业流程分析 5．四氧化三铁磁流体既具有固体的磁性，又具有液体的流动性，采用共沉淀法可以制得黑色的分散质微粒直径介于5.5-36nm纳米级磁流体材料。其流程如下图所示： 下列说法错误的是( ) A．该磁流体材料形成的分散系能产生丁达尔效应 B．取溶液B加入硫氰酸钾溶液，溶液变为红色 C．FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O的物质的量之比最好为1∶2 D．取最后一次的洗涤液，加入氯化钡溶液，若无白色沉淀，证明沉淀已经洗涤干净 【答案】C 【解析】根据流程可知，FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O分别溶于水得溶液A(FeSO4溶液)和溶液B(FeCl3溶液)，将溶液A、溶液B和NaOH溶液在70~90℃条件下共沉淀生成Fe3O4，经过滤得到黑色固体，最后经洗涤、干燥得到纳米级Fe3O4磁流体材料。A．该磁流体材料的分散质微粒直径为5.5~36nm，在1~100nm之间，其形成的分散系属于胶体，能产生丁达尔效应，A正确；B．溶液B(FeCl3溶液)中含有Fe3+，加入KSCN溶液后，溶液变为红色，B正确；C．Fe3O4可以书写成FeO·Fe2O3，所以n(Fe2+)∶n(Fe3+)=1∶2最好，即FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O的物质的量之比最好为2∶1，C错误；D．过滤后所得沉淀表面有，取最后一次的洗涤液，加入氯化钡溶液，若无白色沉淀，则洗涤液中已不含，此时可以证明沉淀已经洗涤干净，D正确；故选C。 6． (2025·浙江省北斗星盟三模)某FeCl2与FeCl3的混合物中铁元素的质量分数可按如下方案测定，下列说法正确的是( ) A．从实验的精度考虑，样品ag可用托盘天平称取 B．加入的过量盐酸的作用仅是抑制的水解 C．加过量氨水时发生的离子反应为Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓ +3NH4+ D．铁元素的质量分数为 【答案】C 【解析】取样品，溶于过量盐酸，盐酸可抑制Fe3+和Fe2+的水解，加水稀释成250.00 mL的溶液，取25.00 mL溶液，加溴水将Fe2+氧化为Fe3+，再加过量氨水沉淀Fe3+，生成Fe(OH)3沉淀，灼烧Fe(OH)3得到红棕色固体Fe2O3。A项，从实验的精度考虑，样品ag可用电子天平称取，A错误；B项，加入的过量盐酸的作用是抑制Fe3+和Fe2+的水解，B错误；C项，加过量氨水沉淀Fe3+，离子方程式为：Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓ +3NH4+，C正确；D项，铁元素的质量分数为，D错误；故选C。 7．(2025·浙江省宁波市镇海中学高三首考模拟测试)K3[Fe(C2O4)3]⋅3H2O为草绿色晶体，易溶于水，难溶于乙醇，可用FeC2O4制备，流程如下： 已知：FeC2O4+3H2O2+6K2C2O4=4K3[Fe(C2O4)3]+2Fe(OH)3↓。 下列说法不正确的是( ) A．步骤Ⅰ中不可用酸性KMnO4溶液替代H2O2 B．步骤Ⅱ中加热煮沸是为了除去多余的H2O2 C．步骤Ⅲ中加入无水乙醇是为了降低三草酸合铁酸钾的溶解度 D．可用亚铁氰化钾溶液来检验翠绿色溶液中是否还有未被氧化 【答案】D 【解析】FeC2O4制备K3[Fe(C2O4)3]⋅3H2O晶体，第一步用H2O2将二价Fe氧化为三价Fe得到Fe(OH)3，加热除去过量的H2O2，加入草酸、饱和的草酸钾溶液形成K3[Fe(C2O4)3]溶液，加入无水乙醇降低三草酸合铁酸钾的溶解度，使之析出，过滤、洗涤、干燥得到K3[Fe(C2O4)3]⋅3H2O晶体。A项，H2O2能够将二价Fe氧化为三价Fe的同时并不产生杂质，且通过加热即可将过量的H2O2除去，故不可用酸性KMnO4溶液替代H2O2，A正确；B项，H2O2受热分解，加热煮沸可以除去多余的H2O2，B正确；C项，加入无水乙醇是可以降低三草酸合铁酸钾的溶解度，提高产率，C正确；D项，检验Fe2+用铁氰化钾溶液而不是亚铁氰化钾溶液，D错误；故选D。 8．某实验室制备柠檬酸铁的流程如下： 已知：柠檬酸亚铁微溶于冷水，易溶于热水。下列说法不正确的是( ) A．步骤①的滤液中可回收Na2SO4 B．步骤③制备柠檬酸铁时，H2O2的作用是氧化剂 C．可用KSCN溶液检验步骤③中柠檬酸亚铁是否反应完全 D．步骤③控制温度既利于柠檬酸亚铁溶解，又避免温度过高造成H2O2分解 【答案】A 【解析】碳酸钠和硫酸亚铁生成碳酸亚铁和硫酸钠，碳酸亚铁与柠檬酸生成柠檬亚铁，通入过氧化氢生成柠檬酸铁。A项，根据分析可知，步骤①的滤液中可回收Na2SO4，A正确；B项，通过步骤③柠檬酸亚铁制成了柠檬酸铁，发生了氧化反应，所以H2O2的作用是氧化剂，B错误；C项，应用K3[ Fe(CN)6]检验Fe2+，KSCN检验Fe3+，C错误；D项，柠檬酸亚铁微溶于冷水，易溶于热水，温度过低，不利于溶解，同时反应物活化分子百分数低，反应速率慢，温度过高，H2O2会分解，D错误；故选A。 9．(2025·浙江S9联盟高二期中)绿矾(FeSO4·7H2O)是一种重要的化学试剂，在工业上有广泛应用。某化学小组利用生锈的废铁屑和硫酸为原料，设计如下流程制取绿矾晶体。 (1)铁屑中含有较多碳杂质，易发生吸氧腐蚀，发生吸氧腐蚀时的正极反应方程式为 。 (2)上述步骤①中发生的离子反应主要有：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Fe+2H+=Fe2++H2↑、 。 (3)操作A用到的主要玻璃仪器有 、烧杯、玻璃棒。 (4)系列操作C是 。 (5)实验室配制保存FeSO4溶液时需加入一定量硫酸和少量纯铁屑，加入硫酸的目的是 (用离子方程式及合适的文字回答)。 (6)利用FeSO4与(NH4)2SO4合成的摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2]比绿矾稳定，在分析化学中可用来标定KMnO4溶液的浓度。请写出酸性条件下摩尔盐溶液与KMnO4溶液反应的离子方程式 。 【答案】(1) O2+2H2O+4e-=4OH- (2) 2Fe3++Fe=3Fe2+ (3)漏斗 (4)蒸发浓缩  冷却结晶 (5)提高H+浓度，使水解平衡逆移 (6) 5Fe2++MnO4-+8H+=Mn2++5Fe3++4H2O 【解析】由流程图可知，最终制得硫酸亚铁晶体，可知铁屑用硫酸溶解，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，硫酸铁和铁反应生成硫酸亚铁，过滤得到溶液B为硫酸亚铁溶液，硫酸亚铁溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得硫酸亚铁晶体。 (1)发生吸氧腐蚀时铁为负极、碳为正极，正极反应为空气中氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子：O2+2H2O+4e-=4OH-； (2)步骤①中发生的离子反应主要有铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，硫酸铁和铁反应生成硫酸亚铁； (3)A为分离固液的操作，为过滤，用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒； (4)系列操作C得到绿矾晶体，为：蒸发浓缩  冷却结晶；5)硫酸亚铁易被空气中氧气氧化为铁离子，铁离子能被铁单质还原为亚铁离子，故加入少量纯铁屑；亚铁离子容易水解为氢氧化亚铁和氢离子：Fe2＋＋2H2OFe(OH)2＋2H＋，加入一定量硫酸，可提高H+浓度，使水解平衡逆移，从而抑制亚铁离子水解； (6)高锰酸钾具有强氧化性，能和亚铁离子发生氧化还原反应生成铁离子和锰离子，反应为：5Fe2++MnO4-+8H+=Mn2++5Fe3++4H2O。 类型三 铁的重要化合物制备实验探究 10．实验室用NaHCO3和FeSO4溶液制备碳酸亚铁的装置如图所示(夹持装置已省略)，三颈烧瓶中产生白色沉淀及无色气体。下列说法不正确的是( ) A．装置甲产生CO2可排除装置中的空气 B．装置乙中盛装的试剂为饱和Na2CO3溶液 C．装置丙中发生反应的离子方程式：Fe2++2HCO3-=FeCO3↓ +CO2↑+H2O D．反应结束后，将丙中反应液静置、过滤、洗涤、干燥，可得到碳酸亚铁 【答案】B 【解析】为防止氧化，制备碳酸亚铁应在无氧环境中进行，装置制备CO2经过乙饱和碳酸氢钠溶液除去HCl，进入丙中驱赶装置内的空气，丙装置中碳酸氢根与Fe2+反应生成FeCO3，丁用于吸收多余的CO2并避免空气进入丙中氧化目标产物。A项，装置甲产生CO2可排除装置中的空气，开始时应先通一段时间CO2排尽装置的空气防止FeCO3被氧化，A正确；B项，CO2经过乙饱和碳酸氢钠溶液除去HCl，而不是饱和碳酸钠，B错误；C项，丙中二氧化碳与Fe2+反应生成FeCO3同时生成二氧化碳、水，Fe2++2HCO3-=FeCO3↓ +CO2↑+H2O，C正确；D项，丙中碳酸亚铁为沉淀，故反应后将丙中反应液静置、过滤、洗涤、干燥，可得到碳酸亚铁，D正确；故选B。 11．实验室制备柠檬酸铁铵的流程为：。下列实验装置或操作不能达到实验目的的是( ) A．流程①可用装置甲 B．用装置乙制取 C．用装置丙可观察喷泉实验和制取氨水 D．已知流程②为“浓缩为糊状、干燥”，其中“浓缩为糊状”流程可用装置丁，“干燥”用低温干燥 【答案】B 【解析】A．柠檬酸能与FeCO3反应生成柠檬酸亚铁和CO2，CO2能够排空装置中的空气，防止氧化Fe2+，故流程①可用装置甲，A不合题意；B．由于NH4NO3受热易分解，甚至发生爆炸，故不能用NH4NO3和Ca(OH)2共热来制备NH3，应该用NH4Cl和Ca(OH)2共热来制备NH3，即不能用装置乙制取NH3，B符合题意；C．氨气极易溶于水，能够用装置丙可观察喷泉实验和制取氨水，C不合题意；D．已知流程②为“浓缩为糊状、干燥”，其中“浓缩为糊状”流程可用装置丁即蒸发浓缩，由于柠檬酸铁铵属于铵盐，受热易分解，故“干燥”用低温干燥，D不合题意；故选B。 1．某同学在实验室进行了如图所示的实验(氯化铁溶液呈酸性)，下列说法中不正确的是 A．X、Z烧杯中分散质相同 B．中产生的气体为CO2 C．利用过滤的方法，可将Z中固体与液体分离 D．Z中分散系能产生丁达尔效应 【答案】A 【解析】根据题意可知，X为FeCl3溶液，溶液为酸性，因此Y中CaCO3与氢离子反应生成CO2和H2O，Z中产生红褐色透明液体，说明上层为氢氧化铁胶体。A．X为FeCl3溶液，Z为氢氧化铁胶体，二者分散质不同，故A错误；B．Y中HCl与CaCO3反应生成CaCl2、CO2和H2O，故Y中产生的气体为CO2，故B正确；C．固体不能通过滤纸，胶体可以透过滤纸，所以利用过滤的方法，可将Z中固体与液体分离，故C正确；D．Z中液体为氢氧化铁胶体，能产生丁达尔效应，故D正确；故选A。 2．以硫铁矿(主要成分是FeS2，含少量Al2O3、SiO2和 Fe3O4)为原料制备绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如图所示： 已知：“焙烧”时FeS2中的铁元素被氧化为Fe2O3；“还原”时，Fe3+能将FeS2中的硫元素氧化为＋6价。 下列叙述错误的是 A．“焙烧”时FeS2参与的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：2 B．“还原”过程中，FeS2不宜过量太多，否则会产生大量有害气体 C．“操作Ⅰ”的目的是除去Al3+ D．“重结晶”能提高绿矾的纯度 【答案】A 【解析】由题给流程可知，硫铁矿焙烧后，向硫铁矿烧渣中加入稀硫酸酸浸时，金属氧化物溶于稀硫酸转化为可溶性硫酸盐，二氧化硅与稀硫酸不反应，向反应后的容器中加入过量的二硫化铁，将溶液中的铁离子还原为亚铁离子，过滤得到含有二氧化硅、二硫化亚铁的滤渣和含有硫酸亚铁、硫酸铝的滤液；滤液经结晶、过滤得到含有硫酸铝的滤液1和绿矾。A．由分析可知，“焙烧”硫铁矿的主要反应为二硫化亚铁与空气中氧气高温条件下反应生成氧化铁和二氧化硫，反应的化学方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，反应中铁元素、硫元素的化合价升高被氧化，二硫化亚铁是反应的还原剂，氧元素的化合价降低被还原，氧气是反应的氧化剂，则还原剂与氧化剂的物质的量之比为11∶4，故A错误；B．“还原”过程中，过量FeS2会生成硫化氢，污染环境，故B正确；C．由分析可知，“操作Ⅰ”后可以得到含有硫酸铝的滤液1，故C正确；D．“重结晶”可以除去其中的杂质离子，从而提高绿矾的纯度，故D正确；故选A。 3．铁红常用于油漆、橡胶等工业。用废铁皮制取铁红的某工艺流程示意图如图： 下列说法错误的是 A．操作X是过滤，需要用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯等 B．反应I的离子方程式为3Fe+8H++2NO3-=3Fe2++2NO↑+4H2O C．反应II后的溶液中大量存在的离子有：Fe3+、Na+、NH4+、Cl- D．可用KSCN溶液来检验反应I后的溶液中是否存在Fe3+ 【答案】B 【解析】本题为工业制备铁红工业流程题，首先用盐酸和硝酸钠溶解废铁皮，随后再加入过量废铁皮将三价铁转化为二价铁，再通入空气将二价铁生成三价铁，用氢氧化钠调节pH得到氢氧化铁，再处理后得到铁红，以此解题。A．根据流程可知，操作X后得到沉淀和溶液，故操作X为过滤，需要用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯等，故A正确；B．硝酸有强氧化性，可以将铁氧化为三价铁，则反应I的离子方程式为Fe+4H++NO3-=Fe3++2NO↑+2H2O，故B错误；C．反应Ⅱ通入的空气将二价铁氧化为三价铁，再结合反应I可知，反应后大量存在Fe3+、Na+、NH4+、Cl-，故C正确；D．Fe3+与KSCN溶液反应呈现血红色，用于检验Fe3+，故D正确；故选B。 4．某研究性学习小组在用CO还原Fe3O4的实验中，用磁铁吸出生成的黑色粉末X，他们认为X不一定是Fe，若温度不同、受热不均时会生成Fe3O4，也能被磁铁吸引；已知：加热条件下Fe3O4能溶于浓盐酸。为探究X的成分(无Fe2O3)，他们进行了如下实验。 I．定性检验 实验编号 实验操作 实验现象 ① 取少量黑色粉末X放入试管1中，注入浓盐酸，微热 黑色粉末逐渐溶解，溶液呈黄绿色；有少量气泡产生 ② …… 溶液出现血红色 ③ 另取少量黑色粉末X放入试管2中，注入足量硫酸铜溶液，振荡，静置 有极少量红色物质析出，仍有较多黑色固体未溶解 (1)实验②的目的是确认Fe3＋是否存在，则实验②的“……”操作是 。 (2)由上述实验现象推断，黑色粉末X的成分是 (填化学式)；根据产物成分，CO还原Fe2O3发生反应的化学方程式为 。 II．定量测定 (3)操作Z是 、 。下列仪器中，在灼烧沉淀时必须用到的是(填名称) 。 (4)写出溶液Y中滴加足量H2O2溶液时发生反应的离子方程式 。 (5)通过以上数据，得出2.376g黑色粉末X中各成分的物质的量之比为 。 【答案】(1)向试管1中滴加几滴KSCN溶液 (2)Fe3O4和Fe Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 、3Fe2O3＋CO2Fe3O4＋CO2 (3)过滤 洗涤(干燥) 坩埚、泥三角 (4)2Fe2++H2O2 +2H+=2Fe3++2H2O (5)10：1 【解析】Ⅰ：Fe3+能使KSCN溶液呈现血红色，这是Fe3+的特征反应，以此确认四氧化三铁的存在，通过①③可判断Fe的存在，再通过②即可知黑色粉末为铁和Fe3O4。Ⅱ：黑色粉末为铁和Fe3O4，加入过量盐酸可知生成铁离子和亚铁离子，加入足量的过氧化氢，使Fe2+氧化为Fe3+，加入氨水生成氢氧化铁沉淀，操作Z为过滤。灼烧沉淀需要用到的仪器为坩埚，坩埚下要垫上泥三角。双氧水有氧化性，二价铁离子有还原性，足量双氧水可将Fe2+氧化为Fe3+，据此写出离子方程式。设Fe、Fe3O4的物质的量分别为xmol和ymol，计算出2.48g红棕色氧化铁固体的物质的量，根据铁守恒，Fe3O4和Fe的混合物为2.376g，列方程求解。 (1)Fe3+能使KSCN溶液呈现血红色，这是Fe3+的特征反应，实验②的目的是检验是否存在Fe3+，确认Fe3O4的存在。 (2)通过实验②可知黑色粉末中存在Fe3O4，实验①③铁能和盐酸反应生成氢气，且铁和铜离子能发生置换反应生成红色的铜，故黑色粉末中存在Fe，由此证明黑色粉末X的成分是Fe3O4和Fe的混合物。CO还原Fe2O3发生反应的化学方程式为Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 、3Fe2O3＋CO2Fe3O4＋CO2； (3)操作Z为过滤、洗涤(干燥)，灼烧沉淀需要用到的仪器为坩埚，坩埚下要垫上泥三角。 (4)双氧水有氧化性，二价铁离子有还原性，足量双氧水可将Fe2+氧化为Fe3+，故离子方程式为2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O。 (5)设Fe、Fe3O4的物质的量分别为xmol和ymol，2.480gFe2O3的物质的量为2.480g÷160g/mol=0.0155mol，根据铁守恒，x+3y=0.0155×2，56x+232y=2.376，解得x=0.001，y=0.01。X中各成分的物质的量之比为10：1。 1．(2026·云南卷)某兴趣小组将1.0 g铁粉和足量硫粉在氩气中加热得黑色固体，设计如下实验探究其成分。已知：步骤Ⅰ、步骤Ⅱ均在氩气氛围中进行：PbS是一种黑色固体。 下列说法错误的是( ) A．a中黑色固体成分有FeS B．Fe与S在空气中燃烧的产物可能有Fe2O3 C．步骤Ⅰ使用煮沸后的稀硫酸，目的是加快反应速率 D．b中使用CuSO4 溶液替代NaOH溶液，则无需使用醋酸铅试纸检验 【答案】C 【解析】Fe与足量S加热反应生成FeS黑色固体，FeS与稀硫酸反应生成FeSO4、H2S，H2S与醋酸铅反应生成黑色固体PbS，③实验过程中上层清液与KSCN溶液混合开始无明显现象，说明①中反应无Fe3+生成，5min后出现浅红色，说明Fe2+被氧化，④实验过程中上层清液与K3[Fe(CN)6]溶液混合产生蓝色沉淀，说明①中反应有Fe2+生成。A项，由上述分析可知，a中黑色固体成分有FeS，A项正确；B项，Fe与S在空气中燃烧，二者均被氧气氧化，可能生成Fe2O3，B项正确；C项，步骤Ⅰ、步骤Ⅱ均在氩气氛围中进行，其目的是防止FeSO4、H2S被氧化，步骤Ⅰ使用煮沸后的稀硫酸，其目的是除去溶解氧，C项错误；D项，醋酸铅试纸用于检验生成的H2S气体，b中使用CuSO4 溶液替代NaOH溶液，H2S与CuSO4 发生反应：H2S+ CuSO4 =H2SO4+ CuS↓，CuS为黑色固体，难溶于稀硫酸，可达到检验H2S的目的，D项正确；故选C。 2．(2025·浙江6月卷)下列含铁化合物的制备方案正确的是选项( ) 选项 目标产物 制备方案 A FeCl3·6H2O FeCl2溶液通足量Cl2后，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 B Fe2O3 红热的铁粉与水蒸气反应 C FeCl2 FeCl2·4H2O在干燥的气流中脱水 D Fe(OH)2 FeCl2溶液中滴加煮沸过的NaOH溶液，在空气中过滤 【答案】C 【解析】A项，FeCl2溶液通足量Cl2后，得到FeCl3溶液，若通过加热蒸发浓缩会促进Fe3+水解且水解生成的HCl挥发，导致生成Fe(OH)3，无法得到FeCl3·6H2O，A错误；B项，红热的铁粉与水蒸气反应会生成Fe3O4，得不到Fe2O3，B错误；C项，Fe2+在水溶液中会水解生成HCl且易被空气中的氧气氧化，则让FeCl2·4H2O在干燥的HCl气流中脱水可以得到FeCl2，C正确；D项，FeCl2溶液中滴加煮沸过的NaOH溶液，在空气中过滤，生成的Fe(OH)2易被氧化为Fe(OH)3，D错误；故选C。 3．(2024·新课标卷)实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是 A．反应为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 B．酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好 C．用木柴点燃肥皂泡检验生成的氢气 D．使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉 【答案】B 【解析】A．铁和水蒸气在高温下发生反应生成Fe3O4和H2，该反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，A正确；B．酒精灯放在铁粉下方加热可以产生高温，且不影响水的蒸发，若移至湿棉花下方则难以产生高温，则实验效果不好，B错误；C．用木柴点燃肥皂泡，若产生尖锐的爆鸣声，则可检验生成的气体为氢气，C正确；D．由于该实验中的反应要在高温下发生，因此要使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉，D正确；故选B。 4．(2024·辽吉黑卷)下列实验方法或试剂使用合理的是( ) 选项 实验目的 实验方法或试剂 A 检验NaBr溶液中是否含有Fe2+ K3[Fe(CN)6]溶液 B 测定KHS溶液中c(S2-) 用AgNO3溶液滴定 C 除去乙醇中少量的水 加入金属Na，过滤 D 测定KClO溶液的pH 使用pH试纸 【答案】A 【解析】A项，溶液中含有Fe2+，可以与K3[Fe(CN)6]发生反应使溶液变成蓝色，A项合理；B项，随着滴定的不断进行，溶液中S2-不断被消耗，但是溶液中的HS-还可以继续发生电离生成S2-，B项不合理；C项，金属Na既可以和水发生反应又可以和乙醇发生反应，故不能用金属Na除去乙醇中少量的水，C项不合理；D项，ClO-具有氧化性，不能用pH试纸测定其pH的大小，可以用pH计进行测量，D项不合理；故选A 5． (2023•江苏卷)室温下，探究0.1mol·L-1 FeSO4溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的的是( ) 选项 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含有Fe3+ 向2 mLFeSO4溶液中滴加几滴新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液颜色变化 B Fe2+是否有还原性 向2 mLFeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色变化 C Fe2+否水解 向2 mLFeSO4溶液中滴加2~3滴酚酞试液，观察溶液颜色变化 D Fe2+能否催化H2O2分解 向2 mL5%H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液，观察气泡产生情况 【答案】B 【解析】A项，检验溶液中是否含有Fe3+应直接向待测液中滴加KSCN溶液，向待测液中滴加氯水会将Fe2+氧化为Fe3+干扰实验，A错误；B项，向2 mLFeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，若观察溶液紫色褪去，说明Fe2+有还原性，B正确；C项，Fe2+发生水解反应Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+使溶液显酸性，应向2 mLFeSO4溶液中滴加2~3滴石蕊试液，观察溶液颜色变化，C错误；D项，向2 mL5%H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液，若产生气泡有可能是Fe3+的催化作用，D错误。故选B。 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 ( 1 / 9 )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 $ 专题02 铁的化合物的制备与实验探究 类型一 氢氧化亚铁的制备方案创新与评价 1．探究性学习小组利用如图所示方案制备Fe(OH)2沉淀。下列说法不正确的是( ) A．①装置中可能发生反应：4Fe2++8OH-+2H2O+O2=4Fe(OH)3 B．②装置中苯的作用是隔绝空气中的氧气 C．③装置中长滴管的作用是防止滴入NaOH溶液时将空气中氧气带入FeSO4溶液 D．④装置开始反应时应关闭止水夹a，一段时间后再打开止水夹a 2．如图所示装置，可用以制取Fe(OH)2且观察其在空气中被氧化时颜色的变化。下列说法错误的是( ) A．实验前，应先煮沸溶液除去溶解氧 B．装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气 C．关闭止水夹可观察到装置Ⅱ中溶液进入装置Ⅰ中 D．取下装置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化 3．如图所示装置，可用来制取Fe(OH)2，实验中使用的试剂为铁屑和6mol·L-1的硫酸、氢氧化钠溶液。下列说法正确的是( ) A．分液漏斗中盛放的是氢氧化钠溶液 B．实验开始时应先将a关闭 C．A中圆底烧瓶内发生的反应为复分解反应 D．生成Fe(OH)2的操作为：首先打开a，让分液漏斗中液体流下，一段时间后关闭a，A中液体沿导管流入B中 4．(2026·浙江师大附中期中)某教师巧妙利用注射器和医用三通管制备氢氧化亚铁并较长时间观察到氢氧化亚铁的颜色，实验装置和实验步骤如下： 实验装置： 实验步骤： i.先将铁丝绒置于注射器中，然后使注射器A、B、C中分别吸满水、硫酸铁溶液和氢氧化钠溶液，再将各注射器针头朝上，缓缓推动各注射器活塞至有液体从针头冒出后停止； ii.调节三通管使导管a、b相通，导管c封闭，推动注射器B活塞，使少量硫酸铁溶液进入注射器； iii.调节三通管使导管a、c相通，导管封闭，拉动注射器活塞，使注射器中的溶液进入注射器中。 请回答下列问题： (1)与互为______(填“同位素”或“同素异形体”)。 (2)步骤i中推动各注射器活塞至有液体从针头冒出的目的是______。 (3)步骤ii中少量硫酸铁溶液进入注射器A后发生反应的离子方程式为______。 (4)步骤iii中会有白色沉淀产生，若从三通管上拔下注射器C，拉动活塞，吸入空气，白色沉淀迅速变为灰绿色最终变为红褐色，白色沉淀颜色变化时发生反应的化学方程式为______。 (5)为了探究沉淀变灰绿色的原因，同学们展开探究。甲同学推测灰绿色物质为Fe(OH)2和Fe(OH)3混合物。查阅资料后根据调色原理认为白色和红褐色的调和色不可能是灰绿色，并设计实验证实灰绿色物质中不含有Fe(OH)3的方案是______。 类型二 铁的重要化合物制备工业流程分析 5．四氧化三铁磁流体既具有固体的磁性，又具有液体的流动性，采用共沉淀法可以制得黑色的分散质微粒直径介于5.5-36nm纳米级磁流体材料。其流程如下图所示： 下列说法错误的是( ) A．该磁流体材料形成的分散系能产生丁达尔效应 B．取溶液B加入硫氰酸钾溶液，溶液变为红色 C．FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O的物质的量之比最好为1∶2 D．取最后一次的洗涤液，加入氯化钡溶液，若无白色沉淀，证明沉淀已经洗涤干净 6． (2025·浙江省北斗星盟三模)某FeCl2与FeCl3的混合物中铁元素的质量分数可按如下方案测定，下列说法正确的是( ) A．从实验的精度考虑，样品ag可用托盘天平称取 B．加入的过量盐酸的作用仅是抑制的水解 C．加过量氨水时发生的离子反应为Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓ +3NH4+ D．铁元素的质量分数为 7．(2025·浙江省宁波市镇海中学高三首考模拟测试)K3[Fe(C2O4)3]⋅3H2O为草绿色晶体，易溶于水，难溶于乙醇，可用FeC2O4制备，流程如下： 已知：FeC2O4+3H2O2+6K2C2O4=4K3[Fe(C2O4)3]+2Fe(OH)3↓。 下列说法不正确的是( ) A．步骤Ⅰ中不可用酸性KMnO4溶液替代H2O2 B．步骤Ⅱ中加热煮沸是为了除去多余的H2O2 C．步骤Ⅲ中加入无水乙醇是为了降低三草酸合铁酸钾的溶解度 D．可用亚铁氰化钾溶液来检验翠绿色溶液中是否还有未被氧化 8．某实验室制备柠檬酸铁的流程如下： 已知：柠檬酸亚铁微溶于冷水，易溶于热水。下列说法不正确的是( ) A．步骤①的滤液中可回收Na2SO4 B．步骤③制备柠檬酸铁时，H2O2的作用是氧化剂 C．可用KSCN溶液检验步骤③中柠檬酸亚铁是否反应完全 D．步骤③控制温度既利于柠檬酸亚铁溶解，又避免温度过高造成H2O2分解 9．(2025·浙江S9联盟高二期中)绿矾(FeSO4·7H2O)是一种重要的化学试剂，在工业上有广泛应用。某化学小组利用生锈的废铁屑和硫酸为原料，设计如下流程制取绿矾晶体。 (1)铁屑中含有较多碳杂质，易发生吸氧腐蚀，发生吸氧腐蚀时的正极反应方程式为 。 (2)上述步骤①中发生的离子反应主要有：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Fe+2H+=Fe2++H2↑、 。 (3)操作A用到的主要玻璃仪器有 、烧杯、玻璃棒。 (4)系列操作C是 。 (5)实验室配制保存FeSO4溶液时需加入一定量硫酸和少量纯铁屑，加入硫酸的目的是 (用离子方程式及合适的文字回答)。 (6)利用FeSO4与(NH4)2SO4合成的摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2]比绿矾稳定，在分析化学中可用来标定KMnO4溶液的浓度。请写出酸性条件下摩尔盐溶液与KMnO4溶液反应的离子方程式 。 类型三 铁的重要化合物制备实验探究 10．实验室用NaHCO3和FeSO4溶液制备碳酸亚铁的装置如图所示(夹持装置已省略)，三颈烧瓶中产生白色沉淀及无色气体。下列说法不正确的是( ) A．装置甲产生CO2可排除装置中的空气 B．装置乙中盛装的试剂为饱和Na2CO3溶液 C．装置丙中发生反应的离子方程式：Fe2++2HCO3-=FeCO3↓ +CO2↑+H2O D．反应结束后，将丙中反应液静置、过滤、洗涤、干燥，可得到碳酸亚铁 11．实验室制备柠檬酸铁铵的流程为：。下列实验装置或操作不能达到实验目的的是( ) A．流程①可用装置甲 B．用装置乙制取 C．用装置丙可观察喷泉实验和制取氨水 D．已知流程②为“浓缩为糊状、干燥”，其中“浓缩为糊状”流程可用装置丁，“干燥”用低温干燥 1．某同学在实验室进行了如图所示的实验(氯化铁溶液呈酸性)，下列说法中不正确的是 A．X、Z烧杯中分散质相同 B．中产生的气体为CO2 C．利用过滤的方法，可将Z中固体与液体分离 D．Z中分散系能产生丁达尔效应 2．以硫铁矿(主要成分是FeS2，含少量Al2O3、SiO2和 Fe3O4)为原料制备绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如图所示： 已知：“焙烧”时FeS2中的铁元素被氧化为Fe2O3；“还原”时，Fe3+能将FeS2中的硫元素氧化为＋6价。 下列叙述错误的是 A．“焙烧”时FeS2参与的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：2 B．“还原”过程中，FeS2不宜过量太多，否则会产生大量有害气体 C．“操作Ⅰ”的目的是除去Al3+ D．“重结晶”能提高绿矾的纯度 3．铁红常用于油漆、橡胶等工业。用废铁皮制取铁红的某工艺流程示意图如图： 下列说法错误的是 A．操作X是过滤，需要用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯等 B．反应I的离子方程式为3Fe+8H++2NO3-=3Fe2++2NO↑+4H2O C．反应II后的溶液中大量存在的离子有：Fe3+、Na+、NH4+、Cl- D．可用KSCN溶液来检验反应I后的溶液中是否存在Fe3+ 4．某研究性学习小组在用CO还原Fe3O4的实验中，用磁铁吸出生成的黑色粉末X，他们认为X不一定是Fe，若温度不同、受热不均时会生成Fe3O4，也能被磁铁吸引；已知：加热条件下Fe3O4能溶于浓盐酸。为探究X的成分(无Fe2O3)，他们进行了如下实验。 I．定性检验 实验编号 实验操作 实验现象 ① 取少量黑色粉末X放入试管1中，注入浓盐酸，微热 黑色粉末逐渐溶解，溶液呈黄绿色；有少量气泡产生 ② …… 溶液出现血红色 ③ 另取少量黑色粉末X放入试管2中，注入足量硫酸铜溶液，振荡，静置 有极少量红色物质析出，仍有较多黑色固体未溶解 (1)实验②的目的是确认Fe3＋是否存在，则实验②的“……”操作是 。 (2)由上述实验现象推断，黑色粉末X的成分是 (填化学式)；根据产物成分，CO还原Fe2O3发生反应的化学方程式为 。 II．定量测定 (3)操作Z是 、 。下列仪器中，在灼烧沉淀时必须用到的是(填名称) 。 (4)写出溶液Y中滴加足量H2O2溶液时发生反应的离子方程式 。 (5)通过以上数据，得出2.376g黑色粉末X中各成分的物质的量之比为 。 1．(2026·云南卷)某兴趣小组将1.0 g铁粉和足量硫粉在氩气中加热得黑色固体，设计如下实验探究其成分。已知：步骤Ⅰ、步骤Ⅱ均在氩气氛围中进行：PbS是一种黑色固体。 下列说法错误的是( ) A．a中黑色固体成分有FeS B．Fe与S在空气中燃烧的产物可能有Fe2O3 C．步骤Ⅰ使用煮沸后的稀硫酸，目的是加快反应速率 D．b中使用CuSO4 溶液替代NaOH溶液，则无需使用醋酸铅试纸检验 2．(2025·浙江6月卷)下列含铁化合物的制备方案正确的是选项( ) 选项 目标产物 制备方案 A FeCl3·6H2O FeCl2溶液通足量Cl2后，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 B Fe2O3 红热的铁粉与水蒸气反应 C FeCl2 FeCl2·4H2O在干燥的气流中脱水 D Fe(OH)2 FeCl2溶液中滴加煮沸过的NaOH溶液，在空气中过滤 3．(2024·新课标卷)实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是 A．反应为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 B．酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好 C．用木柴点燃肥皂泡检验生成的氢气 D．使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉 4．(2024·辽吉黑卷)下列实验方法或试剂使用合理的是( ) 选项 实验目的 实验方法或试剂 A 检验NaBr溶液中是否含有Fe2+ K3[Fe(CN)6]溶液 B 测定KHS溶液中c(S2-) 用AgNO3溶液滴定 C 除去乙醇中少量的水 加入金属Na，过滤 D 测定KClO溶液的pH 使用pH试纸 5． (2023•江苏卷)室温下，探究0.1mol·L-1 FeSO4溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的的是( ) 选项 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含有Fe3+ 向2 mLFeSO4溶液中滴加几滴新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液颜色变化 B Fe2+是否有还原性 向2 mLFeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色变化 C Fe2+否水解 向2 mLFeSO4溶液中滴加2~3滴酚酞试液，观察溶液颜色变化 D Fe2+能否催化H2O2分解 向2 mL5%H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液，观察气泡产生情况 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 ( 1 / 9 )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 $ 专题02 铁的化合物的制备与实验探究 类型一 氢氧化亚铁的制备方案创新与评价 1．D 2．C 3．D 4．(1)同位素 (2)排尽注射器内的空气 (3)2Fe3++Fe=3Fe2+ (4)4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 (5)取一定量的灰绿色沉淀，加入盐酸溶解，再加入KSCN溶液，若溶液不变红色，则证明灰绿色物质中不含有Fe(OH)3 类型二 铁的重要化合物制备工业流程分析 5．C 6．C 7．D 8．A 9．(1) O2+2H2O+4e-=4OH- (2) 2Fe3++Fe=3Fe2+ (3)漏斗 (4)蒸发浓缩  冷却结晶 (5)提高H+浓度，使水解平衡逆移 (6) 5Fe2++MnO4-+8H+=Mn2++5Fe3++4H2O 类型三 铁的重要化合物制备实验探究 10．B 11．B 1．A 2．A 3．B 4．(1)向试管1中滴加几滴KSCN溶液 (2)Fe3O4和Fe Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 、3Fe2O3＋CO2Fe3O4＋CO2 (3)过滤 洗涤(干燥) 坩埚、泥三角 (4)2Fe2++H2O2 +2H+=2Fe3++2H2O (5)10：1 1．C 2．C 3．B 4．A 5．B 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 ( 1 / 9 )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 $