3.1 铁及其化合物（深度学习辅导讲义）化学人教版必修第一册

第三章 铁 金属材料 第一节 铁及其化合物 铁1 1.铁的存在及位置 （1）存在：主要以化合态（陨石除外）的形式存在，在地壳中的含量居第四位，铁矿石有赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）、黄铁矿（FeS2）等。 （2）位置：铁位于元素周期表中第四周期Ⅷ族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。 2.铁原子的结构 3.铁的物理性质 银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。 4.铁的化学性质 铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。 （1）与非金属单质的反应 ① 与O2的反应：常温：铁在潮湿的空气中被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。 点燃：3Fe＋2O2Fe3O4。 ② 与Cl2的反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。 ③ 与S的反应：Fe＋SFeS。 ④ 与I2的反应：Fe＋I2FeI2 （2）与水的反应 常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 （3）与酸的反应 酸 化学方程式或现象 稀H2SO4 Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ 稀HNO3 Fe不足 Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O Fe过量 3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 浓HNO3、浓H2SO4 常温下钝化 （4）与某些盐溶液反应 ①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。 ②与FeCl3溶液反应的离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 注：① Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。 ② 铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。 ③ 铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3＋。 5.铁的冶炼 （1）原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。 （2）设备：高炉。 （3）主要反应： ①还原剂的生成：C＋O2CO2，CO2＋C2CO； ②铁的生成：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 铁的氧化物2 1.物理性质 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗称 铁红 磁性氧化铁 色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水 铁的价态 ＋2价 ＋3价 ＋2价，＋3价 2.化学性质 （1）与酸的反应 ① 盐酸（HCl：只体现酸性，价态不变） FeO＋2H＋= Fe2＋＋H2O， Fe2O3＋6H＋= 2Fe3＋＋3H2O， Fe3O4＋8H＋= 2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。 ② 硝酸（HNO3：体现酸性及强氧化性，铁元素最终价态为+3价） 3FeO＋6H＋＋NO3-=3Fe3＋＋NO↑＋3H2O（除考虑与H＋的反应外，还要考虑Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋） 3Fe3O4＋28H＋＋NO3-=9Fe3＋＋NO↑＋14H2O ③ 氢碘酸（HI：体现酸性及还原性，铁元素最终价态为+2价） Fe2O3＋6H＋＋2I－=2Fe2＋＋I2＋3H2O（除考虑与H＋的反应外，还要考虑Fe3＋被I-还原成Fe2＋） Fe3O4＋8H＋＋2I－=3Fe2＋＋I2＋4H2O （2）高温时，都能被C、CO、Al等还原剂还原，生成单质铁 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3（铝热反应） 铁的氢氧化物3 1.氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色、态 白色絮状物 红褐色、难溶于水的固体 与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 受热分解 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3·xH2O) 制法 可溶性亚铁盐与碱溶液反应： Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 二者的关系 在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 注：① Fe(OH)2与硝酸反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应3Fe(OH)2＋10HNO3=3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O。 ② Fe(OH)3与氢碘酸(HI)反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应2Fe(OH)3＋6HI=2FeI2＋I2＋6H2O。 2.Fe(OH)2的制备 （1）制备原理 ① 制备原理：可溶性亚铁盐与强碱或氨水反应（Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓或Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓ +2NH4+）。 ② 成功关键：溶液中不含O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭、隔绝空气的体系中。 ③ 防止Fe(OH)2氧化的方法： A. 将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。 B. 将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。 C. 在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。 D. 在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。 （2）常用方法 有机覆盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到FeSO4溶液液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应 还原性气体保护法 先在装置Ⅰ中生成FeSO4溶液，并利用生成的H2将装置内的空气排尽后，再把FeSO4溶液压入装置Ⅱ中与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀 电解法 用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油) 铁盐、亚铁盐的性质及应用4 1.铁盐与亚铁盐 亚铁盐(Fe2＋) 铁盐(Fe3＋) 颜色 浅绿色(溶液) 棕黄色(溶液) 氧化性与还原性 ① 既有氧化性，又有还原性，以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2(H＋)、NO(H＋)等均表现为还原性。 ② 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O 酸性KMnO4溶液褪色：MnO＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 ① Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S、SO等均表现为氧化性。Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔（2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋）。 ② Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO等具有较强还原性的离子不能大量共存。 水解性 水解呈酸性（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。） 极易水解，只存在于酸性较强的溶液中 ① 实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体（FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl）。 ② 工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子。 ③ 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。 ④ Fe3＋与HCO、[Al(OH)4]－、CO、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。 特性 遇到KSCN时变成血红色 遇到酚类物质时变成紫色 2.其他常见铁盐 （1）绿矾(FeSO4·7H2O)：一种重要的还原剂，可用作补血剂及植物的补铁剂。 （2）铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O]：无色晶体，易溶于水，常用作化学分析试剂、药物和织物媒染剂。 （3）赤血盐{K3[Fe(CN)6]}：红色晶体，能溶于水，常用于检验Fe2＋，生成蓝色沉淀。 （4）高铁酸钾(K2FeO4)：暗紫色晶体，具有强氧化性，可用作水体的杀菌、消毒剂或高容量电池材料。 3.Fe2+、Fe3+的检验 （1）Fe2+的检验 方法1 无现象溶液变红色，证明含有Fe2＋ 方法2 产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明含有Fe2＋ 方法3 生成蓝色沉淀，证明含有Fe2＋ （2）Fe3+的检验 方法1 溶液变红色，证明含有Fe3＋ 方法2 产生红褐色沉淀，证明含有Fe3＋ 方法3 生成蓝色沉淀，证明含有Fe3＋ （3）混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验 ① Fe3＋的检验 a. 溶液变血红色，说明含有Fe3＋ b. 试纸变蓝色，说明含有Fe3＋ ② Fe2＋的检验 a. KMnO4溶液褪色，说明含有Fe2＋ b. 溴水褪色，说明含有Fe2＋ c. 生成蓝色沉淀，说明含有Fe2＋ 注：① 检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)，检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。 ② Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。 “铁三角”的转化关系及其应用5 1.“铁三角”的转化 用离子方程式表现转化 ① 2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋ ② 2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋4H＋＋SO ③ 3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑ ④ 5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O ⑤ 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 2.应用 （1）判断离子共存 ① Fe2＋与NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)发生氧化还原反应，不能大量共存； ② Fe3＋与S2－、I－、SO发生氧化还原反应，不能大量共存； ③ Fe2＋、Fe3＋与HCO、CO等水解相互促进生成沉淀，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 加氯水或H2O2 FeCl2 CuCl2 加过量铁粉后过滤 （3）盐溶液的配制与保存 （4）物质的制备 3.铁及其化合物的转化关系——铁的价类二维图 说明： （1）横向变化体现了同价态不同物质类别(氧化物、盐、碱)之间的转化： ① 碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐； ② Fe2＋、Fe3＋与碱(OH－)反应生成对应的碱； ③ 难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。 （2）纵向变化体现不同价态同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。 （3）斜向变化体现不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。 铁及其化合物的性质与应用1 典例1下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 A.能与盐酸反应，可用于制作红色颜料 B.具有氧化性，可用于除去水中悬浮杂质 C.铁粉具有还原性，可用于食品袋中的抗氧化剂 D.FeS难溶于水，可用于除去废水中的 典例2铁及其化合物在生活中应用广泛，下列有关离子方程式书写正确的是 A.将铁片投入到稀硝酸中： B.向溶液中通入少量： C.用铁氰化钾溶液检验： D.往溶液中加入过量粉： 典例3铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示： 下列说法错误的是 A.将湿棉花改为浸水的尿不湿，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气 B.用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出，避免冷凝水与灼热铁粉接触 C.肥皂液改为吹泡泡水，收集H2效果更好，点燃效果更明显 D.悬挂的磁铁仅能吸引铁粉，不能吸引反应产物 变式1化学让生活更美好。下列说法不正确的是 A.钢铁使用要尽可能减少钢铁的氧化损耗，Fe2O3是一种碱性氧化物 B.常温下，铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应 C.故宫是中国最大的古代文化艺术博物馆，氧化铁可作故宫红色外墙的涂料 D.氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成三氧化二铁 变式2下列关于铁及其化合物之间转化反应的方程式书写正确的是 A.(g)通过灼热铁粉： B.过量铁粉加入稀硝酸中： C.氢氧化铁中加入氢碘酸： D.溶液中加入酸性溶液： 变式3下列叙述正确的是 A.Fe与I2反应生成FeI3 B.硫酸铜溶液中加入少量铁粉反应的离子方程式：3Cu2＋＋2Fe===2Fe3＋＋3Cu C.5.6 g Fe与足量的S反应转移的电子数为0.3NA D.高温下水蒸气与Fe反应，固体的质量增加 氢氧化亚铁的制备2 典例1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 典例2用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。 实验步骤如下： Ⅰ. 检查装置气密性后，关闭K2、K5，打开K1、K3、K4，使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽B中空气。 Ⅱ. 待B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将A中溶液压入B中并观察现象。 Ⅲ. 关闭K1、K2，打开K5，使C中气体通入B中并观察现象。 回答下列问题： （1）仪器a的名称是_______，B中长玻璃管的作用是_______。 （2）装置A中金属离子的检验方法是_______。 （3）步骤 Ⅲ 装置B中的现象是_______，其发生反应的化学方程式为_________________________。 变式1实验室可以用如图所示装置制备氢氧化亚铁，下列说法错误的是 A.实验前应把稀硫酸和氢氧化钠溶液均煮沸处理 B.实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开 C.一段时间后，关闭弹簧夹C和D，在B中生成白色絮状沉淀 D.实验结束后关闭弹簧夹D，可以长时间保存氢氧化亚铁 铁及其化合物的有关计算3 典例1向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是 A.a表示Fe3＋的关系曲线 B.n1＝0.75 C.P点时，n(Fe2＋)＝0.562 5 mol D.向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4 g 典例2准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，计算该氧化物的化学式：__________。 典例3实验室对某铁的氧化物(FexO)进行如下实验。下列说法错误的是 A. B.溶液A为和混合溶液 C.反应②生成标准状况下1.12 L D.Zn至少参加了3个氧化还原反应 变式1盐X由三种常见元素组成，某科学兴小组称取盐X进行实验，数据和现象如下： 已知：①气体B为两种气体的混合物，能被水完全吸收。 ②取D溶液，用的溶液滴定，消耗溶液。 下列说法错误的是 A.试剂Y可能为溶液 B.盐X的化学式为 C.用的溶液滴定溶液D时可用酚酞作指示剂 D.若在X的稀溶液中通入足量气体，发生反应的离子方程式为： 变式2有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品的化学式可能为______________________。 Fe2+、Fe3+的性质及其检验4 典例1下列离子的检验方法合理的是 A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋ B.向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋ C.向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋ D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，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＋ 典例2铁及其化合物是中学化学中一类重要的物质。下列关于铁元素的叙述正确的是 A.采用将FeCl3溶液直接蒸干的方法制备FeCl3固体 B.保存FeCl2溶液常常加一些铁粉，其目的是抑制Fe2＋水解 C.25 ℃时，pH＝0的溶液中，Al3＋、NH、NO、Fe2＋可以大量共存 D.FeSO4溶液中加入H2O2溶液时，Fe2＋表现还原性 典例3茶叶中铁元素的检验可经过以下四步完成：灼烧灰化→6mol•L⁻¹硝酸溶解→过滤→检测滤液中的铁元素。下列说法正确的是 A.“灼烧灰化”选用的玻璃仪器有①②③ B.④用于配制6mol•L⁻¹硝酸时需洗净并烘干 C.“过滤”时需沿②向⑤中转移液体并小心搅拌 D.检测铁元素时，⑥悬垂于⑦的上方滴加KSCN溶液 变式1以下实验能证明某溶液中不含Fe3＋而含有Fe2＋的是 A.滴入KSCN溶液，不显红色 B.滴加足量氯水，再加KSCN溶液，显红色 C.滴入KSCN溶液，不显红色，再加氯水，溶液变红 D.滴入KSCN溶液，不显红色，再加足量高锰酸钾溶液，溶液变红 变式2在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入铁粉与铜粉的混合物。 （1）若金属无剩余，则溶液中一定存在的金属阳离子有________，可能存在的有________。 （2）若剩余固体中有铁和铜，则溶液中一定存在的金属阳离子有______，一定不存在________。 （3）若剩余固体中只有铜，则溶液中一定存在的金属阳离子有________，可能存在的有__________，一定不存在________。 变式3菠菜营养丰富，富含铁元素，同时含有草酸，实验小组通过以下实验探究菠菜的成分，下列说法正确的是 A.灼烧在蒸发皿中进行 B.操作a需用到分液漏斗 C.加入活性炭目的是吸附色素 D.取溶液B向其中加入酸性溶液可检验 “铁三角”的转化及应用5 典例1从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2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Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同 C.试剂c是氯气，相应的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋ D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2＋ 典例2（胶体的制备）某班同学在化学实验课上利用必修1教材的实验方法制备氢氧化铁胶体，方法如下：在一个洁净的烧杯中加入蒸馏水，用酒精灯加热至沸腾，向烧杯中逐滴滴加饱和的FeCl3溶液继续煮沸，得到透明的红褐色液体。化学方程式为FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。 （1）判断胶体制备是否成功，比较简单的方法就是利用胶体的________________进行验证。 （2）在做制备氢氧化铁胶体的实验时，有些同学没有按要求进行，结果没有观察到胶体，请你预测其现象并分析原因： ① 甲同学没有选用饱和氯化铁溶液，而是将稀氯化铁溶液滴入沸水中，结果没有观察到________，其原因是_____________________________________________________________。 ② 乙同学在实验中没有使用蒸馏水，而是用自来水，结果会____________，原因是______________________ ________________________________________________。 ③ 丙同学向沸水中滴加饱和氯化铁溶液后，长时间加热，结果会____________，原因是_________________ _______________________________________________________。 （3）丁同学按要求制备了Fe(OH)3胶体，但是他又向Fe(OH)3 胶体中逐滴加入了稀H2SO4溶液，结果出现了一系列变化。 ① 先出现红褐色沉淀，原因是____________________________________________________。 ② 随后沉淀溶解，此反应的离子方程式是_______________________________________________________。 典例3如图所示是铁及其化合物的价类二维图，下列有关叙述正确的是 A.物质X是Fe3O4 B.Fe2O3→Fe的转化，Fe2O3发生氧化反应 C.在空气中Z→Y的现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 D.可通过复分解反应实现FeCl2和FeCl3的相互转化 典例4废料利用是节能减排的重要方式，以硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、等)为原料来制备铁红(Fe2O3)的生产流程如图。下列说法错误的是 A.将硫铁矿烧渣粉碎，有利于提高浸出率 B.加入过量铁粉的目的是将全部还原为 C.步骤Ⅳ的反应温度越高，越有利于提高反应速率和产率 D.“煅烧”步骤的化学方程式为 变式1部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是 A.a可与e反应生成b B.b既可被氧化，也可被还原 C.可将e加入浓碱液中制得d的胶体 D.可存在b→c→d→e→b的循环转化关系 变式2若利用硫铁矿焙烧取硫后的废渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取FeSO4·7H2O，设计了如下流程： 下列说法错误的是 A.溶解废渣选用的酸是稀硫酸，试剂X选用铁粉 B.固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al3＋转化为Al(OH)3，进入固体2 C.从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，必须控制条件防止其被氧化和分解 D.若改变方案，在溶液1中直接加入NaOH溶液至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O 实验探究铁及其重要化合物的转化关系6566 典例1某化学实验小组设计如下实验探究Zn与溶液中Fe3+发生反应的原理。 实验 试剂 现象 I 2 mL0.1 mol· L-1FeCl3溶液、过量锌粉 黄色溶液很快变浅，接着有无色气泡产生，固体中未检出铁单质 Ⅱ 2 mL1 mol· L-1FeCl3溶液(pH≈0.70)、过量锌粉 很快有大量气体产生，出现红褐色浑浊，30 min左右产生红褐色沉淀，溶液颜色变浅，产生少量铁单质 下列说法错误的是 A.实验I说明Fe3+被还原为Fe2+ B.可用酸性高锰酸钾溶液检验实验I得到的溶液中含有Fe2+ C.实验Ⅱ发生了置换反应和复分解反应 D.实验说明Fe3+、H+与Zn的反应与离子浓度有关 典例2某班同学用如下实验探究Fe2＋与Fe3＋的转化，回答下列问题： （1）实验Ⅰ：Fe3＋转化为Fe2＋ 实验步骤及现象：甲组同学将少量铜粉加入1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液中，观察到铜粉消失，溶液黄色变浅，加入蒸馏水后无明显现象；乙组同学将过量铜粉加入1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液中，观察到铜粉有剩余，溶液黄色褪去，加入蒸馏水后出现白色沉淀；丙组同学将过量铜粉加入1 mL 0.05 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液中，观察到铜粉有剩余，溶液黄色褪去，变成蓝色，加入蒸馏水后无白色沉淀。 ① 分别取三组实验反应后的溶液于三支试管中，_______________________________________________ _______________________________________________(填操作步骤及现象)，证明生成了Fe2＋；分析三组实验结果，实验中均发生的反应的离子方程式为____________________________________________________。 ② 对比三组实验，说明加入蒸馏水后沉淀的产生与________有关。 ③ 向丙组实验后的溶液中加入饱和NaCl溶液可能出现的现象为________。 ④ 丙组在检验反应后的溶液中是否存在Fe3＋时，取反应后的上层清液于试管中，滴加3滴KSCN溶液，结果出现白色沉淀，查阅资料：ⅰ.SCN－的化学性质与I－相似，CuSCN为白色固体；ⅱ.2Cu2＋＋4I－===2CuI(白色)↓＋I2，写出该实验中出现白色沉淀的离子方程式：_____________________________________________。 （2） 实验Ⅱ：Fe2＋转化为Fe3＋ 实验步骤及现象：向3 mL 0.1 mol·L－1 FeSO4溶液中加入稍过量稀硝酸，溶液变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色，已知Fe2＋＋NO―→Fe(NO)2＋(棕色)。 ① 使用的FeSO4溶液中存在少量铁屑，其目的是____________________________________________。 ② 实验中产生NO的原因为________________________________(用离子方程式表示)。 （3） 实验Ⅲ：Fe2＋与Fe3＋相互转化 实验步骤及现象：将SO2通入足量Fe(NO3)3溶液中，溶液由棕黄色变为浅绿色，但立即又变为棕黄色，此时若滴入BaCl2溶液，则会产生白色沉淀。将产生的白色沉淀经过滤、洗涤、干燥后称量其质量为6.99 g，则整个实验中产生的气体(假设只生成一种气体，该气体遇空气变为红棕色)在标准状况下的体积为________。 变式1探究Cu与溶液的反应，进行如下实验。 实验①：向10mL0.2mol/L溶液(pH≈1)中加入0.1gCu粉，振荡后静置，取上层清液，滴加溶液，有蓝色沉淀产生。6h后，溶液由棕黄色变为蓝绿色。实验过程中未见有气泡产生，溶液的pH几乎不变。 实验②：在密闭容器中向10mL0.6mol/L溶液中加入0.1gCu粉，10h后溶液变为淡蓝色。 实验③：在密闭容器中向10mL0.6mol/L溶液中分别加入0.1gCu粉和0.1g固体，0.5h溶液变黄，3h溶液变为黄绿色。下列说法不正确的是 A.实验①中发生了反应： B.推测实验②的离子方程式是： C.对比实验①和②，①中溶解Cu的主是 D.对比实验②和③，与反应的速率大于与Cu反应的速率 基于物质类别和元素化合价认识铁及其化合物的性质1 1.从物质类别看，铁是活泼金属单质,FeO和Fe2O3是碱性氧化物，Fe(OH)2和Fe(OH)3都是碱，都能与酸发生反应。 2.从Fe元素化合价看，Fe具有还原性，Fe2O3和Fe(OH)3中Fe元素显+3价，处于最高价态，具有氧化性；FeO和Fe(OH)2中Fe元素显+2价，处于中间价态，具有氧化性和还原性。 3.基于物质类别和元素价态,设计铁及其化合物间转化的途径。 确定铁的氧化物组成的基本方法2 设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b， 若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO； 若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3； 若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1组成的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，Fe3O4的物质的量为任意值)。 检验Fe2+Fe3+时的注意事项333 1.检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)。 2.Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。 ◆能力强化练 1. 用铁制备较纯净的氧化铁，下列实验方案最好的是 A.使铁在潮湿的空气中缓慢氧化 B.铁在氯气中燃烧，加水溶解，加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解 C.使铁溶解于稀硫酸，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解 D.使铁与足量稀硝酸反应，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解 2.月球土壤中富含铁元素，主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，但嫦娥五号取回的微陨石撞击处的月壤样品中存在大量的三价铁，有可能是以下哪个原因造成的 A. B. C. D. 3.某实验小组设计如下实验探究的制备，下列有关分析不合理的是 实验 操作 现象 Ⅰ 将一块晶体浸入蒸馏水中 一分钟后，晶块表面仍为浅绿色，溶液呈更浅的绿色。 Ⅱ 将另一块晶体浸入溶液中 一分钟后，晶块表面变白；捞出晶块露置空气中，表面逐渐变为红褐色。 Ⅲ 将溶液与溶液混合 立即出现大量灰绿色浑浊，一分钟后，液面附近出现红褐色浑浊。 A.实验Ⅰ起对照作用，排除晶体自身在水中的颜色变化 B.实验Ⅱ晶块表面长时间保持白色，与难溶、未分散于水有关 C.捞出晶块后发生了反应： D.实验Ⅲ溶液中氧气含量明显多于实验Ⅱ中 4.在100 mL 1.00 mol·L－1 H2SO4溶液中加入足量铁屑，生成的气体在标准状况下的体积为 A.11.2 L B. 6.72 L C. 4.48 L D. 2.24 L 5.取48.0gFe2O3，一定温度下加热，残留固体47.36g。将该剩余固体溶于足量盐酸，此过程没有气体产生；所得溶液中再加入足量KI溶液。请计算： （1）生成I2的物质的量_____。 （2）若分解产物为Fe3O4，求Fe2O3的分解率_____。 6.下列实验对应的现象和结论都正确的是 选项 实验 现象 结论 A 向食品脱氧剂样品(含还原铁粉)中加入硫酸后滴加酸性溶液 紫红色褪去 食品脱氧剂样品中含 B 向溶液中滴入溶液，再滴加溶液 加入后溶液变成血红色 既有氧化性又有还原性 C 向溶液加入铜片 溶液变蓝、有黑色固体出现 金属铁比铜活泼 D 向溶液中加入溶液后滴加几滴淀粉溶液 溶液变为蓝色 氧化性： 7.要除去溶液中少量的，可行的方法是 A. 滴入溶液 B. 通入氯气 C. 加入适量铜粉并过滤 D. 加入适量铁粉并过滤 8.含铁物质与其相应化合价的关系如图所示。下列推断合理的是 A.可用苯酚溶液鉴别đ和e B. a与水反应可直接生成c C. e的水溶液常用于净水 D. 存在e-d-f-g的循环转化关系 9.用绿矾()制备电池电极材料的流程如下： 下列说法正确的是 A.反应2中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2 B.洗涤沉淀时可用玻璃棒搅拌 C.可用酸性溶液检验反应1中是否完全反应 D.溶解过程中可抑制的水解 10.遇会生成蓝色沉淀，因此常用于的检验。文献显示：具有氧化性，可以氧化；还原性Fe大于。 某科研小组探究Fe与能否直接反应的实验如下： 实验1：取加热至沸腾并快速冷却的溶液(加热、冷却过程中溶液颜色无变化)于试管中，并加入1mL的苯，再加入铁粉，长时间无蓝色沉淀出现。 实验2：在“实验1”中，若使用砂纸打磨过的铁粉，一会儿就出现蓝色沉淀。 实验3：在“实验1”中，若加少量NaCl，立即出现蓝色沉淀；若换成加入或；则不出现蓝色沉淀。 实验4：在“实验1”中，若将铁粉换成在稀硫酸中反应一段时间的铁片，立即出现蓝色沉淀。 下列说法错误的是 A.实验1中长时间无蓝色沉淀出现，可能是因为铁粉表面有氧化膜 B.可能起破坏铁粉表面氧化膜的作用 C.Fe与可以直接反应 D.在Fe、C、NaCl溶液组成的原电池中，通过直接滴加溶液至电解质溶液中的方法，可以检验是否发生原电池反应 11.高铁酸钠(Na2FeO4)为紫色固体，易溶于水，微溶于NaOH溶液，具有强氧化性，可以杀菌消毒，是一种新型、高效、多功能的水处理剂。某化学实验小组利用NaClO在碱性介质中与FeCl3溶液的反应制备Na2FeO4并探究其性质，实验装置如图所示。 请回答下列问题： （1）橡胶管a的作用是____________________，装置甲中反应的化学方程式为_______________________。 （2）若去掉装置乙，其不足之处为_________________________________________________________。 （3）当装置丁中出现________现象时，关闭K1；此时向装置丙中加入FeCl3溶液。 （4）装置丙中生成Na2FeO4的离子方程式为________________________________。 （5）反应后，向装置丙中加入饱和的________(填化学式)溶液，析出紫色晶体，过滤、洗涤、干燥。 （6）取少量Na2FeO4晶体加入浑浊的泥浆水中，泥浆水很快澄清，同时产生气体。请结合化学方程式分析Na2FeO4的净水原理： __________________________________________________________________。 12.以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下： 回答下列问题： （1）红渣的主要成分为__________(填化学式，下同)，滤渣①的主要成分为__________。 （2）黄铁矿研细的目的是_____________________________________________________。 （3）还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为___________________________。 （4）工序①的名称为__________，所得母液循环使用。 （5）沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为__________，氧化工序发生反应的离子方程式为__________________________________________________________。 （6）若用还原工序得到的滤液制备Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4，所加试剂为__________和________(填化学式，不引入杂质)。 ◆综合拔高练 13.下列有关铁及其化合物的说法正确的是 A.Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2＜Fe(OH)3 B.铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3 C.氢氧化铁与氢碘酸反应：Fe(OH)3＋3HI===FeI3＋3H2O D.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2 14.黄铁矿(主要成分为FeS2)是工业制取硫酸的重要原料，矿区中的黄铁矿暴露在空气中会被缓慢氧化，氧化过程如图所示。下列说法正确的是 A.d步生成的Fe(OH)3可作净水剂、消毒剂 B.a步发生反应的离子方程式为2FeS2＋7O2＋2H2O===2Fe2＋＋4SO＋4H＋ C.空气中O2约占五分之一，0.1 mol FeS2完全被氧化时消耗标准状况下空气的体积约为8.4 L D.缓慢氧化过程中对矿区的生态环境没有影响 15.探究铁及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是 实验方案 现象 结论 A 往溶液中加入片 短时间内无明显现象 的氧化能力比弱 B 往溶液中滴加溶液，再加入少量固体 溶液先变成血红色后无明显变化 与的反应不可逆 C 将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，滴加溶液 溶液呈浅绿色 食品脱氧剂样品中没有价铁 D 向沸水中逐滴加5~6滴饱和溶液，持续煮沸 溶液先变成红褐色再析出沉淀 先水解得再聚集成沉淀 16.向溶液中滴加少量溶液，溶液迅速变黄，稍后产生气体；再加入KSCN溶液，溶液变红，一段时间后，溶液颜色明显变浅。依据实验现象，下列分析不正确的是 A.产生气体的原因是将还原生成了 B.溶液先变红后又明显变浅，是由反应速率不同导致的 C.溶液颜色变浅，可能是过量的氧化了KSCN D.溶液与溶液反应生成的证据是：“溶液迅速变黄”和“溶液变红” 17.部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是 A.可与反应生成 B.既可被氧化，也可被还原 C.可将加入浓碱液中制得的胶体 D.可存在的循环转化关系 18.某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题： （1）分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是____________________________________________________。 （2）甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_____________________________________________________。 （3）乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL 煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是_______________________________________。 （4）丙组同学取10 mL 0.1 mol·L－1KI溶液，加入6 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液混合。分别取 2 mL 此溶液于3支试管中进行如下实验： ① 第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色； ② 第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀； ③ 第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。 实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为________。 （5）丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为__________________________________________________________；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是__________________________________________ _______________，生成沉淀的原因是____________________________________________________(用平衡移动原理解释)。 19.某磁性材料(Fe/Fe3O4)广泛应用于磁记录、催化等领域。一种制备该材料的流程如下： 已知反应原理为： ① Fe2++2OH-=Fe(OH)2 ② 3Fe(OH)2=Fe+2Fe(OH)3 ③ Fe(OH)2+2Fe(OH)3=Fe3O4+4H2O （1）用FeCl2溶液和KOH溶液制备Fe/Fe3O4反应的离子方程式为_______________________________。 （2）当pH<2时，Fe/Fe3O4产率极低的原因是_________________________。 （3）图1为回流时间与Fe/Fe3O4产率的关系图，图2为回流1h所得产品的X射线衍射图。回流1h所得产品Fe/Fe3O4中产生杂质可能的原因_______________________________。 （4）采用Pd-Fe3O4双催化剂，可实现用H2消除酸性废水中的NO和NO，反应历程如图3所示。 其中Fe3O4中Fe2+和Fe3+分别用Fe(II)、Fe(III)表示。 ① 用该法处理废水后，溶液的pH_______。(填“降低”“升高”或“不变”) ② 写出过程④反应的离子方程式_______________________________。 ③ 反应历程中虚线方框内NO生成N2的过程可描述为_______________________________。 ①②③ 20.磁性Fe3O4纳米粒子(粒径1-100nm)因其独特的物理、化学性质广泛用于生物医学和功能材料等领域而受到研究者的关注。实验室通过共沉淀法制备磁性Fe3O4纳米粒子的方法如下： I．称取5.0gFeCl2·4H2O和2.7gFeCl3·6HO加入烧杯中，加入40mL蒸馏水，充分溶解。 Ⅱ．将I所得的混合液保持30℃恒温，向混合液中加入0.4mol·L-1的NaOH溶液并不断搅拌，溶液中逐渐出现黑色物质，直至溶液pH=11，再加入5mL乙醇，将混合液在50℃恒温的条件下晶化2h。 Ⅲ．从晶化后的混合液中分离出纳米粒子，用少量蒸馏水反复洗涤直至洗涤液的pH=7，再用乙醇洗涤后，在60℃真空中干燥2h得到磁性Fe3O4纳米粒子。 回答下列问题： （1）将固体溶于蒸馏水时常会出现的现象为_______________________。 （2）制备时NaOH溶液的浓度不宜过大，其原因为_______________________，实验Ⅱ过程中控制反应温度为50℃的操作方法为_____________________________。 （3）生成磁性Fe3O4纳米粒子的离子方程式为_______________________。在制备过程中实际上加入的试剂中约为2.5:1，其原因为_____________________________。 （4）实验Ⅲ中除了通过测定洗涤液的pH=7外，实验室还可以判断纳米粒子已经洗涤干净的操作方法为___________________________________。 （5）产物中混杂的会降低纳米粒子的磁性，为了测定产品中的含量，采取如下实验方法：准确称取产品于锥形瓶中，用稀硝酸充分浸取，再加热使过量的硝酸全部逸出，冷却后加入足量溶液充分混合反应后，用标准溶液滴定至溶液颜色明显变浅，加入几滴淀粉溶液，继续滴定至终点，消耗标准溶液的体积为，已知滴定过程中发生反应的离子方程式为。 ① 标准溶液应盛放在____________填“酸式”或“碱式”)滴定管。 ② 若过量的硝酸没有全部逸出，则会导致测定结果___________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。 ③ 所取样品中的质量为___________g(结果保留4位小数)。 ◆高考真题练 21.（2026 江苏）净水剂高铁酸钾()在酸性条件下极不稳定。向含氰(以表示)废水中加入，转化过程如图所示，下列说法正确的是 A.反应①②中Fe元素化合价均升高 B.酸性条件下，转化为和 C.理论投料比 D.废水中的可被进一步氧化为 22.（2026 浙江）某研究小组利用反应制备，方法为：取加入坩埚中，再将坩埚置于反应管内，加热、冷却后得产品，装置示意图如下图。下列说法不正确的是 A.该反应是氧化还原反应 B.热分解过程中，必须尽快用惰性气体将反应产生的和排出反应管 C.反应结束后冷却时，必须隔绝空气 D.若测得产品中只有Fe、O两种元素且，则可判定产品为FeO 23.（2026 浙江）下列对有关实验现象的预测、不正确的是 A. 溶液中滴加溶液，会立即产生红褐色沉淀 B. 灼热粉末上滴加足量乙醇，黑色粉末会变成紫红色 C. 苯酚与水形成的浊液中滴加足量溶液，浊液会变澄清 D. 氨遇到氯化氢时，会产生白烟 24.（2026 湖北）赤铁矿主要成分为（含少量、、等元素的氧化物），结构致密，在酸液中溶解缓慢。某研究小组以赤铁矿为原料制备电池级磷酸铁（）的低碳新工艺流程如下： 已知：时，的电离常数；。 回答下列问题： （2）预处理将赤铁矿中部分转化为，导致晶格畸变，使矿石产生微裂纹，加快“酸浸”速率，其原因是____________________________________________。 （3）“酸浸”条件：为的混合酸，。混合酸中盐酸的作用是__________________________________________________（答两条即可）。 （4）酸浸液中加入，被氧化成的离子方程式为__________________________。 （6）沉淀煅烧得到，质量符合锂电池材料的工业规格。时，得到的沉淀中含、等少量杂质，煅烧沉淀得到的目标产物中与原子个数比为。此时，产物中杂质是________（填化学式）。 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 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 铁 金属材料 第一节 铁及其化合物 铁1 1.铁的存在及位置 （1）存在：主要以化合态（陨石除外）的形式存在，在地壳中的含量居第四位，铁矿石有赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）、黄铁矿（FeS2）等。 （2）位置：铁位于元素周期表中第四周期Ⅷ族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。 2.铁原子的结构 3.铁的物理性质 银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。 4.铁的化学性质 铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。 （1）与非金属单质的反应 ① 与O2的反应：常温：铁在潮湿的空气中被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。 点燃：3Fe＋2O2Fe3O4。 ② 与Cl2的反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。 ③ 与S的反应：Fe＋SFeS。 ④ 与I2的反应：Fe＋I2FeI2 （2）与水的反应 常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 （3）与酸的反应 酸 化学方程式或现象 稀H2SO4 Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ 稀HNO3 Fe不足 Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O Fe过量 3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 浓HNO3、浓H2SO4 常温下钝化 （4）与某些盐溶液反应 ①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。 ②与FeCl3溶液反应的离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 注：① Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。 ② 铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。 ③ 铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3＋。 5.铁的冶炼 （1）原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。 （2）设备：高炉。 （3）主要反应： ①还原剂的生成：C＋O2CO2，CO2＋C2CO； ②铁的生成：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 铁的氧化物2 1.物理性质 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗称 铁红 磁性氧化铁 色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水 铁的价态 ＋2价 ＋3价 ＋2价，＋3价 2.化学性质 （1）与酸的反应 ① 盐酸（HCl：只体现酸性，价态不变） FeO＋2H＋= Fe2＋＋H2O， Fe2O3＋6H＋= 2Fe3＋＋3H2O， Fe3O4＋8H＋= 2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。 ② 硝酸（HNO3：体现酸性及强氧化性，铁元素最终价态为+3价） 3FeO＋6H＋＋NO3-=3Fe3＋＋NO↑＋3H2O（除考虑与H＋的反应外，还要考虑Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋） 3Fe3O4＋28H＋＋NO3-=9Fe3＋＋NO↑＋14H2O ③ 氢碘酸（HI：体现酸性及还原性，铁元素最终价态为+2价） Fe2O3＋6H＋＋2I－=2Fe2＋＋I2＋3H2O（除考虑与H＋的反应外，还要考虑Fe3＋被I-还原成Fe2＋） Fe3O4＋8H＋＋2I－=3Fe2＋＋I2＋4H2O （2）高温时，都能被C、CO、Al等还原剂还原，生成单质铁 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3（铝热反应） 铁的氢氧化物3 1.氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色、态 白色絮状物 红褐色、难溶于水的固体 与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 受热分解 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3·xH2O) 制法 可溶性亚铁盐与碱溶液反应： Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 二者的关系 在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 注：① Fe(OH)2与硝酸反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应3Fe(OH)2＋10HNO3=3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O。 ② Fe(OH)3与氢碘酸(HI)反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应2Fe(OH)3＋6HI=2FeI2＋I2＋6H2O。 2.Fe(OH)2的制备 （1）制备原理 ① 制备原理：可溶性亚铁盐与强碱或氨水反应（Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓或Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓ +2NH4+）。 ② 成功关键：溶液中不含O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭、隔绝空气的体系中。 ③ 防止Fe(OH)2氧化的方法： A. 将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。 B. 将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。 C. 在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。 D. 在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。 （2）常用方法 有机覆盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到FeSO4溶液液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应 还原性气体保护法 先在装置Ⅰ中生成FeSO4溶液，并利用生成的H2将装置内的空气排尽后，再把FeSO4溶液压入装置Ⅱ中与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀 电解法 用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油) 铁盐、亚铁盐的性质及应用4 1.铁盐与亚铁盐 亚铁盐(Fe2＋) 铁盐(Fe3＋) 颜色 浅绿色(溶液) 棕黄色(溶液) 氧化性与还原性 ① 既有氧化性，又有还原性，以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2(H＋)、NO(H＋)等均表现为还原性。 ② 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O 酸性KMnO4溶液褪色：MnO＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 ① Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S、SO等均表现为氧化性。Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔（2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋）。 ② Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO等具有较强还原性的离子不能大量共存。 水解性 水解呈酸性（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。） 极易水解，只存在于酸性较强的溶液中 ① 实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体（FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl）。 ② 工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子。 ③ 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。 ④ Fe3＋与HCO、[Al(OH)4]－、CO、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。 特性 遇到KSCN时变成血红色 遇到酚类物质时变成紫色 2.其他常见铁盐 （1）绿矾(FeSO4·7H2O)：一种重要的还原剂，可用作补血剂及植物的补铁剂。 （2）铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O]：无色晶体，易溶于水，常用作化学分析试剂、药物和织物媒染剂。 （3）赤血盐{K3[Fe(CN)6]}：红色晶体，能溶于水，常用于检验Fe2＋，生成蓝色沉淀。 （4）高铁酸钾(K2FeO4)：暗紫色晶体，具有强氧化性，可用作水体的杀菌、消毒剂或高容量电池材料。 3.Fe2+、Fe3+的检验 （1）Fe2+的检验 方法1 无现象溶液变红色，证明含有Fe2＋ 方法2 产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明含有Fe2＋ 方法3 生成蓝色沉淀，证明含有Fe2＋ （2）Fe3+的检验 方法1 溶液变红色，证明含有Fe3＋ 方法2 产生红褐色沉淀，证明含有Fe3＋ 方法3 生成蓝色沉淀，证明含有Fe3＋ （3）混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验 ① Fe3＋的检验 a. 溶液变血红色，说明含有Fe3＋ b. 试纸变蓝色，说明含有Fe3＋ ② Fe2＋的检验 a. KMnO4溶液褪色，说明含有Fe2＋ b. 溴水褪色，说明含有Fe2＋ c. 生成蓝色沉淀，说明含有Fe2＋ 注：① 检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)，检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。 ② Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。 “铁三角”的转化关系及其应用5 1.“铁三角”的转化 用离子方程式表现转化 ① 2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋ ② 2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋4H＋＋SO ③ 3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑ ④ 5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O ⑤ 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 2.应用 （1）判断离子共存 ① Fe2＋与NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)发生氧化还原反应，不能大量共存； ② Fe3＋与S2－、I－、SO发生氧化还原反应，不能大量共存； ③ Fe2＋、Fe3＋与HCO、CO等水解相互促进生成沉淀，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 加氯水或H2O2 FeCl2 CuCl2 加过量铁粉后过滤 （3）盐溶液的配制与保存 （4）物质的制备 3.铁及其化合物的转化关系——铁的价类二维图 说明： （1）横向变化体现了同价态不同物质类别(氧化物、盐、碱)之间的转化： ① 碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐； ② Fe2＋、Fe3＋与碱(OH－)反应生成对应的碱； ③ 难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。 （2）纵向变化体现不同价态同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。 （3）斜向变化体现不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。 铁及其化合物的性质与应用1 典例1下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 A.能与盐酸反应，可用于制作红色颜料 B.具有氧化性，可用于除去水中悬浮杂质 C.铁粉具有还原性，可用于食品袋中的抗氧化剂 D.FeS难溶于水，可用于除去废水中的 【答案】C 【解析】A．为红棕色固体，可用于红色颜料，与其能与盐酸反应无关，故A错误；B．可用于除去水中悬浮杂质是利用其能水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性，与其氧化性无关，故B错误；C．铁粉用于食品袋中的抗氧化剂，是因铁粉是活泼金属具有强的还原性，故C正确；D．FeS可与铜离子反应生成更难溶的CuS，因此可除去废水中的，与FeS的溶解性无关，故D错误。 故选C。 典例2铁及其化合物在生活中应用广泛，下列有关离子方程式书写正确的是 A.将铁片投入到稀硝酸中： B.向溶液中通入少量： C.用铁氰化钾溶液检验： D.往溶液中加入过量粉： 【答案】B 【解析】A．铁片与稀硝酸反应生成一氧化氮，不生成氢气，故A错误；B．具有较强的氧化性，可将还原为硫单质，离子方程式为；故B正确；C．铁氰化钾溶于水可拆为离子的形式，离子方程式为，故C错误；D．过量将还原为铁单质，离子方程式为；故D错误。 故选B。 典例3铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示： 下列说法错误的是 A.将湿棉花改为浸水的尿不湿，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气 B.用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出，避免冷凝水与灼热铁粉接触 C.肥皂液改为吹泡泡水，收集H2效果更好，点燃效果更明显 D.悬挂的磁铁仅能吸引铁粉，不能吸引反应产物 【答案】D 【解析】铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，铁、四氧化三铁均可被磁铁吸引，故D错误。 故选D。 变式1化学让生活更美好。下列说法不正确的是 A.钢铁使用要尽可能减少钢铁的氧化损耗，Fe2O3是一种碱性氧化物 B.常温下，铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应 C.故宫是中国最大的古代文化艺术博物馆，氧化铁可作故宫红色外墙的涂料 D.氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成三氧化二铁 【答案】D 【解析】氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成四氧化三铁，故D错误。 故选D。 变式2下列关于铁及其化合物之间转化反应的方程式书写正确的是 A.(g)通过灼热铁粉： B.过量铁粉加入稀硝酸中： C.氢氧化铁中加入氢碘酸： D.溶液中加入酸性溶液： 【答案】D 【解析】A．Fe与H2O(g)高温反应生成Fe3O4和H2，A错误；B．稀硝酸有强氧化性，能把Fe氧化成Fe3+，过量铁粉与Fe反应生成Fe2+，总反应产物应是Fe2+而不是Fe3+，B错误；C．Fe3+具有强氧化性，I-具有强还原性，两者能发生氧化还原反应，分别生成Fe2+和I2，C错误；D．酸性KMnO4具有强氧化性，可把Fe2+氧化成Fe3+，本身被还原生成Mn2+，D正确。 故选D。 变式3下列叙述正确的是 A.Fe与I2反应生成FeI3 B.硫酸铜溶液中加入少量铁粉反应的离子方程式：3Cu2＋＋2Fe===2Fe3＋＋3Cu C.5.6 g Fe与足量的S反应转移的电子数为0.3NA D.高温下水蒸气与Fe反应，固体的质量增加 【答案】D 【解析】Fe与I2反应生成FeI2，A错误；正确的离子方程式：Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu，B错误；5.6 g Fe的物质的量为＝0.1 mol，与足量的S反应生成FeS，转移电子数为0.2NA，C错误；Fe变为Fe3O4，固体质量增加，D正确。 故选D。 氢氧化亚铁的制备2 典例1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 【分析】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，以此分析解答。 【解析】A．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．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．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。 典例2用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。 实验步骤如下： Ⅰ. 检查装置气密性后，关闭K2、K5，打开K1、K3、K4，使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽B中空气。 Ⅱ. 待B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将A中溶液压入B中并观察现象。 Ⅲ. 关闭K1、K2，打开K5，使C中气体通入B中并观察现象。 回答下列问题： （1）仪器a的名称是_______，B中长玻璃管的作用是_______。 （2）装置A中金属离子的检验方法是_______。 （3）步骤 Ⅲ 装置B中的现象是_______，其发生反应的化学方程式为_________________________。 【答案】（1）恒压滴液漏斗 平衡气压，辅助排出装置B中的空气 （2）取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无红色出现，再滴加H2O2，溶液变为红色，则证明存在Fe2+ （3）白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 【分析】仪器a为恒压滴液漏斗，目的是连通内外压强使液体能顺利流下，仪器B为三颈烧瓶，B中的玻璃管为平衡装置气压，氢氧化亚铁溶液被空气中的氧气氧化变为氢氧化铁，故排除装置B的空气防止氧化，稀硫酸与金属铁发生反应生成亚铁离子，加入硫氰化钾溶液无红色出现，再加入过氧化氢溶液溶液变为红色，装置C会产生氧气，氢氧化亚铁与氧气发生反应生成氢氧化铁的沉淀，现象为白色沉淀变为灰绿色最终变为红褐色，据此答题。 【解析】（1）①仪器a的名称为恒压滴液漏斗，其作用为连通内外压强使液体能顺利流下； ②装置B为三颈烧瓶，氢氧化亚铁在空气中极易被氧化，因此打开K1、K3、K4，关闭K2和K5，装置A中产生H2，装置B中的玻璃管是为了排除装置内的空气； （2）装置A为金属铁与稀硫酸反应生成亚铁离子，其化学方程式为：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，亚铁离子的检验：取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无红色出现，再滴加H2O2，溶液变为红色，则证明存在Fe2+； （3）①步骤 Ⅲ装置B中，关闭K1、K2，打开K5，使C中产生的氧气通入装置B，氢氧化亚铁为白色沉淀，氢氧化铁为红褐色沉淀，观察到的现象为：白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色； ②发生的化学方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。 变式1实验室可以用如图所示装置制备氢氧化亚铁，下列说法错误的是 A.实验前应把稀硫酸和氢氧化钠溶液均煮沸处理 B.实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开 C.一段时间后，关闭弹簧夹C和D，在B中生成白色絮状沉淀 D.实验结束后关闭弹簧夹D，可以长时间保存氢氧化亚铁 【答案】C 【分析】用右图装置制备氢氧化亚铁，A中药品为：铁粉和稀硫酸，B中为氢氧化钠溶液，结合装置分析可知，实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开，利用反应生成氢气排净装置中的空气，可以收集D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C，利用生成的氢气在装置A中压强增大，把硫酸亚铁溶液压入装置B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。 【解析】A．氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，所以制备氢氧化亚铁时应将稀硫酸和氢氧化钠溶液预先煮沸，使溶解的空气逸出，故A正确；B．氢氧化亚铁具有强还原性，易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，故实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开，A中反应产生氢气，排除空气，防止亚铁离子被氧气氧化，故B正确；C．一段时间后，关闭弹簧夹C，但不能关闭弹簧夹D，可利用生成的氢气在装置A中压强增大，把硫酸亚铁溶液压入装置B的氢氧化钠溶液中，反应生成白色氢氧化亚铁白色沉淀，故C错误；D．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，故实验结束后关闭弹簧夹D，可以长时间保存氢氧化亚铁，故D正确。 故选C。 铁及其化合物的有关计算3 典例1向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是 A.a表示Fe3＋的关系曲线 B.n1＝0.75 C.P点时，n(Fe2＋)＝0.562 5 mol D.向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4 g 【答案】C 【解析】该反应可以看做两步：①Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸根离子过量，氢离子不足；②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。a表示Fe3＋的关系曲线，A正确；溶液中共有3 mol H＋参加反应，消耗0.75 mol铁，B正确；P点n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，两者均为0.45 mol，C不正确；P点剩余0.45 mol Fe3＋，消耗0.225 mol铜，质量为14.4 g，D正确。 故选C。 典例2准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，计算该氧化物的化学式：__________。 【答案】FeO 【解析】4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO、CO2的物质的量均为0.04 mol，增加的氧元素为0.04 mol，质量为0.04 mol×16 g·mol－1＝0.64 g，铁的氧化物中氧元素的质量为0.64 g，铁元素的质量为2.88 g－0.64 g＝2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为∶0.04 mol＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。 典例3实验室对某铁的氧化物(FexO)进行如下实验。下列说法错误的是 A. B.溶液A为和混合溶液 C.反应②生成标准状况下1.12 L D.Zn至少参加了3个氧化还原反应 【答案】B 【分析】反应①为硫酸和铁的氧化物反应，根据硫酸的物质的量n(H2SO4)=0.15L×1mol/L=0.15mol结合O原子守恒可知，FexO的物质的量小于等于0.15mol，故有n(FexO)×(56x+16)=6.08g，解得n(FexO)=0.1mol时，x=0.8，设FexO中+2价的铁为a个，则+3价的铁为(0.8-a)个，根据化合价之和等于0可知，2a+3(0.8-a)=2，解得a=0.4，即含有Fe2+为0.4，Fe3+为0.4，故6.08gFexO中含有Fe2+为0.04mol，Fe3+为0.04mol，反应①后剩余H2SO4为0.15mol-0.1mol=0.05mol，故反应②为Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+、Zn+2H+=Zn2++H2↑、Zn+Fe2+=Zn2++Fe，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，，A正确；B．由分析可知，反应②为Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+、Zn+2H+=Zn2++H2↑、Zn+Fe2+=Zn2++Fe，根据硫酸根守恒可知，若溶液A为ZnSO4溶液则溶解的Zn的质量为0.15mol×65g/mol=9.75g，即Zn过量，说明溶液A中不可能含有FeSO4，B错误；C．由分析可知，反应①后剩余H2SO4为0.15mol-0.1mol=0.05mol，反应②中：，解得V=1.12L，即生成标准状况下1.12 L ，C正确；D．由分析可知，反应②为Zn+Fe3+=Zn2++Fe2+、Zn+2H+=Zn2++H2↑、Zn+Fe2+=Zn2++Fe，Zn至少参加了3个氧化还原反应，D正确。 故选B。 变式1盐X由三种常见元素组成，某科学兴小组称取盐X进行实验，数据和现象如下： 已知：①气体B为两种气体的混合物，能被水完全吸收。 ②取D溶液，用的溶液滴定，消耗溶液。 下列说法错误的是 A.试剂Y可能为溶液 B.盐X的化学式为 C.用的溶液滴定溶液D时可用酚酞作指示剂 D.若在X的稀溶液中通入足量气体，发生反应的离子方程式为： 【答案】D 【分析】A溶于盐酸后得到黄色溶液C，C加入Y得到血红色溶液E，则Y为溶液，C中含有铁离子，A为1.6g氧化铁（为0.01mol）；红棕色气体B和得到强酸D，则B为二氧化氮和氧气混合气，二氧化氮和氧气、水生成硝酸，HNO3为×÷×1L=0.06mol；则X中含有铁、氮元素分别为0.2mol（1.12g）、0.6mol（0.84g），则含有氧4.84g-1.12g-0.84g=2.88g，为0.18mol；三者物质的量之比为1:3:9，X为； 【解析】A．由分析可知，Y可能为溶液， A正确；B．盐X的化学式为，B正确；C．D为硝酸溶液，用的溶液滴定溶液D时可用酚酞作指示剂，当最后一滴氢氧化钠溶液加入后，溶液变红色且半分钟不褪色说明达到滴定终点，C正确；D．若在X的稀溶液中通入足量气体，硝酸根离子具有强氧化性，也会把二氧化硫氧化为硫酸根离子同时生成一氧化氮气体，，D错误。 故选D。 变式2有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品的化学式可能为______________________。 【答案】Fe5O7 【解析】根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)＝0.14 L×5 mol·L－1＝0.7 mol，则n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05 mol∶0.2 mol＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。 Fe2+、Fe3+的性质及其检验4 典例1下列离子的检验方法合理的是 A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋ B.向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋ C.向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋ D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，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＋ 【答案】C 【解析】A项中只能说明含有Fe3＋，不能说明不含Fe2＋；B项原溶液中也可能只有Fe3＋而没有Fe2＋；D项中氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了生成的白色沉淀Mg(OH)2。 故选C。 典例2铁及其化合物是中学化学中一类重要的物质。下列关于铁元素的叙述正确的是 A.采用将FeCl3溶液直接蒸干的方法制备FeCl3固体 B.保存FeCl2溶液常常加一些铁粉，其目的是抑制Fe2＋水解 C.25 ℃时，pH＝0的溶液中，Al3＋、NH、NO、Fe2＋可以大量共存 D.FeSO4溶液中加入H2O2溶液时，Fe2＋表现还原性 【答案】D 【解析】加热促进Fe3＋的水解，且生成盐酸易挥发，采用将FeCl3溶液直接蒸干的方法不能制备FeCl3固体，故A错误；亚铁离子易被氧化为铁离子，保存FeCl2溶液常常加一些铁粉，其目的是防止Fe2＋被氧化，故B错误；pH＝0的溶液显酸性，H＋、NO、Fe2＋发生氧化还原反应不能共存，故C错误；亚铁离子可被过氧化氢氧化，发生反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，Fe2＋表现还原性，故D正确。 故选D。 典例3茶叶中铁元素的检验可经过以下四步完成：灼烧灰化→6mol•L⁻¹硝酸溶解→过滤→检测滤液中的铁元素。下列说法正确的是 A.“灼烧灰化”选用的玻璃仪器有①②③ B.④用于配制6mol•L⁻¹硝酸时需洗净并烘干 C.“过滤”时需沿②向⑤中转移液体并小心搅拌 D.检测铁元素时，⑥悬垂于⑦的上方滴加KSCN溶液 【答案】D 【解析】A．将茶叶灼烧灰化，应在坩埚中加热进行，不能在①烧杯中进行灼烧，用到的仪器有②和③，缺少必要的坩埚，需要时还可用到三脚架或铁架台等，故A错误；B．④容量瓶用于配制溶液时，洗干净即可，不要求烘干，故B错误；C．“过滤”时需沿②玻璃棒向⑤漏斗中转移液体，待液体自然流下进行过滤，不能进行搅拌，以防戳破滤纸导致过滤失败，故C错误；D．经过硝酸溶解后，滤液中的铁元素主要以Fe3+形式存在，检验滤液中的Fe3+，可用胶头滴管取少量滤液于小试管中，滴加KSCN溶液检验，使用胶头滴管时，需垂直悬在仪器上方进行滴加，故D正确。 故选D。 变式1以下实验能证明某溶液中不含Fe3＋而含有Fe2＋的是 A.滴入KSCN溶液，不显红色 B.滴加足量氯水，再加KSCN溶液，显红色 C.滴入KSCN溶液，不显红色，再加氯水，溶液变红 D.滴入KSCN溶液，不显红色，再加足量高锰酸钾溶液，溶液变红 【答案】C 【解析】A项，只滴加KSCN溶液，根据溶液是否显红色，能检验出溶液中是否含有Fe3＋，无法证明Fe2＋是否存在，错误；B项，若原溶液中含Fe3＋，滴加足量氯水后再滴加KSCN溶液后也显红色，无法证明原溶液中含有的是Fe3＋还是Fe2＋，错误；C项，先滴加KSCN溶液，不显红色，说明原溶液中不含Fe3＋，再滴加氯水后显红色，说明滴加氯水后溶液中有Fe3＋，证明原溶液中含有Fe2＋，正确；D项，滴入KSCN溶液，不显红色，证明不含Fe3＋，再加足量高锰酸钾溶液(高锰酸钾溶液是紫红色)，溶液变红无法证明原溶液中含有Fe2＋，错误。 故选C。 变式2在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入铁粉与铜粉的混合物。 （1）若金属无剩余，则溶液中一定存在的金属阳离子有________，可能存在的有________。 （2）若剩余固体中有铁和铜，则溶液中一定存在的金属阳离子有______，一定不存在________。 （3）若剩余固体中只有铜，则溶液中一定存在的金属阳离子有________，可能存在的有__________，一定不存在________。 【答案】（1）Fe2＋、Cu2＋　Fe3＋（2）　Fe2＋　Cu2＋、Fe3＋（3）Fe2＋　Cu2＋　Fe3＋ 变式3菠菜营养丰富，富含铁元素，同时含有草酸，实验小组通过以下实验探究菠菜的成分，下列说法正确的是 A.灼烧在蒸发皿中进行 B.操作a需用到分液漏斗 C.加入活性炭目的是吸附色素 D.取溶液B向其中加入酸性溶液可检验 【答案】C 【解析】A．固体在坩埚中进行，A错误；B．操作a得到沉淀物和溶液，为过滤操作，用漏斗而不是分液漏斗，B错误；C．活性炭具有吸附性，可以吸附色素，C正确；D．菠菜中的草酸也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以不能加入酸性高锰酸钾溶液检验溶液中的，D错误。 故选C。 “铁三角”的转化及应用5 典例1从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2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Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同 C.试剂c是氯气，相应的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋ D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2＋ 【答案】C 【解析】试剂a是铁，加入过量的铁，可把铜全部置换出来，并把FeCl3还原为FeCl2，则通过操作Ⅰ过滤得到的滤液X为FeCl2溶液，滤渣Y为铜和过量的铁；由于最终得到的产品是FeCl3，故试剂b是稀盐酸，铜不与盐酸反应，铁与盐酸反应生成FeCl2，故通过操作Ⅱ过滤可得到铜单质，滤液Z为FeCl2溶液，在两次过滤得到的FeCl2溶液中通入氯气，发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋，把FeCl2转化为FeCl3，然后通过操作Ⅲ(蒸发结晶并过滤)便可得到氯化铁晶体，蒸发结晶与过滤所使用的仪器不相同，故A、B错误，C正确；溶液W中有Cl－，酸性KMnO4溶液既可氧化Fe2＋，又可氧化Cl－，故用酸性KMnO4溶液不可检验溶液W中是否还有Fe2＋，D错误。 故选C。 典例2（胶体的制备）某班同学在化学实验课上利用必修1教材的实验方法制备氢氧化铁胶体，方法如下：在一个洁净的烧杯中加入蒸馏水，用酒精灯加热至沸腾，向烧杯中逐滴滴加饱和的FeCl3溶液继续煮沸，得到透明的红褐色液体。化学方程式为FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。 （1）判断胶体制备是否成功，比较简单的方法就是利用胶体的________________进行验证。 （2）在做制备氢氧化铁胶体的实验时，有些同学没有按要求进行，结果没有观察到胶体，请你预测其现象并分析原因： ① 甲同学没有选用饱和氯化铁溶液，而是将稀氯化铁溶液滴入沸水中，结果没有观察到________，其原因是_____________________________________________________________。 ② 乙同学在实验中没有使用蒸馏水，而是用自来水，结果会____________，原因是______________________ ________________________________________________。 ③ 丙同学向沸水中滴加饱和氯化铁溶液后，长时间加热，结果会____________，原因是_________________ _______________________________________________________。 （3）丁同学按要求制备了Fe(OH)3胶体，但是他又向Fe(OH)3 胶体中逐滴加入了稀H2SO4溶液，结果出现了一系列变化。 ① 先出现红褐色沉淀，原因是____________________________________________________。 ② 随后沉淀溶解，此反应的离子方程式是_______________________________________________________。 【答案】（1）丁达尔效应 （2）①红褐色液体　FeCl3溶液太稀，生成的Fe(OH)3的量太少 ②生成红褐色沉淀　自来水中含有电解质，胶体发生聚沉 ③生成红褐色沉淀　长时间加热使胶体发生聚沉 （3）①电解质H2SO4使Fe(OH)3胶体聚沉而产生沉淀 ②Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 【解析】（2）①若用稀FeCl3溶液，则水解产生的Fe(OH)3量太少，看不到红褐色液体。②自来水中含有较多的电解质，使胶体聚沉。③长时间加热使胶体发生聚沉。（3）加入稀H2SO4后，Fe(OH)3会聚沉而产生红褐色沉淀，随后H2SO4会与Fe(OH)3发生中和反应，使沉淀溶解。 典例3如图所示是铁及其化合物的价类二维图，下列有关叙述正确的是 A.物质X是Fe3O4 B.Fe2O3→Fe的转化，Fe2O3发生氧化反应 C.在空气中Z→Y的现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 D.可通过复分解反应实现FeCl2和FeCl3的相互转化 【答案】C 【解析】A．物质X是FeO，故A错误；B．Fe2O3→Fe的转化，铁化合价降低，因此Fe2O3发生还原反应，故B错误；C．在空气中Z→Y是氢氧化亚铁与氧气、水反应生成氢氧化铁，其现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，故C正确；D．FeCl2和FeCl3中铁的化合价发生了改变，只能通过氧化还原反应实现相互转化，不能通过复分解反应实现FeCl2和FeCl3的相互转化，故D错误。 故选C。 典例4废料利用是节能减排的重要方式，以硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、等)为原料来制备铁红(Fe2O3)的生产流程如图。下列说法错误的是 A.将硫铁矿烧渣粉碎，有利于提高浸出率 B.加入过量铁粉的目的是将全部还原为 C.步骤Ⅳ的反应温度越高，越有利于提高反应速率和产率 D.“煅烧”步骤的化学方程式为 【答案】C 【分析】硫酸矿烧渣酸浸、过滤得到的滤液X中含Fe3+和Fe2+，调节pH值为1并加入过量的铁粉，将Fe3+全部还原为Fe2+，调节pH值过滤得到滤液Y，加入碳酸氢铵反应后得到碳酸亚铁固体，煅烧得到氧化铁。 【解析】A．矿渣粉碎，能增大与酸的接触面积，有利于提高浸出率，A正确；B．要生成，需将全部还原为，所以要加入过量铁粉，B正确；C．反应温度不能太高，防止分解，减少的水解，C错误：D．“煅烧”步骤中，Fe由＋2价氧化为＋3价，反应的化学方程式为，D正确。 故选C。 变式1部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是 A.a可与e反应生成b B.b既可被氧化，也可被还原 C.可将e加入浓碱液中制得d的胶体 D.可存在b→c→d→e→b的循环转化关系 【答案】C 【解析】图中所示铁元素不同化合价的物质：a为Fe，b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(Ⅱ)的盐类物质，c为Fe(OH)2，e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(Ⅲ)的盐类物质，d为Fe(OH)3。Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质，如Fe＋2FeCl3===3FeCl2，故A不选；Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，故B不选；Fe(Ⅲ)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体操作为向沸水中滴加饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，故C选；b→c→d→e→b转化如FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3FeCl2，故D不选。 故选C。 变式2若利用硫铁矿焙烧取硫后的废渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取FeSO4·7H2O，设计了如下流程： 下列说法错误的是 A.溶解废渣选用的酸是稀硫酸，试剂X选用铁粉 B.固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al3＋转化为Al(OH)3，进入固体2 C.从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，必须控制条件防止其被氧化和分解 D.若改变方案，在溶液1中直接加入NaOH溶液至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O 【答案】D 【解析】流程设计意图是用硫酸把Fe2O3、Al2O3转化为硫酸盐，除去SiO2，然后用试剂X(铁粉)还原Fe3＋得到硫酸亚铁，A正确；分离FeSO4和Al2(SO4)3采用的是调控pH的方法，使Al3＋转化为Al(OH)3沉淀从而与FeSO4分离，B正确；Fe2＋容易被氧化，所以在制备FeSO4·7H2O产品的过程中，要防止其被氧化和分解，C正确；在溶液1中直接加过量的NaOH得到的是Fe(OH)3沉淀，沉淀经溶解、结晶分离得到Fe2(SO4)3，D不正确。 故选D。 实验探究铁及其重要化合物的转化关系6566 典例1某化学实验小组设计如下实验探究Zn与溶液中Fe3+发生反应的原理。 实验 试剂 现象 I 2 mL0.1 mol· L-1FeCl3溶液、过量锌粉 黄色溶液很快变浅，接着有无色气泡产生，固体中未检出铁单质 Ⅱ 2 mL1 mol· L-1FeCl3溶液(pH≈0.70)、过量锌粉 很快有大量气体产生，出现红褐色浑浊，30 min左右产生红褐色沉淀，溶液颜色变浅，产生少量铁单质 下列说法错误的是 A.实验I说明Fe3+被还原为Fe2+ B.可用酸性高锰酸钾溶液检验实验I得到的溶液中含有Fe2+ C.实验Ⅱ发生了置换反应和复分解反应 D.实验说明Fe3+、H+与Zn的反应与离子浓度有关 【答案】B 【解析】A．实验I黄色溶液很快变浅，固体中未检出铁单质，说明Fe3+被还原为Fe2+，黄色溶液很快变浅，选项A正确；B．FeCl3溶液中的Cl-也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，干扰Fe2+的检验，故不能用酸性高锰酸钾溶液检验实验I得到的溶液中含有Fe2+，选项B错误；C．FeCl3溶液中加入过量锌粉，很快有大量气体产生，是氯化铁溶液水解产生的盐酸与锌粉反应产生氯化锌和氢气，反应为置换反应；出现红褐色浑浊，是氯化铁水解生成氢氧化铁，属于复分解反应；产生少量铁单质，是锌置换出铁，属于置换反应，选项C正确；D．根据上述实验可知，实验开始时Fe3+浓度较大，先与锌发生氧化还原反应生成氯化锌和氯化亚铁，当Fe3+浓度较低，H+浓度较大时，H+与锌反应生成锌盐和氢气，故实验说明Fe3+、H+与Zn的反应与离子浓度有关，选项D正确。 故选B。 典例2某班同学用如下实验探究Fe2＋与Fe3＋的转化，回答下列问题： （1）实验Ⅰ：Fe3＋转化为Fe2＋ 实验步骤及现象：甲组同学将少量铜粉加入1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液中，观察到铜粉消失，溶液黄色变浅，加入蒸馏水后无明显现象；乙组同学将过量铜粉加入1 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液中，观察到铜粉有剩余，溶液黄色褪去，加入蒸馏水后出现白色沉淀；丙组同学将过量铜粉加入1 mL 0.05 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液中，观察到铜粉有剩余，溶液黄色褪去，变成蓝色，加入蒸馏水后无白色沉淀。 ① 分别取三组实验反应后的溶液于三支试管中，_______________________________________________ _______________________________________________(填操作步骤及现象)，证明生成了Fe2＋；分析三组实验结果，实验中均发生的反应的离子方程式为____________________________________________________。 ② 对比三组实验，说明加入蒸馏水后沉淀的产生与________有关。 ③ 向丙组实验后的溶液中加入饱和NaCl溶液可能出现的现象为________。 ④ 丙组在检验反应后的溶液中是否存在Fe3＋时，取反应后的上层清液于试管中，滴加3滴KSCN溶液，结果出现白色沉淀，查阅资料：ⅰ.SCN－的化学性质与I－相似，CuSCN为白色固体；ⅱ.2Cu2＋＋4I－===2CuI(白色)↓＋I2，写出该实验中出现白色沉淀的离子方程式：_____________________________________________。 （2） 实验Ⅱ：Fe2＋转化为Fe3＋ 实验步骤及现象：向3 mL 0.1 mol·L－1 FeSO4溶液中加入稍过量稀硝酸，溶液变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色，已知Fe2＋＋NO―→Fe(NO)2＋(棕色)。 ① 使用的FeSO4溶液中存在少量铁屑，其目的是____________________________________________。 ② 实验中产生NO的原因为________________________________(用离子方程式表示)。 （3） 实验Ⅲ：Fe2＋与Fe3＋相互转化 实验步骤及现象：将SO2通入足量Fe(NO3)3溶液中，溶液由棕黄色变为浅绿色，但立即又变为棕黄色，此时若滴入BaCl2溶液，则会产生白色沉淀。将产生的白色沉淀经过滤、洗涤、干燥后称量其质量为6.99 g，则整个实验中产生的气体(假设只生成一种气体，该气体遇空气变为红棕色)在标准状况下的体积为________。 【答案】（1）①加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，均出现蓝色沉淀　2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋　②铜粉的量、阴离子的种类　③有白色沉淀生成　④2Cu2＋＋4SCN－===2CuSCN(白色)↓＋(SCN)2 （2）①防止Fe2＋被氧化　②3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O　(3)0.448 L 【解析】（1）①检验Fe2＋的方法为取少量反应后的溶液于试管中，加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，若出现蓝色沉淀，则证明存在Fe2＋；三组实验中铜粉均溶解，溶液黄色变浅或褪去，均发生反应：2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。②对比三组实验发现乙组相比甲组铜粉过量，乙组相比丙组阴离子不同，乙组加入蒸馏水后出现白色沉淀，说明加入蒸馏水后沉淀的产生与铜粉的量和阴离子的种类有关。③加入饱和NaCl溶液引入Cl－，产生与乙组相同的阴离子，可能出现白色沉淀。④由已知信息，SCN－与Cu2＋的反应类比I－与Cu2＋的反应，可得离子方程式为2Cu2＋＋4SCN－===2CuSCN(白色)↓＋(SCN)2。（2）②Fe2＋被加入的稀硝酸氧化为Fe3＋，稀硝酸被还原为NO，反应的离子方程式为3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。(3)由滴入BaCl2溶液，会产生白色沉淀，可知具有还原性的SO2通入Fe(NO3)3溶液中发生的氧化反应为SO2→SO，白色沉淀为BaSO4，溶液由棕黄色变为浅绿色，说明Fe3＋被还原为Fe2＋，但立即又变棕黄色，说明生成的Fe2＋又被氧化为Fe3＋，整个过程相当于NO发生还原反应：NO→NO，根据得失电子守恒，SO2失去电子数等于NO得到电子数，SO2～BaSO4～2e－，NO～NO～3e－，n(BaSO4)＝0.03 mol，n(e－)＝0.06 mol，n(NO)＝0.02 mol，则标准状况下V(NO)＝0.448 L。 变式1探究Cu与溶液的反应，进行如下实验。 实验①：向10mL0.2mol/L溶液(pH≈1)中加入0.1gCu粉，振荡后静置，取上层清液，滴加溶液，有蓝色沉淀产生。6h后，溶液由棕黄色变为蓝绿色。实验过程中未见有气泡产生，溶液的pH几乎不变。 实验②：在密闭容器中向10mL0.6mol/L溶液中加入0.1gCu粉，10h后溶液变为淡蓝色。 实验③：在密闭容器中向10mL0.6mol/L溶液中分别加入0.1gCu粉和0.1g固体，0.5h溶液变黄，3h溶液变为黄绿色。下列说法不正确的是 A.实验①中发生了反应： B.推测实验②的离子方程式是： C.对比实验①和②，①中溶解Cu的主是 D.对比实验②和③，与反应的速率大于与Cu反应的速率 【答案】C 【解析】A．实验①中取上层清液，滴加溶液，有蓝色沉淀产生，说明产生了亚铁离子。6h后，溶液由棕黄色变为蓝绿色，说明有铜离子生成，故发生了反应：，A正确；B．实验②溶液变为淡蓝色，说明生成了铜离子，则推测实验②的离子方程式是：，B正确；C．对比实验①和②，①中溶解Cu的主是铁离子，不是硝酸根离子，C错误；D．对比实验②和③，③中显生成铁离子，后生成铜离子，说明与反应的速率大于与Cu反应的速率，D正确。 故选C。 基于物质类别和元素化合价认识铁及其化合物的性质1 1.从物质类别看，铁是活泼金属单质,FeO和Fe2O3是碱性氧化物，Fe(OH)2和Fe(OH)3都是碱，都能与酸发生反应。 2.从Fe元素化合价看，Fe具有还原性，Fe2O3和Fe(OH)3中Fe元素显+3价，处于最高价态，具有氧化性；FeO和Fe(OH)2中Fe元素显+2价，处于中间价态，具有氧化性和还原性。 3.基于物质类别和元素价态,设计铁及其化合物间转化的途径。 确定铁的氧化物组成的基本方法2 设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b， 若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO； 若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3； 若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1组成的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，Fe3O4的物质的量为任意值)。 检验Fe2+Fe3+时的注意事项333 1.检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)。 2.Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。 ◆能力强化练 1. 用铁制备较纯净的氧化铁，下列实验方案最好的是 A.使铁在潮湿的空气中缓慢氧化 B.铁在氯气中燃烧，加水溶解，加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解 C.使铁溶解于稀硫酸，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解 D.使铁与足量稀硝酸反应，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解 【答案】B 【解析】铁在潮湿的空气中缓慢氧化最终生成铁锈，铁锈的主要成分为氧化铁水合物，A错误；铁在氯气中燃烧生成氯化铁，加水溶解，加入足量NaOH溶液，反应生成氢氧化铁沉淀，过滤、洗涤，然后充分加热，氢氧化铁分解生成氧化铁，B正确；铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁，硫酸亚铁和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁在空气中加热部分被氧化生成氢氧化铁，所以分解产物可能为氧化铁和氧化亚铁的混合物，C错误；铁和硝酸反应生成有害气体，污染环境，不属于最佳方案，D错误。 故选B。 2.月球土壤中富含铁元素，主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，但嫦娥五号取回的微陨石撞击处的月壤样品中存在大量的三价铁，有可能是以下哪个原因造成的 A. B. C. D. 【答案】A 【解析】A．月球表面的铁元素以铁单质和亚铁离子形式存在，FeO中Fe为+2价，FeO可能反应生成Fe和Fe3O4，Fe3O4中含有三价铁，A正确；B．Fe3O4分解生成Fe2O3和FeO，虽然Fe2O3中含有三价铁，但是四氧化三铁中含有较多三价铁，无法体现月球表面的铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，B错误；C．月球表面没有氧气，FeO无法被氧化生成Fe2O3，C错误；D．月球表面铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，Fe2O3中Fe为+3价，D错误. 故选A。 3.某实验小组设计如下实验探究的制备，下列有关分析不合理的是 实验 操作 现象 Ⅰ 将一块晶体浸入蒸馏水中 一分钟后，晶块表面仍为浅绿色，溶液呈更浅的绿色。 Ⅱ 将另一块晶体浸入溶液中 一分钟后，晶块表面变白；捞出晶块露置空气中，表面逐渐变为红褐色。 Ⅲ 将溶液与溶液混合 立即出现大量灰绿色浑浊，一分钟后，液面附近出现红褐色浑浊。 A.实验Ⅰ起对照作用，排除晶体自身在水中的颜色变化 B.实验Ⅱ晶块表面长时间保持白色，与难溶、未分散于水有关 C.捞出晶块后发生了反应： D.实验Ⅲ溶液中氧气含量明显多于实验Ⅱ中 【答案】D 【解析】A．实验Ⅰ中，晶块表面为浅绿色，起对照作用，目的是排除实验Ⅱ中晶块表面变白，不是因为晶体自身在水中的颜色变化引起的，A符合题意；B．具有较强的还原性，易被溶液中溶解的氧气氧化，因此实验Ⅱ晶块表面之所以能长时间保持白色，与难溶、未分散于水有关，B符合题意；C．具有较强的还原性，易被氧气氧化，捞出晶块后发生的反应为，C符合题意；D．根据控制单一变量的原则，实验Ⅱ和Ⅲ反应条件不一样（实验Ⅱ为晶体，而实验Ⅲ为溶液），单从实验结果，无法得出实验Ⅲ溶液中氧气含量明显多于实验Ⅱ的结论，D不符合题意。 故选D。 4.在100 mL 1.00 mol·L－1 H2SO4溶液中加入足量铁屑，生成的气体在标准状况下的体积为 A.11.2 L B. 6.72 L C. 4.48 L D. 2.24 L 【答案】D 【解析】在100 mL 1.00 mol·L－1 H2SO4溶液中加入足量铁屑，反应中H2SO4完全反应，则生成的H2完全来自于H2SO4,100 mL 1.00 mol·L－1 H2SO4溶液中n(H2SO4)＝n(H2)＝0.1 L ×1.00 mol·L－1＝0.1 mol，则生成的气体在标准状况下的体积为0.1 mol×22.4 L·mol－1＝2.24 L，D项正确。 故选D。 5.取48.0gFe2O3，一定温度下加热，残留固体47.36g。将该剩余固体溶于足量盐酸，此过程没有气体产生；所得溶液中再加入足量KI溶液。请计算： （1）生成I2的物质的量_____。 （2）若分解产物为Fe3O4，求Fe2O3的分解率_____。 【答案】（1）0.26mol（2）40% 【解析】（1）根据题意可知Fe2O3分解生成Fe3O4，48.0gFe2O3的物质的量为=0.3mol，加热后残留固体47.36g，减少的质量为O元素质量，n(O)==0.04mol，则此过程中被还原的n(Fe)=0.04mol×2=0.08mol，所以剩余n(Fe3+)=0.3mol×2-0.08mol=0.52mol，根据方程式2Fe3++2I-=2Fe2++I2，可知被氧化生成的碘单质的物质的量为0.52mol÷2=0.26mol； （2）加热过程中，被还原的n(Fe)=0.04mol×2=0.08mol，即产生了0.08molFe2+，则生成的n(Fe3O4)=0.08mol，消耗了n(Fe2O3)==0.12mol，所以分解率为×100%=40%。 6.下列实验对应的现象和结论都正确的是 选项 实验 现象 结论 A 向食品脱氧剂样品(含还原铁粉)中加入硫酸后滴加酸性溶液 紫红色褪去 食品脱氧剂样品中含 B 向溶液中滴入溶液，再滴加溶液 加入后溶液变成血红色 既有氧化性又有还原性 C 向溶液加入铜片 溶液变蓝、有黑色固体出现 金属铁比铜活泼 D 向溶液中加入溶液后滴加几滴淀粉溶液 溶液变为蓝色 氧化性： 【答案】D 【解析】A．向食品脱氧剂样品(含还原铁粉)中加入硫酸后，铁粉会与硫酸反应生成硫酸亚铁，酸性溶液为强氧化剂，会氧化亚铁离子，则滴加酸性溶液，紫红色褪去，不能说明食品脱氧剂样品中含，A错误；B．向溶液中滴入溶液，无明显现象，再滴加溶液，会将亚铁离子氧化为铁离子，则加入后溶液变成血红色，说明有还原性，B错误；C．向溶液加入铜片会发生反应2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，看到溶液变蓝，无黑色固体出现，得到结论为的氧化性大于CuCl2，C错误；D．向溶液中加入溶液后滴加几滴淀粉溶液，溶液会与溶液反应生成FeCl2和I2，则溶液变为蓝色，得到结论氧化性：，D正确。 故选D。 7.要除去溶液中少量的，可行的方法是 A. 滴入溶液 B. 通入氯气 C. 加入适量铜粉并过滤 D. 加入适量铁粉并过滤 【答案】B 【解析】A．KSCN与氯化铁溶液发生反应，不与氯化亚铁反应，A错误；B．氯气能将氯化亚铁氧化为氯化铁，B正确；C．铜粉能与氯化铁反应生成氯化亚铁，C错误；D．铁粉能与氯化铁反应生成氯化亚铁，D错误. 故选B。 8.含铁物质与其相应化合价的关系如图所示。下列推断合理的是 A.可用苯酚溶液鉴别đ和e B. a与水反应可直接生成c C. e的水溶液常用于净水 D. 存在e-d-f-g的循环转化关系 【答案】A 【分析】由图中铁元素的化合价及所属类别，可确定a为Fe、b为FeO、c为Fe2O3、d为含Fe3+的盐、e为含Fe2+的盐、f为Fe(OH)3、g为Fe(OH)2。 【解析】A．d为含Fe3+的盐、e为含Fe2+的盐，Fe3+能与苯酚发生显色反应，而Fe2+与苯酚不能发生显色反应，所以可用苯酚溶液鉴别Fe3+和Fe2+，A正确；B．a为Fe、c为Fe2O3，Fe与水在常温下不反应，在高温下反应生成Fe3O4等，不可直接生成Fe2O3，B错误；C．e为含Fe2+的盐，Fe3+的水溶液常用于净水，但Fe2+氧化后才能用于净水，C错误；D．Fe2+能一步转化为Fe3+，Fe3+能一步转化为Fe(OH)3，但Fe(OH)3不能一步转化为Fe(OH)2，D错误。 故选A。 9.用绿矾()制备电池电极材料的流程如下： 下列说法正确的是 A.反应2中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：2 B.洗涤沉淀时可用玻璃棒搅拌 C.可用酸性溶液检验反应1中是否完全反应 D.溶解过程中可抑制的水解 【答案】D 【解析】A．反应1中H2C2O4将FePO4还原为，Fe元素由+3价下降到+2价，C元素由+3价上升到+4价，FePO4为氧化剂，H2C2O4为还原剂，根据得失电子守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为2: 1，A错误；B．洗涤沉淀时用玻璃棒搅拌容易把滤渣捣破，B错误；C．反应1中NaClO将Fe2+氧化为Fe3+，NaClO转化为NaCl，Cl-也能使酸性溶液褪色，不能用酸性溶液检验反应1中是否完全反应，故C错误；D．在水溶液中会发生水解，溶解过程中可以出氢离子，抑制的水解，故D正确。 故选D。 10.遇会生成蓝色沉淀，因此常用于的检验。文献显示：具有氧化性，可以氧化；还原性Fe大于。 某科研小组探究Fe与能否直接反应的实验如下： 实验1：取加热至沸腾并快速冷却的溶液(加热、冷却过程中溶液颜色无变化)于试管中，并加入1mL的苯，再加入铁粉，长时间无蓝色沉淀出现。 实验2：在“实验1”中，若使用砂纸打磨过的铁粉，一会儿就出现蓝色沉淀。 实验3：在“实验1”中，若加少量NaCl，立即出现蓝色沉淀；若换成加入或；则不出现蓝色沉淀。 实验4：在“实验1”中，若将铁粉换成在稀硫酸中反应一段时间的铁片，立即出现蓝色沉淀。 下列说法错误的是 A.实验1中长时间无蓝色沉淀出现，可能是因为铁粉表面有氧化膜 B.可能起破坏铁粉表面氧化膜的作用 C.Fe与可以直接反应 D.在Fe、C、NaCl溶液组成的原电池中，通过直接滴加溶液至电解质溶液中的方法，可以检验是否发生原电池反应 【答案】D 【分析】实验2、3、4说明铁与铁氰化钾溶液能直接反应，实验1说明铁粉表面氧化膜阻碍了铁与铁氰化钾溶液的反应，实验3说明氯离子能破坏铁粉表面的氧化膜，有利于铁与铁氰化钾溶液的反应。 【解析】A．由分析可知，实验1中长时间无蓝色沉淀出现能是因为铁粉表面的氧化膜阻碍了铁与铁氰化钾溶液的反应，故A正确；B．由分析可知，氯离子能破坏铁粉表面的氧化膜，有利于铁与铁氰化钾溶液的反应，故B正确；C．由分析可知，实验2、3、4说明铁与铁氰化钾溶液能直接反应，故C正确；D．铁、碳、氯化钠溶液组成的原电池中，氯化钠溶液电离出的氯离子会破坏铁表面的氧化膜，若直接向原电池中滴加铁氰化钾溶液，铁与铁氰化钾溶液能直接反应，无法检验溶液中是否存在亚铁离子，不能检验是否发生原电池反应，故D错误。 故选D。 11.高铁酸钠(Na2FeO4)为紫色固体，易溶于水，微溶于NaOH溶液，具有强氧化性，可以杀菌消毒，是一种新型、高效、多功能的水处理剂。某化学实验小组利用NaClO在碱性介质中与FeCl3溶液的反应制备Na2FeO4并探究其性质，实验装置如图所示。 请回答下列问题： （1）橡胶管a的作用是____________________，装置甲中反应的化学方程式为_______________________。 （2）若去掉装置乙，其不足之处为_________________________________________________________。 （3）当装置丁中出现________现象时，关闭K1；此时向装置丙中加入FeCl3溶液。 （4）装置丙中生成Na2FeO4的离子方程式为________________________________。 （5）反应后，向装置丙中加入饱和的________(填化学式)溶液，析出紫色晶体，过滤、洗涤、干燥。 （6）取少量Na2FeO4晶体加入浑浊的泥浆水中，泥浆水很快澄清，同时产生气体。请结合化学方程式分析Na2FeO4的净水原理： __________________________________________________________________。 【答案】（1）平衡气压，便于浓盐酸顺利流下　MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋ Cl2↑＋2H2O　（2）挥发出的氯化氢与氢氧化钠溶液反应，干扰Na2FeO4的制备　（3）溶液变为红色　（4）3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O　（5）NaOH　（6）Na2FeO4与水反应生成氢氧化铁胶体和氧气：4Na2FeO4＋10H2O===4Fe(OH)3(胶体)＋3O2↑＋8NaOH，氢氧化铁胶体能吸附水中的泥浆达到净水的作用 【解析】（1）由实验装置图可知，装置甲中橡胶管a的作用是平衡气压，便于浓盐酸顺利流下；装置甲中二氧化锰与浓盐酸共热反应生成氯化锰、氯气和水，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋ Cl2↑＋2H2O。（3）若装置甲中生成的氯气将装置中的空气完全排出后，过量的氯气将氯化亚铁氧化为氯化铁，FeCl3与溶液中的硫氰化钾反应生成硫氰化铁，使溶液变为红色。（4）装置丙中碱性条件下，次氯酸根离子与铁离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子、氯离子和水，反应的离子方程式为3ClO—＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。 12.以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下： 回答下列问题： （1）红渣的主要成分为__________(填化学式，下同)，滤渣①的主要成分为__________。 （2）黄铁矿研细的目的是_____________________________________________________。 （3）还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为___________________________。 （4）工序①的名称为__________，所得母液循环使用。 （5）沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为__________，氧化工序发生反应的离子方程式为__________________________________________________________。 （6）若用还原工序得到的滤液制备Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4，所加试剂为__________和________(填化学式，不引入杂质)。 【答案】（1）Fe2O3和SiO2　SiO2　（2）增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率 （3）7Fe2(SO4)3＋FeS2＋8H2O15FeSO4＋8H2SO4　（4）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤 （5）＋2　6Fe(NH4)2Fe(CN)6＋ClO＋6H＋6Fe(NH4)Fe(CN)6＋Cl－＋3H2O＋6NH （6）H2O2　NH3·H2O 【解析】已知黄铁矿高温煅烧生成Fe2O3，反应为4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，故产生的红渣主要成分为Fe2O3和SiO2；将红渣粉碎后加入足量的50%的H2SO4溶液加热，反应为Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，过滤出滤渣①，主要成分为SiO2，向滤液中加入黄铁矿进行还原，将Fe3＋还原为Fe2＋，由(3)小问可知不生成S单质，则硫元素被氧化为SO，反应为14Fe3＋＋FeS2＋8H2O15Fe2＋＋2SO＋16H＋，然后进行工序①为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到FeSO4晶体和母液，母液中主要含有FeSO4溶液和H2SO4，加水溶解FeSO4晶体，向所得溶液中加入(NH4)2SO4、K4[Fe(CN)6]并用H2SO4调节溶液的pH为3，进行沉铁，反应原理为Fe2＋＋2NH＋[Fe(CN)6]4－===Fe(NH4)2Fe(CN)6↓，然后过滤出沉淀，洗涤后加入H2SO4和NaClO3进行氧化，反应为6Fe(NH4)2Fe(CN)6＋ClO＋6H＋6Fe(NH4)Fe(CN)6＋Cl－＋3H2O＋6NH，过滤、洗涤、干燥即制得Fe(NH4)Fe(CN)6，据此分析解题。 ◆综合拔高练 13.下列有关铁及其化合物的说法正确的是 A.Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2＜Fe(OH)3 B.铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3 C.氢氧化铁与氢碘酸反应：Fe(OH)3＋3HI===FeI3＋3H2O D.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2 【答案】A 【解析】Fe(OH)2具有还原性，易被氧化生成稳定的Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2＜Fe(OH)3，故A正确；碘的氧化性较弱，铁与碘反应生成FeI2，故B错误；Fe3＋具有较强的氧化性，可与I－发生氧化还原反应，生成亚铁离子和碘，故C错误；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2，故D错误。 故选A。 14.黄铁矿(主要成分为FeS2)是工业制取硫酸的重要原料，矿区中的黄铁矿暴露在空气中会被缓慢氧化，氧化过程如图所示。下列说法正确的是 A.d步生成的Fe(OH)3可作净水剂、消毒剂 B.a步发生反应的离子方程式为2FeS2＋7O2＋2H2O===2Fe2＋＋4SO＋4H＋ C.空气中O2约占五分之一，0.1 mol FeS2完全被氧化时消耗标准状况下空气的体积约为8.4 L D.缓慢氧化过程中对矿区的生态环境没有影响 【答案】B 【解析】Fe(OH)3具有吸附性，可作净水剂，但不能作消毒剂，故A错误；根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，a步发生反应的离子方程式为2FeS2＋7O2＋2H2O===2Fe2＋＋4SO＋4H＋，故B正确；0.1 mol FeS2完全被氧化时，S失去1.4 mol电子变为硫酸，铁由＋2价被氧化为＋3价，失去0.1 mol电子，失去电子总物质的量为1.5 mol，根据得失电子守恒，消耗氧气的物质的量为 mol＝0.375 mol，相当于消耗空气0.375 mol×5×22.4 L·mol－1＝42 L，故C错误；由反应可知，缓慢氧化过程中产生大量酸，会破坏矿区的生态环境，故D错误。 故选B。 15.探究铁及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是 实验方案 现象 结论 A 往溶液中加入片 短时间内无明显现象 的氧化能力比弱 B 往溶液中滴加溶液，再加入少量固体 溶液先变成血红色后无明显变化 与的反应不可逆 C 将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，滴加溶液 溶液呈浅绿色 食品脱氧剂样品中没有价铁 D 向沸水中逐滴加5~6滴饱和溶液，持续煮沸 溶液先变成红褐色再析出沉淀 先水解得再聚集成沉淀 【答案】D 【解析】A．FeCl2溶液中加入Zn片，，溶液由浅绿色变为无色，Fe2+的氧化能力比Zn2+强，A错误；B．溶液变成血红色的原因，，与和K+无关，B错误；C．铁离子可能先与单质铁生成亚铁离子，则溶液呈绿色，C错误；D．向沸水中滴加饱和氯化铁溶液，制取Fe(OH)3胶体，继续加热则胶体因聚沉变为沉淀，D正确。 故选D。 16.向溶液中滴加少量溶液，溶液迅速变黄，稍后产生气体；再加入KSCN溶液，溶液变红，一段时间后，溶液颜色明显变浅。依据实验现象，下列分析不正确的是 A.产生气体的原因是将还原生成了 B.溶液先变红后又明显变浅，是由反应速率不同导致的 C.溶液颜色变浅，可能是过量的氧化了KSCN D.溶液与溶液反应生成的证据是：“溶液迅速变黄”和“溶液变红” 【答案】A 【解析】A．产生气体是生成的铁离子与过氧化氢发生氧化还原反应，反应为2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+2H+，A错误；B．由反应速率不同，铁离子与硫氢化钾反应率极快，所以溶液先变红，而铁离子与过氧化氢发生氧化还原反应速率慢，B正确；C．溶液颜色变浅，可能是过量的H2O2氧化了KSCN，C正确；D．溶液迅速变黄，再加入KSCN溶液，溶液变红，则生成铁离子，所以：“溶液迅速变黄”和“溶液变红”可证明H2O2溶液与FeSO4溶液反应生成 Fe3+，D正确。 故选A。 17.部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是 A.可与反应生成 B.既可被氧化，也可被还原 C.可将加入浓碱液中制得的胶体 D.可存在的循环转化关系 【答案】C 【分析】图中所示铁元素不同化合价的物质：a为Fe，b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(II)的盐类物质，c为Fe(OH)2，e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(III)的盐类物质，d为Fe(OH)3。 【解析】A．Fe与Fe(III)的盐类物质可发生反应生成Fe(II)的盐类物质，如Fe+2FeCl3=3FeCl2，故A不选；B．Fe(II)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，故B不选；C．Fe(III)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体操作为：向沸水中滴加饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，故C选；D．转化如，故D不选。 故选C。 18.某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题： （1）分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是____________________________________________________。 （2）甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_____________________________________________________。 （3）乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL 煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是_______________________________________。 （4）丙组同学取10 mL 0.1 mol·L－1KI溶液，加入6 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液混合。分别取 2 mL 此溶液于3支试管中进行如下实验： ① 第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色； ② 第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀； ③ 第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。 实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为________。 （5）丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为__________________________________________________________；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是__________________________________________ _______________，生成沉淀的原因是____________________________________________________(用平衡移动原理解释)。 【答案】（1）防止Fe2＋被氧化　 （2）2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　（3）隔绝空气(排除氧气对实验的影响)　（4）Fe2＋　Fe3＋　可逆反应　（5）H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　Fe3＋催化H2O2分解产生O2　H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动 【解析】（1）亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量铁屑的目的是防止Fe2＋被空气氧化。（4）根据Fe2＋的检验方法，向溶液中加入1滴K3[Fe(CN)6] 溶液，生成蓝色沉淀，一定含有Fe2＋，则实验②检验的离子是Fe2＋；Fe3＋遇KSCN溶液显红色，实验①和③说明，在I－过量的情况下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应。 19.某磁性材料(Fe/Fe3O4)广泛应用于磁记录、催化等领域。一种制备该材料的流程如下： 已知反应原理为： ① Fe2++2OH-=Fe(OH)2 ② 3Fe(OH)2=Fe+2Fe(OH)3 ③ Fe(OH)2+2Fe(OH)3=Fe3O4+4H2O （1）用FeCl2溶液和KOH溶液制备Fe/Fe3O4反应的离子方程式为_______________________________。 （2）当pH<2时，Fe/Fe3O4产率极低的原因是_________________________。 （3）图1为回流时间与Fe/Fe3O4产率的关系图，图2为回流1h所得产品的X射线衍射图。回流1h所得产品Fe/Fe3O4中产生杂质可能的原因_______________________________。 （4）采用Pd-Fe3O4双催化剂，可实现用H2消除酸性废水中的NO和NO，反应历程如图3所示。 其中Fe3O4中Fe2+和Fe3+分别用Fe(II)、Fe(III)表示。 ① 用该法处理废水后，溶液的pH_______。(填“降低”“升高”或“不变”) ② 写出过程④反应的离子方程式_______________________________。 ③ 反应历程中虚线方框内NO生成N2的过程可描述为_______________________________。 【答案】（1） （2）氢氧根离子浓度小，难以生成Fe(OH)2 （3）Fe(OH)2+2Fe(OH)3=Fe3O4+4H2O反应速率慢 （4）①升高 ② ③NO被Fe2+还原为，和NO发生归中反应生成氮气 【解析】（1）FeCl2溶液和KOH溶液在100℃条件下反应生成Fe/Fe3O4、KCl、H2O，反应的离子方程式为；（2）当pH<2时，氢氧根离子浓度小，难以生成Fe(OH)2，所以Fe/Fe3O4产率极低；（3）Fe(OH)2+2Fe(OH)3=Fe3O4+4H2O反应速率慢，所以回流1h所得产品Fe/Fe3O4中产生杂质； （4）①用该法处理废水的反应方程式为，反应消耗氢离子，溶液的pH升高；②过程④是发生氧化还原反应生成N2，反应的离子方程式是 ；③反应历程中虚线方框内NO生成N2的过程可描述为NO被Fe(Ⅱ)还原为，和NO发生归中反应生成氮气。 20.磁性Fe3O4纳米粒子(粒径1-100nm)因其独特的物理、化学性质广泛用于生物医学和功能材料等领域而受到研究者的关注。实验室通过共沉淀法制备磁性Fe3O4纳米粒子的方法如下： I．称取5.0gFeCl2·4H2O和2.7gFeCl3·6HO加入烧杯中，加入40mL蒸馏水，充分溶解。 Ⅱ．将I所得的混合液保持30℃恒温，向混合液中加入0.4mol·L-1的NaOH溶液并不断搅拌，溶液中逐渐出现黑色物质，直至溶液pH=11，再加入5mL乙醇，将混合液在50℃恒温的条件下晶化2h。 Ⅲ．从晶化后的混合液中分离出纳米粒子，用少量蒸馏水反复洗涤直至洗涤液的pH=7，再用乙醇洗涤后，在60℃真空中干燥2h得到磁性Fe3O4纳米粒子。 回答下列问题： （1）将固体溶于蒸馏水时常会出现的现象为_______________________。 （2）制备时NaOH溶液的浓度不宜过大，其原因为_______________________，实验Ⅱ过程中控制反应温度为50℃的操作方法为_____________________________。 （3）生成磁性Fe3O4纳米粒子的离子方程式为_______________________。在制备过程中实际上加入的试剂中约为2.5:1，其原因为_____________________________。 （4）实验Ⅲ中除了通过测定洗涤液的pH=7外，实验室还可以判断纳米粒子已经洗涤干净的操作方法为___________________________________。 （5）产物中混杂的会降低纳米粒子的磁性，为了测定产品中的含量，采取如下实验方法：准确称取产品于锥形瓶中，用稀硝酸充分浸取，再加热使过量的硝酸全部逸出，冷却后加入足量溶液充分混合反应后，用标准溶液滴定至溶液颜色明显变浅，加入几滴淀粉溶液，继续滴定至终点，消耗标准溶液的体积为，已知滴定过程中发生反应的离子方程式为。 ① 标准溶液应盛放在____________填“酸式”或“碱式”)滴定管。 ② 若过量的硝酸没有全部逸出，则会导致测定结果___________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。 ③ 所取样品中的质量为___________g(结果保留4位小数)。 【答案】（1）溶液变浑浊 （2）浓度过大生成的颗粒直径会过大，不利于纳米粒子的生成 用水浴加热 （3） 在制备过程中容易被氧化为，所以要过量 （4）向最后一次洗涤液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液，若无白色沉淀产生，则纳米粒子已洗干净 （5）①碱式（1分） ②偏高（1分） ③0.0400 【解析】（1）因为发生水解反应：，所以将固体溶于蒸馏水，溶液变浑浊；（2）在制备过程中，若溶液的浓度过大，生成的颗粒直径会过大，不利于纳米粒子的生成；当反应温度为，利用水浴加热，受热均匀且便于控制温度；（3）含有和的溶液中加入，制备，反应的离子方程式为：；在中，和个数之比为，但是因为容易被氧化为，所以制备过程中要过量；（4）纳米粒子表面有阴离子，所以检验颗粒是否洗涤干净的方法为：向最后一次洗涤液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液，若无白色沉淀产生，则纳米粒子已洗干净；（5）①为强碱弱酸盐，显碱性，所以标准溶液应盛放在碱式滴定管中；②若过量的硝酸没有全部逸出，，硝酸具有强氧化性，会消耗更多的标准溶液，则会导致测定结果偏高；③根据反应：和得到关系式：，，设样品中为，为，则，，计算可得：，，所以的质量为：。 ◆高考真题练 21.（2026 江苏）净水剂高铁酸钾()在酸性条件下极不稳定。向含氰(以表示)废水中加入，转化过程如图所示，下列说法正确的是 A.反应①②中Fe元素化合价均升高 B.酸性条件下，转化为和 C.理论投料比 D.废水中的可被进一步氧化为 【答案】C 【详解】A．中Fe为+6价，反应①生成，其中Fe为+5价，反应②最终生成，其中Fe为+3价，两个反应中Fe元素化合价均降低，作氧化剂，A错误；B．酸性条件下极不稳定，因为是碱性氧化物，会与酸反应，所以产物不可能为，且还原产物最终为含水体系中稳定的，B错误；C．用得失电子守恒计算，1 mol 中Fe从+6价降到+3价，共得到3 mol电子；1 mol HCN（C为+2价、N为-3价）最终被氧化为（C为+4价）和（N为+5价），共失去电子； 氧化还原反应总得失电子守恒，则有，C正确；D．中N为+5价，是N元素的最高价态，无法被氧化，D错误； 故选C。 22.（2026 浙江）某研究小组利用反应制备，方法为：取加入坩埚中，再将坩埚置于反应管内，加热、冷却后得产品，装置示意图如下图。下列说法不正确的是 A.该反应是氧化还原反应 B.热分解过程中，必须尽快用惰性气体将反应产生的和排出反应管 C.反应结束后冷却时，必须隔绝空气 D.若测得产品中只有Fe、O两种元素且，则可判定产品为FeO 【答案】D 【详解】A．反应中元素化合价从中的+3价部分变为中的+2价、部分变为中的+4价，存在化合价升降，属于氧化还原反应，A正确；B．若不及时排出反应生成的，高温下会还原生成单质引入杂质，因此需要尽快用惰性气体排出气体产物，B正确；C．具有较强还原性，冷却时接触空气会被氧化，因此必须隔绝空气，C正确；D．若产品为和按物质的量比1:1混合的混合物，也满足仅含、元素且，不能判定为纯净的，D错误； 故选D。 23.（2026 浙江）下列对有关实验现象的预测、不正确的是 A. 溶液中滴加溶液，会立即产生红褐色沉淀 B. 灼热粉末上滴加足量乙醇，黑色粉末会变成紫红色 C. 苯酚与水形成的浊液中滴加足量溶液，浊液会变澄清 D. 氨遇到氯化氢时，会产生白烟 【答案】A 【详解】A．溶液中滴加溶液，首先生成白色沉淀，随后沉淀迅速变为灰绿色，最终才变为红褐色，不会立即产生红褐色沉淀，A错误；B．灼热与乙醇发生氧化还原反应，被还原为紫红色的单质，乙醇被氧化为乙醛，因此黑色粉末会变成紫红色，B正确；C．苯酚具有弱酸性，可与反应生成易溶于水的苯酚钠，因此浊液会变澄清，C正确；D．氨气与氯化氢气体反应生成白色固体小颗粒，现象为产生白烟，D正确。 故选A。 24.（2026 湖北）赤铁矿主要成分为（含少量、、等元素的氧化物），结构致密，在酸液中溶解缓慢。某研究小组以赤铁矿为原料制备电池级磷酸铁（）的低碳新工艺流程如下： 已知：时，的电离常数；。 回答下列问题： （2）预处理将赤铁矿中部分转化为，导致晶格畸变，使矿石产生微裂纹，加快“酸浸”速率，其原因是____________________________________________。 （3）“酸浸”条件：为的混合酸，。混合酸中盐酸的作用是__________________________________________________（答两条即可）。 （4）酸浸液中加入，被氧化成的离子方程式为__________________________。 （6）沉淀煅烧得到，质量符合锂电池材料的工业规格。时，得到的沉淀中含、等少量杂质，煅烧沉淀得到的目标产物中与原子个数比为。此时，产物中杂质是________（填化学式）。 【答案】（2）矿石产生微裂纹，增大固液接触面积，便于酸液渗透，加快浸出反应速率 （3）提供大量H+，增强体系酸性，促进氧化铁矿物溶解、提供，与形成稳定配离子，促进铁元素浸出、同时不引入杂质，不干扰后续FePO4沉淀生成（任选两条） （4） （6） 【分析】赤铁矿主要成分为（含少量、、等元素的氧化物），先掺入 0.8% 碳在650℃高温活化预处理，破坏矿石致密结构，提升后续酸浸效率；再用HCl-H3PO4混合酸加热酸浸，铁元素溶出，硅类杂质形成滤渣分离；浸出液加H2O2氧化，将低价铁全部转化为Fe3+，随后滴加氨水调节pH，沉淀析出，滤液含铝、镁杂质除去。结晶产物经650℃煅烧脱去结晶水，最终得到无水磷酸铁，据此回答。 【详解】（2）矿石晶格畸变产生微裂纹，增大矿石与酸液的接触面积，同时内部孔隙增多，酸液更容易渗入矿石内部，有效提升浸出反应速率； （3）“酸浸”加入盐酸，提供大量H+，增强体系酸性，促进氧化铁矿物溶解；提供，与形成稳定配离子，促进铁元素浸出；同时不引入杂质，不干扰后续沉淀生成（任选两条）； （4）酸浸液中加入，被氧化为，与形成配合物，离子方程式为：； （6）中与原子个数比为，煅烧沉淀得到的目标产物中与原子个数比为，Fe比例偏高，说明杂质不含P、只含铁，原料杂质、煅烧脱水生成，故产物中杂质是。 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 学科网（北京）股份有限公司 $