1、课题10铁及其重要化合物学习任务1铁及其重要化合物一、铁元素及其原子结构1铁位于周期表中第四周期族，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原子结构二、铁单质1.物理性质纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽，具有导电性、导热性和延展性，具有能被磁铁吸引的特征。2.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)与非金属单质反应与O2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Fe2O3xH2O。点燃(化学方程式)：3Fe2O2Fe3O4。与Cl2反应(化学方程式)：2Fe3Cl22FeCl3。与S反应(化学方程式)：FeSFeS。(
2、2)与水反应常温下铁与水不反应，高温下与水蒸气反应(化学方程式)：3Fe4H2O(g) Fe3O44H2。(3)与酸反应与非氧化性酸反应(离子方程式)：Fe2H=Fe2H2。与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应，但无H2产生。a.Fe与过量稀HNO3反应(离子方程式)：FeNO4H=Fe3NO2H2O；b.Fe与少量稀HNO3反应(离子方程式)：3Fe8H2NO=3Fe22NO4H2O。(4)与盐溶液反应与CuSO4溶液反应(离子方程式)：FeCu2=Fe2Cu。与FeCl3溶液反应(离子方程式)：Fe2Fe3=3Fe2。三、铁的氧化物化学式
3、FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁元素的化合价232，3稳定性不稳定稳定稳定与H反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O四、铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜色状态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O33H2O制备可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe33OH=Fe(OH)3二者的关系在空气中
4、，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，反应的化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3五、亚铁盐1.氧化性和还原性含有Fe2的溶液呈浅绿色，Fe2处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H)等均表现还原性。Fe2的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。2.可水解Fe(OH)2是弱碱，含Fe2的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2的水解，加少量铁粉防止Fe2被氧化。六、铁盐1.氧化性含有
5、Fe3的溶液呈黄色，Fe3处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现氧化性。(1)Fe3与S2、I、HS、SO等具有较强还原性的离子不能大量共存。(2)Fe3可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为Cu2Fe3=Cu22Fe2。2.易水解Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。(1)利用Fe3易水解的性质，实验室可将饱和FeCl3溶液滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式为FeCl33H2OFe(OH)3(胶体)3HCl。(2)利用Fe3易水解的性质，工业上常用调节pH的方法除去溶液中的铁离子。(3)利用Fe3易水解的性质，实验
6、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、CO、ClO等水解呈碱性的离子不能大量共存。1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)(2019高考全国卷，10D)向盛有FeCl3 溶液的试管中加过量铁粉，充分振荡后溶液黄色逐渐消失，加1滴KSCN溶液，溶液颜色不变。()(2)(2018高考全国卷，13B)为探究维生素C的还原性，可向盛有2 mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液，观察颜色变化。()(3)(2018高考北京卷改编)K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液。向Fe(OH)3和过量KOH溶液的混合物中通入氯气，得到紫
7、色固体的反应为3Cl22Fe(OH)310KOH=2K2FeO46KCl8H2O。()(4)(2017高考天津卷改编)可以用可溶性的铁盐处理水中的悬浮物。()(5)(2017高考江苏卷)在给定条件下，FeFeCl2Fe(OH)2所表示的物质间转化能实现。()(6)1 mol Fe溶于过量硝酸，转移电子数为2NA。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.铁有2、3价两种价态，单质铁与_(填下列编号，下同)反应时只生成3价铁；与_反应时只生成2价铁；与_反应时既生成2价铁又生成3价铁。供选试剂：Cl2O2H2O(g)S盐酸稀硝酸(足量)稀硫酸CuSO4溶液FeCl2溶液答案：铁及其化合物
8、的性质与计算宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知1.(教材改编题)下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是()A.工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁B.铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4C.工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸D.氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂解析：选D。常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化，阻止反应进行，工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸，故C正确；氯化铁有较强氧化性，但不是用作净水剂的原因，净水是利用铁离子水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，能吸附悬浮的杂质，故D错误。2.(铁的氧化物组成的确定)(2020营口质检)有一块铁
9、的氧化物样品，用140 mL 5.0 molL1盐酸恰好将其完全溶解，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，则该样品可能的化学式为()A.Fe2O3BFe3O4CFe4O5DFe5O7解析：选D。根据2Fe2Cl2=2Fe32Cl可知，铁的氧化物样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2)0.025 mol20.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2)3n(Fe3)n(Cl)，则n(Fe3)0.2 mol，故 n(Fe2)n(Fe3)0.050.214，故该氧化物可表示为FeO2Fe2O3，即Fe5O7。确定铁的氧化物组成的基本方法设铁的氧化物中铁元素与氧
10、元素的质量比为mn，则氧化物中n(Fe)n(O)ab，若ab11，则铁的氧化物为FeO；若ab23，则铁的氧化物为Fe2O3；若ab34，则铁的氧化物为Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为11的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为11，Fe3O4为任意值)。3.(双选)(铁与稀硝酸反应的计算)含有a g HNO3的稀硝酸与b g铁恰好反应，铁全部溶解，生成NO。已知有 g HNO3被还原，则ab不可能是()A.31 B32 C61 D92解析：选BC。若生成硝酸亚铁：3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O168263126
11、b ab31若生成硝酸铁：Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O56 63b ab92还可能生成硝酸铁和硝酸亚铁的混合物，所以31ab 92，不符合题意的为B、C选项。数轴法分析铁与稀硝酸反应的产物一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断。根据化学方程式：HNO3过量：Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O；Fe过量：Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2；两者相加得总方程式：3Fe8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O；可以用数轴表示：解题时需注意量的范围：，产物仅有Fe(NO3)3，稀HNO3可能有剩余；，产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能有
12、剩余；，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，Fe和稀HNO3都完全反应。氢氧化亚铁制备的实验创新改进科学探究与创新意识4.(教材拓展题)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)。解析：Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生反应：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。原理一样，都是先用铁与稀硫酸反应产生的氢气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；的原理为铁做阳极产生Fe2，与阴极产生的OH结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防
13、止空气进入；中液面加苯阻止了空气进入；由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。答案：5.如图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 molL1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中烧瓶内应预先加入的药品是_。A中反应的离子方程式是_。(2)实验开始时先将止水夹a_ (填“打开”或“关闭”)。(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：_。(4)实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B中发生反应的化学方程式为_。解析：Fe2H=Fe2H2，产生的H2将Fe2压入B中，发
14、生反应：Fe22OH=Fe(OH)2；Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生反应：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。答案：(1)铁屑Fe2H=Fe2H2(2)打开(3)待A装置反应一段时间后关闭止水夹a，产生的H2将FeSO4溶液压入B中进行反应(4)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3制备Fe(OH)2常用的三种方法 (1)有机层覆盖法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，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，如图1所示。(2)还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与Na
15、OH溶液混合，这样可较长时间观察到白色沉淀，如图2所示。(3)电解法用铁做阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图3所示。另外，反应液要现用现配，且配制亚铁盐溶液和碱溶液所用的蒸馏水都需要加热煮沸除氧。学习任务2“铁三角”、Fe2与Fe3的检验一、“铁三角”的转化关系1.Fe3与还原剂Fe、Cu、S2(H2S)、I(HI)等反应时，被还原为Fe2。写出下列反应的离子方程式：(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：H2S2Fe3=S2Fe22H。(2)将FeCl3溶液滴入淀粉KI溶液，溶液变蓝：2I2Fe3=I22Fe2。(3)FeCl3可溶解铁片：2
16、Fe3Fe=3Fe2。(4)三价铁盐腐蚀印刷电路铜板：Cu2Fe3=2Fe2Cu2。2.Fe2与强氧化剂O2、Cl2、Br2、H2O2(H)、Na2O2、KMnO4(H)、浓硫酸、HNO3、NO2、K2Cr2O7等反应时，被氧化为Fe3。补全或写出下列反应的离子方程式：(1)6Fe2Cr2O14H=2Cr36Fe37H2O。(2)FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色：5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O。(3)将FeCl2溶液滴入稀HNO3中，有无色气体放出：3Fe2NO4H=3Fe3NO2H2O。(1)氧化性：AgFe3Cu2Fe2；还原性：S2IFe2BrCl。(2)只有在固态时Fe
17、3才能被还原为Fe，在溶液中Fe3一般被还原为Fe2。二、“铁三角”的重要应用1.判断离子共存Fe2NO(H)、ClO、MnO(H)；Fe3S2、I、SO；Fe2、Fe3HCO、CO。2.除杂溶液杂质除杂方法FeCl2FeCl3加过量铁粉后过滤FeCl3FeCl2加足量氯水或H2O2溶液FeCl2CuCl2加过量铁粉后过滤3.盐溶液的保存4物质的制备三、Fe2与Fe3的检验1用KSCN溶液和氯水2用NaOH溶液3含Fe2、Fe3的混合溶液中Fe2、Fe3的检验溶液变红色，说明含有Fe3；酸性KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2。4Fe2的特征检验待检溶液产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2，
18、反应的离子方程式为3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)(2018高考江苏卷)向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色。()(2)(2018高考江苏卷)Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2。()(3)铁比铜金属性强，所以可用FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板。()(4)因为硝酸具有强氧化性，所以铁与硝酸反应产物只有Fe(NO3)3。()(5)Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液，溶液显红色。()(6)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2。()(7)FeCl3溶液与KSC
19、N溶液反应的离子方程式为Fe33SCN=Fe(SCN)3。()(8)氢氧化铁与HI溶液仅能发生中和反应。()(9)在给定条件下能实现Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3的转化。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)2(除去溶液中混有的Fe3、Fe2的常用方法)已知：化合物Fe(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2Cu(OH)2Ksp近似值1039101710111020(1)除去Mg2中混有的Fe3向混合溶液中加入_、_、_中之一，与Fe3水解产生的H反应，促进Fe3的水解，将Fe3转化为Fe(OH)3沉淀而除去。(2)除去Cu2中混有的Fe3向混合溶液中加入_
20、、_、_、_中之一，与Fe3水解产生的H反应，促进Fe3的水解，将Fe3转化为Fe(OH)3沉淀而除去。(3)除去Mg2中混有的Fe2先加入氧化剂(如_)将溶液中的Fe2氧化成Fe3，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3。(4)除去Cu2中混有的Fe2先加入氧化剂(如_)将溶液中的Fe2氧化成Fe3，然后再按(2)的方法除去溶液中的Fe3。答案：(1)MgOMgCO3Mg(OH)2(2)CuOCuCO3Cu(OH)2Cu2(OH)2CO3(3)H2O2(4)H2O2Fe2和Fe3的检验科学探究与创新意识1下列有关物质检验方法合理的是()A向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明原溶液中不含Fe
21、2B向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红，说明原溶液中含有Fe2C向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe3D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，说明原溶液中只含有Fe2，不含Mg2解析：选C。A项，只能说明含有Fe3；B项，原溶液中可能只有Fe3而没有Fe2；D项，氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3，也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。2要证明某溶液中不含Fe3而可能含有Fe2，进行如下实验操作时，最佳顺序为()加入足量氯水加入足量酸性KMnO4溶液加入少量NH4SCN溶液ABC D解析：选C。在该溶液中先加入少量NH4SCN
22、溶液，溶液不变红色，证明无Fe3存在，再加入氯水，将Fe2氧化成Fe3，溶液变为红色。KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不能用酸性KMnO4溶液代替氯水检验。检验Fe2和Fe3时的注意事项(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(新制氯水可以氧化SCN)。(2)当溶液浓度较稀时，利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2和Fe3的存在。(3)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)。(4)检验Fe2、Fe3的其他方法检验Fe2最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾K3
23、Fe(CN)6。检验Fe3也可用苯酚(C6H5OH)，在FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。 铁及其化合物的转化与计算证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析3(名师原创)硫酸亚铁铵晶体(NH4)2Fe(SO4)26H2O在空气中比一般亚铁盐稳定，是定量分析化学中常用的还原剂，其实验室制备流程如图所示：下列说法不正确的是()A“除油污”过程中使用热的Na2CO3溶液效果更好B制备硫酸亚铁时铁屑与硫酸反应完全时的现象是不再有气泡产生C“趁热过滤”后的滤液略显黄色的原因是4Fe2O24H=4Fe32H2OD理论上加入(NH4)2SO4固体的质量为6.0 g解析：选D。Na2CO3溶液中CO水解使溶
24、液呈碱性，油污在碱性环境中能够水解，升高温度，CO水解平衡正向移动，溶液碱性增强，故用热的Na2CO3溶液除油污效果更好，A项正确；为防止Fe2被氧化，加入的铁屑需过量，铁屑与硫酸反应完全就是硫酸反应完全，反应完全时不再有气泡产生，B项正确；“趁热过滤”后的滤液略显黄色是因为Fe2在空气中被氧气氧化为Fe3，反应的离子方程式为4Fe2O24H=4Fe32H2O，C项正确；由工艺流程图可知，反应的铁的质量为5.0 g2.2 g2.8 g，物质的量为0.05 mol，理论上可制备 0.05 mol 硫酸亚铁铵晶体，则需要加入0.05 mol(NH4)2SO4，所以加入(NH4)2SO4固体的质量为
25、0.05 mol132 g/mol6.6 g，D项错误。4(双选)(Fe2、Fe3的转化与化学计算)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()Aa表示Fe3的关系曲线Bn10.75CP点时，n(Fe2)0.562 5 molD向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解12.2 g解析：选CD。该反应可以看作两步：Fe4HNO=Fe3NO2H2O，NO过量，H不足；2Fe3Fe=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
26、，消耗铁为 0.75 mol，B正确；P点n(Fe2)n(Fe3)，二者均为0.45 mol，C错误；P点剩余0.45 mol Fe3，消耗0.225 mol铜，质量为14.4 g，D错误。铁与硫酸、硝酸的混合酸反应顺序总结足量铁与稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反应，则可利用离子反应分析，依次发生反应：FeNO4H=Fe3NO2H2O、2Fe3Fe=3Fe2、Fe2H=Fe2H2(若H量不足，该反应不再发生)。 小专题突破3“铁三角”综合实验探究科学探究与创新意识专题精讲铁元素有多种价态，化合物种类较多，特别是Fe2、Fe3的性质多样，是设置综合实验题恰当的载体。考查内容可涉及物质性质的探究、物质的
27、制备、成分测定、离子检验等，通过上述问题设计，同时可考查仪器的使用、条件的控制、物质的分离提纯、实验安全等化学实验基础知识。专题精练1查阅文献可知，难溶于水的FeS2可在Fe2(SO4)3溶液中“溶解”，“溶解”后硫元素都以SO的形式存在。(1)要判断上述“溶解”过程中发生了哪些化学变化，下列实验及现象可作为判断证据的是_。A观察到溶液的黄色变淡，最后变成淡绿色B在Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液显稳定的红色，加入FeS2固体“溶解”后，红色明显变浅C取FeS2“溶解”后所得的部分溶液于试管中，再滴加数滴0.5 molL1 BaCl2溶液，有白色浑浊现象产生(2)写出“溶解”时的离子方
28、程式：_。(3)若要检验“溶解”后溶液中Fe2(SO4)3是否有剩余，简要写出相关的实验操作：_。解析：(1)难溶于水的FeS2可在Fe2(SO4)3溶液中“溶解”，“溶解”后硫元素都以SO的形式存在，说明铁离子把1价硫元素氧化为6价，铁离子被还原为亚铁离子，注意原溶液中含有SO。答案：(1)AB(2)FeS214Fe38H2O=15Fe22SO16H(3)取少量溶液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液变红，则Fe2(SO4)3有剩余，若不变红，则Fe2(SO4)3没有剩余2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/
29、L 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 KI溶液，加入6 mL 0.1 mol/L 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：第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CC
30、l4层显紫色；第二支试管中加入1滴K3Fe(CN)6 溶液，生成蓝色沉淀；第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。实验检验的离子是_(填离子符号)；实验和说明：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_。解析：(1)Fe2具有还原性，FeCl2溶液易被氧化而变质，配制FeCl2溶液时加入少量铁屑，目的是防止Fe2被氧化。(2)溶液变红，说明有Fe3生成，则FeCl2溶液与氯水反应生成FeCl3，离子方程式为2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(3)甲组实验中，FeCl2易被空气中的O2氧化生成FeCl3，因此实验不够严谨。加入煤油，煤油的密度比水小，可以起到
31、隔绝空气的作用，从而排除氧气对实验的影响。(4)实验中K3Fe(CN)6溶液的作用是检验Fe2。根据实验，CCl4层显紫色，说明有I2生成，根据实验，生成蓝色沉淀，说明有Fe2生成，根据实验，溶液变红，说明有Fe3剩余，在I过量的情况下，溶液中仍含有Fe3，由此可以证明该反应为可逆反应。答案：(1)防止Fe2被氧化(2)2Fe2Cl2=2Fe32Cl(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)Fe2Fe3可逆反应3(2020石家庄一模)草酸亚铁晶体(FeC2O42H2O，相对分子质量为180)呈淡黄色，可用作照相显影剂。某实验小组对其进行了一系列探究。.纯净草酸亚铁晶体热分解产物的探究(1)气
32、体产物成分的探究。小组成员采用如下装置(可重复选用)进行实验：装置D的名称为_。按照气流从左到右的方向，上述装置的连接顺序为_尾气处理装置(填仪器接口的字母编号)。实验前先通入一段时间N2，其目的为_。实验证明气体产物中含有CO，依据的实验现象为_。(2)固体产物成分的探究。充分反应后，A处反应管中残留黑色固体。查阅资料可知，黑色固体可能为Fe或FeO。小组成员设计实验证明了其成分只有FeO，其操作及现象为_。(3)依据(1)和(2)中结论，可知A处反应管中发生反应的化学方程式为_。.草酸亚铁晶体样品纯度的测定工业制得的草酸亚铁晶体中常含有FeSO4杂质，测定其纯度的步骤如下：步骤1：称取m
33、g草酸亚铁晶体样品并溶于稀H2SO4中，配成250 mL溶液；步骤2：取上述溶液25.00 mL，用c molL1 KMnO4标准液滴定至终点，消耗标准液V1 mL；步骤3：向反应后溶液中加入适量锌粉，充分反应后，加入适量稀H2SO4，再用c molL1 KMnO4标准溶液滴定至终点，消耗标准液V2 mL。(4)步骤3中加入锌粉的目的为_。(5)草酸亚铁晶体样品的纯度为_(列出计算式即可，不必化简)；若步骤1配制溶液时部分Fe2被氧化，则测定结果将_(填“偏高”“偏低”或“不变”)。解析：(1)草酸亚铁晶体在装置A中受热分解，通过装置D检验水蒸气的存在，通过装置B检验二氧化碳的存在，通过装置E
34、除去二氧化碳并干燥气体，通过装置C检验一氧化碳，再通过装置B检验生成的二氧化碳气体，最后进行尾气处理；实验前先通入一段时间N2，把装置内空气赶尽，防止加热时发生爆炸。(3)依据(1)和(2)中结论，可知A处反应管中发生的反应是草酸亚铁晶体分解生成氧化亚铁、一氧化碳、二氧化碳和水。(4)向反应后溶液中加入适量锌粉是为了将Fe3还原为Fe2。(5)草酸亚铁溶液中滴入高锰酸钾溶液发生氧化还原反应，亚铁离子和草酸根离子都被氧化；向反应后溶液中加入适量锌粉，充分反应后，加入适量稀H2SO4，再用c molL1 KMnO4标准液滴定至终点，消耗标准液V2 mL，此时滴定的是亚铁离子，则C2O消耗KMnO4
35、的物质的量为 c(V1V2)103 mol，利用化学反应定量关系计算即可。若步骤1配制溶液时部分Fe2被氧化，导致V1偏小，测定结果偏低。答案：(1)(球形)干燥管agfbchi(或ih)de(或ed)bc排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸C处反应管中固体由黑变红，其后装置中澄清石灰水变浑浊(2)取固体少许溶于稀硫酸，无气体生成(3)FeC2O42H2OFeOCOCO22H2O(4)将Fe3还原为Fe2(5)100%偏低1(2018高考全国卷，7，6分)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。 采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：下列叙述错误
36、的是()A合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用B从“正极片”中可回收的金属元素Al、Fe、LiC“沉淀”反应的金属离子为Fe3D上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠解析：选D。废旧电池中含有的金属、电解质溶液会对水体和土壤等造成污染，处理废旧电池有利于资源再利用，同时能够降低环境污染，保护环境，A项正确；从流程图看出，正极材料涉及了铝、铁、锂等金属，B项正确；因流程中加入的有HNO3，故在含Li、P、Fe等滤液中加碱液，发生“沉淀”反应的金属离子为Fe3，C项正确；因为锂及其化合物的性质与镁相似，由硫酸镁易溶于水推知，硫酸锂易溶于水，由碳酸镁微溶于水推知，碳酸锂微溶于水，所以不能用硫酸钠代替碳
37、酸钠，D项错误。2(2019高考全国卷，27，15分)硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2xH2O是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：回答下列问题：(1)步骤的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是_。(2)步骤需要加热的目的是_，温度保持8095 ，采用的合适加热方式是_。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为_(填标号)。(3)步骤中选用足量的H2O2，理由是_。分批加入H2O2，同时为了_，溶液要保持pH小于0.5。(4)步骤的具体实验操作有_，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所
38、含结晶水数，将样品加热到150 时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为_。解析：(1)除去铁屑表面油污的方法是用热纯碱溶液清洗铁屑，再用水洗。(2)铁与稀硫酸反应时加热，可提高反应速率。温度低于水的沸点，可以用热水浴加热，受热均匀且便于控制。含少量硫化物的铁屑与稀硫酸反应有硫化氢生成。氢气不与碱溶液反应，硫化氢能与碱溶液反应，硫化氢在水中溶解度小，故氢气中混有的硫化氢用烧碱溶液除去，又因为硫化氢与碱反应较快，容易引起倒吸，C装置倒置漏斗能防倒吸。故宜选择C装置吸收硫化氢。(3)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，加入足量双氧水的目的是将Fe2全部氧化为Fe3，发生反应为2Fe
39、2H2O2 2H=2Fe32H2O，从生成物看，又不引入杂质。铁离子对双氧水分解起催化作用，分批加入双氧水，避免反应过快、放出热量较多，减少双氧水分解，以免造成氧化剂损失；铁离子易水解，保持溶液呈强酸性，避免铁离子发生水解反应生成氢氧化铁。(4)步骤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体，故实验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。(5)失重5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为NH4Fe(SO4)2xH2O，由题意知，解得x12。答案：(1)碱煮水洗(2)加快反应热水浴C(3)将Fe2全部氧化为Fe3；不引入杂质防止Fe3水解(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)(5)NH4Fe(SO4)212
40、H2O一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1新修本草是我国古代中药学著作之一，记载药物844种，其中有关于“青矾”的描述为“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃烧之赤色”。据此推测，“青矾”的主要成分为()ACuSO45H2OBFeSO47H2OCKAl(SO4)212H2O DFe2(SO4)39H2O解析：选B。描述中为“本来绿色”，由此推断应选B。2(2020上海杨浦区一模)在给定条件下，下列物质间的转化不能实现的是()AFeFeCl3 BFeFeSO4CFeFe3O4 DFeFeCl2解析：选B。Fe和Cl2在加热条件下发生反应生成FeCl3：2Fe3Cl22FeCl3，物质间的转化
41、能实现，故A不符合；常温下Fe在浓硫酸中发生钝化不能继续反应，物质间的转化不能实现，故B符合；Fe和H2O(g)在高温条件下发生反应生成Fe3O4和H2：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2，物质间的转化能实现，故C不符合；Fe和FeCl3溶液反应生成FeCl2：Fe2Fe3=3Fe2，物质间的转化能实现，故D不符合。3(2020洛阳模拟)中科院化学所研制的晶体材料纳米四氧化三铁，在核磁共振造影及医药上有广泛用途。其生产过程的部分流程如下：FeCl36H2OFeOOH纳米四氧化三铁。下列有关叙述不合理的是()A纳米四氧化三铁可分散在水中，它与FeCl3溶液的分散质直径相当B纳米四氧化三铁具有磁
42、性，可作为药物载体用于治疗疾病C在反应中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解D反应的化学方程式是6FeOOHCO=2Fe3O43H2OCO2解析：选A。纳米四氧化三铁分散在适当分散剂中，形成的分散系属于胶体，不同于溶液的分散质直径，故A错误；纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料，可作为药物载体用于疾病的治疗，故B正确；反应中环丙胺不参加反应，但能加快反应速率，即加快氯化铁水解，故C正确；由制备过程可知，反应的反应物为FeOOH和CO，由一种生成物为Fe3O4以及得失电子守恒和质量守恒定律可知，反应的化学方程式为6FeOOHCO=2Fe3O43H2OCO2，故D正确。4(2020合肥模拟)某溶液由K、F
43、e3、SO、CO、NO、I中的几种离子组成，取样，滴加NaOH溶液后有红褐色沉淀生成。下列有关该溶液的说法不正确的是()A是否含有SO可用BaCl2溶液检验B是否含有K可通过焰色试验确定C一定存在的离子为Fe3、NOD一定不存在的离子为CO、I解析：选C。滴加NaOH溶液后有红褐色沉淀生成，说明原溶液中含有Fe3。根据Fe3与CO能发生相互促进的水解反应而不能大量共存可知，原溶液中一定不含有CO；根据Fe3与I能发生氧化还原反应而不能大量共存可知，原溶液中一定不含I。因为原溶液中一定不含CO，故欲确定原溶液中是否含有SO，可以用BaCl2溶液检验，A项正确；欲确定原溶液中是否含有K，可以通过焰
44、色试验，透过蓝色钴玻璃观察火焰是否为紫色，B项正确；原溶液中一定存在Fe3，但NO不一定存在，C项错误；原溶液中一定不存在的离子为CO、I，D项正确。5下列中学常见实验的现象或表述正确的是()A过量的铁投入一定量的稀硝酸中，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液显红色B制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁C检验红砖中的氧化铁成分，向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液23滴，溶液显红色即可证明D向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会，然后冷却、过滤，滤纸
45、上的物质为蓝色固体解析：选C。过量的铁与一定量的稀硝酸反应最终生成的是Fe2，A错误；制备氢氧化亚铁时应避免被氧气氧化，向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌，B错误；向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu(OH)2沉淀，加热煮沸后过滤，滤纸上留下的是黑色的CuO固体，D错误。6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，则这种铁的氧化物的化学式为()AFe3O4BFe2O3CFeO D以上都不是解析：选C。4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，
46、则CO、CO2的物质的量也均为0.04 mol，增加的氧元素为0.04 mol，质量为0.04 mol16 gmol10.64 g，铁的氧化物中氧元素质量为0.64 g，铁元素质量为2.88 g0.64 g2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为11，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。7下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是()选项ABCDXFeCl2溶液FeCl3溶液FeFeSO4溶液YFeCl3CuCl2AlFe2(SO4)3ZCl2FeNaOH溶液Cu解析：选C。Cl2与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、
47、CuCl2均反应，B错误；D项有新的杂质CuSO4生成，D错误。8(2020金华高三模拟)向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 mol/L 的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，生成1.344 L NO(标准状况)，往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的CO在加热条件下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为()A0.24 mol B0.21 molC0.16 mol D0.14 mol解析：选B。向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 mol/L的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，向所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现，则溶液中的
48、溶质为 Fe(NO3)2；1.344 L NO(标准状况)的物质的量为0.06 mol，根据氮元素守恒，Fe(NO3)2中的NO的物质的量为0.12 L4 mol/L0.06 mol0.42 mol，所以硝酸亚铁的物质的量为0.42 mol20.21 mol，由铁元素守恒可知，得到铁的物质的量为 n(Fe)0.21 mol，B项正确。二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。9通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是()选项操作与现象解释A向淀粉KI溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝Fe3能与淀粉发生显色反应B把生铁放置于潮湿的空气中，铁
49、表面有一层红棕色的斑点铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3C向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生Fe置换出硝酸中的氢，生成了氢气D新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐色Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3解析：选D。A项中Fe3将I氧化为I2，淀粉遇碘变蓝；B项中红棕色斑点是Fe2O3；C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO。10某同学用含有铁锈(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，气密性已检验)，下列推断不合理的是()A.B中收集到的气体是氢气B烧杯中双氧水的作用是将Fe2还原为Fe3CA中的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁D烧杯中的溶液在氯
50、化氢气氛下，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体解析：选B。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项正确；双氧水具有氧化性，可将Fe2氧化为Fe3，B项错误；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；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。11(2020平顶山二调改编)某化工厂制备净水剂硫酸铁铵晶体NH4Fe(SO4)26H2O，已知硫酸铁铵的溶解度随温度升高而增大，随温度降低而减小的一种方案如下：下列说法不正确的是()A滤渣A的主要成分是CaSO4B相同条件下，NH4Fe(SO4)2
51、6H2O的净水能力比FeCl3强C“合成”反应要控制温度，温度过高，产率会降低D“系列操作”包括蒸发结晶、趁热过滤、干燥等解析：选BD。硫酸钙微溶于水，滤渣A的主要成分是硫酸钙，A项正确；NH抑制Fe3的水解，故相同条件下氯化铁的净水能力比硫酸铁铵晶体强，B项错误；“合成”时如果温度过高，会促进Fe3的水解，C项正确；硫酸铁铵的溶解度随温度降低而减小，宜采用降温结晶法提纯，D项错误。三、非选择题12绿矾被广泛用于医药和工业领域，工业上两种制备绿矾(FeSO47H2O)的流程如图所示，根据题意回答下列问题：方法一：利用黄铜矿粉(主要成分为CuFeS2)制取绿矾(1)试剂a和试剂b分别是_，操作1
52、的名称是_。(2)有一种细菌在有氧气存在的稀硫酸中，可以将CuFeS2氧化成硫酸盐，写出该反应的化学方程式：_。方法二：利用工业废铁屑制取绿矾(3)加入适量Na2CO3溶液的作用是_。(4)操作需要用到的玻璃仪器名称有_。(5)通过检验CO来判断操作是否洗涤干净，检验的方法是_。答案：(1)稀H2SO4、铁粉过滤(2)4CuFeS217O22H2SO44CuSO42Fe2(SO4)32H2O(3)除去油污(4)烧杯、玻璃棒、漏斗(5)取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则已经洗涤干净；若有白色沉淀生成，则未洗涤干净13Fe2O3具有广泛的用途。甲同学阅读有关资料
53、得知在高温下煅烧FeCO3可以得到Fe2O3。为了进一步验证此结论，他做了如下实验。实验步骤实验操作取一定质量的FeCO3固体置于坩埚中，高温煅烧至质量不再变化，冷却至室温取少量实验步骤所得固体置于一洁净的试管中，用足量的稀硫酸溶解向实验步骤所得溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红由此甲同学得出结论：4FeCO3O22Fe2O34CO2。(1)写出实验步骤中发生反应的离子方程式：_。(2)乙同学提出了不同的看法：煅烧产物可能是Fe3O4，因为Fe3O4也可以溶于硫酸，且所得溶液中也含有Fe3。于是乙同学对甲同学的实验步骤进行了补充改进：检验实验步骤所得溶液中是否含有Fe2。他需要选择的试剂是_(填
54、字母)。aNaOH溶液b新制氯水和KSCN溶液cK3Fe(CN)6溶液(3)丙同学认为即使得到了乙同学预期的实验现象，也不能确定煅烧产物的成分，你认为丙同学持此看法的理由是_。(4)丙同学进一步查阅资料得知煅烧FeCO3的产物中的确含有2价铁元素。于是他设计了另一种由FeCO3制取Fe2O3的方法：先向FeCO3中依次加入试剂稀硫酸、_(填试剂名称)和氨水；再_(填操作名称)、洗涤、灼烧，即可得到Fe2O3。解析：(1)溶液变红色，说明溶液中生成了Fe(SCN)3。(2)Fe2用K3Fe(CN)6来检验，反应现象为生成蓝色沉淀，c项正确。(4)FeCO3和Fe2O3中铁元素的价态分别是2价和3
55、价，所以需要加入氧化剂，如加入H2O2溶液或氯水或通入Cl2等将Fe2氧化成Fe3，加入氨水后生成Fe(OH)3沉淀，经过滤、洗涤、灼烧可得到Fe2O3。答案：(1)Fe33SCN=Fe(SCN)3(2)c(3)产物也可以是FeO和Fe2O3(或Fe3O4和FeO；Fe3O4和Fe2O3；FeO、Fe3O4和Fe2O3)的混合物(4)过氧化氢溶液(或氯水或氯气)过滤14(2020天津红桥区模拟).铁是生产、生活及生命中的重要元素。(1)血红蛋白(Hb)中的铁元素呈正二价，能与O2分子结合成氧合血红蛋白(HbO)从而有输送氧的能力。NaNO2因具有氧化性能使血红蛋白丧失与O2结合的能力。药品美蓝
56、是其有效的解毒剂，解毒时美蓝发生_(填“氧化”或“还原”)反应。(2)现有一瓶放置了一段时间的某浓度的FeCl2溶液，请设计实验检验其中是否含有Fe3：_。(3)普通铁粉与水蒸气在高温下反应生成铁的某种氧化物和氢气，该氧化物和氢气在高温下发生逆反应得到“引火铁”。若一定量的普通铁粉和水蒸气在高温下反应生成44.8 L H2(已换算到标准状况下)，则转移的电子数目为_；“引火铁”是一种极细的铁粉，它在空气中可以自燃，其原因是_。.化合物M是某种具有磁学性质的新型电子材料的主要成分，由两种元素组成。为了研究其组成，设计如下实验：气体甲可使湿润红色石蕊试纸变蓝。请回答：(4)M的化学式为_，气体甲的
57、电子式为_。(5)白色沉淀乙在空气中变成红褐色沉淀丙的原因是_(用化学方程式表示)。(6)高温条件下，丁与甲反应生成两种单质和水，该反应的化学方程式为_。解析：.(1)NaNO2因具有氧化性能使血红蛋白丧失与O2结合的能力，原理是NaNO2氧化了血红蛋白中的二价铁，药品美蓝是其有效的解毒剂，这说明该物质具有还原性，因此解毒时美蓝发生氧化反应。(3)标准状况下44.8 L H2的物质的量为2 mol，反应转移的电子数目为4NA；“引火铁”表面积很大，加快了与氧气的反应速率，因此在空气中可以自燃。.(4)气体甲可使湿润红色石蕊试纸变蓝，为氨，说明化合物M中含有氮元素；白色沉淀乙红褐色沉淀丙，说明化
58、合物M中含有铁元素；红褐色沉淀丙固体丁(14.40 g)，固体丁为氧化铁，M由铁、氮两种元素组成，氧化铁质量为14.40 g，则铁元素的质量为14.40 g10.08 g，氮元素质量为10.71 g10.08 g0.63 g，铁、氮两种元素的物质的量之比为41，所以M的化学式为Fe4N。(5)白色沉淀乙是氢氧化亚铁，在空气中被氧气氧化为红褐色氢氧化铁。答案：.(1)氧化(2)取少量待测液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈红色，说明原溶液中有Fe3，反之则没有(3)4NA“引火铁”表面积很大，加快了与氧气的反应速率.(4)Fe4N (5)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(6)Fe2O32NH32FeN23H2O
