1、第11讲 铁及其重要化合物【考情分析】1.了解铁的主要性质及其应用。了解铁的重要化合物及其应用。2掌握铁及其重要化合物的制备方法。【核心素养分析】1.宏观辨识与微观探析：认识铁及其化合物的性质及应用，能以“铁三角”转化关系理解变价元素的转化条件。2.科学态度与社会责任：利用铁及其化合物的性质，科学认识铁及其化合物的提纯和制备工艺流程，形成严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识。3.科学探究与创新意识：能提出有价值的氢氧化亚铁及其他铁的化合物的制备方案，并进行实验探究。【重点知识梳理】知识点一 铁及其重要化合物的性质1铁铁位于元素周期表中第4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
2、变价金属元素。(1)结构(2)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。(3)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。与非金属单质的反应与O2反应常温铁锈(成分为Fe2O3xH2O)点燃3Fe2O2Fe3O4与Cl2反应点燃2Fe3Cl22FeCl3与S、I2反应FeSFeS、FeI2FeI2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：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2。与酸的反应与H反应Fe2H=Fe2H2与稀HNO3反应过量Fe4HNO=Fe3NO2H2O少量3Fe8H2NO=3Fe22NO4H2O与浓H2SO4
3、、浓HNO3反应常温下钝化，加热分别生成SO2、NO2与某些盐溶液反应FeCu2=Fe2Cu、Fe2Fe3=3Fe2【归纳总结】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。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。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。在电化学中铁作负极时电极反应式为Fe2e=Fe2。(3)铁的冶炼冶炼原理：Fe2O33CO2Fe3CO22铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3
4、O4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=Fe22Fe34H2O3.铁的氢氧化物(1)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红褐色，方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。(2)Fe(OH)3是红褐色、难溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3xH2O)，受热易分解，方程式为2Fe(OH)3Fe2O33H2O；制取Fe(
5、OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe33OH=Fe(OH)3。4亚铁盐(1)Fe2的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)等均表现为还原性。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，加少量铁屑防止Fe2被氧化。5铁盐的性质及应用(1)氧化性：含有Fe3的溶液呈棕黄色，Fe3处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等
6、均表现为氧化性。Fe3与S2、I、HS、SO等具有较强还原性的离子不能大量共存。Fe3可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3Cu=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。利用Fe3易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl33H2OFe(OH)3(胶体)3HCl。利用Fe3易水解的性质，工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子。利用Fe3易水解的性质，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。Fe3与HCO、Al(OH)
7、4、CO、ClO等水解呈碱性的离子不能大量共存。 知识点二 Fe2和Fe3的检验1亚铁盐(1)Fe2的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)、MnO(H)等均表现为还原性。Fe2的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe22HH2O2=2Fe32H2O向FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色。反应的离子方程式：MnO5Fe28H=5Fe3Mn24H2O。(2)可水解Fe2的盐(如硫酸亚铁)溶液因水解呈酸性。2铁盐(1)氧化性：含有Fe3的溶液呈黄色，Fe3处于铁的高价态，遇F
8、e、Cu、HI、H2S等均表现为氧化性。如用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式2Fe3Cu=2Fe3Cu2。(2)易水解：Fe3极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。3Fe2、Fe3的检验方法(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 (3)混合溶液中Fe3、Fe2的检验Fe3的检验a.溶液变血红色，说明含有Fe3b.试纸变蓝色，说明含有Fe3Fe2的检验a.KMnO4溶
9、液褪色，说明含有Fe2b.溴水褪色，说明含有Fe2c.生成蓝色沉淀，说明含有Fe24亚铁盐、铁盐性质应用(1)盐溶液的配制与保存(2)物质的制备(3)判断离子能否共存Fe2NO(H)、ClO、MnO(H)Fe3S2、I、SOFe3HCO、CO等水解相互促进的离子【典型题分析】高频考点一 铁及其化合物的性质例1.（高考组合题）下列有关物质性质的叙述错误的是（ ）A. （2018江苏卷） 向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不显红色B（2019天津卷）将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2C（2010江苏卷）室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4D. （2018江
10、苏卷）Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2【答案】C【解析】FeCl2溶液中含Fe2+，NH4SCN用于检验Fe3+，向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不会显红色，A正确；铁和亚铁能将氯气还原为氯离子，从而除去工业废气中的氯气，B正确；室温下，铁在浓硫酸中发生钝化，C错误； Cu与FeCl3溶液反应生成CuCl2和FeCl2，反应的化学方程式为Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，D正确。【变式探究】（高考组合题）下列观点的叙述正确的是（ ）A.（2017江苏卷）无色透明的溶液中：Fe3+、Mg2+、SCN、ClB.（2017江苏卷）FeFeCl2Fe(OH)2C.（20
11、18江苏卷） D.（2017新课标II卷）向2 mL 0.1 molL1的FeCl3溶液中加足量铁粉，振荡，加1滴KSCN溶液，黄色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变，说明还原性：FeFe2+【解析】Fe3+和SCN会发生反应生成血红色的配合物，A错误；铁与氯气反应只能生成氯化铁，B错误；Al与Fe2O3高温发生铝热反应生成Al2O3和Fe，Fe与HCl反应生成FeCl2和H2，第二步反应不能实现，C错误；加入过量的铁粉，黄色消失，加入KSCN溶液，溶液不变色，说明Fe3完全被消耗，即Fe2Fe3+=3Fe2+，根据氧化还原反应规律，还原剂的还原性大于还原产物得还原性，Fe元素化合价升高，Fe为
12、还原剂，Fe2+即使还原产物又是氧化产物，因此还原性FeFe2+，D正确。【答案】D高频考点二 铁及其化合物的计算例2（2020陕西咸阳一中调研）有一块铁的氧化物样品，用140mL5.0molL1盐酸恰好将其完全溶解，所得溶液还能吸收0.025molCl2，恰好使其中的Fe2全部转变为Fe3，则该样品可能的化学式为()AFe2O3 BFe3O4CFe4O5 DFe5O7【答案】D【解析】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)0.025mol20.05mol，根据电荷守恒得2n(Fe2)3n(Fe3)n(Cl)，则n(Fe3)0.2mol，故n(
13、Fe2)n(Fe3)0.050.214，故该氧化物可表示为FeO2Fe2O3，即Fe5O7。【方法技巧】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)。【变式探究】（2020山西运城一中模拟）含有agHNO3的稀硝酸与bg铁恰好反应，铁全部溶解，生成NO。已知有gHNO3被还原
14、，则ab不可能是()A31B32C41D92【答案】B【解析】若生成硝酸亚铁：3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O168263126bab31若生成硝酸铁：Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O5663bab92还可能生成硝酸铁和硝酸亚铁的混合物，所以31ab92之间，不符合题意的只有B项。【方法技巧】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(N
15、O3)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可能有剩余；，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，Fe和稀HNO3都完全反应。高频考点三、铁及其化合物的实验探究例3.（2019新课标卷）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
16、理，合适的装置为(填标号)。ABCD (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)油污在热的碱性条件下易水解，故去除废铁屑表面的油污的方法是碱煮水洗。(2)适当加热可加快反应速率。加热温度为8095 ，低于100 ，可用热水浴加热。铁屑中含有少量硫化物，与H2SO4反应生成H2S气体，H2S易与NaOH溶液反应，为防倒吸，故选C装置。(3)
17、足量的H2O2可充分将Fe2+氧化为Fe3+，且不会引入新的杂质。Fe3+易水解，故溶液应保持一定的pH，防止Fe3+水解。(4)在过程后溶液中存在大量的Fe3+、NH4+、SO42-，从溶液中提取晶体的操作有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等。(5)硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2xH2O晶体失去1.5个结晶水，失重5.6%，可知1.518266+18x100%=5.6%，解得x=12，硫酸铁铵晶体的化学式为NH4Fe(SO4)212H2O。【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
18、)NH4Fe(SO4)212H2O【变式探究】（2018北京卷）实验小组制备高铁酸钾（K2FeO4）并探究其性质。资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。（1）制备K2FeO4（夹持装置略）A为氯气发生装置。A中反应方程式是_（锰被还原为Mn2+）。将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外还有_。（2）探究K2FeO4的性质取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl2。
19、为证明是否K2FeO4氧化了Cl而产生Cl2，设计以下方案：方案取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色。方案用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生。由方案中溶液变红可知a中含有_离子，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl氧化，还可能由_产生（用方程式表示）。方案可证明K2FeO4氧化了Cl。用KOH溶液洗涤的目的是_。根据K2FeO4的制备实验得出：氧化性Cl2_FeO42-（填“”或“”），而方案实验表明，Cl2和FeO42-的氧化性强弱关系相反，原因是_。资料表明，酸性溶液中的氧化性FeO42-M
20、nO4-，验证实验如下：将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色，该现象能否证明氧化性FeO42-MnO4-。若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。理由或方案：_。【解析】（1）A为氯气发生装置，KMnO4与浓盐酸反应时，锰被还原为Mn2+，浓盐酸被氧化成Cl2，KMnO4与浓盐酸反应生成KCl、MnCl2、Cl2和H2O，根据得失电子守恒和原子守恒，反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl（浓）=2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O，离子方程式2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2+5Cl2+8H2O。由于盐酸具有挥发性，所得Cl2中混有H
21、Cl和H2O（g），HCl会消耗Fe（OH）3、KOH，用饱和食盐水除去HCl，除杂装置B为。 C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，还有Cl2与KOH的反应，Cl2与KOH反应的化学方程式为Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O，反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。（2）根据上述制备反应，C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl，还可能含有KClO等。I.方案I加入KSCN溶液，溶液变红说明a中含Fe3+。但Fe3+的产生不能判断K2FeO4与Cl-发生了反应，根据题意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产
22、生O2，自身被还原成Fe3+，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，可能的反应为4FeO42-+20H+=3O2+4Fe3+10H2O。II.产生Cl2还可能是ClO-+Cl-+2H+=Cl2+H2O，即KClO的存在干扰判断；K2FeO4微溶于KOH溶液，用KOH溶液洗涤的目的是除去KClO、排除ClO-的干扰，同时保持K2FeO4稳定存在。制备K2FeO4的原理为3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，在该反应中Cl元素的化合价由0价降至-1价，Cl2是氧化剂，Fe元素的化合价由+3价升至+6价，Fe（OH）3是还原剂，K2FeO4为氧化产物，根据同一反
23、应中，氧化性：氧化剂氧化产物，得出氧化性Cl2FeO42-；方案II的反应为2FeO42-+6Cl-+16H+=2Fe3+3Cl2+8H2O，实验表明，Cl2和FeO42-氧化性强弱关系相反；对比两个反应的条件，制备K2FeO4在碱性条件下，方案II在酸性条件下；说明溶液的酸碱性的不同影响物质氧化性的强弱。该小题为开放性试题。若能，根据题意K2FeO4在足量H2SO4溶液中会转化为Fe3+和O2，最后溶液中不存在FeO42-，溶液振荡后呈浅紫色一定是MnO4-的颜色，说明FeO42-将Mn2+氧化成MnO4-，所以该实验方案能证明氧化性FeO42-MnO4-。（或不能，因为溶液b呈紫色，溶液b
24、滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中，c（FeO42-）变小，溶液的紫色也会变浅；则设计一个空白对比的实验方案，方案为：向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色）。【答案 (1).2KMnO4+16HCl=2MnCl2+2KCl +5Cl2+8H2O Cl2+2OH=Cl+ClO+H2O （2）. Fe3+ 4FeO42+20H+=4Fe3+3O2+10H2O 排除ClO的干扰 溶液的酸碱性不同 若能，理由：FeO42在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2，溶液浅紫色一定是MnO4的颜色（若不能，方案：向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是
25、显浅紫色）高频考点四 氢氧化亚铁制备方法的实验创新改进例4.（2020哈尔滨三中一中模拟）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）。【答案】【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，能防止空气进入；中液面加苯阻止了空气进入；由于空气
26、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。【变式探究】（2020山东淄博一中模拟）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6molL1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，发生反应：Fe22OH=
27、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【方法技巧】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NaOH溶液混合
28、，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。高频考点五 考查Fe2、Fe3 相关实验例5.（2020福建厦门一中质检）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 molL1的溶液。在配制FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是_。(2)甲组同学取2mL 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。FeCl
29、2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 molL1 KI溶液，加入6 mL 0.1molL1 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，CCl4层呈紫色；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
30、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)。【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，
31、因此实验不够严谨，加入煤油，煤油的密度比水小，可以起到隔绝空气的作用，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，I过量的情况下，溶液中仍含有Fe3，由此说明该反应为可逆反应。(5)溶液变为棕黄色，说明生成了Fe3，离子方程式为2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。溶液中有气泡出现，说明H2O2在Fe3的催化作用下发生了分解反应，生成了O2，随后生成红褐色沉淀，则沉淀为Fe(OH)3，H2O2分解放出热量，促进Fe3的水解平衡Fe3
32、3H2OFe(OH)33H向正反应方向不断进行，因此得到Fe(OH)3沉淀。【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(5)2Fe2H2O22H=2Fe32H2OFe3催化H2O2分解产生O2H2O2分解反应放热，促进Fe3的水解平衡正向移动【方法技巧】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
33、、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K3Fe（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。【变式探究】（2020江苏无锡一中模拟）下列离子的检验方法合理的是 ()A向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2B向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变血红色，说明原溶液中含有Fe2C向某溶液中加入NaOH溶液，立即得红褐色沉淀，说明溶液中含有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
34、色，说明该溶液中只含有Fe2，不含有Mg2【答案】C【解析】滴入KSCN溶液后呈血红色，说明含有Fe3，不能证明Fe2是否存在，A项错误；先通入Cl2，后滴加KSCN溶液变血红色，说明可能含有Fe2，但不能确定，B项错误；加入NaOH溶液后得到白色沉淀，又观察到逐渐变红褐色，说明含有Fe2，但不能确认是否含有Mg2，D项错误。 高频考点六 铁及其化合物的转化例6.（2020河北正定中学模拟）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
35、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6.0g【答案】D【解析】Na2CO3溶液中CO水解使溶液呈碱性，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
36、项正确；由工艺流程图可知，反应的铁的质量为5.0g2.2g2.8g，物质的量为0.05mol，理论上可制备0.05mol硫酸亚铁铵晶体，则需要加入0.05mol（NH4）2SO4，所以加入（NH4）2SO4固体的质量为0.05mol132g/mol6.6g，D项错误。【举一反三】（2018高考全国卷）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，其流程如图所示：下列叙述错误的是（）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
37、硫酸钠代替碳酸钠【答案】D【解析】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酸钠，D项错误。【变式探究】（2019全国卷）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
38、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。（
39、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，而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2Fe2H2O22H=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）212H2O
