1、第三节 铁及其重要化合物 考向一 铁三角及其应用 【通考点融会贯通】1.“铁三角”的转化关系 2.“铁三角”转化关系的应用(1)判断离子能否共存 (2)盐溶液的配制与保存(3)物质的制备【通考法一通百通】1.Fe(OH)2的制备方法 方法一:有机覆盖层法 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。方法二: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,这样可长时间观察到白色沉淀,如图2所示。方法三:电解法 用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆盖苯(或
2、煤油),如图3所示。2.混合溶液中Fe3+、Fe2+的除去方法(1)除去Mg2+中混有的Fe3+的方法 向混合溶液中加入MgO、MgCO3、Mg(OH)2其中之一,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+的方法 向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3其中之一,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+的方法 先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,然后再按(1)的方法除去
3、溶液中的Fe3+。(4)除去Cu2+中混有的Fe2+的方法 先加入氧化剂(如H2O2)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+。【通考题触类旁通】角度1 铁及其化合物的性质 1.(2019福州模拟)北宋沈括的梦溪笔谈对指南针已有详细记载:“方家以磁石磨针缝,则能指南。”磁石的主要成分可能是()A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.CuFeS2【解析】选C。磁石能“指南”,具有磁性,而Fe3O4又称为磁性氧化铁,具有铁磁性,故磁石的主要成分为Fe3O4,C项正确。2.(2019长沙模拟)向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存
4、在,则下列判断不正确的是()A.加入KSCN溶液一定不变红色 B.溶液中一定含Fe2+C.溶液中一定含Cu2+D.剩余固体中一定含Cu【解析】选C。由于氧化性:Fe3+Cu2+,Fe先与FeCl3发 生反应(Fe+2FeCl3=3FeCl2),后与CuCl2发生反应(Fe+CuCl2=FeCl2+Cu),充分反应后仍有固体存在,则FeCl3完全反应,该固体可能为Cu或Fe和Cu的混合物。A.根据上述分析,溶液中不含Fe3+,加入KSCN溶液一定 不变红色,A项正确;B.FeCl3完全反应被还原成FeCl2,CuCl2与Fe反应生成FeCl2和Cu,Fe被氧化成Fe2+,溶液中一定含Fe2+,B
5、项正确;C.CuCl2可能部分与Fe反应,溶液中可能含Cu2+,C项错误;D.根据上述分析可得剩余固体中一定含Cu,D项正确。3.(2019茂名模拟)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 A B C D X FeCl2溶液 FeCl3溶液 Fe FeSO4溶液 Y FeCl3 CuCl2 Al Fe2(SO4)3 Z Cl2 Fe NaOH溶液 Cu【解析】选C。Cl2与FeCl2反应,A错误;Fe与FeCl3、CuCl2均反应,B错误;D有新的杂质CuSO4生成。角度2 铁及其化合物的转化 4.(2019宜昌模拟)下列物质
6、转化在给定条件下能实现的是()【解析】选C。FeS2煅烧生成SO2,A错误;电解氯化钠溶液得到氢氧化钠、氢气和氯气,B错误;氯化铁和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜,D错误。5.(2019大庆模拟)下列说法正确的是()A.在溶液中加KSCN,溶液显红色,证明原溶液中有Fe3+,无Fe2+B.铁粉作食品袋内的脱氧剂,起还原作用 C.FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作,原因是FeCl3 能从含有Cu2+的溶液中置换出铜 D.c(Fe2+)=1 molL-1的溶液中:K+、S2-能大量共存 4MnO4NH【解析】选B。在溶液中加KSCN,溶液显红色,证明原溶液 中有Fe3+,但不能确定溶液中是否含有F
7、e2+,故A错误;铁粉 作食品袋内的脱氧剂,反应中铁的化合价升高,发生氧化反 应,本身作还原剂,起还原作用,故B正确;FeCl3溶液可用于 铜质印刷线路板制作,原因是FeCl3能与铜单质反应生成氯 化亚铁和氯化铜,故C错误;Fe2+、S2-具有还原性,具 有氧化性,因此不能大量共存,故D错误。4MnO角度3 氢氧化亚铁的制备 6.下列各图示中,不能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是()【解析】选D。因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为 红褐色的Fe(OH)3,即发生4Fe(OH)2+O2+2H2O=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
8、气。A、B原理相同,都是先用 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;C的原理为铁作阳极产生Fe2+,与电解水产 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;D由于带入空气中的氧气,能迅速将Fe(OH)2氧化,因而不能较长时间看到白色沉淀。7.用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀:用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应 制备。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入 _。(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用_的方法。(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含 O2的NaOH溶液,插
9、入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_ _。【解析】(1)Fe2+易水解,要加入稀硫酸防止其水解;Fe2+易被空气中的O2氧化,要加铁粉防止Fe2+被氧化。(2)气体的溶解度随温度升高而降低,所以煮沸后的水中溶解的O2较少。答案:(1)稀硫酸、铁屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2【方法规律】防止Fe(OH)2氧化的方法(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸,驱除溶液中的氧气。(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管中的亚铁盐溶液底部,并慢慢挤出NaOH溶液。(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气,如H2、N2、稀有气体等。(4)在亚铁盐溶液上面加保护层,如苯、
10、植物油等。(5)用Fe作阳极,石墨作阴极,电解NaOH溶液,利用新产生的Fe2+与OH-反应制取。角度4 铁三角转化的应用 8.下列关于Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是()A.该溶液中K+、Fe3+、I-、Br-可以大量共存 B.用该溶液溶解一定量铜粉,向所得溶液中再加入铁粉,若溶液中有Cu2+,则一定没有固体析出 C.将该溶液蒸干,得到的固体中混有氢氧化铁 D.100 mL 0.1 molL-1该溶液和足量的Zn充分反应,生成1.12 g Fe 【解析】选D。A项,该溶液中,2Fe3+2I-=2Fe2+I2,不能大量共存,错误;B项,用该溶液溶解一定量铜粉,向所得溶液中再加入铁粉,若溶液
11、中有Cu2+,可能是 Cu2+未参加反应,也可能是Cu2+部分被置换,则可能有 固体铜析出,故B错误;C项,由于硫酸难挥发,将该溶液 蒸干得到固体硫酸铁,故C错误;D项,100 mL 0.1 molL-1该溶液和足量的Zn发生的反应为2Fe3+3Zn=2Fe+3Zn2+,生成1.12 g Fe,故D正确。9.(新题预测)某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO47H2O),设计了如下流程:下列说法不正确的是()A.溶解烧渣选用足量硫酸,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A
12、l(OH)3,进入固体2 C.从溶液2得到FeSO47H2O产品的过程中,须控制条件防止其氧化和分解 D.若改变方案,在溶液1中直接加NaOH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FeSO47H2O 【解析】选D。A项,向Fe2O3、SiO2、Al2O3加入硫酸,其中SiO2不溶,Fe2O3、Al2O3溶解成Fe3+和Al3+,因为最终要获得Fe2+,所以应加入铁粉还原Fe3+变为Fe2+,正确;B项,控制pH是为了分离Fe2+和Al3+,从流程图知,溶液2中含有Fe2+,所以加入的NaOH只能让Al3+生成沉淀,正确;C项,Fe2+易被氧化生成Fe3+,FeSO47H2O在受
13、热时,也易分解失去水,正确;D项,溶液1中是Fe3+,加入NaOH生成Fe(OH)3沉淀,再加入H2SO4,不能获得Fe2+,错误。10.A、B、C三种物质中均含有同一种元素M,它们之间有如图所示的转化关系。A为一种金属单质,其产量直接关系国民经济命脉。反应均为化合反应,反应为置换反应。下列有关说法不正确的是()A.中所加试剂可能是氯气 B.中需要加具有氧化性的试剂 C.A与稀硝酸反应一定能实现元素M在中发生的价态变化 D.元素M在中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现【解析】选C。根据转化关系可确定A为变价金属,应为Fe,反应加入氯气能实现,B为FeCl3,C为FeCl2,A项不符合题意;
14、反应是铁元素由+2价升高到+3价,需要加具有氧化性的试剂,B项不符合题意;过量的铁与稀硝酸反应时,生成硝酸亚铁,C项符合题意;Fe3+能将I-氧化成I2,自身被还原成Fe2+,D项不符合题意。【加固训练】(2019枣庄模拟)将铜和氧化铁的混合物溶于足量稀盐酸中,向所得溶液中滴入2滴KSCN溶液后出现红色。下列有关说法错误的是()A.容器中可能有固体残渣 B.所得溶液中一定存在Fe2+C.反应过程中水的电离程度增大 D.再加入铜后,溶液红色逐渐褪去 【解析】选A。所得溶液中滴入KSCN溶液后变红色,说明会有Fe3+,则Cu不存在。考向二 Fe3+、Fe2+的检验方法 【通考点融会贯通】1.Fe2
15、+的检验 2.Fe3+的检验 3.混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验(1)Fe3+的检验(2)Fe2+的检验 注意(1)在水溶液中Fe2+浅绿色、Fe3+棕黄色。(2)检验Fe2+和Fe3+时的注意事项 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,新制氯水可能氧化SCN-。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。【通考题触类旁通】1.(2019银川模拟)要证明某溶液中不含有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KMnO4溶液
16、加入少 量KSCN溶液 A.B.C.D.【解析】选C。因为KSCN与Fe3+作用使溶液显红色,与Fe2+作用无此现象,可以先滴加KSCN溶液,不显红色,说明原溶液不含有Fe3+,再滴加氯水后显红色,说明滴加氯水后溶液中有Fe3+,证明原溶液含有Fe2+,即最佳顺序为。2.下列说法中正确的是()A.在溶液中加KSCN,溶液显红色,证明原溶液中有Fe3+,无Fe2+B.向某溶液中滴加氯水后再加入KSCN溶液,溶液呈红色,则原溶液中一定含有Fe2+C.检验Fe(NO3)2晶体是否氧化变质的方法是将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后,滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红 D.向某溶液中滴加KSCN溶液,溶
17、液不变色,滴加氯水后溶液显红色,该溶液中一定含有Fe2+【解析】选D。在溶液中加KSCN,溶液显红色,证明原 溶液中有Fe3+,也可能含有Fe2+,故A选项错误;向某溶 液中滴加氯水后再加入KSCN溶液,溶液呈红色,则原溶 液中不一定含有Fe2+,可能原来就有Fe3+,故B选项错 误;Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后,发生了反应3Fe2+4H+=3Fe3+NO+2H2O,不论样品是否变质,滴加 KSCN溶液后都会变红,故C选项错误。3NO3.(2016全国卷)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 molL-1的溶液
18、。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 molL-1 KI溶液,加入6 mL 0.1 molL-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:第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡
19、、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)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
20、的目的是防止Fe2+被空气氧化。(2)Cl2可将Fe2+氧化成铁离子,自身得电子生成氯离子,反应的离子方程式为2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-。(3)防止空气中的氧气将Fe2+氧化,产生干扰,所以煤油 的作用是隔绝空气。(4)根据Fe2+的检验方法,向溶液中加入1滴K3Fe(CN)6 溶液,若生成蓝色沉淀,则一定含有亚铁离子,故实验 检验的离子是Fe2+;碘易溶于CCl4,在CCl4中呈紫色,Fe3+遇KSCN溶液显红色,实验和说明在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:2Fe3+2I-2Fe2+I2为可逆反应。(5)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化
21、的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色主要是过氧化氢将氯化亚铁中的二价铁氧化成三价铁的缘故,发生反应的离子方程式为H2O2+2Fe2+2H+=2Fe3+2H2O;由于Fe3+可以催化分解H2O2,所以一段时间后有气泡产生的原因是Fe3+催化H2O2分解产生O2;三价铁的水解为吸热反应,H2O2分解反应放热,促进Fe3+的水解平衡正向移动,所以有沉淀产生。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,
22、促进Fe3+的水解平衡正向移动【加固训练】1.某溶液中可能存在Mg2+、Fe2+、Fe3+,加入NaOH溶液,开始时有白色絮状沉淀生成,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。下列结论正确的是()A.一定有Fe2+,一定没有Fe3+、Mg2+B.一定有Fe3+,一定没有Fe2+、Mg2+C.一定有Fe3+,可能有Fe2+,一定没有Mg2+D.一定有Fe2+,可能有Mg2+,一定没有Fe3+【解析】选D。加入NaOH溶液,开始时有白色絮状沉淀生成,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,说明溶液中一定有Fe2+,若有Fe3+,则红褐色沉淀会掩盖Fe(OH)2的白色,所以不可能存在Fe3+,而Mg
23、(OH)2是白色沉淀,有可能存在。2.在FeCl3、CuCl2混合溶液中,加入一定量的铁屑,反应完全后将固体滤出,下列说法正确的是()A.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,一定不含Cu2+B.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,可能含Cu2+和Fe3+C.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe3+和Fe2+,一定不含Cu2+D.若滤出的固体中含有铁和铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,一定不含Cu2+和Fe3+【解析】选D。溶液中可能发生的反应方程式有2FeCl3+Fe=3FeCl2;CuCl2+Fe=FeCl2+Cu;Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+。A项可能是CuCl2过量了,错误;只要有铜析出,铜与Fe3+能反应,一定没有Fe3+,B、C都错误;铁能与Cu2+反应,铜与Fe3+不共存,D正确。
