1、专题二元素及其化合物第10讲铁、铜及其化合物目 标 导 航复习目标1.掌握铁及其化合物的转化关系，并写出有关化学方程式及离子方程式。2.了解 Fe 及其重要化合物的主要性质和重要应用。3.了解 Fe2 和 Fe3的检验方法以及有关除杂问题。4.了解 Fe(OH)2、无水 FeCl3、CuSO45H2O 的制备方法。知识体系课前思考问题 1：为什么将 FeCl3溶液蒸发、灼烧后得到的是 Fe2O3?答案 蒸发 FeCl3 溶液时，加热后水解平衡 FeCl33H2OFe(OH)33HCl 向正反应方向移动，HCl 挥发使水解完全，得到 Fe(OH)3，灼烧后又发生分解反应：2Fe(OH)3=Fe2
2、O33H2O，故得到的是 Fe2O3。课前思考问题 2：Fe2的检验方法有哪些？答案(1)取少量溶液，滴加 NaOH 溶液，出现白色沉淀，在空气中变成灰绿色，最后变成红褐色，可以判断溶液中含 Fe2；(2)取少量溶液，滴加少量 KSCN 溶液，无现象，再滴加少量 H2O2或氯水，出现血红色，可以判断溶液中含 Fe2；(3)取少量溶液，滴加少量酸性 KMnO4溶液，酸性 KMnO4溶液褪色(多用于 Fe3和 Fe2共存时 Fe2的检验)，可以判断溶液中含 Fe2。课前8min 栏目导航考点透视质量验收课前8min 1.(高考、模拟试题汇编)判断下列说法的正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)
3、(2017天津卷)用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物()(2)(2017浙江卷)氯化铁溶液可用于制作印刷铜电路板()(3)(2017全国卷)向 2 mL 0.1 molL1 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()(4)氯化铁溶液滴入苯酚溶液中显紫色()(5)(2017北京卷)溶液中滴加 K3Fe(CN)6溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2()(6)过量的 Fe 与浓硝酸作用，生成硝酸亚铁()(7)配制 FeCl3溶液的方法：把 FeCl36H2O 溶解在蒸馏水中()(8)Fe2(SO4)3溶液加热
4、浓缩、蒸发、灼烧，最后得到的固体为 Fe2(SO4)3()(9)在较强酸性条件下，NO3 与 Fe2不能大量共存()(10)Fe 与 Cl2反应生成 FeCl3，推测 Fe 与 I2反应生成 FeI3()(11)用足量铜粉除去 FeCl2溶液中的 FeCl3杂质()(12)铁与水蒸气在高温下的反应产物为 Fe2O3和 H2()(13)K2FeO4是新型净水剂，其净水原理与明矾完全相同()(14)(2018北京卷)NaOH 溶液滴入 FeSO4溶液中，产生白色沉淀，随后变为红褐色()(15)(2018 江 苏 卷)能 实 现 物 质 间 转 化：Fe2O3(s)Al高温 Fe(s)HClaqFe
5、Cl3(aq)()解析(1)可溶性的铝盐和铁盐水解产生氢氧化物胶体，能吸附水中的悬浮物。(3)FeCl3溶液中加足量铁粉生成 Fe2，说明还原性 FeFe2。(6)Fe2Fe3=3Fe2。(7)因 Fe3水解，所以应把 FeCl36H2O 溶解在盐酸中，再稀释到所需浓度。(8)Fe2(SO4)3溶液蒸干时，因硫酸是难挥发性酸，灼烧最后得到的固体为 Fe2(SO4)3。(9)在较强酸性条件下，NO3 能把 Fe2氧化为 Fe3而不能大量共存。(10)因 I2的氧化性较弱，故与铁反应生成 FeI2。(11)FeCl3与 Cu 反应后生成新杂质 CuCl2。(12)铁与水蒸气在高温下的反应产物为 F
6、e3O4和 H2。(13)K2FeO4中铁元素为高价，有强氧化性，具有杀菌作用，K2FeO4被还原为3 价的铁，生成的3 价的铁水解生成氢氧化铁胶体具有吸附作用，起到净水的作用，而明矾净水是 Al3水解生成氢氧化铝胶体的吸附作用，故二者净水原理不相同。(15)Fe 和盐酸反应生成 FeCl2和 H2。2.(2019各地模拟题重组)在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是()A.FeH2Og高温 Fe2O3Al高温 FeB.FeH2Og高温 Fe2O3 HClaqFeCl3(aq)C.FeO2点燃 Fe2O3盐酸 FeCl3(aq)D.Fe HClaqFeCl2(aq)NH3H2OFe
7、(OH)2 O2，H2OFe(OH)3D解析 Fe 与高温水蒸气反应生成 Fe3O4，A、B 错误；Fe 在 O2中燃烧得到的是 Fe3O4，C 错误。3.(2018江苏卷)下列有关物质性质的叙述一定不正确的是()A.向 FeCl2溶液中滴加 NH4SCN 溶液，溶液显红色B.KAl(SO4)212H2O 溶于水可形成 Al(OH)3胶体C.NH4Cl 与 Ca(OH)2混合加热可生成 NH3D.Cu 与 FeCl3溶液反应可生成 CuCl2A解析 Fe3与 SCN反应生成血红色的 Fe(SCN)3，FeCl2溶液中滴加 NH4SCN，溶液不显红色，A 错误。4.(2018石家庄 4 月模拟)
8、已知：2(FeSO47H2O)=高温 Fe2O3SO2SO314H2O，用下图所示装置检验 FeSO47H2O 的所有分解产物，下列说法不正确的是()A.乙、丙、丁中可依次盛装无水 CuSO4、Ba(NO3)2溶液、品红溶液B.实验时应先打开 K，缓缓通入 N2，再点燃酒精喷灯C.甲中残留固体加稀硫酸溶解，再滴加 KSCN，溶液变红D.还应在丁装置后面连接盛有 NaOH 溶液的洗气瓶A解析 丙装置验证的是 SO3，因为 NO3 在酸性条件下具有强氧化性，能把 SO2氧化成 SO24，对 SO3的检验产生干扰，丙装置中应换成 BaCl2溶液，故 A 错误；先通 N2，排除装置中空气，故 B 正确
9、；残留固体加稀硫酸溶解生成 Fe3，再滴加 KSCN溶液，溶液变红，故 C 正确；SO2 有毒，为防止污染空气，应在丁装置后面连接盛有 NaOH 溶液的洗气瓶，故 D 正确。考点透视考点 1 铁、铁的氧化物、铁的氢氧化物基 础 梳 理1.铁(1)纯铁具有金属的共性，如具有_色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被_吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。(2)铁的还原性较强，失去电子后生成2 价或3 价的铁。银白磁体铁的化学性质：与铁反应的物质化学方程式说明氯气2Fe3Cl2=点燃 _生成氯化铁现象：_色烟氧气3Fe2O2=点燃 _现象：火星四射、生成_色晶体硫FeS=_生成黑色硫化亚
10、铁固体氧化性：氯气_硫2FeCl3棕褐Fe3O4黑FeS与铁反应的物质化学方程式说明与水蒸气反应3Fe4H2O(g)=高温 _生成 Fe3O4盐酸Fe2HCl=_生成氯化亚铁稀硝酸(1)Fe 与过量稀硝酸反应：Fe4HNO3(稀)=_(2)过量 Fe 与稀硝酸反应：3Fe8HNO3(稀)=_在常温下，块状铁遇浓硫酸或浓硝酸会“钝化”，但“钝化”是发生了化学反应Fe3O44H2FeCl2H2Fe(NO3)3NO2H2O3Fe(NO3)22NO4H2O与铁反应的物质化学方程式说明FeCl3溶液Fe2FeCl3=_应用：为防止溶液中 Fe2被氧化，常加入铁粉CuSO4溶液FeCuSO4=_应用：可设
11、计成原电池3FeCl2FeSO4Cu2.铁的氧化物与氢氧化物(1)氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4颜色、状态黑色粉末红棕色粉末黑色磁性晶体铁的化合价_稳定性不稳定稳定稳定与 H反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2O铁锈与酸反应的离子方程式：_。232、3Fe2O3xH2O6H=2Fe3(x3)H2O(2)氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜色、状态_色固体_色固体与盐酸反应的离子方程式Fe(OH)22H=_ Fe(OH)33H=_受热分解2Fe(OH)3=_制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe22OH=_可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe33OH=_白红
12、褐Fe22H2OFe33H2OFe2O33H2OFe(OH)2Fe(OH)3注意：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“由_色 变 成 _ 色，最 后 变 成 _ 色”，化 学 方 程 式 为 4Fe(OH)2 O2 2H2O=_。Fe(OH)3是很弱的碱，溶度积很小。Fe3极易水解，Fe3只能存在于酸性较强的溶液中。工艺流程题中，常将杂质 Fe2氧化为 Fe3，然后调节溶液的 pH 生成 Fe(OH)3，过滤除去含铁的杂质。白灰绿红褐4Fe(OH)3 制备 Fe(OH)2的几种方法在实验室中制备 Fe(OH)2，并使 Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状
13、态。由于 Fe(OH)2易被氧化为 Fe(OH)3，所以实验的关键是防止 Fe(OH)2 被_。制备原理：Fe22OH=Fe(OH)2。方法 1：FeSO4溶液与 NaOH 溶液反应制备配制 FeSO4溶液和 NaOH 溶液的蒸馏水要事先煮沸，除去_；在装有 FeSO4溶液的试管里加入苯(或植物油)，使其起到_的作用；吸有 NaOH 溶液的胶头滴管应_FeSO4溶液的液面下，再挤出 NaOH 溶液。(见右图)氧化氧气隔绝空气插入方法 2：氢气氛围在图 1 所示的装置中，用 NaOH 溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备。图 1 图 2先打开止水夹，_，关闭止水夹，生成的_被_。生成的氢气排尽装置中的空
14、气硫酸亚铁压入氢氧化钠溶液中方法 3：电解法利用电解实验可以制得纯净的 Fe(OH)2 白色沉淀，如图 2 所示，两电极的材料分别为石墨和铁(阳极)。举 题 悟 法类型 1 铁的性质 下列氯化物中，既能由金属和氯气直接化合制得，又能由金属和盐酸反应制得的是()A.CuCl2B.FeCl2C.MgCl2D.FeCl3C解析 A 项，铜和氯气反应生成氯化铜，但铜不能和盐酸反应，错误；B 项，铁和氯气反应生成氯化铁，不是氯化亚铁，错误；C 项，镁和氯气反应生成氯化镁，镁和盐酸反应生成氯化镁，正确；D 项，铁和氯气反应生成氯化铁，但铁和盐酸反应生成氯化亚铁，错误。元素 X 的单质及 X 与元素 Y 形
15、成的化合物能按如下图所示的关系发生转化，则 X 为()A.Fe B.Cu C.S D.CA解析 Fe 与 HCl 反应生成 FeCl2，Fe 与 Cl2反应生成 FeCl3，FeCl2与 Cl2反应生成 FeCl3，FeCl3与 Fe 反应生成 FeCl2。类型 2 铁的氧化物的性质(2018广西梧州质检)有一块铁的氧化物样品，用 140 mL 5.0 molL1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，则该样品可能的化学式为()A.Fe2O3B.Fe3O4C.Fe4O5D.Fe5O7D解析 根据 2Fe2Cl2=2Fe32Cl
16、，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)0.05 mol0.2 mol14，故该氧化物可表示为 FeO2Fe2O3，即 Fe5O7。(2017深圳三校联考)某同学用含有铁锈(Fe2O3xH2O)的废铁屑来制取氯化铁晶体的装置(省略夹持装置，气密性已检查)如下图所示。下列推断不合理的是()A.烧杯中 H2O2溶液的作用是将 Fe2氧化为 Fe3B.A 中存在氧化铁与盐酸生成氯化铁的反应C.B 中收集到的气体是氢气D.反应后的烧杯中通入少
17、量 SO2，则溶液颜色立即由棕黄色变为浅绿色D解析 双氧水具有氧化性，可将 Fe2氧化为 Fe3，故 A 正确；氧化铁为碱性氧化物，可与盐酸反应生成氯化铁和水，故 B 正确；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，故 C 正确；反应后的溶液中 H2O2过量，通入少量 SO2，只能还原 H2O2，Fe3没有被还原，故 D 错误。类型 3 能力提升铁的氢氧化物 利用下列各图示制备 Fe(OH)2，能较长时间看到白色沉淀的是()A.B.C.D.B解析 图，Fe 与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出，装有 NaOH 的滴管插入液面下，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，正确；图，F
18、e 与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出，且利用氢气的压力将硫酸亚铁压入 NaOH 溶液中，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，正确；图，没有隔绝空气，生成的氢氧化亚铁易被氧化，错误；图，苯隔绝空气，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，正确。用下面两种方法可以制得白色的 Fe(OH)2。方法一：用不含 Fe3的 FeSO4溶液与不含 O2的蒸馏水配制的 NaOH 溶液反应制备。(1)制取所需的 FeSO4溶液需要的反应物为_。(2)生成白色 Fe(OH)2沉淀的操作：用长滴管吸取 NaOH 溶液，插入 FeSO4溶液液面下，再挤出 NaOH 溶液。这样操作的理由是_。稀硫酸、铁屑避免生成的Fe(OH)2
19、沉淀接触O2方法二：在如下图所示的装置中，用 NaOH 溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备。(3)在试管中加入的试剂是_。(4)在试管中加入的试剂是_。操作：先打开止水夹，使试管中反应一段时间后再夹紧止水夹，实验中观察到 试 管 中 溶 液 被 压 入 试 管 中，试 管 中 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为_。(5)这 样 生 成 的 Fe(OH)2 沉 淀 能 较 长 时 间 保 持 白 色，其 理 由 是_。稀硫酸、铁屑NaOH溶液Fe22OH=Fe(OH)2试管中反应生成的H2充满了试管和试管，且外界空气不容易进入解析(4)生成的氢气使装置中压强变大，将中的硫酸亚铁压入中，与中的氢
20、氧化钠反应得到氢氧化亚铁。有关物质的除杂主要成分杂质所加试剂离子方程式FeCl3(aq)FeCl2(aq)氯气或双氧水_FeCl2(aq)FeCl3(aq)铁粉_FeCl2(aq)CuCl2(aq)铁粉_FeAl过量 NaOH 溶液 _Fe2O3Al2O3过量 NaOH 溶液_2Fe2Cl2=2Cl2Fe32Fe2H2O22H=2Fe32H2O2Fe3Fe=3Fe2Cu2Fe=CuFe22Al2OH2H2O=2AlO2 3H2Al2O32OH=2AlO2 H2O考点 2 溶液中 Fe2、Fe3的性质与检验基 础 梳 理1.溶液中 Fe2、Fe3的性质(1)溶液中的 Fe2呈浅绿色。Fe2处于中
21、间价态，既有氧化性又有还原性，以_为主。Fe2易被氧化，如遇 Br2、Cl2、H2O2、NO3(H)等均可反应。(2)溶液中的 Fe3呈棕黄色，Fe3与具有还原性的物质(如 Fe、Cu、HI、H2S 等)反应，表现_。还原性氧化性(3)有关 Fe2、Fe3的水解问题Fe2、Fe3是典型的弱碱阳离子，与 HCO3、AlO2 等在溶液中因相互促进水解而不能共存。配制亚铁盐溶液：加入少量铁屑以防止 Fe2被氧化，加入少量相应的酸溶液以抑制 Fe2水解。配制铁盐溶液：加入少量相应的酸溶液以抑制 Fe3水解。2.溶液中 Fe2、Fe3的检验(1)Fe2的检验方法一：取待检液滴加 KSCN 溶液，无明显现
22、象，再滴加新制氯水或 H2O2溶液，溶液立即变红色。方法二：取待检液滴加 NaOH 溶液，生成_色絮状沉淀，该沉淀迅速变为_色，最后变为_色。方法三：取待检液滴加铁氰化钾(K3Fe(CN)6)溶液，生成蓝色沉淀。3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62(蓝色沉淀)白灰绿红褐(2)Fe3的检验方法一：取待检液滴加 KSCN(或 NH4SCN)溶液，溶液立即变为_色。方法二：取待检液滴加 NaOH 溶液，出现_色沉淀。方法三：取待检液滴加亚铁氰化钾(K4Fe(CN)6)溶液，生成蓝色沉淀。4Fe33Fe(CN)64=Fe4Fe(CN)63(蓝色沉淀)方法四：取待检液滴加苯酚溶液，溶液显紫
23、色。Fe36C6H5OH_注意：Fe3与 SCN因发生络合反应而不能共存。血红红褐Fe(C6H5O)636H Fe、Fe2、Fe3三者之间的相互转化(1)Fe3具有较强的氧化性，可以氧化 H2S、S2、I、SO2、SO23、Fe、Cu 等物质。2Fe3S2=2Fe2S 2Fe32I=2Fe2I2(2)Fe2既有氧化性又有还原性，主要表现还原性，易被氧化剂氧化成 Fe3。2Fe2Cl2=2Fe32Cl2Fe2H2O22H=2Fe32H2OFe2与 MnO4、NO3(H)、ClO等因发生氧化还原反应而不能大量共存。(3)Cl2与 FeBr2、FeI2溶液反应，由于还原性：IFe2Br，所以 Cl2
24、与 FeBr2溶液反应情况当 Cl2不足，n(Cl2)n(FeBr2)12时，只有 Fe2被氧化：2Fe2Cl2=2Fe32Cl；当 Cl2过量，n(Cl2)n(FeBr2)32时，Fe2、Br均完全被氧化：2Fe24Br3Cl2=2Fe32Br26Cl；12n(Cl2)n(FeBr2)32时，Fe2完全被氧化，Br部分被氧化，离子方程式不定。Cl2与 FeI2溶液反应情况当 Cl2不足，n(Cl2)n(FeI2)11时，只有 I被氧化：Cl22I=2ClI2；当 Cl2 过量，n(Cl2)n(FeI2)32时，Fe2、I均完全被氧化：2Fe24I3Cl2=2Fe32I26Cl；11n(Cl2
25、)n(FeI2)32时，I完全被氧化，Fe2部分被氧化，离子方程式不定。举 题 悟 法类型 1 有关 Fe3、Fe2的性质 为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性，某同学设计了如下实验方案，其中符合实验要求且完全正确的是()选项实验操作实验现象离子方程式实验结论A在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水浅绿色溶液变成棕黄色溶液2Fe2Cl2=2Fe32ClFe2具有还原性B在氯化亚铁溶液中加入锌片浅绿色溶液变成无色溶液Fe2Zn=FeZn2Fe2具有还原性C在氯化铁溶液中加入铁粉棕黄色溶液变成浅绿色溶液Fe3Fe=2Fe2铁单质具有还原性D在氯化铁溶液中加入铜粉蓝色溶液变成棕黄色溶液2Fe3Cu=2Fe2C
26、u2Fe3具有氧化性A解析 氯气能够氧化 Fe2(浅绿色)为 Fe3(棕黄色)，A 项正确；B 项得到的结论应该是 Fe2具有氧化性；C 项的离子方程式错误；D 项的实验现象应该是铜粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为蓝绿色。下列关于 Fe3、Fe2性质实验的说法错误的是()A.用下图装置可以制备沉淀 Fe(OH)2B.配制 FeCl3 溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度C.FeCl3溶液中滴加 KSCN 溶液会生成红色沉淀D.向 FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止 Fe2被氧化C解析 反应开始时生成的氢气进入 B 中，可排出氧气，防止生成的氢氧化亚铁被氧化，一段时间
27、后关闭止水夹 C，A 中硫酸亚铁进入 B 中可生成 Fe(OH)2，A 正确；FeCl3易水解，配制溶液时应防止 Fe3水解生成氢氧化铁沉淀，可先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度，B 正确；FeCl3溶液中滴加 KSCN 溶液，溶液变红色，无沉淀生成，C 错误；Fe3与铁反应可生成 Fe2，则向 FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止 Fe2被氧化，D 正确。类型 2 Fe2、Fe3的检验(2018全国卷)装置中的残留物含有 FeO 和 Fe2O3，检验 Fe2O3存在的方法：_。取少许固体粉末于试管中，加稀硫酸溶解，滴入12滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含有Fe2O3
28、 下列有关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 Fe2B.向某溶液中加入酸性 KMnO4溶液，溶液褪色，说明原溶液中一定含 Fe2C.向某溶液中加入 NaOH 溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中一定不含 Fe2D.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，说明该溶液中含有 Fe2，可能含有 Mg2D解析 A 项，说明含 Fe3，但不排除 Fe2的存在；B 项，也可能含 SO23 等还原性离子；C 项，不能排除 Fe2的存在。类型 3 能力提升有关铁的工艺流程图(2018江苏南通如皋模拟)很多铁的化合物都具有颜色。用废铁皮制取铁红的
29、流程示意图如下：(1)上 述 流 程 中，由 红 褐 色 固 体 受 热 分 解 制 备 铁 红 的 化 学 方 程 式 为_。(2)反应的离子方程式为_。2Fe(OH)3=Fe2O33H2O4Fe10HNO3=4Fe2NH4 3H2O(3)反应的离子方程式为_。(4)黄铁矿因黄色和明亮的金属光泽，常被误认为是黄金，故又称为“愚人金”。一种酸性条件下催化氧化黄铁矿的物质转化关系如下图所示，写出该过程中Fe(NO)2与 O2反应的离子方程式：_。4Fe210H2O O2=4Fe(OH)38H4Fe(NO)2O24H=4NO 4Fe32H2O(2018辽宁沈阳和平二模)铁及其化合物在日常生活中有广
30、泛应用。(1)写出铁元素在周期表中的位置：_。(2)写 出 在 空 气 中Fe(OH)2 转 化 为Fe(OH)3 的 化 学 方 程 式：_。(3)绿矾(FeSO47H2O)是补血剂的原料，易变质。由 FeSO4溶液制得 FeSO47H2O 过程中的操作有_、过滤、洗涤、干燥。检验绿矾是否变质的试剂是_。第4周期族4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3蒸发浓缩、冷却结晶KSCN溶液(4)利用绿矾制备还原铁粉的工艺流程如下：干燥过程主要是为了脱去游离水和结晶水，过程中会有少量 FeCO3nH2O 在空 气 中 被 氧 化 为FeOOH，该 反 应 的 化 学 方 程 式 为_。取干燥后
31、的 FeCO3样品 12.49 g，焙烧，最终得到还原铁粉 6.16 g，计算样品中杂质 FeOOH 的质量：_。4(FeCO3nH2O)O2=4FeOOH4CO2(4n2)H2O0.89 g解析(4)设样品中 FeCO3 的物质的量为 x mol，FeOOH 的物质的量为y mol，则116x89y12.49xy6.1656 0.11解得 y0.01，样品中杂质 FeOOH 的质量为 89 gmol10.01 mol0.89 g。类型 4 能力提升有关铁的化合物的实验探究(2017全国卷)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。
32、回答下列问题：(1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加 KSCN 溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：_、_。样品中没有Fe()Fe()易被氧气氧化为Fe()(2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关 K1 和 K2)(设为装置A)称重，记为 m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置 A 称重，记为 m2 g。按下图连接好装置进行实验。仪器 B 的名称是_。将下列实验操作步骤正确排序：_(用字母表示)；重复上述操作步骤，直至 A 恒重，记为 m3 g。a.点燃酒精灯，加热 b.熄灭酒精灯 c.关闭 K1和 K2 d.打开 K1和 K2，缓
33、缓通入 N2 e.称量 A f.冷却至室温根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目 x_(列式表示)。若实验时按 a、d 次序操作，则使 x_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。干燥管dabfce76m2m39m3m1偏小(3)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(2)中已恒重的装置 A 接入下图所示的装置中，打开 K1和 K2，缓缓通入 N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。C、D 中的溶液依次为_(填字母)。C、D 中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为_。a.品红 b.NaOH c.BaCl2d.Ba(NO3)2 e.浓硫酸 写 出 硫 酸 亚 铁 高 温 分 解 反 应 的 化 学 方
34、程 式：_。c、a生成白色沉淀、品红溶液褪色2FeSO4=高温 Fe2O3SO2SO3解析(2)实验时，为避免亚铁离子被氧化，应先通入氮气，冷却至室温再称量固体质量的变化，则正确的顺序为 dabfce。m3 应为 FeSO4 和装置的质量，则m(FeSO4)(m3m1)g，m(H2O)(m2m3)g，则 n(H2O)m2m318 mol、n(FeSO4)m3m1152 mol，结晶水的数目等于 nH2OnFeSO476m2m39m3m1；若实验时按 a、d 次序操作，会导致硫酸亚铁被氧化，导致 m3 偏大，则结晶水数目偏小。(3)实验后反应管中残留固体为红色粉末，说明有 Fe2O3 生成，则反
35、应中 Fe 元素化合价升高，S 元素化合价应降低，则生成 SO2，根据质量守恒和得失电子守恒可知还有 SO3生成，则硫酸亚铁高温分解可生成 Fe2O3、SO3、SO2，C、D 装置用于检验 SO2和 SO3，用氯化钡溶液检验 SO3，不可用 Ba(NO3)2 溶液，因为 SO2会干扰其检验，可观察到产生白色沉淀，用品红溶液检验 SO2，品红溶液褪色。(2018武汉 2 月调研)某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化实验。实验：将 Fe3转化为 Fe2(1)Fe3与 Cu 粉发生反应的离子方程式为_。2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)探究白色沉淀产生的原因，请填写实验方案：实验方案现象结论步骤
36、1：取 4 mL_ molL1 CuSO4 溶液，向其中滴加 3 滴 0.1 molL1KSCN 溶液产生白色沉淀取_无明显现象CuSO4溶液与 KSCN 溶液反应产生了白色沉淀0.14 mL 0.2 molL1 FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 molL1 KSCN溶液查阅资料：已知：SCN的化学性质与 I相似；2Cu24I=2CuII2。Cu2与 SCN反应的离子方程式为_。2Cu24SCN=2CuSCN(SCN)2实验：将 Fe2转化为 Fe3实验方案现象向 3 mL 0.1 molL1 FeSO4溶液中加入 1 mL 0.8 molL1稀硝酸溶液变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，
37、溶液变为黄色探究上述现象出现的原因。查阅资料：Fe2NOFe(NO)2(棕色)(3)用离子方程式解释NO产生的原因：_。3Fe24HNO3=3Fe3NO2H2O(4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析。反应：Fe2与 HNO3反应；反应：Fe2与 NO 反应。依据实验现象，可推知反应的速率比反应_(填“快”或“慢”)。反 应 是 一 个 不 可 逆 反 应，设 计 实 验 方 案 加 以 证 明：_。请 用 化 学 平 衡 移 动 原 理 解 释 溶 液 由 棕 色 变 为 黄 色 的 原 因：_。慢取少量反应的溶液于试管中，向其中加入几滴K3Fe(CN)6溶液，溶液无明显变
38、化，说明反应是一个不可逆反应Fe2被硝酸氧化为 Fe3，溶液中 Fe2浓度降低，导致 Fe2NOFe(NO)2平衡逆向移动，溶液由棕色变为黄色解析(2)由反应 2Fe3Cu=2Fe2Cu2可知，图中得到溶液中 Fe2为 0.2 molL1、Cu2为 0.1 molL1，分别取相同浓度的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液，滴入KSCN 溶液进行对照实验；SCN与 I性质相似，Cu2与 SCN反应生成 CuSCN 沉淀，同时生成(SCN)2。(4)溶液先变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色，故反应的速率快。反应中硝酸过量，若存在平衡，溶液中含有 Fe2，否则没有 Fe2，设计实验证明溶液中是否存
39、在 Fe2即可。混合溶液中 Fe3、Fe2的除杂方法(1)除去 CuCl2溶液中的 FeCl2。已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的 pH如下表：Fe3Cu2Fe2Ni2Mg2开始沉淀的 pH2.74.47.07.19.3沉淀完全的 pH3.76.49.69.210.8除杂的流程图：说明：若直接调节溶液的 pH，待 Fe2沉淀完全，Cu2也已沉淀完全，不能除去Fe2，不可行；先将 Fe2氧化成 Fe3，再调溶液的 pH 为 3.7pH4.4，此时 Fe3沉淀完全，Cu2未沉淀，过滤除去 Fe(OH)3沉淀；加入的氧化剂可以是双氧水或氯气等，注意不能引入新的杂质；调节溶液 pH 的物质，要消耗
40、氢离子，但不能引入新杂质，可为 Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3。(2)常见的其他物质中铁的除杂方法所加试剂说明除去 Mg2中混有的 Fe3MgO、MgCO3或 Mg(OH)2加 MgO 等调 pH 为 3.7pH9.3，将 Fe3转化为 Fe(OH)3沉淀，过滤除去除去 Cu2中混有的 Fe3Cu(OH)2或 Cu2(OH)2CO3加 Cu(OH)2等调 pH 为 3.7pH4.4，将Fe3转化为 Fe(OH)3沉淀，过滤除去除去 Mg2中混有的 Fe2先加入氧化剂(如 H2O2等)将Fe2氧化成 Fe3，再加 MgO、MgCO3或 Mg(OH)2加 MgO 等调 pH 为 3.7pH
41、9.3，将 Fe3转化为 Fe(OH)3沉淀，过滤除去除去 Ni2中混有的 Fe2先加入氧化剂(如 H2O2等)将Fe2氧化成 Fe3，再加 NiO 等物质加 NiO 等调 pH 为 3.7pH7.1，将 Fe3转化为 Fe(OH)3沉淀，过滤除去考点 3 有关铜及其化合物基 础 梳 理1.转化关系2.铜的主要化合物(1)铜及其化合物的颜色物质颜色物质颜色Cu紫红色CuSO4白色CuO黑色CuSO45H2O蓝色Cu2O砖红色Cu2(OH)2CO3绿色Cu2S黑色Cu(OH)2蓝色(2)Cu2(OH)2CO3铜在干燥空气中性质稳定，但在潮湿空气中会被腐蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈。2CuO
42、2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3(3)CuSO45H2O 晶体CuSO45H2O=CuSO45H2OCuSO45H2O=CuSO45H2O实验操作实验现象结论CuSO45H2O CuSO4向 CuSO4 5H2O 中慢慢滴入浓硫酸，搅拌，静置蓝色白色浓硫酸具有吸水性，可使 CuSO45H2O失去结晶水CuSO4 CuSO45H2O向无水 CuSO4中通入水蒸气白色粉末变为蓝色晶体用以检验水蒸气的存在举 题 悟 法(2017山东枣庄薛城模拟)下列关于铜及其化合物的说法不正确的是()A.高温下黑色的氧化铜转化为红色氧化亚铜，说明氧化亚铜热稳定性强于氧化铜B.铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿
43、的空气中易被腐蚀，生成铜绿C.无水硫酸铜可用来检验水蒸气的存在D.铜与氯气、氧气和硫分别反应，得到产物中铜的化合价均为2 价D解析 硫的氧化性较弱，铜与氯气、氧气和硫分别反应，得到产物中铜的化合价分别是2 价、2 价、1 价，故 D 错误。(2018江西临川模拟)某溶液中含有较多的 CuSO4 和少量的 Fe2(SO4)3，若用该溶液制取硫酸铜固体，可供选择的操作有：(1)加适量 H2SO4溶液(2)加适量 Cu(OH)2(3)冷却结晶(4)加过量 NaOH 溶液(5)加强热至有大量白色固体析出(6)过滤正确的操作步骤是()A.(2)(6)(3)(6)B.(4)(6)(1)(3)C.(4)(6
44、)(3)(5)D.(2)(6)(5)D解析 某溶液中含有较多的 CuSO4 和少量的 Fe2(SO4)3，若用该溶液制取硫酸铜固体，首先应除去三价铁离子，三价铁离子存在水解平衡：Fe33H2OFe(OH)33H，向溶液中加入 Cu(OH)2 消耗氢离子，可以使平衡正向移动，促进铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤除去氢氧化铁和氢氧化铜，剩余硫酸铜溶液，加热蒸干溶液得到硫酸铜晶体。(2018广东汕头校级期末)将铜放入稀硫酸中，再加入下列一种试剂，常温下就可产生气体的是()A.KNO3B.FeCl3C.CuSO4D.浓硫酸A解析 Cu、稀硫酸、KNO3 混合时发生反应 3Cu8H2NO3=3Cu22NO
45、4H2O，有气体产生，故 A 正确；Cu、稀硫酸、FeCl3 混合时，铜和 FeCl3发生氧化还原反应，生成氯化亚铁和氯化铜，没有气体产生，故 B 错误；Cu、稀硫酸、CuSO4混合时不反应，故 C 错误；Cu 与稀硫酸不反应，加入浓硫酸混合，不加热也不反应，故 D 错误。(2018合肥庐阳模拟)在 FeCl3、CuCl2 和 HCl 的混合液中加入铁粉，待反应结束，所剩固体滤出后不能被磁铁吸引，则反应后溶液中不可能大量存在的阳离子是()A.HB.Fe3C.Fe2D.Cu2B解析 充分反应后，所剩固体滤出后不能被磁铁吸引，则固体为 Cu，因为Fe3会和 Cu 反应，所以反应后溶液中不可能大量存
46、在的阳离子是 Fe3。如何快速有效地处理涉及 Fe、Cu 及其相关离子共存问题？运用大家熟悉的“三角”等几何图形，可“网络化”归纳出 Fe、Fe2、Fe3、Cu、Cu2等微粒间的反应情况(如下图)：这些微粒间发生的反应有：FeCu2=Fe2Cu、Fe2Fe3=3Fe2、2Fe3Cu=2Fe2Cu2。可用于判断相关微粒的大量共存问题，如边线相邻(用双箭头连接的微粒)不能大量共存；边线不相邻或对角线上的能大量共存，如 Fe、Fe2和Cu，Fe3、Fe2和 Cu2可以大量共存(包括 Cu 和 Cu2)。质量验收1.(2018湖南新化模拟)铁元素在地壳中的含量丰富。关于铁及其化合物的说法错误的是()A
47、.钢属于铁合金 B.Fe2O3常用作红色油漆的原料C.Fe(OH)3易溶于水 D.Fe3O4是具有磁性的黑色晶体C解析 氢氧化铁为难溶于水的红褐色固体，C 错误。2.(2018河南信阳第一次质检)下列有关金属及其化合物的说法正确的是()A.钠在空气中燃烧生成淡黄色的 Na2OB.铝和氢氧化钠溶液反应生成 Al(OH)3和 H2OC.铁在高温下与水蒸气反应生成 Fe3O4和 H2D.铝、铁、铜在潮湿的空气中生锈均生成对应的氧化物C解析 钠在空气中燃烧生成淡黄色的 Na2O2，A 错误；铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠、氢气和 H2O，B 错误；C 正确；铜在潮湿的空气中生锈生成铜绿，为碱式碳酸铜
48、，不是氧化物，D 错误。3.(2018广东江门调研)将 1.12 g 铁粉加入 25 mL 2 molL1氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是()A.铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl基本保持不变B.向溶液中滴入 KSCN 溶液，显红色C.Fe2和 Fe3物质的量之比为 51D.氧化产物和还原产物的物质的量之比为 25B解析 1.12 g 铁粉的物质的量为 1.12 g56 gmol10.02 mol,25 mL 2 molL1氯化铁溶液中 Fe3的物质的量为 0.025 L2 molL10.05 mol，发生的反应为 Fe2Fe3=3Fe2，根据比例关系可知，0.02 mol 铁完全反应，消耗 0
49、.04 mol Fe3，生成 0.06 mol Fe2，所以 Fe3剩余 0.01 mol。铁没有剩余，故 A 错误；溶液中有剩余的 Fe3，向溶液中滴入 KSCN 溶液，显红色，故 B 正确；Fe2和 Fe3的物质的量之比为 0.06 mol0.01 mol61，故 C 错误；由离子方程式可知，氧化产物和还原产物的物质的量之比为 12，故 D 错误。4.(2018黄冈质检)实验室中利用 FeSO4溶液制备 FeCO3的流程如下图所示。下列说法不正确的是()A.沉淀的同时有 CO2气体产生B.过滤和洗涤均可在漏斗中进行C.检验沉淀是否洗涤干净，可用盐酸D.用 Na2CO3代替 NH4HCO3，可能有 Fe(OH)2沉淀产生C解析 HCO3HCO23，Fe2与 CO23 结合生成 FeCO3沉淀，促进 HCO3 电离平衡正向移动，H与 HCO3 结合成 H2CO3，因此沉淀的同时有 CO2气体产生，A正确；过滤和洗涤均可在漏斗中进行，B 正确；沉淀表面有硫酸根离子，检验沉淀是否洗涤干净应用盐酸和 BaCl2 溶液，C 错误；碳酸钠碱性较强，用 Na2CO3 代替NH4HCO3，可能有 Fe(OH)2沉淀产生，D 正确。Thank you for watching
