1、第4讲铁及其重要化合物的氧化性和还原性【2021备考】最新考纲素养落地1.了解铁与其重要化合物的主要性质。2.了解铁及其化合物的重要应用。以物质类别为线索，结合化合价，多角度、多层次地认识铁及其重要化合物，以亚铁盐、氢氧化亚铁的性质为基础，发现、设计氢氧化亚铁新的制备方案并进行实验探究。知识梳理1.铁(1)位置与物理性质(2)化学性质单质铁性质活泼，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。与酸的反应与某些盐溶液反应2.铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁颜色状
2、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.铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色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制法可溶性亚铁盐与碱反应：Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与碱反应：Fe33OH=Fe(OH)3二者的关系空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀
3、迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3链接新教材(新教材LK第一册P88活动探究改编题)一个体重50 kg的健康人体内含铁元素2 g，这2 g铁元素以Fe2和Fe3的形式存在，Fe2易被吸收，所以给贫血者补充铁时，应补充含Fe2的亚铁盐，治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。“速力菲”(主要成分：琥珀酸亚铁，呈暗黄色)是市场上一种常见的补铁药物。该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。某同学为了检测“速力菲”药片中Fe2的存在，设计并进行了如下实验：(1)试剂1的名称是_。(2)加入试剂2和新制氯水后溶液中发生的离子反应方程式：_。(3)加入试
4、剂2时溶液为淡红色说明“速力菲”中的Fe2已部分氧化，一般在服用“速力菲”时，同时服用Vc，说明Vc具有_性。不仅溶液中Fe2易被氧化成Fe3，碱性环境中Fe(OH)2更易被O2氧化，请写出反应的化学方程式：_。(4)在实验中发现放置一段时间，溶液颜色会逐渐褪去，为了进一步探究溶液褪色的原因，甲、乙、丙三位同学首先进行了猜想：编号猜想甲溶液中的3价的铁又被还原为2价的铁乙溶液中的SCN被氯水氧化丙新制的氨水具有漂白性，将该溶液漂白基于乙同学的猜想，请设计实验方案，验证乙同学的猜想是否正确。写出有关的实验操作、预期现象和结论。_。答案(1)稀盐酸(2)2Fe2Cl2=2Fe33Cl、Fe33SC
5、N=Fe(SCN)3(3)还原4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(4)取少量褪色后溶液于试管中滴入足量的KSCN溶液，若溶液显红色，则乙同学猜想正确，不显红色，则乙同学猜想不正确(新教材RJ第一册 P82习题变式练)(1)将铁片放入FeCl3溶液中，溶液的质量_(填“增加”、“减少”或“不变”)。完全反应后，所得溶液中Fe2和Fe3的物质的量浓度恰好相等。则已反应的Fe3和未反应的Fe3的物质的量之比为_。(2)市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的还原性铁粉，可以治疗缺铁性贫血，其原理为_(用离子方程式表示)。答案(1)增加23(2)Fe2H=Fe2H2考向突破考向一铁的单质、
6、氧化物、氢氧化物的性质及应用题目设计1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2()(2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4，Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3()(3)Fe3O4中Fe的化合价有2价和3价，因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物()(4)Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸发生置换反应()(5)铁在常温下与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈()题目设计2.铁及其氧化物日常生活中应用比较广泛。回答相关问题。(1)除去Cu粉中少量铁
7、粉。物理方法：_，化学方法_(填试剂名称)。(2)铁与卤素单质反应时，与Cl2、Br2反应生成FeCl3、FeBr3而与I2反应生成FeI2。原因是_。(3)FeO、FeOCr2O3在空气中灼烧时固体质量增加，原因是_。(4)红珊瑚是一种贵重饰品，其颜色是因为含有一种铁的氧化物导致的，该氧化物的化学式为_。提示(1)用磁铁吸引稀盐酸(稀硫酸)(2)I2的氧化性弱(3)吸收空气中的O2(4)Fe2O3题目设计3.铁与水蒸气反应，通常有以下两种装置，请回答下列问题：装置一装置二(1)装置二中湿棉花的作用为_。(2)实验完毕后，取出装置一的少量固体，溶于足量稀盐酸，再滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显
8、变化，试解释原因：_(用离子方程式表示)。提示(1)提供水蒸气(2)Fe3O48H=Fe22Fe34H2O2Fe3Fe=3Fe2考向二有关铁与硝酸反应的定量计算命题素材铁与硝酸反应的产物判断方法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：(1)HNO3过量：Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O，铁元素的存在形式为Fe3。(2)Fe过量：3Fe8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O，铁元素的存在形式为Fe2。(3)用数轴表示：(4)无论二者的量如何变化，铁与稀HNO3反应，被还原的HNO3与参加反应的HNO3的物质的量之比总是14。题目设计4.(1)向一定量
9、的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。AB段对应溶液中所含金属阳离子为_。BC段对应溶液中所含金属阳离子为_。(2)向一定量的铁粉中逐滴滴加稀硝酸，得到金属阳离子与所加硝酸的物质的量的关系如图所示。对应金属阳离子为_，对应金属阳离子为_，c、b两点的数值比为_。提示(1)Fe3Fe2、Fe3(2)Fe2Fe323题目设计5.一定质量的某铁的氧化物FexOy，与足量的4 molL1硝酸溶液充分反应，消耗硝酸溶液700 mL，生成2.24 L NO(标准状况)。则该铁的氧化物的化学式为_。提示Fe3O4考向三氢氧化亚铁的制备命题素
10、材1.原理Fe22OH=Fe(OH)2由于Fe(OH)2、Fe2易被空气中的O2氧化，导致无法得到Fe(OH)2白色沉淀，故该实验的关键之处为排出空气、隔绝空气。2.排空、隔空常见具体措施(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、植物油等。题目设计6.实验室中向FeSO4溶液中加入NaOH溶液制Fe(OH)2。回答相关问题。(1)制备实验如图所示。苯层的作用为_。(2)向试管中滴加液体一般应为悬滴，而本实
11、验中吸有NaOH溶液的滴管插入液面以下，目的是_。提示(1)隔绝空气(2)防止生成的Fe(OH)2与空气接触而被氧化题目设计7.用铁屑、稀硫酸、NaOH溶液等试剂制备Fe(OH)2，装置如图所示。回答相关问题。(1)试管中加入的试剂是_。(2)实验开始时，止水夹应处于_(填“打开”或“关闭”)状态。(3)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，理由是_。提示(1)铁屑稀硫酸(2)打开(3)试管中反应生成的H2充满了试管和试管，且外界O2不易进入知识梳理1.Fe2、Fe3的检验(1)Fe2的检验方法1样品溶液无现象溶液变红色，证明含有Fe2方法2样品溶液产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，
12、最终变为红褐色，证明含有Fe2方法3样品溶液生成蓝色沉淀，证明含有Fe2(2)Fe3的检验方法1样品溶液溶液变红色，证明含有Fe3方法2样品溶液产生红褐色沉淀，证明含有Fe3(1)Fe2的检验方法3最灵敏且无干扰，Fe3的检验方法1最灵敏且无干扰。(2)方法1检验Fe2应先向样品溶液中加KSCN溶液后加氧化剂，且氧化剂加入量不宜过多(如氯水、H2O2等可能氧化SCN)。(3)用酸性KMnO4检验Fe2一定要注意其它还原性离子的干扰(如Cl等)。2.亚铁盐与铁盐(1)亚铁盐含有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。可水解，Fe2(如FeSO4)溶
13、液呈酸性。(2)铁盐含有Fe3的溶液呈黄色，Fe3处于铁的高价态，具有氧化性。易水解：Fe3极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。(3)Fe2、Fe3的相互转化完成下列反应的离子方程式酸性FeCl2溶液长期露置于空气中：4Fe2O24H=4Fe32H2O。向Fe(NO3)2溶液中滴加少量稀硫酸：3Fe2NO4H=3Fe3NO2H2O。FeCl2的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe22HH2O2=2Fe32H2O。向FeSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色。反应的离子方程式：MnO5Fe28H=5Fe3Mn24H2O。向FeCl3溶液中滴加KI溶液：2Fe32I=2Fe2I2。向
14、FeCl3溶液中逐渐加入Zn粉至过量：2Fe3Zn=2Fe2Zn2、Fe2Zn=FeZn2。(4)应用盐溶液的配制与保存物质的制备链接新教材(新教材RJ第一册P8210习题变式练)氯化铁的用途之一是五金蚀刻，例如日常生活中印刷电路板上的图形就是用氯化铁溶液蚀刻而成。写出用氯化铁溶液蚀刻印刷电路板发生反应的离子方程式：_。向蚀刻后的溶液中加入铁粉，充分反应后，溶液中所剩余的固体可被磁铁吸引，此时溶液中的阳离子主要是_。菠菜常用作补铁食品之一，为探究其中铁元素的价态，现进行如下实验。取新鲜的菠菜10 g，将菠菜剪碎后放在研钵中研磨，然后倒入烧杯中，加入30 mL蒸馏水，搅拌。将上述浊液过滤，得到的
15、滤液作为试验样品。分置于两支试管中。向一支试管中加入少量K3Fe(CN)6溶液，生成_，说明滤液中含Fe2。向另一支试管中加入少量稀硝酸，然后加入几滴KSCN溶液，溶液呈_色。能否说明滤液中含Fe3，试分析其原因：_。答案(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2Fe2(2)蓝色沉淀血红不能，滤液中含Fe2，加入稀硝酸后生成Fe3，干扰实验，溶液变红不能说明滤液中含Fe3考向突破考向一Fe2、Fe3的检验题目设计1.有一氧化铝固体粉末略带黄色，某同学怀疑其中可能含Fe2O3。现欲确定其中是否含Fe2O3，设计实验如下：方案一：取粉未少许，加入过量NaOH溶液，如剩余固体为红棕色，则含Fe2O3。加入N
16、aOH溶液反应的离子方程式为_。方案二：取粉末少许，加入过量稀硫酸，向其中加入_(填试剂名称)溶液，_(补充完整)。提示Al2O32OH=2AlOH2O硫氰化钾溶液变血红色说明含Fe2O3，否则不含题目设计2.将0.2 molL1的KI溶液和0.05 molL1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后，为证明溶液中存在化学平衡2Fe32I2Fe2I2，实验中必须检验的微粒为_，对应检验试剂分别为_。提示Fe3Fe2或I2KSCN溶液K3Fe(CN)6溶液或淀粉溶液考向二Fe2、Fe3的性质及应用题目设计3.判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)加热蒸干氯化铁溶液最终得到FeCl3晶体
17、()(2)将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，溶液变红，说明Fe(NO3)2晶体已氧化变质()(3)向某溶液中先滴加少量氯水，再滴加KSCN溶液，溶液变为血红色，溶液中一定含有Fe2()(4)配制FeSO4溶液时，加入稀硫酸抑制Fe2水解，加入铁粉防止Fe2被氧化()(5)在中性溶液中Cl、SO、Na、Fe3可大量共存()题目设计4.(1)将铁屑溶于过量盐酸后，为使溶液中的Fe2转化为Fe3，可以加入氯水、双氧水，写出对应离子方程式_。(2)加入Fe(NO3)2、NaClO是否可行？理由是_。提示(1)2Fe2Cl2=2Fe32Cl2Fe2H2O22H=2Fe32H2O(2)
18、可行，NO、ClO在酸性条件下氧化Fe2生成Fe3题目设计5.ZnSO4溶液含有少量FeSO4、Fe2(SO4)3，为除去溶液中的FeSO4、Fe2(SO4)3，设计实验如下：(1)可先向溶液中通入氧气，目的是_；(2)加入_(填最佳试剂)调节溶液的pH至2.8；(3)过滤。已知相关金属离子c0(Mn)0.1 molL1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Fe3Fe2Zn2开始沉淀的pH1.56.36.2沉淀完全的pH2.88.38.2(4)问题讨论：调节溶液pH时是否可以用NaOH溶液？理由是_。如果不通入氧气，其后果是_。提示(1)将Fe2氧化成Fe3(2)ZnO(4)不可以pH不易控
19、制，引入杂质Zn2沉淀的同时Fe2也沉淀无法除去杂质题目设计6.(1)在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且ac。试分析残留固体的成分_，所得溶液中阳离子为_。(2)向Fe2(SO4)3、CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉，试分析下列情况回答相关问题。无固体剩余，溶液中的阳离子可能为_。剩余固体成分只含Cu，溶液中的阳离子可能为_。剩余固体成分为Fe、Cu，溶液中的阳离子为_。提示(1)CuCu2、Fe2(2)Fe2、Cu2或Fe3、Fe2、Cu2Fe2或Fe2、Cu2Fe21.钒及其化合物(1)钒单质具有耐酸性，在空气中不被氧化，
20、可溶于氢氟酸、硝酸和王水。(2)钒的氧化物钒的常见化合价为2、3、4、5，对应氧化物分别为VO、V2O3、VO2、V2O4、V2O5。钒的氧化物的化学性质化学式VOV2O3VO2、V2O4V2O5物质类别碱性氧化物碱性氧化物两性氧化物两性氧化物反应方程式VO2H=V2H2OV2O36H=2V33H2OVO22H=VO2H2O2VO2OH=HV2OV2O52H=2VOH2OV2O56OH=2VO3H2O制备原理V2O53H22VO3H2OV2O52H2V2O32H2OV2O5CV2O4CO2NH4VO32NH3V2O5H2O2VOCl33H2O=V2O56HCl相互转化：低价钒的氧化物在空气中易
21、被氧化成高价钒的氧化物，高价钒的氧化物可被还原性气体还原生成低价钒的氧化物(3)氢氧化钒化学式V(OH)2V(OH)3制备V22OH=V(OH)2V33OH=V(OH)3(绿色)性质(碱)V(OH)22H=V22H2O在空气中极易被氧化V(OH)33H=V33H2O在空气中易被氧化(4)钒盐五价钒盐在碱性较强的溶液中以VO形式存在，在酸性溶液中发生一系列反应生成偏矾酸盐(VO)、焦矾酸盐(V2O)、多钒酸盐等。四价矾盐在酸性溶液中主要以VO2形式存在，如VOSO4不同价态的钒离子在溶液中的颜色(VO2)颜色为浅黄色或深绿色，(VO)2颜色为蓝色，V3为绿色，V2为紫色。2.铬及其化合物(1)铬
22、单质：最硬的金属，化学性质稳定，常温下在空气中、水中不生锈。(2)铬的氧化物与氢氧化物Cr2O3和Cr(OH)3具有两性，其转化关系如下：相关反应的离子方程式：Cr33OH=Cr(OH)3Cr(OH)3OH=Cr(OH)4Cr(OH)4H=Cr(OH)3H2OCr(OH)33H=Cr33H2O(3)铬盐铬元素的常见价态有2、3、6。Cr()：在酸性溶液中，Cr2具有很强的还原性。Cr()：Cr3在酸性条件下是稳定的，但在碱性条件下能氧化成CrO，2Cr33H2O210OH=2CrO8H2O。在碱性溶液中，亚铬酸盐(CrO)可以被H2O2或Na2O2氧化成铬酸盐2CrO3H2O22OH=2CrO
23、4H2O2CrO3Na2O22H2O=2CrO6Na4OHCr()：在水溶液中Cr2O和CrO存在下列平衡：在酸性溶液中，Cr2O具有强氧化性，但在碱性溶液中Cr2O的氧化性要弱的多如Cr2O6Cl14H=3Cr23Cl27H2OCr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O3.锰及其化合物锰元素常见价态：2、4、6、7。(1)锰单质硬而脆，熔沸点高，在空气中易氧化生成褐色氧化物覆盖层，燃烧时生成四氧化三锰；溶于稀盐酸、稀硫酸生成二价锰盐。(2)Mn()Mn2在酸性溶液中的稳定性强于在碱性溶液中的稳定性。酸性介质中只有很强的氧化剂(如NaBiO3、PbO2)氧化Mn2生成MnO。2Mn25B
24、iO14H=5Bi32MnO7H2O2Mn25PbO24H=2MnO5Pb22H2O注意：介质不能用盐酸，Cl具有还原性，可生成Cl2；Mn2用量不能太多，否则：2MnO3Mn22H2O=5MnO24H。碱性介质中Mn2相对容易被氧化。ClOMn22OH=ClMnO2H2O(3)Mn()MnO2不溶于水、硝酸，是两性氧化物。在酸性介质中具有强氧化性，如MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O；遇易燃物可燃烧。遇强氧化剂表现还原性，如3MnO23K2CO3KClO33K2MnO4KCl3CO2可用作催化剂，如2KClO32KCl3O22H2O22H2OO2(4)Mn()MnO存在于强碱性溶
25、液中，在酸性、中性环境均发生歧化。3MnO2H2O=2MnOMnO24OH3MnO4H=2MnOMnO22H2O具有强氧化性MnO4Cl8H=Mn22Cl24H2O(5)Mn()KMnO4热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶中：4KMnO42H2O4MnO23O24KOH在酸性介质中，MnO具有强氧化性，本身被还原为Mn2。2MnO16H10Cl=2Mn25Cl28H2O2MnO6H5H2O2=2Mn25O28H2O在碱性、中性或微弱酸性溶液中，MnO氧化性减弱，还原产物为MnO2。2MnOIH2O=2MnO2IO2OH在强碱性溶液中，MnO还原产物为MnO。2MnOSO2OH=2MnOSOH2O
26、。案例1工业制备金属钒被誉为“合金的维生素”。从废钒(主要成分为V2O5、Fe2O3、SiO2等)中回收V2O5的一种工艺流程如下图所示：已知：步骤、中的转化过程可简化为：Rn(水层)nHA(有机层)RAn(有机层)nH(水层)(式中Rn表示VO2或Fe3，HA表示有机萃取剂)回答下列问题：(1)步骤酸浸过程中发生氧化还原反应的化学方程式为_，滤渣的成分为_。(2)萃取时应加入适量碱的作用是_。(3)步骤中反应的离子方程式为_。(4)沉钒所得NH4VO3为离子化合物，NH的电子式为_。(5)V2O5是两性氧化物，在强酸性溶液中以VO形式存在，VO具有强氧化性，能将I氧化为I2，本身被还原为VO
27、，则V2O5与氢碘酸反应的离子方程式为_。(6)为提高钒的回收率，步骤和需多次进行，假设酸浸所得“强酸性浸出液”中c(VO2)a molL1，步骤和每进行一次，VO2萃取率为80%，4次操作后，“强酸性浸出液中”c(VO2)_molL1。(萃取率100%)解析(1)由浸出液的成分可知V2O5VO2，故反应的化学方程式为V2O5K2SO32H2SO4=K2SO42VOSO42H2O，在酸浸时V2O5、Fe2O3均溶解，而SiO2不溶，故滤渣的成分为SiO2。(2)由Rn(水层)nHA(有机层)RAn(有机层)nH(水层)可知，加入碱，c(H)减小，平衡右移，有利于R进入有机层，提高萃取率。(3)
28、由反应后的溶液成分可知VO2VO、KClO3Cl，故反应的离子方程式为ClO6VO23H2O=Cl6VO6H。(5)由题目分析知V2O5和氢碘酸反应V2O5VO、II2，故反应的离子方程式为：V2O54I6H=2I22VO3H2O。(6)萃取率为80%，则剩余(180%)，故萃取4次后剩余浓度为(180%)4a molL11.6103a molL1答案(1)V2O5K2SO32H2SO4=K2SO42VOSO42H2OSiO2(2)使平衡右移，提高萃取率(3)6VO2ClO3H2O=Cl6VO6H(4) (5)V2O54I6H=2VO2I23H2O(6)1.6a103案例2性质及应用铬是不锈钢
29、中一种重要的元素，铬的毒性与其存在的价态有关，低价铬对人体基本无害，六价铬比三价铬毒性高100倍，并易被人体吸收且在体内蓄积，有关含铬化合物的相互转化关系如图甲。回答下列问题：(1)从图甲中信息判断，Cr(OH)3是_氢氧化物(填“酸性”、“碱性”或“两性”)，相关反应的离子方程式为_。(2)图甲中所示转化过程中需要加入氧化剂的是_(填写表示转化过程的小写字母)。(3)在水溶液中橙色的Cr2O与黄色的CrO有下列平衡关系：Cr2OH2O2CrO2H。向K2Cr2O7稀溶液中加入NaOH溶液后，溶液颜色的变化是_。(4)CrO3具有强氧化性，热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率(100%)
30、随温度的变化如图乙所示。三氧化铬在稀硫酸环境中氧化乙醇，CrO3变为绿色的Cr2(SO4)3，乙醇被完全氧化为CO2，则其化学方程式是_。图乙中B点所示固体的化学式是_。解析(1)由图转化关系可知Cr(OH)3可与酸反应生成Cr3，离子方程式为Cr(OH)33H=Cr33H2O，与碱反应生成CrO，离子方程式为Cr(OH)3OH=CrO2H2O；(2)Cr3转化为CrO，CrO转化为CrO，Cr元素化合价升高，需加入氧化剂；(3)向K2Cr2O7稀溶液中加入NaOH溶液，平衡正向移动，颜色由橙色变为黄色；(4)酸性条件下，CrO3和C2H5OH发生氧化还原反应生成Cr2(SO4)3和CO2，方
31、程式为4CrO3C2H5OH6H2SO4=2Cr2(SO4)32CO29H2O；设CrO3的质量为100 g，则CrO3中铬元素的质量为100 g52 g，B点时固体的质量为100 g76%76 g，Cr的质量没有变，所以生成物中Cr元素的质量为52 g，氧元素的质量为76 g52 g24 g，Cr、O原子个数比为23，所以B点时剩余固体的成分是Cr2O3。答案(1)两性Cr(OH)33H=Cr33H2O、Cr(OH)3OH=CrO2H2O(2)dg(3)由橙色变为黄色(4)4CrO3C2H5OH6H2SO4=2Cr2(SO4)32CO29H2OCr2O3基础知识巩固1.本草纲目中记载“慈石治
32、肾家诸病，而通耳明目。慈石，色轻紫，石上皲涩，可吸连针铁，俗谓之熁铁石”。“慈石”的主要成分是()A.铁 B.氧化铜C.氧化铁 D.四氧化三铁答案D2.(2020烟台模拟)下列有关说法不正确的是()A.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Fe2B.用酸性KMnO4溶液检验Fe2(SO4)3溶液中是否含有FeSO4C.检验Fe(NO3)2是否已氧化变质，可将Fe(NO3)2溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再观察溶液是否变红D.现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色，其原因可能是苹果汁中的Fe2变成Fe3答案C3.下列各组物质中，X是主体物质，Y是少
33、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()ABCDXFeCl2溶液FeCl3溶液FeNa2SO4溶液YFeCl3CuCl2AlNa2CO3ZCl2FeNaOH溶液HCl溶液答案C4.如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是()A.Fe4HNO=Fe3NO2H2OB.Fe3O48H=Fe22Fe34H2OC.Fe(OH)33H=Fe33H2OD.3Fe(OH)210HNO=3Fe3NO8H2O答案B考试能力过关5.(2020营口质检)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
34、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.Fe2O3 B.Fe3O4 C.Fe4O5 D.Fe5O7解析n(Fe2)2n(Cl2)20.025 mol0.05 mol，最后所得溶液中所含Fe3的物质的量为n(Fe3)0.25 mol，故铁的氧化物中Fe()的含量为0.25 mol0.05 mol0.2 mol。铁的氧化物中FeO、Fe2O3的含量分别为0.05 mol、0.1 mol，二者物质的量之比为n(FeO)n(Fe2O3)0.05 mol0.1 mol12，该样品的化学式为FeO2Fe2O3Fe5O7。答案D6.硫酸亚铁是
35、一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)，下列说法错误的是()A.碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂B.为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行C.可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化D.常温下，(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4大解析碱式硫酸铁电离产生Fe3，Fe3能发生水解反应生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附性，可用作净水剂，A正确；NH4HCO3不稳定，受热易分解，所以为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行，B正确；KSCN溶液遇Fe2溶液无现象，(NH4)2Fe
36、(SO4)2若被氧化则生成Fe3，KSCN溶液遇Fe3，溶液变红，C正确；(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小，所以FeSO4才能与(NH4)2SO4反应生成(NH4)2Fe(SO4)2，D错误。答案D7.(2019昆明重点中学调研)铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛。利用FeSO4制备还原铁粉的工业流程如下：实验室中可用FeSO4(用铁粉和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3在如下装置模拟上述流程中的“转化”环节。(1)装置A的名称是_，装置B中盛放的试剂是_，NH4HCO3盛放在装置_中。(2)实验过程中，欲将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是_，
37、发生主要反应的离子方程式为_。FeSO4溶液要现用现配制的原因是_，检验久置的FeSO4是否变质的方法是_。(3)干燥过程主要目的是脱去游离水，过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为_，取干燥后的FeCO3样品12.49 g，与碳混合后焙烧，最终得到还原铁粉6.16 g，计算样品中杂质FeOOH的质量为_g。解析(1)装置A是分液漏斗，盛放稀硫酸，装置B中盛放铁粉，稀硫酸与铁粉反应生成H2和FeSO4。装置C中盛放NH4HCO3。(2)检验D处氢气已纯净时，表明装置中空气已排尽，关闭活塞3，打开活塞2，在氢气作用下将FeSO4溶液压入C中发生反应。FeSO4具
38、有还原性，易被O2氧化，故FeSO4溶液要现用现配。用KSCN溶液检验久置的FeSO4是否变质。(3)FeCO3、FeOOH的物质的量分别为x、y，则x116 gmol1y89 gmol112.49 g，56 gmol1(xy)6.16 g，解得x0.1 mol，y0.01 mol。故m(FeOOH)0.89 g。答案(1)分液漏斗铁粉C(2)(待D处的气体纯净后)关闭活塞3，打开活塞2Fe22HCO=FeCO3H2OCO2(或Fe2HCO=FeCO3H、HCOH=CO2H2O)亚铁离子易被氧化取样品配成溶液，取少量溶液于试管中，再向试管中加入KSCN溶液，观察是否显血红色(合理答案即可)(3
39、)4FeCO3O22H2O=4FeOOH4CO20.89A级全员必做题1.食品容易被空气氧化而变质，故在装有月饼的袋子里常放有干燥剂及铁粉，这是利用了铁粉的()A.酸性 B.碱性C.氧化性 D.还原性答案D2.用毛笔蘸取少量30% FeCl3溶液在铜片上写一个“Cu”，放置片刻，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中，下列说法正确的是()A.烧杯中的溶液呈黄色B.铜片无任何变化C.铜片上有凹陷的“Cu”D.发生了反应：Fe3Cu=Cu2Fe2答案C3.向某晶体的溶液中加入含Fe2的溶液无明显变化，当滴加几滴溴水后，混合液出现红色，由此得出下列的结论错误的是()A.Fe3的氧化性比溴的氧化性强B.该
40、晶体中一定含有SCNC.Fe2与SCN不能形成血红色化合物D.Fe2被溴氧化成Fe3解析在Br2与Fe2反应中，Fe3是氧化产物，Br2是氧化剂，所以Br2的氧化性应比Fe3的氧化性强，选项A符合题意。答案A4.(2020宁夏石嘴山模拟)下列关于Fe3、Fe2的说法错误的是()A.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2B.配制FeCl3溶液时，先将FeCl3晶体溶于较浓的盐酸中.再加水稀释到所需要的浓度C.用如图装置可以制备Fe(OH)2沉淀D.向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2被氧化解析 Cl也可使酸性KMnO4溶液褪色，故不能验证Fe2是否存在，A错误。答案
41、A5.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(双选)()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Fe3C.A中的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁D.烧杯中的溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体解析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项错误。答案BD
42、6.某铁的氧化物(FexO)1.52 g溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下112 mL Cl2，恰好将Fe2完全氧化，x值为()A.0.80 B.0.85 C.0.90 D.0.93解析由选项可分析知该铁的氧化物既有Fe()，又有Fe()，其中n(Fe2)2n(Cl2)20.01 mol，n(FeO)0.01 mol，n(Fe2O3)0.005 mol，n(FeO)n(Fe2O3)0.01 mol0.005 mol21，该氧化物的化学式为2FeOFe2O3Fe4O5Fe0.8O。答案A7.(2019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
43、生产过程的部分流程如下所示。FeCl36H2OFeOOH纳米四氧化三铁下列有关叙述不合理的是()A.纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病B.纳米四氧化三铁可分散在水中，它与FeCl3溶液的分散质直径大小相等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，A正确；纳米四氧化三铁分散在适当的分散剂中形成的分散系属于胶体，不同于溶液中溶质微粒的直径，B错误；反应中环丙胺不参加反应，但加入环丙胺后FeCl3发生水解生成FeOOH，即环丙胺会促进氯化铁的水解，C
44、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和质量守恒定律可知，反应为6FeOOHCO=2Fe3O43H2OCO2，D正确。答案BB级拔高选做题8.用废铁屑制备磁性胶体粒子，制取过程如下：下列说法不正确的是()A.用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污B.通入N2是为了防止空气中的O2氧化二价铁元素C.加适量的H2O2是为了将部分的Fe2氧化为Fe3，涉及反应：H2O22Fe22H=2Fe32H2OD.溶液A中Fe2和Fe3的浓度比为21解析Na2CO3的水溶液显碱性，油污在碱性溶液中发生水解，因此用Na2CO3溶液浸泡可以除去废铁屑表面的油污，A正
45、确；Fe2容易被氧气氧化，因此通入N2的目的是防止空气中的氧气氧化Fe2，B正确；利用H2O2的氧化性，把Fe2氧化成Fe3，涉及反应：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O，C正确；Fe3O4中Fe2和Fe3物质的量之比为12，所以溶液A中Fe2和Fe3的浓度比为12，D错误。答案D9.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(双选)()A.a表示n(Fe3)的变化曲线B.n10.25C.P点时，n(Fe3)0.562 5 molD.向P点
46、溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4 g解析该反应可以看作两步：Fe4HNO=Fe3NO2H2O，硝酸根离子过量，氢离子不足；2Fe3Fe=3Fe2。a表示Fe3的物质的量变化曲线，A正确；溶液中共有3 mol H参加反应，消耗铁为0.75 mol，B错误；P点n(Fe2)n(Fe3)，二者均为0.45 mol，C错误；剩余0.45 mol Fe3，消耗0.225 mol(14.4 g)铜，D正确。答案BC10.(2019菏泽质检)为验证还原性：SO2Fe2Cl，三组同学分别进行了下图实验，并对溶液1和溶液2中所含离子进行了检验，能证明上述还原性顺序的实验组有()溶液1溶液2甲含Fe3、Fe2含
47、SO乙含Fe3，无Fe2含SO丙含Fe3，无Fe2含Fe2A.只有甲 B.甲、乙C.甲、丙 D.甲、乙、丙解析向FeCl2溶液中通入Cl2，得到溶液1，再向溶液1中通入SO2，得到溶液2。甲.溶液1中含有Fe3、Fe2，说明发生反应2Fe2Cl2=2Fe32Cl，且Cl2反应完全，可证明还原性Fe2Cl；溶液2中含有SO，则说明发生反应2Fe3SO22H2O=2Fe2SO4H，可证明还原性SO2Fe2，故甲能证明还原性SO2Fe2Cl；乙.溶液1中含有Fe3，无Fe2剩余，则还原性Fe2Cl，但Cl2可能过量，再通入SO2，可能发生的反应是Cl2SO22H2O=2ClSO4H，不能比较SO2与
48、Fe2的还原性强弱，故乙不能验证；丙.溶液1中含有Fe3，没有Fe2，通入SO2后溶液中又含有Fe2，说明SO2将Fe3还原得到Fe2，证明还原性SO2Fe2，故丙实验结论能证明还原性SO2Fe2Cl。答案C11.(2019浙江4月选考)聚合硫酸铁Fe(OH)SO4n。能用作净水剂(絮凝剂)，可由绿矾(FeSO47H2O)和KClO3在水溶液中反应得到。下列说法不正确的是()A.KClO3作氧化剂，每生成1 mol Fe(OH)SO4n消耗6/n mol KClO3B.生成聚合硫酸铁后，水溶液的pH增大C.聚合硫酸铁可在水中形成氢氧化铁胶体而净水D.在相同条件下，Fe3比Fe(OH)2的水解能
49、力更强解析FeSO4和KClO3反应生成Fe(OH)SO4n的化学方程式为6nFeSO4nKClO33nH2O=6Fe(OH)SO4nnKCl，根据化学方程式可知，KClO3作氧化剂，每生成1 mol Fe(OH)SO4n消耗n/6 mol KClO3，A项错误；Fe(OH)2的水解能力小于Fe2，导致生成聚合硫酸铁后，溶液碱性增强，B项正确；Fe(OH)2可在水中水解生成Fe(OH)3胶体而净水，C项正确；比较Fe3和Fe(OH)2的水解能力，可以从二者所带电荷的多少来分析，所带正电荷越多，结合OH的能力就越强，水解能力就越强，D项正确，故选A。答案A12.硫酸亚铁晶体(FeSO47H2O)
50、在医药上做补血剂。某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下：请回答下列问题：(1)证明步骤滤液中含有Fe2的方法：取样，先滴加KSCN溶液，再滴加_，该过程的现象为_。(2)步骤加入过量H2O2的目的是_。(3)步骤中反应的离子方程式是_。(4)步骤中一系列处理的操作步骤：过滤、_、灼烧、_、称量。(5)若实验中铁无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为_g。解析(2)由于H2O2具有氧化性，加入过量H2O2的目的是将Fe2全部氧化为Fe3。(3)步骤的目的是将Fe3全部转化为Fe(OH)3，所以步骤需加入过量的氨水，反应的离子方程式是Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH。(4)
51、步骤的目的是将产生的红褐色悬浊液分离，最终得到固体Fe2O3，所以步骤的操作步骤是过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。(5)由于实验中铁无损耗，根据铁元素守恒得，每片补血剂中m(Fe)()10 g0.07a g。答案(1)氯水(或双氧水、稀硝酸等合理氧化剂)滴加KSCN无变化，滴加氯水后溶液由浅绿色变为红色(2)将Fe2全部氧化为Fe3(3)Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH(4)洗涤冷却(5)0.07a13.某化工厂欲以工业生产废料(金属铁、铝及其氧化物)为原料制取PAFC(聚合氯化铁铝)AlFe(OH)nCl6nm，设计生产流程如下，请回答下列问题：(1)用10 molL1的浓盐酸配制2
52、 molL1的稀盐酸，所用玻璃仪器除量筒和玻璃棒外，还有_。A.容量瓶 B.烧杯C.烧瓶 D.胶头滴管(2)下列关于PAFC的说法中正确的是_。A.PAFC是一种有机高分子化合物B.PAFC中Fe显2价C.PAFC溶于水能电离出OH，是一种碱D.PAFC在强酸性和强碱性溶液中均不能稳定存在(3)步骤中取样分析的目的是_。A.测定溶液中Fe2与Fe3的含量比B.测定原料是否完全溶解C.测定溶液中Fe2的含量，以确定加入NaClO3的量D.测定溶液中Al3的含量(4)写出向溶液中加入NaClO3时，发生反应的离子方程式为_。解析(2)A项，PAFC不是有机高分子化合物，错误；B项，PAFC中Fe显
53、3价，错误；C项，PAFC溶于水能电离出OH，但同时还有氯离子，不属于碱，错误；D项，PAFC能电离出Al3、Fe3和OH，在强酸性和强碱性溶液中均不能稳定存在，D正确。(3)溶液中含有Fe2需用NaClO3氧化，所以步骤取样分析的目的是测定溶液中Fe2的含量，以确定加入NaClO3的量。(4)向溶液中加入NaClO3时，ClO与Fe2反应生成Cl和Fe3，离子方程式为6Fe26HClO=6Fe3Cl3H2O。答案(1)ABD(2)D(3)C(4)6Fe26HClO=6Fe3Cl3H2O14.(2019课标全国，27)硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2xH2O是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为
54、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，
55、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H2S生成。氢气不与碱溶液反应，而硫化氢能与碱溶液反应，而H2S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)加快反应速率热水浴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