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第2講　鐵及其化合物
【復習目標】
1.掌握鐵的主要性質及應用。
2.知道不同價態的鐵的氧化物的主要性質和用途。
3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的性質及Fe(OH)2的制備方法。
4.能基于“價—類”二維圖理解鐵及其化合物的轉化關系并通過實驗探究掌握Fe2+與Fe3+的相互轉化。
5.掌握鐵鹽、亞鐵鹽的性質與檢驗。
考點一　鐵單質及其氧化物、氫氧化物
一、鐵單質
1.鐵元素概述
(1)周期表位置與原子結構。
①周期表位置:位于元素周期表的第　　　　周期第　　　　族;是一種典型的變價金屬元素。
②原子結構。
價層電子排布式:　　　　。
原子結構示意圖:
(2)自然界存在。
主要以　　　　態形式存在,在地殼中的含量居第　　　　位,主要以赤鐵礦(Fe2O3)、磁鐵礦(Fe3O4)、菱鐵礦(FeCO3)、黃鐵礦(FeS2)等礦石存在。極少數的鐵單質存在于隕鐵中。
2.鐵的物理性質
　　　　色固體,熔點較高,具有良好的導熱、導電、延展性,能被　　　　吸引。
3.鐵的化學性質
鐵是比較活潑的金屬,還原性較強。
二、鐵的氧化物
1.物理性質
化學式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 — 鐵紅 磁性 氧化鐵
顏色、狀態 　　粉末 　　　粉末 　　晶體 (有磁性)
水溶性 　　　 　　　 　　　
鐵的 化合價 　 　 　　　
2.化學性質
(1)FeO不穩定,在空氣中受熱,能迅速被氧化成 　　　　。
(2)與非氧化性酸反應:FeO、Fe2O3都屬于金屬氧化物,能溶于強酸。
FeO、Fe2O3溶于鹽酸的離子方程式: 　 、 　 。
(3)被強還原劑還原為單質,Fe2O3被CO、Al還原的化學方程式:　　　　　　　　　,
　　　　　　　　　　　　　　。
三、鐵的氫氧化物的性質與轉化
化學式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
色、態 　　色固體 　　色固體
與鹽酸 反應 Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O
受熱 分解 — 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O
制取 可溶性亞鐵鹽與堿溶液反應: Fe2++2OH-Fe(OH)2↓ 可溶性鐵鹽與堿溶液反應: Fe3++3OH-Fe(OH)3↓
二者的 轉化 Fe(OH)2被溶解在溶液中的氧氣氧化成Fe(OH)3,現象是　　　　　　　　　　　　　　,最后變成　　　　,化學方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)鐵的化學性質比較活潑,所以鐵在自然界中全部以化合態形式存在。(　　)
(2)Fe與鹽酸和Cl2反應都能得到FeCl2。(　　)
(3)常溫下可用鐵制容器儲存、運輸濃硝酸、濃硫酸。(　　)
(4)Fe與足量硫粉混合加熱制取Fe2S3。(　　)
(5)Fe(OH)3在空氣中加熱分解生成Fe2O3,則Fe(OH)2在空氣中加熱分解生成FeO。(　　)
(6)鐵表面自然形成的氧化層能保護內層金屬不被空氣氧化。(　　)
(7)Fe3O4中的Fe有+2價和+3價,因此Fe3O4是FeO與Fe2O3的混合物。(　　)
(8)Fe(OH)2溶于足量的稀硝酸的離子方程式是Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O。(　　)
(9)Fe2O3溶于過量氫碘酸(HI)的離子方程式:Fe2O3+2I-+6H+2Fe2++I2+3H2O。(　　)
一、鐵及其氧化物的性質與應用
1.鐵是日常生活中使用最廣泛的金屬,下列關于鐵的說法正確的是(　　)
[A] 常溫下濃硫酸與鐵不反應,故常溫下可用鐵制容器貯藏、貯運濃硫酸
[B] 鐵是較活潑的金屬,它與鹵素單質(X2)反應的生成物均為FeX3
[C] 鐵的氧化物均為黑色,不溶于水
[D] 鐵在純氧中燃燒或高溫下和水蒸氣反應均能得到Fe3O4
2.鐵的氧化物有很多,在中學化學中經常提到的有FeO、Fe2O3和Fe3O4,而且在一定條件下它們之間是可以相互轉化的,例如:在1 400 ℃以上的溫度下加熱Fe2O3時,Fe2O3會部分失去氧,生成Fe3O4,下列有關說法正確的是(　　)
[A] FeO在空氣中加熱只轉化為Fe2O3
[B] Fe3O4常寫成FeO·Fe2O3,其中既有+2價的Fe,又有+3價的Fe,所以Fe3O4是一種混合物
[C] 熱穩定性:Fe2O3[D] Fe3O4與稀硝酸反應的離子方程式為Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O
3.鐵有+2價、+3價兩種價態,單質鐵與　　 　　(填序號,下同)反應時只生成+3價鐵;與　　　　反應時只生成+2價鐵;與　　　　反應時既生成+2價鐵也生成+3價鐵。
所選試劑:①Cl2　②O2　③H2O(g)　④S　⑤鹽酸　⑥稀硝酸(足量)　⑦稀硫酸　⑧CuSO4溶液 ⑨FeCl3溶液
4.如圖所示的裝置可實現鐵和水蒸氣的反應。
(1)加熱濕棉花的目的是 　 。
(2)寫出還原鐵粉處發生反應的化學方程式: 　 。
(3)B處酒精燈上網罩的作用是　　　　　　　　　　　　,實驗開始時,應先點燃　　　　(填“A”或“B”)酒精燈,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)將產生的氣體導入肥皂液中的目的是 　　　　　　　　　　。
二、鐵與酸反應的規律
5.向一定量的稀硝酸和稀硫酸的混合溶液中,慢慢加入鐵粉至不再發生反應,反應中共加入4 mol Fe,放出的氣體中H2占22.4 L(標準狀況),下列說法正確的是(　　)
[A] 反應中先后共發生了下列兩個離子反應:Fe+4H++NFe3++NO↑+2H2O、Fe+2H+Fe2++H2↑
[B] 原溶液中H2SO4的物質的量為1 mol
[C] 原溶液中HNO3的物質的量為2 mol
[D] 反應中生成NO的物質的量為1 mol
6.鐵與酸反應情況比較復雜,除了可與稀硫酸、鹽酸發生置換反應外,還能與強氧化性酸發生復雜的氧化還原反應。試完成反應的化學方程式。
酸 反應條件 化學方程式或現象
稀硝酸 Fe不足
Fe過量
濃硝酸、 濃硫酸 常溫 　　　
加熱 　、
三、鐵的氧化物組成分析
7.現有一定量的鐵的氧化物樣品,用140 mL 0.5 mol/L的鹽酸恰好使其完全溶解,所得溶液還能吸收標準狀況下氯氣56 mL,使其中的Fe2+全部轉化為Fe3+,該樣品可能的化學式是(　　)
[A] Fe2O3 [B] Fe3O4 [C] Fe5O7 [D] Fe4O5
8.為探究一種礦石(FeOx)的組成,已知礦石不含其他雜質,鐵元素呈+2、+3價,氧元素為-2價。稱取1.504 g樣品用足量的稀硫酸溶解,所得溶液用20 mL 0.100 mol/L的K2Cr2O7溶液恰好使+2價鐵元素氧化為+3價,同時鉻元素被還原為+3價。另取1.504 g樣品用足量的H2還原,得固體1.120 g。請回答下列問題。
(1)實驗用稀硫酸溶解礦石而不用鹽酸,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用文字或用化學方程式表述均可)。
(2)礦石的化學組成為　 。
(3)若無“另取1.504 g樣品用足量的H2還原,得固體1.120 g”的數據,能否求得該礦石的組成 　　　　(填“能”或“否”)。
四、氫氧化亞鐵制備的實驗探究
9.由于Fe(OH)2易被氧化為Fe(OH)3,如何制備并避免被空氣氧化成為制備氫氧化亞鐵的關鍵步驟。某化學興趣小組同學設計以下實驗探究氫氧化亞鐵的制備。
[A組實驗]用FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應制備Fe(OH)2。
(1)用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時還需要加入　 。
(2)除去蒸餾水中溶解的O2常采用　　　　　　的方法。
(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再擠出NaOH溶液,這樣操作的理由是 　;
為了使沉淀能持續一段時間不變色,還可在FeSO4溶液上面加保護層,如　　　　　　　　等。
[B組實驗]選用稀硫酸、鐵粉、NaOH溶液進行實驗,裝置如圖。
(4)實驗時,先　　　　(填“打開”或“關閉”,下同)止水夾K,然后打開分液漏斗的玻璃塞和活塞,使稀硫酸與鐵粉反應,一段時間后,　　　　止水夾K,利用氫氣造成試管內的壓強增大,將FeSO4溶液壓至NaOH溶液中反應制得白色Fe(OH)2沉淀,且沉淀能持續一段時間不變色。沉淀能一段時間不變色的原因是　 　。
[C組實驗]利用電解實驗可以制得純凈的Fe(OH)2白色沉淀,如圖所示,已知兩電極的材料分別為石墨和鐵。
(5)①a電極的材料應為　　　　　　　　,電極反應式為　 。
②電解液c可以是　　　　(填字母)。
A.純水 B.NaCl溶液
C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液
③d為苯,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,在加入苯之前對電解液c應作何簡單處理 　　　　　　　　　　　　　　　　。能否將苯替換成CCl4 　　　　(填“能”或“否”),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)若c為Na2SO4溶液,當電解一段時間后看到白色Fe(OH)2沉淀,再反接電源電解,除了電極上看到氣泡外,另一明顯現象為 　。
制備Fe(OH)2的關鍵及防氧化裝置
(1)關鍵:溶液中不含O2等氧化性物質;制備過程中,保證生成的Fe(OH)2在密閉、隔絕空氣的體系中。
(2)常用裝置。
方法 裝置 要點
有機 覆蓋 層法 ①將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到FeSO4溶液液面以下; ②在液面上覆蓋一層苯或煤油,以防止空氣與Fe(OH)2接觸發生反應
還原 性氣 體保 護法 ①在裝置Ⅰ中生成 FeSO4 溶液,并利用生成的H2將裝置內的空氣排盡; ②關閉止水夾K,把 FeSO4溶液壓入裝置Ⅱ中與NaOH溶液混合
電解 法 用鐵作陽極,電解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆蓋苯(或煤油),電解時,在兩極間最先觀察到白色沉淀
考點二　亞鐵鹽及鐵鹽
1.亞鐵鹽與鐵鹽的性質
項目 亞鐵鹽(Fe2+) 鐵鹽(Fe3+)
顏色 淺綠色(溶液) 黃色(溶液)
氧化性 與還原 性 弱氧化性:與Zn反應的離子方程式為 　　　　　　　　。 較強的還原性:與Cl2反應的離子方程式為 　　　　　　　　　 通常表現較強的　　　　性,與Cu、I-反應的離子方程式為　　　　　、 　　　　　　　　　　　　
水解 水解使溶液呈酸性 Ksp=2.6×10-39,極易水解,只存在于酸性較強的溶液中
溶液配 制與保 存 加少量　　　　,防止其被氧化;加少量的相應酸,防止其　　　　 將氯化鐵固體先溶于較濃的鹽酸中,然后再稀釋至所需濃度
檢驗 (1)無明顯現象溶液變　　　色; (2)產生　　　　,迅速變成　　　　色,最終變為　　　　色; (3)生成藍色沉淀 (1)溶液變　　　　色; (2)產生紅褐色沉淀; (3)　　　
2.幾種重要的鐵鹽及其應用
鐵鹽 名稱或俗名 應用
FeSO4·7H2O 綠礬 用作補血劑及植物補鐵劑
K2FeO4 高鐵酸鉀 用作水處理劑或制作高能電池
(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O 莫爾鹽(或摩爾鹽) 用于冶金、電鍍及織物媒染劑
(NH4)2SO4·Fe2(SO4)3·24H2O 鐵銨礬 測定鹵素的指示劑
K3[Fe(CN)6] 鐵氰化鉀,俗稱赤血鹽 用于檢驗Fe2+
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)金屬陽離子只有氧化性,不可能有還原性。(　　)
(2)向某溶液中,滴加氯水,再滴加KSCN溶液,溶液顯紅色,該溶液中一定含Fe2+。(　　)
(3)pH=7的溶液中可能大量存在Fe3+、Cl-、K+、S。(　　)
(4)利用Fe3+易水解的性質,工業上常用調節pH的方法除去溶液中的鐵離子。(　　)
(5)將Fe(NO3)2晶體樣品溶于稀硫酸后,滴加KSCN溶液,觀察溶液是否變紅色,可檢驗 Fe(NO3)2 晶體是否已氧化變質。(　　)
(6)向氯化鐵溶液中滴加酸性KMnO4溶液,若酸性KMnO4溶液褪色,證明溶液中混有氯化亞鐵。(　　)
(7)向某溶液中滴加KSCN溶液,出現紅色沉淀,證明溶液中存在Fe3+。(　　)
一、亞鐵鹽、鐵鹽的性質
1.(2024·江蘇蘇州期末)鐵及其化合物是中學化學中一類重要的物質。下列關于鐵元素的敘述正確的是(　　)
[A] 配制FeCl3溶液時為抑制其水解,需要把FeCl3固體先溶于稀硫酸,再加水稀釋到需要的濃度
[B] 保存FeCl2溶液常常加一些鐵粉,其目的是抑制Fe2+水解生成Fe(OH)2
[C] 25 ℃時,pH=0的溶液中,Al3+、N、N、Fe2+可以大量共存
[D] FeSO4溶液中加入H2O2溶液時,Fe2+表現還原性
2.(2025·上海階段檢測)下列實驗操作對應的現象和結論都正確的是(　　)
選項 實驗操作 現象 結論
[A] 向食品脫氧劑樣品(含還原鐵粉)中加入稀硫酸后滴加酸性KMnO4溶液 溶液紫紅色褪去 食品脫氧劑樣品中含Fe2+
[B] 向FeSO4溶液中滴入KSCN溶液再滴加H2O2溶液 加入H2O2溶液后溶液變成紅色 Fe2+既有氧化性又有還原性
[C] 向FeCl3溶液中加入銅片 溶液變為藍色 金屬鐵比銅活潑
[D] 向FeCl3溶液中加入KI溶液后滴加幾滴淀粉溶液 溶液變為藍色 氧化性:Fe3+>I2
二、應用Fe2+、Fe3+的性質除雜
3.除去括號中的雜質,并寫出反應的離子方程式。
(1)FeCl2(FeCl3),除雜方法:　 , 離子方程式為　 。
(2)FeCl3(FeCl2),除雜方法:　 , 離子方程式為　 。
(3)Fe2(SO4)3(FeSO4),除雜方法:　　　　　　　　　　　　,離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)FeCl2(Cu2+),除雜方法:　 , 離子方程式為　 。
(5)CuCl2溶液(FeCl2),除雜方法: 　。
三、Fe2+和Fe3+的檢驗
4.下列有關反應現象及實驗結論的說法正確的是(　　)
[A] 在氯水中加入過量鐵粉,充分反應后滴加KSCN溶液,溶液變紅
[B] 向某溶液中滴加氯水后再加入KSCN溶液,溶液呈紅色,則原溶液中一定含有Fe2+
[C] 在溶液中滴加KSCN溶液,溶液顯紅色,證明原溶液中有Fe3+,無Fe2+
[D] 在久置的FeSO4溶液中加入酸性KMnO4溶液,紫色褪去,說明FeSO4未完全變質
5.選擇合適試劑完成甲、乙兩組實驗。
甲組:檢驗含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+。
乙組:檢驗含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。
下列試劑及加入順序能達到實驗目的的是(　　)
選項 甲組 乙組
[A] 新制氯水、KSCN溶液 KSCN溶液
[B] 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液
[C] 酸性KMnO4溶液 溴水
[D] 溴水 酸性KMnO4溶液
考點三　鐵及其化合物的轉化
1.鐵及其化合物的轉化關系——鐵的“價—類”二維圖
(1)“價—類”二維圖體現了物質類別和核心元素化合價兩個角度的相關物質的轉化關系。
(2)鐵的“價—類”二維圖信息解讀。
①橫向變化體現了同價態、不同物質類別(氧化物、鹽、堿)之間的轉化。
a.堿性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H+)轉化為鹽。
b.Fe2+、Fe3+與堿(OH-)反應生成對應的堿。
c.難溶性的堿易分解生成對應的氧化物,但難溶性的堿性氧化物一般不與水反應生成對應的堿。
②縱向變化體現了不同價態、同物質類別之間的轉化,主要體現物質的氧化性或還原性。
③斜向變化體現了不同價態、不同物質類別之間的轉化,主要體現物質的氧化性或還原性。
2.用離子方程式表示相應的轉化關系
Fe2+Fe3+
①2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-;
②　 ;
③　 ;
④　 ;
⑤2Fe3++Fe3Fe2+;
⑥Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+;
⑦　 。
　[理解·辨析] 判斷正誤
　(1)FeCl3、FeCl2均能通過化合反應制取。(　　)
(2)Fe(OH)2與稀硝酸、Fe(OH)3與HI溶液均發生中和反應,生成相應的鹽和水。(　　)
(3)由于鐵的氧化物均不能與水反應,所以Fe(OH)2、Fe(OH)3只能通過復分解反應得到。(　　)
(4)鐵與氧化性酸反應都會被氧化為Fe3+。(　　)
(5)Fe(OH)2置于坩堝中高溫分解得到黑色的FeO。(　　)
一、鐵及其化合物轉化
1.鐵及其化合物的“價—類”二維圖如下。
回答下列問題。
(1)預測Fe2+既有氧化性又有還原性,依據是 　。
(2)檢驗溶液中是否含有Fe3+,常用的試劑是　　　　　　　　　　　(填化學式)。
(3)鐵粉高溫下和水蒸氣反應的化學方程式為 　 。
(4)白色的Fe(OH)2在空氣中極不穩定,最終變為紅褐色物質,用化學用語解釋其原因:
　。
(5)利用FeCl3溶液和覆銅板制作圖案:取一小塊覆銅板,用油性筆在覆銅板上畫上設計好的圖案,然后浸入盛有FeCl3溶液的小燒杯中。過一段時間后,取出覆銅板并用水清洗干凈。反應的離子方程式為 　。
二、含鐵化合物的提純與制備
2.從某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工業廢液中回收銅并制備氯化鐵晶體的流程如圖所示:
下列說法正確的是(　　)
[A] 試劑a是鐵、試劑b是稀硫酸
[B] 操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用儀器相同
[C] 試劑c是氯氣,相應的反應為2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
[D] 用酸性KMnO4溶液可檢驗溶液W中是否含有Fe2+
3.某實驗小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)的裝置如圖所示(加熱及夾持裝置略)。下列說法錯誤的是(　　)
[A] 分液漏斗中溶液可以為濃鹽酸
[B] 丙裝置中發生的反應:3Cl2+2Fe3++8OH-2Fe+6Cl-+8H+
[C] K2FeO4凈水原理:4Fe+10H2O4Fe(OH)3(膠體)+3O2↑+8OH-
[D] 丁裝置起到吸收尾氣并防止倒吸的作用
4.(2024·黑龍江大慶期中)以硫鐵礦(主要成分為FeS2,還有少量CuS、SiO2)為原料,制備硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)和軟磁性材料αFe2O3的工藝流程如圖所示。
回答下列問題。
(1)焙燒后得到的固體主要成分為Fe2O3,寫出焙燒過程主要反應的化學方程式:　　　
　　　　　　　　,為提高焙燒的速率,可采取的措施是　 (寫一條即可)。
(2)試劑X是　　　　　　　　(填化學式)。
(3)焙燒產生的SO2會污染環境,用足量氨水吸收SO2,寫出該反應的離子方程式:
　 。
(4)從“還原”得到的溶液中獲得硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)的操作:　 、
　　　　　　　　　、過濾、洗滌、干燥。
(5)“沉鐵”操作是將提純后的FeSO4溶液與 NH3·H2ONH4HCO3混合溶液反應,生成 FeCO3沉淀。寫出該反應的離子方程式: 　。
三、工藝流程中含鐵雜質的去除
5.從工業含鎳廢液(主要成分是Ni2+和Fe2+,還含有少量Mg2+、Co2+)為原料制取NiSO4·6H2O的過程如圖:
已知不同金屬離子生成氫氧化物沉淀所需的pH如下表。
項目 Fe3+ Fe2+ Ni2+ Co2+ Mg2+
開始沉淀的pH 2.7 7.0 7.1 7.6 9.3
完全沉淀的pH 3.7 9.6 9.2 9.2 10.8
(1)第一步中加入H2O2的目的是　　　　　　　　　　　　　,發生主要反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)加入NiO能除去Fe的原因為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,除了NiO外,還可以選擇　　　　　　　　　來達到相同的目的,此一步需調節溶液pH的范圍為　　　　　　　　　　　　。
(3)根據上述思路設計實驗方案除去CuCl2溶液中混有的少量FeCl2: 　。
無機化工流程中除去雜質中的含鐵物質的一般步驟:
第一步,酸浸,將鐵的氧化物等轉化為鐵鹽(或亞鐵鹽);
第二步,根據實際的工藝目的選擇加入H2O2等氧化劑將亞鐵鹽轉化為鐵鹽;
第三步,調節溶液pH將鐵鹽轉化為氫氧化鐵沉淀;
第四步,過濾除去。
1.判斷正誤。
(1)(2024·浙江6月選考)FeO有還原性,能被氧化成Fe3O4。(　　)
(2)(2024·山東卷)鐵粉可用作食品脫氧劑。(　　)
(3)(2024·黑吉遼卷)用K3[Fe(CN)6]溶液檢驗NaBr溶液中是否含有Fe2+。(　　)
(4)(2023·新課標卷)古壁畫顏料中所用的鐵紅,其成分為Fe2O3。(　　)
2.(2024·新課標卷,9)實驗室中利用如圖裝置驗證鐵與水蒸氣反應。下列說法錯誤的是(　　)
[A] 反應為3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)
[B] 酒精燈移至濕棉花下方實驗效果更好
[C] 用火柴點燃肥皂泡檢驗生成的氫氣
[D] 使用硬質玻璃試管盛裝還原鐵粉
3.(2023·浙江6月選考,3)氯化鐵是一種重要的鹽,下列說法不正確的是(　　)
[A] 氯化鐵屬于弱電解質
[B] 氯化鐵溶液可腐蝕覆銅板
[C] 氯化鐵可由鐵與氯氣反應制得
[D] 氯化鐵溶液可制備氫氧化鐵膠體
4.(2023·江蘇卷,11)室溫下,探究0.1 mol ·L-1 FeSO4溶液的性質,下列實驗方案能達到探究目的的是(　　)
選項 探究目的 實驗方案
[A] 溶液中是否含有Fe3+ 向2 mL FeSO4溶液中滴加幾滴新制氯水,再滴加KSCN溶液,觀察溶液顏色變化
[B] Fe2+是否有還原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加幾滴酸性KMnO4溶液,觀察溶液顏色變化
[C] Fe2+是否水解 向2 mL FeSO4溶液中滴加2～3滴酚酞溶液,觀察溶液顏色變化
[D] Fe2+能否催化H2O2分解 向2 mL 5% H2O2溶液中滴加幾滴FeSO4溶液,觀察氣泡產生情況
5.(2022·天津卷,15)氯化鐵是重要的化工原料。針對氯化鐵的實驗室的制備方法,回答下列問題。
Ⅰ.FeCl3·6H2O的制備
制備流程圖如圖所示。
(1)將廢鐵屑分批加入稀鹽酸中,至鹽酸反應完全。判斷反應完全的現象為　 。
含有少量銅的廢鐵屑比純鐵屑反應快,原因為 　 。
(2)操作①所必需的玻璃儀器中,除燒杯外還有
　　　　　　　　　　　　。
(3)檢驗FeCl3溶液中是否殘留Fe2+的試劑是
　　　　　　　　　　　　。
(4)為增大FeCl3溶液的濃度,向稀FeCl3溶液中加入純鐵粉后通入Cl2。此過程中發生的主要反應的離子方程式為 　 。
(5)操作②為 　。
Ⅱ.由FeCl3·6H2O制備無水FeCl3
將FeCl3·6H2O與液體SOCl2混合并加熱,制得無水FeCl3。已知SOCl2沸點為77 ℃,反應的化學方程式為FeCl3·6H2O+6SOCl2FeCl3+6SO2↑+12HCl↑,裝置如圖所示(夾持和加熱裝置略)。
(6)儀器A的名稱為　　　　　　,其作用為　 　　　　　　　　　　　　。
NaOH溶液的作用是　 。
(7)干燥管中無水CaCl2不能換成堿石灰,原因是 　　　　　　　　　　　　。
(8)由下列結晶水合物制備無水鹽,適宜使用上述方法的是　　　　(填字母)。
a.ZnCl2·H2O
b.CuSO4·5H2O
c.Na2S2O3·5H2O
第2講　鐵及其化合物
考點一　鐵單質及其氧化物、氫氧化物
必備知識整合
一、1.(1)①四　Ⅷ　②3d64s2　(2)化合　四
2.銀白　磁體
3.Fe+2H+Fe2++H2↑　鈍化　+3　Fe+Cu2+Fe2++Cu　2Fe3++Fe3Fe2+
二、1.黑色　紅棕色　黑色　不溶于水　不溶于水　不溶于水
+2　+3　+2、+3
2.(1)Fe3O4　(2)FeO+2H+Fe2++H2O　Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O　(3)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3
三、白　紅褐　白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色　紅褐色
[理解·辨析] (1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)×　(9)√
關鍵能力提升
1.D　濃硫酸與Fe在常溫時發生鈍化,不是不反應,A錯誤;鐵與I2反應時生成FeI2,B錯誤;Fe2O3為紅棕色粉末,C錯誤;鐵在純氧中燃燒生成Fe3O4,鐵高溫下和水蒸氣反應生成Fe3O4和H2,D正確。
2.C　FeO在空氣中加熱也可轉化為Fe3O4,A錯誤;Fe3O4是一種純凈物,化合價是一種復合化合價,B錯誤;在1 400 ℃以上的溫度下加熱Fe2O3時,Fe2O3會部分失去氧,生成Fe3O4,說明四氧化三鐵熱穩定性強,C正確;Fe3O4與稀硝酸反應,Fe2+能被稀硝酸氧化為Fe3+,離子方程式為3Fe3O4+28H++N9Fe3++14H2O+NO↑,D錯誤。
3.【答案】 ①⑥　④⑤⑦⑧⑨　②③
【解析】
4.(1)提供水蒸氣,使之與還原鐵粉在高溫下發生反應
(2)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(3)集中火焰,產生高溫　A　用水蒸氣排盡裝置中的空氣
(4)收集氣體
5.C　加入鐵粉至不再發生反應,故生成Fe2+,發生的反應為①Fe+4H++NFe3++、NO↑+2H2O、②2Fe3++Fe3Fe2+、③Fe+2H+Fe2++H2↑,加入4 mol Fe,放出的氣體中H2占22.4 L(標準狀況),故反應①消耗Fe為 2 mol,H+為8 mol,N為2 mol,反應②消耗Fe為1 mol,反應③消耗Fe為1 mol,消耗H+為 2 mol,因此原溶液中HNO3為2 mol,
H2SO4為4 mol。由分析可知,反應中先后共發生了三個離子反應,A錯誤;原溶液中H2SO4為4 mol,B錯誤;原溶液中HNO3為2 mol,C正確;反應中消耗HNO32 mol,則生成NO為
2 mol,D錯誤。
6.Fe+4HNO3Fe(NO3)3+NO↑+2H2O　3Fe+8HNO33Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O　鈍化　Fe+6HNO3(濃)Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O　2Fe+6H2SO4(濃)Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
7.C　n(HCl)=0.14 L×0.5 mol/L=0.07 mol,n(Cl2)==0.002 5 mol,反應中HCl中的H與氧化物中的O全部結合生成H2O,則氧化物中n(O)=×n(HCl)=×0.07 mol=0.035 mol,反應后溶液成分為FeCl3,n(Cl-)=0.07 mol+0.002 5 mol×2=0.075 mol,則 n(Fe)=0.075 mol×=
0.025 mol,所以 n(Fe)∶n(O)=0.025 mol∶0.035 mol=5∶7,該氧化物的化學式為Fe5O7。
8.【答案】 (1)K2Cr2O7會氧化溶液中的Cl-,影響測定[或K2Cr2O7+6HCl+4H2SO4Cr2(SO4)3+3Cl2↑+K2SO4+7H2O]
(2)FeO1.2
(3)能
【解析】 (1)鹽酸具有還原性,能被強氧化性的物質K2Cr2O7氧化,所以用K2Cr2O7氧化二價鐵時,氯離子被氧化,導致二價鐵的測定值偏大,x值偏小,發生反應的化學方程式為K2Cr2O7+6HCl+4H2SO4Cr2(SO4)3+3Cl2↑+K2SO4+7H2O。
(2)取1.504 g樣品用足量的H2還原,得固體1.120 g,得到的固體是Fe,n(Fe)==
0.02 mol,FeOx中n(O)==0.024 mol,則Fe、O的物質的量之比等于其個數之比,為0.02 mol∶0.024 mol=1∶1.2,所以其化學組成為FeO1.2。
(3)樣品中+2價的鐵元素被氧化為+3價,根據得失電子守恒得n(Fe2+)=
=0.012 mol,設1 mol FeOx中n(Fe2+)=a mol,n(Fe3+)=(1-a) mol,根據化合物中各元素正負化合價的代數和為0得①2a+3(1-a)=2x、②n(Fe2+)=×
a mol=0.012 mol,根據①②得a=0.6,x=1.2,所以該礦石的化學組成為FeO1.2。
9.(1)稀硫酸、鐵粉
(2)煮沸
(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2而被氧化　苯(或煤油)
(4)打開　關閉　稀硫酸與鐵粉反應產生的H2排出了裝置中的空氣
(5)①Fe　Fe-2e-Fe2+　②BC　③隔絕空氣,防止生成的Fe(OH)2被氧化　加熱煮沸,排出溶解的O2　否　CCl4比FeSO4溶液的密度大,在下層,無法隔絕空氣
(6)白色沉淀迅速變為灰綠色,最后變成紅褐色
考點二　亞鐵鹽及鐵鹽
必備知識整合
1.Zn+Fe2+Fe+Zn2+　2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-　氧化　2Fe3++CuCu2++2Fe2+　2Fe3++2I-2Fe2++I2　鐵粉　水解　紅　白色絮狀沉淀　灰綠　紅褐
紅　顯紫色
[理解·辨析] (1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　
(6)×　(7)×
關鍵能力提升
1.D　把FeCl3固體溶于稀硫酸,會引入雜質,需要把FeCl3固體先溶于濃鹽酸,再加水稀釋到需要的濃度,A錯誤;Fe2+易被氧化為Fe3+,保存FeCl2溶液常常加一些鐵粉,其目的是防止Fe2+被氧化,B錯誤;pH=0的溶液顯酸性,H+、N、Fe2+發生氧化還原反應,不能大量共存,C錯誤;Fe2+可被H2O2氧化,發生的離子反應為2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,Fe2+表現還原性,D正確。
2.D　向食品脫氧劑樣品(含還原鐵粉)中加入硫酸后,鐵粉會與硫酸反應生成FeSO4,酸性KMnO4溶液為強氧化劑,會氧化Fe2+,則滴加酸性KMnO4溶液,紫紅色褪去,不能說明食品脫氧劑樣品中含Fe2+,A錯誤;向FeSO4溶液中滴入KSCN溶液,無明顯現象,再滴加H2O2溶液,H2O2會將Fe2+氧化為Fe3+,則加入H2O2溶液后溶液變成紅色,說明Fe2+有還原性,B錯誤;向FeCl3溶液加入銅片會發生反應2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,看到溶液變藍,得到結論為FeCl3的氧化性大于CuCl2,C錯誤;向FeCl3溶液中加入KI溶液后滴加幾滴淀粉溶液,FeCl3溶液會與KI溶液反應生成FeCl2和I2,則溶液變為藍色,得到結論為氧化性Fe3+>I2,D正確。
3.(1)加入過量鐵粉　2Fe3++Fe3Fe2+
(2)加入氯水(或通入Cl2)　2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
(3)滴加H2O2溶液　2Fe2++H2O2+2H+2H2O+2Fe3+
(4)加入過量鐵粉,過濾　Fe+Cu2+Cu+Fe2+
(5)先向溶液中加入氧化劑(如H2O2溶液、氯水),然后向混合液中加入CuO或Cu(OH)2,調pH,促進Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀,靜置,過濾
4.D　鐵粉過量,最終生成物為FeCl2,不能使KSCN溶液變紅,故A錯誤;溶液中可能存在Fe3+,也能產生相同的現象,故B錯誤;Fe2+遇KSCN溶液沒有明顯現象,不能說明是否含Fe2+,故C錯誤;Fe2+能與酸性KMnO4溶液反應使其褪色,但Fe3+不與酸性KMnO4溶液反應,故D正確。
5.B　甲組,檢驗含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+,Fe2+具有還原性,能使酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色,Fe3+不能使酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色,所以檢驗是否含有Fe2+可以選用酸性KMnO4溶液或溴水,不能選擇KSCN溶液;乙組,檢驗含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+,Fe3+遇到KSCN溶液會變紅色,而Fe2+不能使KSCN溶液變色,所以檢驗是否含有Fe3+,可以選用KSCN溶液,不能選擇酸性KMnO4溶液、溴水,故B正確。
考點三　鐵及其化合物的轉化
必備知識整合
2.②3Fe2++4H++N3Fe3++2H2O+NO↑　
③2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O　④5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O　⑦2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+
[理解·辨析] (1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
關鍵能力提升
1.【答案】 (1)Fe2+中Fe的化合價為+2價,可以升高,也可以降低
(2)KSCN溶液
(3)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(5)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
【解析】 (1)Fe2+中Fe的化合價為+2價,可以升高,也可以降低,所以Fe2+既有氧化性又有還原性。
(2)Fe3+遇KSCN溶液顯紅色,所以檢驗溶液中的Fe3+,常用的試劑是KSCN溶液。
(3)高溫下Fe與H2O(g)反應的化學方程式為3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。
(4)白色的Fe(OH)2在空氣中被氧氣氧化生成紅褐色的 Fe(OH)3,化學方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。
(5)在覆銅板上制作圖案過程中發生反應的離子方程式為2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。
2.C　從含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工業廢液中回收銅,工業廢液中加入的過量試劑a為鐵,操作Ⅰ為過濾,得到的濾渣Y為Fe、Cu,濾液X為FeCl2溶液,濾渣Y中加入的試劑b為鹽酸,溶解過量的Fe生成FeCl2溶液,Cu不溶,操作Ⅱ為過濾,得到Cu和濾液Z,濾液Z為FeCl2溶液,濾液Z和X合并后通入Cl2,FeCl2被氧化成FeCl3,蒸發結晶,過濾,洗滌,干燥得到FeCl3晶體。最終得到的物質為FeCl3,則b為鹽酸,若為硫酸會引入硫酸根離子雜質,故A錯誤;操作Ⅰ、操作Ⅱ是過濾,操作Ⅲ是蒸發結晶、過濾等,所用儀器不同,故B錯誤;濾液X和濾液Z中均含有FeCl2,試劑c為Cl2,將FeCl2氧化為FeCl3,反應的離子方程式為2Fe2++Cl22Cl-+2Fe3+,故C正確;Fe2+、Cl-都可以被酸性 KMnO4溶液氧化,用酸性KMnO4溶液不能檢驗溶液W中是否含有Fe2+,故D錯誤。
3.B　甲裝置中生成Cl2,Cl2通過乙裝置凈化后進入丙裝置和KOH、FeCl3反應生成K2FeO4,尾氣有毒,使用堿液吸收。濃鹽酸和MnO2加熱反應可以生成Cl2,A正確;丙裝置中Cl2和KOH、FeCl3反應生成K2FeO4,3Cl2+2Fe3++16OH-2Fe+6Cl-+8H2O,B錯誤;K2FeO4具有強氧化性,能滅菌,且生成的FeCl3可以水解生成Fe(OH)3膠體而能加速水中懸浮顆粒沉降,凈水原理為4Fe+10H2O4Fe(OH)3(膠體)+3O2↑+8OH-,C正確;Cl2能與堿液反應,丁裝置起到吸收尾氣并防止倒吸的作用,D正確。
4.【答案】 (1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2　將硫鐵礦粉碎等(合理即可)
(2)Fe
(3)SO2+2NH3·H2O2N+S+H2O
(4)蒸發濃縮　冷卻結晶
(5)Fe2++HC+NH3·H2OFeCO3↓+N+H2O
【解析】 (1)硫鐵礦在空氣中焙燒,空氣中氧氣參與反應,生成SO2和Fe2O3,化學方程式為4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,為提高焙燒的速率,可采取的措施有將硫鐵礦粉碎等。
(2)為了不引入新的雜質,加入試劑X是Fe,將Fe2(SO4)3還原為FeSO4。
(3)用足量氨水吸收SO2的離子方程式為SO2+2NH3·H2O2N+S+H2O。
(4)從“還原”得到的FeSO4溶液中獲得硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)的操作是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥。
(5)“沉鐵”操作是將提純后的FeSO4溶液與 NH3·H2ONH4HCO3混合溶液反應,HC電離生成H+和C,C和Fe2+生成FeCO3沉淀,H+與NH3·H2O反應生成N,故該反應的離子方程式為Fe2++HC+NH3·H2OFeCO3↓+N+H2O。
5.【答案】 (1)把Fe2+氧化為Fe3+　2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O
(2)加入NiO消耗溶液中的H+且不引入雜質離子　NiCO3[或Ni(OH)2]　3.7≤pH<7.1
(3)先通入適量Cl2(或加入適量H2O2),再向混合溶液中加入足量的CuO[或CuCO3或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3],充分反應后過濾
【解析】 (1)“氧化”時,主要是利用過氧化氫把Fe2+氧化為Fe3+,然后通過調節pH使其轉化為沉淀而除去,發生主要反應的離子方程式為2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O。
(2)Fe3+水解生成Fe(OH)3和H+,NiO可以消耗H+,使水解平衡正向移動,則加入NiO能除去Fe的原因為加入NiO消耗溶液中的H+且不引入雜質離子;根據以上原理選用NiCO3或Ni(OH)2都可以達到相同的目的。根據金屬離子開始沉淀的pH和完全沉淀的pH分析,因不能沉淀Ni2+,應調節溶液pH的范圍為3.7≤pH<7.1。
真題驗收
1.【答案】 (1)√　(2)√　(3)√　(4)√
【解析】 (1)FeO有還原性,其中鐵元素為+2價,用適當的氧化劑可以將其氧化成更高價態的Fe3O4。(2)鐵粉具有還原性,能與O2反應,可延長食品的保質期,作食品脫氧劑。(3)溶液中含有Fe2+,可以與K3[Fe(CN)6]發生反應生成藍色沉淀。(4)Fe2O3為紅色,常被用作油漆、涂料、油墨和橡膠的紅色顏料,俗稱鐵紅。
2.B　鐵和水蒸氣在高溫下發生反應生成Fe3O4和H2,該反應的化學方程式為3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g),A正確;還原鐵粉與水蒸氣反應需要的溫度比濕棉花處產生水蒸氣需要的溫度高,所以酒精燈移至濕棉花下方實驗效果不好,B錯誤;用火柴點燃肥皂泡,若產生尖銳的爆鳴聲,則可檢驗生成的氣體為氫氣,C正確;由于該實驗中的反應要在高溫下發生,因此要使用硬質玻璃試管盛裝還原鐵粉,D正確。
3.A　氯化鐵能完全電離出鐵離子和氯離子,屬于強電解質,A錯誤;氯化鐵溶液與銅反應生成氯化銅和氯化亞鐵,可用來蝕刻銅板,B正確;氯氣具有強氧化性,氯氣與鐵單質加熱生成氯化鐵,C正確;向沸水中滴加氯化鐵飽和溶液,繼續煮沸至液體呈紅褐色,鐵離子發生水解反應可得到氫氧化鐵膠體,D正確。
4.B　檢驗溶液中是否含有Fe3+應直接向待測液中滴加KSCN溶液,向待測液中滴加新制氯水會將Fe2+氧化為Fe3+而干擾實驗,A錯誤;向2 mL FeSO4溶液中滴加幾滴酸性KMnO4溶液,若觀察到溶液紫色褪去,說明Fe2+有還原性,B正確;Fe2+發生水解反應Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+使溶液顯酸性,應向2 mL FeSO4溶液中滴加2~3滴紫色石蕊溶液,觀察溶液顏色變化,C錯誤;向2 mL 5% H2O2溶液中滴加幾滴 FeSO4溶液,Fe2+會被H2O2氧化為Fe3+,若產生氣泡有可能是Fe3+的催化作用,D錯誤。
5.【答案】 (1)不再有氣泡產生　Fe、Cu在稀鹽酸中形成原電池,增大反應速率
(2)漏斗、玻璃棒
(3)K3[Fe(CN)6]溶液
(4)2Fe3++Fe3Fe2+、2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
(5)在HCl氣流中蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到FeCl3·6H2O晶體
(6)球形冷凝管　冷凝回流SOCl2　吸收SO2、HCl等尾氣,防止污染環境
(7)堿石灰與SO2、HCl氣體反應,失去干燥作用
(8)a
【解析】 (1)鐵和稀鹽酸反應生成氫氣,反應完全的現象為無氣泡產生;含有少量銅的廢鐵屑比純鐵屑反應快,原因為Fe、Cu在稀鹽酸中形成原電池,增大反應速率。
(2)操作①為過濾,所必需的玻璃儀器中,除燒杯外還有漏斗、玻璃棒。
(3)K3[Fe(CN)6]溶液和Fe2+反應生成藍色沉淀,則檢驗FeCl3溶液中是否殘留Fe2+的試劑是K3[Fe(CN)6]溶液。
(4)向稀FeCl3溶液中加入純鐵粉后通入Cl2,此過程中發生的主要反應的離子方程式為2Fe3++Fe3Fe2+、2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。
(5)根據分析,操作②為溶液得到晶體過程,由于氯化鐵易水解,則操作為氯化鐵溶液經過在HCl氣流中蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到氯化鐵晶體。
(6)儀器A的名稱為球形冷凝管,其作用為冷凝回流,NaOH溶液的作用是吸收SO2、HCl,防止污染環境。
(7)干燥管中無水CaCl2不能換成堿石灰,原因是堿石灰與SO2、HCl氣體反應,失去干燥作用。
(8)根據裝置圖信息,該裝置適用于水解會生成揮發性物質的結晶水合物,適宜使用題述方法的是a。
(
第
17
頁
)(共158張PPT)
鐵及其化合物
第2講
1.掌握鐵的主要性質及應用。
2.知道不同價態的鐵的氧化物的主要性質和用途。
3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的性質及Fe(OH)2的制備方法。
4.能基于“價—類”二維圖理解鐵及其化合物的轉化關系并通過實驗探究掌握Fe2+與Fe3+的相互轉化。
5.掌握鐵鹽、亞鐵鹽的性質與檢驗。
(1)周期表位置與原子結構。
①周期表位置:位于元素周期表的第 周期第 族;是一種典型的變價金屬元素。
②原子結構。
價層電子排布式: 。
一、鐵單質
1.鐵元素概述
四
Ⅷ
3d64s2
原子結構示意圖:
(2)自然界存在。
主要以 態形式存在,在地殼中的含量居第 位,主要以赤鐵礦(Fe2O3)、磁鐵礦(Fe3O4)、菱鐵礦(FeCO3)、黃鐵礦(FeS2)等礦石存在。極少數的鐵單質存在于隕鐵中。
2.鐵的物理性質
色固體,熔點較高,具有良好的導熱、導電、延展性,能被 吸引。
必備知識整合
化合
銀白
磁體
四
3.鐵的化學性質
鐵是比較活潑的金屬,
還原性較強。
鈍化
+3
二、鐵的氧化物
1.物理性質
化學式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 — 鐵紅 磁性
氧化鐵
顏色、狀態 粉末 粉末 晶體
(有磁性)
水溶性
鐵的 化合價
黑色
紅棕色
黑色
不溶于水
不溶于水
不溶于水
+2
+3
+2、+3
2.化學性質
(1)FeO不穩定,在空氣中受熱,能迅速被氧化成 。
(2)與非氧化性酸反應:FeO、Fe2O3都屬于金屬氧化物,能溶于強酸。
FeO、Fe2O3溶于鹽酸的離子方程式: 、
。
(3)被強還原劑還原為單質,Fe2O3被CO、Al還原的化學方程式:
, 。
Fe3O4
三、鐵的氫氧化物的性質與轉化
白
紅褐
二者的轉化 Fe(OH)2被溶解在溶液中的氧氣氧化成Fe(OH)3,現象是
,最后變成 ,化學方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3
白色
絮狀沉淀迅速變成灰綠色
紅褐色
[理解·辨析]判斷正誤
(1)鐵的化學性質比較活潑,所以鐵在自然界中全部以化合態形式存在。
(　 　)
(2)Fe與鹽酸和Cl2反應都能得到FeCl2。(　 　)
(3)常溫下可用鐵制容器儲存、運輸濃硝酸、濃硫酸。(　 　)
(4)Fe與足量硫粉混合加熱制取Fe2S3。(　 　)
(5)Fe(OH)3在空氣中加熱分解生成Fe2O3,則Fe(OH)2在空氣中加熱分解生成FeO。(　 　)
×
×
√
×
×
(6)鐵表面自然形成的氧化層能保護內層金屬不被空氣氧化。(　 　)
(7)Fe3O4中的Fe有+2價和+3價,因此Fe3O4是FeO與Fe2O3的混合物。
(　 　)
×
×
×
√
1.鐵是日常生活中使用最廣泛的金屬,下列關于鐵的說法正確的是(　　)
[A] 常溫下濃硫酸與鐵不反應,故常溫下可用鐵制容器貯藏、貯運濃硫酸
[B] 鐵是較活潑的金屬,它與鹵素單質(X2)反應的生成物均為FeX3
[C] 鐵的氧化物均為黑色,不溶于水
[D] 鐵在純氧中燃燒或高溫下和水蒸氣反應均能得到Fe3O4
一、鐵及其氧化物的性質與應用
D
【解析】 濃硫酸與Fe在常溫時發生鈍化,不是不反應,A錯誤;鐵與I2反應時生成FeI2,B錯誤;Fe2O3為紅棕色粉末,C錯誤;鐵在純氧中燃燒生成Fe3O4,鐵高溫下和水蒸氣反應生成Fe3O4和H2,D正確。
2.鐵的氧化物有很多,在中學化學中經常提到的有FeO、Fe2O3和Fe3O4,而且在一定條件下它們之間是可以相互轉化的,例如:在1 400 ℃以上的溫度下加熱Fe2O3時,Fe2O3會部分失去氧,生成Fe3O4,下列有關說法正確的是(　　)
[A] FeO在空氣中加熱只轉化為Fe2O3
[B] Fe3O4常寫成FeO·Fe2O3,其中既有+2價的Fe,又有+3價的Fe,所以Fe3O4是一種混合物
[C] 熱穩定性:Fe2O3[D] Fe3O4與稀硝酸反應的離子方程式為Fe3O4+8H+ Fe2++2Fe3++4H2O
C
3.鐵有+2價、+3價兩種價態,單質鐵與　　　(填序號,下同)反應時只生成+3價鐵;與　　 　　反應時只生成+2價鐵;與　　　　反應時既生成+2價鐵也生成+3價鐵。
所選試劑:①Cl2　②O2　③H2O(g)　④S　⑤鹽酸　⑥稀硝酸(足量)　⑦稀硫酸　⑧CuSO4溶液 ⑨FeCl3溶液
①⑥
④⑤⑦⑧⑨
②③
【解析】
4.如圖所示的裝置可實現鐵和水蒸氣的反應。
(1)加熱濕棉花的目的是 　。
(2)寫出還原鐵粉處發生反應的化學方程式: 　。
(3)B處酒精燈上網罩的作用是　　　　　　　　　　　　,實驗開始時,應先點燃　　(填“A”或“B”)酒精燈,目的是　　　　　　　　　　　　　　。
(4)將產生的氣體導入肥皂液中的目的是 　　　　　　　　　　。
提供水蒸氣,使之與還原鐵粉在高溫下發生反應
集中火焰,產生高溫
A
用水蒸氣排盡裝置中的空氣
收集氣體
二、鐵與酸反應的規律
5.向一定量的稀硝酸和稀硫酸的混合溶液中,慢慢加入鐵粉至不再發生反應,反應中共加入4 mol Fe,放出的氣體中H2占22.4 L(標準狀況),下列說法正確的是(　　)
C
6.鐵與酸反應情況比較復雜,除了可與稀硫酸、鹽酸發生置換反應外,還能與強氧化性酸發生復雜的氧化還原反應。試完成反應的化學方程式。
酸 反應條件 化學方程式或現象
稀硝酸 Fe不足
Fe過量
濃硝酸、 濃硫酸 常溫 　　 　
加熱 　、

鈍化
三、鐵的氧化物組成分析
7.現有一定量的鐵的氧化物樣品,用140 mL 0.5 mol/L的鹽酸恰好使其完全溶解,所得溶液還能吸收標準狀況下氯氣56 mL,使其中的Fe2+全部轉化為Fe3+,該樣品可能的化學式是(　　)
[A] Fe2O3 [B] Fe3O4
[C] Fe5O7 [D] Fe4O5
C
8.為探究一種礦石(FeOx)的組成,已知礦石不含其他雜質,鐵元素呈+2、
+3價,氧元素為-2價。稱取1.504 g樣品用足量的稀硫酸溶解,所得溶液用
20 mL 0.100 mol/L的K2Cr2O7溶液恰好使+2價鐵元素氧化為+3價,同時鉻元素被還原為+3價。另取1.504 g樣品用足量的H2還原,得固體1.120 g。請回答下列問題。
(1)實驗用稀硫酸溶解礦石而不用鹽酸,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(用文字或用化學方程式表述均可)。
K2Cr2O7會氧化溶液中的Cl-,
影響測定[或K2Cr2O7+6HCl+4H2SO4 Cr2(SO4)3+3Cl2↑+K2SO4+7H2O]
(2)礦石的化學組成為　 。
FeO1.2
(3)若無“另取1.504 g樣品用足量的H2還原,得固體1.120 g”的數據,能否求得該礦石的組成 　　　　(填“能”或“否”)。
能
四、氫氧化亞鐵制備的實驗探究
9.由于Fe(OH)2易被氧化為Fe(OH)3,如何制備并避免被空氣氧化成為制備氫氧化亞鐵的關鍵步驟。某化學興趣小組同學設計以下實驗探究氫氧化亞鐵的制備。
[A組實驗]用FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應制備Fe(OH)2。
(1)用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時還需要加入　 。
(2)除去蒸餾水中溶解的O2常采用　　　　　　的方法。
稀硫酸、鐵粉
煮沸
(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再擠出NaOH溶液,這樣操作的理由是
　; 為了使沉淀能持續一段時間不變色,還可在FeSO4溶液上面加保護層,如　　　　　　　　等。
避免生成的Fe(OH)2
苯(或煤油)
沉淀接觸O2而被氧化
[B組實驗]選用稀硫酸、鐵粉、NaOH溶液進行實驗,裝置如圖。
(4)實驗時,先　　　　(填“打開”或“關閉”,下同)止水夾K,然后打開分液漏斗的玻璃塞和活塞,使稀硫酸與鐵粉反應,一段時間后,　　　　止水夾K,利用氫氣造成試管內的壓強增大,將FeSO4溶液壓至NaOH溶液中反應制得白色Fe(OH)2沉淀,且沉淀能持續一段時間不變色。沉淀能一段時間不變色的原因是　 　。
打開
關閉
稀硫酸與鐵粉反應產生的H2排出了裝置中的空氣
[C組實驗]利用電解實驗可以制得純凈的Fe(OH)2白色沉淀,如圖所示,已知兩電極的材料分別為石墨和鐵。
(5)①a電極的材料應為　　　,電極反應式為　 。
②電解液c可以是　　　　(填字母)。
A.純水 B.NaCl溶液
C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液
③d為苯,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,在加入苯之前對電解液c應作何簡單處理 　　　　　　　　　　　　　　　　。能否將苯替換成CCl4 　　　(填“能”或“否”),理由是　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　。
Fe
BC
隔絕空氣,防止生成的Fe(OH)2被氧化　
加熱煮沸,排出溶解的O2
否
CCl4比FeSO4溶液的密度大,
在下層,無法隔絕空氣
(6)若c為Na2SO4溶液,當電解一段時間后看到白色Fe(OH)2沉淀,再反接電源電解,除了電極上看到氣泡外,另一明顯現象為
　 。
白色沉淀迅速變為
灰綠色,最后變成紅褐色
歸納拓展
制備Fe(OH)2的關鍵及防氧化裝置
(1)關鍵:溶液中不含O2等氧化性物質;制備過程中,保證生成的Fe(OH)2在密閉、隔絕空氣的體系中。
歸納拓展
(2)常用裝置。
方法 裝置 要點
有機 覆蓋 層法 ①將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到FeSO4溶液液面以下;
②在液面上覆蓋一層苯或煤油,以防止空氣與Fe(OH)2接觸發生反應
還原 性氣 體保 護法 ①在裝置Ⅰ中生成 FeSO4 溶液,并利用生成的H2將裝置內的空氣排盡;
②關閉止水夾K,把FeSO4溶液壓入裝置Ⅱ中與NaOH溶液混合
歸納拓展
歸納拓展
電解法 用鐵作陽極,電解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆蓋苯(或煤油),電解時,在兩極間最先觀察到白色沉淀
項目 亞鐵鹽(Fe2+) 鐵鹽(Fe3+)
顏色 淺綠色(溶液) 黃色(溶液)
氧化性 與還 原性 弱氧化性:與Zn反應的離子方程式為 。 較強的還原性:與Cl2反應的離子方程式為 通常表現較強的 性,與Cu、I-反應的離子方程式為
、
1.亞鐵鹽與鐵鹽的性質
氧化
水解 水解使溶液呈酸性 Ksp=2.6×10-39,極易水解,只存在于酸性較強的溶液中
溶液配 制與保存 加少量 ,防止其被氧化;加少量的相應酸,防止其 將氯化鐵固體先溶于較濃的鹽酸
中,然后再稀釋至所需濃度
鐵粉
水解
紅
白色絮狀沉淀
灰綠
紅褐
紅
顯紫色
2.幾種重要的鐵鹽及其應用
鐵鹽 名稱或俗名 應用
FeSO4·7H2O 綠礬 用作補血劑及植物補鐵劑
K2FeO4 高鐵酸鉀 用作水處理劑或制作高能電池
(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O 莫爾鹽(或摩爾鹽) 用于冶金、電鍍及織物媒染劑
(NH4)2SO4·Fe2(SO4)3·24H2O 鐵銨礬 測定鹵素的指示劑
K3[Fe(CN)6] 鐵氰化鉀,俗稱赤 血鹽 用于檢驗Fe2+
[理解·辨析]判斷正誤
(1)金屬陽離子只有氧化性,不可能有還原性。(　 　)
(2)向某溶液中,滴加氯水,再滴加KSCN溶液,溶液顯紅色,該溶液中一定含
Fe2+。(　 　)
×
(4)利用Fe3+易水解的性質,工業上常用調節pH的方法除去溶液中的鐵離子。
(　 　)
×
×
√
(5)將Fe(NO3)2晶體樣品溶于稀硫酸后,滴加KSCN溶液,觀察溶液是否變紅色,可檢驗 Fe(NO3)2 晶體是否已氧化變質。(　 　)
(6)向氯化鐵溶液中滴加酸性KMnO4溶液,若酸性KMnO4溶液褪色,證明溶液中混有氯化亞鐵。(　 　)
(7)向某溶液中滴加KSCN溶液,出現紅色沉淀,證明溶液中存在Fe3+。(　 　)
×
×
×
D
一、亞鐵鹽、鐵鹽的性質
2.(2025·上海階段檢測)下列實驗操作對應的現象和結論都正確的是(　　)
D
選項 實驗操作 現象 結論
[A] 向食品脫氧劑樣品(含還原鐵粉)中加入稀硫酸后滴加酸性KMnO4溶液 溶液紫 紅色褪去 食品脫氧劑樣品中含Fe2+
[B] 向FeSO4溶液中滴入KSCN溶液再滴加H2O2溶液 加入H2O2溶液后溶液變成紅色 Fe2+既有氧化性又有還原性
[C] 向FeCl3溶液中加入銅片 溶液變為藍色 金屬鐵比銅活潑
[D] 向FeCl3溶液中加入KI溶液后滴加幾滴淀粉溶液 溶液變為藍色 氧化性:Fe3+>I2
二、應用Fe2+、Fe3+的性質除雜
3.除去括號中的雜質,并寫出反應的離子方程式。
(1)FeCl2(FeCl3),除雜方法:　 ,離子方程式為
　 。
(2)FeCl3(FeCl2),除雜方法:　 ,離子方程式為
　 。
(3)Fe2(SO4)3(FeSO4),除雜方法:　　　　　　　　　　　　,離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
加入過量鐵粉
加入氯水(或通入Cl2)
滴加H2O2溶液
(4)FeCl2(Cu2+),除雜方法:　 ,離子方程式為
　 。
(5)CuCl2溶液(FeCl2),除雜方法:
　。
加入過量鐵粉,過濾
先向溶液中加入氧化劑(如H2O2溶液、氯水),然后向混合液中加入CuO或Cu(OH)2,調pH,促進Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀,靜置,過濾
三、Fe2+和Fe3+的檢驗
4.下列有關反應現象及實驗結論的說法正確的是(　　)
[A] 在氯水中加入過量鐵粉,充分反應后滴加KSCN溶液,溶液變紅
[B] 向某溶液中滴加氯水后再加入KSCN溶液,溶液呈紅色,則原溶液中一定含有Fe2+
[C] 在溶液中滴加KSCN溶液,溶液顯紅色,證明原溶液中有Fe3+,無Fe2+
[D] 在久置的FeSO4溶液中加入酸性KMnO4溶液,紫色褪去,說明FeSO4未完全變質
D
【解析】 鐵粉過量,最終生成物為FeCl2,不能使KSCN溶液變紅,故A錯誤;溶液中可能存在Fe3+,也能產生相同的現象,故B錯誤;Fe2+遇KSCN溶液沒有明顯現象,不能說明是否含Fe2+,故C錯誤;Fe2+能與酸性KMnO4溶液反應使其褪色,但Fe3+不與酸性KMnO4溶液反應,故D正確。
5.選擇合適試劑完成甲、乙兩組實驗。
甲組:檢驗含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+。
乙組:檢驗含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。
下列試劑及加入順序能達到實驗目的的是(　　)
選項 甲組 乙組
[A] 新制氯水、KSCN溶液 KSCN溶液
[B] 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液
[C] 酸性KMnO4溶液 溴水
[D] 溴水 酸性KMnO4溶液
B
【解析】 甲組,檢驗含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+,Fe2+具有還原性,能使酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色,Fe3+不能使酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色,所以檢驗是否含有Fe2+可以選用酸性KMnO4溶液或溴水,不能選擇KSCN溶液;乙組,檢驗含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+,Fe3+遇到KSCN溶液會變紅色,而Fe2+不能使KSCN溶液變色,所以檢驗是否含有Fe3+,可以選用KSCN溶液,不能選擇酸性KMnO4溶液、溴水,故B正確。
1.鐵及其化合物的轉化關系——鐵的“價—類”二維圖
(1)“價—類”二維圖體現了物質類別和核心元素化合價兩個角度的相關物質的轉化關系。
(2)鐵的“價—類”二維圖信息解讀。
①橫向變化體現了同價態、不同物質類別(氧化物、鹽、堿)之間的轉化。
a.堿性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H+)轉化為鹽。
b.Fe2+、Fe3+與堿(OH-)反應生成對應的堿。
c.難溶性的堿易分解生成對應的氧化物,但難溶性的堿性氧化物一般不與水反應生成對應的堿。
②縱向變化體現了不同價態、同物質類別之間的轉化,主要體現物質的氧化性或還原性。
③斜向變化體現了不同價態、不同物質類別之間的轉化,主要體現物質的氧化性或還原性。
2.用離子方程式表示相應的轉化關系
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)FeCl3、FeCl2均能通過化合反應制取。(　 　)
(2)Fe(OH)2與稀硝酸、Fe(OH)3與HI溶液均發生中和反應,生成相應的鹽和水。(　 　)
(3)由于鐵的氧化物均不能與水反應,所以Fe(OH)2、Fe(OH)3只能通過復分解反應得到。(　 　)
(4)鐵與氧化性酸反應都會被氧化為Fe3+。(　 　)
(5)Fe(OH)2置于坩堝中高溫分解得到黑色的FeO。(　 　)
√
×
×
×
×
1.鐵及其化合物的“價—類”二維圖如下。
一、鐵及其化合物轉化
回答下列問題。
(1)預測Fe2+既有氧化性又有還原性,依據是
　。
Fe2+中Fe的化合價為+2價,
【解析】 (1)Fe2+中Fe的化合價為+2價,可以升高,也可以降低,所以Fe2+既有氧化性又有還原性。
可以升高,也可以降低
(2)檢驗溶液中是否含有Fe3+,常用的試劑是　　　　　　　(填化學式)。
【解析】 (2)Fe3+遇KSCN溶液顯紅色,所以檢驗溶液中的Fe3+,常用的試劑是KSCN溶液。
KSCN溶液
(3)鐵粉高溫下和水蒸氣反應的化學方程式為 　。
(4)白色的Fe(OH)2在空氣中極不穩定,最終變為紅褐色物質,用化學用語解釋其原因: 　。
(5)利用FeCl3溶液和覆銅板制作圖案:取一小塊覆銅板,用油性筆在覆銅板上畫上設計好的圖案,然后浸入盛有FeCl3溶液的小燒杯中。過一段時間后,取出覆銅板并用水清洗干凈。
反應的離子方程式為 　。
二、含鐵化合物的提純與制備
2.從某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工業廢液中回收銅并制備氯化鐵晶體的流程如圖所示:
下列說法正確的是(　　)
[A] 試劑a是鐵、試劑b是稀硫酸
[B] 操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用儀器相同
[C] 試劑c是氯氣,相應的反應為2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-
[D] 用酸性KMnO4溶液可檢驗溶液W中是否含有Fe2+
C
3.某實驗小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)的裝置如圖所示(加熱及夾持裝置略)。下列說法錯誤的是(　　)
B
4.(2024·黑龍江大慶期中)以硫鐵礦(主要成分為FeS2,還有少量CuS、SiO2)為原料,制備硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)和軟磁性材料α-Fe2O3的工藝流程如圖所示。
回答下列問題。
(1)焙燒后得到的固體主要成分為Fe2O3,寫出焙燒過程主要反應的化學方程式:　　　　 　　　　　　　　,為提高焙燒的速率,可采取的措施是　 (寫一條即可)。
將硫鐵礦粉碎等(合理即可)
【解析】 (1)硫鐵礦在空氣中焙燒,空氣中氧氣參與反應,生成SO2和Fe2O3,化學方程式為4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2,為提高焙燒的速率,可采取的措施有將硫鐵礦粉碎等。
(2)試劑X是　　　　　　　　(填化學式)。
Fe
【解析】 (2)為了不引入新的雜質,加入試劑X是Fe,將Fe2(SO4)3還原為FeSO4。
(3)焙燒產生的SO2會污染環境,用足量氨水吸收SO2,寫出該反應的離子方程式: 　。
(4)從“還原”得到的溶液中獲得硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)的操作:
　 、　　　　　　　、過濾、洗滌、干燥。
蒸發濃縮
冷卻結晶
【解析】 (4)從“還原”得到的FeSO4溶液中獲得硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)的操作是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥。
(5)“沉鐵”操作是將提純后的FeSO4溶液與 NH3·H2O-NH4HCO3混合溶液反應,生成 FeCO3沉淀。寫出該反應的離子方程式:
　。
三、工藝流程中含鐵雜質的去除
5.從工業含鎳廢液(主要成分是Ni2+和Fe2+,還含有少量Mg2+、Co2+)為原料制取NiSO4·6H2O的過程如圖:
已知不同金屬離子生成氫氧化物沉淀所需的pH如下表。
項目 Fe3+ Fe2+ Ni2+ Co2+ Mg2+
開始沉淀的pH 2.7 7.0 7.1 7.6 9.3
完全沉淀的pH 3.7 9.6 9.2 9.2 10.8
(1)第一步中加入H2O2的目的是　　　　　　　　　　　　　,發生主要反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
把Fe2+氧化為Fe3+
(2)加入NiO能除去Fe的原因為　　　　　　　 　　　　　　　　　　　,除了NiO外,還可以選擇　　　　　　　　　來達到相同的目的,此一步需調節溶液pH的范圍為　　　　　　　　　　　　。
加入NiO消耗溶液中的H+且不引入雜質離子
NiCO3[或Ni(OH)2]
3.7≤pH<7.1
【解析】 (2)Fe3+水解生成Fe(OH)3和H+,NiO可以消耗H+,使水解平衡正向移動,則加入NiO能除去Fe的原因為加入NiO消耗溶液中的H+且不引入雜質離子;根據以上原理選用NiCO3或Ni(OH)2都可以達到相同的目的。根據金屬離子開始沉淀的pH和完全沉淀的pH分析,因不能沉淀Ni2+,應調節溶液pH的范圍為3.7≤pH<7.1。
(3)根據上述思路設計實驗方案除去CuCl2溶液中混有的少量FeCl2:
　。
先通入適量Cl2(或加入適量H2O2),再向混合溶液中加入足量的CuO[或CuCO3或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3],充分反應后過濾
規律方法
無機化工流程中除去雜質中的含鐵物質的一般步驟:
第一步,酸浸,將鐵的氧化物等轉化為鐵鹽(或亞鐵鹽);
第二步,根據實際的工藝目的選擇加入H2O2等氧化劑將亞鐵鹽轉化為鐵鹽;
第三步,調節溶液pH將鐵鹽轉化為氫氧化鐵沉淀;
第四步,過濾除去。
1.判斷正誤。
(1)(2024·浙江6月選考)FeO有還原性,能被氧化成Fe3O4。(　　)
(2)(2024·山東卷)鐵粉可用作食品脫氧劑。(　　)
【解析】 (1)FeO有還原性,其中鐵元素為+2價,用適當的氧化劑可以將其氧化成更高價態的Fe3O4。
【解析】 (2)鐵粉具有還原性,能與O2反應,可延長食品的保質期,作食品脫氧劑。
√
√
(3)(2024·黑吉遼卷)用K3[Fe(CN)6]溶液檢驗NaBr溶液中是否含有Fe2+。
(　　)
(4)(2023·新課標卷)古壁畫顏料中所用的鐵紅,其成分為Fe2O3。(　　)
【解析】 (3)溶液中含有Fe2+,可以與K3[Fe(CN)6]發生反應生成藍色沉淀。
【解析】 (4)Fe2O3為紅色,常被用作油漆、涂料、油墨和橡膠的紅色顏料,俗稱鐵紅。
√
√
2.(2024·新課標卷,9)實驗室中利用如圖裝置驗證鐵與水蒸氣反應。下列說法錯誤的是(　　)
[A] 反應為3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)
[B] 酒精燈移至濕棉花下方實驗效果更好
[C] 用火柴點燃肥皂泡檢驗生成的氫氣
[D] 使用硬質玻璃試管盛裝還原鐵粉
B
3.(2023·浙江6月選考,3)氯化鐵是一種重要的鹽,下列說法不正確的是
(　　)
[A] 氯化鐵屬于弱電解質
[B] 氯化鐵溶液可腐蝕覆銅板
[C] 氯化鐵可由鐵與氯氣反應制得
[D] 氯化鐵溶液可制備氫氧化鐵膠體
A
【解析】 氯化鐵能完全電離出鐵離子和氯離子,屬于強電解質,A錯誤;氯化鐵溶液與銅反應生成氯化銅和氯化亞鐵,可用來蝕刻銅板,B正確;氯氣具有強氧化性,氯氣與鐵單質加熱生成氯化鐵,C正確;向沸水中滴加氯化鐵飽和溶液,繼續煮沸至液體呈紅褐色,鐵離子發生水解反應可得到氫氧化鐵膠體,D正確。
4.(2023·江蘇卷,11)室溫下,探究0.1 mol ·L-1 FeSO4溶液的性質,下列實驗方案能達到探究目的的是(　　)
選項 探究目的 實驗方案
[A] 溶液中是否含有Fe3+ 向2 mL FeSO4溶液中滴加幾滴新制氯水,再滴加KSCN溶液,觀察溶液顏色變化
[B] Fe2+是否有還原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加幾滴酸性KMnO4溶液,觀察溶液顏色變化
[C] Fe2+是否水解 向2 mL FeSO4溶液中滴加2～3滴酚酞溶液,觀察溶液顏色變化
[D] Fe2+能否催化H2O2 分解 向2 mL 5% H2O2溶液中滴加幾滴FeSO4溶液,觀察氣泡產生情況
B
5.(2022·天津卷,15)氯化鐵是重要的化工原料。針對氯化鐵的實驗室的制備方法,回答下列問題。
Ⅰ.FeCl3·6H2O的制備
制備流程圖如圖所示。
(1)將廢鐵屑分批加入稀鹽酸中,至鹽酸反應完全。判斷反應完全的現象為　 。 含有少量銅的廢鐵屑比純鐵屑反應快,原因為
　。
不再有氣泡產生
【解析】 (1)鐵和稀鹽酸反應生成氫氣,反應完全的現象為無氣泡產生;含有少量銅的廢鐵屑比純鐵屑反應快,原因為Fe、Cu在稀鹽酸中形成原電池,增大反應速率。
Fe、Cu在稀鹽酸中形成原電池,增大反應速率
(2)操作①所必需的玻璃儀器中,除燒杯外還有 　　　　　　。
漏斗、玻璃棒
【解析】 (2)操作①為過濾,所必需的玻璃儀器中,除燒杯外還有漏斗、玻璃棒。
(3)檢驗FeCl3溶液中是否殘留Fe2+的試劑是 　　　　　　　　　　　　。
K3[Fe(CN)6]溶液
【解析】 (3)K3[Fe(CN)6]溶液和Fe2+反應生成藍色沉淀,則檢驗FeCl3溶液中是否殘留Fe2+的試劑是K3[Fe(CN)6]溶液。
(4)為增大FeCl3溶液的濃度,向稀FeCl3溶液中加入純鐵粉后通入Cl2。此過程中發生的主要反應的離子方程式為
　 。
(5)操作②為
　 。
在HCl氣流中蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到FeCl3·6H2O晶體
【解析】 (5)根據分析,操作②為溶液得到晶體過程,由于氯化鐵易水解,則操作為氯化鐵溶液經過在HCl氣流中蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到氯化鐵晶體。
Ⅱ.由FeCl3·6H2O制備無水FeCl3
將FeCl3·6H2O與液體SOCl2混合并加熱,制得無水FeCl3。已知SOCl2沸點為77 ℃,反應的化學方程式為FeCl3·6H2O+6SOCl2 FeCl3+6SO2↑+12HCl↑,裝置如圖所示(夾持和加熱裝置略)。
(6)儀器A的名稱為　　 　　　　,其作用為　 　　　 　　。
NaOH溶液的作用是　 。
【解析】 (6)儀器A的名稱為球形冷凝管,其作用為冷凝回流,NaOH溶液的作用是吸收SO2、HCl,防止污染環境。
球形冷凝管
冷凝回流SOCl2
吸收SO2、HCl等尾氣,防止污染環境
(7)干燥管中無水CaCl2不能換成堿石灰,原因是　　　　　　　　
　　　 　。
【解析】 (7)干燥管中無水CaCl2不能換成堿石灰,原因是堿石灰與SO2、HCl氣體反應,失去干燥作用。
堿石灰與SO2、
HCl氣體反應,失去干燥作用
(8)由下列結晶水合物制備無水鹽,適宜使用上述方法的是　　　(填字母)。
a.ZnCl2·H2O
b.CuSO4·5H2O
c.Na2S2O3·5H2O
【解析】 (8)根據裝置圖信息,該裝置適用于水解會生成揮發性物質的結晶水合物,適宜使用題述方法的是a。
a
課時作業9　鐵及其化合物的性質
(時間:30分鐘　滿分:75分)
一、選擇題(共9小題,每小題6分,共54分)
1.(2024·江蘇蘇州期中)鐵及其化合物具有廣泛應用。下列鐵及其化合物的性質與用途具有對應關系的是(　　)
[A] Fe具有導電性,可用作食品抗氧化劑
[B] Fe2O3呈紅棕色,可用作顏料
[C] FeSO4具有還原性,可用作補鐵劑
[D] FeCl3溶液具有酸性,可用作印刷電路板蝕刻劑
B
【解析】 鐵為活潑金屬,具有還原性,能與氧氣發生氧化還原反應,因此可用作食品抗氧化劑,與其導電性無關,A不符合題意;Fe2O3呈紅棕色,常用作紅色涂料,B符合題意;FeSO4中含有Fe2+,可以用于治療缺鐵性貧血,與其還原性無關,C不符合題意;FeCl3溶液能與Cu發生氧化還原反應生成Fe2+和Cu2+,因此可用作印刷電路板蝕刻劑,與FeCl3溶液具有酸性無關,D不符合題意。
2.下列有關Fe3+、Fe2+的性質及應用的說法正確的是(　　)
①不能用酸性KMnO4溶液檢驗FeCl3溶液中是否含有FeCl2
②將廢鐵屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工業廢氣中的Cl2
③向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液顯紅色
④將濃氫氧化鈉溶液滴到飽和FeCl3溶液中制備Fe(OH)3膠體
A
[A] ①②⑥ [B] ①②③
[C] ①④⑤ [D] ②④⑥
3.(2024·北京西城區一模)還原鐵粉與水蒸氣的反應裝置如圖所示。取少量反應后的固體加入稀硫酸使其完全溶解得溶液a;另取少量反應后的固體加入稀硝酸使其完全溶解,得溶液b。下列說法正確的是(　　)
[A] 鐵與水蒸氣反應:2Fe+3H2O(g) Fe2O3+3H2
[B] 肥皂液中產生氣泡,不能證明鐵與水蒸氣反應生成H2
[C] 向溶液a中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,出現藍色沉淀,說明鐵粉未完全反應
[D] 向溶液b中滴加KSCN溶液,溶液變紅,證實了固體中含有Fe2O3
B
4.(2024·河南商丘期末)為了驗證Fe3+的性質,某化學興趣小組設計了如圖所示的一組實驗,其中實驗方案設計錯誤的是(　　)
[A] 只有④ [B] 只有③
[C] ③和④均錯誤 [D] 全部錯誤
C
【解析】 鐵離子與鐵反應生成淺綠色的亞鐵離子,故①正確;鐵離子與硫氰化鉀溶液反應顯示紅色,據此能夠檢驗鐵離子,故②正確;硫酸銅與氯化鐵不發生反應,混合后溶液不會變成無色,故③錯誤;氯化鐵與硝酸銀反應生成白色氯化銀沉淀,該性質不是鐵離子的性質,故④錯誤;鐵離子與氫氧化鈉溶液反應生成紅褐色氫氧化鐵沉淀,據此可以檢驗是否存在鐵離子,故⑤正確。
5.(2024·廣東佛山模擬)一種制備Fe(OH)2的改進裝置如圖所示,下列說法錯誤的是(　　)
[A] 配制FeSO4溶液時需加入硫酸
[B] 實驗時先注入稀硫酸,再注入NaOH溶液和FeSO4溶液
[C] 裝置N的作用是液封,并判斷裝置M中的空氣是否排盡
[D] 用鐵粉代替Na2CO3粉末,也能排盡空氣
D
【解析】 配制FeSO4溶液時為了抑制Fe2+的水解,需加入稀硫酸,故A正確;實驗時應先注入稀硫酸,稀硫酸和Na2CO3粉末反應產生CO2,利用CO2排盡裝置中的空氣,再注入NaOH溶液和FeSO4溶液,生成Fe(OH)2和Na2SO4,故B正確;裝置N的作用是液封,防止空氣進入裝置M,并通過紫色石蕊溶液的顏色變化,判斷裝置M中的空氣是否排盡,故C正確;用鐵粉代替Na2CO3粉末,產生氫氣,氫氣的密度比空氣的小,無法全部排出裝置內的空氣,故D錯誤。
6.無水FeCl3常作為芳烴氯代反應的催化劑。某研究小組設計了如圖流程,以廢鐵屑(含有少量碳和SiO2雜質)為原料制備無水FeCl3(s):
已知:氯化亞砜( )熔點為-101 ℃,沸點為76 ℃,易水解。
下列有關說法不正確的是(　　)
[A] 操作①是過濾,用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗
[B] 反應D→E的化學方程式為FeCl3·6H2O+6SOCl2 FeCl3+6SO2↑+
12HCl↑
[C] 該制備流程中試劑B可選用酸性高錳酸鉀溶液或稀硝酸
[D] 由D轉化成E的過程中可能產生少量亞鐵鹽,其原因可能是生成的SO2將Fe3+還原成Fe2+,為了驗證是SO2將Fe3+還原應進行的實驗操作和現象是取樣溶解后,先加鹽酸酸化,再加入BaCl2溶液,生成白色沉淀
C
【解析】 操作①是過濾,過濾用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗,故A正確;根據已知信息氯化亞砜熔點為-101 ℃,沸點為76 ℃,易水解,故
FeCl3·6H2O與SOCl2反應的化學方程式為FeCl3·6H2O+6SOCl2 FeCl3+6SO2↑+12HCl↑,故B正確;該流程中試劑B的作用是將Fe2+氧化成Fe3+,酸性高錳酸鉀溶液和稀硝酸都可以將Fe2+氧化成Fe3+,但都會引入新雜質,故C不正確;由D→E的化學方程式可知,反應中生成的二氧化硫可將氯化鐵還原,若是SO2作還原劑,則氧化產物為硫酸鹽,故取樣溶解后,先加鹽酸酸化,再加BaCl2溶液,產生白色沉淀,則可證明二氧化硫將Fe3+還原,故D正確。
7.(2024·安徽合肥期中)用相同濃度的FeCl3和K3[Fe(CN)6]溶液進行實驗:
FeCl3溶液 溶液1(紅色);
K3[Fe(CN)6]溶液(黃色) 溶液2(不顯紅色)。
下列說法不正確的是(　　)
[A] 相同濃度的FeCl3和K3[Fe(CN)6]溶液中,Fe3+的濃度不同
[B] Fe3+提供空軌道,CN-提供孤電子對,兩者以配位鍵結合成[Fe(CN)6]3-
[C] 溶液2不顯紅色,說明Fe3+與CN-的結合能力強于與SCN-的結合能力
[D] 由對比實驗可知,用KCN溶液檢驗FeCl3溶液中的Fe3+比用KSCN溶液更好
D
【解析】 通過加入KSCN溶液后的顏色變化可知,FeCl3溶液中的Fe3+濃度更高,故A正確;CN-中的C提供孤電子對,Fe3+提供空軌道,兩者以配位鍵結合成[Fe(CN)6]3-,故B正確;溶液2不顯紅色,說明沒有生成Fe(SCN)3,能表明Fe3+與CN-的結合能力強于與SCN-的結合能力,故C正確;含Fe3+的溶液和含[Fe(CN)6]3-的溶液均呈黃色,無法檢驗,故D錯誤。
8.某實驗小組采用如下實驗探究該依地酸鐵鈉(強化補鐵劑)中鐵元素的化合價。已知:依地酸根離子是常見的配體,鄰二氮菲可與Fe2+形成橙紅色配合物。下列說法正確的是(　　)
[A] 從現象②和③推測,依地酸鐵鈉中不含Fe(Ⅲ)
[B] 從現象②和⑤推測,依地酸鐵鈉中含Fe(Ⅱ)
[C] 從現象①、②和③推測,SCN-與Fe3+形成配合物的
穩定性強于與依地酸鐵鈉形成的配合物
[D] 從現象①、④和⑤推測,Fe2+與鄰二氮菲形成配合物的穩定性強于與依地酸根離子形成的配合物
D
下列說法錯誤的是(　　)
[A] 保存溶液A時,應加入少量鐵粉
[B] 其制備反應類型屬于氧化還原反應
[C] 取濾液進行焰色試驗,火焰為黃色
[D] FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物質的量之比最好為1∶2
9.納米級四氧化三鐵是應用最為廣泛的軟磁性材料之一。沉淀法是目前制備納米四氧化三鐵的重要方法,其流程如下:
B
【解析】 Fe2+易被空氣中的氧氣氧化,在保存含Fe2+的溶液時,需要加入少量鐵粉,A項正確;反應中無元素化合價的變化,是非氧化還原反應,B項錯誤;濾液中含有Na+,所以進行焰色試驗時火焰為黃色,C項正確;Fe3O4可寫成FeO·Fe2O3,所以n(Fe2+)∶n(Fe3+)=1∶2,D項正確。
二、非選擇題(共1小題,共21分)
10.(21分,每空3分)實驗室用如圖裝置測定FeO和Fe2O3固體混合物中Fe2O3的質量,裝置D的硬質雙通玻璃管中的固體物質是FeO和Fe2O3的混合物。
(1)如何檢查裝置A的氣密性
　。
(2)為了安全,在點燃D處的酒精燈之前,必須進行的操作是　　　
　　　　　　　　　。
(3)裝置B的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。裝置C中裝的液體是　 , 所起的作用是　 。
關閉a,從球形漏斗口加水,待水從漏斗管上升與容器的水面形成一段水柱差,停止加水,靜置片刻,如水柱不下降,證明其氣密性良好
在b出口處檢驗
氫氣的純度
除去H2中混有的HCl氣體
濃硫酸
干燥氫氣
(4)點燃D處的酒精燈,寫出在硬質雙通玻璃管中發生反應的化學方程式:
　 。
(5)若FeO和Fe2O3固體混合物的質量為23.2 g,反應完全后U形管的質量增加7.2 g,則混合物中Fe2O3的質量為　　　　。
課時作業10　鐵及其化合物的轉化
(時間:30分鐘　滿分:100分)
一、選擇題(共8小題,每小題8分,共64分)
1.向硫酸鐵溶液中通入少量SO2氣體,要證明該過程發生了氧化還原反應,加入下列試劑一定可行的是(　　)
[A] KSCN溶液、氯水 [B] K3[Fe(CN)6]
[C] NaOH溶液 [D] BaCl2溶液
B
2.(2024·江西二模)下列關于Fe及其化合物反應的離子方程式書寫正確的是
(　　)
C
3.(2024·江蘇泰州模擬)鐵及其化合物的轉化具有重要應用。在指定條件下,下列物質間轉化能實現的是(　　)
B
【解析】 Fe2O3溶于稀鹽酸生成FeCl3和水,FeCl3為揮發性酸的弱堿鹽,蒸發時會發生水解,轉化為Fe(OH)3沉淀,A不正確;I2具有弱氧化性,只能將Fe氧化為FeI2,FeI2電離產生的Fe2+和I-都能被Cl2氧化,從而生成FeCl3和I2,B正確;FeS2在高溫條件下能被O2氧化,生成Fe2O3和SO2,但Fe2O3難溶于水,與水不能發生反應,C不正確;Fe溶于稀鹽酸生成FeCl2和H2,SO2具有弱氧化性,不能將Fe2+氧化為Fe3+,D不正確。
4.硫酸亞鐵是一種重要的化工原料,部分轉化如圖所示。下列說法正確的是(　　)
[A] 只用KSCN溶液不可以檢驗FeSO4是否變質
[B] 制納米Fe3O4時通入的O2需過量
[C] 制FeCO3時應將飽和Na2CO3溶液加入FeSO4溶液中
[D] 生成(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的反應為氧化還原反應
C
【解析】 若FeSO4變質,其中含有Fe3+,遇KSCN溶液會變為紅色,可據此檢驗FeSO4是否變質,A錯誤;四氧化三鐵中鐵元素為+2價、+3價,是部分Fe2+被氧化,應通入適量O2,不宜過量,B錯誤;制備FeCO3時,應將Na2CO3溶液緩慢加入盛有FeSO4溶液的反應容器中,避免生成氫氧化亞鐵沉淀,C正確;生成(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的反應過程中無元素化合價的變化,因此該反應不是氧化還原反應,D錯誤。
5.部分含鐵物質的類別與相應化合價關系如圖所示。下列推斷不合理的是(　　)
[A] a可與e反應生成b
[B] b既可被氧化,也可被還原
[C] 可將e加入濃堿液中制得d的膠體
[D] 可存在b→c→d→e→b的循環轉化關系
C
6.(2024·廣東江門一模)實驗室用NaHCO3和FeSO4溶液制備碳酸亞鐵的裝置如圖所示(夾持裝置已省略),三頸燒瓶中產生白色沉淀及無色氣體。下列說法不正確的是(　　)
[A] 裝置甲產生CO2可排除裝置中的空氣
[B] 裝置乙中盛裝的試劑為飽和Na2CO3溶液
B
7.用鐵泥(主要成分為Fe2O3、FeO和少量Fe)制備超順磁性納米Fe3O4(平均直徑為25 nm)的流程圖如圖所示(所加試劑均過量,部分步驟已省略),下列敘述正確的是(　　)
[A] 濾液B的溶質主要為氯化鐵
[B] 步驟②中發生的反應均為置換反應
[C] 為防止在步驟⑤中繼續氧化亞鐵離子,步驟④反應完成后剩余的H2O2需除去
[D] 將步驟⑤得到的納米Fe3O4均勻分散在水中時,不能產生丁達爾效應
C
8.(2025·福建福州八縣(市)協作校期中)太陽能是理想的清潔能源,通過Fe3O4和FeO的熱化學循環可以利用太陽能,其轉化關系如圖所示。
下列敘述錯誤的是(　　)
[A] 分析過程Ⅰ和Ⅱ,Fe3O4是該循環過程中的催化劑
[B] 過程Ⅱ每生成46.4 g Fe3O4,轉移0.6 mol電子
[C] 用鹽酸、K3[Fe(CN6)6]溶液不能檢驗Fe3O4和FeO混合物中的FeO
[D] 該循環過程利用了太陽能,而且降低了環境中CO2的含量
B
二、非選擇題(共2小題,共36分)
9.(12分,每空3分)(2024·四川德陽階段檢測)鐵及其化合物在生活、生產中有廣泛應用。鐵元素的“價—類”二維圖如圖所示,其中的箭頭表示部分物質間的轉化關系。
請回答下列問題。
(1)圖中反應①的轉化正確的是　　　　(填字母)。
A.鐵在氧氣中燃燒
B.鐵與水蒸氣在高溫條件下反應
C.鐵在常溫下發生吸氧腐蝕生成鐵銹
C
【解析】 (1)反應①為Fe轉化為Fe2O3,鐵在氧氣中燃燒生成Fe3O4,故A不符合題意;鐵與水蒸氣在高溫條件下反應生成Fe3O4,故B不符合題意;鐵在常溫下發生吸氧腐蝕生成鐵銹,主要成分為Fe2O3,故C符合題意。
(2)工業上可用NaClO3氧化酸性FeCl2廢液制備FeCl3。
①寫出NaClO3氧化酸性FeCl2廢液制備FeCl3的離子方程式:
　 。
②利用上述方法制備FeCl3后,經一系列操作得FeCl3固體,欲檢驗該FeCl3固體中是否含FeCl2,應該進行的實驗操作是取少量FeCl3固體于試管中,加入適量水溶解,再加入　　　　　　(填名稱)溶液,若產生藍色沉淀,說明含有FeCl2,否則不含FeCl2。
鐵氰化鉀
【解析】 ②制備得到FeCl3后,經一系列操作得FeCl3固體,欲檢驗該FeCl3固體中是否含FeCl2,可取少量FeCl3固體于試管中,加入適量水溶解,再加入鐵氰化鉀,若產生藍色沉淀,說明含有FeCl2,否則不含FeCl2。
(3)由上圖預測,下列說法正確的是　　　　(填字母)。
A.FeCl3、FeCl2、Fe(OH)3均可通過化合反應制備
B.加熱Fe(OH)3可實現轉化⑥,加水溶解可實現轉化③
C.Fe3O4相當于FeO和Fe2O3組成的混合物
AD
10.(24分,每空3分)某班同學用如下實驗探究Fe2+與Fe3+的轉化,回答下列問題。
(1)實驗Ⅰ:Fe3+轉化為Fe2+。
實驗步驟及現象:甲組同學將少量銅粉加入1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中,觀察到銅粉消失,溶液黃色變淺,加入蒸餾水后無明顯現象;乙組同學將過量銅粉加入1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中,觀察到銅粉有剩余,溶液黃色褪去,加入蒸餾水后出現白色沉淀;丙組同學將過量銅粉加入1 mL 0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液中,觀察到銅粉有剩余,溶液黃色褪去,變成藍色,加入蒸餾水后無白色沉淀。
①分別取三組實驗反應后的溶液于三支試管中,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(填操作步驟及現象),證明生成了Fe2+;分析三組實驗結果,實驗中均發生的反應的離子方程式為
　　　　　　　　　　　　　　　　。
加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液,
加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液,均出現藍色沉淀
②對比三組實驗,說明加入蒸餾水后沉淀的產生與
有關。
銅粉的量、陰離子的種類
【解析】 ②對比三組實驗發現乙組相比甲組銅粉過量,乙組相比丙組陰離子不同,乙組加入蒸餾水后出現白色沉淀,說明加入蒸餾水后沉淀的產生與銅粉的量和陰離子的種類有關。
③向丙組實驗后的溶液中加入飽和NaCl溶液可能出現的現象為
　 。
有白色沉淀生成
【解析】 ③加入飽和NaCl溶液引入Cl-,產生與乙組相同的陰離子,可能出現白色沉淀。
④丙組同學在檢驗反應后的溶液中是否存在Fe3+時,取反應后的上層清液于試管中,滴加3滴KSCN溶液,結果出現白色沉淀。
查閱資料:ⅰ.SCN-的化學性質與I-相似,CuSCN為白色固體;
防止Fe2+被氧化
②實驗中產生NO的原因為 　(用離子方程式表示)。
(3)實驗Ⅲ:Fe2+與Fe3+相互轉化。
實驗步驟及現象:將SO2通入足量Fe(NO3)3溶液中,溶液由黃色變為淺綠色,但立即又變為黃色,此時若滴入BaCl2溶液,則會產生白色沉淀。將產生的白色沉淀經過濾、洗滌、干燥后稱量其質量為6.99 g,則整個實驗中產生的氣體(假設只生成一種氣體,該氣體遇空氣變為紅棕色)在標準狀況下的體積為　　　　　　。
0.448 L課時作業9　鐵及其化合物的性質
(時間:30分鐘　滿分:75分)
一、選擇題(共9小題,每小題6分,共54分)
1.(2024·江蘇蘇州期中)鐵及其化合物具有廣泛應用。下列鐵及其化合物的性質與用途具有對應關系的是(　　)
[A] Fe具有導電性,可用作食品抗氧化劑
[B] Fe2O3呈紅棕色,可用作顏料
[C] FeSO4具有還原性,可用作補鐵劑
[D] FeCl3溶液具有酸性,可用作印刷電路板蝕刻劑
2.下列有關Fe3+、Fe2+的性質及應用的說法正確的是(　　)
①不能用酸性KMnO4溶液檢驗FeCl3溶液中是否含有FeCl2
②將廢鐵屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工業廢氣中的Cl2
③向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液顯紅色
④將濃氫氧化鈉溶液滴到飽和FeCl3溶液中制備Fe(OH)3膠體
⑤向Fe2(SO4)3溶液中加入過量鐵粉的離子方程式:Fe3++Fe2Fe2+
⑥Fe2+與H2O2在酸性溶液中的反應:2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
[A] ①②⑥ [B] ①②③
[C] ①④⑤ [D] ②④⑥
3.(2024·北京西城區一模)還原鐵粉與水蒸氣的反應裝置如圖所示。取少量反應后的固體加入稀硫酸使其完全溶解得溶液a;另取少量反應后的固體加入稀硝酸使其完全溶解,得溶液b。下列說法正確的是(　　)
[A] 鐵與水蒸氣反應:2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2
[B] 肥皂液中產生氣泡,不能證明鐵與水蒸氣反應生成H2
[C] 向溶液a中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,出現藍色沉淀,說明鐵粉未完全反應
[D] 向溶液b中滴加KSCN溶液,溶液變紅,證實了固體中含有Fe2O3
4.(2024·河南商丘期末)為了驗證Fe3+的性質,某化學興趣小組設計了如圖所示的一組實驗,其中實驗方案設計錯誤的是(　　)
[A] 只有④ [B] 只有③
[C] ③和④均錯誤 [D] 全部錯誤
5.(2024·廣東佛山模擬)一種制備Fe(OH)2的改進裝置如圖所示,下列說法錯誤的是(　　)
[A] 配制FeSO4溶液時需加入硫酸
[B] 實驗時先注入稀硫酸,再注入NaOH溶液和FeSO4溶液
[C] 裝置N的作用是液封,并判斷裝置M中的空氣是否排盡
[D] 用鐵粉代替Na2CO3粉末,也能排盡空氣
6.無水FeCl3常作為芳烴氯代反應的催化劑。某研究小組設計了如圖流程,以廢鐵屑(含有少量碳和SiO2雜質)為原料制備無水FeCl3(s):
已知:氯化亞砜()熔點為-101 ℃,沸點為76 ℃,易水解。
下列有關說法不正確的是(　　)
[A] 操作①是過濾,用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗
[B] 反應D→E的化學方程式為FeCl3·6H2O+6SOCl2FeCl3+6SO2↑+12HCl↑
[C] 該制備流程中試劑B可選用酸性高錳酸鉀溶液或稀硝酸
[D] 由D轉化成E的過程中可能產生少量亞鐵鹽,其原因可能是生成的SO2將Fe3+還原成Fe2+,為了驗證是SO2將Fe3+還原應進行的實驗操作和現象是取樣溶解后,先加鹽酸酸化,再加入BaCl2溶液,生成白色沉淀
7.(2024·安徽合肥期中)用相同濃度的FeCl3和K3[Fe(CN)6]溶液進行實驗:
FeCl3溶液溶液1(紅色);
K3[Fe(CN)6]溶液(黃色)溶液2(不顯紅色)。
下列說法不正確的是(　　)
[A] 相同濃度的FeCl3和K3[Fe(CN)6]溶液中,Fe3+的濃度不同
[B] Fe3+提供空軌道,CN-提供孤電子對,兩者以配位鍵結合成[Fe(CN)6]3-
[C] 溶液2不顯紅色,說明Fe3+與CN-的結合能力強于與SCN-的結合能力
[D] 由對比實驗可知,用KCN溶液檢驗FeCl3溶液中的Fe3+比用KSCN溶液更好
8.某實驗小組采用如下實驗探究該依地酸鐵鈉(強化補鐵劑)中鐵元素的化合價。已知:依地酸根離子是常見的配體,鄰二氮菲可與Fe2+形成橙紅色配合物。下列說法正確的是(　　)
[A] 從現象②和③推測,依地酸鐵鈉中不含Fe(Ⅲ)
[B] 從現象②和⑤推測,依地酸鐵鈉中含Fe(Ⅱ)
[C] 從現象①、②和③推測,SCN-與Fe3+形成配合物的穩定性強于與依地酸鐵鈉形成的配合物
[D] 從現象①、④和⑤推測,Fe2+與鄰二氮菲形成配合物的穩定性強于與依地酸根離子形成的配合物
9.納米級四氧化三鐵是應用最為廣泛的軟磁性材料之一。沉淀法是目前制備納米四氧化三鐵的重要方法,其流程如下:
下列說法錯誤的是(　　)
[A] 保存溶液A時,應加入少量鐵粉
[B] 其制備反應類型屬于氧化還原反應
[C] 取濾液進行焰色試驗,火焰為黃色
[D] FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物質的量之比最好為1∶2
二、非選擇題(共1小題,共21分)
10.(21分,每空3分)實驗室用如圖裝置測定FeO和Fe2O3固體混合物中Fe2O3的質量,裝置D的硬質雙通玻璃管中的固體物質是FeO和Fe2O3的混合物。
(1)如何檢查裝置A的氣密性 　。
(2)為了安全,在點燃D處的酒精燈之前,必須進行的操作是
　　　　　　　　　　　　。
(3)裝置B的作用是　　　　　　　　　。裝置C中裝的液體是　 ,
所起的作用是　 。
(4)點燃D處的酒精燈,寫出在硬質雙通玻璃管中發生反應的化學方程式: 　 。
(5)若FeO和Fe2O3固體混合物的質量為23.2 g,反應完全后U形管的質量增加7.2 g,則混合物中Fe2O3的質量為　　　　。
課時作業9　鐵及其化合物的性質
1.B　鐵為活潑金屬,具有還原性,能與氧氣發生氧化還原反應,因此可用作食品抗氧化劑,與其導電性無關,A不符合題意;Fe2O3呈紅棕色,常用作紅色涂料,B符合題意;FeSO4中含有Fe2+,可以用于治療缺鐵性貧血,與其還原性無關,C不符合題意;FeCl3溶液能與Cu發生氧化還原反應生成Fe2+和Cu2+,因此可用作印刷電路板蝕刻劑,與FeCl3溶液具有酸性無關,D不符合題意。
2.A　Cl-也能使酸性KMnO4溶液褪色,故不能用酸性 KMnO4溶液檢驗FeCl3溶液中是否含有FeCl2,故①正確;Cl2具有強氧化性,能氧化Fe2+生成Fe3+,Fe3+能氧化Fe生成Fe2+,涉及的反應為2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-、2Fe3++Fe3Fe2+,從而除去氯氣,故②正確;NH4SCN溶液可檢驗Fe3+,FeCl2不能使NH4SCN溶液變紅,故③錯誤;將濃氫氧化鈉溶液滴到飽和FeCl3溶液中會得到氫氧化鐵沉淀,無法得到膠體,故④錯誤;反應Fe3++Fe2Fe2+不遵循電荷守恒,正確的離子方程式為2Fe3++Fe3Fe2+,故⑤錯誤;酸性環境中H2O2可以將Fe2+氧化為Fe3+,離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,故⑥正確。
3.B　鐵與高溫水蒸氣反應,生成Fe3O4和H2,化學方程式為3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,故A錯誤;肥皂液中產生氣泡,只能說明有氣體,不能證明鐵與水蒸氣反應生成H2,故B正確;根據題意可知,少量Fe3O4溶于稀硫酸,會生成硫酸鐵和硫酸亞鐵,向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,出現藍色沉淀,說明溶液中含有亞鐵離子,不能說明鐵粉未完全反應,故C錯誤;根據題意可知,少量Fe3O4溶于稀硝酸,生成硝酸鐵,向溶液中滴加KSCN溶液,溶液變紅,證明溶液中含有鐵離子,但不能證實固體中含有Fe2O3,故D錯誤。
4.C　鐵離子與鐵反應生成淺綠色的亞鐵離子,故①正確;鐵離子與硫氰化鉀溶液反應顯示紅色,據此能夠檢驗鐵離子,故②正確;硫酸銅與氯化鐵不發生反應,混合后溶液不會變成無色,故③錯誤;氯化鐵與硝酸銀反應生成白色氯化銀沉淀,該性質不是鐵離子的性質,故④錯誤;鐵離子與氫氧化鈉溶液反應生成紅褐色氫氧化鐵沉淀,據此可以檢驗是否存在鐵離子,故⑤正確。
5.D　配制FeSO4溶液時為了抑制Fe2+的水解,需加入稀硫酸,故A正確;實驗時應先注入稀硫酸,稀硫酸和Na2CO3粉末反應產生CO2,利用CO2排盡裝置中的空氣,再注入NaOH溶液和FeSO4溶液,生成Fe(OH)2和Na2SO4,故B正確;裝置N的作用是液封,防止空氣進入裝置M,并通過紫色石蕊溶液的顏色變化,判斷裝置M中的空氣是否排盡,故C正確;用鐵粉代替Na2CO3粉末,產生氫氣,氫氣的密度比空氣的小,無法全部排出裝置內的空氣,故D錯誤。
6.C　操作①是過濾,過濾用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗,故A正確;根據已知信息氯化亞砜熔點為-101 ℃,沸點為76 ℃,易水解,故FeCl3·6H2O與SOCl2反應的化學方程式為FeCl3·6H2O+6SOCl2FeCl3+6SO2↑+12HCl↑,故B正確;該流程中試劑B的作用是將Fe2+氧化成Fe3+,酸性高錳酸鉀溶液和稀硝酸都可以將Fe2+氧化成Fe3+,但都會引入新雜質,故C不正確;由D→E的化學方程式可知,反應中生成的二氧化硫可將氯化鐵還原,若是SO2作還原劑,則氧化產物為硫酸鹽,故取樣溶解后,先加鹽酸酸化,再加BaCl2溶液,產生白色沉淀,則可證明二氧化硫將Fe3+還原,故D正確。
7.D　通過加入KSCN溶液后的顏色變化可知,FeCl3溶液中的Fe3+濃度更高,故A正確;CN-中的C提供孤電子對,Fe3+提供空軌道,兩者以配位鍵結合成[Fe(CN)6]3-,故B正確;溶液2不顯紅色,說明沒有生成Fe(SCN)3,能表明Fe3+與CN-的結合能力強于與SCN-的結合能力,故C正確;含Fe3+的溶液和含[Fe(CN)6]3-的溶液均呈黃色,無法檢驗,故D錯誤。
8.D　根據現象②、③可知,依地酸鐵鈉溶液不含Fe2+、Fe3+,說明鐵元素形成了非常穩定的絡合離子,不能確定依地酸鐵鈉不含Fe(Ⅱ)或不含Fe(Ⅲ),故A錯誤;依據現象②和⑤,不能推測出依地酸鐵鈉中含Fe(Ⅱ),因為④加入了維生素C,具有還原性,還原后可以得到Fe(Ⅱ),故B錯誤;依據現象①、②和③推測,加入KSCN溶液,無明顯變化,說明無硫氰化鐵生成,則SCN-與Fe3+形成配合物的穩定性弱于依地酸鐵鈉,故C錯誤;依據現象⑤推測,加入少量維生素C后,溶液中生成了Fe2+,且Fe2+與鄰二氮菲結合形成更穩定的配合物,而不與依地酸根離子形成配合物,說明鄰二氮菲與Fe2+形成的配合物更穩定,故D正確。
9.B　Fe2+易被空氣中的氧氣氧化,在保存含Fe2+的溶液時,需要加入少量鐵粉,A項正確;反應中無元素化合價的變化,是非氧化還原反應,B項錯誤;濾液中含有Na+,所以進行焰色試驗時火焰為黃色,C項正確;Fe3O4可寫成FeO·Fe2O3,所以n(Fe2+)∶n(Fe3+)=1∶2,D項正確。
10.【答案】 (1)關閉a,從球形漏斗口加水,待水從漏斗管上升與容器的水面形成一段水柱差,停止加水,靜置片刻,如水柱不下降,證明其氣密性良好
(2)在b出口處檢驗氫氣的純度
(3)除去H2中混有的HCl氣體　濃硫酸　干燥氫氣
(4)Fe2O3+3H22Fe+3H2O、FeO+H2Fe+H2O
(5)16 g
【解析】 裝置E的作用是吸收反應生成的水,為了保證純凈的H2進入裝置D,必須利用裝置B、C除雜(HCl和水蒸氣);為了保證裝置E增加的質量等于反應生成水的質量,必須用裝置F防止空氣中的水蒸氣進入裝置E。由Fe2O3+3H22Fe+3H2O、FeO+2H2Fe+H2O可知,m(Fe2O3)+m(FeO)=23.2 g,兩反應生成的m(H2O)=7.2 g,設Fe2O3為x mol,FeO為y mol,則160x+72y=23.2,(3x+y)×18=7.2,解得x=0.1,故Fe2O3的質量為160 g·mol-1×
0.1 mol=16 g。
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)課時作業10　鐵及其化合物的轉化
(時間:30分鐘　滿分:100分)
一、選擇題(共8小題,每小題8分,共64分)
1.向硫酸鐵溶液中通入少量SO2氣體,要證明該過程發生了氧化還原反應,加入下列試劑一定可行的是(　　)
[A] KSCN溶液、氯水 [B] K3[Fe(CN)6]
[C] NaOH溶液 [D] BaCl2溶液
2.(2024·江西二模)下列關于Fe及其化合物反應的離子方程式書寫正確的是(　　)
[A] 實驗室配制的亞鐵鹽溶液在空氣中被氧化:4Fe2++O2+2H2O4Fe3++4OH-
[B] Fe(OH)3固體溶于HI溶液:Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O
[C] 用FeCl3飽和溶液制備Fe(OH)3膠體:Fe3++3H2O(沸水)Fe(OH)3(膠體)+3H+
[D] 過量鐵粉與稀硝酸反應:Fe+4H++NFe3++NO↑+2H2O
3.(2024·江蘇泰州模擬)鐵及其化合物的轉化具有重要應用。在指定條件下,下列物質間轉化能實現的是(　　)
[A] Fe2O3FeCl3(aq)FeCl3(s)
[B] FeFeI2FeCl3
[C] FeS2Fe2O3Fe(OH)3
[D] FeFeCl2(aq)FeCl3(aq)
4.硫酸亞鐵是一種重要的化工原料,部分轉化如圖所示。下列說法正確的是(　　)
[A] 只用KSCN溶液不可以檢驗FeSO4是否變質
[B] 制納米Fe3O4時通入的O2需過量
[C] 制FeCO3時應將飽和Na2CO3溶液加入FeSO4溶液中
[D] 生成(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的反應為氧化還原反應
5.部分含鐵物質的類別與相應化合價關系如圖所示。下列推斷不合理的是(　　)
[A] a可與e反應生成b
[B] b既可被氧化,也可被還原
[C] 可將e加入濃堿液中制得d的膠體
[D] 可存在b→c→d→e→b的循環轉化關系
6.(2024·廣東江門一模)實驗室用NaHCO3和FeSO4溶液制備碳酸亞鐵的裝置如圖所示(夾持裝置已省略),三頸燒瓶中產生白色沉淀及無色氣體。下列說法不正確的是(　　)
[A] 裝置甲產生CO2可排除裝置中的空氣
[B] 裝置乙中盛裝的試劑為飽和Na2CO3溶液
[C] 裝置丙中發生反應的離子方程式:Fe2++2HCFeCO3↓+CO2↑+H2O
[D] 反應結束后,將裝置丙中反應液靜置、過濾、洗滌、干燥,可得到碳酸亞鐵
7.用鐵泥(主要成分為Fe2O3、FeO和少量Fe)制備超順磁性納米Fe3O4(平均直徑為25 nm)的流程圖如圖所示(所加試劑均過量,部分步驟已省略),下列敘述正確的是(　　)
[A] 濾液B的溶質主要為氯化鐵
[B] 步驟②中發生的反應均為置換反應
[C] 為防止在步驟⑤中繼續氧化亞鐵離子,步驟④反應完成后剩余的H2O2需除去
[D] 將步驟⑤得到的納米Fe3O4均勻分散在水中時,不能產生丁達爾效應
8.(2025·福建福州八縣(市)協作校期中)太陽能是理想的清潔能源,通過Fe3O4和FeO的熱化學循環可以利用太陽能,其轉化關系如圖所示。
已知:反應K3[Fe(CN)6]+FeCl2KFe[Fe(CN)6]↓(藍色)+2KCl可用來檢驗Fe2+。下列敘述錯誤的是(　　)
[A] 分析過程Ⅰ和Ⅱ,Fe3O4是該循環過程中的催化劑
[B] 過程Ⅱ每生成46.4 g Fe3O4,轉移0.6 mol電子
[C] 用鹽酸、K3[Fe(CN6)6]溶液不能檢驗Fe3O4和FeO混合物中的FeO
[D] 該循環過程利用了太陽能,而且降低了環境中CO2的含量
二、非選擇題(共2小題,共36分)
9.(12分,每空3分)(2024·四川德陽階段檢測)鐵及其化合物在生活、生產中有廣泛應用。鐵元素的“價—類”二維圖如圖所示,其中的箭頭表示部分物質間的轉化關系。
請回答下列問題。
(1)圖中反應①的轉化正確的是　　　　(填字母)。
A.鐵在氧氣中燃燒
B.鐵與水蒸氣在高溫條件下反應
C.鐵在常溫下發生吸氧腐蝕生成鐵銹
(2)工業上可用NaClO3氧化酸性FeCl2廢液制備FeCl3。
①寫出NaClO3氧化酸性FeCl2廢液制備FeCl3的離子方程式:　 。
②利用上述方法制備FeCl3后,經一系列操作得FeCl3固體,欲檢驗該FeCl3固體中是否含FeCl2,應該進行的實驗操作是取少量FeCl3固體于試管中,加入適量水溶解,再加入　　　　　(填名稱)溶液,若產生藍色沉淀,說明含有FeCl2,否則不含FeCl2。
(3)由上圖預測,下列說法正確的是　　　　(填字母)。
A.FeCl3、FeCl2、Fe(OH)3均可通過化合反應制備
B.加熱Fe(OH)3可實現轉化⑥,加水溶解可實現轉化③
C.Fe3O4相當于FeO和Fe2O3組成的混合物
D.高鐵酸鹽(Fe)可作凈水劑
10.(24分,每空3分)某班同學用如下實驗探究Fe2+與Fe3+的轉化,回答下列問題。
(1)實驗Ⅰ:Fe3+轉化為Fe2+。
實驗步驟及現象:甲組同學將少量銅粉加入 1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中,觀察到銅粉消失,溶液黃色變淺,加入蒸餾水后無明顯現象;乙組同學將過量銅粉加入1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中,觀察到銅粉有剩余,溶液黃色褪去,加入蒸餾水后出現白色沉淀;丙組同學將過量銅粉加入 1 mL 0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液中,觀察到銅粉有剩余,溶液黃色褪去,變成藍色,加入蒸餾水后無白色沉淀。
①分別取三組實驗反應后的溶液于三支試管中,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(填操作步驟及現象),證明生成了Fe2+;分析三組實驗結果,實驗中均發生的反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　。
②對比三組實驗,說明加入蒸餾水后沉淀的產生與　　　　　　　　　　　　有關。
③向丙組實驗后的溶液中加入飽和NaCl溶液可能出現的現象為　 。
④丙組同學在檢驗反應后的溶液中是否存在Fe3+時,取反應后的上層清液于試管中,滴加3滴KSCN溶液,結果出現白色沉淀。
查閱資料:ⅰ.SCN-的化學性質與I-相似,CuSCN為白色固體;
ⅱ.2Cu2++4I-2CuI(白色)↓+I2。
寫出該實驗中出現白色沉淀的離子方程式: 　。
(2)實驗Ⅱ:Fe2+轉化為Fe3+。
實驗步驟及現象:向3 mL 0.1 mol·L-1 FeSO4溶液中加入稍過量稀硝酸,溶液變為棕色,放置一段時間后,棕色消失,溶液變為黃色,已知Fe2++NOFe(NO)2+(棕色)。
①使用的FeSO4溶液中存在少量鐵屑,其目的是　 。
②實驗中產生NO的原因為 　(用離子方程式表示)。
(3)實驗Ⅲ:Fe2+與Fe3+相互轉化。
實驗步驟及現象:將SO2通入足量Fe(NO3)3溶液中,溶液由黃色變為淺綠色,但立即又變為黃色,此時若滴入BaCl2溶液,則會產生白色沉淀。將產生的白色沉淀經過濾、洗滌、干燥后稱量其質量為6.99 g,則整個實驗中產生的氣體(假設只生成一種氣體,該氣體遇空氣變為紅棕色)在標準狀況下的體積為　　　　　　。
課時作業10　鐵及其化合物的轉化
1.B　向硫酸鐵溶液中通入少量SO2氣體,可能有剩余的Fe3+,先加入KSCN溶液,溶液會變紅色,再加入氯水,溶液仍然為紅色,不能證明Fe2+的存在,故A不符合題意;含Fe2+的溶液與K3[Fe(CN)6]溶液反應生成藍色沉淀,能證明SO2與硫酸鐵發生氧化還原反應,故B符合題意;加入NaOH溶液,有氫氧化鐵紅褐色沉淀生成,只能說明含有鐵離子,不能證明二者發生了反應,故C不符合題意;加入BaCl2溶液,可產生硫酸鋇白色沉淀,由于原溶液也含有S,不能說明反應生成了S,不能證明二者發生了反應,故D不符合題意。
2.C　Fe3+與OH-不能大量共存,A項錯誤;Fe(OH)3與HI發生氧化還原反應,離子方程式為2Fe(OH)3+6H++2I-2Fe2++I2+6H2O,B項錯誤;將FeCl3飽和溶液滴入沸水中,加熱至液體呈紅褐色即制得Fe(OH)3膠體,反應的離子方程式為Fe3++3H2O(沸水)Fe(OH)3(膠體)+3H+,C項正確;過量的鐵粉與稀硝酸反應生成的是Fe2+,離子方程式為3Fe+8H++2N3Fe2++2NO↑+4H2O,D項錯誤。
3.B　Fe2O3溶于稀鹽酸生成FeCl3和水,FeCl3為揮發性酸的弱堿鹽,蒸發時會發生水解,轉化為Fe(OH)3沉淀,A不正確;I2具有弱氧化性,只能將Fe氧化為FeI2,FeI2電離產生的Fe2+和I-都能被Cl2氧化,從而生成FeCl3和I2,B正確;FeS2在高溫條件下能被O2氧化,生成Fe2O3和SO2,但Fe2O3難溶于水,與水不能發生反應,C不正確;Fe溶于稀鹽酸生成FeCl2和H2,SO2具有弱氧化性,不能將Fe2+氧化為Fe3+,D不正確。
4.C　若FeSO4變質,其中含有Fe3+,遇KSCN溶液會變為紅色,可據此檢驗FeSO4是否變質,A錯誤;四氧化三鐵中鐵元素為+2價、+3價,是部分Fe2+被氧化,應通入適量O2,不宜過量,B錯誤;制備FeCO3時,應將Na2CO3溶液緩慢加入盛有FeSO4溶液的反應容器中,避免生成氫氧化亞鐵沉淀,C正確;生成(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的反應過程中無元素化合價的變化,因此該反應不是氧化還原反應,D錯誤。
5.C　Fe與Fe(Ⅲ)的鹽類物質可發生反應生成Fe(Ⅱ)的鹽類物質,Fe+2Fe3+3Fe2+,故A正確;Fe(Ⅱ)為鐵元素的中間價態,既有還原性也有氧化性,因此既可被氧化,也可被還原,故B正確;Fe(Ⅲ)的鹽類物質與濃堿液反應生成 Fe(OH)3沉淀,制備Fe(OH)3膠體的操作為向沸水中滴加飽和FeCl3溶液,繼續煮沸至液體呈紅褐色,停止加熱,故C錯誤;可存在b→c→d→e→b的循環轉化關系,如FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3FeCl2,故D正確。
6.B　裝置甲產生CO2可排除裝置中的空氣,開始時應先通一段時間CO2排盡裝置中的空氣,防止FeCO3被氧化,A正確;CO2經過飽和碳酸氫鈉溶液除去HCl,而不是飽和碳酸鈉溶液,B不正確;裝置丙中HC與Fe2+反應生成 FeCO3,同時生成CO2和H2O,Fe2++2HCFeCO3↓+CO2↑+H2O,C正確;裝置丙中碳酸亞鐵為沉淀,故反應后將裝置丙中反應液靜置、過濾、洗滌、干燥,可得到碳酸亞鐵,D正確。
7.C　鐵泥(主要成分為Fe2O3、FeO和少量Fe)與稀鹽酸反應得到的濾液A中溶質為氯化鐵、氯化亞鐵、過量的氯化氫;加入鐵粉還原鐵離子,2Fe3++Fe3Fe2+,過量的鹽酸和Fe發生反應2HCl+FeFeCl2+H2↑,過濾過量的鐵,濾液B的溶質主要為氯化亞鐵;加入氫氧化鈉溶液,生成 Fe(OH)2;向懸濁液C中加入H2O2溶液,反應完成后需除去剩余的H2O2,再與氯化亞鐵混合,經一系列操作后得到產品Fe3O4。濾液B的溶質主要為氯化亞鐵,A項錯誤;加入鐵粉還原鐵離子的反應2Fe3++Fe3Fe2+不是置換反應,鐵單質與過量鹽酸的反應屬于置換反應,B項錯誤;為防止H2O2在步驟⑤中繼續氧化亞鐵離子,需除去剩余H2O2,C項正確;超順磁性納米Fe3O4平均直徑為25 nm,將其均勻分散在水中后得到膠體,能產生丁達爾效應,D項錯誤。
8.B　總反應分兩步,先發生反應Ⅰ,后發生反應Ⅱ,Fe3O4在反應Ⅰ中消耗,在反應Ⅱ中生成,故Fe3O4作總反應的催化劑,A正確;根據圖示,結合元素守恒可知,過程Ⅱ中反應的化學方程式為6FeO+CO22Fe3O4+C,鐵元素由+2價上升到+價,46.4 g Fe3O4的物質的量為=0.2 mol,轉移電子的物質的量為 0.2 mol×3×(-2)=0.4 mol,B錯誤;FeO和Fe3O4溶于鹽酸,發生的反應有FeO+2H+Fe2++H2O、Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O,Fe3O4中也含+2價鐵,無法用 K3[Fe(CN6)6] 溶液檢驗Fe3O4和FeO混合物中的FeO,C正確;根據題述循環過程,從綠色化學角度分析,該循環過程利用了太陽能,而且降低了環境中CO2的含量,D正確。
9.【答案】 (1)C
(2)①Cl+6Fe2++6H+Cl-+6Fe3++3H2O　②鐵氰化鉀
(3)AD
【解析】 (1)反應①為Fe轉化為Fe2O3,鐵在氧氣中燃燒生成Fe3O4,故A不符合題意;鐵與水蒸氣在高溫條件下反應生成Fe3O4,故B不符合題意;鐵在常溫下發生吸氧腐蝕生成鐵銹,主要成分為Fe2O3,故C符合題意。
(2)①NaClO3氧化酸性FeCl2廢液制備FeCl3的離子方程式為Cl+6Fe2++6H+Cl-+6Fe3++3H2O。
②制備得到FeCl3后,經一系列操作得FeCl3固體,欲檢驗該FeCl3固體中是否含FeCl2,可取少量FeCl3固體于試管中,加入適量水溶解,再加入鐵氰化鉀,若產生藍色沉淀,說明含有FeCl2,否則不含FeCl2。
(3)Fe和Cl2反應可生成FeCl3,Fe和FeCl3反應可生成FeCl2,Fe(OH)2和氧氣、水反應可生成 Fe(OH)3,故A正確;Fe(OH)3受熱時會發生分解反應,生成Fe2O3和水,可實現轉化⑥,加酸溶解可實現轉化③,故B錯誤;Fe3O4中Fe的化合價介于FeO和Fe2O3之間,不是FeO和Fe2O3組成的混合物,故C錯誤;高鐵酸鹽是一種綠色凈水劑,其有效成分是高鐵酸根離子(Fe),鐵呈 +6價,具有很強的氧化性,能通過氧化作用進行消毒,同時,反應過后的還原產物Fe3+在溶液中水解生成 Fe(OH)3膠體,能夠將水中的懸浮物聚集形成沉淀,故D正確。
10.【答案】 (1)①加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液,均出現藍色沉淀
2Fe3++CuCu2++2Fe2+　②銅粉的量、陰離子的種類
③有白色沉淀生成　④2Cu2++4SCN-2CuSCN↓+(SCN)2
(2)①防止Fe2+被氧化　②3Fe2++N+4H+3Fe3++NO↑+2H2O
(3)0.448 L
【解析】 (1)①檢驗Fe2+的方法為取少量反應后的溶液于試管中,加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液,若出現藍色沉淀,則證明存在Fe2+;三組實驗中銅粉全部或部分溶解,溶液黃色變淺或褪去,均發生反應2Fe3++CuCu2++2Fe2+。②對比三組實驗發現乙組相比甲組銅粉過量,乙組相比丙組陰離子不同,乙組加入蒸餾水后出現白色沉淀,說明加入蒸餾水后沉淀的產生與銅粉的量和陰離子的種類有關。③加入飽和NaCl溶液引入Cl-,產生與乙組相同的陰離子,可能出現白色沉淀。④由已知信息,SCN-與Cu2+的反應類比I-與Cu2+的反應,可得離子方程式為2Cu2++4SCN-2CuSCN↓+(SCN)2。(2)②Fe2+被加入的稀硝酸氧化為Fe3+,稀硝酸被還原為NO,反應的離子方程式為3Fe2++N+4H+3Fe3++NO↑+2H2O。(3)由滴入BaCl2溶液,會產生白色沉淀可知,具有還原性的SO2通入Fe(NO3)3溶液中被氧化為S,白色沉淀為BaSO4,溶液由黃色變為淺綠色,說明Fe3+被還原為Fe2+,但立即又變為黃色,說明生成的Fe2+又被氧化為Fe3+,整個過程相當于N被還原為NO,根據得失電子守恒,SO2失去電子數等于N得到電子數,SO2~BaSO4~2e-,N~NO~3e-,n(BaSO4)=0.03 mol,
n(e-)=0.06 mol,n(NO)=0.02 mol,則標準狀況下V(NO)=0.448 L。
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