2022高考化学一轮专题复习 第10讲　铁及其重要化合物

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考点1 铁及其重要化合物
授课提示：对应学生用书第57页
1．铁
(1)铁的原子结构：
(2)物理性质：
(3)化学性质(写出化学方程式或离子方程式)：
2．铁的氧化物
(1)物理性质
(2)化学性质
FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O，
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，
Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。
3．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，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===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(Fe2O3·xH2O)，受热易分解，分解的方程式为2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式为Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。
1．根据教材必修1 P50科学探究，请回答下列问题：
(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，溶液颜色无明显变化，试解释原因：__________________________________________________
_______________________________________________________(用离子方程式表示)。
提示：(1)提供水蒸气
(2)Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2．根据教材必修1 P60学与问，完成下列反应的离子方程式。
(1)Fe(OH)2与足量稀HNO3：_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)Fe(OH)3与足量HI：____________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：(1)3Fe(OH)2＋NOeq \\al(－,3)＋10H＋===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O
(2)2Fe(OH)3＋2I－＋6H＋===2Fe2＋＋I2＋6H2O
(1)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。(×)
(2)根据铁与Cl2、S反应的条件及产物中铁元素的化合价可以判断氯元素和硫元素的非金属性强弱。(√)
(3)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。(×)
(4)水溶液中Fe2＋、H＋、COeq \\al(2－,3)、ClO－可以共存。(×)
(5)将水蒸气通过灼热的铁粉，粉末变红，铁与水在高温下发生反应。(×)
(6)铁锈的成分是氢氧化铁。(×)
(7)Fe(OH)3、FeCl2均可由化合反应得到。(√)
1．科学思维：防止Fe(OH)2氧化的方法归纳与整合
(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、植物油等。
(5)用Fe做阳极，石墨做阴极，电解NaOH溶液，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。
2．证据推理：确定铁的氧化物组成的方法归纳
设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝eq \f(m,56)∶eq \f(n,16)＝a∶b。
若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；
若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；
若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值)。
题组一 铁及其化合物的性质及应用
1．《本草纲目》中记载“慈石治肾家诸病，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：D
2．下列有关铁及其化合物的说法不正确的是( )
A．工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁
B．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4
C．工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸
D．氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂
解析：金属活动性顺序表中铁到铜是用还原法冶炼，工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁，故A正确；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4，故B正确；常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化现象，阻止反应进行，工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸，故C正确；氯化铁溶液有氧化性，但不是用作净水剂的原因，净水是利用铁离子水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，能吸附悬浮的杂质净水，故D错误。
答案：D
3．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．Fe＋4H＋＋NOeq \\al(－,3)===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
B．Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
C．Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
D．3Fe(OH)2＋10H＋＋NOeq \\al(－,3)===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O
答案：B
题组二 氢氧化亚铁的制备
4．下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。
解析：因为Fe(OH)2在空气中容易被氧气氧化为红褐色的Fe(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。①、②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；③的原理为铁做阳极产生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；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④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。
答案：①②③⑤
题组三 铁的氧化物组成的确定
5．准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，则这种铁的氧化物为( )
A．Fe3O4B．Fe2O3
C．FeOD．以上都不是
答案：C
6．有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 ml·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 ml 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．Fe3O4
C．Fe4O5D．Fe5O7
解析：根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 ml×2＝0.05 ml，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，又n(Cl－)＝0.14 L×5.0 ml·L－1＝0.7 ml，则n(Fe3＋)＝0.2 ml，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。
答案：D
考点2 Fe2＋与Fe3＋的性质及检验
授课提示：对应学生用书第59页
1．亚铁盐
含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性。
(1)Fe2＋的还原性：Fe2＋eq \(―――――――――――――→,\s\up7(O2、Cl2、Br2、HNO3),\s\d5(KMnO4H＋、H2O2、HClO等))Fe3＋
Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
(2)Fe2＋的弱氧化性：Fe2＋eq \(――→,\s\up7(Zn))Fe。
2．铁盐
含Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋具有较强的氧化性。
Fe3＋eq \(―――――――――――→,\s\up7(Fe、Cu、S2－、SO\\al(2－,3)、I－),\s\d5(SO2、H2S、HI等))Fe2＋
写出下列转化的离子方程式：
(1)Fe3＋eq \(――→,\s\up7(SOeq \\al(2－,3)))Fe2＋：
2Fe3＋＋SOeq \\al(2－,3)＋H2O===2Fe2＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2H＋；
(2)Fe3＋ eq \(―→,\s\up7(I－))Fe2＋：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2。
3．Fe2＋、Fe3＋的检验方法
(1)用KSCN溶液和氯水
(2)用NaOH溶液
(3)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验
eq \x(混合溶液)eq \(―――――――→,\s\up7(滴加KSCN溶液))溶液变红色，说明含有Fe3＋；
eq \x(混合溶液)eq \(――――→,\s\up7(滴加酸性),\s\d5(KMnO4))KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋。
(4)Fe2＋的特征检验方法
溶液eq \(―――――――→,\s\up7(K3[FeCN6]溶液))产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋，有关反应离子方程式为3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓。
结合教材必修1 P61实验3－10及上述[基础全梳理]，写出下列物质的名称：
(1)KSCN____________；
(2)Fe(SCN)3____________；
(3)K3[Fe(CN)6]____________；
(4)Fe3[Fe(CN)6]2____________。
提示：(1)硫氰化钾 (2)硫氰化铁 (3)铁氰化钾 (4)铁氰化亚铁
(1)检验Fe(NO3)2晶体是否变质，将样品溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红。(×)
(2)中性溶液中可能大量存在Fe3＋、K＋、Cl－、SOeq \\al(2－,4)。(×)
(3)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓。(×)
(4)将FeCl3溶液蒸干可得到FeCl3固体或晶体。(×)
(5)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Fe2＋。(√)
科学思维：铁及其化合物转化关系中的“价类二维图”
从物质类别和物质所含核心元素的化合价两个角度总结、预测物质的性质是学习化学的重要方法之一。
(1)横向变化体现了同价态不同类别(单质、氧化物、盐、碱)之间的转化：①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐；②Fe2＋、Fe3＋与碱(OH－)反应生成对应的碱；③难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。
(2)纵向变化体现不同价态同类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。
(3)斜向变化体现不同价态、不同类别之间物质的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。
题组一 Fe2＋、Fe3＋之间的转化
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：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
加入Fe(NO3)2、NaClO是否可行？理由是____________________________________
________________________________________________________________________。
答案：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
可行，NOeq \\al(－,3)、ClO－在酸性条件下氧化Fe2＋生成Fe3＋
2．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 ml·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如表所示：
(4)问题讨论：①调节溶液pH时是否可以用NaOH溶液？____________；理由是
________________________________________________________________________。
②如果不通入氧气，其后果是______________________________________________。
答案：(1)将Fe2＋氧化成Fe3＋
(2)ZnO
(4)①不可以 pH不易控制，引入杂质 ②Zn2＋沉淀的同时Fe2＋也沉淀，无法除去杂质
3．(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a>c。试分析残留固体的成分为________，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。
①无固体剩余，溶液中的阳离子可能为________。
②剩余固体成分只含Cu，溶液中的阳离子可能为________。
③剩余固体成分为Fe、Cu，溶液中的阳离子为________。
答案：(1)Cu Cu2＋、Fe2＋
(2)①Fe2＋、Cu2＋或Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋ ②Fe2＋或Fe2＋、Cu2＋ ③Fe2＋
题组二 Fe2＋和Fe3＋的检验
4．工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如图：
用稀硫酸浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在________(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe2＋的方法是__________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________(注明试剂、现象)。
解析：滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中有Fe3＋；检验溶液中还存在Fe2＋时，可以利用Fe2＋的还原性，加入酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去。
答案：Fe3＋ 取少量溶液，滴加酸性KMnO4溶液，KMnO4褪色{或取少量溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，如果有蓝色沉淀说明有Fe2＋}
5．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。
(1)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，得到的滤液作为试验样品。分置于两支试管中。
(2)向一支试管中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，生成________，说明滤液中含Fe2＋。
(3)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：(2)蓝色沉淀 (3)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＋
题组三 新素材命题
6．聚合硫酸铁是一种性能优越的无机高分子混凝剂，形态性状是淡黄色无定型粉状固体，极易溶于水，10%(质量)的水溶液为红棕色透明溶液，吸湿性。聚合硫酸铁广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理。
聚合硫酸铁的分子式为，其净水效果优良，水质好，不含铝、氯及重金属离子等有害物质，无毒，无害，安全可靠。
聚合硫酸铁的制备主要有直接氧化法和催化氧化法。大多数PFS的制备采用直接氧化法，此法工艺路线较简单，用于工业生产可以减少设备投资和生产环节，降低设备成本，但这种生产工艺必须依赖于氧化剂，如：H2O2、KClO3、HNO3等无机氧化剂。催化氧化法一般是选用一种催化剂，利用氧气或空气氧化制备聚合硫酸铁。
根据上述材料，回答下列问题：
问题1.聚合硫酸铁的制备方法很多，过氧化氢氧化法制备聚合硫酸铁时，是在硫酸亚铁中加入H2O2制得硫酸铁。写出该反应过程的离子方程式。(素养角度——证据推理与模型认知)
问题2.氯酸钠是一种强氧化剂，在酸性条件下可以与硫酸亚铁反应，写出反应离子方程式。(素养角度——宏观辨识与微观探析)
问题3.硫酸铁通过水解反应、聚合反应可以得到聚合硫酸铁。写出硫酸铁水解反应、聚合反应生成聚合硫酸铁的化学方程式。(素养角度——变化观念与平衡思想)
答案：问题1 提示：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
问题2 提示：6Fe2＋＋ClOeq \\al(－,3)＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O。
问题3 提示：Fe2(SO4)3＋nH2O===＋eq \f(n,2)H2SO4；
===
高考新热点——以Fe2＋、Fe3＋为载体的综合实验探究
授课提示：对应学生用书第61页
铁元素有多种价态，化合物种类较多，特别是Fe2＋、Fe3＋的性质多样，是命制综合实验题恰当的载体。考查内容可涉及物质性质的探究、物质的制备、成分测定、离子检验等，通过上述问题的设计，同时可考查仪器的使用、条件的控制、物质的分离提纯、实验安全等化学实验基础知识。
[考能突破练]
1．某小组在验证反应“Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag”的实验中检测到Fe3＋，发现和探究过程如下。
向硝酸酸化的0.05 ml·L－1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。
(1)检验产物。
①取出少量黑色固体，洗涤后，_____________________________________________
_______________________________________________________(填操作和现象)，证明黑色固体中含有Ag。
②取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有________。
(2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3＋，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3＋，乙依据的原理是______________________________________________________________
_____________________________________________________(用离子方程式表示)。
针对两种观点继续实验：
①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如表所示：
(资料：Ag＋与SCN－生成白色沉淀AgSCN)
②对Fe3＋产生的原因做出如下假设：
假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3＋；
假设b：空气中存在O2，由于________________________________________________
___________________________________________(用离子方程式表示)，可产生Fe3＋；
假设c：酸性溶液中NOeq \\al(－,3)具有氧化性，可产生Fe3＋；
假设d：根据_______________________________________________________现象，判断溶液中存在Ag＋，可产生Fe3＋。
解析：(1)①加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化，固体未完全溶解。②K3[Fe(CN)6]是检验Fe2＋的试剂，所以产生蓝色沉淀说明含有Fe2＋。
(2)过量铁粉与Fe3＋反应生成Fe2＋：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。②O2氧化Fe2＋反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。白色沉淀是AgSCN，所以实验可以说明含有Ag＋，Ag＋可能氧化Fe2＋生成Fe3＋。
答案：(1)①加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化，固体未完全溶解 ②Fe2＋
(2)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ ②4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 加入KSCN溶液后生成白色沉淀
2．从宏观现象探究微观本质是重要的化学学科素养。以FeCl3溶液为实验对象，探究其与碱性物质之间反应的复杂多样性。实验如下：
(1)①中反应的离子方程式是__________________________________________________。
(2)②中逸出的无色气体是________。从物质类别的角度分析，Na2CO3与Na2SO3在化学性质方面的共性是____________________________(写一条)；从化合价角度分析，Na2CO3与Na2SO3在化学性质方面的差异是________________________________________________
________________________________________________________________(写一条)。
(3)对于③中的实验现象，同学们有诸多猜测，继续进行实验：
Ⅰ.甲取③中的红棕色溶液少许，滴入盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀。甲得出结论：FeCl3与Na2SO3发生了氧化还原反应，离子方程式是___________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.乙认为甲的实验不严谨，重新设计并进行实验，证实了甲的结论是正确的。其实验方案是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)受以上实验的启发，同学们对pH≈8的1 ml/L NaF溶液与FeCl3溶液混合时的现象产生了好奇并进行实验：
Ⅰ.⑤的实验目的是________________________________________________________。
Ⅱ.为探究④中溶液变无色的原因，进行如下实验：
资料显示：FeF3溶液为无色。
用平衡移动原理解释红褐色沉淀产生的原因：________________________________
________________________________________________________________________。
(5)根据实验，FeCl3溶液与碱性物质之间的反应的多样性与____________________有关。
解析：(1)根据图中对实验现象的描述，反应①氢氧化镁沉淀转化为氢氧化铁胶体。(2)由于碳酸钠溶液显碱性，氯化铁溶液显酸性，相互促进水解，生成CO2气体和氢氧化铁沉淀。(3)加入盐酸酸化的BaCl2溶液产生白色沉淀，说明③中溶液有SOeq \\al(2－,4)，亚硫酸钠与氯化铁会发生氧化还原反应，即Fe3＋将SOeq \\al(2－,3)氧化为SOeq \\al(2－,4)，甲中SOeq \\al(2－,4)也可能是SOeq \\al(2－,3)被空气氧化，所以用铁氰化钾溶液检验溶液中是否生成Fe2＋更合理。(4)FeCl3溶液中加入NaF，颜色变浅，说明反应生成了FeF3，是可溶性的难电离物质，加入氢氧化钠溶液生成红褐色沉淀，说明OH－更容易与Fe3＋结合。
答案：(1)3Mg(OH)2＋2Fe3＋2Fe(OH)3(胶体)＋3Mg2＋
(2)CO2 两者都为强碱弱酸盐，能与强酸反应 Na2CO3中碳原子为最高正价＋4，无还原性；Na2SO3中硫原子为＋4价，处于中间价态，具有较强的还原性
(3)Ⅰ.2Fe3＋＋SOeq \\al(2－,3)＋H2O===2Fe2＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2H＋
Ⅱ.取③中的红棕色溶液少许，滴加铁氰化钾溶液，出现蓝色沉淀
(4)Ⅰ.排除加水稀释对溶液颜色变化的影响
Ⅱ.无色溶液中存在平衡：Fe3＋＋3F－FeF3，加入NaOH溶液后，Fe3＋更易与OH－结合生成难溶的Fe(OH)3
(5)碱性物质的pH、离子的性质
授课提示：对应学生用书第62页
1．(高考选项组合)下列叙述正确的是 ( )
A．Fe在稀硝酸中发生钝化(2019·高考江苏卷，6A)
B．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可除去工业废气中的Cl2(2019·高考天津卷，3A)
C．向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色(2018·高考江苏卷，6A)
D．给定条件下，能实现转化：Feeq \(――→,\s\up7(Cl2),\s\d5(点燃))FeCl2eq \(――――→,\s\up7(NaOHaq))Fe(OH)2(2017·高考江苏卷，7A)
答案：B
2．(2016·高考全国卷Ⅱ)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 ml·L－1的溶液。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 ml·L－1 KI溶液，加入6 mL 0.1 ml·L－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：
①第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。
实验②检验的离子是______(填离子符号)；实验①和③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)Fe2＋具有很强的还原性，易被空气中的O2氧化为Fe3＋，在FeCl2溶液中加入少量铁屑，可防止Fe2＋被氧化。
(2)Fe2＋被氧化为Fe3＋，Cl2被还原为Cl－，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
(3)O2难溶于煤油，加入煤油能隔绝空气，排除O2对实验的影响。
(4)KI溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为2I－＋2Fe3＋I2＋2Fe2＋。K3[Fe(CN)6]是检验Fe2＋的试剂。实验③溶液变红，说明溶液中仍存在Fe3＋，由此可说明该氧化还原反应为可逆反应。
(5)酸化的FeCl2溶液与H2O2反应，Fe2＋被氧化为Fe3＋，H2O2被还原为H2O，反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。Fe3＋对H2O2的分解起催化作用，当反应一段时间后，会发生反应：2H2O2eq \(=====,\s\up7(Fe3＋))2H2O＋O2↑，故溶液中产生气泡。由于H2O2分解反应放热，促使Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋平衡右移，最终出现Fe(OH)3红褐色沉淀。
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)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
Fe3＋催化H2O2分解产生O2 H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动
3．(2020·高考全国卷Ⅰ)为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。
回答下列问题：
(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.10 ml·L－1 FeSO4溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、________(从下列图中选择，写出名称)。
(2)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择________作为电解质。
(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入________电极溶液中。
(4)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 ml·L－1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝________。
(5)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为________，铁电极的电极反应式为________。因此，验证了Fe2＋氧化性小于________，还原性小于________。
(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是________________。
解析：(1)根据用固体物质配制一定物质的量浓度溶液的方法可知，题图给出的仪器中还需要烧杯、量筒和托盘天平。
(2)盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生反应，两烧杯溶液中含有Fe2＋、Fe3＋和SOeq \\al(2－,4)，Ca2＋与SOeq \\al(2－,4)生成微溶于水的CaSO4，Fe2＋、Fe3＋均与HCOeq \\al(－,3)反应，酸性条件下NOeq \\al(－,3)与Fe2＋发生反应，故盐桥中不能含有Ca2＋、HCOeq \\al(－,3)和NOeq \\al(－,3)。盐桥中阴、阳离子的电迁移率(u∞)尽可能相近，分析表中阳离子和阴离子的电迁移率(u∞)数据，K＋和Cl－的电迁移率(u∞)相差较小，故盐桥中应选择KCl作为电解质。
(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，则铁电极是负极，石墨电极是正极，盐桥中阳离子向正极移动，故阳离子进入石墨电极溶液中。
(4)假设两个烧杯中溶液体积均为V L，铁电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，一段时间后，铁电极溶液中c(Fe2＋)增加0.02 ml·L－1，则电路中通过电子为0.02 ml·L－1×V L×2＝0.04V ml。石墨电极上未见Fe析出，则石墨电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，据得失电子守恒可知，石墨电极生成Fe2＋为0.04V ml，故石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝(0.05 ml·L－1×V L＋0.04V ml)/V L＝0.09 ml·L－1。
(5)由(4)分析可知，石墨电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，据此得出Fe2＋的氧化性小于Fe3＋；铁电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，据此得出Fe2＋的还原性小于Fe。
(6)铁电极表面被刻蚀活化，Fe与Fe2(SO4)3溶液发生反应：Fe＋ Fe2(SO4)3===3FeSO4，活化反应完成后，溶液中不含Fe3＋，可向FeSO4溶液中滴加KSCN溶液，若溶液不变血红色，证明活化反应完成。
答案：(1)烧杯、量筒、托盘天平 (2)KCl
(3)石墨 (4)0.09 ml·L－1
(5)Fe3＋＋e－===Fe2＋ Fe－2e－===Fe2＋ Fe3＋ Fe (6)取少量溶液，滴入KSCN溶液，不出现血红色
课时作业 单独成册 对应学生用书第323页
[A组 基础题组]
1．(2021·江西萍乡模拟)《唐本草》记载“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃。陶及今人谓之石胆，烧之赤色，故名绛矾矣”。文中“绛矾”为( )
A．FeSO4·7H2O B．CuSO4·5H2O
C．Na2SO4·10H2OD．KAl(SO4)2·12H2O
解析：根据题中描述，晶体本来为绿色，加热后得到红色固体，所以该晶体为FeSO4·7H2O。
答案：A
2．某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。下列从分类角度分析正确的是( )
A．实验①、③反应制得的物质均为纯净物
B．实验②、③均未发生氧化还原反应
C．实验①、③均为放热反应
D．实验①、②所涉及的物质均为电解质
解析：实验③制得的是Fe(OH)3胶体，属于混合物，且属于吸热反应，选项A、C错误；实验①中涉及的物质Cl2、铁丝均为单质，既不属于电解质，也不属于非电解质，选项D错误。
答案：B
3．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是( )
A．只有④ B．只有③
C．③和④均错D．全部错误
解析：实验③中溶液应变为浅蓝色；实验④与Fe3＋的性质无关。
答案：C
4．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是( )
A．Fe(OH)3 Fe2O3B．Fe(OH)2 Fe2O3
C．Fe(OH)2 Fe(OH)3D．Fe(OH)2 FeO
解析：铁与稀硫酸反应生成FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3价，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。
答案：B
5．某溶液中可能存在Fe3＋、Fe2＋、I－、HCOeq \\al(－,3)、Cl－、NOeq \\al(－,3)六种离子中的几种。现进行下列实验：
①取少量溶液滴加KSCN溶液，溶液呈红色；
②另取少量原溶液滴加盐酸，溶液的棕黄色加深。
据此可以推断，该溶液中肯定不存在的离子是( )
A．I－、HCOeq \\al(－,3)B．Fe2＋、HCOeq \\al(－,3)、NOeq \\al(－,3)
C．I－、HCOeq \\al(－,3)、Cl－D．Fe3＋、I－、HCOeq \\al(－,3)
解析：由①可知溶液中一定含有Fe3＋，有Fe3＋一定无I－和HCOeq \\al(－,3)；由②棕黄色加深可知溶液中Fe2＋被氧化为Fe3＋，所以一定含有NOeq \\al(－,3)，可能含有Cl－。
答案：A
6．某同学欲利用如图装置制取能较长时间存在的Fe(OH)2，其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是 ( )
A．X可以是稀硫酸或稀硝酸或稀盐酸
B．实验开始时应先关闭a、打开b，再向烧瓶中加入X
C．反应一段时间后可在烧瓶中观察到白色沉淀
D．反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞，则 Fe(OH)2可较长时间存在
解析：稀硝酸会将铁氧化为Fe3＋，故A错误；实验开始时，应先打开a、b，利用生成的氢气将装置中空气排尽，故B错误；反应一段时间后可在锥形瓶中观察到白色沉淀，故C错误；由于装置中的空气及溶液中氧气已经被除去，Fe(OH)2可较长时间存在，故D正确。
答案：D
7．将0.2 ml·L－1的KI溶液和0.05 ml·L－1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后，取混合液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2的是( )
A．向混合液中滴入KSCN溶液，溶液变红色
B．向混合液中滴入AgNO3溶液，有黄色沉淀生成
C．向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀生成
D．向混合液中滴入淀粉溶液，溶液变蓝色
解析：0.2 ml·L－1的KI溶液和0.05 ml·L－1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合，KI过量，向混合液中滴入KSCN溶液，溶液变红色，说明溶液中仍含有Fe3＋，能说明溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，A项正确；KI过量，溶液中存在I－，B项错误；该反应生成Fe2＋，向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀生成，只能说明溶液中含有Fe2＋，不能说明溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，C项错误；该反应生成I2，向混合液中滴入淀粉溶液，溶液变蓝色，说明溶液中含有碘单质，不能说明溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，D项错误。
答案：A
8．硫酸亚铁是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．FeSO4与NH4HCO3反应制备FeCO3，适宜在高温条件下进行
B．碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂
C．可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化
D．常温下，FeSO4比(NH4)2Fe(SO4)2易溶于水
解析：A项中，NH4HCO3高温下易分解，且生成的FeCO3可能受热分解。
答案：A
9．将下列物质的颜色和用途或性质用短线连接起来。
①Fe2O3 a．红褐色 A．具有较强的还原性
②Fe(OH)2 b．红棕色 B．易被氧化成灰绿色最终变成红褐色
③Fe(OH)3 c．白色 C．红色油漆、涂料
④Fe2＋ d．棕黄色 D．受热分解成红棕色粉末
⑤Fe3＋ e．浅绿色 E．具有较强的氧化性
答案：①—b—C；②—c—B；③—a—D；④—e—A；⑤—d—E
10．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：取粉末少许，加入过量NaOH溶液，如剩余固体为红棕色，则含Fe2O3。加入NaOH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)。
答案：Al2O3＋2OH－===2AlOeq \\al(－,2)＋H2O 硫氰化钾 溶液变血红色说明含Fe2O3，否则不含
11．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Fe(OH)2。
(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，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)稀硫酸、铁屑 (2)加热煮沸
(3)避免生成的Fe(OH)2与氧气接触而被氧化
12．FeCl3具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂，处理污水比FeCl3高效，且腐蚀性小。请回答下列问题：
(1)FeCl3净水的原理是___________________________________________________。
FeCl3溶液腐蚀钢铁设备，除H＋作用外，另一主要原因是(用离子方程式表示)________________________________________________________________________。
(2)为节约成本，工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3。
①若酸性FeCl2废液中c(Fe2＋)＝2.0×10－2 ml·L－1，c(Fe3＋)＝1.0×10－3 ml·L－1，c(Cl－)＝5.3×10－2 ml·L－1，则该溶液的pH约为________。
②完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式：
eq \x( )ClOeq \\al(－,3)＋eq \x( )Fe2＋＋eq \x( )________===eq \x( )Cl－＋eq \x( )Fe3＋＋eq \x( )________。
解析：(1)氯化铁净水的原理为Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋，Fe3＋可与Fe反应，腐蚀钢铁。
(2)①由电荷守恒：2c(Fe2＋)＋3c(Fe3＋)＋c(H＋)＝c(Cl－)(OH－浓度很小，忽略不计)可求得溶液中c(H＋)＝1.0×10－2 ml/L。②由题意ClOeq \\al(－,3)(Cl为＋5价)→Cl－得到6e－，Fe2＋→Fe3＋失去1e－，由电子得失相等，原子守恒配平离子方程式。
答案：(1)Fe3＋水解产生的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中悬浮的杂质 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
(2)①2 ②1 6 6 H＋ 1 6 3 H2O
[B组 提升题组]
13．从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如图：
则下列说法正确的是( )
A．试剂a是铁、试剂b是稀硫酸
B．操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C．试剂c是氯气，相应的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
D．用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2＋
解析：由最终要得到氯化铁晶体及流程图知，b是盐酸，A错误；操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤，操作Ⅲ是蒸发结晶，所用仪器不相同，B错误；滤液Z和X中均含有氯化亚铁，因此c为氯气，C正确；高锰酸钾能氧化氯离子而褪色，因此不能用于检验是否含有亚铁离子，D错误。
答案：C
14．某化工厂制备净水剂硫酸铁铵晶体[NH4Fe(SO4)2·6H2O]的一种方案如图：
下列说法不正确的是( )
A．滤渣A的主要成分是CaSO4
B．相同条件下，NH4Fe(SO4)2·6H2O净水能力比FeCl3强
C．“合成”反应要控制温度，温度过高，产率会降低
D．“系列操作”包括蒸发浓缩、降温结晶、过滤、干燥等
解析：硫酸钙微溶于水，滤渣A主要成分是硫酸钙，A项正确；NHeq \\al(＋,4)抑制Fe3＋的水解，故相同条件下氯化铁净水能力比硫酸铁铵晶体强，B项错误；“合成”时温度过高，会促进Fe3＋的水解，C项正确；硫酸铁铵的溶解度随温度降低而减小，宜采用降温结晶法提纯，D项正确。
答案：B
15．某同学为了验证Fe3＋是否能将H2SO3氧化成SOeq \\al(2－,4)，用50 mL 0.1 ml·L－1FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后，进行以下实验：
(1)检验吸收液中SOeq \\al(2－,4)的操作为_____________________________________________
________________________________________________________________________
_________________________________________________________________，证明Fe3＋能够把H2SO3氧化成SOeq \\al(2－,4)。
(2)请配平并完成上述反应中的化学方程式：2FeCl3＋SO2＋________===________＋H2SO4＋______，反应中的氧化产物是________(写化学式)。
(3)吸收液中除了含有H＋、Cl－、SOeq \\al(2－,4)以外，对其他成分(Fe3＋、Fe2＋、H2SO3)的可能组合进行探究：
①提出假设。
假设1：溶液中存在Fe2＋；
假设2：溶液中存在Fe3＋、Fe2＋；
假设3：溶液中存在______________。
②设计方案，进行实验，验证假设。
请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。限选实验试剂和仪器：试管、滴管、0.1 ml·L－1 KMnO4溶液、0.1 ml·L－1 KSCN溶液、品红溶液。
解析：(1)检验SOeq \\al(2－,4)常用稀盐酸和BaCl2溶液。(2)SO2被氧化成了H2SO4，则FeCl3被还原成FeCl2。(3)对于溶液中三种微粒可能存在的情况：假设1，若Fe3＋与H2SO3正好反应则只存在Fe2＋；假设2，若Fe3＋过量则存在Fe3＋与Fe2＋；假设3，若Fe3＋不足，则存在Fe2＋与H2SO3；区别三种假设的不同之处在于假设2中含有Fe3＋，假设3中含有H2SO3，可通过设计实验方案进行探究。
答案：(1)取少量样品溶液于试管中，先滴入足量的稀盐酸无现象，再滴入氯化钡溶液，如果有白色沉淀生成则证明吸收液中有SOeq \\al(2－,4)
(2)2H2O 2FeCl2 2HCl H2SO4
(3)①Fe2＋、H2SO3
②
目标要求
核心素养
1.掌握铁及其重要化合物的主要性质及其应用。
2.了解铁及其重要化合物的制备方法。
1.宏观辨识与微观探析：了解Fe的物理性质，掌握Fe、Fe2＋、Fe3＋的化学性质；了解Fe2＋、Fe3＋的常用检验方法。
2.变化观念与平衡思想：运用氧化还原反应理论分析Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的相互转化。
3.证据推理与模型认知：能依据实验证据推出合理的结论；构建“铁三角”转化关系模型，运用模型解释化学问题。
颜色、状态
导电、导热性
延展性
地壳中含量
银白色固体
良好
良好
居第4位
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
—
铁红
磁性氧化铁
色态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
溶解性
难溶于水
难溶于水
难溶于水
铁的价态
＋2价
＋3价
＋2价，＋3价
装置一
装置二
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Zn2＋
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
序号
取样时间/min
现象
Ⅰ
3
产生大量白色沉淀；溶液呈红色
Ⅱ
30
产生白色沉淀；较3 min时量少；溶液红色较3 min时加深
Ⅲ
120
产生白色沉淀；较30 min时量少；溶液红色较30 min时变浅
实验操作及现象
④向2 mL 0.2 ml/L FeCl3溶液中滴入2 mL 1 ml/L NaF溶液，溶液变无色
⑤向2 mL 0.2 ml/L FeCl3溶液中滴入2 mL蒸馏水，溶液颜色变浅
1.特殊颜色
(1) 固体：Fe3O4、FeO——黑色，Fe2O3——红棕色，Fe(OH)3——红褐色。
(2)溶液：Fe2＋——浅绿色，Fe3＋——黄色。
2.特殊现象
(1)Fe(OH)2eq \(――→,\s\up7(空气))Fe(OH)3，白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。
(2)Fe3＋遇KSCN溶液变红色。
(3)Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成铁氰化亚铁
{Fe3[Fe(CN)6]2}蓝色沉淀。
3.必记五反应
(1)Fe＋2FeCl3===3FeCl2。
(2)Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2。
(3)2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。
(4)2Fe3＋＋2I－I2＋2Fe2＋。
(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
阳离子
u∞×108/(m2·s－1·V－1)
阴离子
u∞×108/(m2·s－1·V－1)
Li＋
4.07
HCOeq \\al(－,3)
4.61
Na＋
5.19
NOeq \\al(－,3)
7.40
Ca2＋
6.59
Cl－
7.91
K＋
7.62
SOeq \\al(2－,4)
8.27
实验步骤
预期现象和结论
步骤1：用试管取样品溶液2～3 mL，并滴入__________
若出现红色，则假设2成立，假设1、3不成立；若未出现红色，则假设2不成立(或假设1或3成立)
步骤2：
步骤3：
实验步骤
预期现象和结论
步骤1：1～2滴0.1 ml·L－1 KSCN溶液
步骤2：另取2～3 mL样品溶液于试管中，滴入1～2 mL品红溶液
若品红溶液红色褪去，则假设3成立；若品红溶液不褪色，则假设3不成立(或假设1成立)