2019新优化高考化学一轮全国通用版精致讲义铁及其重要化合物

2019新优化高考化学一轮全国通用版精致讲义铁及其重要化合物

第三讲　铁及其重要化合物 ‎1.了解铁及其重要化合物的制备方法。‎ ‎2.掌握铁及其重要化合物的主要性质及其应用。‎ ‎　铁及其重要化合物 ‎[知识梳理]‎ ‎1.铁的物理性质 纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽，具有导电性、导热性和延展性，具有能被磁铁吸引的特征。‎ ‎2.铁的化学性质(用化学方程式或离子方程式表示)‎ 铁单质性质活泼，有较强的还原性，铁元素主要化合价为＋2价和＋3价。‎ ‎(1)与非金属单质的反应 ‎①与O2的反应 常温：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。‎ 点燃：3Fe＋2O2Fe3O4。‎ ‎②与Cl2的反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。‎ ‎③与S的反应：Fe＋SFeS。‎ ‎(2)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：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。‎ ‎(3)与酸的反应 ‎①与非氧化性酸反应的离子方程式：‎ Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。‎ ‎②与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应，但无H2产生。‎ ‎(4)与盐溶液的反应 ‎①与CuSO4溶液反应的离子方程式：‎ Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。‎ ‎②与FeCl3溶液反应的离子方程式：‎ Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。‎ ‎3.铁的氧化物 化学式 FeO Fe2O3‎ Fe3O4‎ 俗名 铁红 磁性氧化铁 颜色 状态 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 铁元素 的化合价 ‎＋2‎ ‎＋3‎ ‎＋2，＋3‎ 稳定性 不稳定 稳定 稳定 与H＋反应的 离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋‎ H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋‎ ‎3H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O　‎ ‎4.铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2‎ Fe(OH)3‎ 色态 白色固体 红褐色固体 与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 受热分解 ‎2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 制备 可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓‎ 可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓‎ 二者的关系 在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应方程式为 ‎4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3‎ ‎5.亚铁盐和铁盐 ‎(1)亚铁盐 含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋既有氧化性，又有还原性，Fe2＋与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe、2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。‎ ‎(2)铁盐 ‎①氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋具有氧化性，Fe3＋与Cu反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。‎ ‎②特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN时变成红色。‎ ‎③易水解：FeCl3滴入沸水中的化学方程式：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。‎ ‎[自我检测]‎ ‎1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应。(　　)‎ ‎(2)在FeCl3溶液中加入KHCO3溶液，会有CO2产生，但无Fe(OH)3沉淀生成。(　　)‎ ‎(3)向硫酸亚铁溶液中滴加NaOH溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁。(　　)‎ ‎(4)铁与过量的硫粉共热产物是Fe2S3。(　　)‎ ‎(5)Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制取Fe(OH)3。(　　)‎ ‎(6)氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O。(　　)‎ ‎(7)将FeCl3溶液直接蒸干即可得到无水FeCl3固体。(　　)‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×‎ ‎2.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 ‎(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的氯化物不同，Fe与Cl2反应生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。‎ ‎(2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。‎ ‎(3)铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3；铁与碘蒸气反应生成的是FeI2而不是FeI3。‎ ‎(4)Fe3O4的组成可理解为FeO·Fe2O3，与非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)反应时生成Fe2＋和Fe3＋；与氧化性酸(如HNO3)反应时生成Fe3＋；与还原性酸(如HI)反应时生成Fe2＋。‎ ‎　含有a g HNO3的稀硝酸跟b g铁恰好反应，铁全部溶解，生成NO。已知有a/4 g HNO3被还原，则a∶b不可能是(　　)‎ A.3∶1　　　　　　　　 B.3∶2‎ C.4∶1 D.9∶2‎ ‎[解析]　若生成硝酸亚铁：‎ ‎3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O ‎168　2×63＝126‎ b　　a/4‎ ‎168/b＝126×4/a a∶b＝3∶1‎ 若生成硝酸铁：‎ Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O ‎56　 63‎ b　 a/4‎ ‎56/b＝63×4/a a∶b＝9∶2‎ 还可能生成硝酸铁和硝酸亚铁的混合物，所以a∶b介于3∶1 与9∶2之间，不在此范围的只有B项。‎ ‎[答案]　B 铁元素是典型的变价金属元素，它在化合物中主要表现为＋2价和＋3价，通过归纳总结完成以下填空：‎ 单质铁与　　　　(填编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与　　　　反应时只生成＋2价铁；与　　　　反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。‎ 所选试剂：①Cl2　②O2　③H2O(g)　④S　⑤盐酸 ‎⑥稀硝酸(足量)　⑦稀硫酸　⑧CuSO4溶液　⑨FeCl2溶液　⑩铁粉与稀硝酸溶液满足n(Fe)∶n(HNO3)＝5∶16‎ 答案：①⑥　④⑤⑦⑧　②③⑩‎ 数轴法分析铁与稀HNO3反应的产物 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，根据反应方程式：‎ HNO3过量：Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；‎ Fe过量：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2；‎ 两者相加得总方程式：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，可以用数轴表示：‎ 解题时需注意量的范围。‎ 即：①≤，产物仅有Fe(NO3)3，稀HNO3可能有剩余；②≥，产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能有剩余；③＜＜，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，Fe和稀HNO3都反应完全。‎ ‎ 题组一　铁及其化合物的性质及计算 ‎1.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是(　　)‎ A.铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在 B.铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为＋3价 C.工业上可用铁制容器储存浓硝酸和浓硫酸，原因是铁在常温下与两种酸不反应 D.工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的铁矿石炼铁 解析：选D。自然界中有少量铁以单质形式存在(如陨铁)，A错；铁在纯氧中燃烧产物是Fe3O4，其中铁的化合价有＋2价和＋3价两种价态，B错；铁在常温下遇浓硫酸或浓硝酸钝化，形成了致密的氧化膜隔绝铁与酸的接触，C错。‎ ‎2.向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 mol/L的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，生成1.344 L NO(标准状况)，往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的氢气在加热条件下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为(　　)‎ A.0.24 mol　　　　　　　 B.0.21 mol C.0.16 mol D.0.14 mol 解析：选B。向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 mol/L的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，向所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现，则溶液中的溶质为 Fe(NO3)2，1.344 L NO(标准状况)的物质的量为＝0.06 mol，根据氮元素守恒，Fe(NO3)2中的NO的物质的量为0.12 L×4 mol/L－0.06 mol＝0.42 mol，所以硝酸亚铁的物质的量为0.42 mol÷2＝0.21 mol，由铁元素守恒可知，得到铁的物质的量为n(Fe)＝0.21 mol，B项正确。‎ ‎3.(2018·江淮名校联考)5.6 g铁粉与一定量的硫黄混合，在空气中加热发生剧烈反应，冷却后用足量的盐酸溶解反应后的残留固体，产生了2.0 L气体(标准状况)，通过分析可知其小于应生成的气体量，其最可能的原因是(　　)‎ A.硫黄量不足 B.生成了FeS C.生成了Fe2S3‎ D.有部分Fe被空气中的氧气氧化了 解析：选D。当此混合物反应完全后，加入足量的盐酸时，如果铁过量，1 mol铁对应1 mol氢气，如果硫黄过量，硫化亚铁与盐酸反应，1 mol硫化亚铁对应1 mol硫化氢气体，故 5.6 g 铁反应，对应的气体为2.24 L(标准状况)，但是实际产生的气体体积偏小，可能原因是部分Fe被空气中的氧气氧化了。‎ ‎ 题组二　Fe(OH)2的制备实验探究 ‎4.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是　　　　(填序号)。‎ 解析：因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①②原理一样，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的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解NaCl溶液产生的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 制备Fe(OH)2常用的三种方法 ‎(1)有机覆盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。‎ ‎(2)还原性气体保护法 用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。‎ ‎(3)电解法 用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图3所示。‎ ‎　“铁三角”及Fe2＋、Fe3＋的检验 ‎[知识梳理]‎ ‎1.“铁三角”的转化关系 ‎(1)Fe2＋与强氧化剂(O2、Cl2、Br2、H2O2、Na2O2、KMnO4、浓硫酸、HNO3、NO2、K2Cr2O7等)反应时，被氧化为Fe3＋。例如：6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。‎ ‎(2)Fe3＋与Fe、Cu、S2－(H2S)、I－(HI)等还原剂反应时生成Fe2＋。例如：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(三价铁盐腐蚀印刷电路板)。‎ ‎　(1)氧化性：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋；还原性：S2－＞I－＞Fe2＋＞Br－＞Cl－。‎ ‎(2)只有在干态下Fe3＋才能被还原为Fe。‎ ‎2.“铁三角”的重要应用 ‎(1)判断离子共存 Fe2＋NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)；‎ Fe3＋S2－、I－、SO；‎ Fe2＋、Fe3＋HCO、CO等水解相互促进的离子。‎ ‎(2)除杂 溶液 杂质 除杂方法 FeCl2‎ FeCl3‎ 加过量铁粉后过滤 FeCl3‎ FeCl2‎ 加氯水或H2O2‎ FeCl2‎ CuCl2‎ 加过量铁粉后过滤 ‎(3)盐溶液的配制与保存 ‎(4)物质制备 ‎3.检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法 ‎(1)Fe3＋的检验 ‎①溶液变红色，证明含有Fe3＋。‎ ‎②产生红褐色沉淀，证明含有Fe3＋。‎ ‎(2)Fe2＋的检验 ‎①无现象溶液变红色，证明含有Fe2＋。‎ ‎②产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明含有Fe2＋。‎ ‎(3)含Fe3＋、Fe2＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验(应分两次分别检验)‎ 溶液变红色，证明含有Fe3＋；‎ KMnO4溶液紫红色褪去，证明含有Fe2＋。‎ ‎　检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项 ‎(1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水可以氧化SCN－)。‎ ‎(2)当溶液浓度较稀时，利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2＋和Fe3＋的存在。‎ ‎(3)检验Fe2＋、Fe3＋的其他方法 ‎①检验Fe2＋最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾K3[Fe(CN)6]：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色)。‎ ‎②检验Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)，在FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。‎ ‎[自我检测]‎ ‎1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)(2016·高考全国卷Ⅲ，7B)根据铁比铜金属性强的性质，可用FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板。(　　)‎ ‎(2)因为硝酸具有强氧化性，所以铁与硝酸反应产物只有Fe(NO3)3。(　　)‎ ‎(3)Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液，溶液显红色。　(　　)‎ ‎(4)FeCl2溶液蒸干灼烧后，得到FeCl2固体。(　　)‎ ‎(5)将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中，可制备Fe(OH)3胶体。(　　)‎ 答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×‎ ‎2.(教材改编题)要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含Fe2＋，进行如下实验操作时，最佳顺序是(　　)‎ ‎①滴加氯水　②加足量KMnO4溶液　③加少量KSCN溶液 A.①②　　　　　　　　　　 B.③②‎ C.③① D.①②③‎ 解析：选C。本题检验方法的关键是Fe3＋遇SCN－显红色，而Fe2＋遇SCN－不显红色。加入KSCN溶液不显红色证明无Fe3＋，再滴加氯水，如有Fe2＋则可被氧化为Fe3＋，溶液显红色。KMnO4溶液也能氧化Fe2＋，但因其本身呈紫色，使Fe3＋遇SCN－溶液显红色不易观察。‎ ‎(1)Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性又有还原性，以还原性为主。Fe2＋遇Br2、Cl2‎ ‎、H2O2、NO(H＋)等均表现还原性。‎ ‎(2)Fe3＋处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如Fe3＋遇到还原性离子(如I－、S2－、SO)时，应优先考虑氧化还原反应。‎ ‎(3)由于Fe3＋易水解，因此无论Fe3＋溶液的配制还是从FeCl3溶液中制得无水FeCl3，都需要考虑抑制Fe3＋水解的措施，在此类问题的考查中，一般以实验题为主，主要是配制Fe3＋溶液的操作，或是从FeCl3溶液获得无水FeCl3的操作之类的文字表述题。在涉及NA的说法辨析中，有时也会出现Fe3＋水解的情况，此外，Fe(OH)3胶体的制备方法也是利用了FeCl3水解的性质，要熟练掌握。‎ ‎　[2016·高考全国卷Ⅱ，28(1)(2)(3)(4)]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 mol/L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 mol/L KI溶液，加入6 mL 0.1 mol/L 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__________________。‎ ‎[解析]　(1)Fe2＋具有还原性，FeCl2溶液易被氧化而变质，配制FeCl2溶液时加入少量铁屑，目的是防止Fe2＋被氧化。(2)溶液变红，说明有Fe3＋生成，则FeCl2溶液与氯水反应生成FeCl3，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)甲组实验中，FeCl2易被空气中的O2氧化，会生成FeCl3，因此实验不够严谨。加入煤油，煤油的密度比水小，可以起到隔绝空气的作用，从而排除氧气对实验的影响。(4)实验②中K3[Fe(CN)6]溶液的作用是检验Fe2＋。根据实验①，CCl4层显紫色，说明有I2生成，根据实验②，生成蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成，根据实验③，溶液变红，说明有Fe3＋剩余，在I－过量的情况下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以证明该反应为可逆反应。‎ ‎[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 某学生设计了如下方法对X盐进行鉴定：‎ 由此分析，下列结论中正确的是(　　)‎ A.X中一定有Fe3＋‎ B.Z中一定有Fe3＋‎ C.Y为AgI沉淀 D.X一定为FeBr2溶液 解析：选B。由反应过程可知，Z与KSCN溶液反应后溶液显红色，Z中一定有Fe3＋，而X中不一定有Fe3＋，也可能是Fe2＋被NO(H＋)氧化为Fe3＋；AgI沉淀为黄色而不是淡黄色，AgBr为淡黄色沉淀，所以只有B项正确。‎ ‎ 题组一　Fe2＋与Fe3＋之间的转化 ‎1.下列试剂中，不能使Fe2＋转化为Fe3＋的是(　　)‎ ‎①氯气　②NaCl溶液　③KMnO4溶液　④稀硝酸 ‎⑤盐酸 A.①②③ B.①③④‎ C.②④⑤ D.②⑤‎ 解析：选D。要实现Fe2＋转化为Fe3＋，必须加强氧化性物质，②NaCl、⑤HCl均没有强氧化性。‎ ‎2.在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是(　　)‎ A.若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋‎ B.若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋‎ C.若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋‎ D.若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋‎ 解析：选D。氧化性：Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，加入铁粉后有固体剩余，Fe3＋‎ 一定不存在；若剩余固体全部都是Cu，溶液中还可能有Cu2＋，也可能恰好被完全置换；若剩余固体是Cu和Fe，则溶液中不可能有Cu2＋。‎ ‎ 题组二　Fe2＋、Fe3＋的检验及除杂 ‎3.下列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Fe2＋‎ B.向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋‎ C.向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋‎ D.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，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋‎ 解析：选C。A项只能说明含有Fe3＋，不合理；B项原溶液中可能只有Fe3＋而没有Fe2＋；D项氧化后生成红褐色沉淀Fe(OH)3，也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。‎ ‎4.Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋较完全地形成氢氧化物沉淀的pH分别为6.7、3.7、4.6。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2＋、Fe3＋杂质离子，为除去这些离子制得纯净的ZnSO4，应加入的试剂是(　　)‎ A.NaOH溶液 B.氨水 C.KMnO4、ZnCO3 D.H2O2、ZnO 解析：选D。由于Fe2＋沉淀所需pH比Zn2＋大，应首先将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后调节溶液的pH使Zn2＋还未沉淀时Fe3＋已沉淀完全。氧化剂H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，ZnO能消耗溶液中的H＋且不引入新的杂质离子，故D项符合要求。‎ ‎5.铁及其化合物在日常生活中有广泛应用。‎ ‎(1)写出Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的化学方程式：______________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)绿矾(FeSO4·7H2O)是补血剂的原料，易变质。检验绿矾是否变质的试剂是　　　　。设计实验检验绿矾是否完全变质：______________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)利用绿矾制备还原铁粉的工业流程如下：‎ ‎①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FeCO3·nH2O在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为_______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②取干燥后的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的质量为　　　g。(FeOOH也能被C还原得到Fe)‎ 解析：(1)Fe(OH)2与氧气和水反应生成Fe(OH)3，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2‎ ‎＋2H2O===4Fe(OH)3。‎ ‎(2)绿矾(FeSO4·7H2O)易变质，Fe2＋被氧化为Fe3＋，检验绿矾是否变质的试剂是KSCN溶液。检验绿矾是否完全变质即检验样品是否存在Fe2＋，可利用Fe2＋的还原性进行检验或用铁氰化钾溶液检验。‎ ‎(3)①依据得失电子守恒和原子守恒写出化学方程式。‎ ‎②设样品中FeCO3的物质的量为x mol，FeOOH的物质的量为y mol，则 解得x＝0.1，y＝0.01，样品中杂质FeOOH的质量为0.01 mol×89 g·mol－1＝0.89 g。‎ 答案：(1)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3‎ ‎(2)KSCN溶液　取少量样品溶于水，滴加酸性高锰酸钾溶液，如溶液褪色，则表示样品没有完全变质(或滴加铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，则样品没有完全变质)‎ ‎(3)①4FeCO3·nH2O＋O2===4FeOOH＋4CO2＋(4n－2)H2O　②0.89‎ 除去混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的常用方法 Fe3＋水解能力强，实际上pH>3.7时，Fe3＋几乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。欲除去某溶液中含有的Fe2＋杂质时，一般先向溶液中加入氧化剂(如H2O2)，使Fe2＋被氧化为Fe3＋，然后加碱或盐调节pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀除去。‎ ‎(1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法 向混合溶液中加入MgO、MgCO3、Mg(OH)2中之一，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀除去。‎ ‎(2)除去Cu2＋中混有的Fe3＋的方法 向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中之一，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。‎ ‎(3)除去Mg2＋中混有的Fe2＋的方法 先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。‎ ‎(4)除去Cu2＋中混有的Fe2＋的方法 先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(2)的方法除去溶液中的Fe3＋。 ‎ ‎[课后达标训练]‎ 一、选择题 ‎1.(2018·深圳一模)《新修本草》是我国古代中药学著作之一，其中关于“青矾”的记载：“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃……烧之赤色……”。据此推测，“青矾”‎ 的主要成分为(　　)‎ A.CuSO4·5H2O　　　　　　 B.Fe2(SO4)3·9H2O C.KAl(SO4)2·12H2O D.FeSO4·7H2O 解析：选D。CuSO4·5H2O俗称胆矾，为蓝色，A项错误；Fe2(SO4)3·9H2O为黄色，B项错误；KAl(SO4)2·12H2O俗称明矾，为白色，C项错误；FeSO4·7H2O俗称绿矾，经煅烧氧化分解为红色Fe2O3，D项正确。‎ ‎2.铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。下列有关铁及其化合物的说法中正确的是(　　)‎ A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4‎ B.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2‎ C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤 D.Fe3＋与KSCN产生红色沉淀 解析：选C。赤铁矿的主要成分是Fe2O3；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2；＋3价铁离子遇KSCN溶液变为红色，但没有沉淀产生，一般可以用此方法检验＋3价铁离子的存在。‎ ‎3.在浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀盐酸时，溶液颜色变化应是(　　)‎ A.颜色变浅　　　　　　　　 B.逐渐变深绿 C.没有改变 D.变棕黄色 解析：选D。Fe(NO3)2溶液中加入稀盐酸时发生反应：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，有棕黄色的Fe3＋生成。‎ ‎4.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①③反应制得的物质均为纯净物 B.实验②③均未发生氧化还原反应 C.实验①③均为放热反应 D.实验①②所涉及的物质均为电解质 解析：选B。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。‎ ‎5.下列有关物质检验方法不合理的是(　　)‎ 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Fe2＋‎ B.用酸性KMnO4溶液检验Fe2(SO4)3溶液中是否含有FeSO4‎ C.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.向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋‎ 解析：选C。酸性条件下Fe2＋被NO氧化成Fe3＋，不能检验Fe(NO3)2是否已氧化变质，C项不合理。‎ ‎6.下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是(　　)‎ A B C D X FeCl2溶液 FeCl3溶液 Fe FeSO4溶液 Y FeCl3‎ CuCl2‎ Al Fe2(SO4)3‎ Z Cl2‎ Fe NaOH溶液 Cu 解析：选C。Cl2与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均反应，B错误；D有新的杂质CuSO4生成，D错误。‎ ‎7.用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是(　　)‎ A.若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3＋‎ B.若有固体存在，则溶液中一定有Fe2＋‎ C.若溶液中有Cu2＋，则一定没有固体析出 D.若溶液中有Fe2＋，则一定有Cu析出 解析：选B。本题考查铁及其化合物的性质。FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上铜的反应为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，所得的溶液中存在FeCl2和CuCl2，还可能有过量的FeCl3溶液，加入铁粉充分反应后，A项若无固体剩余，说明原溶液中含有Fe3＋，反应后不一定还含有；B项不管固体是铁粉还是铜粉，溶液中一定含有Fe2＋；C项若溶液中有Cu2＋，可能有部分铜固体析出；D项若溶液中有Fe2＋，不一定有Cu析出。‎ ‎8.某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，若向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2＋浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示。则稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为(　　)‎ A.1∶1∶1 B.1∶3∶1‎ C.3∶3∶8 D.1∶1∶4‎ 解析：选D。据氧化性由强到弱的顺序：HNO3>Fe3＋>Cu2＋，可知随铁粉的增加，反应的方程式分别为 ‎4HNO3(稀)＋Fe===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O ‎4 mol　 1 mol　1 mol ‎2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2‎ ‎2 mol　　 1 mol　3 mol Cu(NO3)2＋Fe===Fe(NO3)2＋Cu ‎1 mol　　 1 mol 1 mol 所以原溶液中，Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物质的量之比为(2 mol－1 mol)∶1 mol∶4 mol＝1∶1∶4。‎ ‎9.(2018·江南十校联考)研究反应物的化学计量数与产物之间的关系时，使用类似数轴的方法可以得到直观形象的效果，下列表达不正确的是(　　)‎ A.NaOH溶液与SO2反应时溶液中溶质的情况 ‎　‎ B.NaAlO2溶液与盐酸反应后铝的存在形式 ‎　‎ C.Fe在Cl2中的燃烧产物 ‎　‎ D.Fe和稀HNO3反应后，铁的存在形式 ‎　 ‎ 解析：选C。A正确，因为发生的反应为SO2＋NaOH===NaHSO3和SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O。B正确，因为发生的反应为AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓和AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O。C不正确，因为不论反应物比例是多少，发生的反应总是2Fe＋3Cl22FeCl3。D正确，因为如果铁过量，过量的铁与生成的Fe3＋继续反应，生成Fe2＋。‎ 二、非选择题 ‎10.铁是人类较早使用的金属之一。运用铁及其化合物的有关知识，回答下列问题：‎ ‎(1)铁和铁合金是生活中的常用材料，下列叙述中正确的是　　　　。‎ A.纯铁硬度比生铁高 ‎ B.纯铁耐腐蚀性强，不易生锈 ‎ C.不锈钢是铁合金，只含金属元素 ‎ D.铁在一定条件下，可与水蒸气反应 ‎ E.铁在冷的浓硫酸中钝化 ‎(2)向沸水中逐滴滴加饱和FeCl3溶液，至液体呈透明的红褐色，该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　，形成该分散系的分散质的微粒直径范围是　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(3)电子工业需用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路板。请写出 FeCl3溶液与铜反应的离子方程式：__________________________________________。‎ 欲从腐蚀后的废液中回收铜并重新获得FeCl3溶液，现有下列试剂：①氯气　②铁粉　③浓硝酸　④浓盐酸　⑤烧碱　⑥浓氨水，需要用到的一组试剂是　　　　。‎ A.①②④ 　　　　　　　　 B.①③④⑥ ‎ C.②④⑤ D.①④⑥‎ ‎(4)高铁酸钠Na2FeO4 是一种新型净水剂。‎ ‎①高铁酸钠主要通过如下反应制取： 2Fe(OH)3＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3X＋5H2O。‎ 则X的化学式为　　　　　　　　。‎ ‎②高铁酸钠在水中可以发生如下反应： 4FeO＋10H2O4Fe(OH)3＋8OH－＋3O2↑。‎ 由此看来，高铁酸钠能够杀菌消毒是因为它具有______________________________‎ 性，而能够除去水中悬浮物是因为__________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎③下列物质能作净水剂的有　　　　。‎ A.KAl(SO4)2·12H2O B.[Fe(OH)(SO4)]n C.ClO2 ‎ D.“84”消毒液 解析：(1)A.纯铁硬度比生铁低，错误；B.纯铁耐腐蚀性强，不易生锈，正确；C.不锈钢是铁合金，含Fe、Mn等金属元素，也含有C、Si等非金属元素，错误；D.铁在一定条件下，可与水蒸气反应产生四氧化三铁和氢气，正确；E.铁在室温下遇浓硝酸、浓硫酸，在金属表面会被氧化产生一薄层致密的氧化物保护膜，而阻止了金属的进一步反应，因此Fe在冷的浓硫酸中钝化，正确。(2)向沸水中逐滴滴加饱和FeCl3溶液，至液体呈透明的红褐色，‎ 这时发生Fe3＋的水解反应，产生氢氧化铁胶体和盐酸，该反应的离子方程式为Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋；形成的该分散系属于胶体，分散质的微粒直径范围是1～100 nm。(3)电子工业需用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路板，FeCl3溶液与铜反应的离子方程式是2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；从腐蚀后的废液中回收铜并重新获得FeCl3溶液，应该首先向溶液中加入过量的Fe粉，发生反应得到FeCl2溶液，把过量的Fe和置换出的Cu过滤出去，向滤渣中加入盐酸使Fe发生反应得到FeCl2溶液，再过滤除去Cu，把两次的滤液合并，再向其中通入过量的氯气就得到了FeCl3溶液，所以选项A符合题意，而选项B、C、D都会引入杂质离子，不符合题意，错误。(4)①根据原子守恒可得X的化学式是NaCl；②根据方程式可知高铁酸钠能够杀菌消毒是因为它可以得到电子，具有强氧化性，而能够除去水中悬浮物是因为反应后产生的还原产物Fe(OH)3在水中形成胶体，有强的吸附能力，能吸附水中悬浮的杂质使之形成沉淀而除去；③A.KAl(SO4)2·12H2O电离产生的Al3＋会发生水解反应产生Al(OH)3胶体，因此有净水作用，正确；B.[Fe(OH)(SO4)]n会形成Fe(OH)3胶体，因此有净水作用，正确；C.ClO2 有强氧化性，可以杀菌消毒，危害也小，因此可作净水剂，正确；D.“84”消毒液有杀菌消毒作用，但是碱性太强，气味太浓，不适宜水的净化，错误。‎ 答案：(1)BDE ‎(2)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋‎ ‎1～100 nm ‎(3)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　A ‎(4)①NaCl　②强氧化　生成的Fe(OH)3在水中形成胶体能够吸附水中的悬浮杂质　③ABC ‎11.根据下列转化关系，回答有关问题。‎ ‎(1)浅绿色溶液D主要成分的化学式为　　　　，试剂1是　　　　。‎ ‎(2)下列物质不能作为试剂2的是　　　　(填序号)。‎ a.Cl2　 　b.新制氯水　　 c.浓硫酸　　 d.S　 　e.硝酸 ‎(3)固体A溶于稀盐酸的化学方程式为____________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)溶液C→溶液F红色加深的原因是_______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)某同学在实验时向E中加入了过量的一种固体物质，发现棕黄色褪去，‎ 现对褪色原因进行探究。提出你的假设：　　　　　　　　；为了对你所提出的假设进行验证，你设计的实验方案是_________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：从框图可知，Fe和稀盐酸反应生成FeCl2溶液，为浅绿色，即D的主要成分为FeCl2，加入试剂2后变为棕黄色溶液，联想最终变成深红色溶液F(硫氰化铁溶液)，可以推断溶液E的主要成分为FeCl3，试剂2为强氧化剂，S不符合条件。Fe与H2O(g)反应生成固体Fe3O4，Fe3O4与盐酸反应的化学方程式为Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O，所以溶液B为FeCl3和FeCl2的混合溶液，加入试剂1(KSCN溶液或NH4SCN溶液)后，Fe3＋变成Fe(SCN)3，加入试剂2(强氧化剂)，Fe2＋被氧化为Fe3＋，并进一步转化为Fe(SCN)3，所以溶液红色加深。‎ 答案：(1)FeCl2　KSCN溶液(或NH4SCN溶液)‎ ‎(2)d　(3)Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O ‎(4)溶液中的Fe2＋被氧化剂氧化成Fe3＋，使Fe3＋浓度增大，从而生成更多的硫氰化铁，使红色加深 ‎(5)加入还原剂将Fe3＋还原　用胶头滴管取少量棕黄色褪去后的溶液于试管中，滴加少量KSCN溶液，再加入几滴氯水。若溶液开始不出现红色，加氯水后出现红色，则说明假设正确；若溶液始终不变红色，则假设不正确(其他合理答案均可)‎ ‎12.铁及其化合物在日常生活中应用广泛。‎ ‎(1)利用Fe2＋、Fe3＋的催化作用，常温下可将SO2转化为SO，从而实现对SO2的治理。已知含SO2的废气通入含Fe2＋、Fe3＋的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，则另一反应的离子方程式为_________________________________。‎ ‎(2)氧化铁是重要的工业颜料，下面是制备氧化铁的一种方法，其流程如下：‎ ‎①操作Ⅰ的名称是　　　　；操作Ⅱ为洗涤，洗涤操作的具体方法为____________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②滤液A中加入稍过量的NH4HCO3溶液，生成沉淀的同时有一种气体产生，写出其化学方程式：_________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)如果煅烧不充分，产品中将有FeO存在，称取3.0 g氧化铁产品，溶解，在250 mL容量瓶中定容；量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中，用酸化的0.0100 0 mol·L－1 KMnO4‎ 溶液滴定至终点，重复滴定2～3次，消耗酸性KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。‎ ‎①该实验中的KMnO4溶液需要酸化，用于酸化的酸是　　　　(填序号)。‎ a.稀硝酸 b.稀盐酸 c.稀硫酸 d.浓硝酸 ‎②上述产品中Fe2O3的质量分数为　　　　。‎ 解析：(1)根据离子方程式4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O和题干信息可知，另一个反应必为Fe3＋将SO2氧化为SO，同时自身被还原为Fe2＋，从而Fe2＋、Fe3＋实现循环，达到催化作用。‎ ‎(2)①根据流程图可知，操作Ⅰ是过滤；洗涤的具体操作方法：沿玻璃棒往漏斗中加入适量蒸馏水，浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，重复2～3次。②根据题给信息，化学方程式为FeSO4＋2NH4HCO3===FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋CO2↑＋H2O。‎ ‎(3)①由于高锰酸钾溶液具有强氧化性，盐酸在常温下即可被其氧化，又因Fe2＋具有还原性，硝酸不论稀、浓均具有强氧化性，故需选用稀硫酸酸化。②根据反应5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，可知样品中FeO的质量为0.02 L×0.010 00 mol·L－1×5×72 g·mol－1×＝0.72 g，所以产品中Fe2O3的质量分数为×100%＝76%。‎ 答案：(1)2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋‎ ‎(2)①过滤　沿玻璃棒往漏斗中加入适量蒸馏水至浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，重复2～3次 ‎②FeSO4＋2NH4HCO3===FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋CO2↑＋H2O ‎(3)①c　②76%‎