2022届高考统考化学人教版一轮复习教师用书：第1部分 第3章 第3节　铁及其化合物教案

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铁的单质、氧化物及氢氧化物
知识梳理
1．铁的位置、存在和物理性质
2．铁单质的化学性质
铁单质性质活泼，有较强的还原性。
(1)与非金属单质的反应
Fe与S反应：Fe＋Seq \(=====,\s\up7(△))FeS。
(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)eq \(=====,\s\up7(高温))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钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应无H2产生。
(4)与某些盐溶液的反应
①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。
②与FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
[辨易错]
(1)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。( )
(2)Fe与少量Cl2反应生成FeCl2，与足量Cl2反应生成FeCl3。( )
(3)浓硫酸可以用铁制容器贮存，是因为常温下Fe与浓硫酸不反应。( )
(4)1 ml Fe与足量水蒸气高温充分反应，转移电子数为3NA。( )
[答案] (1)√ (2)× (3)× (4)×
3．铁的氧化物和氢氧化物
(1)铁的三种典型氧化物
①物理性质
②化学性质
a．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。
b．FeO不稳定，在空气中受热生成Fe3O4，其化学方程式为6FeO＋O2eq \(=====,\s\up7(△))2Fe3O4。
注意：Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有eq \f(1,3)的铁显＋2价，eq \f(2,3)的铁显＋3价。
(2)铁的氢氧化物的性质与制备
[辨易错]
(1)Fe3O4与任何酸溶液反应均生成亚铁盐和铁盐。( )
(2)因为Fe(OH)2具有强还原性，实验室制备Fe(OH)2时要避免与空气接触。( )
(3)Fe(OH)3溶于HI溶液的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O。( )
(4)向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁。( )
[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)×
知识应用
1．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] Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2．铁制品在潮湿的空气中易生锈，铁锈的主要成分是 ，稀盐酸可以除去铁锈，其化学方程式为
。
[答案] Fe2O3 Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O
3．钢铁生产中，炽热的钢铁水注入模具前，模具进行充分干燥，原因是 (写化学方程式)。
[答案] 3Fe＋4H2O(g)高温,Fe3O4＋4H2
命题点1 铁及氧化物、氢氧化物的性质及应用
1．我国清代《本草纲目拾遗》中叙述了“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁丝，……日久起销，用刀刮其销，……，所刮下之销末，名铁线粉”。这里的“铁线粉”是指( )
A．Fe B．FeCl3
C．FeO D．Fe2O3
[答案] D
2．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
B [Fe3O4中的＋2价Fe与HNO3反应生成Fe3＋，不存在Fe2＋，B项不正确。]
3．(2020·望都模拟)“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能是 ( )
A．土壤中含有铁粉、二氧化锰等
B．黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是添加了红色耐高温染料
C．土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色Cu
D．土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3
D [A项，土壤中不含铁粉；B项，黑砖瓦中含有C、Fe3O4、FeO等，红砖瓦含有Fe2O3；C项，煅烧生成的红色物质是Cu2O，不是Cu。]
4．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．Fe3O4 B．Fe2O3
C．FeO D．以上都不是
C [n(CO2)＝n(CaCO3)＝n(CO)＝n(O)＝eq \f(4.00,100) ml＝0.04 ml，n(Fe)＝eq \f(2.88 g－0.04×16 g,56 g·ml－1)＝0.04 ml，n(Fe)∶n(O)＝1∶1，该氧化物为FeO。]
(1)Fe与一般酸反应时只生成Fe2＋，与氧化性酸(HNO3)反应时Fe少量生成Fe3＋，Fe过量生成Fe2＋。
(2)Fe与浓硫酸、浓硝酸作用时常温钝化(形成致密氧化膜)，加热可以持续反应。
(3)Fe3O4中Fe有＋2、＋3价，但属于纯净物。
命题点2 Fe与HNO3反应的定量关系
Fe与稀硝酸反应有关计算
(1)此类计算涉及三个守恒：电子守恒、氮原子守恒、电荷守恒。
(2)铁与稀硝酸反应
随着两者量的不同，生成氧化产物亦不同，可用讨论的方法确定。
①Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
②Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2
①×2＋②可得
③3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
5．把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，若反应只收集到0.3 ml NO2和0.2 ml NO，下列说法正确的是( )
A．反应后生成的盐只为Fe(NO3)3
B．反应后生成的盐只为Fe(NO3)2
C．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为1∶3
D．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为3∶1
C [由于铁的物质的量为eq \f(22.4 g,56 g·ml－1)＝0.4 ml，所以在反应的过程中它失去的电子数应介于0.8 ml(此时只产生Fe2＋)和1.2 ml(此时只产生Fe3＋)之间，又产生0.3 ml NO2和0.2 ml NO，即反应过程中硝酸得到的电子物质的量为0.3 ml×(5－4)＋0.2 ml×(5－2)＝0.9 ml，所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2，设前者的物质的量为x，后者的物质的量为y，则由铁原子守恒可得x＋y＝0.4 ml，由得失电子守恒得3x＋2y＝0.9 ml，解得x＝0.1 ml，y＝0.3 ml。]
6．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。
Ⅰ对应金属阳离子为 ，Ⅱ对应金属阳离子为 ，c、b两点的数值比为 。
[解析] 开始时Fe过量生成Fe2＋，后期Fe2＋被HNO3氧化为Fe3＋。
3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
3 ml 8 ml
Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
3 ml 12 ml
故Fe一定时消耗HNO3的物质的量之比为2∶3，即c、b两点的数值比为2∶3。
[答案] Fe2＋ Fe3＋ 2∶3
命题点3 Fe(OH)2的性质与制备
7．下列各图中能用于制备Fe(OH)2的装置是 (填序号)。
(1)若用②装置制备，简述制备原理与操作为

。
(2)⑤中的苯能否用CCl4替换 ，理由是：
。
(3)若用④制备，试管中的现象为 ，有关化学方程式为 。
[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4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要制备Fe(OH)2，就要排出装置中的氧气或空气。①、②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由于空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能制备Fe(OH)2。
[答案] ①②③⑤
(1)铁与稀硫酸反应产生氢气，让氢气赶尽装置内空气，当B中导管处氢气纯净，关闭止水夹a，FeSO4溶液被压入在氢气保护下的NaOH溶液中
(2)否 CCl4比FeSO4溶液的密度大，不在上层，无法隔绝空气
(3)生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
Fe(OH)2制备的三种思维方法
方法一：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。
方法二：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。
方法三：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)。
总之：Fe(OH)2制备的关键
①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质；
②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭隔绝空气的体系中。
铁盐与亚铁盐
知识梳理
1．Fe2＋、Fe3＋的检验
(1)Fe2＋的检验
(2)Fe3＋的检验
注意：①Fe2＋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＋一定要注意其他还原性离子的干扰(如Cl－等)。
[深思考]
如何证明Fe3O4中含＋2、＋3价铁元素？
[答案] 方法1：取Fe3O4少许于试管中加入足量稀硫酸充分溶解得到溶液，取少量溶液加入KSCN溶液，溶液变血红，证明含＋3价铁，另取少量溶液加入KMnO4溶液，紫色褪去，证明含＋2价铁。
方法2：取少量Fe3O4于试管中加入足量稀盐酸充分溶解得到溶液。取少许溶液加入KSCN溶液，溶液变血红，证明含＋3价铁；另取少许溶液加入K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀生成，证明含＋2价铁。
2．亚铁盐和铁盐的主要性质及应用
(1)亚铁盐的氧化性和还原性
含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性。
①氧化性：Fe2＋与Zn反应的离子方程式：Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋。
②还原性：
a．向FeSO4溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入氯水(或通入Cl2)，若溶液变血红色，证明Fe2＋具有还原性。反应原理用离子方程式表示为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
b．向FeSO4溶液中滴入双氧水，溶液变黄，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
c．向FeSO4溶液中滴加少量酸性KMnO4溶液，若溶液紫红色褪去，证明Fe2＋具有还原性。反应原理用离子方程式表示为MnOeq \\al(－,4)＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。
(2)铁盐的氧化性
含Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋具有较强的氧化性。
①向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入过量活泼金属(如Fe)，若溶液血红色褪去，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
②向FeCl3溶液中加入淀粉KI溶液，若溶液变成蓝色，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋。
③向FeCl3溶液中通入H2S气体，若出现黄色浑浊，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理为2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。
④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：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
(3)亚铁盐与铁盐的水解
[辨易错]
(1)将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，溶液变血红，说明Fe(NO3)2晶体已氧化变质。( )
(2)配制FeCl3溶液时，为了防止FeCl3水解，可将FeCl3先溶于稀硝酸中。( )
(3)除去CaCl2溶液中的Fe3＋，可加入过量CaCO3，调节pH。( )
(4)制备无水FeCl3时，可将FeCl3溶液蒸干即可得到。( )
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)×
知识应用
1．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，得到的滤液作为实验样品。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，现象为 ，说明滤液中含Fe2＋，反应的离子方程式为 ；
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] 生成蓝色沉淀 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓ 血红 不能，滤液中的Fe2＋，加入稀硝酸后生成Fe3＋，干扰Fe3＋检验
2．设计方案：除去MgSO4溶液中Fe2＋。(写出流程图)
命题点1 亚铁盐、铁盐的性质及检验
1．(2020·济南质检)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，溶液变血红色
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
A [根据I－和Fe3＋的物质的量可知I－过量Fe3＋少量，若是可逆反应，Fe3＋仍存在，可通过检验Fe3＋说明反应为可逆反应。]
2．(2020·长沙模拟)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，则下列说法正确的是( )
A．残余固体是铜和铁
B．最后得到的溶液中一定含有Cu2＋
C．将残余固体加入稀硫酸中，有气泡产生
D．最后得到的溶液中可能含有Fe3＋
B [因为a＞c，说明b g铁完全反应，溶液中含Cu2＋、Fe2＋，不含Fe3＋。]
命题点2 Fe2＋、Fe3＋的性质实验探究
3．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，溶液变血红，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，溶液变血红，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，溶液变血红。
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] (4)I－过量，根据反应，Fe3＋应完全反应，由实验③又知Fe3＋仍然存在，说明反应为可逆反应。
(5)Fe3＋可以作为H2O2分解的催化剂。
[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)H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O Fe3＋催化H2O2分解产生O2 H2O2分解放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动
铁的不同价态化合物的转化及应用
铁是一种典型的变价金属，相应的化合物很多。化合价有＋2、＋3、＋6价，其中＋2、＋3价最为常见，＋6价存在于高铁酸盐中(如K2FeO4)，不同价态的物质在一定条件下可以转化，实现人类需要的物质。此专题很好体现了“变化观念与平衡思想、科学态度与社会责任”的核心素养。
[价态——物质类别坐标]
下图是铁的常见价态与物质的对应关系图
[应用体验]
根据上图示，回答下列问题：
(1)写出Fe―→Fe3O4的两个化学方程式 ， 。
(2)除去FeCl2溶液中的Fe3＋，可用试剂 ，离子方程式为 。
(3)写出Fe2＋eq \(―――――→,\s\up7(MnO\\al(－,4)H＋))Fe3＋的离子方程式
。
(4)制备Fe(OH)2要隔绝空气的原因是
。
(5)在强碱性条件下，Fe3＋可被ClO－氧化为FeOeq \\al(2－,4)，转化的离子方程式为 。
(6)高铁酸钾净水原理是
。
(7)总结：使Fe2＋转化为Fe3＋的试剂有 ，使Fe3＋转化为Fe2＋的试剂有 。
[答案] (1)3Fe＋2O2eq \(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4 3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2
(2)Fe Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(3)5Fe2＋＋MnOeq \\al(－,4)＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
(4)Fe(OH)2极易被空气中的O2氧化为Fe(OH)3
(5)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeOeq \\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O
(6)K2FeO4具有强氧化性，能氧化杀菌消毒，同时生成的Fe3＋水解生成胶体，吸附水中悬浮物而净水
(7)MnOeq \\al(－,4)、ClO－、NOeq \\al(－,3)(H＋)、H2O2、O2、Cl2、Br2 I－、S2－、HS－、H2S、SOeq \\al(2－,3)、H2SO3、SO2、Cu、Fe等
1．下列除杂的操作不正确的是 ( )
A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤
B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤
C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量锌粉充分反应后过滤
D．CaCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CaCO3充分反应后过滤
C [FeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，加入Mg与H＋反应，平衡右移，使Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，A正确；加入过量铁粉，FeCl3与Fe反应生成FeCl2而达到除杂的目的，B正确；C项中加入足量锌粉，Cu2＋、Fe3＋均与Zn反应，不符合除杂要求，错误；先用H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl3的水解，加入CaCO3与H＋反应将Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，D正确。]
2．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：H2O2＋2Fe2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
D．溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为2∶1
D [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：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，C正确；Fe3O4中Fe2＋和Fe3＋物质的量之比为1∶2，所以溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为1∶2，D错误。]
3．高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效多功能的消毒剂，主要用于饮用水消毒处理。如图是某实验小组模拟工业上以硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2，还含少量Fe3O4、Al2O3、MgO等)和Cl2、NaOH溶液等为原料制备高铁酸钾的流程。
已知：FeOeq \\al(2－,4)在强碱性溶液中稳定存在。
回答下列有关问题：
(1)向“反应器Ⅰ”内的硫铁矿烧渣中加入稀硝酸的目的是 。
稀硝酸可以用 (填标号)代替。
a．稀硫酸
b．稀盐酸
c．稀硫酸和过氧化氢的混合液
d．NaOH溶液
(2)“操作1”与“操作2”相同，用到的玻璃仪器有烧杯、 ，“滤渣”主要成分的化学式是 。
(3)“反应器Ⅱ”中加入NaOH溶液，通入Cl2的目的是
。
(4)“反应器Ⅲ”中生成FeOeq \\al(2－,4)的离子方程式是
。
(5)在“反应器Ⅳ”中加入饱和KOH溶液析出K2FeO4，则下列属于K2FeO4溶解度曲线的是 (填“X”或“Y”)。
[解析] (1)稀硝酸除溶解硫铁矿中的金属氧化物外，还有氧化剂的作用，可将＋2价Fe转化为＋3价Fe。c项中稀硫酸起到酸的作用，H2O2起到氧化剂的作用，c项正确。(2)“操作1”和“操作2”均为过滤，需烧杯、漏斗、玻璃棒等玻璃仪器。经“操作1”后的滤液中含Mg2＋、Fe3＋、Al3＋，在“反应器Ⅲ”中＋3价Fe转化为FeOeq \\al(2－,4)，Al3＋转化为AlOeq \\al(－,2)，则经“操作2”过滤后的“滤渣”的主要成分是Mg(OH)2。(3)“反应器Ⅱ”中通入Cl2，与NaOH溶液反应生成NaClO，作为氧化剂，可将＋3价Fe转化为＋6价Fe以制备FeOeq \\al(2－,4)。(4)碱性条件下，NaClO将Fe3＋氧化为FeOeq \\al(2－,4)，反应的离子方程式是2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeOeq \\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O。(5)Na2FeO4能转化为K2FeO4，说明前者溶解度大，则题图中K2FeO4的溶解度曲线是Y。
[答案] (1)使金属氧化物转化为金属阳离子，将＋2价Fe转化为＋3价Fe c
(2)漏斗、玻璃棒 Mg(OH)2
(3)制备氧化剂NaClO
(4)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeOeq \\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O
(5)Y
[真题验收]
1．(2018·全国卷Ⅰ)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：
下列叙述错误的是( )
A．合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
B．从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li
C．“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋
D．上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
D [废旧电池中含有的金属、电解质溶液会对水体和土壤等造成污染，处理废旧电池有利于资源再利用，同时能够降低环境污染，保护环境，A项正确；从流程图看出，正极材料涉及了铝、铁、锂等金属，B项正确；因流程中加入的有HNO3，故在含Li、P、Fe等滤液中加碱液，发生“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋，C项正确；因为锂及其化合物的性质与镁相似，由硫酸镁易溶于水推知，硫酸锂易溶于水，由碳酸镁微溶于水推知，碳酸锂微溶于水，所以不能用硫酸钠代替碳酸钠，D项错误。]
2．(2019·全国卷Ⅰ，T27节选)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，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①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是
。
(2)步骤③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。
(3)步骤⑤的具体实验操作有 ，
经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
[解析] (1)铁屑表面的油污可以用热的氢氧化钠溶液洗涤，然后用蒸馏水洗净。
(2)铁与硫酸反应后生成硫酸亚铁，加入足量的过氧化氢溶液将亚铁离子氧化为铁离子，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。Fe3＋在水中易水解生成氢氧化铁沉淀，为了抑制Fe3＋水解，溶液要保持较强的酸性，使用H2O2的优点是不引入新的杂质。
(3)硫酸铁溶液与固体硫酸铵反应生成硫酸铁铵，为了从溶液中得到硫酸铁铵应将溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸铁铵晶体。
[答案] (1)碱煮水洗 (2)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入杂质 防止Fe3＋水解 (3)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
[新题预测]
某小组用实验1验证FeCl3与Cu的反应，观察到有白色沉淀产生，决定对其进行深入探究。
实验1
资料：ⅰ.CuSCN、CuCl均为难溶于水的白色固体。
ⅱ.SCN－被称为拟卤素离子，性质与卤素离子相似；(SCN)2的性质与卤素单质的相似。
ⅲ.Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl↓。
(1)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为
。
(2)下列由实验1得到的推论中，合理的是 (填标号)。
a．Cu能还原Fe3＋
b．Fe3＋与SCN－的反应是可逆反应
c．白色沉淀中的Cu(Ⅰ)(Ⅰ表示铜元素为＋1价)可能是由Fe3＋氧化Cu得到的
(3)为了探究实验1中白色沉淀产生的原因，实施了实验2。
①步骤Ⅰ的实验操作是 。
②根据实验2的实验现象，小组同学认为Fe3＋与Cu反应的氧化产物不含Cu(Ⅰ)，他们的判断依据是
。
③步骤Ⅱ中加入KSCN溶液后出现血红色的可能原因是
。
④解释步骤Ⅲ中实验现象产生的可能原因：
。
[解析] (1)FeCl3溶液与KSCN溶液混合时，反应的离子方程式是Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3。(2)溶液血红色褪去的现象说明反应Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3向逆反应方向进行，b项正确；由CuSCN、CuCl均为难溶于水的白色固体可知，Fe3＋与Cu反应可能生成了Cu＋，a、c项正确。(3)①要探究白色沉淀产生的原因需探究Fe3＋与Cu的反应，故步骤Ⅰ应是Fe3＋与Cu的反应，实验现象中试管底部有红色固体剩余，说明Cu过量，故步骤Ⅰ的操作是向2 mL 0.1 ml/L的FeCl3溶液中加入0.15 g Cu粉。②步骤Ⅰ中溶液中含有Cl－，若Fe3＋将Cu氧化为Cu＋，则会生成CuCl白色沉淀，但步骤Ⅰ中没有产生白色沉淀。③Fe2＋被空气中的O2氧化为Fe3＋，溶液也会变血红。④步骤Ⅲ中白色沉淀变多，说明生成了大量的Cu＋，SCN－具有还原性，将Cu2＋还原为Cu＋，Cu＋与SCN－反应生成CuSCN(白色沉淀)，而随着反应的进行，SCN－浓度逐渐减小，Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3平衡向逆反应方向移动，溶液血红色逐渐褪去。
[答案] (1)Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3
(2)abc
(3)①向2 mL 0.1 ml·L－1的FeCl3溶液中加入0.15 g Cu粉 ②步骤Ⅰ中没有白色沉淀生成 ③Fe2＋被空气中的O2氧化为Fe3＋(合理即可) ④2Cu2＋＋4SCN－===2CuSCN↓＋(SCN)2，导致SCN－浓度下降，使Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3平衡逆向移动，溶液血红色逐渐褪去
考纲定位
要点网络
1.掌握铁的主要性质及应用。
2.掌握铁的重要化合物的主要性质及应用。
3.了解铁及其重要化合物的制备方法。
4.了解Fe2＋、Fe3＋的检验方法。
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
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色状态
白色固体
红褐色固体
与H＋反应
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
受热分解
—
2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O
制法
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，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
步骤
实验操作
实验现象
Ⅰ

溶液变为蓝色，澄清透明，试管底部只有少量红色固体剩余
Ⅱ
取Ⅰ中上层清液于试管中，滴加1滴0.1 ml/L KSCN溶液
立刻出现红色，同时有白色沉淀生成
Ⅲ
振荡Ⅱ中试管，静置
白色沉淀变多，溶液血红色逐渐褪去