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(新高考)高考化学一轮复习讲义第3章第13讲铁及其重要化合物(含解析)
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这是一份(新高考)高考化学一轮复习讲义第3章第13讲铁及其重要化合物(含解析)，共20页。试卷主要包含了025 ml×2＝0，4～10等内容，欢迎下载使用。
考点一 铁的单质、氧化物
1．铁
(1)位置与物理性质
(2)化学性质：比较活泼，常表现变价，重要化学反应为
2．铁的氧化物的比较
1．铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态形式存在( )
2．Fe分别与Cl2和盐酸反应所得氯化物相同( )
3．常温下可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸( )
4．铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应生成物为FeX2( )
5．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4( )
答案 1.× 2.× 3.√ 4.× 5.√
一、铁与酸、水蒸气的反应
1．请列举铁与硝酸反应的各种情况，写出相关的离子方程式。
提示 (1)常温下，铁在冷的浓硝酸中钝化。
(2)加热时，铁可溶于浓硝酸中：
Fe＋6H＋＋3NOeq \\al(－,3)eq \(=====,\s\up7(△))Fe3＋＋3NO2↑＋3H2O
(3)铁与稀硝酸反应：
①少量铁：Fe＋NOeq \\al(－,3)＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
②过量铁：3Fe＋2NOeq \\al(－,3)＋8H＋===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
2．铁与水蒸气反应，通常有以下两种装置，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)。
答案 (1)提供水蒸气 (2)Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
二、铁的氧化物组成的确定(守恒法应用)
3．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，计算该氧化物的化学式：__________。
答案 FeO
解析 4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 ml，则CO、CO2的物质的量均为0.04 ml，增加的氧元素为0.04 ml，质量为0.04 ml×16 g·ml－1＝0.64 g，铁的氧化物中氧元素的质量为0.64 g，铁元素的质量为2.88 g－0.64 g＝2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为eq \f(2.24 g,56 g·ml－1)∶0.04 ml＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。
4．(2022·丽江质检)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＋，则该样品的化学式可能为__________________________________________________________________。
答案 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－)，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。
确定铁的氧化物组成的基本方法
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组成的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1，Fe3O4物质的量为任意值)。
考点二 铁的氢氧化物
氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较
1．在空气中，白色的Fe(OH)2迅速转变成灰绿色，最终变成红褐色( )
2．FeCl3溶液滴入热的浓NaOH溶液中可得到Fe(OH)3胶体( )
3．Fe(OH)2与HNO3发生反应的离子方程式为Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O( )
4．Fe(OH)3与氢碘酸反应生成FeI3( )
答案 1.√ 2.× 3.× 4.×
氢氧化亚铁制备实验探究
1．用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溶液时还需要加入________。
(2)除去蒸馏水中溶解的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H2SO4、铁屑 (2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化
解析 (1)Fe2＋易水解，要加入稀H2SO4防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加铁粉，将被氧化生成的Fe3＋还原成Fe2＋。(2)气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2变少。
2．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)。
答案 ①②④
解析 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；④中液面加苯阻止了空气进入；③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。
3．用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。
实验步骤如下：
Ⅰ.检查装置气密性后，关闭K2、K5，打开K1、K3、K4，使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽B中空气。
Ⅱ.待B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将A中溶液压入B中并观察现象。
Ⅲ.关闭K1、K2，打开K5，使C中气体通入B中并观察现象。
回答下列问题：
(1)仪器a的名称是________，B中长玻璃管的作用是________________________。
(2)装置A中金属离子的检验方法是________________________________________。
(3)步骤 Ⅲ 装置B中的现象是____________，其发生反应的化学方程式为______________。
答案 (1)恒压滴液漏斗 平衡气压，辅助排出装置B中的空气 (2)取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无红色出现，再滴加H2O2，溶液变为红色，则证明存在Fe2＋
(3)白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析 氢氧化亚铁容易被氧气氧化，因此打开K1、K3、K4，关闭K2和K5，装置A中产生H2，排出装置B中的空气，因此长导管作用之一是辅助排出装置B中的空气，作用之二是平衡压强，防止装置中压强过大，发生危险。
4．利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，如图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。
(1)a电极的材料应为________，电极反应式为__________________________。
(2)电解液c可以是________(填字母)。
A．纯水 B．NaCl溶液
C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液
(3)d为苯，其作用是_________________________，在加入苯之前对电解液c应作何简单处理？______________________________________________________________________________。
(4)若c用Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为______________________________________________。
答案 (1)Fe Fe－2e－===Fe2＋
(2)BC
(3)隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化 加热煮沸，排出溶解的O2
(4)白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色
(1)成功关键：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在密闭的隔绝空气的体系中。
(2)几种典型的制备方法
考点三 Fe2＋和Fe3＋的性质及检验
1．铁盐与亚铁盐
2.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Fe2＋、Fe3＋的检验
eq \x(混合溶液)eq \(――――→,\s\up7(滴加KSCN),\s\d5(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溶液))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(滴加K3[FeCN6]),\s\d5(溶液))产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋，3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－=== Fe3[Fe(CN)6]2↓。
1．中性溶液中可能大量存在Fe3＋、Cl－、K＋、SOeq \\al(2－,4)( )
2．检验FeCl2溶液中的Fe2＋，可将酸性KMnO4溶液滴加到该溶液中，若酸性KMnO4溶液褪色，证明含有Fe2＋( )
3．FeCl2不能通过化合反应制备( )
4．硫酸亚铁片和维生素C同时服用能增强治疗缺铁性贫血的效果( )
5．“青矾(FeSO4)”宜密闭保存，防止氧化变质( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.√ 5.√
一、Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋氧化性比较
1．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入铁粉与铜粉的混合物。
(1)若金属无剩余，则溶液中一定存在的金属阳离子有________，可能存在的有________。
答案 Fe2＋、Cu2＋ Fe3＋
(2)若剩余固体中有铁和铜，则溶液中一定存在的金属阳离子有________，一定不存在________。
答案 Fe2＋ Cu2＋、Fe3＋
(3)若剩余固体中只有铜，则溶液中一定存在的金属阳离子有________，可能存在的有__________，一定不存在________。
答案 Fe2＋ Cu2＋ Fe3＋
二、Fe2＋、Fe3＋的检验
2．为探究某绿矾样品的变质情况，化学兴趣小组的同学设计了下列实验方案。
可供选择的试剂：硫氰化钾溶液、酸性高锰酸钾溶液、氯水、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液，请参与完成方案设计。
实验准备：取少量绿矾样品，用蒸馏水在烧杯中配成溶液。
(1)如何证明绿矾已经被氧化？
(2)如何证明绿矾已经被完全氧化？
(3)在使用硫酸亚铁时，如何防止Fe3＋的干扰？写出相关离子方程式。
答案 (1)取少量溶液，加入几滴硫氰化钾溶液，若溶液变红色，则证明绿矾样品已被氧化。
(2)取少量溶液，加入几滴酸性高锰酸钾溶液，若溶液不褪色，则证明绿矾样品已被完全氧化。
(3)加入适量铁粉，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
三、Fe3＋、Fe2＋性质综合应用
3．常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( )
A．透明的溶液中：Fe3＋、Mg2＋、SCN－、Cl－
B．pH＝0的溶液中：Fe2＋、K＋、NOeq \\al(－,3)、SOeq \\al(2－,4)
C．0.1 ml·L－1 FeCl3溶液中：K＋、NHeq \\al(＋,4)、I－、HCOeq \\al(－,3)
D．1.0 ml·L－1 KNO3溶液中：H＋、Fe3＋、Cl－、SOeq \\al(2－,4)
答案 D
解析 A中Fe3＋与SCN－形成络合物，B中酸性条件下NOeq \\al(－,3)氧化Fe2＋，C中Fe3＋与I－、HCOeq \\al(－,3)均不共存。
4．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
答案 A
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＋，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，D项错误。
5．已知：沉淀的pH如下表：
(1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法
向混合溶液中加入____________、____________、__________其中之一，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Mg2＋中混有的Fe2＋的方法
先加入氧化剂(如______)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＋。
(3)请设计实验方案：除去CuCl2溶液中混有的少量FeCl2。
答案 (1)MgO MgCO3 Mg(OH)2
(2)H2O2
(3)先通入适量Cl2(或加入H2O2)，再向混合溶液中加入足量CuO[或CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3其中之一]，充分反应后过滤。
检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项
(1)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。
(2)检验Fe2＋、Fe3＋的其他方法
检验Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)；检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。
1．下列关于铁及其化合物的说法正确的是( )
A．FeS2在沸腾炉中与O2反应主要生成SO3(2020·浙江7月选考，12C)
B．Mg加入到过量FeCl3溶液中可得Fe(2020·浙江7月选考，12B)
C．钢铁在潮湿空气中生锈主要是发生了电化学腐蚀(2020·浙江7月选考，8D)
D．室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4(2020·江苏，6D)
答案 C
解析 FeS2在沸腾炉中与O2发生的反应为4FeS2＋11O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2，产物主要是SO2，故A错误；Mg加入到FeCl3溶液中，Mg具有较强的还原性，先与Fe3＋反应，生成Mg2＋和Fe2＋，若Mg过量，Mg与Fe2＋继续反应生成Mg2＋和Fe，但由于反应中FeCl3过量，所以不会生成Fe，故B错误；钢铁在潮湿的空气中，铁和碳、水膜形成原电池，发生电化学腐蚀，腐蚀速率更快，故C正确；室温下，铁在浓硫酸中发生钝化，故D错误。
2．下列关于铁及其化合物的说法错误的是( )
A．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2(2019·天津，3A)
B．铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O(2020·浙江1月选考，9B)
C．FeCl3溶液腐蚀铜板的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(2020·浙江1月选考，13B)
D．将某固体试样完全溶于盐酸，再滴加KSCN溶液，没有出现红色，则该固体试样中不存在Fe3＋(2018·浙江11月选考，25B)
答案 D
解析 铁和亚铁离子能将氯气还原为氯离子，从而除去工业废气中的氯气，故A正确；FeCl3溶液与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，故C正确；若固体为FeCl3和Fe的混合物，Fe过量时也有相同的现象，故固体试样中可能存在Fe3＋，故D错误。
3．下列观点的叙述正确的是( )
A．Fe在稀硝酸中发生钝化(2019·江苏，6A)
B．Feeq \(――→,\s\up7(Cl2),\s\d5(点燃))FeCl2eq \(―――→,\s\up7(NaOHaq))Fe(OH)2(2017·江苏，7A)
C．Fe2O3(s)eq \(――→,\s\up7(Al),\s\d5(高温))Fe(s)eq \(―――→,\s\up7(HClaq))FeCl3(aq)(2018·江苏，9D)
D．向2 mL 0.1 ml·L－1的FeCl3溶液中加足量铁粉，振荡，加1滴KSCN溶液，黄色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变，说明还原性：Fe>Fe2＋(2017·全国卷Ⅱ，13A)
答案 D
解析 常温下，Fe遇浓硝酸发生钝化，A错误；铁与氯气反应只能生成氯化铁，B错误；Al与Fe2O3高温发生铝热反应生成Al2O3和Fe，Fe与HCl反应生成FeCl2和H2，C错误；加入足量的铁粉，黄色消失，加入KSCN溶液，溶液不变色，说明Fe3＋完全被消耗，即Fe＋
2Fe3＋===3Fe2＋，根据氧化还原反应规律，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，Fe元素化合价升高，Fe为还原剂，Fe2＋既是还原产物又是氧化产物，因此还原性：Fe>Fe2＋，D正确。
4．(2019·浙江4月选考，24)聚合硫酸铁[Fe(OH)SO4]n能用作净水剂(絮凝剂)，可由绿矾(FeSO4·7H2O)和KClO3在水溶液中反应得到。下列说法不正确的是( )
A．KClO3作氧化剂，每生成1 ml [Fe(OH)SO4]n消耗eq \f(6,n) ml KClO3
B．生成聚合硫酸铁后，水溶液的pH增大
C．聚合硫酸铁可在水中形成氢氧化铁胶体而净水
D．在相同条件下，Fe3＋比[Fe(OH)]2＋的水解能力更强
答案 A
解析 根据题干中的信息，可利用氧化还原配平法写出化学方程式：6nFeSO4＋nKClO3＋3nH2O===6[Fe(OH)SO4]n＋nKCl，可知KClO3作氧化剂，同时根据计量数关系可知每生成
1 ml[Fe(OH)SO4]n消耗eq \f(n,6) ml KClO3，A项错误；绿矾溶于水后，亚铁离子水解使溶液呈酸性，当其转化为聚合硫酸铁后，亚铁离子的浓度减小，因而水溶液的pH增大，B项正确；聚合硫酸铁可在水中形成氢氧化铁胶体，胶体粒子吸附杂质微粒引起聚沉，因而能净水，C项正确；多元弱碱的阳离子的水解是分步进行的，[Fe(OH)]2＋的水解相当于Fe3＋的第二步水解，由于其所带的正电荷比Fe3＋少，因而在相同条件下，其结合水电离产生的OH－的能力较弱，故其水解能力不如Fe3＋，即在相同条件下，第一步水解的程度大于第二步水解，D项正确。
5．(2016·全国卷Ⅱ，28)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－1KI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)。
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分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动
解析 (1)亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量铁屑的目的是防止Fe2＋被空气氧化。(4)根据Fe2＋的检验方法，向溶液中加入1滴K3[Fe(CN)6] 溶液，生成蓝色沉淀，一定含有Fe2＋，则实验②检验的离子是Fe2＋；Fe3＋遇KSCN溶液显红色，实验①和③说明，在I－过量的情况下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应，反应为2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2。(5)H2O2溶液中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，铁离子的溶液呈棕黄色；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，产生气泡的原因是反应产生的Fe3＋是H2O2分解的催化剂，促使H2O2分解生成O2，同时H2O2分解反应是放热反应，促进了Fe3＋的水解平衡Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋正向移动，产生较多 Fe(OH)3，聚集形成沉淀。
课时精练
1．春秋初年，我国已掌握了冶铁技术。下列有关铁的化学反应的叙述正确的是( )
A．铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3
B．加热时，过量Fe与氯气反应生成FeCl2
C．高温下，铁与水蒸气反应有Fe3O4生成
D．高温下，铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝
答案 C
解析 氯气氧化性较强，无论Fe是否过量，与氯气反应都只生成FeCl3，B错误；高温条件下，Fe与水蒸气反应得到Fe3O4和氢气，C正确；Fe的活泼性不如Al，不能从氧化铝中置换出Al单质，D错误。
2．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
解析 铁在空气中容易发生吸氧腐蚀，根据题意“舶上铁丝，……日久起销”，说明销是铁锈，铁锈的主要成分为Fe2O3，D项正确。
3．《本草图经》描述：“绿矾形似朴消(Na2SO4·10H2O)而绿色，取此物置于铁板上，聚炭，封之囊袋，吹令火炽，其矾即沸，流出，色赤如融金汁者是真也。”下述说明正确的是( )
①绿矾又称胆矾，化学式为CuSO4·5H2O
②绿矾的分解过程中发生了氧化还原反应
③“色赤”物质可能是铜单质
④流出的液体中可能含有硫酸
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
答案 D
解析 绿矾是七水合硫酸亚铁，胆矾是五水合硫酸铜，故①错误；绿矾分解的过程中，现象有“色赤”，说明铁被氧化为正三价，发生了氧化还原反应，故②正确；根据描述，该过程只涉及到了铁的化合物的变化，与铜元素无关，“色赤”可能是出现了氧化铁，故③错误。
4．下列铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是( )
A．Fe粉具有还原性，可用作抗氧化剂
B．Fe2O3粉末呈红棕色，可用于制取铁盐
C．Fe2(SO4)3易溶于水，可用作净水剂
D．FeCl3溶液呈酸性，用于蚀刻铜电路板
答案 A
解析 Fe2O3粉末呈红棕色，可用于染料，B错误；Fe3＋水解生成氢氧化铁胶体，可用作净水剂，C错误；FeCl3溶液具有氧化性，用于蚀刻铜电路板，D错误。
5．下列关于氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁三种氧化物的说法不正确的是( )
A．铁元素化合价不完全相同
B．氧元素的化合价完全相同
C．氧化亚铁俗称铁红，为红棕色固体
D．铁在氧气中燃烧的产物为黑色固体
答案 C
解析 铁的三种氧化物中，氧元素的化合价都为－2价；铁元素的化合价不同，氧化铁中铁为＋3价，氧化亚铁中铁为＋2价，四氧化三铁中铁为＋2价和＋3价；氧化铁俗称铁红，是一种红棕色的固体；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，是一种黑色固体。
6．铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为( )
A．FeO·3Fe2O3 B．2FeO·3Fe2O3
C．FeO·2Fe2O3 D．2FeO·Fe2O3
答案 B
解析 设Fe8O11可表示为nFeO·mFe2O3，则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(n＋2m＝8,n＋3m＝11))，解得n＝2，m＝3，该化合物可以表示为2FeO·3Fe2O3。
7．将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应，下列对反应情况设想的评价正确的是( )
答案 D
解析 当铁、铜的量比较少时，溶液中可能有Fe3＋存在，A项错误；当铁过量时，无Cu2＋生成，此时溶液中不存在Cu2＋和Fe3＋，B项错误；铜有剩余则溶液中一定无Fe3＋，可能有Cu2＋，C项错误；铁比铜活泼，不可能铁剩余而铜无剩余，D项正确。
8．某化学实验小组探究Fe2＋和Fe3＋性质时发现：往FeCl2和KSCN的混合溶液中滴加氯水，溶液变成红色，但当氯水过量时，红色却会褪去。为此，他们设计如图装置进一步探究。
已知：①X为NaClO溶液，Y为FeCl3和KSCN的混合溶液。②持续缓慢滴入NaClO溶液至过量的过程中，圆底烧瓶中红色变浅，有大量气泡产生；Ca(OH)2溶液变浑浊。根据实验现象推测，下列说法不正确的是( )
A．烧瓶中还可能产生红褐色沉淀
B．烧瓶中产生的气体中一定含有SO2
C．多孔陶瓷的作用是增大气体与溶液的接触面积
D．KSCN中硫元素、氮元素被氧化
答案 B
解析 NaClO是强碱弱酸盐，水解显碱性，Fe3＋在碱性条件下会产生红褐色沉淀，故A正确；NaClO有强氧化性，溶液中KSCN中的硫氰根离子会直接被氧化为硫酸根离子，故B错误；气体进入多孔陶瓷后再扩散到溶液中，可增大气体与溶液的接触面积，有利于气体充分吸收，故C正确；氯水过量时，红色会褪去， NaClO溶液至过量过程中，圆底烧瓶中红色变浅，都说明SCN－会被氧化剂氧化，SCN－中S：－2价，C：＋4价，N：－3价，S被氧化成硫酸根离子，最终收集到氮气，故S、N元素被氧化，故D正确。
9．某学校化学社团为探究SO2与Fe3＋是否发生氧化还原反应，按如图所示装置进行实验(夹持、加热装置均省略)，已知浓硫酸的沸点为338 °C。下列说法错误的是( )
A．甲中生成SO2的同时还会有硫酸酸雾产生
B．试剂a为饱和NaHSO3溶液
C．丙中溶液pH降低，证明Fe3＋氧化了SO2
D．若Fe3＋氧化了SO2，则在丙中的溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，会出现蓝色沉淀
答案 C
解析 铜和浓硫酸反应需要加热，硫酸的沸点为338 ℃，所以甲中生成SO2的同时还会有硫酸酸雾产生，故A正确；为了除去SO2中的硫酸酸雾，可以选择饱和NaHSO3溶液，故B正确；丙中溶液pH降低，也可能是SO2溶于水生成了亚硫酸，不能证明是Fe3＋氧化了SO2，故C错误；若Fe3＋氧化了SO2，则生成了Fe2＋，Fe2＋和K3[Fe(CN)6]反应会出现蓝色沉淀，故D正确。
10．铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示：
下列说法错误的是( )
A．将湿棉花改为浸水的尿不湿，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气
B．用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出，避免冷凝水与灼热铁粉接触
C．肥皂水改为吹泡泡水，收集H2效果更好，点燃效果更明显
D．悬挂的磁铁仅能吸引反应铁粉，不能吸引反应产物
答案 D
解析 铁、四氧化三铁均可被磁铁吸引，则悬挂的磁体不仅能吸引铁粉，也能吸引反应产物四氧化三铁，故D错误。
11．已知：普通铁＋水蒸气eq \(――――→,\s\up7(一定温度))铁的氧化物＋氢气，铁的氧化物＋氢气eq \(――――→,\s\up7(一定温度))“引火铁”＋水蒸气，“引火铁”为颗粒很细、反应活性很高的铁粉。某实验小组使用普通铁粉、20%的盐酸及其他试剂制备“引火铁”，装置图(铁架台、铁夹、铁网、石棉网、加热仪器等略去)如下。
关于上述装置和实验，下列分析错误的是( )
A．I中加入普通铁粉，G中可加入碱石灰
B．A中生成磁性氧化铁，E中生成“引火铁”
C．需要加热的仪器只有A、E
D．D用于收集氢气，F处的尾气需处理
答案 C
解析 根据两套装置中各仪器的功能，可以判断出A中放置普通铁粉，B中放一定体积的水，加热持续提供水蒸气，C是安全瓶，用于防倒吸，D是利用排水集气法收集氢气的仪器。E中反应物为A中生成的四氧化三铁，圆底烧瓶I中放置普通铁粉，通过分液漏斗加入一定体积的盐酸，产生H2，从I中逸出的气体中含有挥发出的氯化氢，经过G(内有碱石灰)除杂干燥后得到纯净的氢气，氢气进入E中和Fe3O4在一定温度下进行反应，得到“引火铁”，剩余的氢气进行收集或其他处理。
12．已知铁粉与水蒸气在不同温度下反应，所得黑色固体产物的成分不同，某化学小组的同学为测定该固体产物的组成，称取168 mg纯铁粉，按下列步骤进行实验：
①如图所示连接好装置，检查气密性，装入药品；
②打开K，加热某装置，一段时间后，再加热另一装置；
③反应完成后，关闭K，停止加热，冷却后读取收集到的气体的体积。
回答下列问题：
(1)实验中先点燃________(填字母)处的酒精灯，该操作在将D中的导管伸入量筒中准备收集气体之________(填“前”或“后”)。
(2)下列实验操作的目的是：
①将铁粉和石棉绒混合均匀：__________________________________________________；
②关闭K：__________________________________________________________________。
(3)判断铁粉与水蒸气反应已经完成的现象是______________________________________。
(4)有同学认为用D装置测量气体的体积时，伸入量筒中的导管应适当加长，该同学的理由是_____________________________________________________________________________。
(5)用改进后的正确装置进行实验，收集到气体的体积为67.2 mL(已换算成标准状况)，则固体产物的组成为________。
答案 (1)A 后
(2)①增大铁粉与水蒸气的接触面积，以便充分反应 ②防止冷却时，装置内的压强下降过快将空气吸入装置，影响H2体积的测定
(3)量筒内液面不再发生变化
(4)若导管太短，冷却时，气体不能回流，导致气体体积偏大；若导管太长，导管不易插入量筒中，也不易从量筒中取出
(5)FeO
解析 (1)装置中的空气与Fe会发生反应，影响实验测定，因此要先加热A处的酒精灯，用水蒸气排出装置内的空气，以防铁粉受热后与空气反应；因反应后装置内会留有H2，必须将装置内的气体全部收集到量筒中，否则所测气体的体积将偏小，故加热A前要先把D处收集装置安装好，即点燃A处酒精灯在将D中的导管伸入量筒中准备收集气体之后进行。
(2)②反应完成后，关闭K，停止加热，冷却后读取收集到的气体的体积，关闭K的目的是防止冷却时，装置内的压强下降过快将空气吸入装置，影响H2体积的测定。(3)铁粉与水蒸气生成黑色产物，与铁粉的颜色不易区分，只能根据不再产生气体，即气体的体积不再发生变化作为反应完成的标志。(4)反应是在加热时进行的，产生的氢气在温度高时体积大，当温度降低时体积减小，若导管太短，冷却时，气体不能回流，导致气体体积偏大；但是若导管太长，导管就不易插入量筒中，反应结束时导气管也不易从量筒中取出。(5)n(Fe)＝eq \f(0.168 g,56 g·ml－1)＝0.003 ml，n(H2)＝eq \f(0.0672 L,22.4 L·ml－1)＝0.003 ml，n (Fe)∶n(H2) ＝1∶1，所以根据电子守恒、元素守恒，可得反应的化学方程式为Fe＋H2O(g) eq \(=====,\s\up7(△))FeO＋H2，则所得固体化学式为FeO。
13．Fe2O3具有广泛的用途。甲同学阅读有关资料得知在高温下煅烧FeCO3可以得到Fe2O3。为了进一步验证此结论，他做了如下实验：
由此甲同学得出结论：4FeCO3＋O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe2O3＋4CO2。
(1)写出实验步骤Ⅲ中发生反应的离子方程式：____________________________________。
(2)乙同学提出了不同的看法：煅烧产物可能是Fe3O4，因为Fe3O4也可以溶于硫酸，且所得溶液中也含有Fe3＋。于是乙同学对甲同学的实验步骤Ⅲ进行了补充改进：检验实验步骤Ⅱ所得溶液中是否含有Fe2＋。他需要选择的试剂是______(填字母)。
a．NaOH溶液
b．新制氯水和KSCN溶液
c．K3[Fe(CN)6]溶液
(3)丙同学认为即使得到了乙同学预期的实验现象，也不能确定煅烧产物的成分，你认为丙同学持此看法的理由是___________________________________________________。
(4)丙同学进一步查阅资料得知煅烧FeCO3的产物中的确含有＋2价铁元素。于是他设计了另一种由FeCO3制取Fe2O3的方法：先向FeCO3中依次加入试剂稀硫酸、______________(填试剂名称)和氨水；再________(填操作名称)、洗涤、灼烧，即可得到Fe2O3。
答案 (1)Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3
(2)c
(3)产物也可以是FeO和Fe2O3的混合物(或Fe3O4和FeO；Fe3O4和Fe2O3；FeO、Fe3O4和Fe2O3)
(4)过氧化氢溶液(或氯水) 过滤
解析 (2)Fe2＋用K3[Fe(CN)6]来检验，反应现象为生成蓝色沉淀，c项正确。(4)FeCO3和Fe2O3中铁元素的价态分别是＋2价和＋3价，所以需要加入氧化剂，如H2O2、氯水或通入Cl2等将Fe2＋氧化成Fe3＋，加入氨水后生成Fe(OH)3沉淀，经过滤、洗涤、灼烧可得到Fe2O3。
14．为探究Fe2＋与SCN－能否形成配位化合物，某研究性学习小组进行如图实验：
探究Ⅰ
(1)配制FeSO4溶液应使用________的蒸馏水。
(2)已知溶液颜色越深，色度越大。测得实验i、ii、iii色度数据如表：
实验i的作用是________，甲同学推测实验iii色度比实验ii小的原因可能有：①Mg2＋和Fe2＋对配合物解离影响不同；②______________________________________________。
探究Ⅱ
(3)X为________，实验iv的红色比实验v深的原因为________。
(4)在探究Ⅰ的基础上进行探究Ⅱ的目的为__________________________________。
(5)分析可利用KSCN溶液检测Fe2＋、Fe3＋混合溶液中Fe3＋的原因：________。
答案 (1)煮沸冷却
(2)空白实验 Fe2＋与SCN－反应形成配合物
(3) 3 mL 4 ml·L－1的KCl溶液 Fe2＋与SCN－形成配合物有利于FeCO3向溶解方向移动
(4)可以避免不同离子对配合物解离的影响
(5) Fe3＋与SCN－的络合能力比Fe2＋与SCN－的强，且Fe2＋与SCN－反应形成的配合物无色，不影响Fe(SCN)3红色的观察
解析 (2)单独加入水，且加入的体积与加入其他试剂的体积相等，是为了进行实验对比；
Fe2＋与SCN－反应形成配合物，导致硫氰化铁的含量降低，色度降低。
(3)对比实验iv和v，为了前后数据一致，无其他变量的干扰，则X为3 mL 4 ml·L－1的KCl溶液；实验iv中Fe2＋与SCN－反应形成配合物，有利于碳酸亚铁固体的溶解，使碳酸亚铁溶解平衡正向进行。(4)探究Ⅰ中Mg2＋和Fe2＋对硫氰化铁解离的影响不同，探究Ⅱ中两组实验加入的盐溶液相同，可避免不同离子对配合物解离的影响，故在探究Ⅰ的基础上进行探究Ⅱ。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
与CO的反应
(炼铁原理)
FexOy＋yCOeq \(=====,\s\up7(高温))xFe＋yCO2
装置一
装置二
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)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，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
方法
装置
说明
隔绝空气
用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备
氢气氛围中
先打开止水夹，生成的氢气排尽装置中的空气，关闭止水夹，生成的硫酸亚铁被压入氢氧化钠溶液
电解法
利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，阳极为铁，阴极为石墨
亚铁盐(Fe2＋)
铁盐(Fe3＋)
颜色
浅绿色(溶液)
黄色(溶液)
氧化性与还原性
既有氧化性，又有还原性，以还原性为主，如在酸性条件下能被H2O2、NOeq \\al(－,3)氧化，离子方程式分别是2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，3Fe2＋＋4H＋＋NOeq \\al(－,3)===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
一般表现为氧化性，如能溶解铜，离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋
水解性
水解呈酸性
极易水解，只存在于酸性较强的溶液中
化合物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Mg(OH)2
Cu(OH)2
pH
1.14～3.0
5.8～8.3
8.4～10.8
4.2～6.7
选项
反应情况设想
评价
A
当铁、铜均不剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，一定无Fe3＋
正确，Fe3＋和Fe、Cu均可反应
B
当铁、铜均有剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，无Fe3＋
正确，Fe和Cu与Fe3＋都反应，故有Fe2＋和Cu2＋，无Fe3＋
C
当铜有剩余，铁无剩余时，溶液中一定只有Fe2＋，无Cu2＋
正确，Cu有剩余，故无Cu2＋
D
当铁有剩余，铜无剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋
不正确，不可能有Fe剩余而无Cu剩余，因为Fe比Cu优先与Fe3＋反应
实验步骤
实验操作
Ⅰ
取一定质量的FeCO3固体置于坩埚中，高温煅烧至质量不再变化，冷却至室温
Ⅱ
取少量实验步骤Ⅰ所得固体置于一洁净的试管中，用足量的稀硫酸溶解
Ⅲ
向实验步骤Ⅱ所得溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红
实验
i
ii
iii
色度
0.075
0.049
0.015
考点一 铁的单质、氧化物
1．铁
(1)位置与物理性质
(2)化学性质：比较活泼，常表现变价，重要化学反应为
2．铁的氧化物的比较
1．铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态形式存在( )
2．Fe分别与Cl2和盐酸反应所得氯化物相同( )
3．常温下可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸( )
4．铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应生成物为FeX2( )
5．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4( )
答案 1.× 2.× 3.√ 4.× 5.√
一、铁与酸、水蒸气的反应
1．请列举铁与硝酸反应的各种情况，写出相关的离子方程式。
提示 (1)常温下，铁在冷的浓硝酸中钝化。
(2)加热时，铁可溶于浓硝酸中：
Fe＋6H＋＋3NOeq \\al(－,3)eq \(=====,\s\up7(△))Fe3＋＋3NO2↑＋3H2O
(3)铁与稀硝酸反应：
①少量铁：Fe＋NOeq \\al(－,3)＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
②过量铁：3Fe＋2NOeq \\al(－,3)＋8H＋===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
2．铁与水蒸气反应，通常有以下两种装置，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)。
答案 (1)提供水蒸气 (2)Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
二、铁的氧化物组成的确定(守恒法应用)
3．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，计算该氧化物的化学式：__________。
答案 FeO
解析 4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 ml，则CO、CO2的物质的量均为0.04 ml，增加的氧元素为0.04 ml，质量为0.04 ml×16 g·ml－1＝0.64 g，铁的氧化物中氧元素的质量为0.64 g，铁元素的质量为2.88 g－0.64 g＝2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为eq \f(2.24 g,56 g·ml－1)∶0.04 ml＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。
4．(2022·丽江质检)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＋，则该样品的化学式可能为__________________________________________________________________。
答案 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－)，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。
确定铁的氧化物组成的基本方法
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组成的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1，Fe3O4物质的量为任意值)。
考点二 铁的氢氧化物
氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较
1．在空气中，白色的Fe(OH)2迅速转变成灰绿色，最终变成红褐色( )
2．FeCl3溶液滴入热的浓NaOH溶液中可得到Fe(OH)3胶体( )
3．Fe(OH)2与HNO3发生反应的离子方程式为Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O( )
4．Fe(OH)3与氢碘酸反应生成FeI3( )
答案 1.√ 2.× 3.× 4.×
氢氧化亚铁制备实验探究
1．用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溶液时还需要加入________。
(2)除去蒸馏水中溶解的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H2SO4、铁屑 (2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化
解析 (1)Fe2＋易水解，要加入稀H2SO4防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加铁粉，将被氧化生成的Fe3＋还原成Fe2＋。(2)气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2变少。
2．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)。
答案 ①②④
解析 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；④中液面加苯阻止了空气进入；③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。
3．用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。
实验步骤如下：
Ⅰ.检查装置气密性后，关闭K2、K5，打开K1、K3、K4，使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽B中空气。
Ⅱ.待B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将A中溶液压入B中并观察现象。
Ⅲ.关闭K1、K2，打开K5，使C中气体通入B中并观察现象。
回答下列问题：
(1)仪器a的名称是________，B中长玻璃管的作用是________________________。
(2)装置A中金属离子的检验方法是________________________________________。
(3)步骤 Ⅲ 装置B中的现象是____________，其发生反应的化学方程式为______________。
答案 (1)恒压滴液漏斗 平衡气压，辅助排出装置B中的空气 (2)取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无红色出现，再滴加H2O2，溶液变为红色，则证明存在Fe2＋
(3)白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析 氢氧化亚铁容易被氧气氧化，因此打开K1、K3、K4，关闭K2和K5，装置A中产生H2，排出装置B中的空气，因此长导管作用之一是辅助排出装置B中的空气，作用之二是平衡压强，防止装置中压强过大，发生危险。
4．利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，如图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。
(1)a电极的材料应为________，电极反应式为__________________________。
(2)电解液c可以是________(填字母)。
A．纯水 B．NaCl溶液
C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液
(3)d为苯，其作用是_________________________，在加入苯之前对电解液c应作何简单处理？______________________________________________________________________________。
(4)若c用Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为______________________________________________。
答案 (1)Fe Fe－2e－===Fe2＋
(2)BC
(3)隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化 加热煮沸，排出溶解的O2
(4)白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色
(1)成功关键：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在密闭的隔绝空气的体系中。
(2)几种典型的制备方法
考点三 Fe2＋和Fe3＋的性质及检验
1．铁盐与亚铁盐
2.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Fe2＋、Fe3＋的检验
eq \x(混合溶液)eq \(――――→,\s\up7(滴加KSCN),\s\d5(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溶液))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(滴加K3[FeCN6]),\s\d5(溶液))产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋，3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－=== Fe3[Fe(CN)6]2↓。
1．中性溶液中可能大量存在Fe3＋、Cl－、K＋、SOeq \\al(2－,4)( )
2．检验FeCl2溶液中的Fe2＋，可将酸性KMnO4溶液滴加到该溶液中，若酸性KMnO4溶液褪色，证明含有Fe2＋( )
3．FeCl2不能通过化合反应制备( )
4．硫酸亚铁片和维生素C同时服用能增强治疗缺铁性贫血的效果( )
5．“青矾(FeSO4)”宜密闭保存，防止氧化变质( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.√ 5.√
一、Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋氧化性比较
1．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入铁粉与铜粉的混合物。
(1)若金属无剩余，则溶液中一定存在的金属阳离子有________，可能存在的有________。
答案 Fe2＋、Cu2＋ Fe3＋
(2)若剩余固体中有铁和铜，则溶液中一定存在的金属阳离子有________，一定不存在________。
答案 Fe2＋ Cu2＋、Fe3＋
(3)若剩余固体中只有铜，则溶液中一定存在的金属阳离子有________，可能存在的有__________，一定不存在________。
答案 Fe2＋ Cu2＋ Fe3＋
二、Fe2＋、Fe3＋的检验
2．为探究某绿矾样品的变质情况，化学兴趣小组的同学设计了下列实验方案。
可供选择的试剂：硫氰化钾溶液、酸性高锰酸钾溶液、氯水、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液，请参与完成方案设计。
实验准备：取少量绿矾样品，用蒸馏水在烧杯中配成溶液。
(1)如何证明绿矾已经被氧化？
(2)如何证明绿矾已经被完全氧化？
(3)在使用硫酸亚铁时，如何防止Fe3＋的干扰？写出相关离子方程式。
答案 (1)取少量溶液，加入几滴硫氰化钾溶液，若溶液变红色，则证明绿矾样品已被氧化。
(2)取少量溶液，加入几滴酸性高锰酸钾溶液，若溶液不褪色，则证明绿矾样品已被完全氧化。
(3)加入适量铁粉，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
三、Fe3＋、Fe2＋性质综合应用
3．常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( )
A．透明的溶液中：Fe3＋、Mg2＋、SCN－、Cl－
B．pH＝0的溶液中：Fe2＋、K＋、NOeq \\al(－,3)、SOeq \\al(2－,4)
C．0.1 ml·L－1 FeCl3溶液中：K＋、NHeq \\al(＋,4)、I－、HCOeq \\al(－,3)
D．1.0 ml·L－1 KNO3溶液中：H＋、Fe3＋、Cl－、SOeq \\al(2－,4)
答案 D
解析 A中Fe3＋与SCN－形成络合物，B中酸性条件下NOeq \\al(－,3)氧化Fe2＋，C中Fe3＋与I－、HCOeq \\al(－,3)均不共存。
4．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
答案 A
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＋，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，D项错误。
5．已知：沉淀的pH如下表：
(1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法
向混合溶液中加入____________、____________、__________其中之一，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Mg2＋中混有的Fe2＋的方法
先加入氧化剂(如______)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＋。
(3)请设计实验方案：除去CuCl2溶液中混有的少量FeCl2。
答案 (1)MgO MgCO3 Mg(OH)2
(2)H2O2
(3)先通入适量Cl2(或加入H2O2)，再向混合溶液中加入足量CuO[或CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3其中之一]，充分反应后过滤。
检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项
(1)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。
(2)检验Fe2＋、Fe3＋的其他方法
检验Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)；检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。
1．下列关于铁及其化合物的说法正确的是( )
A．FeS2在沸腾炉中与O2反应主要生成SO3(2020·浙江7月选考，12C)
B．Mg加入到过量FeCl3溶液中可得Fe(2020·浙江7月选考，12B)
C．钢铁在潮湿空气中生锈主要是发生了电化学腐蚀(2020·浙江7月选考，8D)
D．室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4(2020·江苏，6D)
答案 C
解析 FeS2在沸腾炉中与O2发生的反应为4FeS2＋11O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2，产物主要是SO2，故A错误；Mg加入到FeCl3溶液中，Mg具有较强的还原性，先与Fe3＋反应，生成Mg2＋和Fe2＋，若Mg过量，Mg与Fe2＋继续反应生成Mg2＋和Fe，但由于反应中FeCl3过量，所以不会生成Fe，故B错误；钢铁在潮湿的空气中，铁和碳、水膜形成原电池，发生电化学腐蚀，腐蚀速率更快，故C正确；室温下，铁在浓硫酸中发生钝化，故D错误。
2．下列关于铁及其化合物的说法错误的是( )
A．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2(2019·天津，3A)
B．铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O(2020·浙江1月选考，9B)
C．FeCl3溶液腐蚀铜板的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(2020·浙江1月选考，13B)
D．将某固体试样完全溶于盐酸，再滴加KSCN溶液，没有出现红色，则该固体试样中不存在Fe3＋(2018·浙江11月选考，25B)
答案 D
解析 铁和亚铁离子能将氯气还原为氯离子，从而除去工业废气中的氯气，故A正确；FeCl3溶液与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，故C正确；若固体为FeCl3和Fe的混合物，Fe过量时也有相同的现象，故固体试样中可能存在Fe3＋，故D错误。
3．下列观点的叙述正确的是( )
A．Fe在稀硝酸中发生钝化(2019·江苏，6A)
B．Feeq \(――→,\s\up7(Cl2),\s\d5(点燃))FeCl2eq \(―――→,\s\up7(NaOHaq))Fe(OH)2(2017·江苏，7A)
C．Fe2O3(s)eq \(――→,\s\up7(Al),\s\d5(高温))Fe(s)eq \(―――→,\s\up7(HClaq))FeCl3(aq)(2018·江苏，9D)
D．向2 mL 0.1 ml·L－1的FeCl3溶液中加足量铁粉，振荡，加1滴KSCN溶液，黄色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变，说明还原性：Fe>Fe2＋(2017·全国卷Ⅱ，13A)
答案 D
解析 常温下，Fe遇浓硝酸发生钝化，A错误；铁与氯气反应只能生成氯化铁，B错误；Al与Fe2O3高温发生铝热反应生成Al2O3和Fe，Fe与HCl反应生成FeCl2和H2，C错误；加入足量的铁粉，黄色消失，加入KSCN溶液，溶液不变色，说明Fe3＋完全被消耗，即Fe＋
2Fe3＋===3Fe2＋，根据氧化还原反应规律，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，Fe元素化合价升高，Fe为还原剂，Fe2＋既是还原产物又是氧化产物，因此还原性：Fe>Fe2＋，D正确。
4．(2019·浙江4月选考，24)聚合硫酸铁[Fe(OH)SO4]n能用作净水剂(絮凝剂)，可由绿矾(FeSO4·7H2O)和KClO3在水溶液中反应得到。下列说法不正确的是( )
A．KClO3作氧化剂，每生成1 ml [Fe(OH)SO4]n消耗eq \f(6,n) ml KClO3
B．生成聚合硫酸铁后，水溶液的pH增大
C．聚合硫酸铁可在水中形成氢氧化铁胶体而净水
D．在相同条件下，Fe3＋比[Fe(OH)]2＋的水解能力更强
答案 A
解析 根据题干中的信息，可利用氧化还原配平法写出化学方程式：6nFeSO4＋nKClO3＋3nH2O===6[Fe(OH)SO4]n＋nKCl，可知KClO3作氧化剂，同时根据计量数关系可知每生成
1 ml[Fe(OH)SO4]n消耗eq \f(n,6) ml KClO3，A项错误；绿矾溶于水后，亚铁离子水解使溶液呈酸性，当其转化为聚合硫酸铁后，亚铁离子的浓度减小，因而水溶液的pH增大，B项正确；聚合硫酸铁可在水中形成氢氧化铁胶体，胶体粒子吸附杂质微粒引起聚沉，因而能净水，C项正确；多元弱碱的阳离子的水解是分步进行的，[Fe(OH)]2＋的水解相当于Fe3＋的第二步水解，由于其所带的正电荷比Fe3＋少，因而在相同条件下，其结合水电离产生的OH－的能力较弱，故其水解能力不如Fe3＋，即在相同条件下，第一步水解的程度大于第二步水解，D项正确。
5．(2016·全国卷Ⅱ，28)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－1KI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)。
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分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动
解析 (1)亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量铁屑的目的是防止Fe2＋被空气氧化。(4)根据Fe2＋的检验方法，向溶液中加入1滴K3[Fe(CN)6] 溶液，生成蓝色沉淀，一定含有Fe2＋，则实验②检验的离子是Fe2＋；Fe3＋遇KSCN溶液显红色，实验①和③说明，在I－过量的情况下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应，反应为2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2。(5)H2O2溶液中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，铁离子的溶液呈棕黄色；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，产生气泡的原因是反应产生的Fe3＋是H2O2分解的催化剂，促使H2O2分解生成O2，同时H2O2分解反应是放热反应，促进了Fe3＋的水解平衡Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋正向移动，产生较多 Fe(OH)3，聚集形成沉淀。
课时精练
1．春秋初年，我国已掌握了冶铁技术。下列有关铁的化学反应的叙述正确的是( )
A．铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3
B．加热时，过量Fe与氯气反应生成FeCl2
C．高温下，铁与水蒸气反应有Fe3O4生成
D．高温下，铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝
答案 C
解析 氯气氧化性较强，无论Fe是否过量，与氯气反应都只生成FeCl3，B错误；高温条件下，Fe与水蒸气反应得到Fe3O4和氢气，C正确；Fe的活泼性不如Al，不能从氧化铝中置换出Al单质，D错误。
2．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
解析 铁在空气中容易发生吸氧腐蚀，根据题意“舶上铁丝，……日久起销”，说明销是铁锈，铁锈的主要成分为Fe2O3，D项正确。
3．《本草图经》描述：“绿矾形似朴消(Na2SO4·10H2O)而绿色，取此物置于铁板上，聚炭，封之囊袋，吹令火炽，其矾即沸，流出，色赤如融金汁者是真也。”下述说明正确的是( )
①绿矾又称胆矾，化学式为CuSO4·5H2O
②绿矾的分解过程中发生了氧化还原反应
③“色赤”物质可能是铜单质
④流出的液体中可能含有硫酸
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
答案 D
解析 绿矾是七水合硫酸亚铁，胆矾是五水合硫酸铜，故①错误；绿矾分解的过程中，现象有“色赤”，说明铁被氧化为正三价，发生了氧化还原反应，故②正确；根据描述，该过程只涉及到了铁的化合物的变化，与铜元素无关，“色赤”可能是出现了氧化铁，故③错误。
4．下列铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是( )
A．Fe粉具有还原性，可用作抗氧化剂
B．Fe2O3粉末呈红棕色，可用于制取铁盐
C．Fe2(SO4)3易溶于水，可用作净水剂
D．FeCl3溶液呈酸性，用于蚀刻铜电路板
答案 A
解析 Fe2O3粉末呈红棕色，可用于染料，B错误；Fe3＋水解生成氢氧化铁胶体，可用作净水剂，C错误；FeCl3溶液具有氧化性，用于蚀刻铜电路板，D错误。
5．下列关于氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁三种氧化物的说法不正确的是( )
A．铁元素化合价不完全相同
B．氧元素的化合价完全相同
C．氧化亚铁俗称铁红，为红棕色固体
D．铁在氧气中燃烧的产物为黑色固体
答案 C
解析 铁的三种氧化物中，氧元素的化合价都为－2价；铁元素的化合价不同，氧化铁中铁为＋3价，氧化亚铁中铁为＋2价，四氧化三铁中铁为＋2价和＋3价；氧化铁俗称铁红，是一种红棕色的固体；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，是一种黑色固体。
6．铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为( )
A．FeO·3Fe2O3 B．2FeO·3Fe2O3
C．FeO·2Fe2O3 D．2FeO·Fe2O3
答案 B
解析 设Fe8O11可表示为nFeO·mFe2O3，则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(n＋2m＝8,n＋3m＝11))，解得n＝2，m＝3，该化合物可以表示为2FeO·3Fe2O3。
7．将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应，下列对反应情况设想的评价正确的是( )
答案 D
解析 当铁、铜的量比较少时，溶液中可能有Fe3＋存在，A项错误；当铁过量时，无Cu2＋生成，此时溶液中不存在Cu2＋和Fe3＋，B项错误；铜有剩余则溶液中一定无Fe3＋，可能有Cu2＋，C项错误；铁比铜活泼，不可能铁剩余而铜无剩余，D项正确。
8．某化学实验小组探究Fe2＋和Fe3＋性质时发现：往FeCl2和KSCN的混合溶液中滴加氯水，溶液变成红色，但当氯水过量时，红色却会褪去。为此，他们设计如图装置进一步探究。
已知：①X为NaClO溶液，Y为FeCl3和KSCN的混合溶液。②持续缓慢滴入NaClO溶液至过量的过程中，圆底烧瓶中红色变浅，有大量气泡产生；Ca(OH)2溶液变浑浊。根据实验现象推测，下列说法不正确的是( )
A．烧瓶中还可能产生红褐色沉淀
B．烧瓶中产生的气体中一定含有SO2
C．多孔陶瓷的作用是增大气体与溶液的接触面积
D．KSCN中硫元素、氮元素被氧化
答案 B
解析 NaClO是强碱弱酸盐，水解显碱性，Fe3＋在碱性条件下会产生红褐色沉淀，故A正确；NaClO有强氧化性，溶液中KSCN中的硫氰根离子会直接被氧化为硫酸根离子，故B错误；气体进入多孔陶瓷后再扩散到溶液中，可增大气体与溶液的接触面积，有利于气体充分吸收，故C正确；氯水过量时，红色会褪去， NaClO溶液至过量过程中，圆底烧瓶中红色变浅，都说明SCN－会被氧化剂氧化，SCN－中S：－2价，C：＋4价，N：－3价，S被氧化成硫酸根离子，最终收集到氮气，故S、N元素被氧化，故D正确。
9．某学校化学社团为探究SO2与Fe3＋是否发生氧化还原反应，按如图所示装置进行实验(夹持、加热装置均省略)，已知浓硫酸的沸点为338 °C。下列说法错误的是( )
A．甲中生成SO2的同时还会有硫酸酸雾产生
B．试剂a为饱和NaHSO3溶液
C．丙中溶液pH降低，证明Fe3＋氧化了SO2
D．若Fe3＋氧化了SO2，则在丙中的溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，会出现蓝色沉淀
答案 C
解析 铜和浓硫酸反应需要加热，硫酸的沸点为338 ℃，所以甲中生成SO2的同时还会有硫酸酸雾产生，故A正确；为了除去SO2中的硫酸酸雾，可以选择饱和NaHSO3溶液，故B正确；丙中溶液pH降低，也可能是SO2溶于水生成了亚硫酸，不能证明是Fe3＋氧化了SO2，故C错误；若Fe3＋氧化了SO2，则生成了Fe2＋，Fe2＋和K3[Fe(CN)6]反应会出现蓝色沉淀，故D正确。
10．铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示：
下列说法错误的是( )
A．将湿棉花改为浸水的尿不湿，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气
B．用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出，避免冷凝水与灼热铁粉接触
C．肥皂水改为吹泡泡水，收集H2效果更好，点燃效果更明显
D．悬挂的磁铁仅能吸引反应铁粉，不能吸引反应产物
答案 D
解析 铁、四氧化三铁均可被磁铁吸引，则悬挂的磁体不仅能吸引铁粉，也能吸引反应产物四氧化三铁，故D错误。
11．已知：普通铁＋水蒸气eq \(――――→,\s\up7(一定温度))铁的氧化物＋氢气，铁的氧化物＋氢气eq \(――――→,\s\up7(一定温度))“引火铁”＋水蒸气，“引火铁”为颗粒很细、反应活性很高的铁粉。某实验小组使用普通铁粉、20%的盐酸及其他试剂制备“引火铁”，装置图(铁架台、铁夹、铁网、石棉网、加热仪器等略去)如下。
关于上述装置和实验，下列分析错误的是( )
A．I中加入普通铁粉，G中可加入碱石灰
B．A中生成磁性氧化铁，E中生成“引火铁”
C．需要加热的仪器只有A、E
D．D用于收集氢气，F处的尾气需处理
答案 C
解析 根据两套装置中各仪器的功能，可以判断出A中放置普通铁粉，B中放一定体积的水，加热持续提供水蒸气，C是安全瓶，用于防倒吸，D是利用排水集气法收集氢气的仪器。E中反应物为A中生成的四氧化三铁，圆底烧瓶I中放置普通铁粉，通过分液漏斗加入一定体积的盐酸，产生H2，从I中逸出的气体中含有挥发出的氯化氢，经过G(内有碱石灰)除杂干燥后得到纯净的氢气，氢气进入E中和Fe3O4在一定温度下进行反应，得到“引火铁”，剩余的氢气进行收集或其他处理。
12．已知铁粉与水蒸气在不同温度下反应，所得黑色固体产物的成分不同，某化学小组的同学为测定该固体产物的组成，称取168 mg纯铁粉，按下列步骤进行实验：
①如图所示连接好装置，检查气密性，装入药品；
②打开K，加热某装置，一段时间后，再加热另一装置；
③反应完成后，关闭K，停止加热，冷却后读取收集到的气体的体积。
回答下列问题：
(1)实验中先点燃________(填字母)处的酒精灯，该操作在将D中的导管伸入量筒中准备收集气体之________(填“前”或“后”)。
(2)下列实验操作的目的是：
①将铁粉和石棉绒混合均匀：__________________________________________________；
②关闭K：__________________________________________________________________。
(3)判断铁粉与水蒸气反应已经完成的现象是______________________________________。
(4)有同学认为用D装置测量气体的体积时，伸入量筒中的导管应适当加长，该同学的理由是_____________________________________________________________________________。
(5)用改进后的正确装置进行实验，收集到气体的体积为67.2 mL(已换算成标准状况)，则固体产物的组成为________。
答案 (1)A 后
(2)①增大铁粉与水蒸气的接触面积，以便充分反应 ②防止冷却时，装置内的压强下降过快将空气吸入装置，影响H2体积的测定
(3)量筒内液面不再发生变化
(4)若导管太短，冷却时，气体不能回流，导致气体体积偏大；若导管太长，导管不易插入量筒中，也不易从量筒中取出
(5)FeO
解析 (1)装置中的空气与Fe会发生反应，影响实验测定，因此要先加热A处的酒精灯，用水蒸气排出装置内的空气，以防铁粉受热后与空气反应；因反应后装置内会留有H2，必须将装置内的气体全部收集到量筒中，否则所测气体的体积将偏小，故加热A前要先把D处收集装置安装好，即点燃A处酒精灯在将D中的导管伸入量筒中准备收集气体之后进行。
(2)②反应完成后，关闭K，停止加热，冷却后读取收集到的气体的体积，关闭K的目的是防止冷却时，装置内的压强下降过快将空气吸入装置，影响H2体积的测定。(3)铁粉与水蒸气生成黑色产物，与铁粉的颜色不易区分，只能根据不再产生气体，即气体的体积不再发生变化作为反应完成的标志。(4)反应是在加热时进行的，产生的氢气在温度高时体积大，当温度降低时体积减小，若导管太短，冷却时，气体不能回流，导致气体体积偏大；但是若导管太长，导管就不易插入量筒中，反应结束时导气管也不易从量筒中取出。(5)n(Fe)＝eq \f(0.168 g,56 g·ml－1)＝0.003 ml，n(H2)＝eq \f(0.0672 L,22.4 L·ml－1)＝0.003 ml，n (Fe)∶n(H2) ＝1∶1，所以根据电子守恒、元素守恒，可得反应的化学方程式为Fe＋H2O(g) eq \(=====,\s\up7(△))FeO＋H2，则所得固体化学式为FeO。
13．Fe2O3具有广泛的用途。甲同学阅读有关资料得知在高温下煅烧FeCO3可以得到Fe2O3。为了进一步验证此结论，他做了如下实验：
由此甲同学得出结论：4FeCO3＋O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe2O3＋4CO2。
(1)写出实验步骤Ⅲ中发生反应的离子方程式：____________________________________。
(2)乙同学提出了不同的看法：煅烧产物可能是Fe3O4，因为Fe3O4也可以溶于硫酸，且所得溶液中也含有Fe3＋。于是乙同学对甲同学的实验步骤Ⅲ进行了补充改进：检验实验步骤Ⅱ所得溶液中是否含有Fe2＋。他需要选择的试剂是______(填字母)。
a．NaOH溶液
b．新制氯水和KSCN溶液
c．K3[Fe(CN)6]溶液
(3)丙同学认为即使得到了乙同学预期的实验现象，也不能确定煅烧产物的成分，你认为丙同学持此看法的理由是___________________________________________________。
(4)丙同学进一步查阅资料得知煅烧FeCO3的产物中的确含有＋2价铁元素。于是他设计了另一种由FeCO3制取Fe2O3的方法：先向FeCO3中依次加入试剂稀硫酸、______________(填试剂名称)和氨水；再________(填操作名称)、洗涤、灼烧，即可得到Fe2O3。
答案 (1)Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3
(2)c
(3)产物也可以是FeO和Fe2O3的混合物(或Fe3O4和FeO；Fe3O4和Fe2O3；FeO、Fe3O4和Fe2O3)
(4)过氧化氢溶液(或氯水) 过滤
解析 (2)Fe2＋用K3[Fe(CN)6]来检验，反应现象为生成蓝色沉淀，c项正确。(4)FeCO3和Fe2O3中铁元素的价态分别是＋2价和＋3价，所以需要加入氧化剂，如H2O2、氯水或通入Cl2等将Fe2＋氧化成Fe3＋，加入氨水后生成Fe(OH)3沉淀，经过滤、洗涤、灼烧可得到Fe2O3。
14．为探究Fe2＋与SCN－能否形成配位化合物，某研究性学习小组进行如图实验：
探究Ⅰ
(1)配制FeSO4溶液应使用________的蒸馏水。
(2)已知溶液颜色越深，色度越大。测得实验i、ii、iii色度数据如表：
实验i的作用是________，甲同学推测实验iii色度比实验ii小的原因可能有：①Mg2＋和Fe2＋对配合物解离影响不同；②______________________________________________。
探究Ⅱ
(3)X为________，实验iv的红色比实验v深的原因为________。
(4)在探究Ⅰ的基础上进行探究Ⅱ的目的为__________________________________。
(5)分析可利用KSCN溶液检测Fe2＋、Fe3＋混合溶液中Fe3＋的原因：________。
答案 (1)煮沸冷却
(2)空白实验 Fe2＋与SCN－反应形成配合物
(3) 3 mL 4 ml·L－1的KCl溶液 Fe2＋与SCN－形成配合物有利于FeCO3向溶解方向移动
(4)可以避免不同离子对配合物解离的影响
(5) Fe3＋与SCN－的络合能力比Fe2＋与SCN－的强，且Fe2＋与SCN－反应形成的配合物无色，不影响Fe(SCN)3红色的观察
解析 (2)单独加入水，且加入的体积与加入其他试剂的体积相等，是为了进行实验对比；
Fe2＋与SCN－反应形成配合物，导致硫氰化铁的含量降低，色度降低。
(3)对比实验iv和v，为了前后数据一致，无其他变量的干扰，则X为3 mL 4 ml·L－1的KCl溶液；实验iv中Fe2＋与SCN－反应形成配合物，有利于碳酸亚铁固体的溶解，使碳酸亚铁溶解平衡正向进行。(4)探究Ⅰ中Mg2＋和Fe2＋对硫氰化铁解离的影响不同，探究Ⅱ中两组实验加入的盐溶液相同，可避免不同离子对配合物解离的影响，故在探究Ⅰ的基础上进行探究Ⅱ。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
与CO的反应
(炼铁原理)
FexOy＋yCOeq \(=====,\s\up7(高温))xFe＋yCO2
装置一
装置二
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)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，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
方法
装置
说明
隔绝空气
用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备
氢气氛围中
先打开止水夹，生成的氢气排尽装置中的空气，关闭止水夹，生成的硫酸亚铁被压入氢氧化钠溶液
电解法
利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，阳极为铁，阴极为石墨
亚铁盐(Fe2＋)
铁盐(Fe3＋)
颜色
浅绿色(溶液)
黄色(溶液)
氧化性与还原性
既有氧化性，又有还原性，以还原性为主，如在酸性条件下能被H2O2、NOeq \\al(－,3)氧化，离子方程式分别是2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，3Fe2＋＋4H＋＋NOeq \\al(－,3)===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
一般表现为氧化性，如能溶解铜，离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋
水解性
水解呈酸性
极易水解，只存在于酸性较强的溶液中
化合物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Mg(OH)2
Cu(OH)2
pH
1.14～3.0
5.8～8.3
8.4～10.8
4.2～6.7
选项
反应情况设想
评价
A
当铁、铜均不剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，一定无Fe3＋
正确，Fe3＋和Fe、Cu均可反应
B
当铁、铜均有剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，无Fe3＋
正确，Fe和Cu与Fe3＋都反应，故有Fe2＋和Cu2＋，无Fe3＋
C
当铜有剩余，铁无剩余时，溶液中一定只有Fe2＋，无Cu2＋
正确，Cu有剩余，故无Cu2＋
D
当铁有剩余，铜无剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋
不正确，不可能有Fe剩余而无Cu剩余，因为Fe比Cu优先与Fe3＋反应
实验步骤
实验操作
Ⅰ
取一定质量的FeCO3固体置于坩埚中，高温煅烧至质量不再变化，冷却至室温
Ⅱ
取少量实验步骤Ⅰ所得固体置于一洁净的试管中，用足量的稀硫酸溶解
Ⅲ
向实验步骤Ⅱ所得溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红
实验
i
ii
iii
色度
0.075
0.049
0.015
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