2024届高考化学一轮复习练习第三章金属及其化合物第11讲铁及其重要化合物

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考点一 铁的单质 氧化物
1．变价金属——铁
(1)物理性质：铁具有金属的共性，具有能被磁体吸引的特性。
(2)化学性质
按要求书写下列反应的方程式：
①Fe与Cl2、S反应的化学方程式：2Fe＋3Cl2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2FeCl3；Fe＋S eq \(=====,\s\up7(△)) FeS。
②Fe与水蒸气的反应：3Fe＋4H2O(g) eq \(=====,\s\up7(高温)) Fe3O4＋4H2。
③与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。
④与某些盐溶液的反应
与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。
与FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
(3)生铁的冶炼
①原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。
②设备：高炉。
③主要反应
学生用书第49页
a.还原剂(CO)的生成：C＋O2 eq \(=====,\s\up7(高温)) CO2，CO2＋C eq \(=====,\s\up7(高温)) 2CO；
b．铁的还原：Fe2O3＋3CO eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Fe＋3CO2；
c．造渣反应：CaCO3 eq \(=====,\s\up7(高温)) CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2 eq \(=====,\s\up7(高温)) CaSiO3。
2．铁的氧化物
(1)物理性质
(2)铁的氧化物与盐酸反应的离子方程式分别为：
FeO：FeO＋2H＋===Fe3＋＋H2O；
Fe2O3：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O；
Fe3O4：Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。
(3)铁的氧化物与HNO3、HI的反应
FeO溶于足量稀HNO3中：3FeO＋NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋10H＋===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O；
Fe2O3溶于足量HI溶液中：Fe2O3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋3H2O。
[正误辨析]
(1)铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族( )
(2)氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色染料( )
(3)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸( )
(4)铁与过量的硫粉共热产物是Fe2S3( )
(5)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2( )
答案： (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
一、铁与水蒸气的反应
1．铁与水蒸气反应，通常有以下两种装置，请回答下列问题：
(1)装置一中，装置A的作用： _。
装置二中，装湿棉花的作用： _。
(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：
。
答案： (1)提供水蒸气 提供水蒸气
(2)在溶液中Fe3＋被未反应的铁粉完全还原为Fe2＋
二、用守恒法判断氧化物的组成
2．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 。
解析： 化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物，设化学式为nFeO·mFe2O3，则 eq \b\lc\{(\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。
答案： 2FeO·3Fe2O3
3．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 。
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＋)＝ eq \f(140×10－3 L×5.0 ml·L－1－2×0.05 ml,3) ＝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： Fe5O7(或FeO·2Fe2O3)
eq \a\vs4\al(归纳总结)
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)。
学生用书第50页
考点二 铁的氢氧化物
[正误辨析]
(1)在空气中用FeCl2和NaOH反应制备Fe(OH)2( )
(2)把FeCl3溶液滴到浓NaOH溶液中可得到Fe(OH)3胶体( )
(3)Fe(OH)2与足量HNO3反应生成浅绿色溶液( )
(4)Fe(OH)3与足量氢碘酸反应生成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
。
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。
答案： (1)稀H2SO4、铁粉 (2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化
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)。
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。
答案： ①②④
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 _。
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，因此长玻璃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。
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
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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
eq \a\vs4\al(归纳总结)
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

课时精练(十一) 铁及其重要化合物 eq \a\vs4\al(\f(对应学生,用书P344))
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
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
D [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。]
2．有关铁的叙述中不正确的是( )
A．铁能被磁铁吸引
B．人体的血红蛋白中含有铁元素
C．在空气中能剧烈燃烧
D．铁能与水蒸气反应
C [A.铁能被磁铁吸引，A项说法正确；B.人体的血红蛋白中含有铁元素，B项说法正确；C.铁在氧气中能剧烈燃烧，在空气中不燃烧，故C项错误；D.铁能与水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，故D说法正确。]
3．关于铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)的下列叙述中正确的是( )
A．铁的三种氧化物中铁元素的化合价完全相同
B.都是碱性氧化物，都能与盐酸反应生成氯化铁和水
C．氧化亚铁在空气中加热可生成更稳定的四氧化三铁
D．四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，它是一种混合物
C [A项，FeO中铁的化合价为＋2价，Fe2O3中铁元素的化合价为＋3价，Fe3O4为复杂的氧化物，其中铁的化合价可以看作是由＋2、＋3价组成，故A错误；B项，FeO、Fe2O3为碱性氧化物，FeO与盐酸反应：FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O，Fe2O3与盐酸反应Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O，Fe3O4不属于碱性氧化物，与盐酸反应：Fe3O4＋8HCl===FeCl2＋2FeCl3＋4H2O，故B错误；C项，氧化亚铁在空气中加热可生成更稳定的四氧化三铁，故C正确；D项，四氧化三铁是复杂的化合物，属于纯净物，故D错误。]
4．下列反应中，铁只能生成高价化合物的是( )
A．少量铁与稀硫酸反应
B．铁丝在氧气中燃烧
C．过量铁粉在氯气中燃烧
D．Fe投入到CuSO4溶液中
C [选项C虽然铁粉过量，但因为不是在溶液中进行的反应，故只能生成FeCl3。]
5．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.室温下，过量Fe与浓硫酸反应生成FeSO4
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
C [A.室温下，Fe在浓硫酸中钝化，无法持续反应，A错误；B.氯气氧化性较强，无论Fe是否过量与氯气加热反应都只生成FeCl3，B错误；C.高温条件下，Fe与水蒸气反应得到Fe3O4和氢气，C正确；D.Fe的活动性不如Al，不能从氧化铝中置换出Al单质，D错误。]
6．下列说法正确的是( )
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．FeO俗称铁红
C．Fe和水蒸气在高温条件下的反应产物是Fe2O3和H2
D．向FeCl2溶液中滴加NaOH，先生成白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色
D [A.赤铁矿为红色，则赤铁矿的主要成分是Fe2O3，故A错误；B.FeO为黑色，Fe2O3俗称铁红，故B错误；C.Fe和水蒸气在高温条件下的反应产物是Fe3O4和H2，故C错误；D.向FeCl2溶液中滴加NaOH，生成的氢氧化亚铁被氧化生成氢氧化铁，则观察到先生成白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，故D正确。]
7．用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法不正确的是( )
A．装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气
B．装置B中反应的化学方程式是2Fe＋3H2O eq \(=====,\s\up7(高温)) Fe2O3＋3H2↑
C．装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰
D．点燃D处的气体前必须检验气体的纯度
B [A.装置A是液态水在加热的条件下产生水蒸气的装置，作用是为实验提供持续不断的水蒸气，故A正确；B.Fe与水蒸气反应产物是四氧化三铁和氢气，B中反应的化学方程式是3Fe＋4H2O(g) eq \(=====,\s\up7(高温)) Fe3O4＋4H2，故B错误；C.氢气属于中性气体，可以用碱石灰作干燥剂，故C正确；D.氢气在点燃之前应该先检验气体的纯度，防止发生爆炸，故D正确。]
8．如图所示装置，可用以制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验提供的试剂：铁屑、稀硫酸、NaOH溶液等，下列说法不正确的是( )
A．烧瓶A中发生反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
B．实验开始前先打开止水夹E，其目的是利用产生的H2将装置中的空气排尽
C．生成 Fe(OH)2的操作：关闭止水夹E，使烧瓶A中FeSO4溶液压入装置B中进行反应
D．若取下装置B的橡皮塞，可观察沉淀由白色迅速变为红褐色
D [制取Fe(OH)2使用的试剂是FeSO4和NaOH溶液，但是一定要注意隔绝空气，防止氧气将生成的Fe(OH)2氧化，所以B装置中是NaOH溶液，A是产生FeSO4的装置，发生反应Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，先打开止水夹E，让H2进入后续装置，将空气排出，再关闭E，A中的压强增大，FeSO4溶液在压强的作用下进入B中，与NaOH反应生成Fe(OH)2。A.根据分析，A中发生反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，A正确；B.根据分析，打开止水夹E，可以利用产生的H2将装置中的空气排尽，B正确；C.根据分析，关闭止水夹E，使烧瓶A中FeSO4溶液压入装置B中形成Fe(OH)2，C正确；D.取下装置B的橡皮塞，Fe(OH)2被氧化，现象为白色固体迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，D错误。]
9．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 [4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 ml，则CO、CO2的物质的量也为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质量为0.64 g，铁元素质量为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。]
10．用CO还原2.40 g氧化铁，当固体质量变成2.28 g时，测得此固体中只存在2种氧化物。则此固体成分和它们的物质的量之比可能的是( )
A.n(FeO)∶n(Fe3O4)＝1∶1
B．n(Fe2O3)∶n(FeO)＝2∶1
C．n(Fe2O3)∶n(FeO)＝1∶1
D．n(Fe2O3)∶n(Fe3O4)＝1∶1
A [固体减少的质量为CO获得的氧原子的质量，根据固体质量差，可知减少氧原子的质量为2.40 g－2.28 g＝0.12 g，则减少氧原子的物质的量为n(O)减＝ eq \f(0.12 g,16 g/ml) ＝0.007 5 ml，氧化铁的物质的量为n(Fe2O3)＝ eq \f(2.40 g,160 g/ml) ＝0.015 ml，则反应后氧化物中的O的物质的量为n(O)后＝0.015 ml×3－0.007 5 ml＝0.037 5 ml，反应中Fe原子的物质的量不变，则反应后氧化物中Fe、O原子数目之比为：0.015 ml×2∶0.037 5 ml＝4∶5，据此分析解答。A.当n(FeO)∶n(Fe3O4)＝1∶1时，Fe、O原子数目之比为(1＋3)∶(1＋4)＝4∶5，故选A；B.当n(Fe2O3)∶n(FeO)＝2∶1时，Fe、O原子数目之比为：(1＋2×2)∶(1＋3×2)＝5∶7，故B不选；C.当n(Fe2O3)∶n(FeO)＝1∶1时，Fe、O原子数目之比为：(1＋2)∶(1＋3)＝3∶4，故C不选；D.当n(Fe2O3)∶n(Fe3O4)＝1∶1时，Fe、O原子数目之比为：(3＋2)∶(4＋3)＝5∶7，故D不选。]
11．把少量废铁屑溶于过量稀硫酸中，过滤，除去杂质，在滤液中加入适量硝酸，再加入过量氨水，有红褐色沉淀生成。过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别为( )
A．Fe(OH)2；Fe(OH)3、Fe3O4
B．Fe(OH)2；FeO
C．Fe(OH)3；Fe2O3
D．Fe2O3；Fe(OH)3
C [该反应过程有关转化关系为Fe与稀硫酸反应生成FeSO4，FeSO4有还原性，硝酸具有强的氧化性，FeSO4遇硝酸被氧化为硫酸铁，向该溶液中加入氨水，二者发生复分解反应，产生红褐色氢氧化铁沉淀，氢氧化铁不稳定，受热分解，产生氧化铁和水，所以最后得到的红棕色的固体是Fe2O3。因此选项C符合题意。]
12．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．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
C [本题以四氧化三铁和“引火铁”的制备为载体，考查装置的分析等。结合题图及题给已知信息可知，首先加热水制得水蒸气，在高温下用水蒸气和普通铁粉进行反应，生成Fe3O4和H2，然后使得到的Fe3O4和H2(由普通铁粉和盐酸制备)在一定温度下发生置换反应生成“引火铁”与H2O。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。A.根据上述分析可知，A、I中加入普通铁粉，G是U形管，需要通过气体，不能用液体进行除杂干燥，可用碱石灰，A正确；B.磁性氧化铁是四氧化三铁，根据上述分析可知，B正确；C.本实验中B装置也是需要加热的，目的是产生水蒸气，C错误；D.D为用排水法收集氢气的装置，F处的尾气中含有H2，需要处理，避免在空气中遇火发生爆炸，D正确。]
13．某学校实验小组欲探究硫粉与铁粉的反应，并验证反应后的产物中铁元素的化合价，如图是铁粉和硫粉反应的装置图。
①将硫粉和铁粉按物质的量之比1∶1充分混合。
②按装置图将仪器连接好。
③ 。
④将混合物均匀地放在硬质玻璃管内。
⑤接通电源，将电压指示盘调到35 V，电炉丝很快变红，并引发左边混合物发生反应。关闭电源。
⑥将反应后的混合物冷却后加入稀硫酸中，然后取上层清液滴加硫氰酸钾溶液验证产物中铁元素的化合价。
(1)步骤③中缺少的实验操作是什么？ _
。
(2)关闭电源后，反应仍继续进行的原因是什么？
。
(3)将盛有NaOH溶液的瓶中A、B导管位置反接是否可以？为什么？
。
(4)某同学认为，若Fe粉与S粉反应产物中铁元素的化合价是＋2价，则上述步骤⑥中的溶液不变红，你认为他的说法正确吗？ _
。
解析： (2)关闭电源后，反应仍继续进行，说明Fe粉与S粉反应是放热的，且放出的热量能使反应继续进行至反应完全；
(3)将盛有NaOH溶液的瓶中A、B导管位置反接，此操作不可以，因为若反接会使NaOH溶液回流至未完全冷却的玻璃管中，而使玻璃管炸裂；
(4)某同学认为，若Fe粉与S粉反应产物中铁元素的化合价是＋2价，则上述步骤⑥中的溶液不变红，他的说法不正确，因为反应未隔绝空气，空气中的O2参与反应会干扰实验结果。
答案： (1)检查装置的气密性 (2)Fe粉与S粉反应是放热的，且放出的热量能使反应继续进行至反应完全 (3)不可以，若反接会使NaOH溶液回流至未完全冷却的玻璃管中，而使玻璃管炸裂
(4)不正确，因为反应未隔绝空气，空气中的O2参与反应会干扰实验结果
14．某学习小组探究铁与氯气在不同条件下的反应及产物。
资料：高于300 ℃时FeCl3升华
(1)将铁粉放入氯水中，铁粉溶解，无气泡产生。
①经检验氯水呈酸性，原因是 (用化学方程式表示)。
②依据实验现象，判断氯水中与Fe反应的微粒可能为 。
(2)湿润的Cl2与Fe的反应：
①实验Ⅰ，经检验产物中有FeCl2，推测其形成的可能原因：
a：铁和氯气直接化合生成，其反应为： 。
b：2Fe＋3Cl2===2FeCl3，2FeCl3＋Fe===3FeCl2。
②实验Ⅱ， _(填操作和现象)，A中产物含＋3价铁。
(3)干燥的Cl2与Fe的反应：
实验Ⅲ中有大量Cl2剩余，实验Ⅳ几乎无Cl2剩余，原因是
。
解析： (1)①氯气溶于水，发生Cl2＋H2O===HCl＋HClO，使溶液显酸性；②铁粉放入氯水中，铁粉溶解，无气泡产生，可能是Fe与Cl2反应，也可能是Fe与HClO反应生成FeCl3和H2O；也可能是Fe与ClO－反应生成FeCl3和H2O。(2)①铁和氯气直接化合生成，其反应为：Fe＋Cl2===FeCl2；②取少量生成物于试管中，加蒸馏水溶解，然后滴加KSCN溶液，若溶液显红色，说明含有＋3价Fe。(3)对比实验Ⅲ和Ⅳ的实验现象，Ⅲ中铁与氯气反应产生的氯化物膜覆盖在铁丝表面，使铁与氯气不能接触；Ⅳ中反应温度高，生成的FeCl3升华，铁与氯气继续接触反应。
答案： (1)①Cl2＋H2OHCl＋HClO ②Cl2、ClO－、HClO (2)①a.Fe＋Cl2===FeCl2 ②向A中加水，取少量A中溶液，滴入KSCN溶液，溶液变红 (3)Ⅲ中铁与氯气反应产生的氯化物膜覆盖在铁丝表面，使铁与氯气不能接触；Ⅳ中反应温度高，生成的FeCl3升华，铁与氯气继续接触反应
15．某化学课外小组在制备Fe(OH)2实验过程中观察到生成的白色沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后变为红褐色，该小组同学对产生灰绿色沉淀的原因，进行实验探究。
Ⅰ.甲同学查阅资料得知，Fe(OH)2沉淀具有较强的吸附性，猜测灰绿色可能是Fe(OH)2吸附Fe2＋引起的，设计并完成了实验1～实验3。
(1)依据甲同学的猜测，实验2中沉淀无灰绿色的原因为
。
(2)该小组同学依据实验3的实验现象，间接证明了甲同学猜测的正确性，则实验3的实验现象可能为 _。
Ⅱ.该小组同学再次查阅资料得知当沉淀形成时，若得到的沉淀单一，则沉淀结构均匀，也紧密；若有杂质固体存在时，得到的沉淀便不够紧密，与溶液的接触面积会更大。
(3)当溶液中存在Fe3＋或溶解较多O2时，白色沉淀更容易变成灰绿色的原因为
。
(4)该小组同学根据上述实验得出结论：制备Fe(OH)2时能较长时间观察到白色沉淀的适宜条件和操作有 _、
。
解析： (1)对比实验1和实验2可知，实验2所用氢氧化钠溶液的浓度大于实验1，反应后溶液中亚铁离子浓度小于实验1，溶液上方产生氢氧化亚铁白色沉淀无灰绿色说明实验2中亚铁离子浓度小，不易被吸附在氢氧化亚铁沉淀表面；(2)由实验3的现象能间接证明甲同学猜测的正确性可知，实验3取实验2中白色沉淀洗净后放在潮湿的空气中，没有吸附亚铁离子的氢氧化亚铁白色沉淀不易变为灰绿色，沉淀应该从白色直接变为红褐色，中间不会有灰绿色出现；(3)当溶液中存在铁离子或溶解较多氧气时，所得氢氧化亚铁白色沉淀中会混有氢氧化铁沉淀，得到的沉淀便不够紧密，与溶液的接触面积大，能吸附更多的亚铁离子，白色沉淀更容易变成灰绿色；(4)由Ⅰ可知向高浓度氢氧化钠溶液中滴加硫酸亚铁溶液可以较长时间观察到白色沉淀，由Ⅱ除去溶液中存在的铁离子和溶解的氧气可以较长时间观察到白色沉淀，则制备氢氧化亚铁时能较长时间观察到白色沉淀的适宜条件和操作为隔绝空气向高浓度氢氧化钠溶液中滴加硫酸亚铁溶液，除去溶液中存在的铁离子和溶解的氧气。
答案： (1)NaOH溶液浓度高，反应后溶液中Fe2＋浓度较小，不易被吸附在Fe(OH)2表面
(2)白色沉淀变为红褐色，中间过程无灰绿色出现
(3)沉淀中混有Fe(OH)3，不够紧密，与溶液接触面积更大，更容易吸附Fe2＋
(4)隔绝空气向高浓度NaOH溶液中滴加FeSO4溶液 除去溶液中Fe3＋和O2酸
化学方程式或现象
稀HNO3
Fe不足
Fe＋4H＋＋NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
Fe过量
3Fe＋8H＋＋2NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
浓HNO3、浓H2SO4
常温下钝化
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
Fe元素的价态
＋2
＋3
＋2，＋3
装置一
装置二
实验
装置
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)3 eq \(=====,\s\up7(△)) Fe2O3＋3H2O
二者的关系
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
实
验
装置
操作及现象
Ⅰ
常温时将铁丝伸入A中，铁丝迅速变黑，反应停止后，加入蒸馏水，溶液呈浅绿色。
Ⅱ
将红热的铁丝伸入A中，铁丝剧烈燃烧，产生大量棕黄色烟，瓶底铺有棕色粉末。
实
验
装置
操作及现象
Ⅲ
常温时将铁丝伸入A中，铁丝慢慢变黑，大量气体剩余。
Ⅳ
将红热的铁丝伸入A中，铁丝剧烈燃烧，产生大量棕黄色烟，瓶底铺有棕色粉末。
编号
实验操作
实验现象
实验1
向10 mL 4 ml·L－1NaOH溶液中逐滴加入0.1 ml·L－1FeSO4溶液(两溶液中均先加几滴维生素C溶液)
液面上方产生白色沉淀(带有较多灰绿色)。沉淀下沉后，部分灰绿色沉淀变为白色
实验2
向10 mL 8 ml·L－1
NaOH溶液中逐滴加入0.1 ml·L－1FeSO4溶液(两溶液中均先加几滴维生素C溶液)
液面上方产生白色沉淀(无灰绿色)。沉淀下沉后，仍为白色
实验3
取实验2中白色沉淀，洗净后放在潮湿的空气中