课件 高考化学一轮复习第四单元 重要的金属元素 第十三讲　铁及其化合物

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第13讲　铁及其化合物
考点一　铁的单质、氧化物和氢氧化物考点二　Fe2+和Fe3+的性质及检验考点三 铁及其化合物的转化与应用经典真题·明考向作业手册
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考点一　铁的单质、氧化物和氢氧化物
1. 铁在元素周期表中的位置及自然界的存在
(1)原子结构铁的原子结构示意图为　　　　　　　,最外层有2个电子,在反应中易　　　　电子,故铁单质的化学性质活泼,有较强的　　　　性,主要化合价为+2价和+3价。  
3. 从原子结构角度认识铁的化学性质
Fe+2H+ = Fe2++H2↑
Fe+Cu2+ = Fe2++Cu
2Fe3++Fe = 3Fe2+
[微点拨1] Fe与弱氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2+,与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3+。
FeO+2H+ = Fe2++H2O
Fe2O3+6H+ = 2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+ = Fe2++2Fe3++4H2O
[微点拨2] ①FeO、Fe3O4与HNO3反应时,除考虑与H+的反应外,还应考虑Fe2+被HNO3氧化成Fe3+。②Fe2O3、Fe3O4与HI反应时,除考虑与H+的反应外,还应考虑Fe3+被I-还原为Fe2+。
Fe(OH)2+2H+ = Fe2++2H2O
4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)FeS、FeCl2、FeCl3均可以通过单质化合得到(　)(2)将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中,观察到产生白色沉淀,最后变为红褐色(　)(3)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2(　)(4)Fe(OH)3与HI溶液反应:Fe(OH)3+3H+ = Fe3++3H2O(　)(5)在给定条件下,能实现转化关系:Fe2O3(s) Fe(s) FeCl3(aq)(　) 
[解析] (1)FeCl2不能通过单质化合得到。
[解析] (3)铁与氯气反应只能生成FeCl3,与氯气的用量无关。
题组一　铁及其氧化物的性质
1.[2024·江苏南通调研] 下列关于铁及其化合物性质和用途的叙述中,错误的是(　 )A.Fe2O3俗称铁红,常用作红色油漆和涂料B.打印机或复印机使用的墨粉中添加Fe3O4是利用其磁性C.铁的氧化物都不溶于水,也不与水反应D.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
[解析] Fe2O3为红棕色,俗称铁红,常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料,A正确;Fe3O4具有磁性,可在打印机或复印机使用的墨粉中添加,B正确;铁的氧化物都不溶于水,均不能与水反应,C正确;铁与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和氢气,不能生成Fe2O3,D错误。
2.[2024·山东淄博实验中学模拟] 某化学兴趣小组同学用如图所示装置测定氧化铁样品(含FeO和Fe2O3)中Fe2O3的质量分数,下列说法正确的是 ( 　)A.实验室用MnO2和浓盐酸制备Cl2时也可用装置①B.实验开始时先点燃④处酒精灯,再打开弹簧夹C.装置⑥的作用是吸收④中生成的水蒸气D.装置②③盛装的试剂分别为NaOH溶液和浓硫酸
[解析] 实验室用MnO2和浓盐酸制备Cl2需要加热,不能用装置①制备,A错误;实验时要先打开弹簧夹,利用①中产生H2排出装置内的空气,再点燃④处酒精灯进行加热,防止混有空气,加热时发生爆炸,B错误;装置⑥的作用是防止空气中的水蒸气进入装置⑤,C错误;装置②中盛有NaOH溶液,用于吸收挥发出的HCl,装置③中盛有浓硫酸,用于干燥氢气,D正确。
题组二　Fe(OH)2的制备
3.[2023·安徽宿州十三校联考] 在实验室里用以下方法制备并较长时间保存Fe(OH)2,能成功的是(　 ) A　　　　　　 B C　　　　 　　 D
[解析] NaOH溶液滴入FeSO4溶液中,二者在FeSO4液面处生成Fe(OH)2,迅速被O2氧化,不能较长时间保存Fe(OH)2,A错误;NaOH溶液与FeCl3溶液反应生成红褐色沉淀Fe(OH)3,不能制取Fe(OH)2,B错误;先滴加稀硫酸,铁粉与稀硫酸反应生成H2,利用产生的H2排出装置内的空气,再滴加NaOH溶液,反应生成白色沉淀Fe(OH)2,植物油液封,可较长时间保存Fe(OH)2,C正确;NaOH溶液通过长胶头滴管滴入FeSO4溶液中,在液体内部生成Fe(OH)2,未隔绝空气,不能较长时间保存Fe(OH)2,D错误。
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,已知两个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　　　　　　　　　　　　。 
[解析] (1)用电解法制取氢氧化亚铁时,需要用铁作阳极,所以阳极a的材料应该是Fe,电极反应式为Fe-2e- = Fe2+。
Fe-2e- = Fe2+
(2)电解液c可以是　　　　。 A.纯水B.NaCl溶液C.NaOH溶液D.CuCl2溶液
[解析] (2)纯水的导电性很差,故A不选;电解CuCl2溶液时,其阴极是Cu2+得电子,不能生成OH-,故D不选。
(3)d为苯,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,在加入苯之前应对电解液c进行怎样的简单处理?　 。 
[解析] (3)苯的密度比水的密度小,不溶于水,可隔绝空气,防止氢氧化亚铁被氧化;对c溶液进行加热煮沸处理可以排出溶液中的氧气。
隔绝空气,防止Fe(OH)2被空气氧化
(4)为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是　　　　。 A.改用稀H2SO4作电解液B.适当增大电源的电压C.适当减小两个电极之间的距离D.适当降低电解液的温度
[解析] (4)为了在较短时间内看到白色沉淀,可适当增大电源电压、适当缩小两个电极之间的距离,而改用稀硫酸不能生成沉淀,降低温度反应速率减慢。
(5)若c用Na2SO4溶液,当电解一段时间后看到Fe(OH)2白色沉淀,再反接电源电解,除了电极上看到气泡外,另一个明显现象为 　 。 
[解析] (5)反接电源时,电解方程式是2H2O 2H2↑+O2↑,生成的O2会将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3,其现象是白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。
白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色
【方法小结】 制备Fe(OH)2时防氧化措施常用的三种方法
考点二　Fe2+和Fe3+的性质及检验
Zn+Fe2+ = Fe+Zn2+
2Fe3++Cu = Cu2++2Fe2+
2Fe3++2I- = 2Fe2++I2
2Fe2++Cl2 = 2Fe3++2Cl-
2. Fe3+、Fe2+的检验方法
(3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验①Fe3+的检验②Fe2+的检验(无Cl-)
[微点拨] ①检验Fe2+时,不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水有可能氧化SCN-)。②Fe3+、Fe2+、Cl-同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2+(Cl-也能还原KMnO4,会造成干扰)。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)FeCl3、FeCl2均可通过化合反应制取(　)(2)FeSO4片剂与维生素C同时服用能增强治疗缺铁性贫血的效果(　)(3)除去FeCl2溶液中的FeCl3,除杂试剂为铁粉(　)(4)向FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液的紫红色褪去,证明含有Fe2+(　)
(5)向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉,棕黄色逐渐变为浅绿色,充分振荡后加1滴KSCN溶液,溶液颜色不变(　)(6)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+(　)
2.在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉,得到的Fe2+的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。①Fe3+　②Fe2+　③Fe、Fe2+　④Fe2+、Fe3+(1)AB段铁元素以　　　　形式存在。 (2)BC段铁元素以　　　　形式存在。 (3)CD段铁元素以　　　　形式存在。 
[解析] 向稀HNO3中加入铁粉,开始时稀HNO3过量,应生成Fe3+,随着加入铁粉量的增加,HNO3反应完全后,发生反应2Fe3++Fe = 3Fe2+,最后全部转化为Fe2+。
题组一　Fe3+、Fe2+的性质及应用
1.欲探究铁及其化合物的还原性或氧化性,可供选用的试剂有铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、酸性KMnO4溶液、锌片。下列说法中不正确的是(　 )A.在FeCl2溶液中加入锌片,溶液由浅绿色变为无色:Zn+Fe2+ = Zn2++FeB.在FeCl3溶液中加入足量铁粉,溶液由棕黄色变为浅绿色,体现Fe3+的氧化性C.在酸性KMnO4溶液中滴加FeCl2溶液,溶液的紫红色逐渐褪色,体现Fe2+的还原性D.在FeCl2溶液中滴加氯水,溶液由浅绿色变为棕黄色:2Fe2++Cl2 = 2Fe3++2Cl-
2.某兴趣小组用油性笔在一小块覆铜板上写上“化学”,然后浸入盛有FeCl3溶液的小烧杯中,过一段时间后,取出覆铜板,用水洗净并晾干(如图)。对反应后的溶液进行分析,溶液中c(Fe3+)与c(Cu2+)之比为2∶3。下列说法不正确的是( 　)A.反应后的溶液中:c(Fe3+)∶c(Fe2+)=1∶1B.反应的离子方程式为2Fe3++Cu = 2Fe2++Cu2+C.反应后的溶液中:c(Cl-)>c(Fe2+)>c(Cu2+)>c(Fe3+)D.反应后的溶液再生为FeCl3:加入足量铁粉,过滤,滤液中通入足量Cl2
[解析] FeCl3溶液腐蚀覆铜板发生反应:2FeCl3+Cu = 2FeCl2+CuCl2,离子方程式为2Fe3++Cu = 2Fe2++Cu2+,B正确;测得溶液中c(Fe3+)∶c(Cu2+)=2∶3,结合反应推知,溶液中c(Fe2+)∶c(Cu2+)=2∶1,从而推知溶液中c(Fe3+)∶c(Fe2+)=1∶3,A错误;结合A、B项分析可知,反应后的溶液中:c(Cl-)>c(Fe2+)>c(Cu2+)>c(Fe3+),C正确;反应后的溶液含有FeCl2、CuCl2、FeCl3,加入足量铁粉置换出Cu,过滤,滤液中通入足量Cl2,将FeCl2氧化生成FeCl3,实现腐蚀液的再生,D正确。
题组二　Fe3+、Fe2+的检验
3.某实验小组同学为了检验某FeCl3溶液中是否含有FeCl2,设计了如下实验方案,其中最合理的是(　 )A.加入适量铜粉,观察溶液是否变蓝B.先滴加氯水,再滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红C.滴加酸性KMnO4溶液,观察溶液是否褪色D.滴加K3[Fe(CN)6]溶液,观察是否生成蓝色沉淀
[解析] 铜粉与FeCl3反应,不能检验是否有FeCl2存在,A错误;先滴加氯水,可将FeCl2氧化生成FeCl3,但原溶液中有FeCl3,滴加KSCN溶液,不能判断是否含有FeCl2,B错误;Fe2+、Cl-都能被酸性KMnO4溶液氧化,使溶液紫色褪去,不能判断是否含有FeCl2,C错误;若FeCl3溶液中含有FeCl2,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,反应生成蓝色沉淀,实验现象最明显,该方案最合理,D正确。
4.FeCl3溶液吸收一定量SO2后溶液的颜色发生变化。(1)写出发生反应的离子方程式:　 。 (2)对溶液中还不能确定是否存在的粒子提出合理的假设。假设1:只存在Fe3+;假设2:只存在　　　 　; 假设3:　 。 
既不存在Fe3+,也不存在H2SO3
(3)设计实验方案,进行实验。请写出实验步骤、预期现象和结论。限选实验试剂:3 ml·L-1 H2SO4溶液、1 ml·L-1 NaOH溶液、0.01 ml·L-1 KMnO4溶液、3%H2O2溶液、淀粉-KI溶液、紫色石蕊溶液、品红溶液。
取少量溶液于试管A中,滴加2~3滴淀粉-KI溶液
①若溶液变为蓝色,则假设1成立②若溶液不变蓝色,则假设2或3成立
另取少量溶液于试管B中,滴加2~3滴品红溶液
①若溶液红色褪去,则假设2成立②若溶液呈红色,结合步骤1中预期现象和结论②,则假设3成立
[解析] Fe3+能与SO2发生氧化还原反应,因此亚硫酸与Fe3+不能共存,所以很容易提出假设,要么只有一种粒子,要么两种粒子全无。
【易错警示】 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;也不能将加了KSCN溶液后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN-)。(2)Fe3+、Fe2+、Cl-同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2+(Cl-会还原KMnO4,有干扰)。
(3)检验Fe3+的其他方法:①Fe3+与过量的铁反应,溶液变为浅绿色;②Fe3+与过量的铜反应,溶液变为蓝绿色;③Fe3+与淀粉-KI溶液反应,溶液变为蓝色;④Fe3+与NaHCO3溶液反应,放出气体,产生红褐色沉淀。
考点三　铁及其化合物的转化与应用
1. 根据铁及其化合物的“价—类”二维图,体会Fe、Fe2+与Fe3+的转化条件
关系解读:①横向转化体现了铁元素同种价态不同类别物质(氧化物、碱、盐)之间的转化。②纵向转化体现了不同价态同种类别物质之间的转化,主要体现物质的氧化性或还原性。③斜向转化体现不同价态、不同类别物质之间的转化,主要体现物质的氧化性和还原性。
根据图中物质的转化关系,写出相应的离子方程式。(1)向FeCl2溶液中滴加新制氯水:　 。 (2)向FeCl3溶液中加入还原铁粉:　 。 (3)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀:　 。 (4)将FeCl3溶液滴入KI-淀粉溶液中,溶液变蓝:　 。 (5)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔:　 。 (6)将H2O2溶液滴入酸性FeCl2溶液中:　 。 (7)将FeCl2溶液滴入稀HNO3溶液中,有无色气体放出:　 。 
H2S+2Fe3+ = S↓+2Fe2++2H+
2I-+2Fe3+ = I2+2Fe2+
Cu+2Fe3+ = Cu2++2Fe2+
2Fe2++H2O2+2H+ = 2Fe3++2H2O
2. 铁及其化合物转化关系的应用
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)向硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的H2O2溶液:Fe2++2H++H2O2 = Fe3++2H2O(　)(2)除去NH4Cl溶液中混有的Fe3+,可先加入NaOH溶液后过滤(　)(3)过量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2,少量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3(　)
[解析] (2)引入了新杂质Na+,NH+和OH-会反应。
[解析] (1)得失电子、电荷不守恒。
[解析] (3)Fe与Cl2反应只能生成FeCl3。
(4)向Fe(SCN)3溶液中加入Fe粉,无明显实验现象　　(　)
[解析] (4)Fe(SCN)3溶液中存在平衡:Fe3++3SCN- ⇌ Fe(SCN)3,加入Fe粉发生反应:2Fe3++Fe = 3Fe2+,使上述平衡逆向移动,溶液红色变浅。
题组一　铁及其化合物之间的转化
1.部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断正确的是(　 )A.a可与水蒸气在高温条件下反应生成eB.b是一种黑色粉末,在空气中受热,迅速被氧化生成eC.c中加入新制氯水可生成d,此反应中c体现氧化性D.e是碱性氧化物,e中加入盐酸可生成d
[解析] a是Fe单质,与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4,Fe3O4中Fe元素化合价为+2、+3价,而e是+3价Fe的氧化物Fe2O3,A错误;b是FeO,该物质不稳定,在空气中加热时容易被空气中的氧气氧化为Fe3O4,氧化产物不是Fe2O3,B错误;c是+2价的亚铁盐,该物质具有还原性,容易被新制氯水氧化为+3价的铁盐,在该反应中c失去电子表现还原性,而不是氧化性,C错误;e是Fe2O3,Fe元素化合价为+3价,能够与酸反应产生一种盐和水,故属于碱性氧化物,若酸是盐酸,二者反应产生氯化铁和水,氯化铁属于铁盐,D正确。
2.某校探究性学习小组用已部分生锈的废铁屑制作印刷电路板的腐蚀剂,并回收铜。探究过程如下:请回答下列问题:(1)步骤①的作用是清洗废铁屑表面的油污,其中加热的目的是　 。 
促进碳酸钠的水解,提高清洗效率
(2)写出步骤②中生成Fe2+的离子方程式:　　　　　　　　 　　　　　　　　(写一个即可)。 (3)步骤③中“氯气”不会引入杂质但有毒,可以用　　　　(填化学式)代替。 
[解析] (2)部分生锈的废铁屑用Na2CO3溶液洗涤后,加入足量盐酸,Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3,FeCl3再与Fe反应生成FeCl2,多余的Fe与盐酸反应生成FeCl2和H2。(3)步骤③通入Cl2将Fe2+氧化成Fe3+,为防止引入杂质离子,可用H2O2溶液代替氯气。
Fe+2H+ = Fe2++H2↑(或Fe+2Fe3+ = 3Fe2+)
(4)若溶液B中含有Fe2+而不含Fe3+,可以证明该事实的实验操作是 　 。 (5)步骤⑤产生金属铜的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。 
[解析] (4)含Fe3+的溶液滴加KSCN溶液后,溶液变为红色,取少量溶液B于试管中,先加入KSCN溶液,不显红色,再加入氯水后显红色,证明溶液B中含有Fe2+而不含Fe3+。
取少量溶液B于试管中,先加入几滴KSCN溶液,不显红色,再加入氯水后显红色
【规律小结】 Fe、Fe2+、Fe3+间的转化如图所示:
题组二　含铁化合物间转化的应用
3.[2024·福建三明一中模拟] 以赤铁矿(主要成分为Fe2O3,含少量Al2O3)为原料制备无水FeCl2的工艺流程如下。下列说法错误的是 (　 )A.试剂1可用NaOH溶液B.鉴别溶液2中金属阳离子可用KSCN溶液C.反应3为化合反应D.将溶液3蒸干可制得无水FeCl2
[解析] 试剂1为NaOH溶液,加入试剂1的目的是将Al2O3溶解转化为Na[Al(OH)4],从而除去杂质,A正确;溶液2为FeCl3溶液,鉴别溶液中的Fe3+应选择KSCN溶液,B正确;反应3为FeCl3溶液与Fe发生化合反应生成FeCl2,C正确;FeCl2中Fe2+具有还原性且易水解,若直接将溶液蒸干无法制得无水FeCl2,应隔绝空气,在HCl气流中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到无水FeCl2,D错误。
【规律小结】 混合溶液中Fe3+、Fe2+ 的除去方法(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中的一种,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。(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中的一种,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+,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+,再按(2)的方法除去溶液中的Fe3+。
题组三　含铁化合物的相关计算
5.[2024·辽宁六校联考] 向100 mL FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁粉,其固体质量的变化如图所示,下列说法中错误的是( 　)A.向 b 点溶液中滴加 NaOH 溶液有蓝色沉淀生成B.a 点溶液中存在的阳离子有Fe2+和Cu2+C.原混合溶液中c(Fe3+)∶c(Cu2+)=2∶1D.若不考虑溶液体积变化, c 点溶液中c(Cl-)=8.0 ml·L-1
[解析] 由于氧化性:Fe3+>Cu2+,混合液中加入铁粉,先后发生反应:①2FeCl3+Fe = 3FeCl2,②CuCl2+Fe = Cu+FeCl2。加入0~0.1 ml Fe时,发生反应①,故a点溶液中阳离子有Fe2+和Cu2+,B正确;Fe3+反应完后再加入0.1 ml Fe,剩余固体为6.4 g,应析出0.1 ml Cu,继续加入0.1 ml Fe,固体质量增加5.6 g,其质量等于此阶段加入铁粉的质量,说明b点反应②进行完全,则b点溶液加入NaOH溶液,不能产生蓝色沉淀,A错误;
由图可知,与FeCl3、CuCl2反应的铁粉均为0.1 ml,则FeCl3、CuCl2的物质的量分别为0.2 ml、0.1 ml,故原混合溶液中c(FeCl3)∶c(CuCl2)=2 ml·L-1∶1 ml·L-1=2∶1,C正确;c点溶液中c(Cl-)等于原混合液中c(Cl-),即3×2 ml·L-1+1 ml·L-1×2=8.0 ml·L-1,D正确。
g FeSO4·7H2O(相对分子质量:278)样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示。下列说法不正确的是(　 )A.温度为78 ℃时固体物质M的化学式为FeSO4·4H2OB.取适量380 ℃时所得的样品P,隔绝空气加热至650 ℃,得到一种固体物质Q,同时有两种无色气体生成,Q的化学式为Fe2O3C.在隔绝空气的条件下,M得到P的化学方程式为FeSO4·4H2O FeSO4+4H2OD.温度为380 ℃时固体P的化学式为FeSO4·H2O
[解析] 8.34 g FeSO4·7H2O的物质的量为0.03 ml,含0.21 ml H2O,M处失去1.62 g H2O,即失去0.09 ml H2O,则M的化学式为FeSO4·4H2O,A正确;8.34 g FeSO4·7H2O中含FeSO4 4.56 g,则P处H2O已全部失去,C正确;380 ℃时固体P的化学式为FeSO4,D错误;380 ℃→650 ℃时,FeSO4分解,8.34 g FeSO4·7H2O 中含0.03 ml Fe,固体物质Q中Fe的质量为0.03 ml×56 g·ml-1=1.68 g,O的质量为2.40 g-1.68 g=0.72 g,O的物质的量为0.045 ml,Fe与O的物质的量之比为2∶3,则Q的化学式为Fe2O3,由于Fe的化合价升高,则有SO2产生,由氧原子个数守恒可知,同时有SO3生成,B正确。
1. 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)[2023·广东卷] 火星全球影像彩图显示了火星表土颜色,表土中赤铁矿主要成分为FeO(　)(2)[2022·广东卷] 铁与H2O高温下会反应,所以工人将模具干燥后再注入熔融钢水(　)(3)[2022·辽宁卷] 金属性:Fe>Cu,推理氧化性:Fe3+I2,B正确;向FeCl3溶液中滴加几滴KSCN溶液,溶液显红色,再加入过量铁粉,发生反应:2Fe3++Fe = 3Fe2+,溶液红色褪去,则还原性:Fe>Fe2+,C正确;向FeSO4溶液中通入氯气,再滴加几滴KSCN溶液,溶液显红色,证明Fe2+被氧化为Fe3+,不能判断是否被完全氧化,D错误。
6. [2024·吉林长春外国语学校模拟] 某化学兴趣小组在学习铁及其化合物的知识时,做了如下探究实验:下列说法不正确的是(　 )A.现象1有淡红色,说明有少量的Fe2+被氧化了B.现象2溶液变红色,说明Fe2+被氧化为Fe3+,同时双氧水被还原为氧气C.现象3红色褪去,说明发生了反应:2Fe3++Fe = 3Fe2+D.由现象4可推测加入过量的双氧水后SCN-可能被氧化生成了气体
[解析] 氯化亚铁溶液中滴加KSCN溶液,有淡红色,说明该溶液含少量Fe3+,有少量的Fe2+被氧化,A正确;反应中Fe2+被氧化,H2O2被还原,O元素化合价降低,不可能生成O2,B错误;加入过量铁粉,发生反应:2Fe3++Fe = 3Fe2+,溶液的红色褪去,C 正确;加入过量双氧水,可能是过量的H2O2将SCN-氧化生成N2气体,含Fe3+的溶液为黄色,D正确。
7. [2024·辽宁部分学校模拟] 从FeCl3溶液腐蚀电路板所得废液(含有Cu2+、Fe2+、Fe3+)中回收铜,并重新获得FeCl3溶液,设计如图所示方案:下列说法正确的是(　 )A.加入的①为纯铁,④为稀硫酸B.合并后通入⑤发生反应的离子方程式为2Fe2++Cl2 = 2Fe3++2Cl-C.可以采取蒸干FeCl3溶液的方法获得FeCl3固体D.上述生产过程所涉及的反应中有复分解反应
[解析] 向FeCl3溶液腐蚀电路板所得废液(含有Cu2+、Fe2+、Fe3+)中加入过量的Fe,将Cu2+置换为Cu,Fe3+转变为Fe2+,过滤出滤渣③的主要成分为Cu、Fe,滤液含有FeCl2,向滤渣中加入适量的稀盐酸,将Fe转化为FeCl2,过滤、洗涤得到Cu,滤液含有FeCl2,合并两次滤液,通入Cl2将FeCl2氧化为FeCl3。由分析可知,加入的①为纯铁,④为稀盐酸,A错误;
由分析可知,合并两次滤液,通入Cl2将FeCl2氧化为FeCl3,即合并后通入⑤发生反应的离子方程式为2Fe2++Cl2 = 2Fe3++2Cl-,B正确;由于FeCl3易水解,故不可以采取蒸干FeCl3溶液的方法获得FeCl3固体,应在HCl气流中加热蒸发FeCl3溶液制得FeCl3固体,C错误;由分析可知,题述生产过程所涉及的反应均为氧化还原反应,故不可能有复分解反应,D错误。
[解析] 双氧水具有强氧化性,由流程图可知,加入双氧水的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+,A正确;步骤③所加氨水的量不足,铁离子沉淀不完全,生成的氢氧化铁减少,氧化铁质量减少,测定结果偏低,B正确;步骤④灼烧不充分,会混有Fe(OH)3,导致氧化铁固体的质量偏大,铁元素质量分数偏大,C错误;
9. [2024·广东湛江部分学校模拟] 含Fe物质的分类与相应化合价关系如图所示,c和f均为盐酸盐,其中f晶体熔点为306 ℃,沸点为316 ℃。下列推断不合理的是(　 )A.检验f溶液中是否含c,可向f溶液中依次加入KSCN溶液和双氧水B.a与Cl2可直接化合生成f,f为分子晶体,含有共价键C.含d矿石可冶炼a,f可用于制作印刷电路板D.向盛有c溶液的烧杯中滴加NaOH溶液,存在c→b→e的转化
考点三　铁及其化合物间的转化
[解析] 根据“价—类”二维关系,a、b、c、d、e、f分别为Fe、Fe(OH)2、FeCl2、Fe2O3、Fe(OH)3、FeCl3。检验Fe3+中是否含有Fe2+,向溶液中加入KSCN溶液,Fe3+有干扰,应用铁氰化钾检验,A项错误;Cl2是强氧化剂,与Fe直接化合生成FeCl3,根据题意可知FeCl3熔沸点较低,可知其为分子晶体,含有共价键,B项正确;Fe2O3是赤铁矿的主要成分,可用于冶炼铁,FeCl3可与覆铜板作用制作印刷电路板,C项正确;向盛有FeCl2溶液的烧杯中滴加NaOH溶液,产生白色沉淀,沉淀很快变成灰绿色,最后变成红褐色,依次发生反应FeCl2+2NaOH = 2NaCl+Fe(OH)2↓和4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3,D项正确。
11. [2024·辽宁名校联盟联考] 一种利用废旧镀锌铁皮制备Fe3O4纳米粒子的工艺流程如下:已知:Zn及其化合物与Al及其化合物的性质相似。下列说法不正确的是( 　)A.“碱洗”的目的是去除废旧镀锌铁皮表面的油污及锌B.“氧化”时发生反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+ = 2Fe3++Cl-+H2OC.“氧化”后的溶液中主要存在的金属阳离子:Fe3+、Na+D.“加热沉铁”时通入N2是为了防止空气中的O2对产品造成影响
[解析] “碱洗”是为了除去锌,生成Na2[Zn(OH)4],同时除去油污,A正确;最终得到的Fe3O4纳米粒子中Fe为+2、+3价,则“氧化”时,部分Fe2+与ClO-发生氧化还原反应:2Fe2++ClO-+2H+ = 2Fe3++Cl-+H2O,故溶液中金属阳离子主要有Fe2+、Fe3+、Na+,B正确、C错误;“加热沉铁”中N2作保护气,防止Fe2+被O2氧化,D正确。
12. [2024·江苏南京六校联合体联考] 硫酸亚铁铵可由硫酸亚铁和饱和硫酸铵溶液混合制备,其化学式为FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O,如图是在常温下制备硫酸亚铁铵晶体的实验装置,最终可在装置①的底部结晶出硫酸亚铁铵。下列说法错误的是( 　)A.实验所用铁屑用30%的NaOH溶液煮沸可以除去铁屑表面的油污B.装置①中硫酸亚铁铵结晶析出的可能原因是常温下①的混合溶液中硫酸亚铁铵的溶解度最小C.待锥形瓶内的铁屑全部耗尽后,关闭K2、K3,打开K1D.NaOH溶液的作用是除去杂质气体H2S
[解析] NaOH溶液可与油脂发生皂化反应,使其从铁屑表面去除,A正确;硫酸亚铁溶液与饱和硫酸铵溶液混合就能得到硫酸亚铁铵晶体,说明硫酸亚铁、硫酸铵、硫酸亚铁铵三种物质中,硫酸亚铁铵的溶解度最小,在溶液中先析出,B正确;待锥形瓶中铁屑全部耗尽后,关闭K2、K3,打开K1,不会再产生气体,①和②无压强差,②中溶液无法进入①中,C错误;铁屑中有FeS杂质,与稀硫酸反应有杂质气体H2S生成,利用NaOH溶液除去杂质气体H2S,D正确。
13. [2023·广东普宁华侨中学模拟] 乳酸亚铁晶体{[CH3CH(OH)COO]2Fe·3H2O}是一种很好的食品铁强化剂,吸收效果比无机铁好,易溶于水,几乎不溶于乙醇,可由乳酸与FeCO3反应制得。Ⅰ.制备碳酸亚铁(FeCO3)
考点四　铁及其化合物综合考查
实验步骤如下:a.检查装置气密性,添加药品,并将导管末端插入D中水面以下;b.装置B中制取硫酸亚铁,并将整个装置内的空气排尽;c.操作开关,将B中溶液导入C中产生FeCO3沉淀;d.将C中混合物分离提纯,获得纯净的碳酸亚铁产品。
(1)甲同学查阅资料了解到Fe(Ⅱ)易被氧化,以上步骤中,他采用了一些操作避免Fe(Ⅱ)被氧化,请摘抄出相关内容:　　　　　　　　　　　　　　、　 。 
将导管末端插入D中水面以下
将整个装置内的空气排尽
(2)仪器C的名称是　 　　　　,C中生成FeCO3的离子方程式是　 　　　　　　　　　　　　。 
(3)步骤b中应打开的开关是　 　　　(填“K1、K2”或“K1、K3”),步骤c中应如何操作开关?　 　　　　　　　　　　　　　　。 
[解析] (3)步骤b利用生成的氢气排尽装置内的空气,应打开K1使B中反应进行,打开K3使生成的氢气充满装置,排尽空气,步骤c要使B装置中的硫酸亚铁溶液压入C中,应关闭K1、K3,一段时间后打开K2。
关闭K1、K3,一段时间后打开K2
Ⅱ.制备乳酸亚铁晶体将制得的FeCO3加入乳酸溶液中,加入少量铁粉,在75 ℃下搅拌使之充分反应,然后加入适量乳酸。冷却,加入乙醇,过滤,再洗涤和干燥,得到产品。(4)配制乳酸亚铁溶液时,加入少量铁粉的目的是　 　　　。 (5)冷却,加入乙醇的目的是　　 　　　　　　　　　　　　　　　　。 
[解析] (4)Fe2+容易被氧化为Fe3+,加入铁粉可将Fe3+还原为 Fe2+。(5)乳酸亚铁晶体易溶于水,几乎不溶于乙醇,故冷却,加入乙醇的目的是减小乳酸亚铁的溶解度,使之析出,提高产率。
减小乳酸亚铁溶解度,使之析出,提高产量
14. [2024·重庆八中模拟] 以焙烧黄铁矿(主要成分为FeS2,杂质为 SiO2等)制取 SO2时产生的红渣为原料,制备铵铁蓝 Fe(NH4)[Fe(CN)6]颜料。工艺流程如下:回答下列问题:(1)焙烧黄铁矿发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　,滤渣①的主要成分为　　　　(填化学式)。 
[解析] 已知黄铁矿的主要成分是FeS2,杂质为SiO2等,高温煅烧生成Fe2O3,反应原理为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2,故产生的红渣主要成分为Fe2O3和SiO2,将红渣粉碎后加入足量50%的H2SO4溶液,加热充分酸浸,反应原理为Fe2O3+3H2SO4 = Fe2(SO4)3+3H2O,过滤出滤渣①,主要成分为SiO2,向滤液中加入黄铁矿进行还原,将Fe3+还原为Fe2+,
由(3)可知有S沉淀生成,则反应原理为Fe2(SO4)3+FeS2 3FeSO4+2S,然后进行的工序①为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,得到FeSO4晶体和母液,加水溶解FeSO4晶体,向所得溶液中加入(NH4)2SO4、Na4[Fe(CN)6],并用H2SO4调节溶液的pH为3,加热进行沉铁过程,
(2)红渣研细的目的是　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
[解析] (2)红渣研细是为了增大固液接触面积,加快反应速率,提高红渣的浸取率。
增大固液接触面积,加快反应速率,提高红渣的浸取率
(3)“还原”时,生成S单质的反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
[解析] (3)红渣粉碎后加入足量50%的H2SO4溶液进行加热酸浸,过滤后滤液的主要成分为Fe2(SO4)3和H2SO4,加入黄铁矿进行还原,将Fe3+还原为Fe2+,则反应原理为Fe2(SO4)3+FeS2 3FeSO4+2S。
(4)工序①得到绿矾(FeSO4·7H2O)和母液,则工序①的操作名称为　　　 　　　　　　　　　　。 
[解析] (4)工序①是从FeSO4溶液得到绿矾,进行的操作应该是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。
蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
(5)用K3[Fe(CN)6]可检验工序①所得母液中的金属阳离子,检验时发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,所得母液循环使用。 
[解析] (5)工序①母液的主要成分是FeSO4,检验Fe2+用K3[Fe(CN)6],反应的离子方程式为K++Fe2++[Fe(CN)6]3- KFe[Fe(CN)6]↓。
K++Fe2++[Fe(CN)6]3- = KFe[Fe(CN)6]↓