2021届高考化学人教版一轮创新教学案：第3章第11讲　铁及其重要化合物

第11讲　铁及其重要化合物一、铁的存在与性质1．铁在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位，主要以＋2和＋3价化合物的形式存在。2．铁的物理性质 颜色状态导电、导热性、延展性特性银白色固体　良好被磁铁吸引 3．铁的化学性质(1)①与非金属单质反应：Fe＋O2常温腐蚀生成铁锈，其主要成分为：Fe2O3·nH2O点燃：3Fe＋2O2Fe3O4Fe＋Cl2反应：2Fe＋3Cl22FeCl3现象：剧烈燃烧生成棕黄色烟注意：无论Cl2的量多少，产物都是FeCl3Fe与S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。 (2)与酸的反应 酸化学方程式或现象稀H2SO4Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，铁片逐渐溶解，有无色气泡冒出稀HNO3Fe不足Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2OFe过量3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O浓HNO3、浓H2SO4常温下钝化 (3)与某些盐溶液的反应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：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。二、铁的氧化物和氢氧化物1．铁的氧化物 化学式FeOFe2O3Fe3O4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＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O Fe3O4中的3个Fe原子的化合价2个为＋3价，1个为＋2价，可表示为FeO·Fe2O3，平均价态为＋价。在发生氧化还原反应时，对应价态的铁参与相关反应，如Fe3O4与HNO3反应时只有＋2价铁被氧化。2．铁的氢氧化物 化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O　　　受热分解—2Fe(OH)3Fe2O3＋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，反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 三、亚铁盐、铁盐的化学性质1．亚铁盐含有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：Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。(2)还原性①向FeCl2溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入氯水(或通入Cl2)，若溶液变红色，证明Fe2＋具有还原性。反应原理：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。②向少量酸性KMnO4溶液中加入FeCl2溶液，若溶液紫红色褪去，证明Fe2＋具有还原性。反应原理：MnO＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。2．铁盐(1)特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到SCN－时变成红色。(2)氧化性：含Fe3＋的溶液呈棕黄色，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)，若溶液红色褪去，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理：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：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：2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。(3)FeCl3易水解：将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。3．Fe2＋、Fe3＋的相互转化上述转化中标号反应的离子方程式为①2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－；②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。(1)常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，说明常温下，铁与浓硫酸不发生化学反应。(×)错因：Fe常温下遇浓H2SO4发生钝化。(2)将铁屑放入稀HNO3中，证明Fe比H2活泼。(×)错因：Fe与HNO3反应不产生H2。(3)Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3。(×)错因：Fe与I2反应生成FeI2。(4)FeCl3腐蚀Cu制印刷电路板是由于铁比铜的金属性强。(×)错因：Fe3＋与Cu反应生成Fe2＋和Cu2＋，证明Fe3＋的氧化性大于Cu2＋，不能证明Fe的金属性比Cu强。2．教材改编题(据人教必修一P63T7)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加足量氯水　②加足量KMnO4溶液　③加少量KSCN溶液A．①②  B．③② C．③①  D．①②③答案　C解析　Fe2＋遇KSCN溶液无明显现象，而Fe3＋遇KSCN溶液变为红色，新制氯水能把Fe2＋氧化为Fe3＋，故答案为C。但不能用KMnO4溶液代替氯水，因KMnO4溶液本身为紫红色。考点一　铁的性质和用途[解析]　该反应可以看作两步：①Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸根离子过量，氢离子不足；②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。a表示Fe3＋的关系曲线，故A正确；溶液中共有3 mol H＋参加反应，恰好生成Fe3＋时消耗铁为0.75 mol，B正确；P点n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，二者均为0.45 mol，C错误；剩余0.45 mol Fe3＋，消耗0.225 mol铜，质量为14.4 g，D正确。[答案]　C1．铁与稀硝酸反应产物中铁元素价态的判断方法(1)当HNO3过量时：反应原理：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，铁元素的存在形式为Fe3＋，铁元素的价态为＋3价。(2)当Fe过量时：铁被硝酸氧化为Fe3＋，然后Fe3＋被剩余的铁还原为Fe2＋，也就是说最终得到亚铁盐，总方程式：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(3)当＜＜时：铁元素的存在形式为Fe2＋和Fe3＋，铁元素的价态为＋2、＋3价。(4)用数轴法表示，铁与硝酸的用量比与反应产物的关系：2．铁与硫酸、硝酸的混酸反应顺序总结足量铁与稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反应，则可利用离子反应分析，依次发生反应：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(若H＋量不足，该反应不再发生)。1．下列关于铁的叙述正确的是(　　)①铁能被磁铁吸引，纯铁易被腐蚀②在人体内的血红蛋白中含有铁元素③铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族④铁能在氧气中剧烈燃烧⑤铁与硝酸反应的产物仅是Fe(NO3)3⑥不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3A．①③  B．②④ C．②⑤  D．④⑥答案　B解析　纯铁的抗腐蚀能力较强；铁位于元素周期表的第Ⅷ族，没有第ⅧB族；铁与强氧化剂反应，能被氧化为Fe3＋，但若铁过量，则Fe3＋被Fe还原为Fe2＋，所以，Fe与HNO3反应的产物可能因铁过量而生成Fe(NO3)2；FeCl2、Fe(OH)3可分别通过化合反应Fe＋2FeCl3===3FeCl2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3制得。故B正确。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。答案　(1)①　(2)④　(3)③解析　向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后全部转化为Fe2＋。考点二　铁的氧化物、氢氧化物[解析]　Ⅱ.将Fe与稀H2SO4放入试管Ⅰ后，产生的H2可从试管Ⅰ内短管处排出试管Ⅰ内的空气，经过止水夹进入试管Ⅱ内的NaOH溶液中，再排尽NaOH溶液和试管Ⅱ内的空气，然后关闭止水夹，试管Ⅰ内产生的H2无法逸出，压强增大，将FeSO4溶液通过长导管压入试管Ⅱ内的NaOH溶液中，在此过程中，液体都处于H2环境中，从而避免了空气中的O2将反应生成的Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3。[答案]　Ⅰ.(1)煮沸　(2)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2Ⅱ.(1)稀H2SO4、铁屑　(2)NaOH溶液(3)检验试管Ⅱ出口处排出H2的纯度，当排出的H2纯净时，要夹紧止水夹(4)试管Ⅰ中反应生成的H2将装置内的空气排尽，且外界空气不容易进入装置，可防止白色的Fe(OH)2沉淀被氧化制备Fe(OH)2的关键与方法由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。(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)制备Fe(OH)2时常采用的方法①采用新制备的纯亚铁盐溶液；②将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气)；③将碱直接加到亚铁盐溶液的底部[使生成的Fe(OH)2与空气隔离]；④在亚铁盐溶液的液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小而又不溶于水的有机溶剂)。3．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是(　　)A．Fe(OH)3　Fe2O3  B．Fe(OH)2　Fe2O3C．Fe(OH)2　Fe(OH)3  D．Fe(OH)2　Fe3O4答案　B解析　铁与稀硫酸反应生成FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3价，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。4．一定质量的某铁的氧化物FexOy，与足量的4 mol·L－1硝酸溶液充分反应，消耗硝酸溶液700 mL，生成2.24 L NO(标准状况)。则该铁的氧化物的化学式为(　　)A．FeO  B．Fe2O3 C．Fe3O4  D．Fe4O5答案　C解析　铁的氧化物FexOy与足量的4 mol·L－1的硝酸溶液充分反应，生成Fe(NO3)3，硝酸被还原生成NO，n(NO)＝＝0.1 mol，根据氮原子守恒可得，3n[Fe(NO3)3]＋n(NO)＝n(HNO3)，3n[Fe(NO3)3]＋0.1 mol＝0.7 L×4 mol·L－1，n[Fe(NO3)3]＝0.9 mol，令氧化物FexOy中Fe元素的平均化合价为a，根据得失电子守恒可得，0.9 mol×(3－a)＝0.1 mol×(5－2)，解得a＝，由化合物中正负化合价代数和为0可得x＝2y，x∶y＝3∶4，故该氧化物的化学式为Fe3O4。 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)＝∶＝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按物质的量比1∶1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为任意值)。 考点三　“铁三角”及Fe3＋、Fe2＋的检验[解析]　(2)由反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，可知反应后溶液中c(Fe2＋)＝0.2 mol·L－1，c(Cu2＋)＝0.1 mol·L－1，分别取相同体积对应浓度的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液，滴入等量等浓度的KSCN溶液进行对照实验。由题目信息ⅱ可知，Cu2＋与SCN－反应生成CuSCN沉淀，同时生成(SCN)2，发生反应的离子方程式为2Cu2＋＋4SCN－===2CuSCN↓＋(SCN)2。(4)①溶液先变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色，反应速率快的反应现象最先表现，故反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的慢。②反应中硝酸过量，若反应Ⅰ是可逆反应，则反应后所得溶液中应含有Fe2＋，否则没有Fe2＋。[答案]　(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(2)0.1　4 mL 0.2 mol·L－1 FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 mol·L－1 KSCN溶液　2Cu2＋＋4SCN－===2CuSCN↓＋(SCN)2(3)3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O(4)①慢　②取反应后的黄色溶液于试管中，向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无明显变化(或通入NO气体到黄色溶液中没有出现棕色)　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．铁及其化合物的相互转化(1)“铁三角”(2)Fe2＋、Fe3＋的相互转化①Fe2＋与强氧化剂(O2、Cl2、Br2、H2O2、Na2O2、KMnO4、HNO3、K2Cr2O7等)反应时，被氧化为Fe3＋。如2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O、6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。②Fe3＋与Fe、Cu、S2－(H2S)、I－(HI)等还原剂反应时生成Fe2＋。如2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(三价铁盐腐蚀印刷电路板)。注意　氧化性：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，还原性：S2－＞I－＞Fe2＋＞Br－＞Cl－。(3)“铁三角”的重要应用①物质除杂 主要物质杂质除杂方法FeCl3FeCl2通入适量氯气、加入氯水或H2O2Fe2＋Cu2＋加入过量铁粉后过滤Mg2＋Fe3＋加入MgO或Mg(OH)2调节pH后过滤Cu2＋Fe2＋先加入氧化剂(如H2O2)将Fe2＋氧化为Fe3＋，再加入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3调节pH后过滤Fe2O3Al2O3加过量强碱(如NaOH)溶液后过滤 ②判断离子共存a．发生氧化还原反应而不能大量共存Fe2＋与强氧化剂不能共存：NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)Fe3＋与强还原剂不能共存：S2－、I－、HS－、SOb．发生非氧化还原反应不能大量共存Fe2＋、Fe3＋与OH－、HCO、CO、AlO等发生复分解或相互促进水解不能大量共存。Fe3＋与SCN－发生络合反应不能大量共存。c．盐溶液的配制和保存含Fe2＋的溶液：如配制FeSO4溶液时加入稀硫酸防止Fe2＋的水解，加入铁粉防止Fe2＋被氧化。含Fe3＋的溶液：如配制Fe2(SO4)3溶液，应将Fe2(SO4)3固体溶于H2SO4，再加水稀释到指定浓度。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Fe3＋、Fe2＋的检验(4)Fe2＋的特征检验方法溶液产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋，3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓。5．下列说法正确的是(　　)A．将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液，反应现象是有气体产生，溶液呈红色，原因是稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋B．将铜粉加入1.0 mol/L Fe2(SO4)3溶液中，会有溶液变蓝、黑色固体出现的现象，这是因为金属铁比铜活泼C．FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作是因为FeCl3能从含Cu2＋的溶液中置换出铜D．室温下，能将浓硫酸盛放在铁桶中答案　D解析　A项，过量铁粉与稀硝酸充分反应后铁元素转化为Fe2＋，滴加KSCN溶液后不出现红色；B项，铜粉与Fe2(SO4)3溶液发生反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，溶液变蓝但不会有黑色固体出现；C项，FeCl3与Cu2＋不反应，制作线路板的原理为Fe3＋能腐蚀铜，发生反应为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，解释错误；D项，常温下，Fe遇浓H2SO4钝化，可用铁桶盛放浓H2SO4，正确。6．(2019·北京海淀高三期中)根据下列实验：①向Fe2(SO4)3和CuSO4的混合液中加入过量铁粉，充分反应，有红色固体析出，过滤。②取①中滤液，向其中滴加KSCN溶液，观察现象。判断下列说法正确的是(　　)A．氧化性Cu2＋>Fe3＋B．①中所得固体只含铜C．①中滤液含有Cu2＋和Fe2＋D．②中不会观察到溶液变红答案　D解析　在反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋中，氧化剂为Fe3＋，氧化产物为Cu2＋，即可知氧化性Fe3＋>Cu2＋，故A错误；①中所得固体含有过量的铁和置换出的铜，故B错误；由于加入的铁是过量的，则溶液中不可能含有Cu2＋，故C错误；因在①的滤液中只有Fe2＋，没有Fe3＋，则滴加KSCN溶液时并不会出现溶液变红的现象，故D正确。　　建议用时：40分钟　　　满分：100分一、选择题(每题6分，共66分)1．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Fe3O4B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2C．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产生红色沉淀答案　C解析　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；Fe3＋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Fe3＋的存在。2．下列说法正确的是(　　)A．中性溶液中可能大量存在Fe3＋、K＋、Cl－、SOB．氧化铁能与酸反应，因此可用于制作红色涂料C．Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3能一步实现D．铁粉作食品袋内的脱氧剂是起还原作用答案　D解析　中性溶液中Fe3＋因水解完全不能大量存在，A错误；B项，氧化铁用作红色涂料是利用了其颜色呈红棕色，与其能与酸反应的性质无关，错误；C项，氯化铁溶液蒸发最终得到的产物是氢氧化铁，因为铁离子发生水解反应生成Fe(OH)3和HCl，在加热时HCl挥发，水解程度不断加大；D项，铁粉作食品袋内的脱氧剂，防止食品被氧化，起还原作用。3．某同学欲探究铁及其化合物的性质，下列实验方案可行的是(　　)A．将铁粉加入热的浓硫酸中：探究铁的活泼性B．将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：制备Fe(OH)3胶体C．在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液：制备FeSO4·6H2O晶体D．将铜粉加入FeCl3溶液中：验证Fe3＋的氧化性强于Cu2＋答案　D解析　由于浓硫酸具有强氧化性，铁与其反应生成Fe2(SO4)3和SO2，无法说明铁的活泼性，故A方案不可行；将NaOH加入FeCl3溶液中，得到Fe(OH)3沉淀，无法得到Fe(OH)3胶体，B项方案不可行；在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液，一方面氧气可将FeSO4氧化，另一方面会得到不含结晶水的化合物，故C项方案不可行；将铜粉加入FeCl3溶液中，发生反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，该反应说明Fe3＋的氧化性强于Cu2＋，故D项方案可行。4．向某溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化。再滴入几滴新制氯水，混合溶液变成红色，则下列结论错误的是(　　)A．该溶液中一定含有SCN－B．氧化性：Fe3＋＞Cl2C．Fe2＋与SCN－不能形成红色物质D．Fe2＋被氧化为Fe3＋答案　B解析　溶液中的Fe2＋与加入的新制氯水发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，氧化性：Fe3＋＜Cl2。能使含Fe3＋的溶液变为红色，说明原溶液中一定含有SCN－。因原溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化，说明Fe2＋与SCN－不能形成红色物质。5．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．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2C．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＋答案　C解析　A项中只能说明含有Fe3＋，不能说明不含Fe2＋，不合理；B项中Cl－也能使KMnO4溶液褪色，不合理；D项中氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2，不合理。6．某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，下列结论正确的是(　　)A．一定有Fe2＋，一定没有Fe3＋、Mg2＋B．一定有Fe3＋，一定没有Fe2＋、Mg2＋C．一定有Fe3＋，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋D．一定有Fe2＋，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋答案　D解析　加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的现象是溶液中含有亚铁离子的特性，若有Fe3＋，则产生的氢氧化铁的红褐色沉淀会掩盖Fe(OH)2的白色，所以不可能存在，而Mg(OH)2是白色沉淀，有可能存在。7．在含有下列离子组的溶液中，加入Fe(NO3)2固体后，仍然能够大量共存的离子组是(　　)A．K＋、SO、NH、COB．K＋、Ba2＋、OH－、Cl－C．Na＋、H＋、Cl－、SOD．Na＋、Mg2＋、Cl－、NO答案　D解析　A中CO和Fe2＋不能大量共存；B中Fe2＋和OH－不能大量共存；C中H＋、NO和Fe2＋因发生氧化还原反应而不能大量共存。8．已知下述三个实验中均能发生化学反应。 ①②③将铁钉放入CuSO4溶液中向FeSO4溶液中滴入几滴浓硝酸将铜丝放入FeCl3溶液中 下列判断正确的是(　　)A．上述实验证明氧化性：Fe3＋>Fe2＋>Cu2＋B．实验①中铁钉只作还原剂C．实验②中Fe2＋既显氧化性又显还原性D．实验③中发生的是置换反应答案　B解析　①中发生反应Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，②中发生反应3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，③中发生反应Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。A项，根据氧化性：氧化剂>氧化产物，可知氧化性：Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋；C项，实验②中Fe2＋化合价升高，只显还原性；D项，实验③中无单质生成，不是置换反应。9．下列关于Fe3＋、Fe2＋性质实验的说法错误的是(　　)A．用如图装置可以制备沉淀Fe(OH)2B．配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度C．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，此现象不能确定溶液中含有Fe2＋D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化答案　C解析　反应开始时生成的H2进入B中，可排出其中的空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化，一段时间后关闭止水夹C，A中硫酸亚铁进入B中可生成Fe(OH)2，A正确；FeCl3易水解，为防止水解配制溶液时先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度，B正确；Fe3＋与铁反应可生成Fe2＋，则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化，D正确。10．FeCO3与砂糖混用可以作补血剂，实验室里制备FeCO3的流程如图所示。下列说法错误的是(　　)A．可利用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质B．沉淀过程中有CO2气体放出C．过滤操作的常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒D．产品FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO答案　D解析　FeSO4变质后有Fe3＋生成，Fe3＋遇KSCN变红色，A正确；Fe2＋与CO反应生成FeCO3沉淀，促进了HCO的电离，溶液中的HCO又与生成的H＋反应生成CO2和H2O，B正确；FeCO3在空气中高温加热时，＋2价铁会被O2氧化，故得不到纯净的FeO，D错误。11．有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol 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(　　)A．Fe2O3  B．Fe3O4 C．Fe4O5  D．Fe5O7答案　D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 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(HCl)，则n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。二、非选择题(共34分)12．(2019·全国卷Ⅰ考试大纲调研卷(二))(15分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：(1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：________________________、______________________。(2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。①仪器B的名称是________。②将下列实验操作步骤正确排序________(填标号)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。a．点燃酒精灯，加热b．熄灭酒精灯c．关闭K1和K2d．打开K1和K2，缓缓通入N2e．称量Af．冷却到室温③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x＝________(列式表示)。若实验时按a、d次序操作，则使x________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(3)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。①C、D中的溶液依次为________(填标号)。C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为________。a．品红  B．NaOH C．BaCl2  D．Ba(NO3)2e．浓H2SO4②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式：______________________________。答案　(1)样品中没有Fe3＋　Fe2＋易被氧气氧化为Fe3＋(2)①干燥管　②d、a、b、f、c、e　③　偏小(3)①c、a　生成白色沉淀、褪色②2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑解析　(1)绿矾溶解于水电离出Fe2＋，滴加KSCN溶液后颜色无明显变化，说明样品中没有Fe3＋，通入空气之后，空气中的氧气把Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋与KSCN反应而使溶液显红色，说明Fe2＋易被氧气氧化为Fe3＋。(2)①仪器B的名称是干燥管；②实验时先打开K1和K2，缓慢通入N2，排除装置中的空气，防止空气中的氧气将绿矾中的Fe2＋氧化为Fe3＋，一段时间后点燃酒精灯，使绿矾中的结晶水变为水蒸气并被N2排出，然后熄灭酒精灯，将石英玻璃管冷却至室温后关闭K1和K2，防止空气进入石英玻璃管中，最后称量A；③由题意可知FeSO4的物质的量为 mol，水的物质的量为 mol，则绿矾中结晶水的数目x＝＝＝；若先点燃酒精灯再通N2，则石英玻璃管中原有的空气会将绿矾中的Fe2＋氧化，最终剩余的固体质量会偏大，则计算得到的结晶水的数目会偏小。(3)①实验后反应管中残留的红色粉末为Fe2O3，根据得失电子守恒可知必然有SO2产生，根据元素守恒可知还会生成SO3，检验的试剂应选择品红溶液、BaCl2溶液，不能选择Ba(NO3)2溶液，因为SO2会与Ba(NO3)2溶液反应产生白色沉淀，干扰SO3的检验，由于SO3可与水反应生成硫酸，故应先检验SO3，再利用SO2能使品红褪色的原理检验SO2；②由题意可以得到硫酸亚铁分解的方程式为2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑。13．(2019·北京东城高三期末)(19分)探究0.5 mol/L FeCl3溶液(pH＝1)与不同金属反应时的多样性的原因。(各组实验中：所用FeCl3溶液体积相同；金属过量；静置、不振荡) 实验金属现象及产物检验Ⅰ镁条立即产生大量气泡；金属表面变黑，该黑色固体能被磁铁吸引；液体颜色由棕黄色逐渐变为红褐色；片刻后气泡减少；金属表面覆盖有红褐色沉淀，此时取反应后的液体，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀Ⅱ铜粉无气泡产生；溶液逐渐变为蓝绿色；取反应后的溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀 (1)根据实验Ⅰ的现象，推测红褐色液体为胶体，并用光束照射该液体，在与光束垂直的方向观察到________得以证实。(2)已知Fe和Fe3O4均能被磁铁吸引。①为了确定黑色固体的成分是否含有Fe和Fe3O4，重复实验Ⅰ，及时取少量镁条表面生成的黑色粉末，洗净后进行实验如下：该实验说明黑色固体中一定含有________，结合现象写出判断的理由_____________________________________________________________________________________________________________________________________。②除上述结论外，分析实验Ⅰ的现象，可知被还原得到的产物一定还有________。(3)实验Ⅰ、Ⅱ现象的差异与Fe3＋、Mg2＋、Fe2＋、H＋、Cu2＋的氧化性强弱有关，其顺序是Mg2＋<Fe2＋<____________________。(4)继续研究0.5 mol/L FeCl3溶液(pH＝1)与Fe的反应。 实验金属现象及产物检验Ⅲ铁粉持续产生少量气泡；一段时间后，溶液颜色变浅，底部有红褐色沉淀，经检验，溶液pH＝4；含有Fe2＋，无Fe3＋Ⅳ铁丝无明显的气泡产生；一段时间后，溶液变为浅绿色，经检验，溶液pH＝2，含有Fe2＋和Fe3＋；Fe3＋被还原的量多于实验Ⅲ ①实验Ⅲ中发生反应的离子方程式有________________________________。②已知：相同条件下，H＋在溶液中的移动速率远大于Fe3＋。结合实验Ⅰ、Ⅱ，由反应中金属表面离子浓度的变化，推测实验Ⅲ、Ⅳ现象差异的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案　(1)一条光亮的“通路”(2)①Fe　滤纸ⅱ上无明显现象，说明Fe3O4不能溶解产生Fe2＋，所以滤纸ⅰ上粉末附近变蓝只能是Fe被氧化产生Fe2＋　②H2、Fe2＋(3)H＋＜Cu2＋＜Fe3＋(4)①Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋　②由Ⅰ、Ⅲ可知，金属与Fe3＋、H＋反应速率快时，因H＋移动速率大，其浓度在金属表面变化小，易被还原，促使Fe3＋水解生成Fe(OH)3；Ⅳ中反应慢，Fe表面Fe3＋能及时补充，且由Ⅱ知Fe3＋的氧化性强，利于Fe3＋被还原解析　(2)①由实验所得的黑色粉末与纯Fe3O4作对比实验，发现Fe3O4并不能与所加的试剂(含K3[Fe(CN)6]的3% NaCl溶液)发生作用，而黑色粉末能，从而间接证明了能与所加试剂发生作用的是铁粉，所以原黑色粉末中一定有铁粉，是铁粉被氧化产生了Fe2＋；②从“立即产生大量气泡”判断产物中有氢气，从“滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀”判断产物中有Fe2＋。(3)根据实验Ⅰ、Ⅱ现象，以及金属活动性顺序表，阳离子氧化性强弱顺序为：Mg2＋<Fe2＋<H＋＜Cu2＋＜Fe3＋。(4)①实验Ⅲ中产生气泡是发生反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，消耗H＋使反应Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋平衡向右移动，产生Fe(OH)3红褐色沉淀，有Fe2＋无Fe3＋，说明发生了反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。