高考化学一轮复习第三章金属及其化合物第二讲铁及其化合物学案

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考点一 铁及其氧化物(命题指数★★★★★)
1．铁：
(1)铁的位置与结构。
(2)物理性质。
(3)化学性质。
铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。
2．铁的氧化物：
(1)物理性质。
(2)化学性质。
①FeO、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。
②Fe3O4分别与HNO3和HI反应的离子方程式为
3Fe3O4＋28H＋＋NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O；
Fe3O4＋8H＋＋2I－===3Fe2＋＋I2＋4H2O。
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)Fe在稀硝酸中发生钝化。( )
提示：×。Fe在浓硝酸中发生钝化。
(2)铁表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化。( )
提示：×。铁表面形成的氧化膜较疏松，不能保护内层金属。
(3)四氧化三铁和稀盐酸反应的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===3Fe3＋＋4H2O。( )
提示：×。离子方程式为Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。
(4)铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3。( )
提示：×。铁与碘化合生成FeI2。
(5)过量的铁与氯气反应生成FeCl2。( )
提示：×。Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3。
2．铁是日常生活中最常见的金属。某班同学在学习铁的知识时，对“铁为何称为黑色金属？”这个问题产生了浓厚的兴趣：
对于该问题，同学们上网查寻，有两种解释：
A．因为在铁表面上有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属。
B．因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以叫黑色金属。
(1)你认为哪种说法正确？
(2)若有一黑色粉末，你如何鉴别是铁粉，还是Fe3O4粉末？
(3)若有一黑色粉末，为Fe和Fe3O4的混合物，你如何证明其中有Fe3O4?
【解析】(1)铁的氧化物中Fe2O3为红棕色，B的说法是错误的。(2)可以利用Fe、Fe3O4与稀盐酸或稀硫酸反应现象的不同来鉴别两种物质。(3)检验Fe和Fe3O4的混合物中Fe3O4的存在，实质是检验混合物中O的存在，可以用干燥的氢气或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应，然后检验产物中是否有水或二氧化碳产生。
答案： (1)A (2)取黑色粉末少许于试管中，加适量稀盐酸或稀硫酸，有气泡产生的原黑色粉末为铁粉，若无气泡产生则原粉末为Fe3O4(其他合理答案亦可)
(3)用干燥的氢气与黑色粉末加热反应，用无水硫酸铜检测有水产生或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应，用澄清石灰水检测有二氧化碳产生(其他合理答案亦可)
命题角度1：铁的性质
【典例1】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。
【以图析题·培养关键能力】
【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＋。
答案：(1)① (2)④ (3)③

(1)(宏观辨识与微观探析)上图AB段、BC段消耗铁的物质的量之比是多少？
提示：BC段发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，反应中n(Fe3＋)∶n(Fe)＝2∶1，而
Fe3＋是由AB段反应的铁生成的，则上图AB段、BC段消耗铁的物质的量之比是2∶1。
(2)(宏观辨识与微观探析)若将稀硝酸换作稀硫酸，试画出得到的Fe2＋的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系图。
提示：铁与稀硫酸只能生成Fe2＋，图象如下：
【备选例题】
(2021·成都模拟)某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。下列从分类角度分析正确的是( )
A.实验①、③反应制得的物质均为纯净物
B.实验②、③均未发生氧化还原反应
C.实验①、③均为放热反应
D.实验①、②所涉及的物质均为电解质
【解析】选B。实验③制得的是Fe(OH)3胶体，属于混合物，且属于吸热反应，A、C错误；实验①中Cl2、铁丝均为单质，既不属于电解质，也不属于非电解质，D错误。
命题角度2：铁的氧化物
【典例2】实验室用下面装置测定FeO和Fe2O3固体混合物中Fe2O3的质量，D装置的硬质双通玻璃管中的固体物质是FeO和Fe2O3的混合物。
(1)如何检查装置A的气密性？_________________________________________。
(2)为了安全，在点燃D处的酒精灯之前，必须进行的操作是_______________。
(3)装置B的作用是____________________________。装置C中装的液体是____________，所起的作用是____________________________。
(4)点燃D处的酒精灯，写出在硬质双通玻璃管中发生反应的化学方程式____________________________。
(5)若FeO和Fe2O3固体混合物的质量为23.2 g，反应完全后U形管的质量增加7.2 g，则混合物中Fe2O3的质量为____________________________。
【以图析题·培养关键能力】
【解析】解答此题，要明确实验目的，理解装置的工作原理、各仪器的作用。U形管的作用是吸收反应生成的水，为了保证纯净的H2进入D装置，必须利用B、C装置除杂(HCl气体和水蒸气)；为了保证U形管增加的质量等于反应生成水的质量，必须用F装置防止空气中的水蒸气进入E装置。由反应方程式知：Fe2O3＋3H2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2Fe＋3H2O，FeO＋H2 eq \(=====,\s\up7(△)) Fe＋H2O，m(Fe2O3)＋m(FeO)＝23.2 g，两反应生成的水：m(H2O)＝7.2 g，列方程组可求得m(Fe2O3)＝16 g。
答案：(1)关闭a，从球形漏斗口加水，待水从漏斗管上升与容器的水面形成一段水柱差，停止加水，静置片刻，如水柱不下降，证明其气密性良好
(2) 在b出口处必须检验氢气的纯度
(3)除去H2中混有的HCl气体 浓硫酸 干燥氢气
(4)Fe2O3＋3H2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2Fe＋3H2O，FeO＋H2 eq \(=====,\s\up7(△)) Fe＋H2O
(5)16 g

(1)(科学探究与创新意识)U形管E右边又连接干燥管F的目的是什么？
提示：防止空气中的水蒸气等气体进入E中。
(2)(科学探究与创新意识)若无干燥管F，测得Fe2O3的质量将如何变化？若反应后得到的残留固体中还有少量FeO，测得的Fe2O3质量将如何变化？
提示：若无干燥管F，测得水的质量偏大，计算所得Fe2O3的质量偏大；若反应后得到的残留固体中还有少量FeO，测得水的质量偏小，计算所得的Fe2O3质量将偏小。
【备选例题】
纳米级四氧化三铁是应用最为广泛的软磁性材料之一。沉淀法是目前制备纳米四氧化三铁的重要方法，其流程如图所示：
下列说法错误的是( )
A．保存溶液A时，应加入少量铁粉
B．其制备反应类型属于氧化还原反应
C．取滤液进行焰色反应，火焰为黄色
D．FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比最好应为1∶2
【解析】选B。Fe2＋易被空气中的氧气氧化，在保存含Fe2＋的溶液时，需要加入铁粉，A正确；反应中无元素化合价的变化，不是氧化还原反应，B错误；滤液中含有Na＋，所以进行焰色反应时火焰为黄色，C正确；Fe3O4可写成FeO·Fe2O3，所以n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝1∶2，D正确。
数轴法分析铁与稀HNO3反应的产物
一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断，根据反应方程式：
(1)HNO3过量：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，铁元素的存在形式为
Fe3＋。
(2)Fe过量： 3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，铁元素的存在形式为Fe2＋。
(3)用数轴表示：
(4)解题时需注意量的范围：
命题点1：铁及氧化物的性质(基础性考点)
1．(2021·龙岩模拟)《本草纲目》中记载“慈石治肾家诸病，而通耳明目。慈石，色轻紫，石上皲涩，可吸连针铁，俗谓之熁铁石”。“慈石”的主要成分是( )
A．铁 B．氧化铜 C．氧化铁 D．四氧化三铁
【解析】选D。由材料可知慈石可吸连针铁，故其为磁石，即四氧化三铁(Fe3O4)。
2．中国每年要进口5亿吨左右的铁矿石，占世界海上铁矿石贸易量的一半以上，关于铁矿石的说法正确的是( )
A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B.铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同
C.磁铁矿粉末溶于盐酸后，加入KSCN溶液，溶液变红色
D.FeO俗称铁红
【解析】选C。A项，赤铁矿的成分为Fe2O3；B项，铁矿石有很多种，不一定与铁锈(含Fe2O3)相同；C项，磁铁矿的主要成分为Fe3O4，其中含＋3价铁；D项，铁红为Fe2O3。
命题点2：铁的氧化物组成的确定(综合性考点)
3．有一种铁的氧化物样品，用5 ml·L－1的盐酸40 mL恰好完全溶解，所得溶液还需吸收0.56 L Cl2(标准状况)才能使Fe2＋全部转化为Fe3＋，则该氧化物中Fe原子与O原子的物质的量之比为 ( )
A．2∶3 B．3∶4 C．5∶6 D．7∶8
【解析】选C。铁的氧化物与盐酸反应生成相应的氯化物和水，因n(HCl)＝5 ml·L－1×0.040 L＝0.2 ml，则易推知生成0.1 ml水，因此该氧化物中n(O)＝0.1 ml；由2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，容易算出n(Fe2＋)＝0.05 ml，则与盐酸反应生成的FeCl2的物质的量为0.05 ml，从而推出与盐酸反应生成的FeCl3所含Cl－的物质的量为n(Cl－)＝0.2 ml－2×0.05 ml＝0.1 ml，则有n(Fe3＋)＝ eq \f(1,3) n(Cl－)＝ eq \f(0.1,3) ml，故该氧化物中Fe原子与O原子的物质的量之比为 eq \f(n（Fe）,n（O）) ＝
eq \f(n（Fe2＋）＋n（Fe3＋）,n（O）) ＝ eq \f(0.05 ml＋\f(0.1,3) ml,0.1 ml) ＝ eq \f(5,6) 。
4．铁的氧化物极为复杂。为测定一种铁的氧化物样本X的化学式，实验过程如下：
根据实验结果，该氧化物X的化学式为( )
A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7
【解析】选D。铁的氧化物X加稀硫酸溶解，用过量的氯气氧化，再加氢氧化钠生成氢氧化铁沉淀，过滤、洗涤、干燥、灼烧，最后得到氧化铁，则生成的氧化铁的物质的量为n(Fe2O3)＝ eq \f(m,M) ＝ eq \f(4.00 g,160 g·ml－1) ＝0.025 ml，则Fe的物质的量为n(Fe)＝2n(Fe2O3)＝2×0.025 ml＝0.05 ml，Fe的质量为m(Fe)＝n(Fe)×M＝0.05 ml×56 g·ml－1＝2.8 g，氧化物X中O的质量为m(O)＝3.92 g－2.8 g＝1.12 g, n(O)＝ eq \f(m,M) ＝ eq \f(1.12 g,16 g·ml－1) ＝0.07 ml，n(Fe)∶n(O)＝0.05 ml∶
0.07 ml＝5∶7，所以氧化物X的化学式为Fe5O7。选项D合理。
【加固训练—拔高】
1．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
【解析】选B。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：n＋2m＝8、n＋3m＝11，解得n＝2，m＝3，该化合物可以表示为2FeO·3Fe2O3。
2．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100 mL浓度为1.0 ml·L－1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，有气体放出，所得溶液中加入KSCN溶液后无红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量此混合物，能得到铁的质量是( )
A．11.2 g B．5.6 g C．2.8 g D．1.4 g
【解析】选C。Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O；Fe＋2FeCl3===3FeCl2。由题意“恰好使混合物完全溶解”及“加入KSCN溶液后无红色出现”，可知溶液中无Fe3＋，为FeCl2溶液，即Fe、FeO、Fe2O3中的Fe全部转化到FeCl2中，因n(Cl)＝0.1 L×1.0 ml·L－1＝0.1 ml，所以n(Fe)＝0.05 ml，则m(Fe)＝0.05 ml×56 g·ml－1＝2.8 g。
考点二 铁的氢氧化物(命题指数★★★★★)
判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)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。( )
提示：×。制备氢氧化亚铁应避免被氧气氧化，向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌。
(2)向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2：3Mg(OH)2＋2Fe3＋===2Fe(OH)3＋3Mg2＋。( )
提示：√。溶解度较小转化为溶解度更小的容易实现。
(3)在中性溶液中Cl－、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 、Na＋、Fe3＋可大量共存。( )
提示：×。中性溶液中Fe3＋水解生成Fe(OH)3。
(4)Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2提示：√。Fe(OH)3比Fe(OH)2稳定。
(5)将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中可制备Fe(OH)3胶体。( )
提示：×。NaOH溶液滴入FeCl3溶液中生成Fe(OH)3沉淀。
(6)向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸，反应的离子方程式是Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O。( )
提示：×。稀硝酸为氧化性酸，Fe(OH)2中＋2价的Fe被氧化为Fe3＋。
【加固训练—拔高】
下面是某同学用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2白色沉淀的方案。请回答下列各问题：
(1)硫酸亚铁、氢氧化亚铁易被氧化的原因是______________________________。
(2)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入固体，该固体是________。
(3)除去蒸馏水中溶解的O2常采用__________的方法。
(4)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)硫酸亚铁、氢氧化亚铁中铁为＋2价，可以升高到＋3价，具有还原性易被氧化；(2) Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加铁屑，将被氧化的Fe3＋还原成Fe2＋；(3)气体的溶解度随着温度升高而降低，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2变少；(4)Fe(OH)2沉淀很容易被氧气氧化，长滴管插入溶液液面下，可防止Fe(OH)2与氧气接触而被氧化。
答案：(1)硫酸亚铁、氢氧化亚铁中铁为＋2价，可以升高到＋3价，具有还原性易被氧化 (2)铁屑 (3)煮沸 (4)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化
命题角度1：铁的氢氧化物的性质
【典例1】有关铁的化合物的说法中，错误的是( )
A.Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化转变为红褐色
B.由图示操作可制取Fe(OH)2
C.Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反应制得
D.Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应
【解析】选A。Fe(OH)2是一种白色固体，A错误；煤油能减少FeSO4溶液与氧气接触，可以避免试管中部分氧气对氢氧化亚铁的氧化，B正确；铁在氧气中燃烧可生成Fe3O4，可通过化合反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3来制取Fe(OH)3，C正确；Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应，D正确。
命题角度2：Fe(OH)2的制备
【典例2】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。
(1)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)。
(2)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入____________。
(3)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
【解析】(1)因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除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NaCl溶液产生的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。
(2)稀硫酸抑制Fe2＋水解。
(3)Fe(OH)2很容易被氧化，实验过程要确保在无氧条件下生成。
答案：(1)①②③⑤ (2)稀硫酸 (3)加热煮沸

(1)装置②如何操作可以得到Fe(OH)2沉淀？
提示：打开止水夹a将产生的氢气导出，检验末端导管处气体纯净后，关闭止水夹a，A中液体进入B，产生白色沉淀。
(2) 装置③中的氯化钠溶液能否换作氢氧化钠溶液、稀硫酸？
提示：氢氧化钠溶液可以，稀硫酸不行。换为稀硫酸后，酸提供的H＋在阴极上反应，不能产生OH－。
【备选例题】
如图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 ml·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：
(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的药品是________。A中反应的离子方程式是________________。
(2)实验开始时先将止水夹a________(填“打开”或“关闭”)。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作____________________________________________。
(4)实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为___________________________________________________________________。【解析】Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，产生的H2将Fe2＋压入B中，Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。因此，要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气。
答案：(1)铁屑 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)打开
(3)待A装置反应一段时间后关闭止水夹a，将FeSO4溶液压入B中进行反应
(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
1．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，关键注意以下两点：
(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．防止Fe(OH)2氧化的方法：
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，排出溶解的氧气。
(2)将盛有氢氧化钠溶液的胶头滴管尖端插入试管里的亚铁盐溶液底部，再慢慢挤出NaOH溶液。
(3)在亚铁盐溶液上面加保护层，例如苯或植物油等。
(4)充入保护气，如氢气、氮气、稀有气体等。
(5)用铁作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液或NaCl溶液；利用新产生的
Fe2＋与OH－反应制取。
命题点1：铁的氢氧化物性质(基础性考点)
1．下列关于铁及其化合物的说法正确的是( )
A．铁是地壳中含量最多的金属元素，因此在日常生活中应用最广
B．FeCl2溶液存放时，在溶液中放入少量的铁粉，目的是防止Fe2＋被氧化
C．隔绝空气的情况下，往FeCl2溶液中加入Na2O2后得到红棕色沉淀Fe(OH)3
D．FeO、Fe2O3、Fe3O4均为铁的氧化物，并且都是黑色
【解析】选B。地壳中含量最多的金属元素是铝，A错；Fe(OH)3沉淀为红褐色，C错；铁的氧化物中Fe2O3为红棕色，D错。
命题点2：Fe(OH)2的制备(综合性考点)
2．(2019·浙江高考)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答：
(1)仪器1的名称________。装置5的作用__________________________________
___________________________________________________________________。
(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因________________________________
___________________________________________________________________。
【解析】该装置制备Fe(OH)2白色沉淀的思路是在排净空气的气氛中，先将铁屑和稀硫酸反应得到FeSO4，再利用气体产生气压把FeSO4溶液压至装置4中与NaOH反应，得到Fe(OH)2，注意所需试剂也需要加热除掉溶解氧。(1)仪器1是分液漏斗或滴液漏斗，该反应需要置于无氧环境，注意这里跟防倒吸无关，装置5的作用是液封，防止空气进入装置4。(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。如此操作失败的原因是产生的H2从左侧导管逸出，没有足够的压强，所以不能将FeSO4溶液压入4中，因而在装置2、3之间添加控制开关即可。(3)灰绿色沉淀产生的原因是装置4中空气没有完全排净，Fe(OH)2被空气氧化。
答案： (1)滴液漏斗(分液漏斗) 液封，防止空气进入装置4 (2)在装置2、3之间添加控制开关 (3)装置4内的空气没有排净
【加固训练—拔高】
某实验小组在实验室利用氨气和新制备的硫酸亚铁溶液反应制备氢氧化亚铁。
(一)制备硫酸亚铁溶液
(1)步骤①，加入稀硫酸的目的是_________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)步骤②，加入还原铁粉后观察到的现象是_______________________________
___________________________________________________________________。
(二)制备氢氧化亚铁
(3)选择上图中的装置制备氢氧化亚铁，连接顺序为________(按气流方向，用装置字母表示)。反应结束后继续通一段时间的N2，目的是________________________。
(4)装置B中发生反应的离子方程式是__________________________。装置C的作用是____________。
(三)探究思考
反应后将装置B中固体过滤时白色沉淀会逐渐转变为灰绿色。在查阅不同资料后，有同学认为灰绿色物质是Fe(OH)2被空气中的氧气氧化后生成的Fe3(OH)8。
(5)Fe3(OH)8中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝________，用氧化物的形式表示可写成________。
(6)设计实验证明灰绿色物质中含Fe3(OH)8：_______________________________
___________________________________________________________________。
【解析】(一)制备硫酸亚铁溶液，向硫酸铁晶体中加入去氧蒸馏水和稀硫酸，再加入过量的还原铁粉，将Fe3＋还原成Fe2＋，得到硫酸亚铁溶液。(1)步骤①，加入稀硫酸的目的是抑制Fe3＋的水解；(2)步骤②，加入还原铁粉后，铁粉和酸、Fe3＋反应，观察到的现象是铁粉逐渐溶解，有无色气体生成，溶液由棕黄色逐渐变为浅绿色；(二)制备氢氧化亚铁，原理是将氨气通入硫酸亚铁溶液中，此过程的关键是隔绝空气。(3)制备氢氧化亚铁的装置中，A装置的作用是将浓氨水滴到生石灰上，使生石灰和水反应放出热量，放出氨气，氮气的作用是将装置中的空气全部排出，B装置的作用是氨气和硫酸亚铁溶液反应产生氢氧化亚铁，C装置的作用是作为安全瓶，防止倒吸，D装置的作用是吸收尾气，故装置连接顺序为A→C→B→D；反应结束后继续通一段时间的N2，目的是使装置中残留的氨气全部被吸收，防止拆除装置时残留的氨气逸出污染空气；(4)装置B中发生反应的离子方程式是：Fe2＋＋2NH3＋2H2O===Fe(OH)2↓＋2NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ，装置C在A和B之间，故C的作用是安全瓶，防倒吸；(三)(5)Fe3(OH)8中，3个Fe带8个正电荷，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝1∶2，用氧化物的形式表示可写成FeO ·Fe2O3 ·4H2O；(6)要设计实验证明灰绿色物质中含Fe3(OH)8，即要证明此物质中既有Fe2＋又有Fe3＋，Fe2＋用K3[Fe(CN)6]溶液检验，Fe3＋用KSCN溶液检验，实验方法为：取少量灰绿色物质于试管中，加入稀盐酸(或稀硫酸)溶解，将溶液分成两份，一份滴入几滴KSCN溶液，变为血红色；另一份加入适量K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，则灰绿色物质中含Fe3(OH)8。
答案：(1)抑制Fe3＋的水解
(2)铁粉逐渐溶解，有无色气体生成，溶液由棕黄色逐渐变为浅绿色
(3)A→C→B→D 防止拆除装置时残留的氨气逸出污染空气
(4)Fe2＋＋2NH3＋2H2O===Fe(OH)2↓＋2NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 安全瓶，防倒吸
(5)1∶2 FeO·Fe2O3·4H2O
(6)取少量灰绿色物质于试管中，加入稀盐酸(或稀硫酸)溶解，将溶液分成两份，一份滴入几滴KSCN溶液，变为血红色；另一份加入适量K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，则灰绿色物质中含Fe3(OH)8
考点三 铁及其化合物之间的转化及其应用(命题指数★★★★★)
1．亚铁盐和铁盐的性质与转化：
(1)Fe2＋的氧化性和还原性
Fe2＋既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) (H＋)等均表现为还原性。
FeCl2溶液与HNO3溶液反应的离子方程式为3Fe2＋＋NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
(2)铁盐的氧化性：Fe3＋遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为氧化性。
FeCl3溶液滴入淀粉KI溶液，溶液变蓝，离子方程式为2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。
(3)转化
①将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀，离子方程式为：H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋。
②Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。
③FeCl2溶液中加入氯水或通入氯气，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋。
2．“铁三角”及其应用：
(1)铁的转化关系。
(2)“铁三角”转化关系的应用。
①判断离子能否共存
Fe2＋ eq \(――→,\s\up7(不共存)) NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) (H＋)、ClO－、MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) (H＋)。
Fe3＋ eq \(――→,\s\up7(不共存)) S2－、I－、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 。
Fe3＋ eq \(――→,\s\up7(不共存)) HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 、CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 等水解相互促进的离子。
②盐溶液的配制与保存
3．Fe3＋和Fe2＋的检验方法：
(1)Fe2＋的检验

(2)Fe3＋的检验
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉，充分振荡后黄色逐渐消失，加一滴KSCN溶液后溶液颜色不变。( )
提示：√。FeCl3溶液与过量铁粉充分反应生成FeCl2溶液，黄色逐渐消失，加KSCN后溶液颜色不变。
(2)将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2。( )
提示：√。废气中的氯气能被FeCl2溶液吸收生成FeCl3，铁屑再与FeCl3溶液反应得FeCl2溶液。
(3)CuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CuO充分反应后过滤。( )
提示：√。先用H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl3的水解，加入的CuO与H＋反应将Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去。
(4)向某溶液中，滴加氯水，再滴加KSCN溶液，溶液显红色，该溶液中一定含Fe2＋。( )
提示：×。应先滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色才能证明溶液中一定含有Fe2＋。
(5)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2。( )
提示：×。Cl－也能使酸性KMnO4溶液褪色。
(6)检验Fe(NO3)2晶体是否氧化变质的方法是将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红。( )
提示：×。酸性条件下NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 将Fe2＋氧化为Fe3＋，干扰检验。
2．印刷电路板的过程：在复合物材料板上单面附有一薄层铜板，印刷电路时将电路部分以抗腐蚀的涂料印在铜板一面上，放入三氯化铁溶液中，没有印刷上涂料的铜被腐蚀掉，最后只剩下电路部分。
(1)上述过程发生的反应中FeCl3表现什么性质？
提示：腐蚀电路板时发生反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋， FeCl3表现氧化性。
(2)如何证明最后的腐蚀液是否还含有FeCl3?
提示：用洁净的试管取少量的样品溶液，向其中滴入KSCN溶液1～2滴，若溶液立即显红色证明含有Fe3＋。
(3)依据以上原理，向FeCl3溶液中逐渐加入锌粉的反应情况如何？
提示：FeCl3溶液逐渐加入锌粉，开始FeCl3溶液过量，首先发生2Fe3＋＋Zn===
2Fe2＋＋Zn2＋，当锌粉过量后发生Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋。
命题角度1: 亚铁盐和铁盐的转化
【典例1】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( )
【解析】选D。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，铜不与Fe3＋反应，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。

若题干改为铁置于FeCl3、CuCl2的溶液中混合，对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是 ( )
A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3＋
B．若有固体存在，则溶液中一定有Fe2＋
C．若溶液中有Cu2＋，则一定没有固体析出
D．若溶液中有Fe2＋，则一定有Cu析出
【解析】选B。向溶液中加入铁粉，依次发生反应：2FeCl3＋Fe===3FeCl2，Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu。若无固体剩余，则溶液中可能有Fe3＋未被完全还原而存在，也可能Fe3＋全部被还原而不含Fe3＋，A错误；若有固体存在，则溶液中一定有Fe3＋被还原生成的Fe2＋与Fe被氧化生成的Fe2＋，B正确；若溶液中有Cu2＋，则可能Cu2＋未被还原而没有固体析出，也可能有部分Cu2＋被还原而有固体析出，C错误；若溶液中有Fe2＋，可能Cu2＋被还原而有Cu析出，也可能Cu2＋未被还原而没有固体析出，D错误。
命题角度2：Fe3＋、Fe2＋的检验
【典例2】选择合适试剂完成甲、乙两组实验：
甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋；
乙组：检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋。
下列试剂选取正确的一项是( )
【解析】选B。甲组，在Fe3＋存在的条件下，检验Fe2＋，要排除Fe3＋干扰。所选试剂具备下列条件：一是能与Fe2＋发生有明显现象的反应；二是Fe3＋不反应，不干扰现象观察。只有酸性KMnO4溶液符合条件：5Fe2＋＋MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋8H＋===
5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，现象是紫色变浅(或褪去)。乙组，在Fe2＋存在的条件下，检验Fe3＋，用KSCN溶液检验Fe3＋，Fe2＋无干扰。
【规律方法】检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项
(1)检验Fe2＋时不能先加氯水后再加KSCN溶液，也不能将加KSCN溶液后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)。
(2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。
(3)检验Fe2＋、Fe3＋的其他方法
检验Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)，在FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。
【备选例题】
某同学为了检验家中的一瓶补铁药(成分为FeSO4)是否变质，查阅了有关资料，得知Fe2＋能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液褪色，并结合已学的知识设计了如下实验：
将药片除去糖衣研细后，溶解过滤，取滤液分别加入两支试管中，在一支试管中滴入酸性高锰酸钾溶液，在另一支试管中滴入KSCN溶液。请你填出该同学实验中出现以下现象时应得出的结论：
(1)①若滴入酸性高锰酸钾溶液后褪色，滴入KSCN溶液后不变红，可以得出什么结论？____________。
②在第①所得溶液中再滴加氯水，会观察到现象是____________________。
(2)若滴入酸性高锰酸钾溶液后不褪色，滴入KSCN溶液变红，可以得出什么结论？________________。
(3)①若滴入酸性高锰酸钾溶液后褪色，滴入KSCN溶液变红，可以得出什么结论？________________。
②在第①问的情况下，向其中一支试管中滴加适量的氢氧化钠溶液，根据现象能证明滤液中含有Fe2＋吗？
___________________________________________________________________。
【解析】(1)①根据实验现象分析，高锰酸钾褪色说明有Fe2＋；KSCN溶液不变红，说明没有Fe3＋；从而确定药品没有被氧化；②加入氯水将Fe2＋氧化为Fe3＋，溶液变红；(2)根据实验现象分析，高锰酸钾不褪色说明没有Fe2＋；KSCN溶液变红，说明有Fe3＋；从而确定药品完全被氧化；(3)①根据实验现象分析，高锰酸钾褪色说明有Fe2＋；KSCN溶液变红，说明有Fe3＋；从而确定药品部分被氧化；②溶液中含有Fe3＋，滴加氢氧化钠溶液立即生成红褐色沉淀，干扰生成“白色沉淀变为灰绿色，最后变成红褐色”现象的判断。
答案：(1)①没有被氧化 ②溶液变红
(2)完全被氧化
(3)①部分被氧化 ②不能
混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验
①Fe3＋的检验
②Fe2＋的检验
命题点1：亚铁盐和铁盐的转化(基础性考点)
1．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是( )
A.只有④ B．只有③
C．③和④均错 D．全部错误
【解析】选C。实验③中，Fe3＋与CuSO4溶液不反应，溶液应变为蓝色；实验④与Fe3＋的性质无关。
2．从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下：
则下列说法正确的是( )
A．试剂a是铁、试剂b是稀硝酸
B．操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C．试剂c可以是氯气，相应的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
D．直接加热蒸发溶液W，可以得到氯化铁晶体
【解析】选C。由最终要得到氯化铁晶体及流程图知，a是铁b是盐酸，A错误；操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤，操作Ⅲ为蒸发结晶，所用仪器不相同，B错误；滤液Z和X中均含有氯化亚铁，因此c可以为氯气，C正确；为防止Fe3＋的水解，在氯化氢气流中加热蒸发溶液氯化铁，才能得到氯化铁晶体，D错误。
命题点2：Fe3＋、Fe2＋的检验(基础性考点)
3．某溶液由K＋、Fe3＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 、CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 、NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 、I－中的几种离子组成，取样，滴加NaOH溶液后有红褐色沉淀生成。下列有关该溶液的说法不正确的是( )
A．是否含有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 可用BaCl2溶液检验
B．是否含有K＋可通过焰色试验确定
C．不一定存在的离子为K＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 与NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3))
D．一定不存在的离子为I－，可能存在CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 、K＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 与NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3))
【解析】选D。滴入NaOH溶液后有红褐色沉淀生成，说明原溶液中含有Fe3＋，原溶液中一定不含有CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ；根据Fe3＋与I－能发生氧化还原反应，原溶液中一定不含I－。因为原溶液中一定不含CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ，故欲确定原溶液中是否含有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，可以用BaCl2溶液检验，A正确、D错误；欲确定原溶液中是否含有K＋，可以通过焰色试验，透过蓝色钴玻璃观察火焰是否为紫色，B正确；原溶液中一定存在Fe3＋，但K＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 与NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 不一定存在，C正确。
4．(2021·哈尔滨模拟)证明某溶液含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是( )
①先加氯水，后加KSCN溶液后显红色
②先加KSCN溶液，不显红色，再加氯水后显红色
③滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后呈红褐色
④只滴加KSCN溶液不显红色
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
【解析】选B。①先加氯水可氧化亚铁离子，溶液中可能只有Fe2＋、只有Fe3＋或两者都存在，故①不选；②先滴加KSCN溶液，不显红色，原溶液中不含Fe3＋，再滴加氯水后显红色，可知Fe2＋被氧化为Fe3＋，证明溶液只含有Fe2＋而不含有Fe3＋，故②选；③滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后呈红褐色，证明含亚铁离子，故③选；④只滴加KSCN溶液不显红色，只能检验是否存在Fe3＋，不能验证亚铁离子存在，故④不选。
命题点3：有关亚铁盐和铁盐的综合考查(应用性考点)
5．Fe3O4中含有 eq \(Fe,\s\up6(＋2)) 、 eq \(Fe,\s\up6(＋3)) ，分别表示为Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)，以Fe3O4/Pd为催化材料，可实现用H2消除酸性废水中的致癌物NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ，其反应过程示意图如图所示，下列说法正确的是( )
A.NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 、NO2中氮元素化合价相同
B.反应中致癌物NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 得电子，发生了还原反应
C.Fe3O4中显＋2价、＋3价的铁元素的原子个数比为2∶1
D.整个过程的反应原理是3H2＋2NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ===N2↑＋2OH－＋2H2O
【解析】选B。NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 中氮元素为＋3价，NO2中氮元素为＋4价，化合价不同，A项错误；根据图示可知，反应中NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 得电子转化为N2，NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 发生了还原反应，B项正确；Fe3O4中显＋2价、＋3价的铁元素的原子个数比为1∶2，C项错误；由题意可知，反应中NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 被H2还原为N2，H2被氧化为H＋，由于溶液呈酸性，则整个过程的反应原理是3H2＋2NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋2H＋===N2↑＋4H2O，D项错误。
【加固训练—拔高】
绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法：
查询资料，得有关物质的数据如下表：
(1)检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3＋，最好选用的试剂为________。
A．KSCN溶液 B．NaOH溶液 C．KMnO4溶液
(2)操作Ⅱ中，通入硫化氢至饱和的目的是_______________、________________。
(3)操作Ⅳ的顺序依次为________、冷却结晶、过滤。
【解析】(1)检验所得绿矾晶体中是否含有Fe3＋的实验操作是利用三价铁离子检验方法：Fe3＋和SCN－会反应生成红色的Fe(SCN)3，从而证明了Fe3＋的存在。
(2)通入硫化氢至饱和的目的是：硫化氢具有强还原性，可以将Fe3＋还原为Fe2＋。H2S在溶液中饱和，可以增大溶液中的S2－浓度，尽量保证将Sn2＋转化为SnS沉淀，以便于过滤除去Sn杂质。
(3)溶液中得到晶体，需要对溶液进行加热蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等。
答案：(1)A
(2)除去溶液中的Sn2＋ 将Fe3＋还原成Fe2＋
(3)蒸发浓缩
1．(2020·浙江7月选考)黄色固体X，可能含有漂白粉、FeSO4、Fe2(SO4)3、CuCl2、KI之中的几种或全部。将X与足量的水作用，得到深棕色固体混合物Y和无色碱性溶液Z。下列结论合理的是( )
A．X中含KI，可能含有CuCl2
B．X中含有漂白粉和FeSO4
C．X中含有CuCl2，Y中含有Fe(OH)3
D．用H2SO4酸化溶液Z，若有黄绿色气体放出，说明X中含有CuCl2
【解析】选C。固体X为黄色，则含有Fe2(SO4)3，溶于水后，要使溶液Z为无色碱性，则一定含有漂白粉，且漂白粉过量，得到深棕色固体混合物Y，则固体Y是Fe(OH)3和Cu(OH)2的混合物，X中一定含有CuCl2，FeSO4和Fe2(SO4)3中含有其中一种或两种都含。若X含有KI，则会与漂白粉反应生成I2，溶液不为无色，A不正确；由分析可知，不一定含有FeSO4，B不正确；由分析可知，X含有CuCl2，Y含有Fe(OH)3，C正确；酸化后，产生黄绿色气体，为氯气，则发生反应的离子方程式为Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O，此时的Cl－有可能来自漂白粉氧化FeSO4产生的Cl－，也有可能是漂白粉自身含有的，不能推导出含有CuCl2，D不正确。
2．下列有关说法不正确的是( )
A．(2019·海南高考)Fe3O4和Pb3O4中的金属都呈现两种价态
B．(2019·江苏高考)Fe在稀硝酸中发生钝化
C．(2019·天津高考)将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2
D．(2017·天津高考)用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物
【解析】选B。A项，Fe3O4可表示为FeO·Fe2O3，Fe元素化合价为＋2、＋3价；Pb3O4可表示为2PbO·PbO2，Pb元素化合价为＋2、＋4价；因此二者中的金属都呈现两种价态，正确；B项，常温下，Fe在浓硝酸中发生钝化，错误；C项，FeCl2与Cl2生成FeCl3，FeCl3可与铁屑反应再生成FeCl2，正确；D项，铝盐、铁盐都能水解生成对应的氢氧化物胶体，可吸附水中的悬浮物，正确。
3．(2019·全国Ⅰ卷)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②需要加热的目的是___________________________________________，
温度保持80～95 ℃，采用的合适加热方式是________。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为________(填标号)。
(3)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。
(4)步骤⑤的具体实验操作有____________________________________________
___________________，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为____________。
【解析】(1)铁屑表面的油污主要是油脂类的物质，所以可以加入热碱液使其水解除去。(2)步骤②需要加热的目的是加快反应速率，加速铁与稀硫酸的反应；温度保持80～95 ℃，在100 ℃以下，所以主要采取的是热水浴的方式进行加热；因硫化物主要产生的是二氧化硫，二氧化硫易溶于水且与碱发生反应，所以应用防止倒吸的装置。(3)步骤②中得到的滤液的主要成分是硫酸亚铁，而步骤③之后溶液的主要成分是硫酸铁，所以加入足量的H2O2的目的是将溶液中的Fe2＋转换成Fe3＋；当pH过大时，Fe3＋会产生沉淀，所以溶液要保持pH小于0.5。(4)步骤⑤主要是将溶液中的固体进行结晶，所以具体实验操作是加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。(5)设硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)2·xH2O，其相对分子质量为266＋18x，1.5个水分子的相对分子质量为1.5×18＝27，则 eq \f(27,266＋18x) ×100%＝5.6%，解得x＝12，则硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)2·12H2O。
答案：(1)碱煮水洗 (2)加快反应 热水浴 C
(3)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，不引入杂质 防止Fe3＋水解
(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O
1．特殊颜色：
(1)固体：Fe3O4、FeO——黑色，Fe2O3——红棕色，Fe(OH)3——红褐色
(2)溶液：Fe2＋——浅绿色，Fe3＋——黄色
2．特殊现象：
(1)Fe(OH)2 eq \(――→,\s\up7(空气)) Fe(OH)3，白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。
(2)Fe3＋遇KSCN溶液变红色。
(3)Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成铁氰化亚铁
{Fe3[Fe(CN)6]2}蓝色沉淀。
3．必记五反应：
(1)Fe＋2FeCl3===3FeCl2
(2)Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
(3)2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
(4)2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋
(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3颜色状态
导电性、导热性、延展性
特性
银白色固体
良好
被磁铁吸引
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
铁的价态
＋2价
＋3价
＋2价，＋3价
eq \f(n（Fe）,n（HNO3）)
产物
结论
≤ eq \f(1,4)
Fe(NO3)3
HNO3可能有剩余
≥ eq \f(3,8)
Fe(NO3)2
Fe可能有剩余
在 eq \f(1,4) ～ eq \f(3,8) 之间
Fe(NO3)3和Fe(NO3)2
Fe和HNO3都反应完全
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
热稳
定性
易被氧化，受热分解，产物很复杂
2Fe(OH)3 eq \(=====,\s\up7(△)) Fe2O3＋3H2O
制备
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↓
Fe(OH)2
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
选项
反应情况设想
评价
A
eq \a\vs4\al(当铁、铜均不剩余) ①时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，一定无Fe3＋
正确，Fe3＋和Fe、Cu均可反应
B
eq \a\vs4\al(当铁、铜均有剩余) ②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
eq \a\vs4\al(当铜有剩余，铁无剩余) ③时，溶液中一定只有Fe2＋，无Cu2＋
正确，Cu有剩余，故无Cu2＋
D
eq \a\vs4\al(当铁有剩余，铜无剩余) ④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
甲组
乙组
A
新制氯水、KSCN溶液
NaOH溶液
B
酸性KMnO4溶液
KSCN溶液
C
NaOH溶液
溴水
D
溴水
酸性KMnO4溶液
25 时
饱和H2S溶液
SnS沉淀完全
FeS开始沉淀
FeS沉淀完全
pH
3.9
1.6
3.0
5.5