2021新高考化学鲁科版一轮复习学案：第2章第4讲　铁及其重要化合物的氧化性和还原性


第4讲　铁及其重要化合物的氧化性和还原性
【2021·备考】
最新考纲
素养落地
1.了解铁与其重要化合物的主要性质。
2.了解铁及其化合物的重要应用。
以物质类别为线索，结合化合价，多角度、多层次地认识铁及其重要化合物，以亚铁盐、氢氧化亚铁的性质为基础，发现、设计氢氧化亚铁新的制备方案并进行实验探究。


『知识梳理』
1.铁
(1)位置与物理性质

(2)化学性质
单质铁性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。

①与非金属单质的反应

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。
③与酸的反应

④与某些盐溶液反应

2.铁的氧化物
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
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
3.铁的氢氧化物
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)3Fe2O3＋3H2O
制法
可溶性亚铁盐与碱反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
可溶性铁盐与碱反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
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
[链接新教材]
①(新教材LK第一册P88活动探究改编题)
一个体重50 kg的健康人体内含铁元素2 g，这2 g铁元素以Fe2＋和Fe3＋的形式存在，Fe2＋易被吸收，所以给贫血者补充铁时，应补充含Fe2＋的亚铁盐，治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。“速力菲”(主要成分：琥珀酸亚铁，呈暗黄色)是市场上一种常见的补铁药物。该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。某同学为了检测“速力菲”药片中Fe2＋的存在，设计并进行了如下实验：

(1)试剂1的名称是________。
(2)加入试剂2和新制氯水后溶液中发生的离子反应方程式：____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)加入试剂2时溶液为淡红色说明“速力菲”中的Fe2＋已部分氧化，一般在服用“速力菲”时，同时服用Vc，说明Vc具有________性。不仅溶液中Fe2＋易被氧化成Fe3＋，碱性环境中Fe(OH)2更易被O2氧化，请写出反应的化学方程式：___________________________________________________________________。
(4)在实验中发现放置一段时间，溶液颜色会逐渐褪去，为了进一步探究溶液褪色的原因，甲、乙、丙三位同学首先进行了猜想：
编号
猜想
甲
溶液中的＋3价的铁又被还原为＋2价的铁
乙
溶液中的SCN－被氯水氧化
丙
新制的氨水具有漂白性，将该溶液漂白
基于乙同学的猜想，请设计实验方案，验证乙同学的猜想是否正确。写出有关的实验操作、预期现象和结论。
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案　(1)稀盐酸
(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋3Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
(3)还原　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(4)取少量褪色后溶液于试管中滴入足量的KSCN溶液，若溶液显红色，则乙同学猜想正确，不显红色，则乙同学猜想不正确
②(新教材RJ第一册 P82习题变式练)
(1)将铁片放入FeCl3溶液中，溶液的质量________(填“增加”、“减少”或“不变”)。完全反应后，所得溶液中Fe2＋和Fe3＋的物质的量浓度恰好相等。则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比为________。
(2)市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的还原性铁粉，可以治疗缺铁性贫血，其原理为______________________________________________________
_______________________________________________(用离子方程式表示)。
答案　(1)增加　2∶3　(2)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
『考向突破』
考向一　铁的单质、氧化物、氢氧化物的性质及应用

[题目设计]
1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2(×)
(2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4，Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3(×)
(3)Fe3O4中Fe的化合价有＋2价和＋3价，因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物(×)
(4)Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸发生置换反应(×)
(5)铁在常温下与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈(×)

[题目设计]
2.铁及其氧化物日常生活中应用比较广泛。回答相关问题。
(1)除去Cu粉中少量铁粉。物理方法：________，化学方法________(填试剂名称)。
(2)铁与卤素单质反应时，与Cl2、Br2反应生成FeCl3、FeBr3而与I2反应生成FeI2。原因是____________________________________________________________。
(3)FeO、FeO·Cr2O3在空气中灼烧时固体质量增加，原因是__________________________________________________________________。
(4)红珊瑚是一种贵重饰品，其颜色是因为含有一种铁的氧化物导致的，该氧化物的化学式为________。
提示　(1)用磁铁吸引　稀盐酸(稀硫酸)
(2)I2的氧化性弱　(3)吸收空气中的O2　(4)Fe2O3

[题目设计]
3.铁与水蒸气反应，通常有以下两种装置，请回答下列问题：
装置一
装置二


(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)。
提示　(1)提供水蒸气
(2)Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
考向二　有关铁与硝酸反应的定量计算

[命题素材]
铁与硝酸反应的产物判断方法
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：
(1)HNO3过量：Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，铁元素的存在形式为Fe3＋。
(2)Fe过量：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，铁元素的存在形式为Fe2＋。
(3)用数轴表示：

(4)无论二者的量如何变化，铁与稀HNO3反应，被还原的HNO3与参加反应的HNO3的物质的量之比总是1∶4。
[题目设计]
4.(1)向一定量的稀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。
AB段对应溶液中所含金属阳离子为________。
BC段对应溶液中所含金属阳离子为________。
(2)向一定量的铁粉中逐滴滴加稀硝酸，得到金属阳离子与所加硝酸的物质的量的关系如图所示。

Ⅰ对应金属阳离子为________，Ⅱ对应金属阳离子为________，c、b两点的数值比为________。
提示　(1)Fe3＋　Fe2＋、Fe3＋
(2)Fe2＋　Fe3＋　2∶3

[题目设计]
5.一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________。
提示　Fe3O4
考向三　氢氧化亚铁的制备
[命题素材]
1.原理　Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
由于Fe(OH)2、Fe2＋易被空气中的O2氧化，导致无法得到Fe(OH)2白色沉淀，故该实验的关键之处为排出空气、隔绝空气。
2.排空、隔空常见具体措施
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。
(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。
(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。
(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。

[题目设计]
6.实验室中向FeSO4溶液中加入NaOH溶液制Fe(OH)2。
回答相关问题。

(1)制备实验如图所示。苯层的作用为
___________________________________________________________________。
(2)向试管中滴加液体一般应为悬滴，而本实验中吸有NaOH溶液的滴管插入液面以下，目的是___________________________________________________。
提示　(1)隔绝空气
(2)防止生成的Fe(OH)2与空气接触而被氧化

[题目设计]
7.用铁屑、稀硫酸、NaOH溶液等试剂制备Fe(OH)2，装置如图所示。回答相关问题。
(1)试管Ⅰ中加入的试剂是________。
(2)实验开始时，止水夹应处于________(填“打开”或“关闭”)状态。
(3)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，理由是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
提示　(1)铁屑　稀硫酸　(2)打开　(3)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界O2不易进入

『知识梳理』
1.Fe2＋、Fe3＋的检验
(1)Fe2＋的检验
方法1
样品溶液无现象溶液变红色，证明含有Fe2＋
方法2
样品溶液产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明含有Fe2＋
方法3
样品溶液生成蓝色沉淀，证明含有Fe2＋
(2)Fe3＋的检验
方法1
样品溶液溶液变红色，证明含有Fe3＋
方法2
样品溶液产生红褐色沉淀，证明含有Fe3＋

(1)Fe2＋的检验方法3最灵敏且无干扰，Fe3＋的检验方法1最灵敏且无干扰。
(2)方法1检验Fe2＋应先向样品溶液中加KSCN溶液后加氧化剂，且氧化剂加入量不宜过多(如氯水、H2O2等可能氧化SCN－)。
(3)用酸性KMnO4检验Fe2＋一定要注意其它还原性离子的干扰(如Cl－等)。
2.亚铁盐与铁盐
(1)亚铁盐
①含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主。
②可水解，Fe2＋(如FeSO4)溶液呈酸性。
(2)铁盐
①含有Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋处于铁的高价态，具有氧化性。
②易水解：Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。
(3)Fe2＋、Fe3＋的相互转化

完成下列反应的离子方程式
①酸性FeCl2溶液长期露置于空气中：4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。
②向Fe(NO3)2溶液中滴加少量稀硫酸：3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
③FeCl2的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O。
④向FeSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色。反应的离子方程式：MnO＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。
⑤向FeCl3溶液中滴加KI溶液：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。
⑥向FeCl3溶液中逐渐加入Zn粉至过量：2Fe3＋＋Zn===2Fe2＋＋Zn2＋、Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋。
(4)应用
①盐溶液的配制与保存

②物质的制备

[链接新教材]
(新教材RJ第一册P8210习题变式练)
①氯化铁的用途之一是五金蚀刻，例如日常生活中印刷电路板上的图形就是用氯化铁溶液蚀刻而成。
①写出用氯化铁溶液蚀刻印刷电路板发生反应的离子方程式：__________________________________________________________________。
②向蚀刻后的溶液中加入铁粉，充分反应后，溶液中所剩余的固体可被磁铁吸引，此时溶液中的阳离子主要是________。
②菠菜常用作补铁食品之一，为探究其中铁元素的价态，现进行如下实验。
①取新鲜的菠菜10 g，将菠菜剪碎后放在研钵中研磨，然后倒入烧杯中，加入30 mL蒸馏水，搅拌。将上述浊液过滤，得到的滤液作为试验样品。分置于两支试管中。
②向一支试管中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，生成________，说明滤液中含Fe2＋。
③向另一支试管中加入少量稀硝酸，然后加入几滴KSCN溶液，溶液呈________色。能否说明滤液中含Fe3＋，试分析其原因：_______________________________
____________________________________________________________________。
答案　(1)①2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　②Fe2＋
(2)②蓝色沉淀　③血红　不能，滤液中含Fe2＋，加入稀硝酸后生成Fe3＋，干扰实验，溶液变红不能说明滤液中含Fe3＋
『考向突破』
考向一　Fe2＋、Fe3＋的检验

[题目设计]
1.有一氧化铝固体粉末略带黄色，某同学怀疑其中可能含Fe2O3。现欲确定其中是否含Fe2O3，设计实验如下：
方案一：取粉未少许，加入过量NaOH溶液，如剩余固体为红棕色，则含Fe2O3。加入NaOH溶液反应的离子方程式为___________________________________。
方案二：取粉末少许，加入过量稀硫酸，向其中加入________(填试剂名称)溶液，___________________________________________________________________
______________________________________________________(补充完整)。
提示　Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O　硫氰化钾　溶液变血红色说明含Fe2O3，否则不含

[题目设计]
2.将0.2 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后，为证明溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，实验中必须检验的微粒为________，对应检验试剂分别为________。
提示　Fe3＋　Fe2＋或I2　KSCN溶液　K3[Fe(CN)6]溶液或淀粉溶液
考向二　Fe2＋、Fe3＋的性质及应用

[题目设计]
3.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)加热蒸干氯化铁溶液最终得到FeCl3晶体(×)
(2)将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，溶液变红，说明Fe(NO3)2晶体已氧化变质(×)
(3)向某溶液中先滴加少量氯水，再滴加KSCN溶液，溶液变为血红色，溶液中一定含有Fe2＋(×)
(4)配制FeSO4溶液时，加入稀硫酸抑制Fe2＋水解，加入铁粉防止Fe2＋被氧化(√)
(5)在中性溶液中Cl－、SO、Na＋、Fe3＋可大量共存(×)

[题目设计]
4.(1)将铁屑溶于过量盐酸后，为使溶液中的Fe2＋转化为Fe3＋，可以加入氯水、双氧水，写出对应离子方程式_________________________________________
________________________________________________________________。
(2)加入Fe(NO3)2、NaClO是否可行？理由是___________________________
________________________________________________________________。
提示　(1)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
(2)可行，NO、ClO－在酸性条件下氧化Fe2＋生成Fe3＋

[题目设计]
5.ZnSO4溶液[含有少量FeSO4、Fe2(SO4)3]，为除去溶液中的FeSO4、Fe2(SO4)3，设计实验如下：
(1)可先向溶液中通入氧气，目的是_____________________________________；
(2)加入________(填最佳试剂)调节溶液的pH至2.8；
(3)过滤。
已知相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Zn2＋
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
(4)问题讨论：①调节溶液pH时是否可以用NaOH溶液？理由是___________________________________________________________________。
②如果不通入氧气，其后果是______________________________________。
提示　(1)将Fe2＋氧化成Fe3＋　(2)ZnO　(4)①不可以　pH不易控制，引入杂质　②Zn2＋沉淀的同时Fe2＋也沉淀　无法除去杂质

[题目设计]
6.(1)在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且a＞c。试分析残留固体的成分________，所得溶液中阳离子为________。
(2)向Fe2(SO4)3、CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉，试分析下列情况回答相关问题。
①无固体剩余，溶液中的阳离子可能为________。
②剩余固体成分只含Cu，溶液中的阳离子可能为________。
③剩余固体成分为Fe、Cu，溶液中的阳离子为________。
提示　(1)Cu　Cu2＋、Fe2＋
(2)①Fe2＋、Cu2＋或Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋　②Fe2＋或Fe2＋、Cu2＋　③Fe2＋



1.钒及其化合物
(1)钒单质具有耐酸性，在空气中不被氧化，可溶于氢氟酸、硝酸和王水。
(2)钒的氧化物
钒的常见化合价为＋2、＋3、＋4、＋5，对应氧化物分别为VO、V2O3、VO2、V2O4、V2O5。
钒的氧化物的化学性质
化学式
VO
V2O3
VO2、V2O4
V2O5
物质
类别
碱性氧化物
碱性氧化物
两性氧化物
两性氧化物
反应
方程式
VO＋2H＋===V2＋＋H2O
V2O3＋6H＋===2V3＋＋3H2O
VO2＋2H＋===VO2＋＋H2O
2VO2＋OH－===HV2O
V2O5＋2H＋===2VO＋H2O
V2O5＋6OH－===2VO＋3H2O
制备
原理
V2O5＋3H22VO＋3H2O
V2O5＋2H2V2O3＋2H2O
V2O5＋CV2O4＋CO↑
2NH4VO32NH3↑＋V2O5＋H2O
2VOCl3＋3H2O===V2O5↓＋6HCl
相互转化：低价钒的氧化物在空气中易被氧化成高价钒的氧化物，高价钒的氧化物可被还原性气体还原生成低价钒的氧化物
(3)氢氧化钒
化学式
V(OH)2
V(OH)3
制备
V2＋＋2OH－===V(OH)2↓
V3＋＋3OH－===V(OH)3↓(绿色)
性质(碱)
V(OH)2＋2H＋===V2＋＋2H2O
在空气中极易被氧化
V(OH)3＋3H＋===V3＋＋3H2O
在空气中易被氧化
(4)钒盐
①五价钒盐在碱性较强的溶液中以VO形式存在，在酸性溶液中发生一系列反应生成偏矾酸盐(VO)、焦矾酸盐(V2O)、多钒酸盐等。
②四价矾盐在酸性溶液中主要以VO2＋形式存在，如VOSO4
③不同价态的钒离子在溶液中的颜色
(VO2)＋颜色为浅黄色或深绿色，(VO)2＋颜色为蓝色，V3＋为绿色，V2＋为紫色。
2.铬及其化合物
(1)铬单质：最硬的金属，化学性质稳定，常温下在空气中、水中不生锈。
(2)铬的氧化物与氢氧化物
Cr2O3和Cr(OH)3具有两性，其转化关系如下：

相关反应的离子方程式：
①Cr3＋＋3OH－===Cr(OH)3↓
②Cr(OH)3＋OH－===[Cr(OH)4]－
③[Cr(OH)4]－＋H＋===Cr(OH)3↓＋H2O
④Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O
(3)铬盐
铬元素的常见价态有＋2、＋3、＋6。
①Cr(Ⅱ)：在酸性溶液中，Cr2＋具有很强的还原性。
②Cr(Ⅲ)：Cr3＋在酸性条件下是稳定的，但在碱性条件下能氧化成CrO，2Cr3＋＋3H2O2＋10OH－===2CrO＋8H2O。
在碱性溶液中，亚铬酸盐(CrO)可以被H2O2或Na2O2氧化成铬酸盐
2CrO＋3H2O2＋2OH－===2CrO＋4H2O
2CrO＋3Na2O2＋2H2O===2CrO＋6Na＋＋4OH－
③Cr(Ⅵ)：在水溶液中Cr2O和CrO存在下列平衡：

在酸性溶液中，Cr2O具有强氧化性，但在碱性溶液中Cr2O的氧化性要弱的多
如Cr2O＋6Cl－＋14H＋===3Cr2＋＋3Cl2↑＋7H2O
Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
3.锰及其化合物
锰元素常见价态：＋2、＋4、＋6、＋7。
(1)锰单质硬而脆，熔沸点高，在空气中易氧化生成褐色氧化物覆盖层，燃烧时生成四氧化三锰；溶于稀盐酸、稀硫酸生成二价锰盐。
(2)Mn(Ⅱ)
Mn2＋在酸性溶液中的稳定性强于在碱性溶液中的稳定性。
①酸性介质中只有很强的氧化剂(如NaBiO3、PbO2)氧化Mn2＋生成MnO。
2Mn2＋＋5BiO＋14H＋===5Bi3＋＋2MnO＋7H2O
2Mn2＋＋5PbO2＋4H＋===2MnO＋5Pb2＋＋2H2O
注意：介质不能用盐酸，Cl－具有还原性，可生成Cl2；Mn2＋用量不能太多，否则：2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋。
②碱性介质中Mn2＋相对容易被氧化。
ClO－＋Mn2＋＋2OH－===Cl－＋MnO2↓＋H2O
(3)Mn(Ⅳ)
MnO2不溶于水、硝酸，是两性氧化物。
①在酸性介质中具有强氧化性，如MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；遇易燃物可燃烧。
②遇强氧化剂表现还原性，如3MnO2＋3K2CO3＋KClO33K2MnO4＋KCl＋3CO2↑
③可用作催化剂，如2KClO32KCl＋3O2↑　2H2O22H2O＋O2↑
(4)Mn(Ⅵ)
①MnO存在于强碱性溶液中，在酸性、中性环境均发生歧化。
3MnO＋2H2O===2MnO＋MnO2↓＋4OH－
3MnO＋4H＋===2MnO＋MnO2↓＋2H2O
②具有强氧化性　MnO＋4Cl－＋8H＋===Mn2＋＋2Cl2↑＋4H2O
(5)Mn(Ⅶ)
KMnO4热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶中：
4KMnO4＋2H2O4MnO2↓＋3O2↑＋4KOH
①在酸性介质中，MnO具有强氧化性，本身被还原为Mn2＋。
2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O
2MnO＋6H＋＋5H2O2===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O
②在碱性、中性或微弱酸性溶液中，MnO氧化性减弱，还原产物为MnO2。
2MnO＋I－＋H2O===2MnO2↓＋IO＋2OH－
③在强碱性溶液中，MnO还原产物为MnO。
2MnO＋SO＋2OH－===2MnO＋SO＋H2O。

案例1　工业制备
金属钒被誉为“合金的维生素”。从废钒(主要成分为V2O5、Fe2O3、SiO2等)中回收V2O5的一种工艺流程如下图所示：

已知：
步骤②、③中的转化过程可简化为：Rn＋(水层)＋nHA(有机层)RAn(有机层)＋nH＋(水层)(式中Rn＋表示VO2＋或Fe3＋，HA表示有机萃取剂)
回答下列问题：
(1)步骤①酸浸过程中发生氧化还原反应的化学方程式为
_____________________________________________________________________，
滤渣的成分为__________________________________________________。
(2)萃取时应加入适量碱的作用是_____________________________________。
(3)步骤④中反应的离子方程式为_________________________________。
(4)沉钒所得NH4VO3为离子化合物，NH的电子式为
________________。
(5)V2O5是两性氧化物，在强酸性溶液中以VO形式存在，VO具有强氧化性，能将I－氧化为I2，本身被还原为VO＋，则V2O5与氢碘酸反应的离子方程式为____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(6)为提高钒的回收率，步骤②和③需多次进行，假设酸浸所得“强酸性浸出液”中c(VO2＋)＝a mol·L－1，步骤②和③每进行一次，VO2＋萃取率为80%，4次操作后，“强酸性浸出液中”c(VO2＋)＝________mol·L－1。(萃取率＝×100%)
解析　(1)由浸出液的成分可知V2O5→VO2＋，故反应的化学方程式为V2O5＋K2SO3＋2H2SO4===K2SO4＋2VOSO4＋2H2O，在酸浸时V2O5、Fe2O3均溶解，而SiO2不溶，故滤渣的成分为SiO2。
(2)由Rn＋(水层)＋nHA(有机层)RAn(有机层)＋nH＋(水层)可知，加入碱，c(H＋)减小，平衡右移，有利于R进入有机层，提高萃取率。
(3)由反应后的溶液成分可知VO2＋→VO、KClO3→Cl－，故反应的离子方程式为ClO＋6VO2＋＋3H2O===Cl－＋6VO＋6H＋。
(5)由题目分析知V2O5和氢碘酸反应V2O5→VO＋、I－→I2，故反应的离子方程式为：V2O5＋4I－＋6H＋===2I2＋2VO＋＋3H2O。
(6)萃取率为80%，则剩余(1－80%)，故萃取4次后剩余浓度为(1－80%)4×a mol·L－1＝1.6×10－3a mol·L－1
答案　(1)V2O5＋K2SO3＋2H2SO4===K2SO4＋2VOSO4＋2H2O　SiO2
(2)使平衡右移，提高萃取率
(3)6VO2＋＋ClO＋3H2O===Cl－＋6VO＋6H＋
(4)
(5)V2O5＋4I－＋6H＋===2VO＋＋2I2＋3H2O
(6)1.6a×10－3
案例2　性质及应用
铬是不锈钢中一种重要的元素，铬的毒性与其存在的价态有关，低价铬对人体基本无害，六价铬比三价铬毒性高100倍，并易被人体吸收且在体内蓄积，有关含铬化合物的相互转化关系如图甲。

回答下列问题：
(1)从图甲中信息判断，Cr(OH)3是________氢氧化物(填“酸性”、“碱性”或“两性”)，相关反应的离子方程式为_______________________________________
__________________________________________________________________。
(2)图甲中所示转化过程中需要加入氧化剂的是________(填写表示转化过程的小写字母)。
(3)在水溶液中橙色的Cr2O与黄色的CrO有下列平衡关系：Cr2O＋H2O2CrO＋2H＋。
向K2Cr2O7稀溶液中加入NaOH溶液后，溶液颜色的变化是________。
(4)CrO3具有强氧化性，热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率(×100%)随温度的变化如图乙所示。
①三氧化铬在稀硫酸环境中氧化乙醇，CrO3变为绿色的Cr2(SO4)3，乙醇被完全氧化为CO2，则其化学方程式是
___________________________________________________________________。
②图乙中B点所示固体的化学式是________。
解析　(1)由图转化关系可知Cr(OH)3可与酸反应生成Cr3＋，离子方程式为Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O，与碱反应生成CrO，离子方程式为Cr(OH)3＋OH－===CrO＋2H2O；(2)Cr3＋转化为CrO，CrO转化为CrO，Cr元素化合价升高，需加入氧化剂；(3)向K2Cr2O7稀溶液中加入NaOH溶液，平衡正向移动，颜色由橙色变为黄色；(4)①酸性条件下，CrO3和C2H5OH发生氧化还原反应生成Cr2(SO4)3和CO2，方程式为4CrO3＋C2H5OH＋6H2SO4===2Cr2(SO4)3＋2CO2↑＋9H2O；②设CrO3的质量为100 g，则CrO3中铬元素的质量为100 g×＝52 g，B点时固体的质量为100 g×76%＝76 g，Cr的质量没有变，所以生成物中Cr元素的质量为52 g，氧元素的质量为76 g－52 g＝24 g，Cr、O原子个数比为∶＝2∶3，所以B点时剩余固体的成分是Cr2O3。
答案　(1)两性　Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O、Cr(OH)3＋OH－===CrO＋2H2O　(2)dg
(3)由橙色变为黄色
(4)①4CrO3＋C2H5OH＋6H2SO4===2Cr2(SO4)3＋2CO2↑＋9H2O　②Cr2O3

基础知识巩固
1.《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
答案　D
2.(2020·烟台模拟)下列有关说法不正确的是(　　)
A.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＋
B.用酸性KMnO4溶液检验Fe2(SO4)3溶液中是否含有FeSO4
C.检验Fe(NO3)2是否已氧化变质，可将Fe(NO3)2溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再观察溶液是否变红
D.现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色，其原因可能是苹果汁中的Fe2＋变成Fe3＋
答案　C
3.下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是(　　)

A
B
C
D
X
FeCl2溶液
FeCl3溶液
Fe
Na2SO4溶液
Y
FeCl3
CuCl2
Al
Na2CO3
Z
Cl2
Fe
NaOH溶液
HCl溶液
答案　C
4.如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是(　　)

A.Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
B.Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
C.Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
D.3Fe(OH)2＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O
答案　B
考试能力过关
5.(2020·营口质检)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
解析　n(Fe2＋)＝2n(Cl2)＝2×0.025 mol＝0.05 mol，最后所得溶液中所含Fe3＋的物质的量为n(Fe3＋)＝＝0.25 mol，故铁的氧化物中Fe(Ⅲ)的含量为0.25 mol－0.05 mol＝0.2 mol。铁的氧化物中FeO、Fe2O3的含量分别为0.05 mol、0.1 mol，二者物质的量之比为n(FeO)∶n(Fe2O3)＝0.05 mol∶0.1 mol＝1∶2，该样品的化学式为FeO·2Fe2O3→Fe5O7。
答案　D
6.硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)，下列说法错误的是(　　)

A.碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂
B.为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行
C.可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化
D.常温下，(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4大
解析　碱式硫酸铁电离产生Fe3＋，Fe3＋能发生水解反应生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附性，可用作净水剂，A正确；NH4HCO3不稳定，受热易分解，所以为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行，B正确；KSCN溶液遇Fe2＋溶液无现象，(NH4)2Fe(SO4)2若被氧化则生成Fe3＋，KSCN溶液遇Fe3＋，溶液变红，C正确；(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小，所以FeSO4才能与(NH4)2SO4反应生成(NH4)2Fe(SO4)2，D错误。
答案　D
7.(2019·昆明重点中学调研)铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛。利用FeSO4制备还原铁粉的工业流程如下：

实验室中可用FeSO4(用铁粉和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3在如下装置模拟上述流程中的“转化”环节。

(1)装置A的名称是________，装置B中盛放的试剂是________，NH4HCO3盛放在装置________中。
(2)实验过程中，欲将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________，
发生主要反应的离子方程式为_______________________________________
__________________________________________________________________。
FeSO4溶液要现用现配制的原因是______________________________________
___________________________________________________________________，
检验久置的FeSO4是否变质的方法是__________________________________
_________________________________________________________________。
(3)干燥过程主要目的是脱去游离水，过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为_______________________________________，
取干燥后的FeCO3样品12.49 g，与碳混合后焙烧，最终得到还原铁粉6.16 g，计算样品中杂质FeOOH的质量为________g。
解析　(1)装置A是分液漏斗，盛放稀硫酸，装置B中盛放铁粉，稀硫酸与铁粉反应生成H2和FeSO4。装置C中盛放NH4HCO3。(2)检验D处氢气已纯净时，表明装置中空气已排尽，关闭活塞3，打开活塞2，在氢气作用下将FeSO4溶液压入C中发生反应。FeSO4具有还原性，易被O2氧化，故FeSO4溶液要现用现配。用KSCN溶液检验久置的FeSO4是否变质。(3)FeCO3、FeOOH的物质的量分别为x、y，则x×116 g·mol－1＋y×89 g·mol－1＝12.49 g，56 g·mol－1×(x＋y)＝6.16 g，解得x＝0.1 mol，y＝0.01 mol。故m(FeOOH)＝0.89 g。
答案　(1)分液漏斗　铁粉　C　(2)(待D处的气体纯净后)关闭活塞3，打开活塞2　Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑(或Fe2＋＋HCO===FeCO3↓＋H＋、HCO＋H＋===CO2↑＋H2O)　亚铁离子易被氧化　取样品配成溶液，取少量溶液于试管中，再向试管中加入KSCN溶液，观察是否显血红色(合理答案即可)
(3)4FeCO3＋O2＋2H2O===4FeOOH＋4CO2　0.89

[A级　全员必做题]
1.食品容易被空气氧化而变质，故在装有月饼的袋子里常放有干燥剂及铁粉，这是利用了铁粉的(　　)
A.酸性 B.碱性
C.氧化性 D.还原性
答案　D
2.用毛笔蘸取少量30% FeCl3溶液在铜片上写一个“Cu”，放置片刻，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中，下列说法正确的是(　　)
A.烧杯中的溶液呈黄色
B.铜片无任何变化
C.铜片上有凹陷的“Cu”
D.发生了反应：Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋Fe2＋
答案　C
3.向某晶体的溶液中加入含Fe2＋的溶液无明显变化，当滴加几滴溴水后，混合液出现红色，由此得出下列的结论错误的是(　　)
A.Fe3＋的氧化性比溴的氧化性强
B.该晶体中一定含有SCN－
C.Fe2＋与SCN－不能形成血红色化合物
D.Fe2＋被溴氧化成Fe3＋
解析　在Br2与Fe2＋反应中，Fe3＋是氧化产物，Br2是氧化剂，所以Br2的氧化性应比Fe3＋的氧化性强，选项A符合题意。
答案　A
4.(2020·宁夏石嘴山模拟)下列关于Fe3＋、Fe2＋的说法错误的是(　　)
A.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2
B.配制FeCl3溶液时，先将FeCl3晶体溶于较浓的盐酸中.再加水稀释到所需要的浓度
C.用如图装置可以制备Fe(OH)2沉淀

D.向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化
解析　 Cl－也可使酸性KMnO4溶液褪色，故不能验证Fe2＋是否存在，A错误。
答案　A
5.某同学用含有铁锈(Fe2O3)的废铁屑来制取氯化铁晶体，实验装置如图所示(夹持装置略，气密性已检验)，下列推断不合理的是(双选)(　　)

A.B中收集到的气体是氢气
B.烧杯中双氧水的作用是将Fe2＋还原为Fe3＋
C.A中的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁
D.烧杯中的溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体
解析　铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，所以B中收集到的气体是氢气，A项正确；双氧水具有氧化性，可将Fe2＋氧化为Fe3＋，B项错误；氧化铁为碱性氧化物，可与盐酸反应生成氯化铁和水，C项正确；因铁离子易水解，故FeCl3溶液应在氯化氢气氛下，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体，D项错误。
答案　BD
6.某铁的氧化物(FexO)1.52 g溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下112 mL Cl2，恰好将Fe2＋完全氧化，x值为(　　)
A.0.80 B.0.85
C.0.90 D.0.93
解析　由选项可分析知该铁的氧化物既有Fe(Ⅱ)，又有Fe(Ⅲ)，其中n(Fe2＋)＝2n(Cl2)＝2×＝0.01 mol，n(FeO)＝0.01 mol，n(Fe2O3)＝＝0.005 mol，n(FeO)∶n(Fe2O3)＝0.01 mol∶0.005 mol＝2∶1，该氧化物的化学式为2FeO·Fe2O3→Fe4O5→Fe0.8O。
答案　A
7.(2019·洛阳模拟)中科院化学所研制的晶体材料——纳米四氧化三铁，在核磁共振造影及医药上有广泛用途，其生产过程的部分流程如下所示。
FeCl3·6H2OFeOOH纳米四氧化三铁
下列有关叙述不合理的是(　　)
A.纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病
B.纳米四氧化三铁可分散在水中，它与FeCl3溶液的分散质直径大小相等
C.在反应①中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解
D.反应②的化学方程式是6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2
解析　纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料，可作为药物载体用于疾病的治疗，A正确；纳米四氧化三铁分散在适当的分散剂中形成的分散系属于胶体，不同于溶液中溶质微粒的直径，B错误；反应①中环丙胺不参加反应，但加入环丙胺后FeCl3发生水解生成FeOOH，即环丙胺会促进氯化铁的水解，C正确；由制备过程可知，反应②的反应物为FeOOH和CO，由一种生成物为Fe3O4和质量守恒定律可知，反应为6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2，D正确。
答案　B
[B级　拔高选做题]
8.用废铁屑制备磁性胶体粒子，制取过程如下：

下列说法不正确的是(　　)
A.用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污
B.通入N2是为了防止空气中的O2氧化二价铁元素
C.加适量的H2O2是为了将部分的Fe2＋氧化为Fe3＋，涉及反应：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
D.溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为2∶1
解析　Na2CO3的水溶液显碱性，油污在碱性溶液中发生水解，因此用Na2CO3溶液浸泡可以除去废铁屑表面的油污，A正确；Fe2＋容易被氧气氧化，因此通入N2的目的是防止空气中的氧气氧化Fe2＋，B正确；利用H2O2的氧化性，把Fe2＋氧化成Fe3＋，涉及反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，C正确；Fe3O4中Fe2＋和Fe3＋物质的量之比为1∶2，所以溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为1∶2，D错误。
答案　D
9.向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是(双选)(　　)

A.a表示n(Fe3＋)的变化曲线
B.n1＝0.25
C.P点时，n(Fe3＋)＝0.562 5 mol
D.向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4 g
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＋的物质的量变化曲线，A正确；溶液中共有3 mol H＋参加反应，消耗铁为0.75 mol，B错误；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(14.4 g)铜，D正确。
答案　BC
10.(2019·菏泽质检)为验证还原性：SO2>Fe2＋>Cl－，三组同学分别进行了下图实验，并对溶液1和溶液2中所含离子进行了检验，能证明上述还原性顺序的实验组有(　　)


溶液1
溶液2
甲
含Fe3＋、Fe2＋
含SO
乙
含Fe3＋，无Fe2＋
含SO
丙
含Fe3＋，无Fe2＋
含Fe2＋
A.只有甲 B.甲、乙
C.甲、丙 D.甲、乙、丙
解析　向FeCl2溶液中通入Cl2，得到溶液1，再向溶液1中通入SO2，得到溶液2。甲.溶液1中含有Fe3＋、Fe2＋，说明发生反应2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，且Cl2反应完全，可证明还原性Fe2＋>Cl－；溶液2中含有SO，则说明发生反应2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋，可证明还原性SO2>Fe2＋，故甲能证明还原性SO2>Fe2＋>Cl－；乙.溶液1中含有Fe3＋，无Fe2＋剩余，则还原性Fe2＋>Cl－，但Cl2可能过量，再通入SO2，可能发生的反应是Cl2＋SO2＋2H2O===2Cl－＋SO＋4H＋，不能比较SO2与Fe2＋的还原性强弱，故乙不能验证；丙.溶液1中含有Fe3＋，没有Fe2＋，通入SO2后溶液中又含有Fe2＋，说明SO2将Fe3＋还原得到Fe2＋，证明还原性SO2>Fe2＋，故丙实验结论能证明还原性SO2>Fe2＋>Cl－。
答案　C
11.(2019·浙江4月选考)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 mol [Fe(OH)SO4]n消耗6/n mol 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
解析　FeSO4和KClO3反应生成[Fe(OH)SO4]n的化学方程式为6nFeSO4＋nKClO3＋3nH2O===6[Fe(OH)SO4]n＋nKCl，根据化学方程式可知，KClO3作氧化剂，每生成1 mol [Fe(OH)SO4]n消耗n/6 mol KClO3，A项错误；[Fe(OH)]2＋的水解能力小于Fe2＋，导致生成聚合硫酸铁后，溶液碱性增强，B项正确；[Fe(OH)]2＋可在水中水解生成Fe(OH)3胶体而净水，C项正确；比较Fe3＋和[Fe(OH)]2＋的水解能力，可以从二者所带电荷的多少来分析，所带正电荷越多，结合OH－的能力就越强，水解能力就越强，D项正确，故选A。
答案　A
12.硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上做补血剂。某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下：

请回答下列问题：
(1)证明步骤①滤液中含有Fe2＋的方法：取样，先滴加KSCN溶液，再滴加________，该过程的现象为____________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)步骤②加入过量H2O2的目的是______________________________________
___________________________________________________________________。
(3)步骤③中反应的离子方程式是_______________________________________
_________________________________________________________________。
(4)步骤④中一系列处理的操作步骤：过滤、________、灼烧、________、称量。
(5)若实验中铁无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为________g。
解析　(2)由于H2O2具有氧化性，加入过量H2O2的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋。(3)步骤③的目的是将Fe3＋全部转化为Fe(OH)3，所以步骤③需加入过量的氨水，反应的离子方程式是Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。(4)步骤④的目的是将产生的红褐色悬浊液分离，最终得到固体Fe2O3，所以步骤④的操作步骤是过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。(5)由于实验中铁无损耗，根据铁元素守恒得，每片补血剂中m(Fe)＝()÷10 g＝0.07a g。
答案　(1)氯水(或双氧水、稀硝酸等合理氧化剂)　滴加KSCN无变化，滴加氯水后溶液由浅绿色变为红色
(2)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋
(3)Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH
(4)洗涤　冷却　(5)0.07a
13.某化工厂欲以工业生产废料(金属铁、铝及其氧化物)为原料制取PAFC(聚合氯化铁铝)[AlFe(OH)nCl6－n]m，设计生产流程如下，请回答下列问题：

(1)用10 mol·L－1的浓盐酸配制2 mol·L－1的稀盐酸，所用玻璃仪器除量筒和玻璃棒外，还有________。
A.容量瓶 B.烧杯
C.烧瓶 D.胶头滴管
(2)下列关于PAFC的说法中正确的是________。
A.PAFC是一种有机高分子化合物
B.PAFC中Fe显＋2价
C.PAFC溶于水能电离出OH－，是一种碱
D.PAFC在强酸性和强碱性溶液中均不能稳定存在
(3)步骤Ⅱ中取样分析的目的是________。
A.测定溶液中Fe2＋与Fe3＋的含量比
B.测定原料是否完全溶解
C.测定溶液中Fe2＋的含量，以确定加入NaClO3的量
D.测定溶液中Al3＋的含量
(4)写出向溶液中加入NaClO3时，发生反应的离子方程式为__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
解析　(2)A项，PAFC不是有机高分子化合物，错误；B项，PAFC中Fe显＋3价，错误；C项，PAFC溶于水能电离出OH－，但同时还有氯离子，不属于碱，错误；D项，PAFC能电离出Al3＋、Fe3＋和OH－，在强酸性和强碱性溶液中均不能稳定存在，D正确。
(3)溶液中含有Fe2＋需用NaClO3氧化，所以步骤Ⅱ取样分析的目的是测定溶液中Fe2＋的含量，以确定加入NaClO3的量。
(4)向溶液中加入NaClO3时，ClO与Fe2＋反应生成Cl－和Fe3＋，离子方程式为6Fe2＋＋6H＋＋ClO===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O。
答案　(1)ABD　(2)D　(3)C　(4)6Fe2＋＋6H＋＋ClO===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O
14.(2019·课标全国Ⅰ，27)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)除去铁屑表面油污的方法是，用热纯碱溶液清洗铁屑，再用水洗。(2)铁与稀硫酸反应时加热，可提高反应速率。温度低于水的沸点，可以用热水浴加热，受热均匀且便于控制。含少量硫化物的铁屑与稀硫酸反应有H2S生成。氢气不与碱溶液反应，而硫化氢能与碱溶液反应，而H2S在水中溶解度小，故氢气中混有的硫化氢用烧碱溶液除去，又因为硫化氢与碱反应较快，容易引起倒吸，C装置倒置漏斗能防倒吸。故宜选择C装置吸收硫化氢。(3)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，加入足量双氧水的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，发生反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，从生成物看，又不引入杂质。铁离子对双氧水分解起催化作用，分批加入双氧水，避免反应过快、放出热量较多，减少双氧水分解，以免造成氧化剂损失；铁离子易水解，保持溶液呈强酸性，避免铁离子发生水解反应生成氢氧化铁。(4)步骤⑤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体，故实验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。(5)失重5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为NH4Fe(SO4)2·xH2O，由题意知＝，解得x＝12。
答案　(1)碱煮水洗
(2)加快反应速率　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