(共27张PPT)
模块二
无机物的转化与应用
主题4 金属及其化合物
第13讲 铁及其化合物
配套练习
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一、 选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1 下列有关铁及其化合物的说法正确的是( )
A. 赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B. Fe3＋与KSCN溶液产生红色沉淀
C. 铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
D. 除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质，可以向溶液中加入过量铁粉，然后过滤
答案：D
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2 下列反应的离子方程式正确的是( )
A. Fe溶于稀盐酸：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
B. 向硫酸亚铁溶液中通入空气：4Fe2＋＋4H＋＋O2===4Fe3＋＋2H2O
答案：B
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阅读下列材料，完成3～5题。
铁及其化合物转化具有重要应用，铁及其化合物应用广泛。纳米铁粉可用于处理水中污染物，一定条件下，向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，生成纳米铁粉、H2和[B(OH)4]－；Fe3O4可用作锂离子电池的电极材料，电池工作时有Li＋嵌入其中生成LiFe3O4；铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}遇Fe2＋发生反应生成深蓝色沉淀{KFe[Fe(CN)6]}；常用于检验Fe2＋。
3 [2024苏州期初]下列说法正确的是( )
A. Fe元素位于周期表的ⅧB族
B. Fe2＋转化为Fe得到的2个电子基态时填充在3d
轨道上
C. K3[Fe(CN)6]中提供空轨道形成配位键的是Fe3＋
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解析：Fe位于元素周期表中第四周期Ⅷ族，A错误；基态Fe2＋的电子排布式为[Ar]3d6，基态Fe的电子排布式为[Ar]3d64s2，Fe2＋转化为Fe得到的2个电子基态时填充在4s轨道上，B错误；配合物中Fe3＋有空轨道，CN－提供孤电子对，形成配位键，C正确；从晶胞图看，与Fe2＋距离相等的S共有6个，位于上、下、左、右、前和后，D错误。
答案：C
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4 [2024苏州期初]铁及其化合物转化具有重要应用，下列表述不正确的是( )
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答案：B
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5 [2024苏州期初]下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是( )
A. 铁粉遇空气放热，可用于制作暖贴
B. Fe2O3能与酸反应，可用于制作红色颜料
C. FeCl3溶液显酸性，可用于腐蚀印刷电路板上的铜
D. FeS难溶于水，可用于去除废水中微量六价铬[Cr(Ⅵ)]
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解析： Fe与O2反应放热，故可作暖贴，A正确；Fe2O3为红棕色粉末，故可作红色颜料，B错误；FeCl3溶液氧化Cu时，FeCl3表现氧化性，C错误；FeS中＋2价铁具有还原性，可以与六价铬[Cr(Ⅵ)]发生氧化还原反应，从而除去六价铬[Cr(Ⅵ)]，D错误。
答案： A
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6 [2025南通如皋期中]在给定条件下，下列涉及含铁物质的转化均能实现的是( )
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解析：电解AlCl3溶液得不到金属Al，应该电解熔融Al2O3制铝，A错误；FeS2在O2中高温煅烧所得气体产物为SO2，B错误；加热蒸发会促进Fe3＋的水解和HCl的挥发，最终得不到FeCl3固体，C错误。
答案：D
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7 [2024扬州宝应期中]室温下，下列实验方案能达到探究目的的是( )
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选项 实验方案 探究目的
A 向相同质量经打磨过的足量的锌粒和铁粉中各加入2 mL 3 mol/L盐酸，观察反应剧烈程度 锌、铁金属性的强弱
B 向Fe(NO3)3溶液中滴加氢碘酸(主要成分为HI，一元强酸)，再滴入淀粉，观察溶液颜色变化 Fe3＋与I2氧化性强弱
C 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色变化 Fe2＋是否具有还原性
D 向含有少量FeCl3的FeCl2溶液中的加入足量铜粉后过滤 除去FeCl2溶液中的杂质
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答案：C
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8 [2023南通调研]无水FeCl3常用作芳烃氯代反应的催化剂。以废铁屑(主要成分为Fe，还有少量Fe2O3、C和SiO2)制取无水FeCl3的流程如图所示。下列说法正确的是 ( )
A. “过滤”所得滤液中大量存在的离子有：Fe3＋、Fe2＋、H＋、Cl－
B. “氧化”时可使用新制氯水作氧化剂
C. 将“氧化”后的溶液蒸干可获得FeCl3·6H2O
D. “脱水”时加入SOCl2能抑制FeCl3的水解，原因是SOCl2与水反应生成H2SO4和HCl
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解析：废铁屑“酸溶”时，少量Fe2O3溶解生成的Fe3＋能完全被Fe还原，所以“过滤”所得滤液中不存在大量的Fe3＋，A错误；“氧化”的目的是将Fe2＋转化为Fe3＋，且不能带入新的杂质离子，可选择新制氯水作氧化剂，B正确；FeCl3溶液蒸干过程中，会完全水解生成Fe(OH)3，不能得到FeCl3·6H2O，C错误；SOCl2与水反应生成SO2和HCl，D错误。
答案： B
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二、 非选择题
9 [2025南通开学考试]K3[Fe(C2O4)3]·3H2O是制备负载型活性铁催化剂的主要原料。某实验小组用表面有油脂的废铁屑来制备K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。
(1) 制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O。废铁屑经NaOH溶液处理后，加稀硫酸及(NH4)2SO4饱和溶液，加热浓缩，冷却结晶，得(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶体。
①NaOH溶液的作用是_____________________。
②加热浓缩前，检验溶液中是否含Fe3＋的实验方法是_____________
_______________________________________________________________________________。
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除去废铁屑表面的油脂
取待测液少许
于试管中，加入少量KSCN溶液，若溶液不变红，则不含Fe3＋，若溶液
变红，则含Fe3＋
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(2) 制备FeC2O4·2H2O。将(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O加硫酸配成溶液，再加入饱和H2C2O4溶液，加热搅拌，得黄色沉淀FeC2O4·2H2O。已知：Ka1(H2C2O4)＝5.0×10－2，写出生成FeC2O4·2H2O的离子方程式：______
_________________________________________。
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Fe2＋
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(3) 制备K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。将FeC2O4·2H2O加入如图所示的三颈烧瓶中(部分仪器略去)，加入饱和K2C2O4溶液，维持温度在40 ℃左右，缓缓滴加过量H2O2溶液，滴加完后，加热溶液至微沸状态持续1 min。冷却后，加入H2C2O4溶液，浓缩结晶得到K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。
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①实验过程中持续通入N2的目的是_____________________________
_____。
②先维持温度在40 ℃左右，后加热至微沸，其主要目的是________
_________________________________________________________________________________。
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搅拌，加快反应速率，使反应更
充分
维持温
度在40 ℃左右，既可加快反应速率，也可防止H2O2分解。加热至微沸
可除去过量的H2O2
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(4) 测定样品纯度。称取2.500 g样品，加水溶解，并加入少量H2SO4－H3PO4混酸，配成100.00 mL溶液，量取10.00 mL溶液，水浴加热，趁热用0.040 00 mol/L KMnO4标准溶液滴定至终点，记录消耗KMnO4标准溶液的体积。重复实验三次，平均消耗KMnO4溶液15.00 mL(杂质不与KMnO4溶液反应)。
计算样品中K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的纯度：________(写出计算过程)。
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98.20%
答案：n(KMnO4)＝0.040 00 mol/L×15.00×10－3 L＝6.000×10－4 mol
由5K3[Fe(C2O4)3]·3H2O～6KMnO4知10.00 mL 溶液中
n{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}＝5.000×10－4 mol
则100.00 mL 溶液
n{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}＝5.000×10－3 mol
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m{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}＝5.000×10－3 mol×491 g/mol＝2.455 g
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10 [2025苏州期初]以工业钛白副产品(主要成分FeSO4·7H2O，含少量MgSO4、TiOSO4、CaSO4)为原料制备铁红(Fe2O3)，部分实验流程如图所示。
Ⅰ. 精制FeSO4
(1) “除钛”时，利用TiOSO4电离出的TiO2＋水解，生成H2TiO3沉淀。
①TiO2＋水解的离子方程式为_________________________________
________________________。
②加入Fe粉的作用是_________________________________。
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(2) “除镁钙”时，当溶液中Mg2＋和Ca2＋沉淀完全时，溶液中F－浓度最小值为________mol/L。[已知：Ksp(CaF2)＝1×10－10，Ksp(MgF2)＝7.5×10－11；当离子浓度≤10－5 mol/L认为沉淀完全]
1
(3) 补充完成由FeSO4精制液制备FeCO3的实验方案：70 ℃下将精制液浓缩成饱和溶液，___________________________________________，干燥，得到FeCO3。[FeCO3沉淀需“洗涤完全”，Fe(OH)2开始沉淀的pH＝6.5]
(4) 70 ℃时，O2氧化FeCO3的化学方程式为_____________________
________________________。
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方法二：精制液与NaNO2、H2SO4、O2反应生成铁黄(FeOOH)，再由铁黄制取铁红。
(5) NaNO2、H2SO4产生的NOx作催化剂，使精制FeSO4溶液被O2氧化为铁黄。其中NO作催化剂时分两步进行：第一步反应为Fe2＋＋NO===Fe(NO)2＋，第二步反应的离子方程式为______________________
____________。
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(6)实验测得铁黄产率随反应液温度变化情况如图所示。当温度高于40 ℃时，铁黄产率下降的原因可能是______________________________
_____________________________________________________________。
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答案：(1) ①TiO2＋＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋ ②与生成的H＋反应，调节溶液pH，促进TiO2＋水解生成H2TiO3除去
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答案：(2) 10－2.5
(3) 在搅拌下向饱和FeSO4精制液分批加入NH4HCO3固体，控制溶液pH不大于6.5，待不再产生气体；静置后过滤，所得沉淀用蒸馏水洗涤2～3次；取最后一次洗涤后的滤液，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，不出现白色沉淀
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Thank you for watching第13讲 铁及其化合物
一、 选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1 下列有关铁及其化合物的说法正确的是( )
A. 赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B. Fe3+与KSCN溶液产生红色沉淀
C. 铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
D. 除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质，可以向溶液中加入过量铁粉，然后过滤
2 下列反应的离子方程式正确的是( )
A. Fe溶于稀盐酸：2Fe＋6H＋===2Fe3+＋3H2↑
B. 向硫酸亚铁溶液中通入空气：4Fe2+＋4H＋＋O2===4Fe3+＋2H2O
C. 将二氧化硫通入氯化铁溶液中：SO2＋2Fe3+＋4OH－===SO＋2Fe2+＋2H2O
D. 向FeI2溶液中通入过量Cl2：2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl－
阅读下列材料，完成3～5题。
铁及其化合物转化具有重要应用，铁及其化合物应用广泛。纳米铁粉可用于处理水中污染物，一定条件下，向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，生成纳米铁粉、H2和[B(OH)4]－；Fe3O4可用作锂离子电池的电极材料，电池工作时有Li＋嵌入其中生成LiFe3O4；铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}遇Fe2+发生反应生成深蓝色沉淀{KFe[Fe(CN)6]}；常用于检验Fe2+。
3 [2024苏州期初]下列说法正确的是( )
A. Fe元素位于周期表的ⅧB族
B. Fe2+转化为Fe得到的2个电子基态时填充在3d轨道上
C. K3[Fe(CN)6]中提供空轨道形成配位键的是Fe3+
D. FeS2晶体(如图)中每个Fe2+周围距离最近且相等的S数目为8
4 [2024苏州期初]铁及其化合物转化具有重要应用，下列表述不正确的是( )
A. 制备纳米铁粉的离子反应：2Fe2+＋BH＋4OH－===2Fe↓＋2H2↑＋[B(OH)4]－
B. FeS2制硫酸过程中物质转化：FeS2(s)SO2(g)H2SO4(aq)
C. Fe3O4晶体中嵌入Li＋形成LiFe3O4时，部分Fe3+转化为Fe2+
D. 铁氰化钾检验Fe2+的离子反应：K＋＋Fe2+＋[Fe(CN)6]3-===
KFe[Fe(CN)6]↓
5 [2024苏州期初]下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是( )
A. 铁粉遇空气放热，可用于制作暖贴
B. Fe2O3能与酸反应，可用于制作红色颜料
C. FeCl3溶液显酸性，可用于腐蚀印刷电路板上的铜
D. FeS难溶于水，可用于去除废水中微量六价铬[Cr(Ⅵ)]
6 [2025南通如皋期中]在给定条件下，下列涉及含铁物质的转化均能实现的是( )
A. 炼铁：AlCl3(aq)AlFe
B. 制备硫酸：FeS2SO3H2SO4
C. 制备无水FeCl3：FeCl2(aq)FeCl3(aq)FeCl3(s)
D. 海水中铁腐蚀：FeFe(OH)2Fe(OH)3
7 [2024扬州宝应期中]室温下，下列实验方案能达到探究目的的是( )
选项 实验方案 探究目的
A 向相同质量经打磨过的足量的锌粒和铁粉中各加入2 mL 3 mol/L盐酸，观察反应剧烈程度 锌、铁金属性的强弱
B 向Fe(NO3)3溶液中滴加氢碘酸(主要成分为HI，一元强酸)，再滴入淀粉，观察溶液颜色变化 Fe3+与I2氧化性强弱
C 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色变化 Fe2+是否具有还原性
D 向含有少量FeCl3的FeCl2溶液中的加入足量铜粉后过滤 除去FeCl2溶液中的杂质
8 [2023南通调研]无水FeCl3常用作芳烃氯代反应的催化剂。以废铁屑(主要成分为Fe，还有少量Fe2O3、C和SiO2)制取无水FeCl3的流程如图所示。下列说法正确的是 ( )
A. “过滤”所得滤液中大量存在的离子有：Fe3+、Fe2+、H＋、Cl－
B. “氧化”时可使用新制氯水作氧化剂
C. 将“氧化”后的溶液蒸干可获得FeCl3·6H2O
D. “脱水”时加入SOCl2能抑制FeCl3的水解，原因是SOCl2与水反应生成H2SO4和HCl
二、 非选择题
9 [2025南通开学考试]K3[Fe(C2O4)3]·3H2O是制备负载型活性铁催化剂的主要原料。某实验小组用表面有油脂的废铁屑来制备K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。
(1) 制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O。废铁屑经NaOH溶液处理后，加稀硫酸及(NH4)2SO4饱和溶液，加热浓缩，冷却结晶，得(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶体。
①NaOH溶液的作用是____________________________________。
②加热浓缩前，检验溶液中是否含Fe3+的实验方法是_________________________________________________________________________________________。
(2) 制备FeC2O4·2H2O。将(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O加硫酸配成溶液，再加入饱和H2C2O4溶液，加热搅拌，得黄色沉淀FeC2O4·2H2O。已知：Ka1(H2C2O4)＝5.0×10-2，写出生成FeC2O4·2H2O的离子方程式：__________________________________________________________________________________________________________。
(3) 制备K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。将FeC2O4·2H2O加入如图所示的三颈烧瓶中(部分仪器略去)，加入饱和K2C2O4溶液，维持温度在40 ℃左右，缓缓滴加过量H2O2溶液，滴加完后，加热溶液至微沸状态持续1 min。冷却后，加入H2C2O4溶液，浓缩结晶得到K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。
①实验过程中持续通入N2的目的是_______________
_________________________________________________。
②先维持温度在40 ℃左右，后加热至微沸，其主要目的是_____________________________________________________________________________________。
(4) 测定样品纯度。称取2.500 g样品，加水溶解，并加入少量H2SO4-H3PO4混酸，配成100.00 mL溶液，量取10.00 mL溶液，水浴加热，趁热用0.040 00 mol/L KMnO4标准溶液滴定至终点，记录消耗KMnO4标准溶液的体积。重复实验三次，平均消耗KMnO4溶液15.00 mL(杂质不与KMnO4溶液反应)。
计算样品中K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的纯度：________(写出计算过程)。
10 [2025苏州期初]以工业钛白副产品(主要成分FeSO4·7H2O，含少量MgSO4、TiOSO4、CaSO4)为原料制备铁红(Fe2O3)，部分实验流程如图所示。
Ⅰ. 精制FeSO4
(1) “除钛”时，利用TiOSO4电离出的TiO2+水解，生成H2TiO3沉淀。
①TiO2+水解的离子方程式为______________________________________。
②加入Fe粉的作用是____________________________________。
(2) “除镁钙”时，当溶液中Mg2+和Ca2+沉淀完全时，溶液中F－浓度最小值为________mol/L。[已知：Ksp(CaF2)＝1×10-10，Ksp(MgF2)＝7.5×10-11；当离子浓度≤10-5 mol/L认为沉淀完全]
Ⅱ. 制铁红(Fe2O3)
方法一：FeSO4精制液与NH4HCO3溶液反应生成FeCO3沉淀，再用O2将FeCO3氧化为铁红。
(3) 补充完成由FeSO4精制液制备FeCO3的实验方案：70 ℃下将精制液浓缩成饱和溶液，__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，
干燥，得到FeCO3。[FeCO3沉淀需“洗涤完全”，Fe(OH)2开始沉淀的pH＝6.5]
(4) 70 ℃时，O2氧化FeCO3的化学方程式为____________________________________________________。
方法二：精制液与NaNO2、H2SO4、O2反应生成铁黄(FeOOH)，再由铁黄制取铁红。
(5) NaNO2、H2SO4产生的NOx作催化剂，使精制FeSO4溶液被O2氧化为铁黄。其中NO作催化剂时分两步进行：第一步反应为Fe2+＋NO===Fe(NO)2+，第二步反应的离子方程式为__________________________________。
(6)实验测得铁黄产率随反应液温度变化情况如图所示。当温度高于40 ℃时，铁黄产率下降的原因可能是______________________________________________
________________________________________________________________。
第13讲 铁及其化合物
1 D 2 B
3 C Fe位于元素周期表中第四周期Ⅷ族，A错误；基态Fe2+的电子排布式为[Ar]3d6，基态Fe的电子排布式为[Ar]3d64s2，Fe2+转化为Fe得到的2个电子基态时填充在4s轨道上，B错误；配合物中Fe3+有空轨道，CN－提供孤电子对，形成配位键，C正确；从晶胞图看，与Fe2+距离相等的S共有6个，位于上、下、左、右、前和后，D错误。
4 B Fe2+氧化BH 中－1价H，Fe2+被还原为Fe，－1价H生成H2，根据得失电子守恒配平离子方程式，A正确；SO2与H2O反应生成H2SO3，B错误；Fe3O4转化为LiFe3O4时，化合物中引入带正电的Li＋，则原Fe3O4中带正电的Fe元素的化合价下降，即Fe3+转化为Fe2+，C正确；由电荷守恒知，D正确。
5 A Fe与O2反应放热，故可作暖贴，A正确；Fe2O3为红棕色粉末，故可作红色颜料，B错误；FeCl3溶液氧化Cu时，FeCl3表现氧化性，C错误；FeS中＋2价铁具有还原性，可以与六价铬[Cr(Ⅵ)]发生氧化还原反应，从而除去六价铬[Cr(Ⅵ)]，D错误。
6 D 电解AlCl3溶液得不到金属Al，应该电解熔融Al2O3制铝，A错误；FeS2在O2中高温煅烧所得气体产物为SO2，B错误；加热蒸发会促进Fe3+的水解和HCl的挥发，最终得不到FeCl3固体，C错误。
7 C 锌粒和铁粉的表面积不同，没有控制变量，A错误；酸性条件下，NO也能将I－氧化为I2，B错误；FeCl3溶液可将Cu氧化为Cu2+，引入了新的杂质离子，D错误。
8 B 废铁屑“酸溶”时，少量Fe2O3溶解生成的Fe3+能完全被Fe还原，所以“过滤”所得滤液中不存在大量的Fe3+，A错误；“氧化”的目的是将Fe2+转化为Fe3+，且不能带入新的杂质离子，可选择新制氯水作氧化剂，B正确；FeCl3溶液蒸干过程中，会完全水解生成Fe(OH)3，不能得到FeCl3·6H2O，C错误；SOCl2与水反应生成SO2和HCl，D错误。
9 (1) ①除去废铁屑表面的油脂 ②取待测液少许于试管中，加入少量KSCN溶液，若溶液不变红，则不含Fe3+，若溶液变红，则含Fe3+ (2) Fe2+＋H2C2O4＋2H2OFeC2O4·2H2O↓＋2H＋ (3) ①搅拌，加快反应速率，使反应更充分 ②维持温度在40 ℃左右，既可加快反应速率，也可防止H2O2分解。加热至微沸可除去过量的H2O2
(4) 98.20%
n(KMnO4)＝0.040 00 mol/L×15.00×10-3 L＝6.000×10-4 mol
由5K3[Fe(C2O4)3]·3H2O～6KMnO4知
10.00 mL 溶液中
n{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}＝5.000×10-4 mol
则100.00 mL 溶液
n{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}＝5.000×10-3 mol
m{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}＝5.000×10-3 mol×491 g/mol＝2.455 g
w{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}＝×100%＝98.20%
10 (1) ①TiO2+＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋ ②与生成的H＋反应，调节溶液pH，促进TiO2+水解生成H2TiO3除去 (2) 10-2.5 (3) 在搅拌下向饱和FeSO4精制液分批加入NH4HCO3固体，控制溶液pH不大于6.5，待不再产生气体；静置后过滤，所得沉淀用蒸馏水洗涤2～3次；取最后一次洗涤后的滤液，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，不出现白色沉淀
(4) 4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2 (5) 4Fe(NO)2+＋O2＋6H2O===4FeOOH↓＋4NO＋8H＋ (6) 温度升高，催化剂NOx的溶解度减小而逸出，反应速率减小
解析：(2) 已知：Ksp(CaF2)＝1×10-10，Ksp(MgF2)＝7.5×10-11，Ksp小的MgF2优先沉淀，故应该依据Ksp(CaF2)进行计算，c(F－)≥＝ mol/L＝10-2.5 mol/L。(3) FeSO4精制液与NH4HCO3溶液反应生成FeCO3沉淀，则需要用到NH4HCO3溶液，并用盐酸酸化的BaCl2溶液检验沉淀洗涤是否干净。
