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第13讲
铁及其化合物
1.掌握铁的主要性质及应用。
2.知道不同价态的铁的氧化物的主要性质和用途。
3.掌握、的性质及 的制备方法。
01
考点一 铁的单质、氧化物和氢氧化物
02
考点二 和的性质及检验
03
考点三 铁及其化合物的转化与应用
04
经典真题·明考向
05
作业手册
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答案速查【作】
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
四
四
化合物
2.铁的物理性质
颜色、状态 导电性、导热性 特性 熔点
__________色固 体 良好 能被__________ 吸引
银白
磁铁
3.从原子结构角度认识铁的化学性质
（1）原子结构
基态原子的价层电子排布为 ，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,主要化合价为价和 价。
失去
还原
（2）铁的化学性质
钝化
［微点拨1］与弱氧化剂（如、、、、 等）反应时
被氧化为,与强氧化剂（如、、、浓 等）反应时
被氧化为 。
4.铁的氧化物
化学式
俗名 — 铁红 磁性氧化铁
颜色、状态 ______粉末 ________粉末 ______晶体
（有磁性）
物质类别 ______氧化物 ______氧化物 不是碱性氧化物
溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水
铁的化合价 ____ ____ _________
黑色
红棕色
黑色
碱性
碱性
、
化学式
稳定性 不稳定 （在空气中受热迅 速变为 ） 稳定 稳定
与强酸 反应的离子 方程式 _________________ _____________ ____________ ____________ ____________ ___________
_______________
_______________
续表
［微点拨2］①、与反应时，除考虑与 的反应外，
还应考虑被氧化成 。
②、与反应时，除考虑与的反应外，还应考虑
被还原为 。
③铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是 ，铁在纯
氧中燃烧或在高温下与水蒸气反应均生成 。
5.铁的氢氧化物
化学式
色态 __________ ____________
溶解性 难溶于水 难溶于水
与盐酸 反应 ________________________ _________________
受热分 解 — _ _________________________
白色固体
红褐色固体
化学式
制法 可溶性亚铁盐与碱反应： 可溶性铁盐与碱反应：
__________
二者的 关系 在空气中，能够被氧气氧化成 ，现象是白 色沉淀迅速变成______色，最后变成______色，化学方程式 为__________________________________
灰绿
红褐
续表
［微点拨3］ 与稀硝酸反应时，除考虑与 的反应外，还
应考虑与、 发生氧化还原反应。
②与反应时，除考虑与的反应外，还应考虑被 还
原为 。
【对点自测】
判断正误（正确的打“√”,错误的打“×”）
（1）、、 均可以通过单质化合得到( )
×
[解析] 不能通过单质化合得到。
（2）将溶液滴入 溶液中，观察到产生白色沉淀，最后变
为红褐色( )
√
（3）在足量中燃烧生成，在少量中燃烧生成 ( )
×
[解析] 铁与氯气反应只能生成 ，与氯气的用量无关。
（4）与溶液反应： ( )
×
（5）在给定条件下，能实现转化关系：
( )
×
题组一 铁及其氧化物的性质
1.铁的氧化物有很多，在中学化学中经常提到的有、 和
，而且在一定条件下它们之间是可以相互转化的，例如：在
以上的温度下加热时，会部分失去氧，生成 ，
下列有关说法正确的是( )
A.在空气中加热只转化为
B.常写成，其中既有价的，又有价的 ，所
以 是一种混合物
C.热稳定性：
D. 与稀硝酸反应的离子方程式为
√
[解析] 在空气中加热也可转化为，A错误；
是一种纯净物，B错误；
在以上的温度下加热时， 会部分失去氧，生成
，说明四氧化三铁比三氧化二铁稳定，C正确；
与稀硝酸反应，能被稀硝酸氧化为 ，离子方程式为
，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（含和）中 的质量分数，下列说法正
确的是( )
A.实验室用和浓盐酸制备 时也可用装置①
B.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 溶液和浓硫酸
√
[解析] 实验室用和浓盐酸制备 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 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中盛有溶液，用于吸收挥发出的 ，装置③中盛有浓硫
酸，用于干燥氢气，D正确。
题组二 的制备
3.[2024·广东佛山南海区阶段考] 利用如图所示
装置可制备 沉淀，且能较长时间保存该
物质而不变质。下列说法不正确的是( )
A.实验开始时，打开止水夹和止水夹
B.关闭止水夹，打开止水夹 ，甲中溶液可流入乙中
C.能较长时间保存是因 无氧化性
D.抽滤瓶甲中的稀硫酸可以用稀硝酸代替
√
[解析] 甲中装置内铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，止水夹、
打开，用氢气排尽系统内的空气，后加紧止水夹 ，氢气压强增大，
使硫酸亚铁溶液进入乙内与氢氧化钠反应生成白色的氢氧化亚铁沉淀。
由分析可知，实验开始时，打开止水夹和止水夹 ，用氢气排尽系统
内的空气，A正确；
关闭止水夹，打开止水夹 ，使硫酸亚铁溶液进入乙内与氢氧化钠反
应生成白色的氢氧化亚铁沉淀，B正确；
能较长时间保存是因无氧化性，提供还原性气氛，C正确；
和稀硝酸反应生成有毒的，不能生成 ，抽滤瓶甲中的稀硫酸
不可以用稀硝酸代替，D错误。
4.利用电解实验可以制得纯净的 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） 电极的材料应为____，电极反应式为_________________。
[解析] 用电解法制取氢氧化亚铁时，
需要用铁作阳极，所以阳极 的材料
应该是，电极反应式为
。
（2）电解液 可以是_____。
A.纯水 B.溶液 C.溶液 D. 溶液
[解析] 纯水的导电性很差，故A不选；
电解 溶液时，其阴极反应式为，产生
，故B选；
溶液可提供,故C选；
电解溶液时，其阴极是
得电子，不能生成 ，故D不选。
√
√
（3） 为苯，其作用是_________________________________，在加
入苯之前应对电解液 进行怎样的简单处理？__________________。
隔绝空气，防止被空气氧化
加热煮沸一段时间
[解析] 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 溶液进行加热煮沸处理可以排出溶液中的氧气。
（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 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] 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）若用溶液，当电解一段时间后看到 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______
___________________________________。
白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色
[解析] 反接电源时，电解反应是
，生成的
会将氧化为 ，
其现象是白色沉淀迅速变为灰绿
色，最终变为红褐色。
方法小结
制备时防氧化措施常用的三种方法
方法一：有 机覆盖 层法 将吸有 溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油（不能用 ），以防止空气与 接触发生反应，如右图所示 ______________________________________
方法二：还原性气体保护法 用 将装置内的空气排尽后， 再将亚铁盐与 溶液混合，这 样可长时间观察到白色沉淀，如 右图所示 ________________________________________________________
方法三： 电解法 用铁作阳极，电解 （或 ）溶液，并在液面上覆盖苯或煤油，如右图所示 _______________________________________________
续表
考点二
和 的性质及检验
1.亚铁盐和铁盐
亚铁盐 铁盐
颜色 ______色 ______色
氧化 性 具有弱氧化性： 与 反应的离子方程式为 ______________________ 有较强的氧化性：与 、
反应的离子方程式分别为
__________________________、
_________________________
浅绿
棕黄
亚铁盐 铁盐
还原 性 具有还原性：与 反应的离子方程式为_____ _______________________ _____ —
水解 水解，溶液呈酸性 极易水解，只存在于酸性较强
的溶液中
续表
2.、的检验方法
（1）的检验
（2） 的检验
（3）含、的混合溶液中、 的检验
① 的检验
②的检验（无 ）
［微点拨］ ①检验时,不能先加氯水后加 溶液,也不能将加
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
）。
②、、同时存在时不能用酸性溶液检验
也能还原,会造成干扰 。
【对点自测】
判断正误（正确的打“√”,错误的打“×”）
（1）、 均可通过化合反应制取( )
√
（2） 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）除去溶液中的 ,除杂试剂为铁粉( )
√
（4）向溶液中滴加酸性溶液， 溶液的紫红色褪去，
证明含有 ( )
×
（5）向盛有 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 溶液，溶液颜色不变( )
√
（6）向某溶液中滴加 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 ( )
√
题组一 、 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:铁粉、
溶液、溶液、氯水、酸性 溶液、锌片。下列说法中
不正确的是( )
A.在 溶液中加入锌片,溶液由浅绿色变为无色:
B.在溶液中加入足量铁粉,溶液由棕黄色变为浅绿色,体现 的
氧化性
C.在酸性溶液中滴加 溶液,溶液的紫红色逐渐褪色,体现
的还原性
D.在 溶液中滴加氯水,溶液由浅绿色变为棕黄色:
√
[解析] 由于还原性:, 溶液中加入锌片,锌置换出铁,溶液由
浅绿色变为无色,A正确;
在 溶液中加入足量铁粉,发生反应:,溶液由
棕黄色变为浅绿色,体现 的氧化性,B正确;
在酸性溶液中滴加 溶液,溶液的紫红色逐渐褪色,由于、
均能将还原为而使溶液褪色,故不能说明 具有还原
性,C错误;
在溶液中滴加氯水,将氧化生成 ,溶液由浅绿色变为
棕黄色,D正确。
2.下列有关、 的性质及应用的说法不正确的是______（填序号）。
① 易溶于水，所以可用作净水剂
②向 溶液中加入过量铁粉，可制得硫酸亚铁溶液
③硫酸亚铁片和维生素C同时服用，能增强治疗缺铁性贫血的效果，
原因是维生素C具有还原性，可防止 被氧化而失效
④除去溶液中的，可先向溶液中加入 溶液，再加入过
量，调节
⑤配制溶液时，为了防止水解，可将 先溶于稀硝酸中
①⑤
题组二 、 的检验
3.选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组：检验含的溶液（不含）中是否含有 ；
乙组：检验含的溶液中是否含有 。
下列试剂选取正确的一项是( )
选项 甲组 乙组
A 新制氯水、 溶液 溶液
B 酸性 溶液 溶液
C 溶液 溴水
D 溴水 酸性 溶液
√
[解析] 甲组，在存在的条件下，检验，要排除 干扰,所
选试剂具备下列条件：一是能与 发生有明显现象的反应；
二是不与发生反应，不干扰现象观察。
只有酸性 溶液符合条件：
，现象是紫色变浅
（或褪去）。
乙组，在存在的条件下，检验,可用 溶液。
4.[2024·江苏宿迁三模] 下列实验操作和现象以及实验结论均正确的是
( )
选项 实验操作和现象 实验结论
A 将生锈的铁钉溶于浓盐酸，再滴入几滴 苯酚溶液，溶液中未出现紫色 铁锈中不含三价
铁
B 向溶液中滴加 溶液，有红色 沉淀生成 溶液已变
质
C 向 溶液中加入少量铜粉，振 荡，溶液颜色变为蓝色 金属性：铜强于
铁
D 向淀粉碘化钾溶液中滴加 溶液，溶 液变蓝 氧化性：
√
[解析] 铁锈可以与浓盐酸产生铁离子，但由于铁过量，产生的铁离子
会与之反应产生亚铁离子，此时加入苯酚不能产生紫色，A错误；
检验利用溶液，溶液变成红色的，并非是沉淀，B错误；
和反应生成和 ，该反应不属于置换反应，则不能说明
金属性，和发生置换反应生成和，则金属性
，C错误；
向淀粉碘化钾溶液中滴加 溶液，溶液变蓝色，可知发生氧化还原
反应生成碘单质，则的氧化性比 的强，D正确。
【易错警示】
检验的其他方法
与过量的铁反应,溶液变为浅绿色；
与过量的铜反应,溶液变为蓝绿色；
与淀粉溶液反应,溶液变为蓝色；
与溶液反应,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、与 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 溶液中滴加新制氯水：___________________________。
（2）向 溶液中加入还原铁粉：____________________。
（3）将气体通入 溶液中产生淡黄色沉淀：_______________
_________________________。
（4）将溶液滴入 淀粉溶液中，溶液变蓝：_______________
_________________。
（5）用 溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔：_____________________
______。
（6）将溶液滴入酸性 溶液中：________________________
___________。
（7）将溶液滴入稀 溶液中，有无色气体放出：
__________________________________________。
2.铁及其化合物转化关系的应用
（1）判断离子能否共存
①、、、、、、等。
②、、、、、、等。
（2）盐溶液的配制与保存
3.物质的制备
【对点自测】
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 溶液：
( )
×
[解析] 得失电子、电荷不守恒。
（2）除去溶液中混有的，可先加入 溶液后过滤( )
×
[解析] 引入了新杂质，和 会反应。
（3）过量的在中燃烧生成，少量的在 中燃烧生成
( )
×
[解析] 与反应只能生成 。
（4）向溶液中加入 粉，无明显实验现象 ( )
×
[解析] 溶液中存在平衡： ，加入
粉发生反应： ，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.可与水蒸气在高温条件下反应生成
B. 是一种黑色粉末，在空气中受热，迅速被氧化
生成
C.中加入新制氯水可生成，此反应中 体现氧化
性
D.是碱性氧化物，中加入盐酸可生成
√
[解析] 是单质，与水蒸气在高温条件下反应生成， 中
元素化合价为、价，而是价的氧化物，A错误；
是 ，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
，氧化产物不是，B错误；
是 价的亚铁盐，该物质具有还原性，容易被新制氯水氧化为价
的铁盐，在该反应中 失去电子表现还原性，而不是氧化性，C错误；
是， 元素化合价为 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.[2024·广东东莞七校联考] 如图为铁元素的“价—类”二维图，其中的
箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是( )
A.在空气中加热会分解成
B.溶解于足量硝酸可生成
C.维生素C能将转化为 ，该过程中维生素C作氧化剂
D.由图可预测：高铁酸盐 具有强氧化性，消杀水中细菌时可
生成 胶体，进而可吸附水中的悬浮物
√
[解析] 中价铁易被氧化到 价，
即在空气中加热会生成氧化铁，A错误；
硝酸具有强氧化性，即 溶解于足量
硝酸可生成，B错误；
维生素C能将转化为 ，该过程中维生素C失去电子作还原剂，
C错误；
高铁酸盐 具有氧化性，消杀水中细菌时得电子生成，其
水解可生成 胶体，进而可吸附水中的悬浮物，D正确。
【规律小结】
、、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 ，含少量
）为原料制备无水 的工艺流程如下。下列说法错误的是
( )
A.试剂1可用 溶液
B.鉴别溶液2中金属阳离子可用 溶液
C.反应3为化合反应
D.将溶液3蒸干可制得无水
√
[解析] 由从滤渣1得到，则试剂1为 溶液，加入试剂1的目的
是将溶解转化为 ，从而除去杂质，A正确；
由产物可知，与稀盐酸（试剂2）反应得到 ，溶液2为
溶液，鉴别溶液中的应选择 溶液，B正确；
反应3为溶液与发生化合反应生成，C正确；
中 具有还原性且易水解，若直接将溶液蒸干无法制得无水
，应隔绝空气，在气流中蒸发结晶得到无水 ，D错误。
4.[2024·河北名校联盟三模] 黄铁矿煅烧后的烧渣主要成分为 ，
同时还含有和等。以其为原料制取 的工艺流程
如下：
下列说法错误的是( )
A.“滤液”的主要成分为和
B.试剂甲为铁粉，其作用主要是还原溶液中的
C.“还原”工序中，稀硫酸过量有利于抑制 的水解
D.“一系列操作”为加热蒸发至大量晶体出现时，停止加热，利用余热
使其蒸干
√
[解析] 加入溶液分别与和反应生成 和
，不反应，过滤成为滤渣，加入稀硫酸与 反
应生成硫酸铁，加入的还原剂试剂甲为， 与硫酸铁反应生成
，经一系列操作得到。
加入 溶液，分别与和反应生成和 ，
二者都能溶于水，“滤液”的主要成分为和，A正确；
稀硫酸与 反应生成硫酸铁，加入的还原剂试剂甲为， 与硫酸
铁反应生成，铁粉的作用是还原溶液中的 ，B正确；
“还原”工序中，与硫酸铁反应生成 ，亚铁离子能发生水解反
应生成氢氧化亚铁，稀硫酸过量有利于抑制 的水解，C正确；
“一系列操作”为隔绝空气下，缓慢加热，浓缩至表面出现晶膜为止，
冷却，过滤，洗涤，干燥，D错误。
【规律小结】
混合溶液中、的除去方法
（1）除去中混有的的方法：
向混合溶液中加入、、中的一种，与水解产
生的反应，促进的水解，将转化为沉淀而除去。
（2）除去中混有的 的方法：
向混合溶液中加入、、、 中的一种，
与水解产生的反应，促进的水解，将转化为
沉淀而除去。
（3）除去中混有的 的方法：
先加入氧化剂（如）将溶液中的氧化成 ，再按（1）的
方法除去溶液中的 。
（4）除去中混有的 的方法：
先加入氧化剂（如）将溶液中的氧化成 ，再按（2）的
方法除去溶液中的 。
题组三 含铁化合物的相关计算
5.[2024·辽宁六校联考] 向 和
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
（不考虑水解）( )
A.向点溶液中滴加 溶液有蓝色沉淀生成
B.点溶液中存在的阳离子有和
C.原混合溶液中
D.若不考虑溶液体积变化，点溶液中
√
[解析] 由于氧化性： ，混合液中加入铁粉，先后发生反
应：， 。
加入时，发生反应①，故 点溶液中阳离子有和
，B正确；
反应完后再加入，剩余固体为
，应析出 ，继续加入，
固体质量增加 ，其质量等于此阶段加入铁
粉的质量，说明点反应②进行完全，则点溶
液加入 溶液，不能产生蓝色沉淀，A错误；
由图可知，与、反应的铁粉均为 ，则、的
物质的量分别为、 ，故原混合溶液中
，C正确；
点溶液中等于原混合液中 ，即
，D正确。
6.（摩尔质量为 ）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.温度为时固体物质的化学式为
B.取适量时所得的样品，隔绝空气加热至 ，得到一种固
体物质，同时有两种无色气体生成，的化学式为
C.在隔绝空气的条件下，得到 的
化学方程式为
D.温度为时固体的化学式
为
√
[解析] 的物质的量为，含 ，
处失去，即失去，则 的化学式为
，A正确；
中含，则 处已全部失去，C正确；
时固体的化学式为 ，D错误；
时，分解，中含 ，
固体物质中的质量为， 的质量为
，的物质的量为，与 的物质的
量之比为，则的化学式为，由于的化合价升高，则有
产生，由氧原子个数守恒可知，同时有 生成，B正确。
经典真题·明考向
1.下列说法正确的是__________（填序号）。
①［2023·浙江卷］ 常温下铁与浓硝酸反应可制备
②［2023·浙江卷］ 呈红色，可用作颜料
③［2023·广东卷］ “擦干已洗净的铁锅，以防生锈”与“铁丝在 中燃
烧生成 ”没有关联
④［2022·广东卷］ 工人将模具干燥后再注入熔融钢水涉及的化学知
识是铁与 高温下会反应
⑤［2022·广东卷］ 因为水解可生成胶体，所以 可
用作净水剂
⑥［广东卷］ 通过灼热铁粉的反应方程式：
②③④⑤
2.[2024· 全国新课标卷] 实验室中利用如图装置验证铁与水蒸气的反
应。下列说法错误的是( )
A.反应为
B.酒精灯移至湿棉花下方实验效果更佳
C.用火柴点燃肥皂泡检验生成的氢气
D.使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉
√
[解析] 铁和水蒸气在高温下发生反应生成和 ，该反应的化学
方程式为 ，A正确；
酒精灯放在铁粉下方加热可以产生高温，且不影响水的蒸发，若将酒精
灯移至湿棉花下方，则铁粉处温度低，
反应很难发生，实验效果不好，B错误；
用火柴点燃肥皂泡，若产生尖锐的爆鸣声，
则可检验生成的气体为氢气，C正确；
由于该反应条件为高温，因此要使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉，D正确。
3.[2023·浙江卷] 氯化铁是一种重要的盐，下列说法不正确的是( )
A.氯化铁属于弱电解质
B.氯化铁溶液可腐蚀覆铜板
C.氯化铁可由铁与氯气反应制得
D.氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体
√
[解析] 氯化铁在水溶液中能完全电离出铁离子和氯离子，属于强
电解质，A错误；
氯化铁溶液与铜反应生成氯化铜和氯化亚铁，可用来腐蚀覆铜板，
B正确；
氯气具有强氧化性，氯气与铁单质加热生成氯化铁，C正确；
利用铁离子的水解反应，实验操作为向沸水中滴加饱和氯化铁溶液，
继续加热至液体呈红褐色，即可得到氢氧化铁胶体，D正确。
4.[2023·江苏卷] 室温下，探究 溶液的性质，下列
实验方案能达到探究目的的是( )
选项 探究目的 实验方案
A 溶液中是否含 有 向 溶液中滴加几滴新制氯水，
再滴加 溶液，观察溶液颜色变化
B 是否有 还原性 向溶液中滴加几滴酸性
溶液，观察溶液颜色变化
C 是否水解 向溶液中滴加 滴酚酞溶
液，观察溶液颜色变化
D 能否催化 分解 向溶液中滴加几滴 溶
液，观察气泡产生情况
√
[解析] 检验溶液中是否含有，应直接向待测液中滴加 溶液，
向待测液中滴加氯水会将氧化为 ，干扰实验，A错误；
向溶液中滴加几滴酸性 溶液，若观察溶液紫色褪去，
说明有还原性，B正确；
发生水解反应 ，使溶液显酸性，
滴加酚酞无现象，不能检验是否水解，C错误；
过氧化氢可氧化生成， 可催化分解生成,因此向
溶液中滴加几滴 溶液，产生气泡，不能证明
催化 分解，D错误。
1.铁是日常生产、生活中使用最广泛的金属。下列关于铁及其化合物
的说法中不正确的是( )
A.钢铁厂中炽热的铁水注入模具前，模具必须进行充分的干燥处理
B.常温下，铁与浓硫酸不反应，故常温下常用铁质容器储运浓硫酸
C.在空气中，易被氧化成，说明 更稳定
D.维生素C具有还原性，与 补血剂一起服用，效果更好
√
[解析] 炽热的铁水注入模具前，模具必须进行充分的干燥处理，否则
铁与水蒸气反应生成和 ，A正确；
常温下，铁在浓硫酸中发生钝化，表面生成致密氧化物薄膜，阻止内
层铁与浓硫酸继续反应，不是不反应，B错误；
比 稳定，C正确；
维生素C具有还原性，可防止 被氧化，D正确。
2.用黄色的 溶液分别进行下列实验，解释或结论不正确的是( )
选项 实验 现象 解释或结论
A 加入 固体 溶液变成红褐色 的水解程度变
大
B 加入等体积水 溶液颜色变浅 变小
C 加入足量 粉 溶液颜色变浅绿 色
D 将 溶液微 热 溶液变成红褐色 水解反应
√
[解析] 溶液中存在 的水解平衡，水解的离子方程式为
。加入 固体，平衡右移，但
增大，水解程度减小，A项错误；
加入等体积的水，平衡右移，但减小，溶液颜色变浅，B项
正确；
加入 粉，发生反应， 呈浅绿色，C项正确；
加热溶液变成红褐色，说明加热促进 水解，水解是吸热反应，
D项正确。
3.用硫酸渣（主要成分为、）制备铁基颜料铁黄 的
一种工艺流程如图所示。
已知：“还原”时，发生反应
， 不与、
反应。
下列有关说法错误的是( )
A.“滤渣”中含
B.“还原”时溶液由浅绿色变为棕黄色
C.“滤液Ⅱ”的主要成分可用作化学肥料
D.“沉降、氧化”时发生反应的离子方程式：
√
[解析] 硫酸渣（主要成分为、 ）加硫酸酸溶，得到硫酸铁，
二氧化硅不反应，加黄铁矿粉“还原”时，发生反应
，已知 与
、不反应，则过滤除二氧化硅、多余的 等不溶物
（滤渣），过滤所得滤液含阳离子、 ，滤液中加氨水、通入空
气，进行沉降、氧化，经过滤、进一步处理后，最终得到铁黄。
由分析可知，“滤渣”中含有 ，A正确；
由分析可知， “还原”时，铁元素由价
变为 价，则溶液由棕黄色变为浅绿色，B错误；
“滤液Ⅱ”含有铵根离子，则可用作化学肥料，C正确；
铁黄为，元素的化合价为价，所以“沉降、氧化”时
在一水合氨存在的环境中被空气中的氧气氧化为 ，根据得失
电子守恒和元素守恒可得离子方程式为
，D正确。
4.铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛，利用 制备还原铁粉
的工业流程如下：
实验室中可用 （用铁粉和稀硫酸反应制得）
和 在如图所示装置模拟上述流程中的“转
化”环节。
（1）装置B中盛放的药品是______， 溶液盛放在装置___中。
铁粉
C
[解析] 装置A是分液漏斗，盛放稀硫酸，装置B中盛放铁粉，稀硫酸
与铁粉发生反应生成和，装置C中盛放 溶液。
（2）实验过程中，欲将生成的溶液和 溶液混合，操作
方法是___________________________________________，发生主要
反应的离子方程式为_____________________________________。
溶液要现用现配的原因是__________________，检验久置的
是否变质的方法是_______________________________________
_______________________________________。
（待D处的氢气纯净后）关闭活塞3，打开活塞2
亚铁离子易被氧化
取样品配成溶液，取少量溶液于试管中，再向试管中加入溶液，观察是否显红色
[解析] 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，在氢气作用下将溶液压入C中发生反应；
具有还原性，易被氧化，故溶液要现用现配；
用 溶液检验久置的 是否变质。
（3）干燥过程的主要目的是脱去游离水，该过程中会有少量 在
空气中被氧化为 ，该反应的化学方程式为__________________
______________________。取干燥后的样品 ，与炭混合后
焙烧，最终得到还原铁粉，则样品中杂质 的质量为_____ 。
0.89
[解析] 、、发生反应生成
和 ；设干燥后的样品中、
的物质的量分别为、 ，则
,
，解得，
，故 。
Exercise
作业手册
考点一 铁的单质、氧化物和氢氧化物
1.铁及其化合物在生产、生活中应用广泛。下列关于铁及其化合物的
性质与用途具有对应关系的是( )
A. 有导电性，可用于湿法炼铜
B. 有氧化性，可用于净水
C. 呈红棕色，可用于制作颜料
D. 易溶于水，可用于杀菌消毒
√
[解析] 铁可用于湿法炼铜： ，是因为铁的还
原性大于铜，与有导电性无关，故不选A；
可用于净水，是因为水解生成的氢氧化铁胶体能吸附水中的
悬浮杂质，与 的氧化性无关，故不选B；
呈红棕色，可用于制作红色颜料，故选C；
可用于杀菌消毒，是因为 具有强氧化性，与 的
溶解性无关，故不选D。
2.铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质，下列关于铁元素的叙
述中正确的是( )
A.保存溶液常常加一些铁粉，其目的是抑制 水解
B.与足量 、硫充分反应转移电子数相同
C.、、与足量稀硝酸充分反应均生成
D.在时，的溶液中，、、、 可以大量共存
√
[解析] 加铁粉的目的是防止被氧化，A错误；
为 ，与足量、充分反应的产物中 的化
合价不同，转移电子数不同，B错误；
稀硝酸具有氧化性，可将氧化为 ，C正确；
在酸性条件下能氧化 ，D错误。
3.某黑色粉末可能是或与 的混合物，为进一步确认该
黑色粉末的成分，下列实验方案不可行的是( )
A.准确称量一定质量的黑色粉末，用 充分还原，并用干燥剂收集所
得水，获得水的准确质量，进行计算
B.准确称量一定质量的黑色粉末，溶解于足量盐酸，加热蒸干溶液并
在空气中灼烧至质量不变，称量所得粉末质量，进行计算
C.准确称量一定质量的黑色粉末，用充分还原，在 气流中冷却后
准确称量剩余固体的质量，计算
D.准确称量一定质量的黑色粉末，与一定量铝粉混合后加热，充分反
应后冷却，准确称量剩余固体质量，进行计算
√
[解析] 准确称量一定质量的黑色粉末，用 充分还原，并用干燥剂收
集所得水，获得水的准确质量，计算得到氧元素的质量和铁元素的质
量，依据铁原子和氧原子物质的量之比确定化学式，能计算得到物质
组成，故A不符合题意；
准确称量一定质量的黑色粉末，溶解于足量盐酸，加热蒸干溶液并在
空气中灼烧至质量不变，称量所得粉末质量，即氧化铁的质量，依据
铁元素和氧元素守恒计算铁原子和氧原子物质的量之比，判断氧化物
的化学式，能计算得到物质组成，故B不符合题意；
准确称量一定质量的黑色粉末，用充分还原，在 气流中冷 却后
准确称量剩余固体的质量，依据铁元素和氧元素质量守恒计算铁原子
和氧原子物质的量之比，分析判断氧化物的存在形式，能计算得到物
质组成，故C不符合题意；
准确称量一定质量的黑色粉末，与一定质量铝粉混合后加热，充分反
应后冷却，准确称量剩余固体质量，反应前后都是固体，无气体生成，
反应前后固体质量不变，不能计算确定该黑色粉末的成分，故D符合
题意。
4.[2024·广东佛山质检] 一种制备 的改进装置如图所示，下列
说法错误的是( )
A.配制 溶液时需加入稀硫酸
B.实验时先注入稀硫酸，再注入溶液
和 溶液
C.装置的作用是液封，并判断装置 中的
空气是否排尽
D.用铁粉代替 粉末，也能排尽装置内的空气
√
[解析] 实验时先注入稀硫酸，碳酸钠和稀硫酸反应放出二氧化碳气体，
二氧化碳气体溶于水后生成碳酸使溶液显酸性，等烧杯内紫色石蕊溶
液变红后，再注入溶液和溶液，得到氢氧化亚铁。
易水解，为防止水解，配制 溶液时需加入稀硫酸，
A正确；
实验时先注入稀硫酸，等二氧化碳
排出锥形瓶内的空气后再注入
溶液和 溶液，反应得到氢氧化
亚铁，B正确；
烧杯内紫色石蕊溶液变红，说明锥形瓶内空气完全排出，同时装置
可以防止空气进入锥形瓶，C正确；
氢气的密度比空气小，用铁粉代替 粉末，不能排尽装置内的
空气，D错误。
5.[2024·山东青岛二模] 磁性材料应用广泛，制备流程如图所示。
下列说法错误的是( )
A.“产物1”需要密封保存，防止氧化
B.“釜B”中主要反应的化学方程式为
C.“产物1”与“产物2”中参与生成 反应的物质的物质的量之比为
D.“分散剂”可破坏形成的胶体来促进氧化
√
[解析] 溶液在釜A中和反应生成，在釜B中和 、
分散剂、空气反应生成，然后将和混合调
后，经过过滤、干燥、研磨得到。
“产物1”为 溶液在釜A中和反应生成的，由于 价铁
易被氧化，所以需要密封保存，防止氧化，A正确；
“釜B”中溶液和 、分散剂、
空气发生氧化还原反应生成 ，
主要反应的化学方程式为
，B正确；
“产物1” 中铁元素化合价为价、“产物2”中铁元素化合价为价，
中铁元素平均化合价为 价，据氧化还原反应得失电子守恒可
知，参与反应的价与价铁的物质的量之比为，C错误；
易水解， “分散剂”可破坏形成的胶体来促进氧化，D正确。
考点二 和 的性质及检验
6.[2024·辽宁沈阳模拟] 下列各组物质中，是主体物质， 是少量杂
质， 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( )
选项
A 溶液
B 溶液
C 溶液
D 溶液
√
[解析] 与反应，A错误；
与、 均反应，B错误；
与反应后有新的杂质 生成，D错误。
7.实验小组用过量 溶液处理覆铜板得到浸出液，并对其中的物质
进行回收，流程如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.浸出液呈中性
B.滤渣只有铜粉
C.用 溶液检验是否“氧化”完全
D.溶液 回收后可用于处理覆铜板
√
[解析] 用过量 溶液处理覆铜板时发生反应：
，则浸出液中含、 及过量的
，从浸出液（主要含、、 ）中进行物质回收，由
题中流程可知，先加入过量的 ，与氯化铁反应生成氯化亚铁、与氯
化铜反应生成氯化亚铁和铜，滤渣中含、，加氯气氧化 产
生。
浸出液含有的、、 水解使得溶液呈酸性，故A错误；
据分析可知，滤渣中含、，故B错误；
氯气氧化 产生，因为为产物，只要反应开始就能使
溶液变红，无法检验是否“氧化”完全，故C错误；
溶液为 溶液，可用于处理覆铜板，故D正确。
8.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )
选 项 操作和现象 结论或目的
A 向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层 清液于试管中，滴加滴 溶液，溶液 呈红色 红砖中含有
氧化铁
B 向还原 得到的黑色固体中加入盐 酸，溶解后再加入 溶液，溶液不显红色 黑色固体中
没有
√
选 项 操作和现象 结论或目的
C 取少量 试样加水溶解，加稀硫酸酸 化，滴加 溶液，溶液变为红色 该
试样已经变质
D 向某溶液中加入，然后再加入 溶 液变红色 原溶液中含
有
续表
[解析] 溶液遇显红色，A正确；
还原得到单质 ，即使黑色固体中有，其溶于盐酸后
产生的与 发生反应：，加入溶液也
不显红色，B错误；
在酸性条件下具有强氧化性，而 具有还原性，二者发生氧化
还原反应，有生成，遇 溶液呈红色，不能证明样品变质，
C错误；
若原溶液中无而存在 ，也有此现象，D错误。
9.[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 被氧化了
B.现象2溶液变红色，说明被氧化为 ，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：
D.由现象4可推测加入过量的双氧水后 可能被氧化生成了气体
√
[解析] 氯化亚铁溶液中滴加 溶液，有淡红色，说明该溶液含少量
，有少量的被氧化，A正确；
加双氧水后， 被氧化，
被还原，元素化合价降低，不
可能生成 ，B错误；
加入过量铁粉，发生反应： ，溶液的红色褪去，
C正确；
加入过量双氧水，可能是过量的将氧化生成 气体，含
的溶液为黄色，D正确。
考点三 铁及其化合物间的转化
10.A、B、C三种物质中均含有同一种
元素 ，它们之间的转化关系如图所
示。A为一种金属单质，其产量直接
关系国民经济命脉。反应①②③均为
化合反应，反应④为置换反应。下列有关说法不正确的是( )
A.反应①中所加试剂可能是氯气
B.反应③中需要加入具有氧化性的试剂
C.A与稀硝酸反应一定能实现元素 在反应①中发生的价态变化
D.元素 在反应②中发生的价态变化能通过加碘化钾溶液实现
√
[解析] 根据信息和转化关系可确定元素为元素，A为金属 ，反
应①通入氯气并加热能实现，B为 ，反应②加入铁粉能实现，C
为，A项正确；
反应③中铁元素化合价由价升高到
价，需要加入具有氧化性的试剂，
B项正确；
过量的铁与稀硝酸反应生成硝酸亚铁，C项不正确；
能将氧化成，自身被还原成 ，D项正确。
11.[2024·广东湛江部分学校模拟] 含 物质的分
类与相应化合价关系如图所示，和 均为盐酸盐，
其中晶体熔点为，沸点为 。下列推
断不合理的是( )
A.检验溶液中是否含，可向溶液中依次加入 溶液和双氧水
B.与可直接化合生成， 为分子晶体，含有共价键
C.含矿石可冶炼， 可用于制作印刷电路板
D.向盛有溶液的烧杯中滴加溶液，存在 的转化
√
[解析] 根据“价—类”二维关系，、、、、、分别为 、
、、、、。检验 中是否含有
，向溶液中加入溶液， 有干扰，应用铁氰化钾检验，
A项错误；
是强氧化剂，与直接化合生成 ，根据题意可知 熔沸点
较低，可知其为分子晶体，含有共价键，B项正确；
是赤铁矿的主要成分，可用于冶炼铁， 可与覆铜板作用制
作印刷电路板，C项正确；
向盛有溶液的烧杯中滴加 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
和
，D项正确。
12.[2024·山东济南模拟] 微生物法浸出黄铜矿（，其中为
价）中铜元素的过程如图所示。下列说法错误的是( )
A.该方法的原料只有黄铜矿和氧气
B.和 可以循环利用
C.微生物在整个转化过程中起催化作用
D.当黄铜矿中的铁元素全部转化为时，
生成 同时消耗
√
[解析] 由微生物法浸出黄铜矿中铜元素的过程示意图可知，黄铜矿与
氢离子、铁离子反应生成铜离子、
亚铁离子和 ，亚铁离子在微
生物作用下与氧气反应生成铁离子；
铁离子与 反应生成亚铁离子、氢离子和；
与氧气和水在微生物作用下反应生成硫酸根离子和氢离子，则微生
物是浸出过程的催化剂，总反应的化学方程式为
，浸出
过程中硫酸和硫酸铁可循环使用。
由分析可知，该方法的原料为黄铜矿、硫酸和氧气，故A错误；
由分析可知，浸出过程中硫酸和硫酸铁可循环使用，故B正确；
由分析可知，微生物是浸出过程的催化剂，故C正确；
由分析可知，黄铜矿中的铁元素最终全部转化为铁离子，生成
硫酸根离子时，共失去电子，
反应消耗 的物质的量为
，故D正确。
13.[2024·湖北黄石重点校联考] 实验室由炼钢污泥（简称铁泥，主要成
分为铁的氧化物，还含有少量等）制备软磁性材料 ，其
主要实验流程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.“酸浸”时，可通过适当加快搅拌速度来提高铁元素浸出效率
B.“还原”过程中除生成外，还会生成
C.“除杂”时，向“还原”后的滤液中加入溶液，使转化为
沉淀除去
D.“沉铁”时加入过量溶液，生成 沉淀的离子方程式为
√
[解析] “酸浸”时，通过适当加快搅拌速度可增大接触面积、加快反应
速率，提高铁元素浸出效率，A正确；
为了提高铁元素的浸出率，“酸浸”过程中酸溶液要适当过量，为不引
入新杂质，“还原”时加入铁粉，将还原为 ，故“还原”过程中
发生的反应有、 ，除
生成 外，还会生成，B正确；
“除杂”时，向“还原”后的滤液中加入 溶液，将溶液中少量的钙离
子转化为 沉淀除去，C正确；
沉铁时加入过量的 溶液，离子方程式为
，D错误。
考点四 铁及其化合物综合考查
14.[2024·辽宁名校联盟联考] 一种利用废旧镀锌铁皮制备 纳米粒
子的工艺流程如下：
已知：及其化合物与 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
C.“氧化”后的溶液中主要存在的金属阳离子：、
D.“加热沉铁”时通入是为了防止空气中的 对产品造成影响
√
[解析] “碱洗”是为了除去锌，
生成 ，同时除
去油污，A正确；
最终得到的纳米粒子
中为、 价，则“氧化”时，在酸性条件下，部分与 发生
氧化还原反应： ，故“氧化”
后溶液中金属阳离子主要有、、，B正确、C错误；
“加热沉铁”中 作保护气，防止被 氧化，D正确。
15.某化学学习小组同学学习了铁元素的“价—类”二维图后，对铁及其
化合物进行了探究。
探究一：对“铁与水蒸气反应”的产物进行检验：
（1）①铁与水蒸气反应的化学方程式为
______________________________。
②某同学利用磁铁成功吸引反应后的产物，以此确定产物中有未反应
的铁单质，请对此结论进行简要分析：__________________________
_________________________________________。
产物也会被磁铁吸引，无法确定产物中有未反应的铁单质，结论错误
探究二：向氯化铁溶液中滴加几滴 溶液后，滴加过氧化氢溶液，
红色褪去。已知红色褪去的同时有气体生成，经检验为 。小组同学
对红色褪去的原因提出了三种假设：
（2）假设 Ⅰ还原，使其转变为 ；
假设 Ⅱ分解生成，氧化 ；
假设 Ⅲ ：_______________。
氧化
并对假设进行了以下实验探究：
实验①：取三份褪色后溶液，第一份滴加 溶液，无明显变化；第
二份滴加溶液，溶液出现红色；第三份滴加稀盐酸和 溶液，
产生白色沉淀。
实验②：另取同浓度的溶液滴加2滴 溶液，溶液变红，再通
入 ，无明显变化。
（3）实验结论：实验①说明假设__不正确；实验②的目的是_______
_____________；由实验①②得出假设____是正确的。
Ⅰ
验证假设Ⅱ是否成立
Ⅲ
[解析] 通过实验①，说明溶液中没有，含有， 被氧化
为，假设Ⅰ不正确；
实验②：另取同浓度的 溶液滴加2滴溶液，溶液变红，再
通入 ，无明显变化，说明假设Ⅱ不正确，实验②的目的是验证假设
Ⅱ是否成立；
由实验①②可知假设Ⅰ和Ⅱ都不成立，得出假设Ⅲ是正确的。
16.[2024·重庆八中模拟] 以焙烧黄铁矿（主要成分为 ，杂质为
等）制取 时产生的红渣为原料，制备铵铁蓝
颜料。工艺流程如下：
[解析] 已知黄铁矿的主
要成分是，杂质为
等，高温煅烧生成
和，反应原理
为 ，故产生的红渣主要成分为和，将红渣粉碎后加入足量的 溶液，加热充分酸浸，反应原理为 ，过滤出滤渣①，主要成分为，向滤液中加入黄铁矿进行还原，将还原为 ，
由（3）可知有沉淀生成，
则反应原理为
，然后进行的
工序①为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到 晶体和母液，加水溶解 晶体，向所得溶液中加入、
，并用调节溶液的 为3，加热进行沉铁过程，反应原理为 ，
然后过滤出沉淀，加入和 进行氧化，反应原理为
，过滤、洗涤干燥即制得铵铁蓝。
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] 由分析可知，焙烧时生成和 ，反应原理为
，滤渣①的主要成分为 。
（2）红渣研细的目的是_______________________________________
___________。
增大固液接触面积，加快反应速率，提高红渣的浸取率
[解析] 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。
（3）“还原”时，生成 单质的反应的化学方程式为_________________
___________________。
[解析] 红渣粉碎后加入足量的 溶液进行加热酸浸，过滤后
滤液的主要成分为和，加入黄铁矿进行还原，将
还原为，则反应原理为 。
（4）工序①得到绿矾 和母液，则工序①的操作名称为
__________________________________。
蒸发浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）
[解析] 工序①是从 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）。
（5）用 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] 工序①母液的主要成分是，检验用 ，反
应的离子方程式为 。
（6）沉铁工序产生的白色沉淀中 的化合价为
_______，氧化工序发生反应的离子方程式为_____________________
_______________________________________________________。
价
[解析] 进行沉铁过程的反应原理为
，该反应为非氧
化还原反应，的化合价不变，故白色沉淀中
为价，沉铁后过滤出沉淀，加入和 进行氧化步骤，反
应原理为
。
快速核答案
第13讲 铁及其化合物
考点一 铁的单质、氧化物和氢氧化物
夯实必备知识
1.四 四 化合物 2.银白 磁铁
3.（1） 失去 还原 （2）
钝化
4.黑色 红棕色 黑色 碱性 碱性 、
m>
5.白色固体 红褐色固体
, 灰绿 红褐
【对点自测】
（1）× （2）√ （3）× （4）× （5）×
提升关键能力
题组一 铁及其氧化物的性质
1.C 2.D
题组二 的制备
3.D
4.（1） （2）BC
（3）隔绝空气，防止被空气氧化 加热煮沸一段时间
（4）BC （5）白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色
考点二 和的性质及检验
夯实必备知识
1.浅绿 棕黄 m>
,
【对点自测】
（1）√ （2）√ （3）√ （4）× （5）√ （6）√
提升关键能力
题组一 、的性质及应用
1.C 2.①⑤
题组二 、的检验
3.B 4.D
考点三 铁及其化合物的转化与应用
夯实必备知识
1.（1） （2）
（3）
（4） （5）
（6）
（7）
3.
【对点自测】
（1）× （2）× （3）× （4）×
提升关键能力
题组一 铁及其化合物之间的转化
1.D 2.D
题组二 含铁化合物间转化的应用
3.D 4.D
题组三 含铁化合物的相关计算
5.A 6.D
经典真题·明考向
1.②③④⑤ 2.B 3.A 4.B
教师备用习题
1.B 2.A 3.B
4.（1）铁粉 C
（2）（待D处的氢气纯净后）关闭活塞3，打开活塞2
亚铁离子易被氧化
取样品配成溶液，取少量溶液于试管中，再向试管中加入溶液，
观察是否显红色
（3） 0.89
作业手册
考点一 铁的单质、氧化物和氢氧化物
1.C 2.C 3.D 4.D 5.C
考点二 和的性质及检验
6.C 7.D 8.A 9.B
考点三 铁及其化合物间的转化
10.C 11.A 12.A 13.D
考点四 铁及其化合物综合考查
14.C
15.（1）① ②产物也会被
磁铁吸引，无法确定产物中有未反应的铁单质，结论错误
（2）氧化
（3）Ⅰ 验证假设Ⅱ是否成立 Ⅲ
16.（1）
（2）增大固液接触面积，加快反应速率，提高红渣的浸取率
（3）
（4）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）
（5）
（6）价
第13讲 铁及其化合物
考点一
● 夯实必备知识
1.四 四 Ⅷ 化合物
2.银白 磁铁
3.(1) 失去 还原
(2)3Fe+2O2Fe3O4 2Fe+3Cl22FeCl3 Fe+SFeS Fe+I2FeI2 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 Fe+2H+Fe2++H2↑ 钝化 +3 Fe+Cu2+Fe2++Cu 2Fe3++Fe3Fe2+
4.黑色 红棕色 黑色 碱性 碱性 +2 +3 +2、+3 FeO+2H+Fe2++H2O Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O
5.白色固体 红褐色固体 Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O Fe(OH)3↓ 灰绿 红褐 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
【对点自测】
(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
[解析] (1)FeCl2不能通过单质化合得到。
(3)铁与氯气反应只能生成FeCl3,与氯气的用量无关。
● 提升关键能力
题组一
1.C [解析] FeO在空气中加热也可转化为Fe3O4,A错误;Fe3O4是一种纯净物,B错误;在1400 ℃以上的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4,说明四氧化三铁比三氧化二铁稳定,C正确;Fe3O4与稀硝酸反应,Fe2+能被稀硝酸氧化为Fe3+,离子方程式为3Fe3O4+28H++N9Fe3++14H2O+NO↑,D错误。
2.D [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
3.D [解析] 甲中装置内铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,止水夹a、b打开,用氢气排尽系统内的空气,后加紧止水夹a,氢气压强增大,使硫酸亚铁溶液进入乙内与氢氧化钠反应生成白色的氢氧化亚铁沉淀。由分析可知,实验开始时,打开止水夹a和止水夹b,用氢气排尽系统内的空气,A正确;关闭止水夹a,打开止水夹b,使硫酸亚铁溶液进入乙内与氢氧化钠反应生成白色的氢氧化亚铁沉淀,B正确;Fe(OH)2能较长时间保存是因H2无氧化性,提供还原性气氛,C正确;Fe和稀硝酸反应生成有毒的NO,不能生成H2,抽滤瓶甲中的稀硫酸不可以用稀硝酸代替,D错误。
4.(1)Fe Fe-2e-Fe2+ (2)BC
(3)隔绝空气,防止Fe(OH)2被空气氧化 加热煮沸一段时间
(4)BC (5)白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色
[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+。
(2)纯水的导电性很差,故A不选;电解NaCl溶液时,其阴极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,产生OH-,故B选;NaOH溶液可提供OH-,故C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)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。
(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)反接电源时,电解反应是2H2O2H2↑+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。
考点二
● 夯实必备知识
1.浅绿 棕黄 Zn+Fe2+Fe+Zn2+
2Fe3++CuCu2++2Fe2+ 2Fe3++2I-2Fe2++I2
2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
【对点自测】
(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)√ (6)√
● 提升关键能力
题组一
1.C [解析] 由于还原性:Zn>Fe,FeCl2溶液中加入锌片,锌置换出铁,溶液由浅绿色变为无色,A正确;在FeCl3溶液中加入足量铁粉,发生反应:2FeCl3+Fe3FeCl2,溶液由棕黄色变为浅绿色,体现Fe3+的氧化性,B正确;在酸性KMnO4溶液中滴加FeCl2溶液,溶液的紫红色逐渐褪色,由于Fe2+、Cl-均能将Mn还原为Mn2+而使溶液褪色,故不能说明Fe2+具有还原性,C错误;在FeCl2溶液中滴加氯水,Cl2将FeCl2氧化生成FeCl3,溶液由浅绿色变为棕黄色,D正确。
2.①⑤
题组二
3.B [解析] 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;二是不与Fe3+发生反应,不干扰现象观察。只有酸性KMnO4溶液符合条件:5Fe2++Mn+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+,可用KSCN溶液。
4.D [解析] 铁锈可以与浓盐酸产生铁离子,但由于铁过量,产生的铁离子会与之反应产生亚铁离子,此时加入苯酚不能产生紫色,A错误;检验Fe3+利用KSCN溶液,溶液变成红色的,并非是沉淀,B错误;Cu和Fe3+反应生成Fe2+和Cu2+,该反应不属于置换反应,则不能说明金属性Cu>Fe,Fe和Cu2+发生置换反应生成Fe2+和Cu,则金属性Fe>Cu,C错误;向淀粉碘化钾溶液中滴加FeCl3溶液,溶液变蓝色,可知发生氧化还原反应生成碘单质,则Fe3+的氧化性比I2的强,D正确。
考点三
● 夯实必备知识
1.(1)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
(2)2Fe3++Fe3Fe2+
(3)H2S+2Fe3+S↓+2Fe2++2H+
(4)2I-+2Fe3+I2+2Fe2+
(5)Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+
(6)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
(7)3Fe2++N+4H+3Fe3++NO↑+2H2O
3.HCl
【对点自测】
(1)× (2)× (3)× (4)×
[解析] (1)得失电子、电荷不守恒。
(2)引入了新杂质Na+,NH+和OH-会反应。
(3)Fe与Cl2反应只能生成FeCl3。
(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++Fe3Fe2+,使上述平衡逆向移动,溶液红色变浅。
● 提升关键能力
题组一
1.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.D [解析] Fe(OH)2中+2价铁易被氧化到+3价,即在空气中加热会生成氧化铁,A错误;硝酸具有强氧化性,即Fe(OH)2溶解于足量硝酸可生成Fe(NO3)3,B错误;维生素C能将Fe3+转化为Fe2+,该过程中维生素C失去电子作还原剂,C错误;高铁酸盐(Fe)具有氧化性,消杀水中细菌时得电子生成Fe3+,其水解可生成Fe(OH)3胶体,进而可吸附水中的悬浮物,D正确。
题组二
3.D [解析] 由FeCl2从滤渣1得到,则试剂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;由产物FeCl2可知,Fe2O3与稀盐酸(试剂2)反应得到FeCl3,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气流中蒸发结晶得到无水FeCl2,D错误。
4.D [解析] 加入NaOH溶液分别与SiO2和Al2O3反应生成Na2SiO3和Na[Al(OH)4],Fe2O3不反应,过滤成为滤渣,加入稀硫酸与Fe2O3反应生成硫酸铁,加入的还原剂试剂甲为Fe,Fe与硫酸铁反应生成FeSO4,经一系列操作得到FeSO4·7H2O。加入NaOH溶液,分别与SiO2和Al2O3反应生成Na2SiO3和Na[Al(OH)4],二者都能溶于水,“滤液”的主要成分为Na[Al(OH)4]和Na2SiO3,A正确;稀硫酸与Fe2O3反应生成硫酸铁,加入的还原剂试剂甲为Fe,Fe与硫酸铁反应生成FeSO4,铁粉的作用是还原溶液中的Fe3+,B正确;“还原”工序中,Fe与硫酸铁反应生成FeSO4,亚铁离子能发生水解反应生成氢氧化亚铁,稀硫酸过量有利于抑制Fe2+的水解,C正确;“一系列操作”为隔绝空气下,缓慢加热,浓缩至表面出现晶膜为止,冷却,过滤,洗涤,干燥,D错误。
题组三
5.A [解析] 由于氧化性:Fe3+>Cu2+,混合液中加入铁粉,先后发生反应:①2FeCl3+Fe3FeCl2,②CuCl2+FeCu+FeCl2。加入0~0.1 mol 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 mol Fe,剩余固体为6.4 g,应析出0.1 mol Cu,继续加入0.1 mol 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 mol,则FeCl3、CuCl2的物质的量分别为0.2 mol、0.1 mol,故原混合溶液中c(FeCl3)∶c(CuCl2)=2 mol·L-1∶1 mol·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 mol·L-1+1 mol·L-1×2=8.0 mol·L-1,D正确。
6.D [解析] 8.34 g FeSO4·7H2O的物质的量为0.03 mol,含0.21 mol H2O,M处失去1.62 g H2O,即失去0.09 mol 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 mol Fe,固体物质Q中Fe的质量为0.03 mol×56 g·mol-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 mol,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。
经典真题·明考向
1.②③④⑤
2.B [解析] 铁和水蒸气在高温下发生反应生成Fe3O4和H2,该反应的化学方程式为3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g),A正确;酒精灯放在铁粉下方加热可以产生高温,且不影响水的蒸发,若将酒精灯移至湿棉花下方,则铁粉处温度低,反应很难发生,实验效果不好,B错误;用火柴点燃肥皂泡,若产生尖锐的爆鸣声,则可检验生成的气体为氢气,C正确;由于该反应条件为高温,因此要使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉,D正确。
3.A [解析] 氯化铁在水溶液中能完全电离出铁离子和氯离子,属于强电解质,A错误;氯化铁溶液与铜反应生成氯化铜和氯化亚铁,可用来腐蚀覆铜板,B正确;氯气具有强氧化性,氯气与铁单质加热生成氯化铁,C正确;利用铁离子的水解反应,实验操作为向沸水中滴加饱和氯化铁溶液,继续加热至液体呈红褐色,即可得到氢氧化铁胶体,D正确。
4.B [解析] 检验溶液中是否含有Fe3+,应直接向待测液中滴加KSCN溶液,向待测液中滴加氯水会将Fe2+氧化为Fe3+,干扰实验,A错误;向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,若观察溶液紫色褪去,说明Fe2+有还原性,B正确;Fe2+发生水解反应Fe2++2H2O2H++Fe(OH)2,使溶液显酸性,滴加酚酞无现象,不能检验是否水解,C错误;过氧化氢可氧化Fe2+生成Fe3+,Fe3+可催化H2O2分解生成O2,因此向2 mL 5%H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液,产生气泡,不能证明Fe2+催化H2O2分解,D错误。第13讲 铁及其化合物
1.C [解析] 铁可用于湿法炼铜:Fe+Cu2+Fe2++Cu,是因为铁的还原性大于铜,与Fe有导电性无关,故不选A;FeCl3可用于净水,是因为Fe3+水解生成的氢氧化铁胶体能吸附水中的悬浮杂质,与FeCl3的氧化性无关,故不选B;Fe2O3呈红棕色,可用于制作红色颜料,故选C;K2FeO4可用于杀菌消毒,是因为K2FeO4具有强氧化性,与K2FeO4的溶解性无关,故不选D。
2.C [解析] 加铁粉的目的是防止Fe2+被氧化,A错误;5.6 g Fe为0.1 mol,0.1 mol Fe与足量Cl2、S充分反应的产物中Fe的化合价不同,转移电子数不同,B错误;稀硝酸具有氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+,C正确;在酸性条件下N能氧化Fe2+,D错误。
3.D [解析] 准确称量一定质量的黑色粉末,用H2充分还原,并用干燥剂收集所得水,获得水的准确质量,计算得到氧元素的质量和铁元素的质量,依据铁原子和氧原子物质的量之比确定化学式,能计算得到物质组成,故A不符合题意;准确称量一定质量的黑色粉末,溶解于足量盐酸,加热蒸干溶液并在空气中灼烧至质量不变,称量所得粉末质量,即氧化铁的质量,依据铁元素和氧元素守恒计算铁原子和氧原子物质的量之比,判断氧化物的化学式,能计算得到物质组成,故B不符合题意;准确称量一定质量的黑色粉末,用CO充分还原,在CO气流中冷却后准确称量剩余固体的质量,依据铁元素和氧元素质量守恒计算铁原子和氧原子物质的量之比,分析判断氧化物的存在形式,能计算得到物质组成,故C不符合题意;准确称量一定质量的黑色粉末,与一定质量铝粉混合后加热,充分反应后冷却,准确称量剩余固体质量,反应前后都是固体,无气体生成,反应前后固体质量不变,不能计算确定该黑色粉末的成分,故D符合题意。
4.D [解析] 实验时先注入稀硫酸,碳酸钠和稀硫酸反应放出二氧化碳气体,二氧化碳气体溶于水后生成碳酸使溶液显酸性,等烧杯内紫色石蕊溶液变红后,再注入NaOH溶液和FeSO4溶液,得到氢氧化亚铁。FeSO4易水解,为防止FeSO4水解,配制FeSO4溶液时需加入稀硫酸,A正确;实验时先注入稀硫酸,等二氧化碳排出锥形瓶内的空气后再注入NaOH溶液和FeSO4溶液,反应得到氢氧化亚铁,B正确;烧杯内紫色石蕊溶液变红,说明锥形瓶内空气完全排出,同时装置N可以防止空气进入锥形瓶,C正确;氢气的密度比空气小,用铁粉代替Na2CO3粉末,不能排尽装置内的空气,D错误。
5.C [解析] FeCl2溶液在釜A中和CaO反应生成Fe(OH)2,在釜B中和CaO、分散剂、空气反应生成Fe(OH)3,然后将Fe(OH)2和Fe(OH)3混合调pH后,经过过滤、干燥、研磨得到Fe3O4。“产物1”为FeCl2溶液在釜A中和CaO反应生成的Fe(OH)2,由于+2价铁易被氧化,所以需要密封保存,防止氧化,A正确;“釜B”中FeCl2溶液和CaO、分散剂、空气发生氧化还原反应生成Fe(OH)3,主要反应的化学方程式为4FeCl2+4CaO+O2+6H2O4CaCl2+4Fe(OH)3,B正确;“产物1”中铁元素化合价为+2价、“产物2”中铁元素化合价为+3价,Fe3O4中铁元素平均化合价为+价,据氧化还原反应得失电子守恒可知,参与反应的+2价与+3价铁的物质的量之比为1∶2,C错误;Fe3+易水解,“分散剂”可破坏形成的胶体来促进氧化,D正确。
6.C [解析] Cl2与FeCl2反应,A错误;Fe与FeCl3、CuCl2均反应,B错误;Cu与Fe2(SO4)3反应后有新的杂质CuSO4生成,D错误。
7.D [解析] 用过量FeCl3溶液处理覆铜板时发生反应:2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,则浸出液中含FeCl2、CuCl2及过量的FeCl3,从浸出液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中进行物质回收,由题中流程可知,先加入过量的Fe,与氯化铁反应生成氯化亚铁、与氯化铜反应生成氯化亚铁和铜,滤渣中含Fe、Cu,加氯气氧化FeCl2产生FeCl3。浸出液含有的Fe3+、Cu2+、Fe2+水解使得溶液呈酸性,故A错误;据分析可知,滤渣中含Fe、Cu,故B错误;氯气氧化FeCl2产生FeCl3,因为FeCl3为产物,只要反应开始就能使KSCN溶液变红,无法检验是否“氧化”完全,故C错误;溶液a为FeCl3溶液,可用于处理覆铜板,故D正确。
8.A [解析] KSCN溶液遇Fe3+显红色,A正确;CO还原Fe2O3得到单质Fe,即使黑色固体中有Fe3O4,其溶于盐酸后产生的Fe3+与Fe发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,加入KSCN溶液也不显红色,B错误;N在酸性条件下具有强氧化性,而Fe2+具有还原性,二者发生氧化还原反应,有Fe3+生成,遇KSCN溶液呈红色,不能证明样品变质,C错误;若原溶液中无Fe2+而存在Fe3+,也有此现象,D错误。
9.B [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;加双氧水后,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++Fe3Fe2+,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。
10.C [解析] 根据信息和转化关系可确定元素M为Fe元素,A为金属Fe,反应①通入氯气并加热能实现,B为FeCl3,反应②加入铁粉能实现,C为FeCl2,A项正确;反应③中铁元素化合价由+2价升高到+3价,需要加入具有氧化性的试剂,B项正确;过量的铁与稀硝酸反应生成硝酸亚铁,C项不正确;Fe3+能将I-氧化成I2,自身被还原成Fe2+,D项正确。
11.A [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+2NaOH2NaCl+Fe(OH)2↓和4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,D项正确。
12.A [解析] 由微生物法浸出黄铜矿中铜元素的过程示意图可知,黄铜矿与氢离子、铁离子反应生成铜离子、亚铁离子和H2Sn,亚铁离子在微生物作用下与氧气反应生成铁离子;铁离子与H2Sn反应生成亚铁离子、氢离子和S8;S8与氧气和水在微生物作用下反应生成硫酸根离子和氢离子,则微生物是浸出过程的催化剂,总反应的化学方程式为4CuFeS2+17O2+2H2SO44CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O,浸出过程中硫酸和硫酸铁可循环使用。由分析可知,该方法的原料为黄铜矿、硫酸和氧气,故A错误;由分析可知,浸出过程中硫酸和硫酸铁可循环使用,故B正确;由分析可知,微生物是浸出过程的催化剂,故C正确;由分析可知,黄铜矿中的铁元素最终全部转化为铁离子,生成2 mol硫酸根离子时,共失去17 mol电子,反应消耗O2的物质的量为17 mol×=4.25 mol,故D正确。
13.D [解析] “酸浸”时,通过适当加快搅拌速度可增大接触面积、加快反应速率,提高铁元素浸出效率,A正确;为了提高铁元素的浸出率,“酸浸”过程中酸溶液要适当过量,为不引入新杂质,“还原”时加入铁粉,将Fe3+还原为Fe2+,故“还原”过程中发生的反应有2Fe3++Fe3Fe2+、Fe+2H+Fe2++H2↑,除生成Fe2+外,还会生成H2,B正确;“除杂”时,向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液,将溶液中少量的钙离子转化为CaF2沉淀除去,C正确;沉铁时加入过量的NaHCO3溶液,离子方程式为Fe2++2HCFeCO3↓+CO2↑+H2O,D错误。
14.C [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,在酸性条件下,部分Fe2+与ClO-发生氧化还原反应:2Fe2++ClO-+2H+2Fe3++Cl-+H2O,故“氧化”后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。
15.(1)①3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 ②产物Fe3O4也会被磁铁吸引,无法确定产物中有未反应的铁单质,结论错误
(2)H2O2氧化KSCN
(3)Ⅰ 验证假设Ⅱ是否成立 Ⅲ
[解析] (3)通过实验①,说明溶液中没有KSCN,含有Fe3+,SCN-被氧化为S,假设Ⅰ不正确;实验②:另取同浓度的FeCl3溶液滴加2滴KSCN溶液,溶液变红,再通入O2,无明显变化,说明假设Ⅱ不正确,实验②的目的是验证假设Ⅱ是否成立;由实验①②可知假设Ⅰ和Ⅱ都不成立,得出假设Ⅲ是正确的。
16.(1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 SiO2
(2)增大固液接触面积,加快反应速率,提高红渣的浸取率
(3)Fe2(SO4)3+FeS23FeSO4+2S
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
(5)K++Fe2++[Fe(CN)6]3-KFe[Fe(CN)6]↓
(6)+2价 6Fe(NH4)2[Fe(CN)6]+Cl+6H+6Fe(NH4)[Fe(CN)6]+Cl-+6N+3H2O
[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和SO2,反应原理为4FeS2+11O22Fe2O3+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+3H2SO4Fe2(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+FeS23FeSO4+2S,然后进行的工序①为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,得到FeSO4·7H2O晶体和母液,加水溶解FeSO4·7H2O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,反应原理为Fe2++2N+ [Fe(CN)6]4-Fe(NH4)2[Fe(CN)6]↓,然后过滤出沉淀,加入H2SO4和NaClO3进行氧化,反应原理为6Fe(NH4)2[Fe(CN)6]+Cl+6H+6Fe(NH4)[Fe(CN)6]+3H2O+Cl-+6N,过滤、洗涤干燥即制得铵铁蓝。
(1)由分析可知,焙烧时FeS2生成Fe2O3和SO2,反应原理为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,滤渣①的主要成分为SiO2。(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。(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+FeS23FeSO4+2S。(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)。(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]↓。(6)进行沉铁过程的反应原理为Fe2++2N+[Fe(CN)6]4-Fe(NH4)2[Fe(CN)6]↓,该反应为非氧化还原反应,Fe的化合价不变,故白色沉淀Fe(NH4)2[Fe(CN)6]中Fe为+2价,沉铁后过滤出沉淀,加入H2SO4和NaClO3进行氧化步骤,反应原理为6Fe(NH4)2[Fe(CN)6]+Cl+6H+6Fe(NH4)[Fe(CN)6]+Cl-+6N+3H2O。第13讲 铁及其化合物
1.掌握铁的主要性质及应用。
2.知道不同价态的铁的氧化物的主要性质和用途。
3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质及Fe(OH)2的制备方法。
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
2.铁的物理性质
颜色、状态 导电性、导热性 特性 熔点
色固体 良好 能被 吸引 1538 ℃
3.从原子结构角度认识铁的化学性质
(1)原子结构
基态Fe原子的价层电子排布为3d64s2,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。
(2)铁的化学性质
[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+。
4.铁的氧化物
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 — 铁红 磁性氧化铁
颜色、状态 粉末 粉末 晶体(有磁性)
物质类别 氧化物 氧化物 不是碱性氧化物
溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水
铁的化合价
稳定性 不稳定(在空气中受热迅速变为Fe3O4) 稳定 稳定
与强酸(H+)反应 的离子方程式
[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+。
③铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,铁在纯氧中燃烧或在高温下与水蒸气反应均生成Fe3O4。
5.铁的氢氧化物
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
色态
溶解性 难溶于水 难溶于水
与盐酸 反应 Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O
受热分解 —
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-
二者的 关系 在空气中,Fe(OH)2能够被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色沉淀迅速变成 色,最后变成 色,化学方程式为
[微点拨3] ①Fe(OH)2与稀硝酸反应时,除考虑与H+的反应外,还应考虑Fe2+与N、H+发生氧化还原反应。
②Fe(OH)3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+。
【对点自测】
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) ( )
题组一 铁及其氧化物的性质
1.铁的氧化物有很多,在中学化学中经常提到的有FeO、Fe2O3和Fe3O4,而且在一定条件下它们之间是可以相互转化的,例如:在1400 ℃以上的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4,下列有关说法正确的是 ( )
A.FeO在空气中加热只转化为Fe2O3
B.Fe3O4常写成FeO·Fe2O3,其中既有+2价的Fe,又有+3价的Fe,所以Fe3O4是一种混合物
C.热稳定性:Fe2O3D.Fe3O4与稀硝酸反应的离子方程式为Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O
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①
B.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
题组二 Fe(OH)2的制备
3.[2024·广东佛山南海区阶段考] 利用如图所示装置可制备Fe(OH)2沉淀,且能较长时间保存该物质而不变质。下列说法不正确的是 ( )
A.实验开始时,打开止水夹a和止水夹b
B.关闭止水夹a,打开止水夹b,甲中溶液可流入乙中
C.Fe(OH)2能较长时间保存是因H2无氧化性
D.抽滤瓶甲中的稀硫酸可以用稀硝酸代替
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 。
(2)电解液c可以是 。
A.纯水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液
(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 。
(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
(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 。
方法小结
制备Fe(OH)2时防氧化措施常用的三种方法
方法一: 有机覆 盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如右图所示
方法二: 还原性 气体保 护法 用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀,如右图所示
方法三: 电解法 用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆盖苯或煤油,如右图所示
考点二 Fe2+和Fe3+的性质及检验
1.亚铁盐和铁盐
亚铁盐(Fe2+) 铁盐(Fe3+)
颜色 色 色
氧化性 具有弱氧化性: Fe2+与Zn反应的离子方程式为 有较强的氧化性: Fe3+与Cu、I-反应的离子方程式分别为 、
还原性 具有还原性: Fe2+与Cl2反应的离子方程式为 —
水解 水解,溶液呈酸性 极易水解,只存在于酸性较强的溶液中
2.Fe3+、Fe2+的检验方法
(1)Fe2+的检验
(2)Fe3+的检验
(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)。
【对点自测】
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+ ( )
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: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++Fe
B.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++Cl22Fe3++2Cl-
2.下列有关Fe3+、Fe2+的性质及应用的说法不正确的是 (填序号)。
①Fe2(SO4)3易溶于水,所以可用作净水剂
②向Fe2(SO4)3溶液中加入过量铁粉,可制得硫酸亚铁溶液
③硫酸亚铁片和维生素C同时服用,能增强治疗缺铁性贫血的效果,原因是维生素C具有还原性,可防止Fe2+被氧化而失效
④除去CaCl2溶液中的Fe2+,可先向溶液中加入H2O2溶液,再加入过量CaCO3,调节pH
⑤配制FeCl3溶液时,为了防止FeCl3水解,可将FeCl3先溶于稀硝酸中
题组二 Fe3+、Fe2+的检验
3.选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组:检验含Fe3+的溶液(不含Cl-)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 ( )
选项 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
4.[2024·江苏宿迁三模] 下列实验操作和现象以及实验结论均正确的是 ( )
选项 实验操作和现象 实验结论
A 将生锈的铁钉溶于浓盐酸,再滴入几滴苯酚溶液,溶液中未出现紫色 铁锈中不含三价铁
B 向FeSO4溶液中滴加KSCN溶液,有红色沉淀生成 FeSO4溶液已变质
C 向Fe2(SO4)3溶液中加入少量铜粉,振荡,溶液颜色变为蓝色 金属性:铜强于铁
D 向淀粉碘化钾溶液中滴加FeCl3溶液,溶液变蓝 氧化性: I2易错警示
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: 。
2.铁及其化合物转化关系的应用
(1)判断离子能否共存
①Fe2+N(H+)、ClO-、Mn、H2O2、Cl2、Br2、Cr2等。
②Fe3+S2-、I-、S、HS-、HS、H2SO3、H2S等。
(2)盐溶液的配制与保存
3.物质的制备
【对点自测】
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++H2O2Fe3++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 ( )
(4)向Fe(SCN)3溶液中加入Fe粉,无明显实验现象 ( )
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e
B.b是一种黑色粉末,在空气中受热,迅速被氧化生成e
C.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
2.[2024·广东东莞七校联考] 如图为铁元素的“价—类”二维图,其中的箭头表示部分物质间的转化关系,下列说法正确的是 ( )
A.Fe(OH)2在空气中加热会分解成FeO
B.Fe(OH)2溶解于足量硝酸可生成Fe(NO3)2
C.维生素C能将Fe3+转化为Fe2+,该过程中维生素C作氧化剂
D.由图可预测:高铁酸盐(Fe)具有强氧化性,消杀水中细菌时可生成Fe(OH)3胶体,进而可吸附水中的悬浮物
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
4.[2024·河北名校联盟三模] 黄铁矿煅烧后的烧渣主要成分为Fe2O3,同时还含有SiO2和Al2O3等。以其为原料制取FeSO4·7H2O的工艺流程如下:
下列说法错误的是 ( )
A.“滤液”的主要成分为Na[Al(OH)4]和Na2SiO3
B.试剂甲为铁粉,其作用主要是还原溶液中的Fe3+
C.“还原”工序中,稀硫酸过量有利于抑制Fe2+的水解
D.“一系列操作”为加热蒸发至大量晶体出现时,停止加热,利用余热使其蒸干
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(不考虑水解) ( )
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∶1
D.若不考虑溶液体积变化, c 点溶液中c(Cl-)=8.0 mol·L-1
6.8.34 g FeSO4·7H2O(摩尔质量为278 g·mol-1)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FeSO4·4H2O
B.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Fe2O3
C.在隔绝空气的条件下,M得到P的化学方程式为FeSO4·4H2OFeSO4+4H2O↑
D.温度为380 ℃时固体P的化学式为FeSO4·H2O
经典真题·明考向
1.下列说法正确的是 (填序号)。
①[2023·浙江卷] 常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2
②[2023·浙江卷] Fe2O3呈红色,可用作颜料
③[2023·广东卷] “擦干已洗净的铁锅,以防生锈”与“铁丝在O2中燃烧生成Fe3O4”没有关联
④[2022·广东卷] 工人将模具干燥后再注入熔融钢水涉及的化学知识是铁与H2O高温下会反应
⑤[2022·广东卷] 因为FeCl3水解可生成Fe(OH)3胶体,所以FeCl3可用作净水剂
⑥[广东卷] H2O(g)通过灼热铁粉的反应方程式:3H2O(g)+2FeFe2O3+3H2
2.[2024·全国新课标卷] 实验室中利用如图装置验证铁与水蒸气的反应。下列说法错误的是 ( )
A.反应为3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)
B.酒精灯移至湿棉花下方实验效果更佳
C.用火柴点燃肥皂泡检验生成的氢气
D.使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉
3.[2023·浙江卷] 氯化铁是一种重要的盐,下列说法不正确的是 ( )
A.氯化铁属于弱电解质
B.氯化铁溶液可腐蚀覆铜板
C.氯化铁可由铁与氯气反应制得
D.氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体
4.[2023·江苏卷] 室温下,探究0.1 mol·L-1 FeSO4溶液的性质,下列实验方案能达到探究目的的是 ( )
选项 探究目的 实验方案
A 溶液中是否含有Fe3+ 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴新制氯水,再滴加KSCN溶液,观察溶液颜色变化
B Fe2+是否有还原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,观察溶液颜色变化
C Fe2+是否水解 向2 mL FeSO4溶液中滴加2~3滴酚酞溶液,观察溶液颜色变化
D Fe2+能否催化H2O2分解 向2 mL 5%H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液,观察气泡产生情况第13讲 铁及其化合物
考点一 铁的单质、氧化物和氢氧化物
1.铁及其化合物在生产、生活中应用广泛。下列关于铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 ( )
A.Fe有导电性,可用于湿法炼铜 B.FeCl3有氧化性,可用于净水
C.Fe2O3呈红棕色,可用于制作颜料 D.K2FeO4易溶于水,可用于杀菌消毒
2.铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质,下列关于铁元素的叙述中正确的是 ( )
A.保存FeCl2溶液常常加一些铁粉,其目的是抑制Fe2+水解
B.5.6 g Fe与足量Cl2、硫充分反应转移电子数相同
C.Fe3O4、FeO、Fe2O3与足量稀硝酸充分反应均生成Fe(NO3)3
D.在25 ℃时,pH=0的溶液中,Al3+、N、N、Fe2+可以大量共存
3.某黑色粉末可能是Fe3O4或Fe3O4与FeO的混合物,为进一步确认该黑色粉末的成分,下列实验方案不可行的是 ( )
A.准确称量一定质量的黑色粉末,用H2充分还原,并用干燥剂收集所得水,获得水的准确质量,进行计算
B.准确称量一定质量的黑色粉末,溶解于足量盐酸,加热蒸干溶液并在空气中灼烧至质量不变,称量所得粉末质量,进行计算
C.准确称量一定质量的黑色粉末,用CO充分还原,在CO气流中冷却后准确称量剩余固体的质量,计算
D.准确称量一定质量的黑色粉末,与一定量铝粉混合后加热,充分反应后冷却,准确称量剩余固体质量,进行计算
4.[2024·广东佛山质检] 一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示,下列说法错误的是 ( )
A.配制FeSO4溶液时需加入稀硫酸
B.实验时先注入稀硫酸,再注入NaOH溶液和FeSO4溶液
C.装置N的作用是液封,并判断装置M中的空气是否排尽
D.用铁粉代替Na2CO3粉末,也能排尽装置内的空气
5.[2024·山东青岛二模] Fe3O4磁性材料应用广泛,制备流程如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.“产物1”需要密封保存,防止氧化
B.“釜B”中主要反应的化学方程式为4FeCl2+4CaO+O2+6H2O4CaCl2+4Fe(OH)3
C.“产物1”与“产物2”中参与生成Fe3O4反应的物质的物质的量之比为2∶1
D.“分散剂”可破坏形成的胶体来促进氧化
考点二 Fe2+和Fe3+的性质及检验
6.[2024·辽宁沈阳模拟] 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 ( )
选项 X Y Z
A FeCl2溶液 FeCl3 Cl2
B FeCl3溶液 CuCl2 Fe
C Fe Al NaOH溶液
D FeSO4溶液 Fe2(SO4)3 Cu
7.实验小组用过量FeCl3溶液处理覆铜板得到浸出液,并对其中的物质进行回收,流程如图所示。下列有关说法正确的是 ( )
A.浸出液呈中性 B.滤渣只有铜粉
C.用KSCN溶液检验是否“氧化”完全 D.溶液a回收后可用于处理覆铜板
8.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )
选项 操作和现象 结论或目的
A 向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加2~3滴KSCN溶液,溶液呈红色 红砖中含有氧化铁
B 向CO还原Fe2O3得到的黑色固体中加入盐酸,溶解后再加入KSCN溶液,溶液不显红色 黑色固体中没有Fe3O4
C 取少量Fe(NO3)2试样加水溶解,加稀硫酸酸化,滴加KSCN溶液,溶液变为红色 该Fe(NO3)2试样已经变质
D 向某溶液中加入H2O2,然后再加入KSCN溶液变红色 原溶液中含有Fe2+
9.[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++Fe3Fe2+
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
考点三 铁及其化合物间的转化
10.A、B、C三种物质中均含有同一种元素M,它们之间的转化关系如图所示。A为一种金属单质,其产量直接关系国民经济命脉。反应①②③均为化合反应,反应④为置换反应。下列有关说法不正确的是( )
A.反应①中所加试剂可能是氯气
B.反应③中需要加入具有氧化性的试剂
C.A与稀硝酸反应一定能实现元素M在反应①中发生的价态变化
D.元素M在反应②中发生的价态变化能通过加碘化钾溶液实现
11.[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
12.[2024·山东济南模拟] 微生物法浸出黄铜矿(CuFeS2,其中Cu为+2价)中铜元素的过程如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.该方法的原料只有黄铜矿和氧气
B.Fe2(SO4)3和H2SO4可以循环利用
C.微生物在整个转化过程中起催化作用
D.当黄铜矿中的铁元素全部转化为Fe3+时,生成2 mol S同时消耗4.25 mol O2
13.[2024·湖北黄石重点校联考] 实验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成分为铁的氧化物,还含有少量CaO等)制备软磁性材料α-Fe2O3,其主要实验流程如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.“酸浸”时,可通过适当加快搅拌速度来提高铁元素浸出效率
B.“还原”过程中除生成Fe2+外,还会生成H2
C.“除杂”时,向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液,使Ca2+转化为CaF2沉淀除去
D.“沉铁”时加入过量NaHCO3溶液,生成FeCO3沉淀的离子方程式为Fe2++HCH++FeCO3↓
考点四 铁及其化合物综合考查
14.[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-+H2O
C.“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
15.某化学学习小组同学学习了铁元素的“价—类”二维图后,对铁及其化合物进行了探究。
探究一:对“铁与水蒸气反应”的产物进行检验:
(1)①铁与水蒸气反应的化学方程式为 。
②某同学利用磁铁成功吸引反应后的产物,以此确定产物中有未反应的铁单质,请对此结论进行简要分析: 。
探究二:向氯化铁溶液中滴加几滴KSCN溶液后,滴加过氧化氢溶液,红色褪去。已知红色褪去的同时有气体生成,经检验为O2。小组同学对红色褪去的原因提出了三种假设:
(2)假设Ⅰ:H2O2还原Fe3+,使其转变为Fe2+;
假设Ⅱ:H2O2分解生成O2,O2氧化KSCN;
假设Ⅲ: 。
并对假设进行了以下实验探究:
实验①:取三份褪色后溶液,第一份滴加FeCl3溶液,
无明显变化;第二份滴加KSCN溶液,溶液出现红色;第三份滴加稀盐酸和BaCl2溶液,产生白色沉淀。
实验②:另取同浓度的FeCl3溶液滴加2滴KSCN溶液,溶液变红,再通入O2,无明显变化。
(3)实验结论:实验①说明假设 不正确;实验②的目的是 ;由实验①②得出假设 是正确的。
16.[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)。
(2)红渣研细的目的是 。
(3)“还原”时,生成S单质的反应的化学方程式为 。
(4)工序①得到绿矾(FeSO4·7H2O)和母液,则工序①的操作名称为 。
(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。
(6)沉铁工序产生的白色沉淀 Fe(NH4)2[Fe(CN)6]中Fe 的化合价为 ,氧化工序发生反应的离子方程式为 。
