第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
课时2 铁的重要化合物
1.《管子 地数篇》记载：“山上有慈石(即磁石)者，其下有铜金”，是世界上对磁石的最早记载。磁石的主要成分是（ ）。
A. Fe3O4 B. Fe2O3 C. FeO D. Fe2(SO4)3
2.是一种重要的铁的氧化物，在生活、生产中有重要用途。以下有关的说法中，正确的是（ ）。
A. 可用于工业炼铁 B. 俗称磁性氧化铁
C. 可用作黑色颜料 D. 可用于人体补铁
3.是一种新型非氯高效消毒剂，常用于工业废水与城市生活污水的处理，具有强氧化性，其制备的流程如下：
能溶于水，微溶于浓KOH溶液，“转化1”有生成。下列有关说法错误的是（ ）。
A. 是一种良好的氧化剂
B. “转化1”中氧化产物和还原产物的物质的量之比为
C. “转化2”控制在某温度下进行，则该温度下溶解度：
D. “过滤”需用浓KOH溶液洗涤粗产品
4.价类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型和工具。图1为某常见金属单质及其部分化合物的价类二维图。下列推断不合理的是（ ）。
A. C是一种具有磁性的黑色晶体
B. 在H盐溶液中加入少量Zn，可置换出A单质
C. 在G的溶液中滴加双氧水，再滴加KSCN溶液，溶液变成红色
D. 可通过图2装置制备物质E，且较长时间不易被氧化
5.同学们在实验室里用如图装置制取，下列说法正确的是（ ）。
A. 溶液的颜色为浅绿色 B. 胶头滴管不应该插入液面以下
C. 可将植物油换成酒精进行实验 D. 生成的白色沉淀迅速变成灰绿色
6.部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是（ ）。
A. 可与反应生成
B. 既可被氧化，也可被还原
C. 可将加入浓碱液中制得的胶体
D. 可存在的循环转化关系
7. 电子工业中常用溶液作刻蚀液将覆铜板上不需要的腐蚀，某兴趣小组欲回收利用酸性刻蚀废液(含等)中的和，设计了如下流程。下列说法错误的是（ ）。
A. 氧化剂V可以选择或盐酸酸化的
B. 固体Y与盐酸反应过滤得到的母液可以合并到溶液Z中以提高利用率
C. 向溶液Z中加入溶液，溶液变红
D. 气体X与反应得到的产物与粉在高温下可以反应生成气体和
8.打印机墨粉中的含量是衡量墨粉质量优劣的重要指标之一，为测定某墨粉中的含量，同学们在化学实验室中进行了如下实验。(已知：墨粉中除外，其余成分既不含铁元素，也不溶于水、不与酸反应)
（1）检验：
【实验原理】
【实验操作】取第一份溶液少许，向其中滴加紫色的酸性溶液，振荡，观察到溶液紫色_______。
【实验结论】溶液中含，同时证明具有_______性。
（2）测定的含量：
①加入足量氯水的目的是_______，有关反应的离子方程式是______________________。
②加入足量NaOH溶液后观察到的现象是__________________________________________。
③加热时发生反应的化学方程式是___________________________。
9. 某化学研究小组在实验室用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2)为原料制得FeSO4，并进一步制备LiFePO4。流程如图：(SiO2不与稀硫酸反应)
（1）“酸浸”后所得溶液中含有的阳离子主要有_____。
（2）将“氧化”的反应补充完整：_____Fe2++_____H++_____H2O2===_____Fe3++_____H2O。
（3）“还原”反应的化学方程式是______________________________；若生成了15.8gLiFePO4，则参与反应的LiI的物质的量为_____mol。
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10. （2023·浙江1月）探究铁及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是（ ）。
选项 实验方案 现象 结论
A 往溶液中加入片 短时间内无明显现象 的氧化能力比弱
B 往溶液中滴加溶液，再加入少量固体 溶液先变成血红色后无明显变化 与的反应不可逆
C 将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，滴加溶液 溶液呈浅绿色 食品脱氧剂样品中没有价铁
D 向沸水中逐滴加5~6滴饱和溶液，持续煮沸 溶液先变成红褐色再析出沉淀 先水解得再聚集成沉淀1. 《管子 地数篇》记载：“山上有慈石(即磁石)者，其下有铜金”，是世界上对磁石的最早记载。磁石的主要成分是（ ）。
A. Fe3O4 B. Fe2O3 C. FeO D. Fe2(SO4)3
【答案】A
【解析】磁石具有磁性，而Fe3O4又称为磁性氧化铁，具有磁性，故磁石的主要成分是Fe3O4，故选A。
2. 是一种重要的铁的氧化物，在生活、生产中有重要用途。以下有关的说法中，正确的是（ ）。
A. 可用于工业炼铁 B. 俗称磁性氧化铁
C. 可用作黑色颜料 D. 可用于人体补铁
【答案】A
【解析】工业上利用和碳冶炼铁，A正确；俗称铁红，磁性氧化铁为，B错误；为红色固体，可用作红色颜料，C错误；常用的有富马酸亚铁颗粒或者是硫酸亚铁片，右旋糖酐铁等，中铁为+3价，不可用于人体补铁，D错误。
3. 是一种新型非氯高效消毒剂，常用于工业废水与城市生活污水的处理，具有强氧化性，其制备的流程如下：
能溶于水，微溶于浓KOH溶液，“转化1”有生成。下列有关说法错误的是（ ）。
A. 是一种良好的氧化剂
B. “转化1”中氧化产物和还原产物的物质的量之比为
C. “转化2”控制在某温度下进行，则该温度下溶解度：
D. “过滤”需用浓KOH溶液洗涤粗产品
【答案】B
【解析】根据信息可知转化1发生的主要反应是：；得到的再转化2转化为溶解度更小的沉淀析出，再经过滤得到粗产品。中铁元素为+6价，容易得电子体现氧化性，推测是一种良好的氧化剂，A正确； “转化1”中氧化产物是和还原产物是，据反应可知氧化产物和还原产物的物质的量之比为，B错误；“转化2”控制在某温度下进行，析出的是溶解度更小的，则该温度下溶解度：，C正确；因为能溶于水，微溶于浓KOH溶液，所以“过滤”需用浓KOH溶液洗涤粗产品，可以减少的溶解损失，D正确。
4. 价类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型和工具。图1为某常见金属单质及其部分化合物的价类二维图。下列推断不合理的是（ ）。
A. C是一种具有磁性的黑色晶体
B. 在H盐溶液中加入少量Zn，可置换出A单质
C. 在G的溶液中滴加双氧水，再滴加KSCN溶液，溶液变成红色
D. 可通过图2装置制备物质E，且较长时间不易被氧化
【答案】B
【解析】根据该金属元素的价类二维图，该元素的化合价有0、+2、+3价，可知该元素为Fe，A为铁单质、B为FeO，C为Fe3O4，D为Fe2O3，E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，G为亚铁盐，H为铁盐。C为Fe3O4，俗名磁性氧化铁，是一种具有磁性的黑色晶体，A正确；H为铁盐，加入少量Zn，发生的反应：2Fe3++Zn=2Fe2++Zn2+，不能置换出Fe，B错误；G为亚铁盐，滴加双氧水，生成铁盐，再滴加KSCN溶液，溶液变成红色，C正确；图2装置A中稀硫酸和铁粉反应生成氢气和FeSO4，氢气可以将装置中的空气排尽，且可以使A中压强增大，从而将FeSO4溶液压入B管中，与NaOH溶液反应形成Fe(OH)2，D正确。
5. 同学们在实验室里用如图装置制取，下列说法正确的是（ ）。
A. 溶液的颜色为浅绿色 B. 胶头滴管不应该插入液面以下
C. 可将植物油换成酒精进行实验 D. 生成的白色沉淀迅速变成灰绿色
【答案】A
【解析】含Fe2+的溶液的颜色为浅绿色，A正确；胶头滴管应该插入液面以下，隔离氧气，防止氢氧化亚铁被氧化，B错误；酒精溶于水，不能起到隔绝空气的作用，C错误；因隔绝空气，生成的氢氧化亚铁不被氧化，可稳定存在，颜色为白色，D错误。
6. 部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是（ ）。
A. 可与反应生成
B. 既可被氧化，也可被还原
C. 可将加入浓碱液中制得的胶体
D. 可存在的循环转化关系
【答案】C
【解析】图中所示铁元素不同化合价的物质：a为Fe，b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(II)的盐类物质，c为Fe(OH)2，e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(III)的盐类物质，d为Fe(OH)3。Fe与Fe(III)的盐类物质可发生反应生成Fe(II)的盐类物质，如Fe+2FeCl3===3FeCl2，A不符合题意；Fe(II)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，B不符合题意；Fe(III)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体操作为向沸水中滴加饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，C符合题意；转化如，D不符合题意。
7. 电子工业中常用溶液作刻蚀液将覆铜板上不需要的腐蚀，某兴趣小组欲回收利用酸性刻蚀废液(含等)中的和，设计了如下流程。下列说法错误的是（ ）。
A. 氧化剂V可以选择或盐酸酸化的
B. 固体Y与盐酸反应过滤得到的母液可以合并到溶液Z中以提高利用率
C. 向溶液Z中加入溶液，溶液变红
D. 气体X与反应得到的产物与粉在高温下可以反应生成气体和
【答案】C
【解析】酸性刻蚀废液加入过量铁粉，和氢离子反应生成氢气X，和铜离子反应生成铜，固体Y为铜和铁，加入盐酸反应过滤后固体为铜；铁粉和铁离子反应生成亚铁离子，溶液Z中含有亚铁离子、氯离子，加入氧化剂生成铁离子。氧化剂V可以选择或盐酸酸化的，将亚铁离子氧化为铁离子，A正确；固体Y与盐酸反应过滤得到的母液含有亚铁离子，可以合并到溶液Z中以提高利用率，B正确；溶液Z中不含有铁离子，加入溶液，溶液不变红，C错误；氢气与反应得到的产物水与粉在高温下可以反应生成气体氢气和，D正确。
8. 打印机墨粉中的含量是衡量墨粉质量优劣的重要指标之一，为测定某墨粉中的含量，同学们在化学实验室中进行了如下实验。(已知：墨粉中除外，其余成分既不含铁元素，也不溶于水、不与酸反应)
（1）检验：
【实验原理】
【实验操作】取第一份溶液少许，向其中滴加紫色的酸性溶液，振荡，观察到溶液紫色_______。
【实验结论】溶液中含，同时证明具有_______性。
（2）测定的含量：
①加入足量氯水的目的是_______，有关反应的离子方程式是_______。
②加入足量NaOH溶液后观察到的现象是_______。
③加热时发生反应的化学方程式是_______。
【答案】（1）褪去 还原
（2）①将溶液中的全部转化为 ②产生红褐色沉淀，黄色溶液变为无色 ③
【解析】（1）已知反应：，故取第一份溶液少许，向其中滴加紫色的酸性溶液，振荡，观察到溶液紫色褪去，Fe元素化合价升高，被氧化，具有还原性，故可以得出实验结论：溶液中含，同时证明具有还原性。（2）
①氯气可以将氧化为，则加入足量氯水的目的是将溶液中的全部转化为，反应的离子方程式是。②加入足量NaOH溶液，与氢氧根离子结合生成沉淀，故观察到的现象是产生红褐色沉淀，黄色溶液变为无色。③加热时发生分解反应，反应的化学方程式是。
9. 某化学研究小组在实验室用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2)为原料制得FeSO4，并进一步制备LiFePO4。流程如图：(SiO2不与稀硫酸反应)
（1）“酸浸”后所得溶液中含有的阳离子主要有_____。
（2）将“氧化”的反应补充完整：_____Fe2++_____H++_____H2O2===_____Fe3++_____H2O。
（3）“还原”反应的化学方程式是_____；若生成了15.8 g LiFePO4，则参与反应的LiI的物质的量为_____mol。
【答案】（1）H+、Fe2+、Fe3+ （2）2 2 1 2 2 （3）2LiI+2FePO4===2LiFePO4+I2 0.1
【解析】硫铁矿烧渣的主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2，加入足量的稀硫酸酸浸，SiO2不与稀硫酸反应，Fe2O3、FeO与稀硫酸反应生成硫酸铁、硫酸亚铁，过滤，滤渣A为SiO2，在滤液中加入过氧化氢氧化亚铁离子生成铁离子，加入磷酸沉铁生成FePO4沉淀，LiI将FePO4还原生成LiFePO4。（1）由分析知，“酸浸”后所得溶液中含有的阳离子主要有H+、Fe2+、Fe3+。（2）根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒配平 “氧化”的反应方程式为2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O。（3）LiI将FePO4还原生成LiFePO4。“还原”反应的化学方程式是2LiI+2FePO4===2LiFePO4+I2；15.8 g LiFePO4物质的量为0.1 mol，由方程式的系数可知，参与反应的LiI的物质的量为0.1 mol。
真题链接
10. 探究铁及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是（ ）。
选项 实验方案 现象 结论
A 往溶液中加入片 短时间内无明显现象 的氧化能力比弱
B 往溶液中滴加溶液，再加入少量固体 溶液先变成血红色后无明显变化 与的反应不可逆
C 将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，滴加溶液 溶液呈浅绿色 食品脱氧剂样品中没有价铁
D 向沸水中逐滴加5~6滴饱和溶液，持续煮沸 溶液先变成红褐色再析出沉淀 先水解得再聚集成沉淀
【答案】D
【解析】FeCl2溶液中加入Zn片：，溶液由浅绿色变为无色，Fe2+的氧化能力比Zn2+强，A错误；溶液变成血红色的原因：，与和K+无关，B错误；铁离子可能先与单质铁生成亚铁离子，则溶液呈绿色，C错误；向沸水中滴加饱和氯化铁溶液，制取Fe(OH)3胶体，继续加热则胶体因聚沉变为沉淀，D正确。
