2022年高考化学二轮复习讲义第3讲 铁及其重要化合物（教案）

第3课时　必备知识——铁及其重要化合物知识清单[重要物质]①铁；②铁的氧化物(FeO、Fe2O3和Fe3O4)；③铁的氢氧化物[Fe(OH)2和Fe(OH)3]；④铁盐和亚铁盐[基本规律]①“铁三角”之间的转化规律；②Fe2＋和Fe3＋的检验方法知识点1　铁的氧化物和氢氧化物1．铁的存在及性质(1)铁的存在(2)铁的物理性质颜色状态导电、导热性、延展性特性地壳含量银白色固体良好被磁铁吸引占第4位(3)从原子结构角度认识铁的化学性质铁元素在元素周期表中处于第四周期第Ⅷ族，其原子结构示意图为，最外层有2个电子，在反应中易失去电子，故铁单质的化学性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。①与非金属的反应与O2反应常温铁锈(成分为Fe2O3·xH2O)点燃3Fe＋2O2Fe3O4与Cl2反应点燃2Fe＋3Cl22FeCl3与S、I2反应Fe＋SFeS、Fe＋I2FeI2 ②与H2O(g)反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。③与酸的反应与H＋反应Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑与稀HNO3反应过量Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O少量3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O与浓H2SO4、浓HNO3反应常温下钝化，加热分别生成SO2、NO2④与盐(Cu2＋、Fe3＋)的反应：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。铁是变价金属元素，与弱氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3＋。2．列表比较铁的三种氧化物的性质FeOFe2O3Fe3O4俗称——铁红磁性氧化铁颜色、状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体物质类别碱性氧化物不是碱性氧化物铁的价态＋2价＋3价＋2价，＋3价与H＋的反应(写离子方程式)FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O共同性质高温时，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，生成单质铁①FeO和Fe3O4与HNO3反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋。②Fe2O3、Fe3O4与HI反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe3＋被I－还原为Fe2＋。3．列表比较铁的两种氢氧化物的性质Fe(OH)2Fe(OH)3颜色、状态白色固体红褐色固体溶解性难溶于水难溶于水与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋Fe(OH)3＋3H＋=== (写离子方程式)===_Fe2＋＋2H2OFe3＋＋3H2O热稳定性2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O制备方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↓二者的转化在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3①Fe(OH)2与稀硝酸反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe2＋与NO、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，还考虑Fe3＋被I－还原为Fe2＋。[通关1](易错排查)判断正误(1)(2019·海南卷)Fe3O4和Pb3O4中的金属都呈现两种价态(√)(2)(2019·天津卷)将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2(√)(3)(2019·江苏卷)稀硫酸具有酸性，可用于除去铁锈(√)(4)(2018·江苏卷)在给定条件下，能实现转化关系：Fe2O3(s)Fe(s)FeCl3(aq)(×)(5)(2018·北京卷)将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中，观察到产生白色沉淀，随后变为红褐色(√)[通关2](人教必修1·P70，2题改编)把铁片放入下列溶液中，发生化学反应且溶液的质量减小的是(　　)A．稀盐酸　　　　B．CuCl2溶液C．FeCl3溶液D．Na2SO4溶液B　[铁与稀盐酸发生反应：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，消耗1molFe生成1molH2，溶液质量增重54g，A项错误；铁与CuCl2溶液发生反应：Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu，消耗1molFe析出1molCu，溶液质量减轻8g，B项正确；铁与FeCl3溶液发生反应：2FeCl3＋Fe===3FeCl2，消耗1molFe，溶液质量增加56g，C项错误；铁与Na2SO4溶液不发生反应，D项错误。][通关3](新教材链接)(人教必修第一册·P72，3题改编)下列物质中，在 一定条件下与铁反应，且铁元素的化合价能变为＋2价的是(　　)①氯化铁溶液　②氯气　③硫酸铜溶液　④稀盐酸　⑤稀硝酸A．①②③　　　　　　　　B．②③④C．③④⑤D．①③④⑤D　[FeCl3溶液与Fe反应生成FeCl2，①正确；铁与氯气反应生成FeCl3，②错误；CuSO4溶液与Fe发生置换反应，生成FeSO4和Cu，③正确；铁与稀盐酸反应生成FeCl2和H2，④正确；足量铁与稀硝酸反应生成Fe(NO3)2，⑤正确。][通关4](2021·湖南郴州检测)通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是(　　)选项操作、现象解释A向KI淀粉溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝Fe3＋能与淀粉发生显色反应B把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3C向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生说明Fe置换出硝酸中的氢，生成了氢气D新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐色说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3D　[Fe3＋将I－氧化生成I2，淀粉遇到I2显蓝色，并非Fe3＋能与淀粉发生显色反应，A项错误；铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，不是Fe(OH)3，B项错误；稀硝酸具有强氧化性，与铁粉反应生成NO，不产生H2，C项错误；Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3，故新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间，白色物质最终变成了红褐色，D项正确。][通关5](2021·山东实验中学检测)如下图所示，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6mol·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的操作过程_____________________________________________。(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。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，产生的H2将FeSO4溶液压入B中进行反应(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 知识点2　亚铁盐和铁盐　“铁三角”之间的转化关系1．亚铁盐和铁盐(1)亚铁盐含有Fe2＋的溶液，呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性。①氧化性：Fe2＋与Zn反应的离子方程式为Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。②还原性：Fe2＋与Cl2反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(2)铁盐①氧化性：含Fe3＋的溶液，呈黄色，Fe3＋具有较强的氧化性。Fe3＋与Cu、I－反应的离子方程式分别为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋、2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。②特性：含有Fe3＋的溶液滴加KSCN溶液时，溶液变成血红色，常利用该特征现象检验溶液中是否含有Fe3＋。2．Fe2＋、Fe3＋的检验方法(1)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＋(2)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＋①检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN－)。②Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原MnO生成Mn2＋而使溶液褪色，产生干扰)。3．“铁三角”之间的转化关系及其应用(1)“铁三角”的转化关系 完成下列转化反应的离子方程式：①将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋。②将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液，溶液变蓝：2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。③FeCl3可溶解铁片：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。④FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。⑤将FeCl2溶液滴入HNO3溶液中，有无色气体放出：3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。(2)“铁三角”转化关系的应用①判断溶液中离子能否大量共存Fe2＋具有还原性，与ClO－、MnO、NO(H＋)等离子不能大量共存。Fe3＋具有氧化性，与S2－、I－、SO等还原性离子不能大量共存；Fe3＋与HCO、CO等离子发生相互促进的水解反应而不能大量共存。②亚铁盐和铁盐溶液的配制与保存③物质的制备制备无水FeCl3：在HCl气流中加热蒸发FeCl3溶液，抑制其水解。制备Fe(OH)3胶体：向沸水中滴加饱和FeCl3溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热即可。[通关1](易错排查)判断正误(1)(2020·天津卷)FeSO4溶液与溴水反应：2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－(√)(2)(2019·全国卷Ⅱ)向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉， 充分振荡后加1滴KSCN溶液，黄色逐渐消失，加KSCN后溶液颜色不变(√)(3)(2019·北京卷)除去FeCl2溶液中的FeCl3，除杂试剂为铁粉(√)(4)(2018·全国卷Ⅱ)探究维生素C的还原性：向盛有2mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液，观察颜色变化(√)(5)(2018·江苏卷)Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2(√)[通关2](人教必修1·P63，2题改编)为了检验某FeCl2溶液中是否含有FeCl3，下列实验方案中最合理的是(　　)A．加入适量铜粉，观察溶液是否变蓝B．先滴加氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红C．滴加酸性KMnO4溶液，观察溶液是否褪色D．滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红D　[加入适量铜粉，若溶液中FeCl3含量较低，溶液不会明显变蓝，现象不明显，A项错误；先滴加氯水，可将FeCl2氧化生成FeCl3，滴加KSCN溶液，不能判断是否含有FeCl3，B项错误；Fe2＋、Cl－都能被酸性KMnO4溶液氧化，溶液褪色，不能判断是否含有FeCl3，C项错误；若FeCl2溶液中含有FeCl3，滴加KSCN溶液，溶液变成红色，实验现象最明显，该方案最合理，D项正确。][通关3](2021·江西九江检测)下列离子的检验方法合理的是(　　)A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋C　[KSCN溶液不能直接检验Fe2＋的存在，Fe2＋是否存在不确定，检验方法不合理，A项错误；Fe3＋干扰Fe2＋的检验，若原溶液中含有Fe3＋且不含Fe2＋，也会产生相同现象，检验方法不合理，B项错误；Fe3＋与OH－生成红褐色的Fe(OH)3沉淀，检验方法合理，C项正确；Mg(OH)2为白色沉淀，易被红褐色沉淀掩盖，无法确定原溶液中是否含有Mg2＋，检验方法不合理，D项错误。][通关4](新教材链接)(人教必修第一册·P72，2题改编)除去下列物质中含有的少量杂质(括号内为杂质)，写出除杂所用试剂的化学式及反应的离子方程式：所用试剂反应的离子方程式①FeCl3(FeCl2)②FeCl2(FeCl3)③FeSO4(CuSO4)④Fe(OH)3[Al(OH)3] 答案　①Cl2　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－②Fe　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋③Fe　Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu2＋④NaOH　Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O[通关5](深度思考)(全国卷Ⅱ)某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是______________________________________。(2)甲组同学取2mLFeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为________________________。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是________。(4)丙组同学取10mL0.1mol·L－1KI溶液，加入6mL0.1mol·L－1FeCl3溶液混合。分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验：①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为____________。(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为______________________________________________；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是____________________________________________________________________________；生成沉淀的原因是________________________(用平衡移动原理解释)。解析　(1)Fe2＋具有很强的还原性，易被空气中的O2氧化为Fe3＋，在FeCl2溶液中加入少量铁屑，可防止Fe2＋被氧化。(2)Fe2＋被氧化为Fe3＋，Cl2被还原为Cl－，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)O2难溶于煤油，加入煤油能隔绝空气，排除O2对实验的影响。(4)KI溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。K3[Fe(CN)6]是检验Fe2＋的试剂。实验③溶液变红，说明溶液中仍存在Fe3＋，由此可说明该氧化还原反应为可逆反应。(5)酸化的FeCl2溶液与H2O2反应，Fe2＋被氧化为Fe3＋，H2O2被还原为H2O，反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。Fe3＋对H2O2的分解起催化作用， 当反应一段时间后，会发生反应：2H2O22H2O＋O2↑，故溶液中产生气泡。由于H2O2分解反应放热，促使Fe3＋＋3H2O⇌Fe(OH)3＋3H＋平衡右移，最终出现Fe(OH)3红褐色沉淀。答案　(1)防止Fe2＋被氧化　(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)Fe2＋　Fe3＋　可逆反应　(5)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　Fe3＋催化H2O2分解产生O2　H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动训练(十四)　铁及其重要化合物1．(2021·山东聊城检测)下列说法正确的是(　　)A．Fe在高温条件下与水蒸气反应生成H2和Fe(OH)3B．Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液，溶液显红色C．FeCl3溶液蒸干、灼烧后得到FeCl3固体D．FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中可制备Fe(OH)3胶体B　[Fe与水蒸气发生的反应为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，生成产物是Fe3O4而不是Fe(OH)3，A项错误。Fe3O4与盐酸发生反应为Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O，反应所得混合液中含有Fe3＋，滴加KSCN溶液后，发生反应：Fe3＋＋3SCN－⇌Fe(SCN)3，因生成Fe(SCN)3溶液显红色，B项正确。FeCl3易发生水解反应：FeCl3＋3H2O⇌Fe(OH)3＋3HCl，溶液蒸发过程中，水解生成的HCl不断挥发，平衡正向移动，蒸干得到Fe(OH)3固体。Fe(OH)3在高温灼烧时发生分解反应，化学方程式为2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O，最终得到Fe2O3固体，C项错误。FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液发生复分解反应， 化学方程式为FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl，生成Fe(OH)3沉淀，得不到Fe(OH)3胶体，D项错误。]2．(2020·甘肃静宁模拟)下列叙述正确的是(　　)A．Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应B．足量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3C．先后将等物质的量的Fe2O3和Fe分别溶于同一稀盐酸时无气体放出D．Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3，在给定的条件下能实现转化C　[Fe与稀H2SO4反应生成FeSO4和H2，属于置换反应，但与稀HNO3反应生成NO，不是置换反应，A项错误；Fe与Cl2反应只生成FeCl3，不生成FeCl2，B项错误；先后将Fe2O3和Fe分别溶于同一稀盐酸中，由于Fe3＋的氧化性强于H＋，则依次发生反应：Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、2FeCl3＋Fe===3FeCl2，故无气体放出，C项正确；Fe2O3溶于HCl溶于得到FeCl3溶液，由于FeCl3发生水解反应，故加热FeCl3溶液不能得到无水FeCl3，D项错误。]3．(2021·黑龙江哈尔滨检测)铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示：下列说法错误的是(　　)A．将湿棉花改为浸水的尿不湿片段，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气B．用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出C．肥皂水改为吹泡泡水，收集H2效果更好，点燃效果更明显D．改进后，悬挂的磁铁能吸引铁粉，实验过程中，我们能看到具支试管中有黑色固体不断落下D　[尿不湿可吸附更多的水，且不易洒出，酒精灯改为双头可增加受热面积及尿不湿的加热温度，从而提供足够的水蒸气，A项正确；具支试管的结构中含支管，冷凝的水可从支管中流出，B项正确；泡泡水易于起泡，收集气体更容易，点燃效果更好，C项正确；磁铁可以吸引单质铁和Fe3O4，D项错误。]4．(2021·天津滨海新区四校联考)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KSCN溶液2～3滴，溶液呈红色红砖中含有氧化铁 BCO还原Fe2O3得到的黑色固体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Fe3O4C取少量Fe(NO3)2试样加水溶解，加稀H2SO4酸化，滴加KSCN溶液，溶液变为红色该Fe(NO3)2试样已经变质D向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色原溶液中含有Fe2＋A　[CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使有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项错误；NO＋H＋具有强氧化性，而Fe2＋具有还原性，两者发生氧化还原反应，有Fe3＋生成，遇KSCN溶液呈红色，不能证明样品是否变质，C项错误；若原溶液中不存在Fe2＋，存在Fe3＋，也有此现象，D项错误。]5．(2021·广东深圳三校联考)某同学用含有铁锈(Fe2O3)的废铁屑来制取氯化铁晶体的装置(省略夹持装置，气密性已检查)如图所示。下列推断不合理的是(　　)A．烧杯中H2O2溶液的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋B．A中存在氧化铁与盐酸反应生成氯化铁的反应C．B中收集到的气体是氢气D．向反应后的烧杯中通入少量SO2，则溶液颜色立即由棕黄色变为浅绿色D　[铁单质与盐酸反应只能得到Fe2＋，需要氧化剂将其氧化成Fe3＋，A项正确；氧化铁能够与盐酸发生复分解反应，B项正确；进入导气管中的气体是氢气与氯化氢，排水法收集到的气体是氢气，C项正确；SO2会与Fe3＋发生氧化还原反应生成浅绿色的Fe2＋，但SO2少量，溶液不能立即变色，D项错误。]6．(2021·河南鹤壁一中检测)硫酸亚铁的用途广泛，可以制备下图所示物质，下列说法错误的是(　　) A．Fe4(OH)2(SO4)5属于碱式盐，可用作净水剂B．与足量NH4HCO3反应的离子方程式为：2HCO＋Fe2＋===FeCO3↓＋CO2↑＋H2OC．可用稀硫酸和K3[Fe(CN)6]溶液检验铁红中是否含有FeCO3D．“冷却结晶”后的操作是过滤，“锻烧”操作的主要仪器有酒精灯、蒸发皿、玻璃棒D　[Fe4(OH)2(SO4)5电离后的阴离子为OH－和SO，阳离子为Fe3＋，属于碱式盐，其中Fe3＋可水解产生Fe(OH)3的胶体，吸附水中的杂质，可作净水剂，A项正确；FeSO4与足量NH4HCO3反应的离子方程式为：2HCO＋Fe2＋===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O，B项正确；Fe2＋能使K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，用稀硫酸和K3[Fe(CN)6]溶液检验铁红中是否含有FeCO3，若含有，溶液会生成蓝色沉淀，若不含有，则无明显现象，C项正确；“冷却结晶”后的操作是过滤，“煅烧”操作的主要仪器有酒精灯、三脚架、坩埚、泥三角、玻璃棒，D项错误。]7．(2021·河南检测)氯化铁是有机合成中常用的催化剂，下图是模拟化工厂利用工业废铁屑制备催化剂氯化铁的部分装置图，下列相关说法正确的是(　　)A．实验室也可以用装置甲制备SO2、C2H4B．实验过程中，应先让装置乙中的反应进行一段时间后，再开始装置甲中的反应C．实验过程中应该关闭弹簧夹3，让装置丙中的NaOH溶液充分吸收多余的Cl2D．反应结束后将三颈烧瓶中的溶液加热浓缩、冷却结晶，可制得氯化铁晶体B　[实验室利用乙醇与浓硫酸在170℃下发生消去反应生成乙烯，缺少温度计，A项错误；乙中铁与盐酸反应生成FeCl2，再通入甲中产生的Cl2，将FeCl2氧化为FeCl3， 减少尾气的产生，B项正确；实验过程中要打开弹簧夹3，保持与大气相通，防止装置内压强过大，发生事故，C项错误；FeCl3易发生水解反应，加热浓缩会促进其水解，得不到氯化铁晶体，D项错误。]8．(2021·黑龙江哈尔滨检测)铁粉具有平肝镇心，消痈解毒之功效，主治惊痫、癫狂、脚气冲心、贫血等。某兴趣小组探究用氢气和碳酸亚铁制取铁粉并检验反应产物，实验装置如图。下列说法不正确的是(　　)A．通过调节分液漏斗的活塞以控制①中气泡产生快慢B．装置①的作用是干燥氢气C．装置②、③中的药品分别是无水硫酸铜、碱石灰D．加热装置Y前，应先让X反应一段时间，排除装置中的空气C　[通过控制滴加稀硫酸的速率，控制①中气泡产生的快慢，A项正确；①中盛有浓硫酸，用于干燥氢气，B项正确；②中无水硫酸铜用于检验反应产生的水蒸气，③中盛有无水氯化钙，防止澄清石灰水中水蒸气进入装置②，不能用碱石灰，易吸收CO2，影响其检验，C项错误；加热Y前，要先利用产生的氢气排出装置内的空气，防止氢气混入空气，加热时引起爆炸，D项正确。]9．(2021·江西抚州七校联考)实验室测定氧化物X(FexO)的组成实验如下：下列有关说法正确的是(　　)A．样品X中氧元素的质量分数约为26.3%B．溶液Y中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝2∶1C．溶液Z中的离子只有Fe3＋和Cl－D．根据步骤Ⅰ、Ⅱ可判断X的组成为Fe0.75OA　[溶液Y中通入0.01molCl2，发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，则Y中含有0.02molFe2＋，因此X中相当于FeO的质量为0.02mol×72g/mol＝1.44g，相当于Fe2O3的质量为3.04g－1.44g＝1.6g，则有n(Fe2O3)＝0.01mol，故X可看作2FeO·Fe2O3，可看作Fe0.8O，D项错误。样品Z中氧元素的质量分数为×100%≈26.3%，A项正确；据上述分析可知，溶液Y中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶1，B项错误；步骤Ⅰ中加入足量盐酸，故溶液Z中含有Fe3＋、H＋和Cl－，C项错误。] 10．(2021·湖北荆门检测)FeCl3具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂，处理污水比FeCl3高效，且腐蚀性小。请回答下列问题：(1)FeCl3净水的原理是______________________________________________(用文字描述)。FeCl3溶液腐蚀钢铁设备，除H＋作用外，另一主要原因是(用离子方程式表示)__________。(2)工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2溶液得到FeCl3。完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式：ClO＋_____Fe2＋＋________＝_____Cl－＋____Fe3＋＋________。(3)通过控制条件，FeCl3在溶液中水解生成聚合氧化铁，离子方程式为：xFe3＋＋yH2O⇌Fex(OH)＋yH＋。欲使平衡正向移动可采用的方法是(填序号)________。a．降温　　　　　　　b．加水稀释c．加入NH4Cld．加入NH4HCO3(4)工业上常用FeCl3溶液吸收尾气中的H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解再生FeCl3并回收H2。FeCl3与H2S反应的离子方程式为________________________________________________________________________。解析　(1)FeCl3净水的原理是Fe3＋水解产生的Fe(OH)3胶体，能吸附水中悬浮的杂质。FeCl3具有较强氧化性，可与Fe反应生成FeCl3而腐蚀钢铁设备。(2)该反应中Cl元素由＋5价降低到－1价，Fe元素由＋2价升高到＋3价，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒配平可得：ClO＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2O。(3)盐类的水解反应是吸热反应，降低温度，平衡逆向移动，a错误；加水稀释，水解平衡正向移动，b正确；加入NH4Cl，NH与Fe3＋均发生水解反应，相互抑制，使Fe3＋的水解平衡逆向移动，c错误；加入NH4HCO3，H＋与HCO反应生成CO2和H2O，使Fe3＋的水解平衡正向移动，d正确。(4)FeCl3与H2S发生氧化还原反应生成FeCl2、S和HCl，离子方程式为2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。答案　(1)Fe3＋水解产生的Fe(OH)3胶体，能吸附水中悬浮的杂质　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋(2)1　6　6H＋　1　6　3H2O(3)b、d(4)2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋11．(2021·山西大同检测)γFe2O3在磁性、催化、气敏等方面用途非常广泛，以硫铁矿烧渣(含Fe2O3、SiO2、CaO、Al2O3等)为原料生产γFe2O3的流程如下： (1)“还原焙烧”时，焦炭的作用是____________________________，起还原作用的主要物质是______(填化学式)。(2)“浸取”时，为提高铁的浸取率，可采取的措施除粉碎焙烧后的熔体、适当增大硫酸的用量外，还可采取的措施有________________________(任写一条)。(3)“过滤”前，将溶液的pH调至5～5.5的目的是将Al3＋转化为___________(填化学式)。(4)“缓慢干燥”生成铁黄的化学方程式为________________________________。(5)经上述流程制得的γFe2O3中含有少量FeO和Al2O3杂质，某课题小组称取8.1380gγFe2O3样品，溶于100mL2.00mol·L－lH2SO4溶液中，完全溶解后加入过量H2O2溶液，然后加入1.00mol·L－1的NaOH溶液，生成固体的质量与加入NaOH溶液体积的关系如图，则该样品中γFe2O3的百分含量为_______(百分数保留到小数点后两位)。解析　(1)“还原焙烧”时，焦炭与氧气反应产生CO作还原剂，将Fe2O3还原，故焦炭的作用是燃烧提供热量和产生还原剂，起还原作用的主要物质是CO。(2)“浸取”时，为提高铁的浸取率，可采取的措施有粉碎焙烧后的熔体、充分搅拌(增大接触面积)、适当增大硫酸的用量、适当延长浸取时间等。(3)硫铁矿烧渣含Fe2O3、SiO2、CaO、Al2O3等，“过滤”前，将溶液的pH调至5～5.5，为了除去SiO2、CaO、Al2O3等杂质，故应将Al3＋转化为Al(OH)3沉淀。(4)FeSO4溶液加入氨水后转化为Fe(OH)2，在氧气作用下转化为铁黄(FeOOH)，故“缓慢干燥”生成铁黄的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2===4FeOOH＋2H2O。 (5)在样品中加入H2SO4溶液发生的反应为Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O、Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O、FeO＋H2SO4===FeSO4＋H2O，再加入过量H2O2溶液将Fe2＋氧化为Fe3＋。由图像可知，O→A为NaOH溶液中和过量H2SO4，A→B为Al3＋、Fe3＋生成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，B→C为Al(OH)3的溶解，最后剩余固体为Fe(OH)3。B→C固体质量减少10.9095g－10.7535g＝0.156g，即m[Al(OH)3]＝0.156g，n[Al(OH)3]＝0.002mol；根据Al元素守恒可知，Al2O3为0.001mol，其质量为0.078g。n[Fe(OH)3]＝10.7535g/(107g·mol－1)＝0.1005mol。设Fe2O3为amol，则FeO为(0.1005－2a)mol，根据反应方程式可得3a＋(0.1005－2a)mol＝0.1505mol，解得a＝0.05mol，则样品中γFe2O3的百分含量为(0.05mol×160g·mol－1)/8.1380g×100%≈98.30%。答案　(1)燃烧提供热量和产生还原剂　CO(2)充分搅拌(或适当延长浸取时间等其他合理答案)(3)Al(OH)3(4)4Fe(OH)2＋O2===4FeOOH＋2H2O　(5)98.30%12．(2021·广西检测)碳酸亚铁可用于治疗缺铁性贫血。实验室里先制得硫酸亚铁，后将硫酸亚铁与碳酸氢铵反应制得碳酸亚铁(Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O)。实验装置如下图所示(部分夹持仪器略去)。回答下列问题：(1)配制溶液所用的蒸馏水必须先除去溶解的氧气，具体方法是________________。(2)实验过程中，将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合的操作是______________________。(3)装置B中的NH4HCO3需过量的原因__________(填字母标号)。a．除去FeSO4溶液中残留的硫酸b．Fe2＋充分转化为FeCO3c．NH4HCO3溶解度比较大d．NH4HCO3受热分解损失(4)碳酸亚铁在潮湿的空气中逐渐被氧化生成氢氧化铁和一种气体， 反应的化学方程式为___________________________________________________________________________。(5)NaHCO3与NH4HCO3均可作为Fe2＋的沉淀剂，但更常用NH4HCO3，理由是________________________________________________(写出一点即可)。(6)设计实验检验制得的产品中是否含Fe2＋：____________________________________。解析　打开活塞K1、K3，A中稀硫酸和Fe反应生成硫酸亚铁和氢气，关闭K1、K3打开K2，通过气体压强使硫酸亚铁溶液进入B装置，B装置中发生反应Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O，生成的二氧化碳及A中的氢气通过C检验。(1)氧气在蒸馏水中的溶解度随着温度的升高而降低，所以配制溶液所用的蒸馏水必须先除去溶解的氧气，具体方法是将蒸馏水煮沸后迅速冷却。(2)关闭K1、K3打开K2，生成的气体使A中压强增大，通过气体压强使硫酸亚铁溶液进入B装置。(3)NH4HCO3能和稀硫酸反应而除去氢离子，将亚铁离子转化为FeCO3，且NH4HCO3受热易分解，故选取a、b、d。(4)碳酸亚铁在潮湿的空气中逐渐被氧化生成氢氧化铁和一种气体，根据元素守恒确定生成气体成分为二氧化碳，反应方程式为4FeCO3＋6H2O＋O2===4Fe(OH)3＋4CO2。(5)NH离子水解生成氢离子，降低溶液的pH，减少副产物氢氧化亚铁生成，且过量时易除去，故选取NH4HCO3。(6)Fe2＋离子常用铁氰化钾溶液检验，能和铁氰化钾溶液生成特征蓝色沉淀，其检验方法为：取少量样品于试管中，加入铁氰化钾溶液，如果不生成蓝色沉淀，则说明不含Fe2＋离子，否则含有Fe2＋离子。答案　(1)将蒸馏水煮沸后迅速冷却　(2)关闭K1、K3打开K2　(3)a、b、d(4)4FeCO3＋6H2O＋O2===4Fe(OH)3＋4CO2(5)铵根离子水解生成氢离子，降低溶液的pH，减少副产物氢氧化亚铁生成，且过量时易除去(6)取少量样品于试管中，加入适量的稀硫酸溶解加入铁氰化钾溶液，如果不生成蓝色沉淀，则说明不含亚铁离子，否则含有亚铁离子13．(2021·辽宁沈阳六校联考)文献记载：HNO3与铁反应能产生H2，某小组进行如下实验。实验Ⅰ：20℃，将过量铁粉溶于0.5mol·L－1HNO3中，立即有无色气体生成，充分反应后，溶液几乎无色。(1)检验气体：方法如下图所示。 确认气体是H2，不含NO。实验证据是_____________________________。(2)检验溶液：取上层清液，等分两份①向一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液，________________(填现象)，说明含有Fe2＋。②向另一份加入NaOH溶液，产生灰绿色沉淀；加热至沸，有刺激性气味气体逸出，用湿润红色石蕊试纸检验，试纸变蓝。综合①、②，说明实验Ⅰ中发生的反应有Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，另外还有_____________________________。(3)对H2产生的原因提出假设：HNO3中H＋的氧化性大于NO，验证如下：实验Ⅱ：将铜粉溶于0.5mol/LHNO3中。证实假设不成立，实验证据是____________________。(4)重新假设：H＋的还原速率大于NO的还原速率。改变条件重复实验Ⅰ，向2mL0.5mol·L－1HNO3中加入过量铁粉，结果如下：实验序号ⅢⅣⅤ温度20℃40℃60℃生成H2体积6.0mL3.4mL2.6mL现象溶液几乎无色溶液略显黄色溶液显黄色经检验，实验Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ中，NO的还原产物与实验Ⅰ相同。①根据实验现象，能否确定假设成立？____________________________。②从反应速率的角度解释温度升高H2体积减少的原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)改用3mol/LHNO3与过量铁粉反应，HNO3的还原产物主要是NO。综上所述，有利于金属与硝酸反应生成氢气的条件是______________________。解析　(1)根据H2、NO的特征性质进行检验，无色气体通入空气中，气体未变成红棕色，说明不含NO。肥皂液中产生大量气泡，点燃肥皂泡，发生爆鸣声，证明气体是H2。(2)①若溶液中含有Fe2＋，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀。②加入NaOH溶液，产生灰绿色沉淀；加热至沸，有刺激性气味气体逸出，用湿润红色石蕊试纸检验，试纸变蓝，则该气体的NH3，说明Fe与HNO3反应时，NO被还原生成NH， 结合得失电子守恒、原子守恒及电荷守恒写出离子方程式：4Fe＋NO＋10H＋===4Fe2＋＋NH＋3H2O。(3)若HNO3中H＋的氧化性大于NO，将铜粉溶于0.5mol/LHNO3中，由于铜是不活泼金属，NO不发生反应，而实际上反应产生的气体遇空气变成红棕色，溶液变成蓝色，故假设不成立。(4)根据表中实验现象，不能确定假设成立，其原因是温度升高，H＋、NO的还原速率均增大，NO的还原速率增大的更多，H＋同时被消耗，H＋得电子的机会减少，导致产生H2的体积减少。(5)改用3mol/LHNO3与过量铁粉反应，HNO3的还原产物主要是NO，对比表中实验现象得出，硝酸的浓度较低、温度较低有利于金属与硝酸反应生成氢气。答案　(1)气体遇空气未见红棕色；点燃肥皂泡，发出爆鸣声(2)①产生蓝色沉淀　②4Fe＋NO＋10H＋===4Fe2＋＋NH＋3H2O(3)没有H2产生，溶液变蓝(4)①不能确定②温度升高，H＋、NO的还原速率均增大，NO的还原速率增大的更多，H＋同时被消耗，H＋得电子的机会减少，导致产生H2的体积减少(5)较低温度、低浓度硝酸14．(2021·山东日照检测)如图是铁与水蒸气反应的实验装置。在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒(石棉绒是耐高温材料，与水、铁不反应)的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下铁与水蒸气反应的实验。(1)已知该实验反应的反应方程式为：____Fe＋____H2O(g)____Fe3O4＋____H2(请配平)。(2)仪器a的名称是________。 (3)某同学为了研究一定时间内铁粉的转化率，设计了如下实验：准确称量一定质量的铁粉进行反应，测量反应后生成气体的体积，计算铁粉的转化率。①该同学应该先点燃________(填“A”或“B”)处的酒精灯(或酒精喷灯)，测量气体体积不可以选用上图中________(填“甲”“乙”或“丙”)装置。②称取5.6g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热反应一段时间。若测出的气体体积在标准状况下为0.448L，则铁粉的转化率为________。(4)将硬质玻璃管中反应后的固体混合物全部取出置于烧杯中，加入足量的盐酸溶解并过滤，为探究反应后溶液中可能的阳离子，小林同学进行如下实验，请你将下表补充完整：步骤现象解释(用离子方程式表示)结论Ⅰ.取样，滴加KSCN溶液溶液不变红色①Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O②____________Ⅲ.反应后的溶液中阳离子为____________Ⅱ.取样，滴加NaOH溶液刚开始无明显现象，一段时间后先出现______色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为________色①____________②Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓③4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3解析　(3)①高温下铁和水蒸气反应，所以装置A处加热产生水蒸气，再点燃B装置处的酒精灯，甲中导气管位置错误，排水量气不能排除水，不可以测量生成氢气的体积，乙丙都可以利用装置测定生成气体的体积。②称取5.6g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热反应一段时间。若测出的气体体积在标准状况下为0.448L，生成的气体是氢气，物质的量为0.02mol，依据反应的化学方程式得到反应铁的质量为0.02mol×＝0.015mol，质量是0.015mol×56g/mol＝0.84g，则铁粉的转化率为0.84g/5.6g×100%＝15%。(4)向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变红色，溶液中不存在铁离子，这说明铁过量，生成的铁离子被铁还原生成亚铁离子，离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；取样，滴加NaOH溶液，刚开始无明显现象，说明盐酸过量，首先发生中和反应，方程式为OH－＋H＋===H2O；根据离子方程式可知有氢氧化亚铁生成，又因为氢氧化亚铁易被氧化，所以实验现象是一段时间后先出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，根据以上分析可知反应后的溶液中阳离子为H＋、Fe2＋。答案　(1)3　4　1　4　(2)干燥管　(3)A　甲　15%　(4)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋　白　红褐　OH－＋H＋===H2O　H＋、Fe2＋