學(xué)習(xí)任務(wù)1　鐵及其重要化合物

一、鐵元素及其原子結(jié)構(gòu)
1．鐵位于周期表中第四周期Ⅷ族，是一種應(yīng)用最廣泛的過(guò)渡金屬元素；鐵元素是一種典型的變價(jià)金屬元素。
2．原子結(jié)構(gòu)

二、鐵單質(zhì)
1.物理性質(zhì)
純鐵具有金屬的共性，如具有銀白色金屬光澤，具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性，具有能被磁鐵吸引的特征。
2.化學(xué)性質(zhì)
鐵元素性質(zhì)活潑，有較強(qiáng)的還原性，主要化合價(jià)為＋2價(jià)和＋3價(jià)。

(1)與非金屬單質(zhì)反應(yīng)
①與O2反應(yīng)
常溫：鐵在潮濕的空氣中被腐蝕生成鐵銹，其主要成分為Fe2O3·xH2O。
點(diǎn)燃(化學(xué)方程式)：3Fe＋2O2Fe3O4。
②與Cl2反應(yīng)(化學(xué)方程式)：2Fe＋3Cl22FeCl3。
③與S反應(yīng)(化學(xué)方程式)：Fe＋SFeS。
(2)與水反應(yīng)
常溫下鐵與水不反應(yīng)，高溫下與水蒸氣反應(yīng)(化學(xué)方程式)：3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2。
(3)與酸反應(yīng)
①與非氧化性酸反應(yīng)(離子方程式)：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
②與氧化性酸反應(yīng)：遇冷的濃硫酸或濃硝酸發(fā)生鈍化，與稀硝酸或在加熱條件下與濃硫酸、濃硝酸反應(yīng)，但無(wú)H2產(chǎn)生。
a.Fe與過(guò)量稀HNO3反應(yīng)(離子方程式)：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O；
b.Fe與少量稀HNO3反應(yīng)(離子方程式)：3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。
(4)與鹽溶液反應(yīng)
①與CuSO4溶液反應(yīng)(離子方程式)：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。
②與FeCl3溶液反應(yīng)(離子方程式)：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
三、鐵的氧化物
化學(xué)式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
－
鐵紅
磁性氧化鐵
顏色狀態(tài)
黑色粉末
紅棕色粉末
黑色晶體(有磁性)
溶解性
難溶于水
難溶于水
難溶于水
鐵元素的化合價(jià)
＋2
＋3
＋2，＋3
穩(wěn)定性
不穩(wěn)定
穩(wěn)定
穩(wěn)定
與H＋反應(yīng)的
離子方程式
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
四、鐵的氫氧化物
化學(xué)式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
顏色狀態(tài)
白色固體
紅褐色固體
與鹽酸反應(yīng)
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
受熱分解
－
2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
制備
可溶性亞鐵鹽與堿溶液反應(yīng)：
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
可溶性鐵鹽與堿溶液反應(yīng)：
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
二者的關(guān)系
在空氣中，F(xiàn)e(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現(xiàn)象是白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
五、亞鐵鹽
1.氧化性和還原性
含有Fe2＋的溶液呈淺綠色，F(xiàn)e2＋處于鐵的中間價(jià)態(tài)，既有氧化性，又有還原性，其中以還原性為主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表現(xiàn)還原性。
Fe2＋的酸性溶液與H2O2反應(yīng)的離子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
2.可水解
Fe(OH)2是弱堿，含F(xiàn)e2＋的鹽(如硫酸亞鐵)溶液呈酸性。配制硫酸亞鐵溶液時(shí)常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量鐵粉防止Fe2＋被氧化。
六、鐵鹽
1.氧化性
含有Fe3＋的溶液呈黃色，F(xiàn)e3＋處于鐵的高價(jià)態(tài)，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表現(xiàn)氧化性。
(1)Fe3＋與S2－、I－、HS－、SO等具有較強(qiáng)還原性的離子不能大量共存。
(2)Fe3＋可腐蝕印刷電路板上的銅箔，反應(yīng)的離子方程式為Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。
2.易水解
Fe(OH)3是很弱的堿，且溶度積很小，因而Fe3＋極易水解，只能存在于酸性較強(qiáng)的溶液中。
(1)利用Fe3＋易水解的性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)室可將飽和FeCl3溶液滴入沸水中制取氫氧化鐵膠體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeCl3＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3HCl。
(2)利用Fe3＋易水解的性質(zhì)，工業(yè)上常用調(diào)節(jié)pH的方法除去溶液中的鐵離子。
(3)利用Fe3＋易水解的性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)室配制氯化鐵溶液，通常將氯化鐵固體先溶于較濃的鹽酸中，然后再稀釋至所需濃度。
(4)Fe3＋與HCO、CO、ClO－等水解呈堿性的離子不能大量共存。

1.判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。
(1)(2019·高考全國(guó)卷Ⅱ，10D)向盛有FeCl3 溶液的試管中加過(guò)量鐵粉，充分振蕩后溶液黃色逐漸消失，加1滴KSCN溶液，溶液顏色不變。(　　)
(2)(2018·高考全國(guó)卷Ⅱ，13B)為探究維生素C的還原性，可向盛有2 mL黃色氯化鐵溶液的試管中滴加濃的維生素C溶液，觀察顏色變化。(　　)
(3)(2018·高考北京卷改編)K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液。向Fe(OH)3和過(guò)量KOH溶液的混合物中通入氯氣，得到紫色固體的反應(yīng)為3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O。(　　)
(4)(2017·高考天津卷改編)可以用可溶性的鐵鹽處理水中的懸浮物。(　　)
(5)(2017·高考江蘇卷)在給定條件下，F(xiàn)eFeCl2Fe(OH)2所表示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化能實(shí)現(xiàn)。(　　)
(6)1 mol Fe溶于過(guò)量硝酸，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA。(　　)
答案：(1)√　(2)√　(3)√　(4)√　(5)×　(6)×
2.鐵有＋2、＋3價(jià)兩種價(jià)態(tài)，單質(zhì)鐵與___________(填下列編號(hào)，下同)反應(yīng)時(shí)只生成＋3價(jià)鐵；與___________反應(yīng)時(shí)只生成＋2價(jià)鐵；與___________反應(yīng)時(shí)既生成＋2價(jià)鐵又生成＋3價(jià)鐵。
供選試劑：①Cl2　②O2?、跦2O(g)?、躍　⑤鹽酸
⑥稀硝酸(足量)?、呦×蛩帷、郈uSO4溶液　⑨FeCl2溶液
答案：①⑥?、堍茛撷唷、冖?br />

鐵及其化合物的性質(zhì)與計(jì)算
宏觀辨識(shí)與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知
1.(教材改編題)下列有關(guān)鐵及其化合物的說(shuō)法中不正確的是 (　　)
A.工業(yè)上在高溫下用CO還原含F(xiàn)e2O3的鐵礦石煉鐵
B.鐵在純氧中燃燒或高溫下和水蒸氣反應(yīng)均能得到Fe3O4
C.工業(yè)上可用鐵制容器儲(chǔ)存、運(yùn)輸濃硝酸、濃硫酸
D.氯化鐵溶液有較強(qiáng)氧化性，故可用作凈水劑
解析：選D。常溫下鐵在濃硫酸、濃硝酸中發(fā)生鈍化，阻止反應(yīng)進(jìn)行，工業(yè)上可用鐵制容器儲(chǔ)存、運(yùn)輸濃硝酸、濃硫酸，故C正確；氯化鐵有較強(qiáng)氧化性，但不是用作凈水劑的原因，凈水是利用鐵離子水解生成的氫氧化鐵膠體具有吸附性，能吸附懸浮的雜質(zhì)，故D錯(cuò)誤。
2.(鐵的氧化物組成的確定)(2020·營(yíng)口質(zhì)檢)有一塊鐵的氧化物樣品，用140 mL 5.0 mol·L－1鹽酸恰好將其完全溶解，所得溶液還能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3＋，則該樣品可能的化學(xué)式為 (　　)
A.Fe2O3　 B．Fe3O4　
C．Fe4O5　 D．Fe5O7
解析：選D。根據(jù)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－可知，鐵的氧化物樣品用鹽酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol×2＝0.05 mol，根據(jù)電荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，則n(Fe3＋)＝0.2 mol，故 n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故該氧化物可表示為FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。

確定鐵的氧化物組成的基本方法
設(shè)鐵的氧化物中鐵元素與氧元素的質(zhì)量比為m∶n，
則氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b，
若a∶b＝1∶1，則鐵的氧化物為FeO；
若a∶b＝2∶3，則鐵的氧化物為Fe2O3；
若a∶b＝3∶4，則鐵的氧化物為Fe3O4或FeO與Fe2O3按物質(zhì)的量之比為1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物質(zhì)的量之比為1∶1，F(xiàn)e3O4為任意值)。
3.(雙選)(鐵與稀硝酸反應(yīng)的計(jì)算)含有a g HNO3的稀硝酸與b g鐵恰好反應(yīng)，鐵全部溶解，生成NO。已知有 g HNO3被還原，則a∶b不可能是 (　　)
A.3∶1 B．3∶2
C．6∶1 D．9∶2
解析：選BC。若生成硝酸亞鐵：
3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
168　2×63＝126
b　　
＝
a∶b＝3∶1
若生成硝酸鐵：
Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
56　 63
b　
＝
a∶b＝9∶2
還可能生成硝酸鐵和硝酸亞鐵的混合物，所以3∶1≤a∶b ≤9∶2，不符合題意的為B、C選項(xiàng)。

數(shù)軸法分析鐵與稀硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物
一是明確哪種物質(zhì)過(guò)量，二是根據(jù)兩種物質(zhì)的量分析討論判斷。根據(jù)化學(xué)方程式：
HNO3過(guò)量：Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；
Fe過(guò)量：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2；
兩者相加得總方程式：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；
可以用數(shù)軸表示：

解題時(shí)需注意量的范圍：
①≤，產(chǎn)物僅有Fe(NO3)3，稀HNO3可能有剩余；②≥，產(chǎn)物僅有Fe(NO3)2，F(xiàn)e可能有剩余；③＜＜，產(chǎn)物為Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，F(xiàn)e和稀HNO3都完全反應(yīng)。　

氫氧化亞鐵制備的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新改進(jìn)
科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)
4.(教材拓展題)下列各圖示中能較長(zhǎng)時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀的是_________ (填序號(hào))。


解析：Fe(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3，即發(fā)生反應(yīng)：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。因此要較長(zhǎng)時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除裝置中的氧氣或空氣。①②原理一樣，都是先用鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護(hù)中；③的原理為鐵做陽(yáng)極產(chǎn)生Fe2＋，與陰極產(chǎn)生的OH－結(jié)合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保護(hù)，能防止空氣進(jìn)入；⑤中液面加苯阻止了空氣進(jìn)入；④由于空氣中的氧氣能迅速將Fe(OH)2氧化，因而不能較長(zhǎng)時(shí)間看到白色沉淀。
答案：①②③⑤
5.如圖所示，此裝置可用來(lái)制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化的顏色變化。實(shí)驗(yàn)時(shí)必須使用鐵屑和6 mol·L－1的硫酸，其他試劑任選。填寫下列空白：

(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中燒瓶?jī)?nèi)應(yīng)預(yù)先加入的藥品是_________。A中反應(yīng)的離子方程式是__________________________________________________________。
(2)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先將止水夾a_________ (填“打開”或“關(guān)閉”)。
(3)簡(jiǎn)述生成Fe(OH)2的操作過(guò)程：_________________________________________。
(4)實(shí)驗(yàn)完畢，打開b處止水夾，放入一部分空氣，此時(shí)B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。
解析：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，產(chǎn)生的H2將Fe2＋壓入B中，發(fā)生反應(yīng)：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；Fe(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3，即發(fā)生反應(yīng)：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
答案：(1)鐵屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　(2)打開
(3)待A裝置反應(yīng)一段時(shí)間后關(guān)閉止水夾a，產(chǎn)生的H2將FeSO4溶液壓入B中進(jìn)行反應(yīng)　(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

制備Fe(OH)2常用的三種方法
(1)有機(jī)層覆蓋法
將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到液面以下，并在液面上覆蓋一層苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空氣與 Fe(OH)2接觸發(fā)生反應(yīng)，如圖1所示。

(2)還原性氣體保護(hù)法
用H2將裝置內(nèi)的空氣排盡后，再將亞鐵鹽與NaOH溶液混合，這樣可較長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色沉淀，如圖2所示。

(3)電解法
用鐵做陽(yáng)極，電解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆蓋苯(或煤油)，如圖3所示。
另外，反應(yīng)液要現(xiàn)用現(xiàn)配，且配制亞鐵鹽溶液和堿溶液所用的蒸餾水都需要加熱煮沸除氧。
學(xué)習(xí)任務(wù)2　“鐵三角”、Fe2＋與Fe3＋的檢驗(yàn)

一、“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系

1.Fe3＋與還原劑[Fe、Cu、S2－(H2S)、I－(HI)等]反應(yīng)時(shí)，被還原為Fe2＋。
寫出下列反應(yīng)的離子方程式：
(1)將H2S氣體通入FeCl3溶液中產(chǎn)生淡黃色沉淀：H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋。
(2)將FeCl3溶液滴入淀粉-KI溶液，溶液變藍(lán)：2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。
(3)FeCl3可溶解鐵片：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
(4)三價(jià)鐵鹽腐蝕印刷電路銅板：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。
2.Fe2＋與強(qiáng)氧化劑[O2、Cl2、Br2、H2O2(H＋)、Na2O2、KMnO4(H＋)、濃硫酸、HNO3、NO2、K2Cr2O7等]反應(yīng)時(shí)，被氧化為Fe3＋。
補(bǔ)全或?qū)懗鱿铝蟹磻?yīng)的離子方程式：
(1)6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。
(2)FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。
(3)將FeCl2溶液滴入稀HNO3中，有無(wú)色氣體放出：
3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。

(1)氧化性：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋；還原性：S2－＞I－＞Fe2＋＞Br－＞Cl－。
(2)只有在固態(tài)時(shí)Fe3＋才能被還原為Fe，在溶液中Fe3＋一般被還原為Fe2＋。
二、“鐵三角”的重要應(yīng)用
1.判斷離子共存
Fe2＋NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)；
Fe3＋S2－、I－、SO；
Fe2＋、Fe3＋HCO、CO。
2.除雜
溶液
雜質(zhì)
除雜方法
FeCl2
FeCl3
加過(guò)量鐵粉后過(guò)濾
FeCl3
FeCl2
加足量氯水或H2O2溶液
FeCl2
CuCl2
加過(guò)量鐵粉后過(guò)濾
3.鹽溶液的保存

4．物質(zhì)的制備

三、Fe2＋與Fe3＋的檢驗(yàn)
1．用KSCN溶液和氯水

2．用NaOH溶液

3．含F(xiàn)e2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)
溶液變紅色，說(shuō)明含有Fe3＋；
酸性KMnO4溶液紫紅色褪去，說(shuō)明含有Fe2＋。
4．Fe2＋的特征檢驗(yàn)
待檢溶液產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，說(shuō)明溶液中含有Fe2＋，反應(yīng)的離子方程式為3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓。

1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。
(1)(2018·高考江蘇卷)向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液顯紅色。(　　)
(2)(2018·高考江蘇卷)Cu與FeCl3溶液反應(yīng)可生成CuCl2。(　　)
(3)鐵比銅金屬性強(qiáng)，所以可用FeCl3腐蝕Cu刻制印刷電路板。(　　)
(4)因?yàn)橄跛峋哂袕?qiáng)氧化性，所以鐵與硝酸反應(yīng)產(chǎn)物只有Fe(NO3)3。(　　)
(5)Fe3O4溶于鹽酸后加入幾滴KSCN溶液，溶液顯紅色。(　　)
(6)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變色，滴加氯水后溶液顯紅色，該溶液中一定含有Fe2＋。(　　)
(7)FeCl3溶液與KSCN溶液反應(yīng)的離子方程式為Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓。(　　)
(8)氫氧化鐵與HI溶液僅能發(fā)生中和反應(yīng)。(　　)
(9)在給定條件下能實(shí)現(xiàn)Fe2O3FeCl3(aq)無(wú)水FeCl3的轉(zhuǎn)化。(　　)
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√　(7)×　(8)×　(9)×
2．(除去溶液中混有的Fe3＋、Fe2＋的常用方法)已知：
化合物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Mg(OH)2
Cu(OH)2
Ksp近似值
10－39
10－17
10－11
10－20
(1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋
向混合溶液中加入________、________、________中之一，與Fe3＋水解產(chǎn)生的H＋反應(yīng)，促進(jìn)Fe3＋的水解，將Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去。
(2)除去Cu2＋中混有的Fe3＋
向混合溶液中加入________、________、________、________中之一，與Fe3＋水解產(chǎn)生的H＋反應(yīng)，促進(jìn)Fe3＋的水解，將Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去。
(3)除去Mg2＋中混有的Fe2＋
先加入氧化劑(如________)將溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。
(4)除去Cu2＋中混有的Fe2＋
先加入氧化劑(如________)將溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(2)的方法除去溶液中的Fe3＋。
答案：(1)MgO　MgCO3　Mg(OH)2
(2)CuO　CuCO3　Cu(OH)2　Cu2(OH)2CO3
(3)H2O2
(4)H2O2


Fe2＋和Fe3＋的檢驗(yàn)
科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)
1．下列有關(guān)物質(zhì)檢驗(yàn)方法合理的是(　　)
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色，說(shuō)明原溶液中不含F(xiàn)e2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液變紅，說(shuō)明原溶液中含有Fe2＋
C．向某溶液中加入NaOH溶液，得紅褐色沉淀，說(shuō)明原溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又觀察到顏色逐漸變?yōu)榧t褐色，說(shuō)明原溶液中只含有Fe2＋，不含Mg2＋
解析：選C。A項(xiàng)，只能說(shuō)明含有Fe3＋；B項(xiàng)，原溶液中可能只有Fe3＋而沒有Fe2＋；D項(xiàng)，氧化后生成的紅褐色沉淀Fe(OH)3，也可能掩蓋了白色沉淀Mg(OH)2。
2．要證明某溶液中不含F(xiàn)e3＋而可能含有Fe2＋，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，最佳順序?yàn)?　　)
①加入足量氯水?、诩尤胱懔克嵝訩MnO4溶液　③加入少量NH4SCN溶液
A．①③　　　　　　　　 B．③②
C．③① D．①②③
解析：選C。在該溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不變紅色，證明無(wú)Fe3＋存在，再加入氯水，將Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液變?yōu)榧t色。KMnO4溶液呈紫紅色，溶液顏色變化不明顯，所以不能用酸性KMnO4溶液代替氯水檢驗(yàn)。

檢驗(yàn)Fe2＋和Fe3＋時(shí)的注意事項(xiàng)
(1)檢驗(yàn)Fe2＋時(shí)不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能將加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水可以氧化SCN－)。
(2)當(dāng)溶液濃度較稀時(shí)，利用觀察法或加NaOH溶液的方法都不宜檢驗(yàn)Fe2＋和Fe3＋的存在。
(3)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同時(shí)存在時(shí)不能用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)Fe2＋(Cl－能還原酸性KMnO4，有干擾)。
(4)檢驗(yàn)Fe2＋、Fe3＋的其他方法
①檢驗(yàn)Fe2＋最好、最靈敏的試劑是鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]。
②檢驗(yàn)Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)，在FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液顯紫色。

鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化與計(jì)算
證據(jù)推理與模型認(rèn)知、宏觀辨識(shí)與微觀探析
3．(名師原創(chuàng))硫酸亞鐵銨晶體[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]在空氣中比一般亞鐵鹽穩(wěn)定，是定量分析化學(xué)中常用的還原劑，其實(shí)驗(yàn)室制備流程如圖所示：

下列說(shuō)法不正確的是(　　)
A．“除油污”過(guò)程中使用熱的Na2CO3溶液效果更好
B．制備硫酸亞鐵時(shí)鐵屑與硫酸反應(yīng)完全時(shí)的現(xiàn)象是不再有氣泡產(chǎn)生
C．“趁熱過(guò)濾”后的濾液略顯黃色的原因是4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
D．理論上加入(NH4)2SO4固體的質(zhì)量為6.0 g
解析：選D。Na2CO3溶液中CO水解使溶液呈堿性，油污在堿性環(huán)境中能夠水解，升高溫度，CO水解平衡正向移動(dòng)，溶液堿性增強(qiáng)，故用熱的Na2CO3溶液除油污效果更好，A項(xiàng)正確；為防止Fe2＋被氧化，加入的鐵屑需過(guò)量，鐵屑與硫酸反應(yīng)完全就是硫酸反應(yīng)完全，反應(yīng)完全時(shí)不再有氣泡產(chǎn)生，B項(xiàng)正確；“趁熱過(guò)濾”后的濾液略顯黃色是因?yàn)镕e2＋在空氣中被氧氣氧化為Fe3＋，反應(yīng)的離子方程式為4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，C項(xiàng)正確；由工藝流程圖可知，反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為5.0 g－2.2 g＝2.8 g，物質(zhì)的量為＝0.05 mol，理論上可制備 0.05 mol 硫酸亞鐵銨晶體，則需要加入0.05 mol(NH4)2SO4，所以加入(NH4)2SO4固體的質(zhì)量為0.05 mol×132 g/mol＝6.6 g，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4．(雙選)(Fe2＋、Fe3＋的轉(zhuǎn)化與化學(xué)計(jì)算)向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐漸加入鐵粉至過(guò)量，溶液中金屬陽(yáng)離子a、b與所加鐵粉的物質(zhì)的量的關(guān)系如圖所示(已知稀硝酸的還原產(chǎn)物只有NO)。下列有關(guān)判斷不正確的是(　　)

A．a(chǎn)表示Fe3＋的關(guān)系曲線
B．n1＝0.75
C．P點(diǎn)時(shí)，n(Fe2＋)＝0.562 5 mol
D．向P點(diǎn)溶液中加入銅粉，最多可溶解12.2 g
解析：選CD。該反應(yīng)可以看作兩步：①Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，NO過(guò)量，H＋不足；②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。a表示Fe3＋的關(guān)系曲線，A正確；溶液中共有3 mol H＋參加反應(yīng)，消耗鐵為 0.75 mol，B正確；P點(diǎn)n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，二者均為0.45 mol，C錯(cuò)誤；P點(diǎn)剩余0.45 mol Fe3＋，消耗0.225 mol銅，質(zhì)量為14.4 g，D錯(cuò)誤。

鐵與硫酸、硝酸的混合酸反應(yīng)順序總結(jié)
足量鐵與稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反應(yīng)，則可利用離子反應(yīng)分析，依次發(fā)生反應(yīng)：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(若H＋量不足，該反應(yīng)不再發(fā)生)。　
小專題突破3　“鐵三角”綜合實(shí)驗(yàn)探究
——科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)
[專題精講]
鐵元素有多種價(jià)態(tài)，化合物種類較多，特別是Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì)多樣，是設(shè)置綜合實(shí)驗(yàn)題恰當(dāng)?shù)妮d體?？疾閮?nèi)容可涉及物質(zhì)性質(zhì)的探究、物質(zhì)的制備、成分測(cè)定、離子檢驗(yàn)等，通過(guò)上述問(wèn)題設(shè)計(jì)，同時(shí)可考查儀器的使用、條件的控制、物質(zhì)的分離提純、實(shí)驗(yàn)安全等化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)。
[專題精練]
1．查閱文獻(xiàn)可知，難溶于水的FeS2可在Fe2(SO4)3溶液中“溶解”，“溶解”后硫元素都以SO的形式存在。
(1)要判斷上述“溶解”過(guò)程中發(fā)生了哪些化學(xué)變化，下列實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象可作為判斷證據(jù)的是__________。
A．觀察到溶液的黃色變淡，最后變成淡綠色
B．在Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液顯穩(wěn)定的紅色，加入FeS2固體“溶解”后，紅色明顯變淺
C．取FeS2“溶解”后所得的部分溶液于試管中，再滴加數(shù)滴0.5 mol·L－1 BaCl2溶液，有白色渾濁現(xiàn)象產(chǎn)生
(2)寫出“溶解”時(shí)的離子方程式：_________________________________________。
(3)若要檢驗(yàn)“溶解”后溶液中Fe2(SO4)3是否有剩余，簡(jiǎn)要寫出相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作：________________________________________________________________________。
解析：(1)難溶于水的FeS2可在Fe2(SO4)3溶液中“溶解”，“溶解”后硫元素都以SO的形式存在，說(shuō)明鐵離子把－1價(jià)硫元素氧化為＋6價(jià)，鐵離子被還原為亞鐵離子，注意原溶液中含有SO。
答案：(1)AB
(2)FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋
(3)取少量溶液于試管中，滴加KSCN溶液，若溶液變紅，則Fe2(SO4)3有剩余，若不變紅，則Fe2(SO4)3沒有剩余
2．某班同學(xué)用如下實(shí)驗(yàn)探究Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì)?；卮鹣铝袉?wèn)題：
(1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體，均配制成0.1 mol/L 的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑，其目的是___________________________________________。
(2)甲組同學(xué)取2 mL FeCl2溶液，加入幾滴氯水，再加入1滴 KSCN溶液，溶液變紅，說(shuō)明Cl2可將Fe2＋氧化。FeCl2溶液與氯水反應(yīng)的離子方程式為_____________________。
(3)乙組同學(xué)認(rèn)為甲組的實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，該組同學(xué)在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下依次加入幾滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液變紅，煤油的作用是_____________________________________。
(4)丙組同學(xué)取10 mL 0.1 mol/L KI溶液，加入6 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液混合。分別取2 mL此溶液于3支試管中進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
①第一支試管中加入1 mL CCl4充分振蕩、靜置，CCl4層顯紫色；
②第二支試管中加入1滴K3[Fe(CN)6] 溶液，生成藍(lán)色沉淀；
③第三支試管中加入1滴KSCN溶液，溶液變紅。
實(shí)驗(yàn)②檢驗(yàn)的離子是________(填離子符號(hào))；實(shí)驗(yàn)①和③說(shuō)明：在I－過(guò)量的情況下，溶液中仍含有______(填離子符號(hào))，由此可以證明該氧化還原反應(yīng)為____________________。
解析：(1)Fe2＋具有還原性，F(xiàn)eCl2溶液易被氧化而變質(zhì)，配制FeCl2溶液時(shí)加入少量鐵屑，目的是防止Fe2＋被氧化。(2)溶液變紅，說(shuō)明有Fe3＋生成，則FeCl2溶液與氯水反應(yīng)生成FeCl3，離子方程式為2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)甲組實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)eCl2易被空氣中的O2氧化生成FeCl3，因此實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)。加入煤油，煤油的密度比水小，可以起到隔絕空氣的作用，從而排除氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。(4)實(shí)驗(yàn)②中K3[Fe(CN)6]溶液的作用是檢驗(yàn)Fe2＋。根據(jù)實(shí)驗(yàn)①，CCl4層顯紫色，說(shuō)明有I2生成，根據(jù)實(shí)驗(yàn)②，生成藍(lán)色沉淀，說(shuō)明有Fe2＋生成，根據(jù)實(shí)驗(yàn)③，溶液變紅，說(shuō)明有Fe3＋剩余，在I－過(guò)量的情況下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以證明該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。
答案：(1)防止Fe2＋被氧化
(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(3)隔絕空氣(排除氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響)
(4)Fe2＋　Fe3＋　可逆反應(yīng)
3．(2020·石家莊一模)草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O，相對(duì)分子質(zhì)量為180)呈淡黃色，可用作照相顯影劑。某實(shí)驗(yàn)小組對(duì)其進(jìn)行了一系列探究。
Ⅰ.純凈草酸亞鐵晶體熱分解產(chǎn)物的探究
(1)氣體產(chǎn)物成分的探究。小組成員采用如下裝置(可重復(fù)選用)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

①裝置D的名稱為______________。
②按照氣流從左到右的方向，上述裝置的連接順序?yàn)開_______________→尾氣處理裝置(填儀器接口的字母編號(hào))。
③實(shí)驗(yàn)前先通入一段時(shí)間N2，其目的為___________________________________。
④實(shí)驗(yàn)證明氣體產(chǎn)物中含有CO，依據(jù)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為________________________。
(2)固體產(chǎn)物成分的探究。充分反應(yīng)后，A處反應(yīng)管中殘留黑色固體。查閱資料可知，黑色固體可能為Fe或FeO。小組成員設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明了其成分只有FeO，其操作及現(xiàn)象為________________________________________________________________________。
(3)依據(jù)(1)和(2)中結(jié)論，可知A處反應(yīng)管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________。
Ⅱ.草酸亞鐵晶體樣品純度的測(cè)定
工業(yè)制得的草酸亞鐵晶體中常含有FeSO4雜質(zhì)，測(cè)定其純度的步驟如下：
步驟1：稱取m g草酸亞鐵晶體樣品并溶于稀H2SO4中，配成250 mL溶液；
步驟2：取上述溶液25.00 mL，用c mol·L－1 KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)液V1 mL；
步驟3：向反應(yīng)后溶液中加入適量鋅粉，充分反應(yīng)后，加入適量稀H2SO4，再用c mol·L－1 KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)液V2 mL。
(4)步驟3中加入鋅粉的目的為_________________________________________。
(5)草酸亞鐵晶體樣品的純度為_________________________________(列出計(jì)算式即可，不必化簡(jiǎn))；
若步驟1配制溶液時(shí)部分Fe2＋被氧化，則測(cè)定結(jié)果將________(填“偏高”“偏低”或“不變”)。
解析：(1)②草酸亞鐵晶體在裝置A中受熱分解，通過(guò)裝置D檢驗(yàn)水蒸氣的存在，通過(guò)裝置B檢驗(yàn)二氧化碳的存在，通過(guò)裝置E除去二氧化碳并干燥氣體，通過(guò)裝置C檢驗(yàn)一氧化碳，再通過(guò)裝置B檢驗(yàn)生成的二氧化碳?xì)怏w，最后進(jìn)行尾氣處理；③實(shí)驗(yàn)前先通入一段時(shí)間N2，把裝置內(nèi)空氣趕盡，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸。(3)依據(jù)(1)和(2)中結(jié)論，可知A處反應(yīng)管中發(fā)生的反應(yīng)是草酸亞鐵晶體分解生成氧化亞鐵、一氧化碳、二氧化碳和水。(4)向反應(yīng)后溶液中加入適量鋅粉是為了將Fe3＋還原為Fe2＋。(5)草酸亞鐵溶液中滴入高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，亞鐵離子和草酸根離子都被氧化；向反應(yīng)后溶液中加入適量鋅粉，充分反應(yīng)后，加入適量稀H2SO4，再用c mol·L－1 KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)液V2 mL，此時(shí)滴定的是亞鐵離子，則C2O消耗KMnO4的物質(zhì)的量為 c(V1－V2)×10－3 mol，利用化學(xué)反應(yīng)定量關(guān)系計(jì)算即可。若步驟1配制溶液時(shí)部分Fe2＋被氧化，導(dǎo)致V1偏小，測(cè)定結(jié)果偏低。
答案：(1)①(球形)干燥管?、赼gfbchi(或ih)de(或ed)bc
③排盡裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸?、蹸處反應(yīng)管中固體由黑變紅，其后裝置中澄清石灰水變渾濁
(2)取固體少許溶于稀硫酸，無(wú)氣體生成
(3)FeC2O4·2H2OFeO＋CO↑＋CO2↑＋2H2O
(4)將Fe3＋還原為Fe2＋
(5)×100%　偏低

1．(2018·高考全國(guó)卷Ⅰ，7，6分)磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)電池是新能源汽車的動(dòng)力電池之一。 采用濕法冶金工藝回收廢舊磷酸亞鐵鋰電池正極片中的金屬，其流程如下：

下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．合理處理廢舊電池有利于保護(hù)環(huán)境和資源再利用
B．從“正極片”中可回收的金屬元素Al、Fe、Li
C．“沉淀”反應(yīng)的金屬離子為Fe3＋
D．上述流程中可用硫酸鈉代替碳酸鈉
解析：選D。廢舊電池中含有的金屬、電解質(zhì)溶液會(huì)對(duì)水體和土壤等造成污染，處理廢舊電池有利于資源再利用，同時(shí)能夠降低環(huán)境污染，保護(hù)環(huán)境，A項(xiàng)正確；從流程圖看出，正極材料涉及了鋁、鐵、鋰等金屬，B項(xiàng)正確；因流程中加入的有HNO3，故在含Li、P、Fe等濾液中加堿液，發(fā)生“沉淀”反應(yīng)的金屬離子為Fe3＋，C項(xiàng)正確；因?yàn)殇嚰捌浠衔锏男再|(zhì)與鎂相似，由硫酸鎂易溶于水推知，硫酸鋰易溶于水，由碳酸鎂微溶于水推知，碳酸鋰微溶于水，所以不能用硫酸鈉代替碳酸鈉，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2．(2019·高考全國(guó)卷Ⅰ，27，15分)硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一種重要鐵鹽。為充分利用資源，變廢為寶，在實(shí)驗(yàn)室中探究采用廢鐵屑來(lái)制備硫酸鐵銨，具體流程如下：

回答下列問(wèn)題：
(1)步驟①的目的是去除廢鐵屑表面的油污，方法是________________。
(2)步驟②需要加熱的目的是________________，溫度保持80～95 ℃，采用的合適加熱方式是________。鐵屑中含有少量硫化物，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體需要凈化處理，合適的裝置為________(填標(biāo)號(hào))。

(3)步驟③中選用足量的H2O2，理由是______________________________________。
分批加入H2O2，同時(shí)為了________________，溶液要保持pH小于0.5。
(4)步驟⑤的具體實(shí)驗(yàn)操作有_____________________________________，經(jīng)干燥得到硫酸鐵銨晶體樣品。
(5)采用熱重分析法測(cè)定硫酸鐵銨晶體樣品所含結(jié)晶水?dāng)?shù)，將樣品加熱到150 ℃時(shí)失掉1.5個(gè)結(jié)晶水，失重5.6%。硫酸鐵銨晶體的化學(xué)式為______________。
解析：(1)除去鐵屑表面油污的方法是用熱純堿溶液清洗鐵屑，再用水洗。(2)鐵與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加熱，可提高反應(yīng)速率。溫度低于水的沸點(diǎn)，可以用熱水浴加熱，受熱均勻且便于控制。含少量硫化物的鐵屑與稀硫酸反應(yīng)有硫化氫生成。氫氣不與堿溶液反應(yīng)，硫化氫能與堿溶液反應(yīng)，硫化氫在水中溶解度小，故氫氣中混有的硫化氫用燒堿溶液除去，又因?yàn)榱蚧瘹渑c堿反應(yīng)較快，容易引起倒吸，C裝置倒置漏斗能防倒吸。故宜選擇C裝置吸收硫化氫。(3)鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，加入足量雙氧水的目的是將Fe2＋全部氧化為Fe3＋，發(fā)生反應(yīng)為2Fe2＋＋H2O2 ＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，從生成物看，又不引入雜質(zhì)。鐵離子對(duì)雙氧水分解起催化作用，分批加入雙氧水，避免反應(yīng)過(guò)快、放出熱量較多，減少雙氧水分解，以免造成氧化劑損失；鐵離子易水解，保持溶液呈強(qiáng)酸性，避免鐵離子發(fā)生水解反應(yīng)生成氫氧化鐵。(4)步驟⑤是要從溶液中得到硫酸鐵銨晶體，故實(shí)驗(yàn)操作有加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾(洗滌)。(5)失重5.6%是質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)結(jié)晶水合物的化學(xué)式為NH4Fe(SO4)2·xH2O，由題意知＝，解得x＝12。
答案：(1)堿煮水洗　
(2)加快反應(yīng)　熱水浴　C　
(3)將Fe2＋全部氧化為Fe3＋；不引入雜質(zhì)　防止Fe3＋水解
(4)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾(洗滌)　
(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O

一、選擇題：每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。
1．《新修本草》是我國(guó)古代中藥學(xué)著作之一，記載藥物844種，其中有關(guān)于“青礬”的描述為“本來(lái)綠色，新出窟未見風(fēng)者，正如琉璃…燒之赤色…”。據(jù)此推測(cè)，“青礬”的主要成分為(　　)
A．CuSO4·5H2O　　　　 B．FeSO4·7H2O
C．KAl(SO4)2·12H2O D．Fe2(SO4)3·9H2O
解析：選B。描述中為“本來(lái)綠色”，由此推斷應(yīng)選B。
2．(2020·上海楊浦區(qū)一模)在給定條件下，下列物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化不能實(shí)現(xiàn)的是(　　)
A．FeFeCl3 B．FeFeSO4
C．FeFe3O4 D．FeFeCl2
解析：選B。Fe和Cl2在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成FeCl3：2Fe＋3Cl22FeCl3，物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化能實(shí)現(xiàn)，故A不符合；常溫下Fe在濃硫酸中發(fā)生鈍化不能繼續(xù)反應(yīng)，物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化不能實(shí)現(xiàn)，故B符合；Fe和H2O(g)在高溫條件下發(fā)生反應(yīng)生成Fe3O4和H2：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化能實(shí)現(xiàn)，故C不符合；Fe和FeCl3溶液反應(yīng)生成FeCl2：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化能實(shí)現(xiàn)，故D不符合。
3．(2020·洛陽(yáng)模擬)中科院化學(xué)所研制的晶體材料——納米四氧化三鐵，在核磁共振造影及醫(yī)藥上有廣泛用途。其生產(chǎn)過(guò)程的部分流程如下：FeCl3·6H2OFeOOH納米四氧化三鐵。下列有關(guān)敘述不合理的是(　　)
A．納米四氧化三鐵可分散在水中，它與FeCl3溶液的分散質(zhì)直徑相當(dāng)
B．納米四氧化三鐵具有磁性，可作為藥物載體用于治療疾病
C．在反應(yīng)①中環(huán)丙胺的作用可能是促進(jìn)氯化鐵水解
D．反應(yīng)②的化學(xué)方程式是6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2
解析：選A。納米四氧化三鐵分散在適當(dāng)分散劑中，形成的分散系屬于膠體，不同于溶液的分散質(zhì)直徑，故A錯(cuò)誤；納米四氧化三鐵為磁性納米晶體材料，可作為藥物載體用于疾病的治療，故B正確；反應(yīng)①中環(huán)丙胺不參加反應(yīng)，但能加快反應(yīng)速率，即加快氯化鐵水解，故C正確；由制備過(guò)程可知，反應(yīng)②的反應(yīng)物為FeOOH和CO，由一種生成物為Fe3O4以及得失電子守恒和質(zhì)量守恒定律可知，反應(yīng)的化學(xué)方程式為6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2，故D正確。
4．(2020·合肥模擬)某溶液由K＋、Fe3＋、SO、CO、NO、I－中的幾種離子組成，取樣，滴加NaOH溶液后有紅褐色沉淀生成。下列有關(guān)該溶液的說(shuō)法不正確的是(　　)
A．是否含有SO可用BaCl2溶液檢驗(yàn)
B．是否含有K＋可通過(guò)焰色試驗(yàn)確定
C．一定存在的離子為Fe3＋、NO
D．一定不存在的離子為CO、I－
解析：選C。滴加NaOH溶液后有紅褐色沉淀生成，說(shuō)明原溶液中含有Fe3＋。根據(jù)Fe3＋與CO能發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)而不能大量共存可知，原溶液中一定不含有CO；根據(jù)Fe3＋與I－能發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存可知，原溶液中一定不含I－。因?yàn)樵芤褐幸欢ú缓珻O，故欲確定原溶液中是否含有SO，可以用BaCl2溶液檢驗(yàn)，A項(xiàng)正確；欲確定原溶液中是否含有K＋，可以通過(guò)焰色試驗(yàn)，透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃觀察火焰是否為紫色，B項(xiàng)正確；原溶液中一定存在Fe3＋，但NO不一定存在，C項(xiàng)錯(cuò)誤；原溶液中一定不存在的離子為CO、I－，D項(xiàng)正確。
5．下列中學(xué)常見實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象或表述正確的是(　　)
A．過(guò)量的鐵投入一定量的稀硝酸中，充分反應(yīng)后取上層清液于試管中，滴加KSCN溶液，溶液顯紅色
B．制備氫氧化亞鐵時(shí)，向硫酸亞鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液，邊加邊攪拌，即可制得白色的氫氧化亞鐵
C．檢驗(yàn)紅磚中的氧化鐵成分，向紅磚粉末中加入鹽酸，充分反應(yīng)后取上層清液于試管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液顯紅色即可證明
D．向CuSO4溶液中滴入過(guò)量NaOH溶液充分反應(yīng)后，將混合液體倒入蒸發(fā)皿中加熱煮沸一會(huì)，然后冷卻、過(guò)濾，濾紙上的物質(zhì)為藍(lán)色固體
解析：選C。過(guò)量的鐵與一定量的稀硝酸反應(yīng)最終生成的是Fe2＋，A錯(cuò)誤；制備氫氧化亞鐵時(shí)應(yīng)避免被氧氣氧化，向硫酸亞鐵溶液中加氫氧化鈉溶液時(shí)應(yīng)把膠頭滴管的下端插入液面以下且不能攪拌，B錯(cuò)誤；向CuSO4溶液中滴入過(guò)量NaOH溶液充分反應(yīng)后生成Cu(OH)2沉淀，加熱煮沸后過(guò)濾，濾紙上留下的是黑色的CuO固體，D錯(cuò)誤。
6．準(zhǔn)確稱取某種鐵的氧化物2.88 g，用足量的CO進(jìn)行還原，將生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，則這種鐵的氧化物的化學(xué)式為(　　)
A．Fe3O4　　　　　　　　 B．Fe2O3
C．FeO D．以上都不是
解析：選C。4.00 g CaCO3沉淀的物質(zhì)的量為0.04 mol，則CO、CO2的物質(zhì)的量也均為0.04 mol，增加的氧元素為0.04 mol，質(zhì)量為0.04 mol×16 g·mol－1＝0.64 g，鐵的氧化物中氧元素質(zhì)量為0.64 g，鐵元素質(zhì)量為2.88 g－0.64 g＝2.24 g，鐵的氧化物中鐵元素與氧元素的物質(zhì)的量之比為∶＝1∶1，則這種鐵的氧化物的化學(xué)式為FeO。
7．下列各組物質(zhì)中，X是主體物質(zhì)，Y是少量雜質(zhì)，Z是為除去雜質(zhì)所要加入的試劑，其中所加試劑正確的一組是(　　)
選項(xiàng)
A
B
C
D
X
FeCl2溶液
FeCl3溶液
Fe
FeSO4溶液
Y
FeCl3
CuCl2
Al
Fe2(SO4)3
Z
Cl2
Fe
NaOH溶液
Cu
解析：選C。Cl2與FeCl2反應(yīng)，A錯(cuò)誤；Fe與FeCl3、CuCl2均反應(yīng)，B錯(cuò)誤；D項(xiàng)有新的雜質(zhì)CuSO4生成，D錯(cuò)誤。
8．(2020·金華高三模擬)向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 mol/L 的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，生成1.344 L NO(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，往所得溶液中加入KSCN溶液，無(wú)紅色出現(xiàn)。若用足量的CO在加熱條件下還原相同質(zhì)量的混合物，能得到鐵的物質(zhì)的量為(　　)
A．0.24 mol　　　　　　 B．0.21 mol
C．0.16 mol D．0.14 mol
解析：選B。向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 mol/L的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，向所得溶液中加入KSCN溶液，無(wú)紅色出現(xiàn)，則溶液中的溶質(zhì)為 Fe(NO3)2；1.344 L NO(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的物質(zhì)的量為＝0.06 mol，根據(jù)氮元素守恒，F(xiàn)e(NO3)2中的NO的物質(zhì)的量為0.12 L×4 mol/L－0.06 mol＝0.42 mol，所以硝酸亞鐵的物質(zhì)的量為0.42 mol÷2＝0.21 mol，由鐵元素守恒可知，得到鐵的物質(zhì)的量為 n(Fe)＝0.21 mol，B項(xiàng)正確。
二、選擇題：每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題意。
9．通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析推理得出正確的結(jié)論是化學(xué)學(xué)習(xí)的方法之一。對(duì)下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)的解釋正確的是(　　)
選項(xiàng)
操作與現(xiàn)象
解釋
A
向淀粉-KI溶液中加入FeCl3溶液，溶液變藍(lán)
Fe3＋能與淀粉發(fā)生顯色反應(yīng)
B
把生鐵放置于潮濕的空氣中，鐵表面有一層紅棕色的斑點(diǎn)
鐵在潮濕的空氣中易生成Fe(OH)3
C
向稀硝酸中加入少量鐵粉，有氣泡產(chǎn)生
Fe置換出硝酸中的氫，生成了氫氣
D
新制Fe(OH)2露置于空氣中一段時(shí)間，白色物質(zhì)變成了紅褐色
Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3
解析：選D。A項(xiàng)中Fe3＋將I－氧化為I2，淀粉遇碘變藍(lán)；B項(xiàng)中紅棕色斑點(diǎn)是Fe2O3；C項(xiàng)中鐵與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為NO。
10．某同學(xué)用含有鐵銹(Fe2O3)的廢鐵屑來(lái)制取氯化鐵晶體，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(夾持裝置略，氣密性已檢驗(yàn))，下列推斷不合理的是(　　)

A.B中收集到的氣體是氫氣
B．燒杯中雙氧水的作用是將Fe2＋還原為Fe3＋
C．A中的氧化鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵
D．燒杯中的溶液在氯化氫氣氛下，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾后得到氯化鐵晶體
解析：選B。鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，所以B中收集到的氣體是氫氣，A項(xiàng)正確；雙氧水具有氧化性，可將Fe2＋氧化為Fe3＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；氧化鐵為堿性氧化物，可與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，C項(xiàng)正確；因鐵離子易水解，故FeCl3溶液應(yīng)在氯化氫氣氛下，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾后得到氯化鐵晶體，D項(xiàng)正確。
11．(2020·平頂山二調(diào)改編)某化工廠制備凈水劑硫酸鐵銨晶體[NH4Fe(SO4)2·6H2O，已知硫酸鐵銨的溶解度隨溫度升高而增大，隨溫度降低而減小]的一種方案如下：

下列說(shuō)法不正確的是(　　)
A．濾渣A的主要成分是CaSO4
B．相同條件下，NH4Fe(SO4)2·6H2O的凈水能力比FeCl3強(qiáng)
C．“合成”反應(yīng)要控制溫度，溫度過(guò)高，產(chǎn)率會(huì)降低
D．“系列操作”包括蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾、干燥等
解析：選BD。硫酸鈣微溶于水，濾渣A的主要成分是硫酸鈣，A項(xiàng)正確；NH抑制Fe3＋的水解，故相同條件下氯化鐵的凈水能力比硫酸鐵銨晶體強(qiáng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；“合成”時(shí)如果溫度過(guò)高，會(huì)促進(jìn)Fe3＋的水解，C項(xiàng)正確；硫酸鐵銨的溶解度隨溫度降低而減小，宜采用降溫結(jié)晶法提純，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
三、非選擇題
12．綠礬被廣泛用于醫(yī)藥和工業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)上兩種制備綠礬(FeSO4·7H2O)的流程如圖所示，根據(jù)題意回答下列問(wèn)題：
方法一：利用黃銅礦粉(主要成分為CuFeS2)制取綠礬

(1)試劑a和試劑b分別是____________，操作1的名稱是________。
(2)有一種細(xì)菌在有氧氣存在的稀硫酸中，可以將CuFeS2氧化成硫酸鹽，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________________________________________。
方法二：利用工業(yè)廢鐵屑制取綠礬

(3)加入適量Na2CO3溶液的作用是______________________________________。
(4)操作Ⅰ需要用到的玻璃儀器名稱有____________________________________。
(5)通過(guò)檢驗(yàn)CO來(lái)判斷操作Ⅰ是否洗滌干凈，檢驗(yàn)的方法是_______________。
答案：(1)稀H2SO4、鐵粉　過(guò)濾
(2)4CuFeS2＋17O2＋2H2SO44CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O
(3)除去油污　(4)燒杯、玻璃棒、漏斗
(5)取少量最后一次洗滌液于試管中，滴加BaCl2溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則已經(jīng)洗滌干凈；若有白色沉淀生成，則未洗滌干凈
13．Fe2O3具有廣泛的用途。甲同學(xué)閱讀有關(guān)資料得知在高溫下煅燒FeCO3可以得到Fe2O3。為了進(jìn)一步驗(yàn)證此結(jié)論，他做了如下實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)步驟
實(shí)驗(yàn)操作
Ⅰ
取一定質(zhì)量的FeCO3固體置于坩堝中，高溫煅燒至質(zhì)量不再變化，冷卻至室溫
Ⅱ
取少量實(shí)驗(yàn)步驟Ⅰ所得固體置于一潔凈的試管中，用足量的稀硫酸溶解
Ⅲ
向?qū)嶒?yàn)步驟Ⅱ所得溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅
由此甲同學(xué)得出結(jié)論：4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2。
(1)寫出實(shí)驗(yàn)步驟Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_______________________________。
(2)乙同學(xué)提出了不同的看法：煅燒產(chǎn)物可能是Fe3O4，因?yàn)镕e3O4也可以溶于硫酸，且所得溶液中也含有Fe3＋。于是乙同學(xué)對(duì)甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟Ⅲ進(jìn)行了補(bǔ)充改進(jìn)：檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟Ⅱ所得溶液中是否含有Fe2＋。他需要選擇的試劑是________(填字母)。
a．NaOH溶液
b．新制氯水和KSCN溶液
c．K3[Fe(CN)6]溶液
(3)丙同學(xué)認(rèn)為即使得到了乙同學(xué)預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，也不能確定煅燒產(chǎn)物的成分，你認(rèn)為丙同學(xué)持此看法的理由是____________________________________________________。
(4)丙同學(xué)進(jìn)一步查閱資料得知煅燒FeCO3的產(chǎn)物中的確含有＋2價(jià)鐵元素。于是他設(shè)計(jì)了另一種由FeCO3制取Fe2O3的方法：先向FeCO3中依次加入試劑稀硫酸、____________(填試劑名稱)和氨水；再__________(填操作名稱)、洗滌、灼燒，即可得到Fe2O3。
解析：(1)溶液變紅色，說(shuō)明溶液中生成了Fe(SCN)3。(2)Fe2＋用K3[Fe(CN)6]來(lái)檢驗(yàn)，反應(yīng)現(xiàn)象為生成藍(lán)色沉淀，c項(xiàng)正確。(4)FeCO3和Fe2O3中鐵元素的價(jià)態(tài)分別是＋2價(jià)和＋3價(jià)，所以需要加入氧化劑，如加入H2O2溶液或氯水或通入Cl2等將Fe2＋氧化成Fe3＋，加入氨水后生成Fe(OH)3沉淀，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、灼燒可得到Fe2O3。
答案：(1)Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3　(2)c
(3)產(chǎn)物也可以是FeO和Fe2O3(或Fe3O4和FeO；Fe3O4和Fe2O3；FeO、Fe3O4和Fe2O3)的混合物
(4)過(guò)氧化氫溶液(或氯水或氯氣)　過(guò)濾
14．(2020·天津紅橋區(qū)模擬)Ⅰ.鐵是生產(chǎn)、生活及生命中的重要元素。
(1)血紅蛋白(Hb)中的鐵元素呈正二價(jià)，能與O2分子結(jié)合成氧合血紅蛋白(HbO)從而有輸送氧的能力。NaNO2因具有氧化性能使血紅蛋白喪失與O2結(jié)合的能力。藥品美藍(lán)是其有效的解毒劑，解毒時(shí)美藍(lán)發(fā)生__________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。
(2)現(xiàn)有一瓶放置了一段時(shí)間的某濃度的FeCl2溶液，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)其中是否含有Fe3＋：________________________________________________________________________。
(3)普通鐵粉與水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成鐵的某種氧化物和氫氣，該氧化物和氫氣在高溫下發(fā)生逆反應(yīng)得到“引火鐵”。若一定量的普通鐵粉和水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成44.8 L H2(已換算到標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為________；“引火鐵”是一種極細(xì)的鐵粉，它在空氣中可以自燃，其原因是____________________________________________________。
Ⅱ.化合物M是某種具有磁學(xué)性質(zhì)的新型電子材料的主要成分，由兩種元素組成。為了研究其組成，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：

氣體甲可使?jié)駶?rùn)紅色石蕊試紙變藍(lán)。請(qǐng)回答：
(4)M的化學(xué)式為____________，氣體甲的電子式為____________。
(5)白色沉淀乙在空氣中變成紅褐色沉淀丙的原因是____________________________(用化學(xué)方程式表示)。
(6)高溫條件下，丁與甲反應(yīng)生成兩種單質(zhì)和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。
解析：Ⅰ.(1)NaNO2因具有氧化性能使血紅蛋白喪失與O2結(jié)合的能力，原理是NaNO2氧化了血紅蛋白中的二價(jià)鐵，藥品美藍(lán)是其有效的解毒劑，這說(shuō)明該物質(zhì)具有還原性，因此解毒時(shí)美藍(lán)發(fā)生氧化反應(yīng)。(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下44.8 L H2的物質(zhì)的量為2 mol，反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為4NA；“引火鐵”表面積很大，加快了與氧氣的反應(yīng)速率，因此在空氣中可以自燃。Ⅱ.(4)氣體甲可使?jié)駶?rùn)紅色石蕊試紙變藍(lán)，為氨，說(shuō)明化合物M中含有氮元素；白色沉淀乙紅褐色沉淀丙，說(shuō)明化合物M中含有鐵元素；紅褐色沉淀丙固體丁(14.40 g)，固體丁為氧化鐵，M由鐵、氮兩種元素組成，氧化鐵質(zhì)量為14.40 g，則鐵元素的質(zhì)量為14.40 g×＝10.08 g，氮元素質(zhì)量為10.71 g－10.08 g＝0.63 g，鐵、氮兩種元素的物質(zhì)的量之比為4∶1，所以M的化學(xué)式為Fe4N。(5)白色沉淀乙是氫氧化亞鐵，在空氣中被氧氣氧化為紅褐色氫氧化鐵。
答案：Ⅰ.(1)氧化
(2)取少量待測(cè)液于試管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈紅色，說(shuō)明原溶液中有Fe3＋，反之則沒有
(3)4NA　“引火鐵”表面積很大，加快了與氧氣的反應(yīng)速率
Ⅱ.(4)Fe4N　
(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(6)Fe2O3＋2NH32Fe＋N2＋3H2O

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