第9講　鐵及其重要化合物
目標(biāo)要求　1.結(jié)合真實(shí)情景中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解鐵及其重要化合物的主要性質(zhì)，了解其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。2.結(jié)合實(shí)例認(rèn)識鐵及其化合物性質(zhì)的多樣性，了解通過化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，認(rèn)識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要價值。



1．鐵
鐵位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，是一種應(yīng)用最廣泛的過渡金屬元素；鐵元素是一種典型的變價金屬元素。
(1)結(jié)構(gòu)

(2)鐵的物理性質(zhì)
銀白色固體，熔點(diǎn)較高，具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、延展性，能被磁鐵吸引。
(3)鐵的化學(xué)性質(zhì)
鐵元素性質(zhì)活潑，有較強(qiáng)的還原性，主要化合價為＋2價和＋3價。

按要求書寫下列反應(yīng)的方程式：
①Fe與Cl2、S反應(yīng)的化學(xué)方程式：
2Fe＋3Cl22FeCl3；
Fe＋SFeS。
②Fe與水蒸氣的反應(yīng)：
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
③與氧化性酸(如HNO3)的反應(yīng)(寫離子方程式)。
Fe與過量稀HNO3的反應(yīng)：
Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
Fe與少量稀HNO3的反應(yīng)：
3Fe＋2NO＋8H＋===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。
④Fe與FeCl3溶液的反應(yīng)(寫離子方程式)：
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
特別提醒　鐵遇冷的濃硝酸、濃硫酸時，表面會生成一層致密的氧化膜，化學(xué)上稱之為鈍化，屬于化學(xué)變化。
2．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
鐵的化合價
＋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

3.鐵的氫氧化物
(1)Fe(OH)2是白色絮狀物，易被空氣中的氧氣氧化生成Fe(OH)3，顏色由白色變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色，化學(xué)方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(2)Fe(OH)3是紅褐色、難溶于水的固體，在空氣中久置會部分失水生成鐵銹(Fe2O3·xH2O)，受熱易分解，化學(xué)方程式為2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O；制取Fe(OH)3用可溶性鐵鹽與堿反應(yīng)，離子方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。
問題思考
鐵有＋2、＋3價兩種價態(tài)，單質(zhì)鐵與________(填下列編號，下同)反應(yīng)時只生成＋3價鐵；與______________反應(yīng)時只生成＋2價鐵；與________反應(yīng)時既生成＋2價鐵也生成＋3價鐵。
所選試劑：①Cl2?、贠2?、跦2O(g)?、躍?、蓰}酸?、尴∠跛?足量)?、呦×蛩帷、郈uSO4溶液?、酕eCl3溶液
答案?、佗蕖、堍茛撷啖帷、冖?br />
(1)鐵位于元素周期表中第4周期ⅧB族(　　)
(2)鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，所以鐵在自然界中全部以化合態(tài)存在(　　)
(3)Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl3，在少量Cl2中燃燒生成FeCl2(　　)
(4)Fe分別與氯氣、鹽酸反應(yīng)得到相同的氯化物(　　)
(5)Fe3O4中Fe的化合價有＋2價和＋3價，因而Fe3O4是FeO與Fe2O3的混合物(　　)
(6)因?yàn)榧冭F塊是黑色的，故金屬鐵稱為黑色金屬(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×

題組一　鐵及其氧化物
1．鐵是日常生活中使用最廣泛的金屬，下列關(guān)于鐵的一些說法正確的是(　　)
A．常溫下濃硫酸與鐵不反應(yīng)，故常溫下可用鐵制容器貯藏、貯運(yùn)濃硫酸
B．鐵是較活潑的金屬，它與鹵素單質(zhì)(X2)反應(yīng)的生成物均為FeX3
C．Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，說明穩(wěn)定性：Fe(OH)2Fe3O4
D．FeO、Fe2O3和Fe3O4均可與鹽酸反應(yīng)，且反應(yīng)類型均為復(fù)分解反應(yīng)
答案　D
解析　FeO和Fe3O4均為黑色固體，F(xiàn)e2O3為紅棕色固體，故A錯誤；Fe3O4是一種純凈物，化合價是一種復(fù)合化合價，故B錯誤；在1 400 ℃以上的溫度下加熱Fe2O3時，F(xiàn)e2O3會部分失去氧，生成Fe3O4，說明四氧化三鐵穩(wěn)定，故C錯誤；FeO、Fe2O3和Fe3O4均可與鹽酸反應(yīng)生成鹽和水，反應(yīng)過程中無元素化合價變化，反應(yīng)類型均為復(fù)分解反應(yīng)，故D正確。
3．如圖兩圓相交部分A、B、C、D分別表示兩物質(zhì)間的反應(yīng)。下列各對應(yīng)反應(yīng)的離子方程式書寫不正確的是(　　)

A．Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
B．Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
C．Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
D．3Fe(OH)2＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O
答案　B
解析　Fe3O4與HNO3反應(yīng)生成Fe3＋，正確的離子方程式為3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O。
題組二　鐵的氧化物組成的確定
4．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，則這種鐵的氧化物為(　　)
A．Fe3O4 B．Fe2O3
C．FeO D．以上都不是
答案　C
解析　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∶0.04 mol＝1∶1，則這種鐵的氧化物的化學(xué)式為FeO。
5．(2020·鄭州質(zhì)檢)有一塊鐵的“氧化物”樣品，用140 mL 5.0 mol·L－1鹽酸恰好將之完全溶解，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
答案　D
解析　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，則鐵的氧化物是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物質(zhì)的量之比為1∶1，F(xiàn)e3O4為任意值)。

題組三　多種氫氧化亞鐵的制備方法
6．下列各圖示中能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序號)。


答案　①②③⑤
解析　因?yàn)镕e(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要較長時間看到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的原理為鐵作陽極產(chǎn)生Fe2＋，與電解水產(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，因而不能較長時間看到白色沉淀。
7．如下圖所示，此裝置可用來制取和觀察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)開始時先將止水夾a________(填“打開”或“關(guān)閉”)。
(3)簡述生成Fe(OH)2的操作過程________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)實(shí)驗(yàn)完畢，打開b處止水夾，放入一部分空氣，此時B瓶中發(fā)生的反應(yīng)為________________。
答案　(1)鐵屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)打開
(3)待A裝置反應(yīng)一段時間后關(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
解析　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，產(chǎn)生的H2將Fe2＋壓入B中，F(xiàn)e2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；因?yàn)镕e(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3，即發(fā)生4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。

防止Fe(OH)2氧化的方法
(1)將配制溶液的蒸餾水煮沸，驅(qū)除溶液中的氧氣。
(2)將盛有NaOH溶液的膠頭滴管尖端插入盛有亞鐵鹽溶液的試管底部，并慢慢擠出NaOH溶液。
(3)在亞鐵鹽溶液上面充入保護(hù)氣，如H2、N2、稀有氣體等。
(4)在亞鐵鹽溶液上面加保護(hù)層，如苯、植物油等。
(5)用Fe作陽極，石墨作陰極，電解NaOH溶液，利用新產(chǎn)生的Fe2＋與OH－反應(yīng)制取。


1．亞鐵鹽
(1)Fe2＋的氧化性和還原性
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)為還原性。
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常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量鐵屑防止Fe2＋被氧化。
2．鐵鹽的性質(zhì)及應(yīng)用
(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黃色，F(xiàn)e3＋處于鐵的高價態(tài)，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表現(xiàn)為氧化性。
①Fe3＋與S2－、I－、HS－、SO等具有較強(qiáng)還原性的離子不能大量共存。
②Fe3＋可腐蝕印刷電路板上的銅箔，反應(yīng)的離子方程式為2Fe3＋＋Cu===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。
利用Fe3＋易水解的性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)室可用FeCl3滴入沸水中制取氫氧化鐵膠體，反應(yīng)的化學(xué)方程式：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3HCl。
3．Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)方法
(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Fe3＋、Fe2＋的檢驗(yàn)
溶液變紅色，說明含有Fe3＋。
KMnO4溶液紫紅色退去，說明含有Fe2＋。
(4)Fe2＋的特征檢驗(yàn)方法
溶液產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，說明溶液中含有Fe2＋，3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓。
問題思考
混合溶液中Fe3＋、Fe2＋除去的常用方法
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＋的方法
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沉淀除去。
(2)除去Mg2＋中混有的Fe2＋的方法
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＋。
(3)請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：除去CuCl2溶液中混有的少量FeCl2。
答案　(1)MgO　MgCO3　Mg(OH)2　(2)H2O2　(3)先通入適量Cl2(或加入H2O2)，然后再向混合溶液中加入足量CuO[或CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中之一]，充分反應(yīng)后過濾。

(1)金屬陽離子只有氧化性，不可能有還原性(　　)
(2)氫氧化鐵與HI溶液反應(yīng)僅能發(fā)生中和反應(yīng)(　　)
(3)中性溶液中可能大量存在Fe3＋、Cl－、K＋、SO(　　)
(4)FeCl3溶液與KSCN溶液反應(yīng)的離子方程式為Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓(　　)
(5)用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)FeCl3溶液中是否含有FeCl2(　　)
(6)能通過化合反應(yīng)制取FeCl2(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√

題組一　Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì)及應(yīng)用
1．《新修本草》中關(guān)于“青礬”的描述：“本來綠色，新出窟未見風(fēng)者，正如琉璃，燒之赤色”。《物理小識》中說：“青礬廠氣熏人，衣服當(dāng)之易爛，栽木不茂”，下列相關(guān)敘述不正確的是(　　)
A．赤色固體可能是Fe2O3
B．青礬宜密閉保存，防止氧化變質(zhì)
C．青礬燃燒過程中發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移
D．“青礬廠氣”可能是CO和CO2
答案　D
解析　根據(jù)《新修本草》關(guān)于青礬的描述可知為FeSO4·7H2O，其分解產(chǎn)生的氣體二氧化硫有刺激性氣味，三氧化硫有腐蝕性，不可能產(chǎn)生CO和CO2。
2．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的鐵屑，反應(yīng)完全后將固體濾出，下列說法中正確的是(　　)
A．若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽離子是Fe2＋，一定不含Cu2＋
B．若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽離子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋
C．若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽離子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋
D．若濾出的固體中含有鐵和銅，則溶液中一定含有的陽離子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋
答案　D
解析　氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，加入鐵粉后有固體剩余，F(xiàn)e3＋一定不存在；若剩余固體全部都是Cu，溶液中還可能有Cu2＋，也可能恰好被完全置換；若剩余固體是Cu和Fe，則溶液中不可能有Cu2＋和Fe3＋。
3．下列有關(guān)Fe3＋、Fe2＋的性質(zhì)及應(yīng)用的說法正確的是____________(填序號)。
①Fe2(SO4)3易溶于水，所以可用作凈水劑
②向Fe2(SO4)3溶液中加入過量鐵粉，可制得硫酸亞鐵溶液
③室溫下，向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液，再滴加幾滴淀粉溶液，溶液變藍(lán)色，則說明Fe3＋的氧化性比I2的強(qiáng)
④Fe2＋與H2O2在酸性溶液中的反應(yīng)：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
⑤硫酸亞鐵片和維生素C同時服用，能增強(qiáng)治療缺鐵性貧血的效果
答案?、冖邰堍?br /> 解析　Fe3＋水解生成Fe(OH)3膠體，可用于凈水，與Fe2(SO4)3是否易溶于水無對應(yīng)關(guān)系，①錯誤；由于2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，②正確；Fe3＋將I－氧化成I2，依據(jù)氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性，可知，F(xiàn)e3＋的氧化性強(qiáng)于I2，③正確；H2O2具有強(qiáng)氧化性，能將Fe2＋氧化為Fe3＋，④正確；維生素C具有還原性，能防止硫酸亞鐵片中的Fe2＋被氧化，⑤正確。
題組二　Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)
4．(2020·銀川統(tǒng)考)將0.2 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1Fe2(SO4)3溶液等體積混合充分反應(yīng)后，取混合液分別完成下列實(shí)驗(yàn)，能說明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2的是(　　)
A．向混合液中滴入KSCN溶液，溶液變紅色
B．向混合液中滴入AgNO3溶液，有黃色沉淀生成
C．向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，有藍(lán)色沉淀生成
D．向混合液中滴入淀粉溶液，溶液變藍(lán)色
答案　A
解析　0.2 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液等體積混合，KI過量，向混合液中滴入KSCN溶液，溶液變紅色，說明溶液中仍含有Fe3＋，能說明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2，A項(xiàng)正確；KI過量，溶液中存在I－，B項(xiàng)錯誤；該反應(yīng)生成Fe2＋，向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，有藍(lán)色沉淀生成，只能說明溶液中含有Fe2＋，C項(xiàng)錯誤；該反應(yīng)生成I2，向混合液中滴入淀粉溶液，溶液變藍(lán)色，說明溶液中含有碘單質(zhì)，D項(xiàng)錯誤。

檢驗(yàn)Fe2＋和Fe3＋時的注意事項(xiàng)
(1)檢驗(yàn)Fe2＋時不能先加氯水后加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(新制氯水能氧化SCN－)。
(2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同時存在時不能用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)Fe2＋(Cl－能還原酸性KMnO4，有干擾)。
(3)檢驗(yàn)Fe2＋、Fe3＋的其他方法
檢驗(yàn)Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)；檢驗(yàn)Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。


從物質(zhì)類別和物質(zhì)所含核心元素的化合價兩個角度總結(jié)、預(yù)測物質(zhì)的性質(zhì)是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要方法之一。

1．橫向變化體現(xiàn)了同價態(tài)不同類別(氧化物、堿、鹽)之間的轉(zhuǎn)化；①堿性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)轉(zhuǎn)化為鹽；②Fe2＋、Fe3＋與堿(OH－)反應(yīng)生成對應(yīng)的堿；③難溶性的堿易分解生成對應(yīng)的氧化物，但難溶性的堿性氧化物一般不與水反應(yīng)生成對應(yīng)的堿。
2．縱向變化體現(xiàn)不同價態(tài)同類別物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，主要體現(xiàn)物質(zhì)的氧化性或還原性。
3．斜向變化體現(xiàn)不同價態(tài)、不同類別之間物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，主要體現(xiàn)物質(zhì)的氧化物和還原性。
問題思考
1．完成下列變化的離子方程式，體會Fe2＋與Fe3＋轉(zhuǎn)化條件。
(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KI-淀粉溶液，溶液變藍(lán)：
2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。
(3)FeCl3可溶解鐵片：
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
(4)FeSO4可使酸性KMnO4溶液退色：
5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。
(5)將FeCl2溶液滴入HNO3溶液中，有無色氣體放出：
3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
2．甲、乙兩種單質(zhì)與A、B、C、D、E、F六種化合物之間可以按下面框圖所示進(jìn)行反應(yīng)，已知：C為紅褐色沉淀，E為白色沉淀，F(xiàn)焰色反應(yīng)為黃色。

(1)寫出甲、乙、B、E化學(xué)式：
甲：________　乙：________　B：________　E：________。
(2)寫出①②③④反應(yīng)的化學(xué)方程式：
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________。
答案　(1)Fe　Cl2　FeCl3　Fe(OH)2
(2)Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2FeCl2＋Cl2===2FeCl3

(1)Fe3＋處于鐵元素的高價態(tài)，因而鐵鹽遇到Fe、Cu、HI、H2S、H2SO3等具有較強(qiáng)還原性的物質(zhì)時，能被還原為亞鐵鹽。
(2)Fe2＋處于鐵的中間價態(tài)，但常表現(xiàn)為還原性，當(dāng)亞鐵鹽遇到強(qiáng)氧化劑，如Cl2、Br2、HNO3、MnO(H＋)、H2O2等均能被氧化為鐵鹽。

題組一　鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系
1．某同學(xué)欲探究鐵及其化合物的性質(zhì)，下列實(shí)驗(yàn)方案可行的是(　　)
A．將鐵粉加入熱的濃硫酸中：探究鐵的活潑性
B．將熱的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：制備Fe(OH)3膠體
C．在蒸發(fā)皿中加熱蒸干FeSO4溶液：制備FeSO4·6H2O晶體
D．將銅粉加入FeCl3溶液中：驗(yàn)證Fe3＋的氧化性強(qiáng)于Cu2＋
答案　D
2．硫酸亞鐵是一種重要的化工原料，可以制備一系列物質(zhì)(如圖所示)，下列說法錯誤的是(　　)

A．FeSO4與NH4HCO3反應(yīng)制備FeCO3，適宜在高溫條件下進(jìn)行
B．堿式硫酸鐵水解能產(chǎn)生Fe(OH)3膠體，可用作凈水劑
C．可用KSCN溶液檢驗(yàn)(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化
D．常溫下，F(xiàn)eSO4比(NH4)2Fe(SO4)2易溶于水
答案　A
題組二　鐵及其化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系的定量判斷(不定項(xiàng)選擇題)
3．(2019·河北衡水中學(xué)周測)球墨鑄鐵中含有一種鐵碳化合物X。實(shí)驗(yàn)小組為測定化合物X的組成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：

下列說法不正確的是(　　)
A．固體2是氧化鐵
B．X的化學(xué)式可以表示為Fe3C2
C．溶液甲加熱、蒸發(fā)、灼燒也可得到24.0 g固體
D．X與足量的熱濃硝酸反應(yīng)有NO和CO2生成
答案　BD
解析　X在空氣中煅燒轉(zhuǎn)化為CO2氣體與鐵的氧化物，再經(jīng)鹽酸、氯氣處理后得到FeCl3溶液(溶液乙)，加熱、蒸發(fā)時，F(xiàn)eCl3水解得到Fe(OH)3，灼燒Fe(OH)3得到固體Fe2O3(固體2)，A正確；n(Fe2O3)＝＝0.15 mol，n(Fe)＝0.3 mol，m(Fe)＝16.8 g，m(C)＝18.0 g－16.8 g＝1.2 g，n(C)＝0.1 mol，n(Fe)∶n(C)＝3∶1，X的化學(xué)式可以表示為Fe3C，B錯誤；溶液甲加熱、蒸發(fā)、灼燒過程中，F(xiàn)e2＋會被空氣中的氧氣氧化為Fe3＋，最后得到的固體也是Fe2O3，C正確；濃硝酸和鐵碳化合物反應(yīng)，碳元素被氧化成CO2，氮元素被還原為NO2，D錯誤。
4．(2019·重慶一中月考)向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL中逐漸加入鐵粉，產(chǎn)生氣體的量隨鐵粉質(zhì)量的變化如圖所示(已知硝酸只被還原為NO氣體)。下列分析錯誤的是(　　)

A．OA段產(chǎn)生的是NO，AB段的反應(yīng)為Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段產(chǎn)生H2
B．A點(diǎn)溶液中的溶質(zhì)為Fe(NO3)3和H2SO4
C．原混合酸中NO物質(zhì)的量為0.2 mol
D．原混合酸中H2SO4的物質(zhì)的量濃度為2 mol·L－1
答案　B
解析　分析圖像中各階段所發(fā)生的反應(yīng)：
OA段：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O；
AB段：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；
BC段：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
由此可知A正確；由OA段所發(fā)生的反應(yīng)可知硝酸完全轉(zhuǎn)化為NO，溶液中不存在NO，故A點(diǎn)溶質(zhì)應(yīng)該是Fe2(SO4)3和H2SO4，B錯誤；由OA段氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒可知，n(NO)＝n(Fe)＝＝0.2 mol，C正確；三個階段共消耗鐵為22.4 g，即＝0.4 mol，C點(diǎn)溶質(zhì)為FeSO4，由溶液中的電荷守恒可知n(SO)＝n(Fe2＋)＝0.4 mol，由反應(yīng)前后SO物質(zhì)的量不變可知原混合酸中硫酸的物質(zhì)的量濃度為2 mol·L－1，D正確。



鐵與硫酸、硝酸的混酸反應(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)。

1．(高考選項(xiàng)組合)下列敘述正確的是(　　)
A．Fe在稀硝酸中發(fā)生鈍化(2019·江蘇，6A)
B．將廢鐵屑加入FeCl2溶液中，可除去工業(yè)廢氣中的Cl2(2019·天津，3A)
C．向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液顯紅色(2018·江蘇，6A)
D．給定條件下，能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化：FeFeCl2Fe(OH)2(2017·江蘇，7A)
答案　B
解析　A項(xiàng)，常溫下，F(xiàn)e遇濃硝酸發(fā)生鈍化，稀硝酸中溶解，錯誤；B項(xiàng)，氯氣將Fe2＋氧化為Fe3＋，鐵屑再將Fe3＋還原為Fe2＋，從而除去廢氣中的Cl2，正確；C項(xiàng)，F(xiàn)e2＋與SCN－不會顯色，錯誤；D項(xiàng)，鐵與氯氣反應(yīng)只能生成氯化鐵，錯誤。
2．(2016·高考選項(xiàng)組合)有關(guān)鐵及其化合物的說法正確的是(　　)
A．將NaOH濃溶液滴加到飽和的FeCl3溶液中，制備Fe(OH)3膠體(2016·全國卷Ⅱ，13A)
B．FeCl3腐蝕Cu刻制印刷電路板，說明鐵比銅金屬性強(qiáng)(2016·全國卷Ⅲ，7B)
C．配制氯化鐵溶液時，將氯化鐵溶解在較濃的鹽酸中再加水稀釋(2016·全國卷Ⅰ，10C)
D．Fe與Cl2反應(yīng)生成FeCl3，推測Fe與I2反應(yīng)生成FeI3(2016·上海，21C)
答案　C
解析　A項(xiàng)，制備Fe(OH)3膠體，應(yīng)將飽和氯化鐵溶液滴入沸水中，錯誤；B項(xiàng)，鐵離子與銅反應(yīng)生成銅離子和亞鐵離子說明銅的還原性比亞鐵離子的還原性強(qiáng)，無法證明金屬性的強(qiáng)弱，錯誤；C項(xiàng)，在溶液中鐵離子極易發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生難溶性的氫氧化鐵，為了抑制鐵離子的水解，應(yīng)該先將氯化鐵溶解在較濃的鹽酸中，然后再加水稀釋到相應(yīng)的濃度，正確；D項(xiàng)，因I2的氧化性較弱，故與鐵反應(yīng)生成FeI2，錯誤。
3．(2016·全國卷Ⅱ，28)某班同學(xué)用如下實(shí)驗(yàn)探究Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}：
(1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體，均配制成0.1 mol·L－1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－1KI溶液，加入6 mL 0.1 mol·L－1 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)；實(shí)驗(yàn)①和③說明：在I－過量的情況下，溶液中仍含有________(填離子符號)，由此可以證明該氧化還原反應(yīng)為________。
(5)丁組同學(xué)向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液，溶液變成棕黃色，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________________________________________________________；
一段時間后，溶液中有氣泡出現(xiàn)，并放熱，隨后有紅色沉淀生成。產(chǎn)生氣泡的原因是____________________________________，生成沉淀的原因是_______________________(用平衡移動原理解釋)。
答案　(1)防止Fe2＋被氧化
(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(3)隔絕空氣(排除氧氣對實(shí)驗(yàn)的影響)
(4)Fe2＋　Fe3＋　可逆反應(yīng)
(5)H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　Fe3＋催化H2O2分解產(chǎn)生O2　H2O2分解放熱，促進(jìn)Fe3＋的水解平衡正向移動
解析　(1)亞鐵離子具有還原性，能被空氣中的氧氣氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量鐵屑的目的是防止Fe2＋被空氣氧化。(2)Cl2可將Fe2＋氧化成Fe3＋。(3)煤油的作用是隔絕空氣，防止空氣中的氧氣將Fe2＋氧化，產(chǎn)生干擾。(4)Fe2＋與K3[Fe(CN)6]反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀Fe3[Fe(CN)6]2。碘在CCl4中呈紫色，F(xiàn)e3＋遇KSCN溶液顯紅色，實(shí)驗(yàn)①和③說明，在I－過量的情況下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以證明該氧化還原反應(yīng)為可逆反應(yīng)。(5)溶液變成棕黃色說明Fe2＋被氧化為Fe3＋，即可寫出離子方程式。一段時間后，產(chǎn)生氣泡的原因是反應(yīng)產(chǎn)生的Fe3＋是H2O2分解的催化劑，促進(jìn)H2O2分解生成O2，同時H2O2分解是放熱反應(yīng)，并促進(jìn)了Fe3＋水解平衡Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋向正反應(yīng)方向移動，產(chǎn)生較多 Fe(OH)3，聚集形成沉淀。

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