《2019版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三章 金屬及其化合物 第12講 鐵及其重要化合物學(xué)案.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三章 金屬及其化合物 第12講 鐵及其重要化合物學(xué)案.doc（22頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第12講　鐵及其重要化合物 考綱要求　1.了解鐵及其重要化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用。2.能鑒別溶液中的Fe2＋、Fe3＋。 考點一　鐵及其重要化合物的性質(zhì) 1．鐵 鐵位于周期表中第四周期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＋。 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，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(Fe2O3xH2O)，受熱易分解，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↓。 4．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。 5．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的溶液中。 ①利用Fe3＋易水解的性質(zhì)，實驗室可用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。 ②利用Fe3＋易水解的性質(zhì)，工業(yè)上常用調(diào)節(jié)pH方法除去溶液中的鐵離子。 ③利用Fe3＋易水解的性質(zhì)，實驗室配制氯化鐵溶液，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。 ④Fe3＋與HCO、AlO、CO、ClO－等水解呈堿性的離子不能大量共存。 鐵及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用 (1)鐵位于元素周期表中第四周期ⅧB族(　　) (2)氧化鐵能與酸反應(yīng)，所以可用于制作紅色染料(　　) (3)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(　　) (4)用鐵制容器可以運輸濃硝酸和濃硫酸(　　) (5)Fe2O3與NaOH溶液反應(yīng)可制取Fe(OH)3(　　) (6)鐵與過量的硫粉共熱產(chǎn)物是Fe2S3(　　) (7)Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl3，在少量Cl2中燃燒生成FeCl2(　　) (8)Fe3＋有氧化性，所以FeCl3溶液可用于回收舊電路板中的銅(　　) (9)飽和FeCl3溶液為紅褐色，F(xiàn)e(OH)2為灰綠色(　　) (10)既可通過復(fù)分解反應(yīng)，又可通過化合反應(yīng)制取Fe(OH)3(　　) (11)鐵鋁礬[Al2Fe(SO4)4xH2O]溶液呈淺綠色，具有凈水作用(　　) (12)將FeCl3溶液蒸干可得到FeCl3晶體(　　) 答案　(1)　(2)　(3)　(4)√　(5)　(6)　(7)　(8)　(9)　(10)√　(11)√　(12) 1．鐵有＋2、＋3價兩種價態(tài)，單質(zhì)鐵與①⑥(填下列編號，下同)反應(yīng)時只生成＋3價鐵；與④⑤⑦⑧反應(yīng)時只生成＋2價鐵；與②③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)　④S?、蓰}酸 ⑥稀硝酸(足量)?、呦×蛩帷、郈uSO4溶液　⑨FeCl2溶液 2．FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3是否都可以通過化合反應(yīng)制?。? 答案　都可以。2Fe＋3Cl22FeCl3； 2FeCl3＋Fe===3FeCl2； 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 3．用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含F(xiàn)e3＋的FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備。 (1)用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時還需加入________。 (2)除去蒸餾水中溶解的O2常采用________的方法。 (3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是____________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)稀硫酸、鐵屑　(2)加熱煮沸　(3)避免生成的Fe(OH)2與氧氣接觸而被氧化 解析　(1)稀硫酸抑制Fe2＋水解，鐵屑防止Fe2＋被氧化。 (3)Fe(OH)2很容易被氧化，實驗過程中要確保在無氧條件下生成。 題組一　用守恒思想判斷氧化物的組成 1．(2017西南大學(xué)附屬中學(xué)高三模擬)鐵的常見化合價有＋2價和＋3價。據(jù)研究，鐵在濃HNO3中發(fā)生鈍化時，可生成一種化學(xué)式為Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3組成的復(fù)雜氧化物。該化合物可以表示為(　　) A．FeO3Fe2O3 B．2FeO3Fe2O3 C．FeO2Fe2O3 D．2FeOFe2O3 答案　B 解析　化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3組成的復(fù)雜氧化物，設(shè)化學(xué)式為nFeOmFe2O3，則解得n＝2，m＝3，該化合物可以表示為2FeO3Fe2O3。 2．準(zhǔn)確稱取某種鐵的氧化物2.88 g，用足量的CO進行還原，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 mol16 gmol－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。 3．(2018營口質(zhì)檢)有一塊鐵的“氧化物”樣品，用140 mL 5.0 molL－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 mol2＝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FeO2Fe2O3，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)。 題組二　氫氧化亞鐵制備方法的改進 4．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?、佗冖邰? 解析　因為Fe(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，能防止空氣進入；⑤中加苯阻止了空氣進入；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。 5．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。實驗時必須使用鐵屑和6 molL－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)實驗開始時先將止水夾a________(填“打開”或“關(guān)閉”)。 (3)簡述生成Fe(OH)2的操作過程___________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)實驗完畢，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，將FeSO4溶液壓入B中進行反應(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↓；因為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。 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試管的亞鐵鹽溶液底部，并慢慢擠出NaOH溶液。 (3)在亞鐵鹽溶液上面充入保護氣，如H2、N2、稀有氣體等。 (4)在亞鐵鹽溶液上面加保護層，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。 考點二　“鐵三角”、Fe2＋和Fe3＋的檢驗 1．“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系 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： 2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。 (3)FeCl3可溶解鐵片： 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 (4)FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色： 5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 (5)將FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有無色氣體放出： 3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。 2．Fe2＋、Fe3＋的檢驗方法 (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 溶液變紅色，說明含有Fe3＋。 KMnO4溶液紫紅色褪去，說明含有Fe2＋。 (4)Fe2＋的特征檢驗方法 溶液產(chǎn)生藍色沉淀，說明溶液中含有Fe2＋，3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－=== Fe3[Fe(CN)6]2↓。 (1)金屬陽離子只有氧化性，不可能有還原性(　　) (2)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＋(　　) (3)FeCl3溶液與KSCN溶液反應(yīng)的離子方程式為Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓(　　) (4)可用鐵粉除去FeCl2溶液中的FeCl3(　　) (5)氫氧化鐵與HI溶液反應(yīng)僅能發(fā)生中和反應(yīng)(　　) (6)FeCl3溶液可用于銅制印刷線路板制作，是因為FeCl3能從含Cu2＋的溶液中置換出銅(　　) (7)將Fe(NO3)2樣品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，觀察溶液是否變紅，檢驗Fe(NO3)2晶體是否已氧化變質(zhì)(　　) (8)在給定條件下能實現(xiàn)Fe2O3FeCl3(aq)無水FeCl3的轉(zhuǎn)化(　　) (9)在“硫酸亞鐵銨的制備”實驗中，為了得到硫酸亞鐵銨晶體，應(yīng)小火加熱蒸發(fā)皿，濃縮至表面出現(xiàn)結(jié)晶薄膜為止(　　) (10)用酸性KMnO4溶液檢驗FeCl3溶液中是否含有FeCl2(　　) 答案　(1)　(2)√　(3)　(4)√　(5)　(6)　(7)　(8)　(9)√　(10) 1．除去括號中的雜質(zhì)，并寫出反應(yīng)的離子方程式。 (1)FeCl2(Fe3＋)除去方法：加入過量鐵粉，離子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 (2)FeCl3(FeCl2)除去方法：加入氯水或通入Cl2，離子方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。 (3)Fe2(SO4)3(FeSO4)除去方法：滴加H2O2，離子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2H2O＋2Fe3＋。 (4)FeCl2(Cu2＋)除去方法：加入過量鐵粉，過濾，離子方程式：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。 2．混合溶液中Fe3＋、Fe2＋除去的常用方法 (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中之一，與Fe3＋水解產(chǎn)生的H＋反應(yīng)，促進Fe3＋的水解，將Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去。 (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中之一，與Fe3＋水解產(chǎn)生的H＋反應(yīng)，促進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＋的方法 先加入氧化劑(如H2O2)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＋的方法 先加入氧化劑(如H2O2)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＋。 3．在一定量的稀HNO3中慢慢加入鐵粉，得到的Fe2＋的物質(zhì)的量(縱坐標(biāo))與所加鐵粉的物質(zhì)的量(橫坐標(biāo))的關(guān)系如圖所示。請將正確答案的序號填在相應(yīng)的橫線上。 ①Fe3＋?、贔e2＋　③Fe、Fe2＋?、蹻e2＋、Fe3＋ (1)AB段鐵元素以__________形式存在。 (2)BC段鐵元素以__________形式存在。 (3)CD段鐵元素以__________形式存在。 答案　(1)①　(2)④　(3)③ 解析　向稀HNO3中加入鐵粉，開始時稀HNO3過量應(yīng)生成Fe3＋，隨加入鐵粉量的增加，HNO3反應(yīng)完全后，發(fā)生反應(yīng)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后全部轉(zhuǎn)化為Fe2＋。 1．(Fe2＋、Fe3＋的轉(zhuǎn)化與除雜)(2018長沙模擬)Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋完全地形成氫氧化物沉淀的pH分別為6.7、3.7、4.6。某硫酸鋅酸性溶液中含有少量Fe2＋、Fe3＋雜質(zhì)離子，為除去這些離子制得純凈的ZnSO4，應(yīng)加入的試劑是(　　) A．NaOH溶液 B．氨水 C．KMnO4、ZnCO3 D．H2O2、ZnO 答案　D 解析　由于Fe2＋沉淀所需pH比Zn2＋大，應(yīng)首先將Fe2＋氧化為Fe3＋，然后調(diào)節(jié)溶液的pH使Zn2＋還不沉淀時Fe3＋已沉淀完全。氧化劑H2O2將Fe2＋氧化為Fe3＋，ZnO能消耗溶液中的H＋且不引入新的雜質(zhì)離子，故D項符合要求。 2．(Fe2＋、Fe3＋的轉(zhuǎn)化與離子檢驗)要證明某溶液中不含F(xiàn)e3＋而可能含有Fe2＋，進行如下實驗操作時，最佳順序為(　　) ①加入足量氯水?、诩尤胱懔克嵝訩MnO4溶液?、奂尤肷倭縉H4SCN溶液 A．①③ B．③② C．③① D．①②③ 答案　C 解析　在該溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不變紅色，證明無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溶液檢驗。 3．(Fe2＋、Fe3＋的轉(zhuǎn)化)(2017荊門高三上學(xué)期期末)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＋。 4．(Fe2＋、Fe3＋的轉(zhuǎn)化與化學(xué)計算)向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐漸加入鐵粉至過量，溶液中金屬陽離子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點時，n(Fe2＋)＝0.562 5 mol D．向P點溶液中加入銅粉，最多可溶解14.4 g 答案　C 解析　該反應(yīng)可以看作兩步：①Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸根過量，氫離子不足；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n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，二者均為0.45 mol，C錯誤；剩余0.45 mol Fe3＋，消耗0.225 mol銅，質(zhì)量為14.4 g，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)。 微專題　如何面對“鐵三角”的綜合實驗題 鐵元素有多種價態(tài)，化合物種類較多，特別是Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì)多樣，是命制綜合實驗題恰當(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、成分測定、離子檢驗等，通過上述問題的設(shè)計，同時可考查儀器的使用、條件的控制、物質(zhì)的分離提純、實驗安全等化學(xué)實驗基礎(chǔ)知識。 專題訓(xùn)練 1．為了證明化學(xué)反應(yīng)有一定的限度，進行了如下探究活動： 探究活動一：取5 mL 0.1 molL－1的KI溶液于試管中，滴加0.1 molL－1的FeCl3溶液5～6滴，振蕩； 探究活動二：在上述試管中加入2 mL CCl4，充分振蕩、靜置； 探究活動三：取上述靜置分層后的上層水溶液于試管中，滴加0.1 molL－1的KSCN溶液5～6滴，振蕩。 (1)寫出探究活動一中反應(yīng)的離子方程式：_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)探究活動二的實驗現(xiàn)象為________。 a．溶液分層，上層呈紫色 b．溶液分層，下層呈紫色 c．溶液分層，均為無色 (3)在探究活動三中，可以證明該化學(xué)反應(yīng)有一定的限度的實驗現(xiàn)象是__________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2　(2)b　(3)溶液變紅色 解析　(2)碘溶于水呈棕黃色，CCl4能萃取水中的碘，液體呈紫色，由于CCl4的密度比水大而且難溶于水，所以碘的四氯化碳溶液在下層，則實驗現(xiàn)象為溶液分層，下層呈紫色，b正確。 (3)Fe3＋可與KSCN反應(yīng)顯紅色，若溶液變紅色，說明溶液中有鐵離子存在，則說明鐵離子沒有完全反應(yīng)，即該化學(xué)反應(yīng)有一定的限度。 2．(2017合肥重點中學(xué)測試)已知三氯化鐵的熔點為306 ℃，沸點為315 ℃，易溶于水并且有強烈的吸水性，能吸收空氣里的水分而潮解。某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)對氯氣與鐵的反應(yīng)及產(chǎn)物做了如下探究實驗。 (1)裝置的連接順序為_________________________________________________________。 (2)飽和食鹽水的作用是_______________________________________________________。 (3)反應(yīng)一段時間后熄滅酒精燈，冷卻后將硬質(zhì)玻璃管及收集器中的物質(zhì)一并快速轉(zhuǎn)移至錐形瓶中，加入過量的稀鹽酸和少許植物油(反應(yīng)過程中不振蕩)，充分反應(yīng)后，進行如下實驗： ①淡黃色溶液中加入試劑X生成淡紅色溶液的離子方程式為_________________________。 ②淡紅色溶液中加入過量H2O2后溶液紅色加深的原因是__________________________。 (4)已知紅色褪去的同時有氣體生成，經(jīng)檢驗為O2。該小組同學(xué)對紅色褪去的原因進行探究。 ①取褪色后溶液三份，第一份滴加FeCl3溶液無明顯變化；第二份滴加試劑X，溶液出現(xiàn)紅色；第三份滴加稀鹽酸和BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀。 ②另取同物質(zhì)的量濃度的FeCl3溶液滴加2滴試劑X，溶液變紅，再通入O2，無明顯變化。 實驗①說明___________________________________________________________________； 實驗②的目的是_______________________________________________________________； 得出結(jié)論：_________________________________________________________________。 答案　(1)aghdebcf　(2)除去氯氣中的氯化氫氣體 (3)①Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3?、陔p氧水將Fe2＋氧化成Fe3＋，使Fe(SCN)3增多　(4)SCN－發(fā)生了反應(yīng)而不是Fe3＋發(fā)生反應(yīng)　排除H2O2分解產(chǎn)生的O2氧化SCN－的可能　H2O2將SCN－氧化成SO 解析　(1)濃硫酸具有吸水性能作氯氣干燥劑、堿石灰具有堿性而吸收氯氣、飽和食鹽水吸收氯化氫且能抑制氯氣溶解，裝置排列順序為氣體的制取→洗氣→干燥→氯氣和鐵的反應(yīng)→尾氣處理，所以裝置連接順序為a→g→h→d→e→b→c→f。(3)①Fe3＋和KSCN反應(yīng)生成絡(luò)合物硫氰化鐵而使溶液呈紅色，離子方程式為Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。(4)根據(jù)①滴加FeCl3溶液無明顯變化，說明SCN－發(fā)生了反應(yīng)而不是Fe3＋發(fā)生反應(yīng)，滴加稀鹽酸和BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明生成了SO；根據(jù)②另取同物質(zhì)的量濃度的FeCl3溶液滴加2滴試劑X，溶液變紅，再通入O2，無明顯變化，說明O2不能氧化SCN－，所以氧化SCN－的為雙氧水。 3．鐵及其化合物在日常生產(chǎn)生活中用途廣泛，利用FeSO4制備還原鐵粉的工業(yè)流程如下： 實驗室中可用FeSO4(用鐵粉和稀硫酸反應(yīng)制得)和NH4HCO3在如下裝置模擬上述流程中的“轉(zhuǎn)化”環(huán)節(jié)。 (1)裝置A的名稱是________，裝置B中盛放的藥品是________，NH4HCO3盛放在裝置________中。 (2)實驗過程中，欲將生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是_______________， 發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________________。 FeSO4溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配制的原因是_________________________________________________， 檢驗久置的FeSO4是否變質(zhì)的方法是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)干燥過程的主要目的是脫去游離水，該過程中會有少量FeCO3在空氣中被氧化為FeOOH，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________________，取干燥后的FeCO3樣品12.49 g，與炭混合后焙燒，最終得到還原鐵粉6.16 g，計算樣品中雜質(zhì)FeOOH的質(zhì)量：________ g。 答案　(1)分液漏斗　鐵粉　C (2)(待D處的氫氣純凈后)關(guān)閉活塞3，打開活塞2Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O(或Fe2＋＋HCO===FeCO3↓＋H＋、HCO＋H＋===CO2↑＋H2O)　亞鐵離子易被氧化　取樣品配成溶液，取少量溶液于試管中，再向試管中加入KSCN溶液，觀察是否顯紅色 (3)4FeCO3＋O2＋2H2O===4FeOOH＋4CO2　0.89 解析　(1)裝置A是分液漏斗，盛放稀硫酸，裝置B中盛放鐵粉，稀硫酸與鐵粉反應(yīng)生成H2和FeSO4。裝置C中盛放NH4HCO3。(2)檢驗D處氫氣已純凈時，表明裝置中空氣已排盡，關(guān)閉活塞3，打開活塞2，在氫氣作用下將FeSO4溶液壓入C中發(fā)生反應(yīng)。FeSO4具有還原性，易被O2氧化，故FeSO4溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配。用KSCN溶液檢驗久置的FeSO4是否變質(zhì)。(3)FeCO3、H2O、O2反應(yīng)生成FeOOH和CO2。設(shè)干燥后的FeCO3樣品中FeCO3、FeOOH的物質(zhì)的量分別為x、y，則x116 gmol－1＋y89 gmol－1＝12.49 g,56 gmol－1(x＋y)＝6.16 g，解得：x＝0.1 mol，y＝0.01 mol。故m(FeOOH)＝0.89 g。 1．(高考選項組合題)下列敘述正確的是(　　) A．將稀硝酸加入過量鐵粉中，充分反應(yīng)后滴加KSCN溶液，有氣體生成，溶液呈紅色，稀硝酸將Fe氧化為Fe3＋(2015全國卷Ⅰ，10A) B．用可溶性的鋁鹽和鐵鹽處理水中的懸浮物(2017天津理綜，1B) C．向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液，再滴加H2O2溶液， 加入H2O2后溶液變成紅色， Fe2＋既有氧化性又有還原性(2015廣東理綜，22D) D．給定條件下，能實現(xiàn)轉(zhuǎn)化：FeFeCl2Fe(OH)2(2017江蘇，7A) 答案　B 解析　A項，忽視了Fe3＋的氧化性，過量的Fe只能生成硝酸亞鐵和NO氣體，錯誤；B項，鋁鹽、鐵鹽都能水解生成對應(yīng)的氫氧化物膠體，可吸附水中的懸浮物，正確；C項，F(xiàn)eSO4溶液中先滴入KSCN溶液再滴加H2O2溶液，溶液變成紅色，說明H2O2把Fe2＋氧化為Fe3＋，體現(xiàn)了Fe2＋的還原性，沒有體現(xiàn)氧化性，錯誤；D項，鐵與氯氣反應(yīng)只能生成氯化鐵，錯誤。 2．(2016高考選項組合)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(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，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，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，無法證明金屬性的強弱，錯誤；C項，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，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)用如下實驗探究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 molL－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)認為甲組的實驗不夠嚴(yán)謹，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 molL－1KI溶液，加入6 mL 0.1 molL－1 FeCl3溶液混合。分別取 2 mL 此溶液于3支試管中進行如下實驗： 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，生成藍色沉淀； ③第三支試管中加入1滴KSCN溶液，溶液變紅。 實驗②檢驗的離子是________(填離子符號)；實驗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(排除氧氣對實驗的影響) (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分解反應(yīng)放熱，促進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，實驗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H2O2分解生成O2，同時H2O2分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，并促進了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。 1．(2017荊州高三測試)鐵是人類應(yīng)用較早，當(dāng)前應(yīng)用量最大的金屬元素。下列有關(guān)鐵及其化合物的說法中正確的是(　　) A．赤鐵礦的主要成分是Fe3O4 B．鐵與水蒸氣在高溫下的反應(yīng)產(chǎn)物為Fe2O3和H2 C．除去FeCl2溶液中的FeCl3雜質(zhì)可以向溶液中加入鐵粉，然后過濾 D．Fe3＋與KSCN產(chǎn)生紅色沉淀 答案　C 解析　赤鐵礦的主要成分是Fe2O3；鐵與水蒸氣在高溫下的反應(yīng)產(chǎn)物為Fe3O4和H2；Fe3＋遇KSCN溶液變?yōu)榧t色，但沒有沉淀產(chǎn)生，一般可以用此方法檢驗Fe3＋的存在。 2．硫酸亞鐵溶液含有雜質(zhì)硫酸銅和硫酸鐵，為除去雜質(zhì)，提純硫酸亞鐵，應(yīng)該加入下列物質(zhì)中的(　　) A．鋅粉 B．鎂粉 C．鐵粉 D．鋁粉 答案　C 解析　鐵粉可將硫酸鐵轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵，將硫酸銅轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵和單質(zhì)銅，然后過濾即可提純硫酸亞鐵，鋅、鎂、鋁都有可能將亞鐵離子置換成鐵，并且會引入新的雜質(zhì)鋅離子、鎂離子或鋁離子等。 3．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)2Fe3＋>Cu2＋，可知隨鐵粉的增加，反應(yīng)的方程式分別為 4HNO3(稀)＋Fe===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 4 mol　　 1 mol 1 mol 2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2 2 mol 1 mol 3 mol Cu(NO3)2＋Fe===Fe(NO3)2＋Cu 1 mol 1 mol 1 mol 所以原溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物質(zhì)的量之比為(2 mol－1 mol)∶1 mol∶4 mol＝1∶1∶4。 11．有關(guān)FeSO4的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示(無關(guān)物質(zhì)已略去)。 已知：①X由兩種化合物組成，將X通入品紅溶液，溶液褪色；通入BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀。 ②Y是紅棕色的化合物。 (1)氣體X的成分是_______________________________________________(填化學(xué)式)。 (2)反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)類型屬于__________(填字母)。 a．分解反應(yīng) b．復(fù)分解反應(yīng) c．置換反應(yīng) d．化合反應(yīng) e．氧化還原反應(yīng) (3)溶液2中金屬陽離子的檢驗方法是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)若經(jīng)反應(yīng)Ⅰ得到16 g固體Y，產(chǎn)生的氣體X恰好被0.4 L 1 molL－1 NaOH溶液完全吸收，則反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式是______________________________________________________，反應(yīng)Ⅳ中生成FeSO4的離子方程式是__________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)SO2、SO3　(2)ae (3)取少量溶液2于試管中，加入幾滴KSCN溶液，溶液變紅色 (4)2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑ 2Fe3＋＋SO＋H2O===2Fe2＋＋SO＋2H＋ 12．(2017鄭州二模)一種用磁鐵礦制取高純鐵紅的工藝流程如下： (已知磁鐵礦主要成分為Fe3O4，含Al2O3和SiO2雜質(zhì)等) (1)酸浸時，硫酸與四氧化三鐵生成兩種硫酸鹽的化學(xué)方程式是_________________________； 鐵粉的作用是_______________________________________________________________。 (2)滴加氨水產(chǎn)生氫氧化鋁的離子方程式為___________________________________________ ________________________________________________________________________；圖中“濾渣”的成分有______________________________________________________________。 (3)FeSO4溶液與NH4HCO3合成FeCO3的化學(xué)方程式為________________________________。 (4)采用圖示裝置(加熱儀器已略去)在約600～650 ℃煅燒30 min。通入的氣體A是__________。圖中使用石英玻璃反應(yīng)管，而不使用普通玻璃反應(yīng)管，其原因是 ________________________________________________________________________。 答案　(1)Fe3O4＋4H2SO4Fe2(SO4)3＋FeSO4＋4H2O　將Fe3＋還原為Fe2＋(或作還原劑) (2)Al3＋＋3NH3H2O===Al(OH)3↓＋3NH SiO2、Al(OH)3、Fe (3)FeSO4＋2NH4HCO3===FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋CO2↑＋H2O (4)氧氣(或空氣)　普通玻璃高溫下容易軟化 解析　Fe3O4可看作FeOFe2O3，酸溶時生成FeSO4和Fe2(SO4)3，需加足量鐵粉將Fe2(SO4)3還原為FeSO4，在此過程中Al2O3同時被酸溶解生成Al2(SO4)3，SiO2不溶解；然后加堿調(diào)節(jié)pH使Al3＋沉淀，而Fe2＋不沉淀，第一次過濾后，濾渣中主要含有SiO2、Al(OH)3以及過量的Fe，濾液的成分為FeSO4和(NH4)2SO4，加入NH4HCO3，使Fe2＋轉(zhuǎn)變?yōu)镕eCO3沉淀，再經(jīng)過濾、洗滌、干燥，最后煅燒得到Fe2O3。 13．鐵礦石是工業(yè)煉鐵的主要原料之一，其主要成分為鐵的氧化物(設(shè)雜質(zhì)中不含鐵元素和氧元素，且雜質(zhì)不與H2SO4反應(yīng))。某研究性學(xué)習(xí)小組對某鐵礦石中鐵的氧化物的化學(xué)式進行探究。 (Ⅰ)鐵礦石中含氧量的測定 ①按如圖組裝儀器，檢查裝置的氣密性； ②將5.0 g鐵礦石放入硬質(zhì)破璃管中，裝置B、C中的藥品如圖所示(夾持儀器均省略)； ③從左