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第12講　鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系與實(shí)驗(yàn)探究
【備考目標(biāo)】　1.掌握鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。2.能夠遷移應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，對(duì)以鐵及其化合物為載體的實(shí)驗(yàn)題目正確分析解答。
考點(diǎn)1　鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系
1．利用“價(jià)—類”二維圖掌握鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化
(1)橫向變化體現(xiàn)了同價(jià)態(tài)、不同物質(zhì)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＋能與堿(OH－)反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的堿；
③難溶性的堿易分解生成對(duì)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(duì)應(yīng)的堿。
(2)縱向變化體現(xiàn)了不同價(jià)態(tài)、同物質(zhì)類別之間的轉(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)了不同價(jià)態(tài)、不同物質(zhì)類別之間的轉(zhuǎn)化，主要體現(xiàn)物質(zhì)的氧化性或還原性。
【示例】 寫出上述“價(jià)—類”二維圖中指定轉(zhuǎn)化的化學(xué)或離子方程式：
①Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
②3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2(或3Fe＋2O2Fe3O4)
③Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
④Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
⑤FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
⑥Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
⑦Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
⑧Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
⑨Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
⑩4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O
2．Fe2＋與Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化
①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ ；
②3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑ ；
③2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O ；
④5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O ；
⑤2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ ；
⑥Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ ；
⑦2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋ 。
題組練習(xí)
1．(2023·廣東梅州三模)“價(jià)—類”二維圖和實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)元素及其化合物的重要方法。鐵及其化合物的“價(jià)—類”二維圖如圖所示。下列說法正確的是(　　 )
A．高溫時(shí)，a與水蒸氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為c
B．若f、g都是鹽酸鹽，則這兩種物質(zhì)均可通過化合反應(yīng)獲得
C．d可與足量的HI溶液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)得到g
D．若b和c的混合物中n(Fe)∶n(O)＝5∶6，則b和c的質(zhì)量比為20∶27
解析：選B。根據(jù)鐵元素的化合價(jià)以及物質(zhì)種類可知，a為鐵單質(zhì)，b為FeO，c為Fe2O3，d為Fe(OH)3，e為Fe(OH)2，f為亞鐵鹽，g為鐵鹽，h為高鐵酸鹽。a為Fe，高溫時(shí)與水蒸氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe3O4，A項(xiàng)錯(cuò)誤； f、g分別為FeCl2、FeCl3，兩者均可通過化合反應(yīng)獲得，即Fe＋2FeCl3===3FeCl2、2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，B項(xiàng)正確； d為氫氧化鐵，F(xiàn)e(OH)3中的＋3價(jià)鐵具有氧化性，HI具有還原性，兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞鐵鹽，得不到鐵鹽，C項(xiàng)錯(cuò)誤；b和c分別為FeO和Fe2O3，設(shè)FeO的物質(zhì)的量為x mol，F(xiàn)e2O3的物質(zhì)的量為y mol，則有(x＋2y)∶(x＋3y)＝5∶6，解得x∶y＝3∶1，則FeO和Fe2O3的質(zhì)量比為(3×72)∶(1×160)＝27∶20，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2．(人教必修第一冊(cè)P77T6)各物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示，請(qǐng)完成下列空白。
(1)寫出B和D的化學(xué)式：B____________；D____________。
(2)寫出E轉(zhuǎn)變成F的化學(xué)方程式：_________________________________________。
(3)向G溶液中加入A，寫出反應(yīng)的離子方程式：_____________________________________________________。
解析：由白色沉淀E紅褐色沉淀，確定E為Fe(OH)2，F(xiàn)為Fe(OH)3，G為FeCl3；焰色試驗(yàn)呈紫色證明溶液中含K＋，所以D為KCl，C溶液為KOH溶液，B為FeCl2，A為Fe。
答案：(1)FeCl2　KCl
(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
考點(diǎn)2　鐵及含鐵化合物的制備與性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)
1．由于亞鐵易被氧化，所以在制備Fe2＋過程中要保證鐵屑過量；制備FeO、Fe(OH)2時(shí)注意除去裝置內(nèi)的空氣，防止FeO、Fe(OH)2被氧化。
2．Fe3＋極易水解，在中性、堿性或弱酸性環(huán)境中均不能存在。實(shí)驗(yàn)過程中可以通過調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，除去Fe3＋。
題組練習(xí)
1．ZnSO4溶液[含有少量FeSO4、Fe2(SO4)3]，為除去溶液中的FeSO4、Fe2(SO4)3，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：
(1)可先向溶液中通入氧氣，目的是__________________________________________________。
(2)加入________(填最佳試劑)調(diào)節(jié)溶液的pH至2.8。
(3)過濾。
(4)已知相關(guān)金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：
金屬離子 Fe3＋ Fe2＋ Zn2＋
開始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.3 8.2
問題討論：①調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)是否可以用NaOH溶液？________，理由是
________________________________________________________________________。
②如果不通入氧氣，其后果是____________________________________________________。
答案：(1)將Fe2＋氧化成Fe3＋　(2)ZnO　(4)①不可以　pH不易控制，引入雜質(zhì)?、赯n2＋沉淀的同時(shí)Fe2＋也沉淀，無法除去雜質(zhì)
2．(2023·河南安陽統(tǒng)考三模)二茂鐵可用作燃料的節(jié)能消煙劑、抗爆劑等。某興趣小組擬用如圖所示裝置制備二茂鐵(電磁攪拌裝置、夾持裝置略去)，反應(yīng)原理：2KOH＋FeCl2＋2C5H6(環(huán)戊二烯)===Fe(C5H5)2(二茂鐵)＋2KCl＋2H2O。
已知一些物質(zhì)的物理數(shù)據(jù)：
物質(zhì) 熔點(diǎn)/℃ 沸點(diǎn)/℃ 密度/(g·cm－3) 溶解性
二茂鐵 173 249(100 ℃時(shí)開始升華) 1.49 不溶于水和鹽酸，溶于乙醚
環(huán)戊二烯 －97.2 42.5 0.87 不溶于水，溶于乙醚和乙醇
乙醚 －116 34.5 0.71 微溶于水，溶于乙醇
二甲亞砜 18.4 189 1.10 與水互溶，不溶于乙醚
制備二茂鐵的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
Ⅰ.在C中加入25 g KOH粉末，并加入60 mL無水乙醚，連接好儀器，充分?jǐn)嚢瑁缓蟠蜷_K，通入N2，排盡裝置中的空氣后，關(guān)閉K。
Ⅱ.打開B1的活塞，滴加5.5 mL新蒸餾的環(huán)戊二烯，攪拌。
Ⅲ.將含一定質(zhì)量的FeCl2的二甲亞砜溶液25 mL由B2緩慢滴入C中，在45 min時(shí)滴完，再繼續(xù)攪拌45 min，反應(yīng)完畢。
Ⅳ.拆下儀器C，再向其中加入25 mL無水乙醚，攪拌，將液體轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，依次用鹽酸、水洗滌2～3次，分液得橙黃色溶液。
Ⅴ.蒸發(fā)橙黃色溶液，得二茂鐵粗產(chǎn)品。
回答下列問題：
(1)儀器C的名稱是__________；儀器 A中冷凝水從________口進(jìn)入(填“m”或“n”)。
(2)D中試劑的名稱是__________，D中導(dǎo)管插入液面以下，其主要目的是
________________________________________________________________________。
(3)步驟Ⅰ中檢驗(yàn)裝置中的空氣已排盡的方法是______________________________________________。
(4)步驟Ⅲ中將含F(xiàn)eCl2的二甲亞砜溶液緩慢滴入C中，滴完之后繼續(xù)攪拌，其目的是
________________________________________________________________________。
(5)步驟Ⅳ中無水乙醚的作用是_________________________________________________；
用鹽酸洗滌的目的是___________________________________________________。
解析：本題是一道制備類的實(shí)驗(yàn)題，由于制備過程中使用到了二價(jià)鐵，故在實(shí)驗(yàn)前先用氮?dú)鈱⒀b置中的空氣排干凈，隨后再加入FeCl2的二甲亞砜溶液，反應(yīng)完成后根據(jù)二茂鐵的溶解性，可以用乙醚來萃取產(chǎn)物，并且為了減少產(chǎn)物的損失，用鹽酸來洗滌萃取液。
(1)由圖可知，儀器C的名稱是三頸燒瓶；為了達(dá)到較好的冷卻效果，冷凝水從m進(jìn)入。
(2)根據(jù)反應(yīng)原理可知，該反應(yīng)用到了有機(jī)物環(huán)戊二烯，反應(yīng)過程中環(huán)戊二烯容易揮發(fā)，根據(jù)題給信息環(huán)戊二烯不溶于水，溶于乙醚和乙醇，故可以用乙醚和乙醇來吸收沒有反應(yīng)的環(huán)戊二烯，乙醚的沸點(diǎn)比環(huán)戊二烯的低，環(huán)戊二烯揮發(fā)時(shí)，加入的乙醚也會(huì)揮發(fā)，乙醚有毒且易揮發(fā)，故選用乙醇；該反應(yīng)過程中使用的是二價(jià)鐵，D中導(dǎo)管插入液面以下可以防止空氣進(jìn)入裝置C，影響實(shí)驗(yàn)。
(3)裝置中的空氣排完后，則排出的尾氣中不再含有氧氣，故檢驗(yàn)方法可以為將右側(cè)導(dǎo)管伸入滴有硫氰化鉀的氯化亞鐵溶液中，如果溶液不變色，則證明裝置中的空氣已排盡，否則，沒有排盡。
(4)通過攪拌可以加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)更加充分，提高原料利用率。
(5)根據(jù)題給信息可知，二茂鐵不溶于水和鹽酸，溶于乙醚，故步驟Ⅳ中無水乙醚的作用是萃取二茂鐵，用鹽酸洗滌的目的是除去雜質(zhì)，且減少二茂鐵的損失。
答案：(1)三頸燒瓶　m(2)乙醇　防止空氣進(jìn)入裝置C，影響實(shí)驗(yàn)
(3)將右側(cè)導(dǎo)管伸入滴有硫氰化鉀的氯化亞鐵溶液中，如果溶液不變色，則證明裝置中的空氣已排盡，否則，沒有排盡(4)加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)更加充分，提高原料利用率(5)萃取二茂鐵　除去雜質(zhì)，且減少二茂鐵的損失
高考真題
1．(2023·江蘇高考)室溫下，探究0.1 mol·L－1 FeSO4溶液的性質(zhì)，下列實(shí)驗(yàn)方案能達(dá)到探究目的的是(　　 )
選項(xiàng) 探究目的 實(shí)驗(yàn)方案
A 溶液中是否含有Fe3＋ 向2 mL FeSO4溶液中滴加幾滴新制氯水，再滴加KSCN溶液，觀察溶液顏色變化
B Fe2＋是否有還原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加幾滴酸性KMnO4溶液，觀察溶液顏色變化
C Fe2＋是否水解 向2 mL FeSO4溶液中滴加2～3滴酚酞試液，觀察溶液顏色變化
D Fe2＋能否催化H2O2分解 向2 mL 5% H2O2溶液中滴加幾滴FeSO4溶液，觀察氣泡產(chǎn)生情況
解析：選B。檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe3＋應(yīng)直接向待測(cè)液中滴加KSCN溶液，向待測(cè)液中滴加氯水會(huì)將Fe2＋氧化為Fe3＋干擾實(shí)驗(yàn)，A錯(cuò)誤；向2 mL FeSO4溶液中滴加幾滴酸性KMnO4溶液，若觀察溶液紫紅色褪去，說明Fe2＋有還原性，B正確；Fe2＋發(fā)生水解反應(yīng)Fe2＋＋2H2O 2H＋＋Fe(OH)2使溶液顯酸性，應(yīng)向2 mL FeSO4溶液中滴加2～3滴石蕊試液，觀察溶液顏色變化，C錯(cuò)誤；向2 mL 5% H2O2溶液中滴加幾滴FeSO4溶液，若產(chǎn)生氣泡有可能是Fe3＋的催化作用，D錯(cuò)誤。
2．(2021·廣東高考)部分含鐵物質(zhì)的分類與相應(yīng)化合價(jià)關(guān)系如圖所示。下列推斷不合理的是(　　)
A．a(chǎn)可與e反應(yīng)生成b
B．b既可被氧化，也可被還原
C．可將e加入濃堿液中制得d的膠體
D．可存在b→c→d→e→b的循環(huán)轉(zhuǎn)化關(guān)系
解析：選C。Fe與Fe(Ⅲ)的鹽類物質(zhì)可發(fā)生反應(yīng)生成Fe(Ⅱ)的鹽類物質(zhì)，如Fe＋2FeCl3===3FeCl2，A不選；Fe(Ⅱ)為鐵元素的中間價(jià)態(tài)，既有還原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被還原，B不選；Fe(Ⅲ)的鹽類物質(zhì)與濃堿液反應(yīng)生成Fe(OH)3沉淀，制備Fe(OH)3膠體操作為向沸水中滴加飽和FeCl3溶液，繼續(xù)煮沸至溶液呈紅褐色，停止加熱，C選；b→c→d→e→b轉(zhuǎn)化如FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3FeCl2，D不選。
3．(2022·河北高考)以焙燒黃鐵礦FeS2(雜質(zhì)為石英等)產(chǎn)生的紅渣為原料制備銨鐵藍(lán)Fe(NH4)Fe(CN)6顏料。工藝流程如下：
回答下列問題：
(1)紅渣的主要成分為__________(填化學(xué)式，下同)，濾渣①的主要成分為____________。
(2)黃鐵礦研細(xì)的目的是_____________________________________________________________。
(3)還原工序中，不生成S單質(zhì)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________。
(4)工序①的名稱為__________________，所得母液循環(huán)使用。
(5)沉鐵工序產(chǎn)生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合價(jià)為__________，氧化工序發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
________________________________________________________________________。
(6)若用還原工序得到的濾液制備Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4，所加試劑為________和____________(填化學(xué)式，不引入雜質(zhì))。
解析：已知黃鐵礦高溫煅燒生成Fe2O3，反應(yīng)為4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，故產(chǎn)生的紅渣主要成分為Fe2O3和SiO2；將紅渣粉碎后加入足量的50%的H2SO4溶液加熱，反應(yīng)為Fe2O3＋3H2SO4Fe2(SO4)3＋3H2O，過濾出濾渣①，主要成分為SiO2，向?yàn)V液中加入黃鐵礦進(jìn)行還原，將Fe3＋還原為Fe2＋，由(3)小問可知不生成S單質(zhì)，則硫元素被氧化為SO，反應(yīng)為14Fe3＋＋FeS2＋8H2O15Fe2＋＋2SO＋16H＋，然后進(jìn)行工序①：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，得到FeSO4晶體和母液，母液中主要含有H2SO4，加水溶解FeSO4晶體，向所得溶液中加入(NH4)2SO4、Na4[Fe(CN)6]并用H2SO4調(diào)節(jié)溶液的pH為3，進(jìn)行沉鐵，反應(yīng)原理為Fe2＋＋2NH＋[Fe(CN)6]4－Fe(NH4)2Fe(CN)6↓，然后過濾出沉淀，洗滌后加入H2SO4和NaClO3進(jìn)行氧化，反應(yīng)為6Fe(NH4)2Fe(CN)6＋ClO＋6H＋6Fe(NH4)Fe(CN)6＋Cl－＋3H2O＋6NH，過濾、洗滌、干燥即制得Fe(NH4)Fe(CN)6，據(jù)此分析解題。
答案：(1)Fe2O3和SiO2　SiO2　(2)增大固液接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高黃鐵礦的利用率
(3)7Fe2(SO4)3＋FeS2＋8H2O15FeSO4＋8H2SO4　(4)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾
(5)＋2　6Fe(NH4)2Fe(CN)6＋ClO＋6H＋6Fe(NH4)Fe(CN)6＋Cl－＋3H2O＋6NH
(6)H2O2　NH3·H2O
鞏固練習(xí)
一、選擇題(每題5分，共9題，共45分)
1．(2023·天津和平三模)下列由廢鐵屑制取無水Fe2(SO4)3的實(shí)驗(yàn)原理與裝置不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?　　 )
A．用裝置甲除去廢鐵屑表面的油污 B．用裝置乙溶解廢鐵屑制Fe2(SO4)3
C．用裝置丙過濾得到Fe2(SO4)3溶液 D．用裝置丁蒸干溶液獲得Fe2(SO4)3
解析：選B。碳酸鈉溶液水解顯堿性，廢鐵屑在堿性溶液中加熱可促進(jìn)油污的水解，圖中裝置可除去廢鐵屑表面的油污，A正確；鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，然后通過雙氧水氧化得到Fe2(SO4)3，但鐵屑為粉末、生成三價(jià)鐵離子催化雙氧水分解，達(dá)不到隨關(guān)隨停的效果，B錯(cuò)誤；過濾可分離不溶性雜質(zhì)與溶液，圖中過濾可分離出Fe2(SO4)3溶液，C正確；硫酸沸點(diǎn)高，難揮發(fā)，蒸干Fe2(SO4)3溶液獲得Fe2(SO4)3，D正確。
2．(2023·河北秦皇島三模)如圖為鐵元素的“價(jià)—類”二維圖，其中的箭頭表示部分物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。下列說法正確的是(　　 )
A．a(chǎn)與水蒸氣反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為c
B．b是一種黑色粉末，不穩(wěn)定，在空氣中受熱，迅速反應(yīng)轉(zhuǎn)化為c
C．e可以通過化合反應(yīng)制得d
D．向g中加強(qiáng)堿溶液可制得膠體
解析：選C。由圖可知，a為鐵、b為氧化亞鐵、c為氧化鐵、d為氫氧化鐵、e為氫氧化亞鐵、f為亞鐵鹽、g為鐵鹽。鐵高溫下與水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，A錯(cuò)誤；氧化亞鐵具有還原性，在空氣中加熱能被氧化生成四氧化三鐵，B錯(cuò)誤；氫氧化亞鐵還原性強(qiáng)，在溶液中易與氧氣和水發(fā)生化合反應(yīng)生成氫氧化鐵，C正確；鐵鹽中加入強(qiáng)堿溶液生成氫氧化鐵沉淀，不能生成氫氧化鐵膠體，D錯(cuò)誤。
3．FeCO3與砂糖混用可以作補(bǔ)血?jiǎng)?，?shí)驗(yàn)室里制備FeCO3的流程如圖所示。下列說法不正確的是(　　 )
A．產(chǎn)品FeCO3在空氣中高溫分解可得到純凈的FeO B.沉淀過程中有CO2氣體放出
C．過濾操作的常用玻璃儀器有燒杯、漏斗和玻璃棒 D．可利用KSCN溶液檢驗(yàn)FeSO4溶液是否變質(zhì)
解析：選A。FeCO3中的＋2價(jià)的鐵在高溫時(shí)會(huì)被空氣中的氧氣氧化。
4．用廢鐵屑制備磁性膠體粒子，制取過程如下：
下列說法不正確的是(　　 )
A．用Na2CO3溶液浸泡是為了除去廢鐵屑表面的油污
B．通入N2是為了防止空氣中的O2氧化二價(jià)鐵元素
C．加適量的H2O2是為了將部分的Fe2＋氧化為Fe3＋，涉及反應(yīng)：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
D．溶液A中Fe2＋和Fe3＋的濃度比為2∶1
解析：選D。Na2CO3的水溶液顯堿性，油污在堿性溶液中發(fā)生水解，因此用Na2CO3溶液浸泡可以除去廢鐵屑表面的油污，A正確；Fe2＋容易被氧氣氧化，因此通入N2的目的是防止空氣中的氧氣氧化Fe2＋，B正確；利用H2O2的氧化性，把Fe2＋氧化成Fe3＋，涉及反應(yīng)：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，C正確；Fe3O4中Fe2＋和Fe3＋的物質(zhì)的量之比為1∶2，所以溶液A中Fe2＋和Fe3＋的濃度比為1∶2，D錯(cuò)誤。
5．(2023·遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)工業(yè)上，利用硫酸亞鐵為原料，通過鐵黃(FeOOH，一種不溶于水的黃色固體)制備高鐵酸鉀(K2FeO4)，可降低生產(chǎn)成本且產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)。工藝流程如下：
下列說法錯(cuò)誤的是(　　 )
A．制備K2FeO4的反應(yīng)類型為復(fù)分解反應(yīng)
B．鐵黃制備高鐵酸鈉的離子方程式為：2FeOOH＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋3H2O
C．制備NaClO時(shí)，可通過加熱的方式加快反應(yīng)速率
D.高鐵酸鉀可作水處理劑，既能殺菌消毒，又能吸附絮凝
解析：選C。硫酸亞鐵中＋2價(jià)的鐵具有還原性，氧氣具有氧化性，兩者反應(yīng)生成鐵黃，反應(yīng)為：12Fe2＋＋3O2＋2H2O===4FeOOH＋8Fe3＋，氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，鐵黃和次氯酸鈉反應(yīng)生成高鐵酸鈉，2FeOOH＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋3H2O，高鐵酸鈉在溶液中的溶解度大于高鐵酸鉀，加入氯化鉀，高鐵酸鈉在溶液中轉(zhuǎn)化成高鐵酸鉀。制備K2FeO4的反應(yīng)為Na2FeO4＋2KCl===K2FeO4＋2NaCl，為復(fù)分解反應(yīng)，A正確；鐵黃和次氯酸鈉反應(yīng)生成高鐵酸鈉，2FeOOH＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋3H2O，離子方程式為：2FeOOH＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋3H2O，B正確；制備NaClO時(shí)，加熱會(huì)反應(yīng)生成NaClO3，不能得到NaClO，C錯(cuò)誤；高鐵酸鉀可作水處理劑，高鐵酸根離子具有強(qiáng)氧化性，能殺菌消毒，同時(shí)生成的鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，能吸附絮凝，D正確。
6．(2023·山東濰坊模擬)某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)探究Zn與溶液中Fe3＋發(fā)生反應(yīng)的原理。
實(shí)驗(yàn) 試劑 現(xiàn)象
Ⅰ 2 mL 0.1 mol· L－1 FeCl3溶液、過量鋅粉 黃色溶液很快變淺，接著有無色氣泡產(chǎn)生，固體中未檢出鐵單質(zhì)
Ⅱ 2 mL 1 mol· L－1 FeCl3溶液(pH≈0.70)、過量鋅粉 很快有大量氣體產(chǎn)生，出現(xiàn)紅褐色渾濁，30 min左右產(chǎn)生紅褐色沉淀，溶液顏色變淺，產(chǎn)生少量鐵單質(zhì)
下列說法錯(cuò)誤的是(　　 )
A．實(shí)驗(yàn)Ⅰ說明Fe3＋被還原為Fe2＋ B．可用酸性高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)Ⅰ得到的溶液中含有Fe2＋
C．實(shí)驗(yàn)Ⅱ發(fā)生了置換反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng) D．實(shí)驗(yàn)說明Fe3＋、H＋與Zn的反應(yīng)與離子濃度有關(guān)
解析：選B。實(shí)驗(yàn)Ⅰ黃色溶液很快變淺，固體中未檢出鐵單質(zhì)，說明Fe3＋被還原為Fe2＋，黃色溶液很快變淺， A正確。FeCl3溶液中的Cl－也能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，干擾Fe2＋的檢驗(yàn)，故不能用酸性高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)Ⅰ得到的溶液中含有Fe2＋，B錯(cuò)誤。FeCl3溶液中加入過量鋅粉，很快有大量氣體產(chǎn)生，是氯化鐵溶液水解產(chǎn)生的鹽酸與鋅粉反應(yīng)產(chǎn)生氯化鋅和氫氣，反應(yīng)為置換反應(yīng)；出現(xiàn)紅褐色渾濁，是氯化鐵水解生成氫氧化鐵，屬于復(fù)分解反應(yīng)；產(chǎn)生少量鐵單質(zhì)，是鋅置換出鐵，屬于置換反應(yīng)， C正確。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可知，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)Fe3＋濃度較大，先與鋅發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化鋅和氯化亞鐵，當(dāng)Fe3＋濃度較低，H＋濃度較大時(shí)，H＋與鋅反應(yīng)生成鋅鹽和氫氣，故實(shí)驗(yàn)說明Fe3＋、H＋與Zn的反應(yīng)與離子濃度有關(guān)， D正確。
7．(2022·遼寧鞍山模擬)資料顯示：FeCl(亮黃色)只有在Cl－濃度較大的溶液中才能穩(wěn)定存在，為了驗(yàn)證該事實(shí)，某實(shí)驗(yàn)小組取三份2 mL黃色的工業(yè)鹽酸分別做了一系列實(shí)驗(yàn)，記錄如下：
操作 現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)Ⅰ：直接滴加2滴KSCN溶液 無明顯變化
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：加10 mL蒸餾水稀釋，后滴入2滴濃KSCN溶液 稀釋后溶液幾乎變?yōu)闊o色，加KSCN溶液顯紅色
實(shí)驗(yàn)Ⅲ：滴加2滴AgNO3飽和溶液 產(chǎn)生白色沉淀，溶液亮黃色消失
下列說法不正確的是(　　 )
A．工業(yè)鹽酸顯黃色是因?yàn)槠渲谢煊蠪eCl
B．實(shí)驗(yàn)Ⅰ中，未檢測(cè)到Fe3＋
C．實(shí)驗(yàn)Ⅲ中，AgNO3溶液稀釋了樣品是溶液亮黃色消失的主要原因
D．通過上述實(shí)驗(yàn)，可以證明FeCl只有在Cl－濃度較大的溶液中才能穩(wěn)定存在
解析：選C。FeCl(亮黃色)只有在Cl－濃度較大的溶液中才能穩(wěn)定存在，工業(yè)鹽酸顯黃色是因?yàn)槠渲谢煊蠪eCl，故A正確；KSCN溶液為檢驗(yàn)鐵離子的特征試劑，由操作和現(xiàn)象可知，實(shí)驗(yàn)Ⅰ中，未檢測(cè)到Fe3＋，故B正確；AgNO3溶液與氯離子反應(yīng)，使FeCl轉(zhuǎn)化為鐵離子，稀釋不是主要原因，故C錯(cuò)誤；稀釋或滴AgNO3飽和溶液均使Cl－濃度降低，可證明FeCl只有在Cl－濃度較大的溶液中才能穩(wěn)定存在，故D正確。
8．若利用硫鐵礦焙燒取硫后的廢渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質(zhì))制取FeSO4·7H2O，設(shè)計(jì)了如下流程：
下列說法錯(cuò)誤的是(　　 )
A．溶解廢渣選用的酸是稀硫酸，試劑X選用鐵粉
B．固體1中一定含有SiO2，控制pH是為了使Al3＋轉(zhuǎn)化為Al(OH)3，進(jìn)入固體2
C．從溶液2得到FeSO4·7H2O產(chǎn)品的過程中，必須控制條件防止其被氧化和分解
D．若改變方案，在溶液1中直接加入NaOH溶液至過量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液經(jīng)結(jié)晶分離也可得到FeSO4·7H2O
解析：選D。流程設(shè)計(jì)示意圖是用硫酸把Fe2O3、Al2O3轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，除去SiO2，然后用試劑X(鐵粉)還原Fe3＋得到硫酸亞鐵，A正確；分離FeSO4和Al2(SO4)3采用的是調(diào)控pH的方法，使Al3＋轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀從而與FeSO4分離，B正確；Fe2＋容易被氧化，所以在制備FeSO4·7H2O產(chǎn)品的過程中，要防止其被氧化和分解，C正確；在溶液1中直接加過量的NaOH得到的是Fe(OH)3沉淀，沉淀經(jīng)溶解、結(jié)晶分離得到Fe2(SO4)3，D不正確。
9．(2023·遼寧葫蘆島一中期末)《開寶本草》記載“取鋼煅作葉如笏或團(tuán)，平面磨錯(cuò)令光凈，以鹽水灑之，于醋甕中陰處埋之一百日，鐵上衣生，鐵華成矣”。鐵華粉[主要成分為(CH3COO)2Fe·H2O]可用如下方法檢測(cè)。下列相關(guān)說法不正確的是(　　 )
A．在鐵華粉中加入稀硝酸，再滴加KSCN溶液，一定會(huì)變紅
B．制備鐵華粉的主要反應(yīng)為Fe＋2CH3COOH===(CH3COO)2Fe＋H2↑
C．氣體X的產(chǎn)生是因?yàn)榘l(fā)生了復(fù)分解反應(yīng)
D．由上述實(shí)驗(yàn)可知，OH－結(jié)合Fe3＋的能力大于CN－
解析：選A。鐵華粉中加入稀硫酸并加熱，產(chǎn)生的刺激性氣味的氣體X為醋酸蒸氣；鐵華粉中加入稀鹽酸生成氫氣和濾液，有氫氣生成說明鐵華粉中含有鐵單質(zhì)，濾液中加入鐵氰化鉀溶液生成藍(lán)色沉淀，說明濾液中有亞鐵離子，該沉淀不溶于稀鹽酸，但可與NaOH反應(yīng)生成棕色沉淀。鐵華粉中含有鐵單質(zhì)，硝酸的量比較少時(shí)，生成的Fe3＋能與Fe反應(yīng)生成Fe2＋，當(dāng)溶液中不存在Fe3＋時(shí)，滴入KSCN溶液不會(huì)變紅，A錯(cuò)誤；根據(jù)題干中信息可知，制備鐵華粉的主要反應(yīng)為Fe＋2CH3COOH===(CH3COO)2Fe＋H2↑，B正確；氣體X為醋酸蒸氣，反應(yīng)為：(CH3COO)2Fe＋H2SO42CH3COOH↑＋FeSO4，屬于復(fù)分解反應(yīng)，C正確；由上述實(shí)驗(yàn)可知，氫氧根離子能與藍(lán)色沉淀反應(yīng)，生成棕色沉淀，說明有氫氧化鐵沉淀生成，說明氫氧根離子結(jié)合鐵離子的能力強(qiáng)于CN－，D正確。
二、非選擇題(共3題，共40分)
10．(15分)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(shí)驗(yàn)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中盛放的試劑是____________，NH4HCO3盛放在裝置________中。(3分)
(2)實(shí)驗(yàn)過程中，欲將生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是_______________________________________，發(fā)生的主要反應(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(yàn)久置的FeSO4是否變質(zhì)的方法是_______________________________________________________。(8分)
(3)干燥過程的主要目的是脫去游離水，過程中會(huì)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，與碳混合后焙燒，最終得到還原鐵粉6.16 g，樣品中雜質(zhì)FeOOH的質(zhì)量為________g。(4分)
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(yàn)到D處氫氣已純凈時(shí)，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(yàn)久置的FeSO4是否變質(zhì)。(3)設(shè)FeCO3、FeOOH的物質(zhì)的量分別為x、y，則x×116 g·mol－1＋y×89 g·mol－1＝12.49 g，56 g·mol－1×(x＋y)＝6.16 g，解得x＝0.1 mol，y＝0.01 mol。故m(FeOOH)＝0.89 g。
答案：(1)分液漏斗　鐵粉　C　(2)待D處排出的氣體純凈后，關(guān)閉活塞3，打開活塞2　Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑　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，觀察溶液是否顯紅色(合理答案即可)
(3)4FeCO3＋O2＋2H2O===4FeOOH＋4CO2　0.89
11．(10分)(2023·北京四中模擬節(jié)選)某小組探究CuSO4溶液、FeSO4溶液與堿的反應(yīng)，探究物質(zhì)氧化性和還原性的變化規(guī)律。向一定濃度的CuSO4溶液和飽和FeSO4的混合溶液中加入適量氨水，產(chǎn)生紅褐色沉淀，經(jīng)檢驗(yàn)，紅褐色沉淀含F(xiàn)e(OH)3。
(1)分析Fe(OH)3產(chǎn)生的原因：O2氧化所致。
驗(yàn)證：向FeSO4溶液中滴入氨水，生成的白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，一段時(shí)間后有紅褐色沉淀生成。
①生成白色沉淀的離子方程式是____________________________________________________。(2分)
②產(chǎn)生紅褐色沉淀：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。還原反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。氧化反應(yīng)：________________________________________________________________。(2分)
(2)提出問題：產(chǎn)生Fe(OH)3的原因可能是Cu2＋氧化所致。
驗(yàn)證如下(溶液A：飽和FeSO4溶液＋CuSO4溶液；已排除空氣的影響)：
序號(hào) 實(shí)驗(yàn) 試劑 現(xiàn)象
Ⅰ 氨水 生成沉淀，一段時(shí)間后，產(chǎn)生紅褐色沉淀和灰黑色固體物質(zhì)
Ⅱ 水 溶液無明顯變化
①Ⅰ中可能產(chǎn)生Cu，運(yùn)用氧化還原反應(yīng)規(guī)律分析產(chǎn)生Cu的合理性：
________________________________________________________________________。(3分)
②檢驗(yàn)：濾出Ⅰ中不溶物，用稀H2SO4溶解，未檢出Cu。分析原因：
ⅰ.Ⅰ中未生成Cu。
ⅱ.Ⅰ中生成了Cu。由于____________________________________________________(用離子方程式表示)，因此未檢出Cu。(3分)
解析：(2)①由現(xiàn)象可知，反應(yīng)生成了氫氧化鐵沉淀，從氧化還原的角度看，氫氧化鐵可為升價(jià)產(chǎn)物，銅可為降價(jià)產(chǎn)物，因此有銅生成從氧化還原的角度看是合理的。②不溶物中有氫氧化鐵，氫氧化鐵與硫酸反應(yīng)生成三價(jià)鐵離子，三價(jià)鐵離子又可以與銅反應(yīng)生成二價(jià)鐵離子和銅離子，因此未檢出銅，其離子方程式為：Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O、Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。
答案：(1)①Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓＋2NH　②Fe(OH)2－e－＋OH－===Fe(OH)3
(2)①溶液中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，升價(jià)產(chǎn)物有Fe(OH)3，降價(jià)產(chǎn)物有Cu是合理的　②Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O、Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
12．(15分)(2023·四川成都一模)鍍鋅鋼構(gòu)件的酸洗廢液中含有2.5 mol/L鹽酸、50% FeCl2·4H2O和2% ZnCl2。實(shí)驗(yàn)室從酸洗廢液中回收鹽酸和FeCl2·4H2O 的實(shí)驗(yàn)流程如下：
已知化合物的溶解度(g/100 g水)數(shù)據(jù)如下表：
物質(zhì) 0 ℃ 10 ℃ 20 ℃ 30 ℃ 40 ℃ 60 ℃ 80 ℃ 100 ℃
FeCl2 49.7 59.0 62.5 66.7 70.0 78.3 88.7 94.9
ZnCl2 342 363 395 437 452 488 541 614
回答下列問題：
Ⅰ.回收鹽酸和FeCl2·4H2O粗產(chǎn)品
(1)操作1應(yīng)選擇________(填字母)。(2分)
A．水浴加熱　B．油浴加熱　C．投入沸石
(2)為了獲得FeCl2·4H2O粗產(chǎn)品，應(yīng)適時(shí)停止加熱且留有少量殘余液，這樣做除了防止Fe2＋被氧化外，另一目的是_____________________________________________________________；
若留有殘余液過多，會(huì)造成的不良后果是___________________________________________(答一條)。(4分)
Ⅱ.FeCl2·4H2O粗產(chǎn)品的重結(jié)晶
(3)檢驗(yàn)FeCl2·4H2O粗產(chǎn)品中含有Fe3＋的操作方法是____________________________________________。(2分)
(4)重結(jié)晶前加入的物質(zhì)X為__________；操作2的名稱是__________。(2分)
Ⅲ.滴定亞鐵離子，測(cè)定FeCl2·4H2O晶體的純度
準(zhǔn)確稱取a g重結(jié)晶后的FeCl2·4H2O晶體，溶于混酸中并定容至100 mL。移取三份25.00 mL溶液，加入指示劑，用K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液(c mol·L－1)滴定至終點(diǎn)，半分鐘內(nèi)不恢復(fù)，平均消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為V mL(此時(shí)Cl－不被氧化)。
(5)計(jì)算FeCl2·4H2O晶體的純度為________%(含a、c的代數(shù)式，化到最簡(jiǎn))。(5分)
解析：酸洗廢液中含有鹽酸、氯化亞鐵和氯化鋅，操作1為蒸餾，餾出液為HCl，殘余液中有氯化鋅和氯化亞鐵，冰水浴冷卻抽濾得到氯化亞鐵的粗產(chǎn)品，再加入鹽酸和Fe，加入鹽酸防止FeCl2在結(jié)晶過程中水解，加入Fe防止Fe2＋被氧化，操作2為過濾，干燥最終得到氯化亞鐵晶體。
(1)操作1為蒸餾，溫度為150 ℃，水浴無法達(dá)到150 ℃，因此應(yīng)該選擇油浴加熱，油浴需要加入沸石，答案選BC。
(3)檢驗(yàn)氯化亞鐵晶體中是否含有Fe3＋的操作方法為取少量粗產(chǎn)品樣品，加入少量無氧水溶解，滴加KSCN溶液，若溶液顯紅色，說明其中含有鐵離子，反之則無。
(4)重結(jié)晶前需要加入的物質(zhì)X為鐵粉，用途為防止Fe2＋被氧化，操作2的名稱為過濾。
(5)K2Cr2O7與亞鐵離子反應(yīng)的離子方程式為6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，滴定25 mL溶液消耗Cr2O的物質(zhì)的量為cV×10－3 mol，則消耗Fe2＋的物質(zhì)的量為6cV×10－3 mol，則a g樣品中含有Fe2＋的物質(zhì)的量為2.4cV×10－2 mol，則FeCl2·4H2O晶體的純度為×100%＝%
答案：(1)BC　(2)防止FeCl2·4H2O結(jié)晶水水量偏低　造成析出的FeCl2·4H2O晶體過少，甚至無晶體析出(或鹽酸回收不充分)
(3)取少量粗產(chǎn)品樣品，加入少量無氧水溶解，滴加KSCN溶液，若溶液顯紅色，證明含有Fe3＋
(4)鐵粉　過濾　(5)
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第12講　鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系與實(shí)驗(yàn)探究
【備考目標(biāo)】　1.掌握鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。2.能夠遷移應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，對(duì)以鐵及其化合物為載體的實(shí)驗(yàn)題目正確分析解答。
考點(diǎn)1　鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系
1．利用“價(jià)—類”二維圖掌握鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化
(1)橫向變化體現(xiàn)了同價(jià)態(tài)、不同物質(zhì)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＋能與堿(OH－)反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的堿；
③難溶性的堿易分解生成對(duì)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(duì)應(yīng)的堿。
(2)縱向變化體現(xiàn)了不同價(jià)態(tài)、同物質(zhì)類別之間的轉(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)了不同價(jià)態(tài)、不同物質(zhì)類別之間的轉(zhuǎn)化，主要體現(xiàn)物質(zhì)的氧化性或還原性。
【示例】 寫出上述“價(jià)—類”二維圖中指定轉(zhuǎn)化的化學(xué)或離子方程式：
① ；
② ；
③ ；
④ ；
⑤ ；
⑥ ；
⑦ ；
⑧ ；
⑨ ；
⑩ ；
；
；
；
2．Fe2＋與Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化
① ；
② ；
③ ；
④ ；
⑤ ；
⑥ ；
⑦ 。
題組練習(xí)
1．(2023·廣東梅州三模)“價(jià)—類”二維圖和實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)元素及其化合物的重要方法。鐵及其化合物的“價(jià)—類”二維圖如圖所示。下列說法正確的是(　　 )
A．高溫時(shí)，a與水蒸氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為c
B．若f、g都是鹽酸鹽，則這兩種物質(zhì)均可通過化合反應(yīng)獲得
C．d可與足量的HI溶液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)得到g
D．若b和c的混合物中n(Fe)∶n(O)＝5∶6，則b和c的質(zhì)量比為20∶27
2．(人教必修第一冊(cè)P77T6)各物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示，請(qǐng)完成下列空白。
(1)寫出B和D的化學(xué)式：B____________；D____________。
(2)寫出E轉(zhuǎn)變成F的化學(xué)方程式：_________________________________________。
(3)向G溶液中加入A，寫出反應(yīng)的離子方程式：________________________________________。
考點(diǎn)2　鐵及含鐵化合物的制備與性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)
1．由于亞鐵易被氧化，所以在制備Fe2＋過程中要保證鐵屑過量；制備FeO、Fe(OH)2時(shí)注意除去裝置內(nèi)的空氣，防止FeO、Fe(OH)2被氧化。
2．Fe3＋極易水解，在中性、堿性或弱酸性環(huán)境中均不能存在。實(shí)驗(yàn)過程中可以通過調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，除去Fe3＋。
題組練習(xí)
1．ZnSO4溶液[含有少量FeSO4、Fe2(SO4)3]，為除去溶液中的FeSO4、Fe2(SO4)3，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：
(1)可先向溶液中通入氧氣，目的是__________________________________________________。
(2)加入________(填最佳試劑)調(diào)節(jié)溶液的pH至2.8。
(3)過濾。
(4)已知相關(guān)金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：
金屬離子 Fe3＋ Fe2＋ Zn2＋
開始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.3 8.2
問題討論：①調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)是否可以用NaOH溶液？________，理由是
________________________________________________________________________。
②如果不通入氧氣，其后果是____________________________________________________。
2．(2023·河南安陽統(tǒng)考三模)二茂鐵可用作燃料的節(jié)能消煙劑、抗爆劑等。某興趣小組擬用如圖所示裝置制備二茂鐵(電磁攪拌裝置、夾持裝置略去)，反應(yīng)原理：2KOH＋FeCl2＋2C5H6(環(huán)戊二烯)===Fe(C5H5)2(二茂鐵)＋2KCl＋2H2O。
已知一些物質(zhì)的物理數(shù)據(jù)：
物質(zhì) 熔點(diǎn)/℃ 沸點(diǎn)/℃ 密度/(g·cm－3) 溶解性
二茂鐵 173 249(100 ℃時(shí)開始升華) 1.49 不溶于水和鹽酸，溶于乙醚
環(huán)戊二烯 －97.2 42.5 0.87 不溶于水，溶于乙醚和乙醇
乙醚 －116 34.5 0.71 微溶于水，溶于乙醇
二甲亞砜 18.4 189 1.10 與水互溶，不溶于乙醚
制備二茂鐵的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
Ⅰ.在C中加入25 g KOH粉末，并加入60 mL無水乙醚，連接好儀器，充分?jǐn)嚢瑁缓蟠蜷_K，通入N2，排盡裝置中的空氣后，關(guān)閉K。
Ⅱ.打開B1的活塞，滴加5.5 mL新蒸餾的環(huán)戊二烯，攪拌。
Ⅲ.將含一定質(zhì)量的FeCl2的二甲亞砜溶液25 mL由B2緩慢滴入C中，在45 min時(shí)滴完，再繼續(xù)攪拌45 min，反應(yīng)完畢。
Ⅳ.拆下儀器C，再向其中加入25 mL無水乙醚，攪拌，將液體轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，依次用鹽酸、水洗滌2～3次，分液得橙黃色溶液。
Ⅴ.蒸發(fā)橙黃色溶液，得二茂鐵粗產(chǎn)品。
回答下列問題：
(1)儀器C的名稱是__________；儀器 A中冷凝水從________口進(jìn)入(填“m”或“n”)。
(2)D中試劑的名稱是__________，D中導(dǎo)管插入液面以下，其主要目的是
________________________________________________________________________。
(3)步驟Ⅰ中檢驗(yàn)裝置中的空氣已排盡的方法是______________________________________________。
(4)步驟Ⅲ中將含F(xiàn)eCl2的二甲亞砜溶液緩慢滴入C中，滴完之后繼續(xù)攪拌，其目的是
________________________________________________________________________。
(5)步驟Ⅳ中無水乙醚的作用是_________________________________________________；
用鹽酸洗滌的目的是___________________________________________________。
高考真題
1．(2023·江蘇高考)室溫下，探究0.1 mol·L－1 FeSO4溶液的性質(zhì)，下列實(shí)驗(yàn)方案能達(dá)到探究目的的是(　　 )
選項(xiàng) 探究目的 實(shí)驗(yàn)方案
A 溶液中是否含有Fe3＋ 向2 mL FeSO4溶液中滴加幾滴新制氯水，再滴加KSCN溶液，觀察溶液顏色變化
B Fe2＋是否有還原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加幾滴酸性KMnO4溶液，觀察溶液顏色變化
C Fe2＋是否水解 向2 mL FeSO4溶液中滴加2～3滴酚酞試液，觀察溶液顏色變化
D Fe2＋能否催化H2O2分解 向2 mL 5% H2O2溶液中滴加幾滴FeSO4溶液，觀察氣泡產(chǎn)生情況
2．(2021·廣東高考)部分含鐵物質(zhì)的分類與相應(yīng)化合價(jià)關(guān)系如圖所示。下列推斷不合理的是(　　)
A．a(chǎn)可與e反應(yīng)生成b
B．b既可被氧化，也可被還原
C．可將e加入濃堿液中制得d的膠體
D．可存在b→c→d→e→b的循環(huán)轉(zhuǎn)化關(guān)系
3．(2022·河北高考)以焙燒黃鐵礦FeS2(雜質(zhì)為石英等)產(chǎn)生的紅渣為原料制備銨鐵藍(lán)Fe(NH4)Fe(CN)6顏料。工藝流程如下：
回答下列問題：
(1)紅渣的主要成分為__________(填化學(xué)式，下同)，濾渣①的主要成分為____________。
(2)黃鐵礦研細(xì)的目的是_____________________________________________________________。
(3)還原工序中，不生成S單質(zhì)的反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________。
(4)工序①的名稱為__________________，所得母液循環(huán)使用。
(5)沉鐵工序產(chǎn)生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合價(jià)為__________，氧化工序發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________________________。
(6)若用還原工序得到的濾液制備Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4，所加試劑為________和____________(填化學(xué)式，不引入雜質(zhì))。
鞏固練習(xí)
一、選擇題(每題5分，共9題，共45分)
1．(2023·天津和平三模)下列由廢鐵屑制取無水Fe2(SO4)3的實(shí)驗(yàn)原理與裝置不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?　　 )
A．用裝置甲除去廢鐵屑表面的油污 B．用裝置乙溶解廢鐵屑制Fe2(SO4)3
C．用裝置丙過濾得到Fe2(SO4)3溶液 D．用裝置丁蒸干溶液獲得Fe2(SO4)3
2．(2023·河北秦皇島三模)如圖為鐵元素的“價(jià)—類”二維圖，其中的箭頭表示部分物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。下列說法正確的是(　　 )
A．a(chǎn)與水蒸氣反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為c
B．b是一種黑色粉末，不穩(wěn)定，在空氣中受熱，迅速反應(yīng)轉(zhuǎn)化為c
C．e可以通過化合反應(yīng)制得d
D．向g中加強(qiáng)堿溶液可制得膠體
3．FeCO3與砂糖混用可以作補(bǔ)血?jiǎng)?，?shí)驗(yàn)室里制備FeCO3的流程如圖所示。下列說法不正確的是(　　 )
A．產(chǎn)品FeCO3在空氣中高溫分解可得到純凈的FeO B.沉淀過程中有CO2氣體放出
C．過濾操作的常用玻璃儀器有燒杯、漏斗和玻璃棒 D．可利用KSCN溶液檢驗(yàn)FeSO4溶液是否變質(zhì)
4．用廢鐵屑制備磁性膠體粒子，制取過程如下：
下列說法不正確的是(　　 )
A．用Na2CO3溶液浸泡是為了除去廢鐵屑表面的油污
B．通入N2是為了防止空氣中的O2氧化二價(jià)鐵元素
C．加適量的H2O2是為了將部分的Fe2＋氧化為Fe3＋，涉及反應(yīng)：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
D．溶液A中Fe2＋和Fe3＋的濃度比為2∶1
5．(2023·遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)工業(yè)上，利用硫酸亞鐵為原料，通過鐵黃(FeOOH，一種不溶于水的黃色固體)制備高鐵酸鉀(K2FeO4)，可降低生產(chǎn)成本且產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)。工藝流程如下：
下列說法錯(cuò)誤的是(　　 )
A．制備K2FeO4的反應(yīng)類型為復(fù)分解反應(yīng)
B．鐵黃制備高鐵酸鈉的離子方程式為：2FeOOH＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋3H2O
C．制備NaClO時(shí)，可通過加熱的方式加快反應(yīng)速率
D.高鐵酸鉀可作水處理劑，既能殺菌消毒，又能吸附絮凝
6．(2023·山東濰坊模擬)某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)探究Zn與溶液中Fe3＋發(fā)生反應(yīng)的原理。
實(shí)驗(yàn) 試劑 現(xiàn)象
Ⅰ 2 mL 0.1 mol· L－1 FeCl3溶液、過量鋅粉 黃色溶液很快變淺，接著有無色氣泡產(chǎn)生，固體中未檢出鐵單質(zhì)
Ⅱ 2 mL 1 mol· L－1 FeCl3溶液(pH≈0.70)、過量鋅粉 很快有大量氣體產(chǎn)生，出現(xiàn)紅褐色渾濁，30 min左右產(chǎn)生紅褐色沉淀，溶液顏色變淺，產(chǎn)生少量鐵單質(zhì)
下列說法錯(cuò)誤的是(　　 )
A．實(shí)驗(yàn)Ⅰ說明Fe3＋被還原為Fe2＋ B．可用酸性高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)Ⅰ得到的溶液中含有Fe2＋
C．實(shí)驗(yàn)Ⅱ發(fā)生了置換反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng) D．實(shí)驗(yàn)說明Fe3＋、H＋與Zn的反應(yīng)與離子濃度有關(guān)
7．(2022·遼寧鞍山模擬)資料顯示：FeCl(亮黃色)只有在Cl－濃度較大的溶液中才能穩(wěn)定存在，為了驗(yàn)證該事實(shí)，某實(shí)驗(yàn)小組取三份2 mL黃色的工業(yè)鹽酸分別做了一系列實(shí)驗(yàn)，記錄如下：
操作 現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)Ⅰ：直接滴加2滴KSCN溶液 無明顯變化
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：加10 mL蒸餾水稀釋，后滴入2滴濃KSCN溶液 稀釋后溶液幾乎變?yōu)闊o色，加KSCN溶液顯紅色
實(shí)驗(yàn)Ⅲ：滴加2滴AgNO3飽和溶液 產(chǎn)生白色沉淀，溶液亮黃色消失
下列說法不正確的是(　　 )
A．工業(yè)鹽酸顯黃色是因?yàn)槠渲谢煊蠪eCl
B．實(shí)驗(yàn)Ⅰ中，未檢測(cè)到Fe3＋
C．實(shí)驗(yàn)Ⅲ中，AgNO3溶液稀釋了樣品是溶液亮黃色消失的主要原因
D．通過上述實(shí)驗(yàn)，可以證明FeCl只有在Cl－濃度較大的溶液中才能穩(wěn)定存在
8．若利用硫鐵礦焙燒取硫后的廢渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質(zhì))制取FeSO4·7H2O，設(shè)計(jì)了如下流程：
下列說法錯(cuò)誤的是(　　 )
A．溶解廢渣選用的酸是稀硫酸，試劑X選用鐵粉
B．固體1中一定含有SiO2，控制pH是為了使Al3＋轉(zhuǎn)化為Al(OH)3，進(jìn)入固體2
C．從溶液2得到FeSO4·7H2O產(chǎn)品的過程中，必須控制條件防止其被氧化和分解
D．若改變方案，在溶液1中直接加入NaOH溶液至過量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液經(jīng)結(jié)晶分離也可得到FeSO4·7H2O
9．(2023·遼寧葫蘆島一中期末)《開寶本草》記載“取鋼煅作葉如笏或團(tuán)，平面磨錯(cuò)令光凈，以鹽水灑之，于醋甕中陰處埋之一百日，鐵上衣生，鐵華成矣”。鐵華粉[主要成分為(CH3COO)2Fe·H2O]可用如下方法檢測(cè)。下列相關(guān)說法不正確的是(　　 )
A．在鐵華粉中加入稀硝酸，再滴加KSCN溶液，一定會(huì)變紅
B．制備鐵華粉的主要反應(yīng)為Fe＋2CH3COOH===(CH3COO)2Fe＋H2↑
C．氣體X的產(chǎn)生是因?yàn)榘l(fā)生了復(fù)分解反應(yīng)
D．由上述實(shí)驗(yàn)可知，OH－結(jié)合Fe3＋的能力大于CN－
二、非選擇題(共3題，共40分)
10．(15分)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(shí)驗(yàn)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中盛放的試劑是____________，NH4HCO3盛放在裝置________中。(3分)
(2)實(shí)驗(yàn)過程中，欲將生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是______________________________________________，發(fā)生的主要反應(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(yàn)久置的FeSO4是否變質(zhì)的方法是_______________________________________________________。(8分)
(3)干燥過程的主要目的是脫去游離水，過程中會(huì)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，與碳混合后焙燒，最終得到還原鐵粉6.16 g，樣品中雜質(zhì)FeOOH的質(zhì)量為________g。(4分)
11．(10分)(2023·北京四中模擬節(jié)選)某小組探究CuSO4溶液、FeSO4溶液與堿的反應(yīng)，探究物質(zhì)氧化性和還原性的變化規(guī)律。向一定濃度的CuSO4溶液和飽和FeSO4的混合溶液中加入適量氨水，產(chǎn)生紅褐色沉淀，經(jīng)檢驗(yàn)，紅褐色沉淀含F(xiàn)e(OH)3。
(1)分析Fe(OH)3產(chǎn)生的原因：O2氧化所致。
驗(yàn)證：向FeSO4溶液中滴入氨水，生成的白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，一段時(shí)間后有紅褐色沉淀生成。
①生成白色沉淀的離子方程式是____________________________________________________。(2分)
②產(chǎn)生紅褐色沉淀：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。還原反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。氧化反應(yīng)：
________________________________________________________________________。(2分)
(2)提出問題：產(chǎn)生Fe(OH)3的原因可能是Cu2＋氧化所致。
驗(yàn)證如下(溶液A：飽和FeSO4溶液＋CuSO4溶液；已排除空氣的影響)：
序號(hào) 實(shí)驗(yàn) 試劑 現(xiàn)象
Ⅰ 氨水 生成沉淀，一段時(shí)間后，產(chǎn)生紅褐色沉淀和灰黑色固體物質(zhì)
Ⅱ 水 溶液無明顯變化
①Ⅰ中可能產(chǎn)生Cu，運(yùn)用氧化還原反應(yīng)規(guī)律分析產(chǎn)生Cu的合理性：
________________________________________________________________________。(3分)
②檢驗(yàn)：濾出Ⅰ中不溶物，用稀H2SO4溶解，未檢出Cu。分析原因：
ⅰ.Ⅰ中未生成Cu。
ⅱ.Ⅰ中生成了Cu。由于____________________________________________________(用離子方程式表示)，因此未檢出Cu。(3分)
12．(15分)(2023·四川成都一模)鍍鋅鋼構(gòu)件的酸洗廢液中含有2.5 mol/L鹽酸、50% FeCl2·4H2O和2% ZnCl2。實(shí)驗(yàn)室從酸洗廢液中回收鹽酸和FeCl2·4H2O 的實(shí)驗(yàn)流程如下：
已知化合物的溶解度(g/100 g水)數(shù)據(jù)如下表：
物質(zhì) 0 ℃ 10 ℃ 20 ℃ 30 ℃ 40 ℃ 60 ℃ 80 ℃ 100 ℃
FeCl2 49.7 59.0 62.5 66.7 70.0 78.3 88.7 94.9
ZnCl2 342 363 395 437 452 488 541 614
回答下列問題：
Ⅰ.回收鹽酸和FeCl2·4H2O粗產(chǎn)品
(1)操作1應(yīng)選擇________(填字母)。(2分)
A．水浴加熱　B．油浴加熱　C．投入沸石
(2)為了獲得FeCl2·4H2O粗產(chǎn)品，應(yīng)適時(shí)停止加熱且留有少量殘余液，這樣做除了防止Fe2＋被氧化外，另一目的是_____________________________________________________________；
若留有殘余液過多，會(huì)造成的不良后果是___________________________________________(答一條)。(4分)
Ⅱ.FeCl2·4H2O粗產(chǎn)品的重結(jié)晶
(3)檢驗(yàn)FeCl2·4H2O粗產(chǎn)品中含有Fe3＋的操作方法是____________________________________________。(2分)
(4)重結(jié)晶前加入的物質(zhì)X為__________；操作2的名稱是__________。(2分)
Ⅲ.滴定亞鐵離子，測(cè)定FeCl2·4H2O晶體的純度
準(zhǔn)確稱取a g重結(jié)晶后的FeCl2·4H2O晶體，溶于混酸中并定容至100 mL。移取三份25.00 mL溶液，加入指示劑，用K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液(c mol·L－1)滴定至終點(diǎn)，半分鐘內(nèi)不恢復(fù)，平均消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為V mL(此時(shí)Cl－不被氧化)。
(5)計(jì)算FeCl2·4H2O晶體的純度為________%(含a、c的代數(shù)式，化到最簡(jiǎn))。(5分)
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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