資源簡介

2020屆高考二輪核心素養下的鐵及化合物考向解析
考綱說明: 考綱要求了解鐵及化合物的制備方法掌握其主要性質和應用，實驗方面能夠掌握Fe2+ 和Fe3+ 的檢驗，鐵及其化合物的轉化可以很好的考察宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想，而以Fe2+ 和 Fe3+ 的實驗以及鐵的化合物的制備可以考察證據推理與模型認知、科學探究和創新意識、科學態度與社會責任，所以鐵及鐵的化合物是高考中最重要載體。本教案就高考中比較重要的三個考向加以解讀。
必備知識一：鐵及鐵的化合物的相互轉化


其中最重要的是：Fe2+ 和Fe3+ 的轉化最常見的氧化劑為雙氧水、O2 對環境友好，符合綠色化學理念。Fe2+ 與酸性高錳酸鉀的反應常用于除雜和定量測定。
必備知識二、課本基本實驗
Fe在足量Cl2劇烈燃燒生成FeCl3，有棕色煙。
Fe在O2中火星四射，放熱、有黑色固體生成。
3、用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3＋的FeSO4溶液與用不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應制備。
拓展：教材實驗在考題中的拓展應用
Ⅰ.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)。


注：(②全國卷經典考題，⑤15年北京卷考題)
Ⅱ.如若②符合要求，簡述其制備過程及原理。(如若不符合，此問不做答)
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Ⅰ.①②③⑤?、?鐵與稀硫酸反應產生氫氣，讓氫氣趕盡裝置內空氣，當B中導管處氫氣純凈，關閉止水夾a，FeSO4被壓入在氫氣保護下的NaOH溶液中。
4、氫氧化鐵膠體的制備 在煮沸的蒸餾水中加入5-6滴飽和的三氯化鐵溶液，待溶液變成紅褐色時再加熱一會。FeCl3＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3HCl。
5、Fe2＋、Fe3＋的檢驗
(1)Fe2＋的檢驗
①無現象溶液變紅色，證明含有Fe2＋
②產生白色絮狀沉淀，迅速變成灰綠色，最終變為紅褐色，證明有Fe2＋
③生成藍色沉淀，證明有Fe2＋
(2)Fe3＋的檢驗
①溶液變紅色，證明含有Fe3＋
②產生紅褐色沉淀，證明有Fe3＋存在
含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的檢驗
Fe3＋ 的 檢 驗 方法1：混合溶液溶液變紅色，說明含有Fe3＋
方法2：混合溶液試紙變藍色，說明含有Fe3＋
Fe2＋ 的 檢 驗 方法1：混合溶液酸性KMnO4溶液紫紅色褪去，說明含有Fe2＋
方法2：混合溶液溴水褪色，說明含有Fe2＋
方法3：混合溶液生成藍色沉淀，說明含有Fe2＋


6、(1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法
向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2其中之一，與Fe3＋水解產生的H＋反應，促進Fe3＋的水解，將Fe3＋轉化為Fe(OH)3沉淀而除去。
(2)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＋。
關鍵能力解讀與訓練：
題組一、變化觀念與守恒思想考察：
例題：給定條件下，下列選項正確或所示的物質間轉化均能一步實現的是( )
(2015年江蘇）A．Fe2O3FeCl3(aq)無水FeCl3
（2018江蘇卷）B、Cu與FeCl3溶液反應可生成CuCl2
（18年江蘇）C、
鐵在氧氣中燃燒所得氧化物中，鐵有兩種化合價
答案：D
練習：1、[2019新課標Ⅲ] 高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦（還含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制備，工藝如下圖所示。回答下列問題：

相關金屬離子[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 Mn2+ Fe2+ Fe3+ Al3+ Mg2+ Zn2+ Ni2+
開始沉淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9
沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9

（2）“氧化”中添加適量的MnO2的作用是________________________。
（3）“調pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應調節為_______~6之間。
答案：（2）將Fe2+氧化為Fe3+
（3）4.7
2、【2015浙江理綜化學】某同學采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質)制取七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)，設計了如下流程：

下列說法不正確的是（ ）
A．溶解燒渣選用足量硫酸，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+轉化為Al(OH)3，進入固體2
C．從溶液2得到FeSO4·7H2O產品的過程中，須控制條件防止其氧化和分解
D．若改變方案，在溶液1中直接加NaOH至過量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液經結晶分離也可得到FeSO4·7H2O
【答案】D
3、如圖兩圓相交部分A、B、C、D分別表示兩物質間的反應。下列各對應反應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
題組二　鐵的氧化物組成確定
例題：鐵的常見化合價有＋2價和＋3價。據研究，鐵在濃HNO3中發生鈍化時，可生成一種化學式為Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3組成的復雜氧化物。該化合物可以表示為(　　)
A．FeO·3Fe2O3 B．2FeO·3Fe2O3
C．FeO·2Fe2O3 D．2FeO·Fe2O3
解析　化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3組成的復雜氧化物，設化學式為nFeO·mFe2O3，則解得n＝2，m＝3，該化合物可以表示為2FeO·3Fe2O3。
答案　B
練習：一定質量的某鐵的氧化物FexOy，與足量的4 mol·L－1硝酸溶液充分反應，消耗硝酸溶液700 mL，生成2.24 L NO(標準狀況)。則該鐵的氧化物的化學式為(　　)
A．FeO B．Fe2O3
C．Fe3O4 D．Fe4O5
答案：C
重點考向：證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、科學精神與社會責任素養考察
題型三、基本實驗載體
例題：[2019新課標Ⅱ] 下列實驗現象與實驗操作不相匹配的是
實驗操作 實驗現象
A 向盛有高錳酸鉀酸性溶液的試管中通入足量的乙烯后靜置 溶液的紫色逐漸褪去，靜置后溶液分層
B 將鎂條點燃后迅速伸入集滿CO2的集氣瓶 集氣瓶中產生濃煙并有黑色顆粒產生
C 向盛有飽和硫代硫酸鈉溶液的試管中滴加稀鹽酸 有刺激性氣味氣體產生，溶液變渾濁
D 向盛有FeCl3溶液的試管中加過量鐵粉，充分振蕩后加1滴KSCN溶液 黃色逐漸消失，加KSCN后溶液顏色不變

【答案】A
【解析】A．乙烯被酸性高錳酸鉀氧化生成二氧化碳無機小分子，則實驗現象中不會出現分層，A項錯誤；
B．將鎂條點燃后迅速伸入集滿二氧化碳的洗氣瓶，發生反應為：CO2+2Mg2MgO+C，則集氣瓶因反應劇烈冒有濃煙，且生成黑色顆粒碳單質，實驗現象與操作匹配，B項正確；
C．向盛有飽和硫代硫酸鈉溶液的試管中滴加稀鹽酸，發生氧化還原反應，其離子方程式為：S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O，則會有刺激性氣味氣體產生，溶液變渾濁，實驗現象與操作匹配，C項正確；
D．向盛有氯化鐵溶液的試管中加過量的鐵粉，鐵粉會將溶液中所有的鐵離子還原為亞鐵離子，使黃色逐漸消失，充分振蕩后，加1滴KSCN溶液，因振蕩后的溶液中無鐵離子，則溶液不會變色，實驗現象與操作匹配，D項正確；
答案選A。
例題：[2019天津] 環己烯是重要的化工原料。其實驗室制備流程如下：

回答下列問題：
Ⅰ．環己烯的制備與提純
（1）原料環己醇中若含苯酚雜質，檢驗試劑為____________，現象為__________________。
（1）溶液 溶液顯紫色
練習：1、[2019江蘇] 室溫下進行下列實驗，根據實驗操作和現象所得到的結論正確的是
選項 實驗操作和現象 結論
A 向X溶液中滴加幾滴新制氯水，振蕩，再加入少量KSCN溶液，溶液變為紅色 X溶液中一定含有Fe2+
B 向濃度均為0.05 mol·L?1的NaI、NaCl混合溶液中滴加少量AgNO3溶液，有黃色沉淀生成 Ksp(AgI)> Ksp(AgCl)
C 向3 mL KI溶液中滴加幾滴溴水，振蕩，再滴加1mL淀粉溶液，溶液顯藍色 Br2的氧化性比I2的強
D 用pH試紙測得：CH3COONa溶液的pH約為 9，NaNO2溶液的pH約為8 HNO2電離出H+的能力比CH3COOH的強

【答案】C
2、[2018浙江11月選考]通過實驗得出的結論正確的是
A．將某固體試樣完全溶于鹽酸，再滴加Ba(NO3)2溶液，出現白色沉淀，則該固體試樣中存在SO42-
B．將某固體試樣完全溶于鹽酸，再滴加KSCN溶液，沒有出現血紅色，則該固體試樣中不存在Fe3+
C．在某固體試樣加水后的溶液中，滴加NaOH溶液，沒有產生使濕潤紅色石蕊試紙變藍的氣體，該固體試樣中仍可能存在NH4+
D．在某固體試樣加水后的上層清液中，滴加鹽酸出現白色沉淀，再加NaOH溶液沉淀溶解，則該固體試樣中存在SiO32-
【答案】C
3、[2018新課標Ⅱ卷]下列實驗過程可以達到實驗目的的是
編號 實驗目的 實驗過程
A 配制0.4000 mol·L?1的NaOH溶液 稱取4.0 g固體NaOH于燒杯中，加入少量蒸餾水溶解，轉移至250 mL容量瓶中定容
B 探究維生素C的還原性 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
C 制取并純化氫氣 向稀鹽酸中加入鋅粒，將生成的氣體依次通過NaOH溶液、濃硫酸和KMnO4溶液
D 探究濃度對反應速率的影響 向2支盛有5 mL不同濃度NaHSO3溶液的試管中同時加入2 mL 5%H2O2溶液，觀察實驗現象

【答案】B
題型四：探究實驗
例題：1、[2018北京卷]驗證犧牲陽極的陰極保護法，實驗如下（燒杯內均為經過酸化的3%NaCl溶液）。
① ② ③

在Fe表面生成藍色沉淀 試管內無明顯變化 試管內生成藍色沉淀

下列說法不正確的是
A．對比②③，可以判定Zn保護了Fe
B．對比①②，K3[Fe(CN)6]可能將Fe氧化
C．驗證Zn保護Fe時不能用①的方法
D．將Zn換成Cu，用①的方法可判斷Fe比Cu活潑
【答案】D
2、[2017新課標Ⅱ]由下列實驗及現象不能推出相應結論的是
實驗 現象 結論
A． 向2 mL 0.1 的溶液中加足量鐵粉，振蕩，加1滴KSCN溶液 黃色逐漸消失，加KSCN溶液顏色不變 還原性：
B． 將金屬鈉在燃燒匙中點燃，迅速伸入集滿CO2的集氣瓶 集氣瓶中產生大量白煙，瓶內有黑色顆粒產生 CO2具有氧化性
C． 加熱盛有少量NH4HCO3固體的試管，并在試管口放置濕潤的紅色石蕊試紙 石蕊試紙變藍 NH4HCO3顯堿性
D． 向2支盛有2 mL相同濃度銀氨溶液的試管中分別加入2滴相同濃度的NaCl和NaI溶液 一只試管中產生黃色沉淀，另一支中無明顯現象

【答案】C
練習：1、【2015新課標Ⅰ卷理綜化學】下列實驗中，對應的現象以及結論都正確且兩者具有因果關系的是（ ）
選項 實 驗 現 象 結 論
A． 將稀硝酸加入過量鐵粉中，充分反應后滴加KSCN溶液 有氣體生成，溶液呈血紅色 稀硝酸將Fe氧化為Fe3＋
B． 將銅粉加1.0 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液中 溶液變藍、有黑色固體出現 金屬鐵比銅活潑
C． 用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱 熔化后的液態鋁滴落下來 金屬鋁的熔點較低
D． 將0.1mol·L－1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀產生，再滴加0.1mol·L－1CuSO4溶液 先有白色沉淀生成后變為淺藍色沉淀 Cu(OH)2的溶度積比Mg(OH)2的小

【答案】D
2、【2015天津理綜化學】下列關于物質或離子檢驗的敘述正確的是（ ）
A．在溶液中加KSCN，溶液顯紅色，證明原溶液中有Fe3+，無Fe2+
B．氣體通過無水硫酸銅，粉末變藍，證明原氣體中含有水蒸氣
C．灼燒白色粉末，火焰成黃色，證明原粉末中有Na+，無K+
D．將氣體通入澄清石灰水，溶液變渾濁，證明原氣體是CO2
【答案】B
3、【2015北京理綜化學】在通風櫥中進行下列實驗：
步驟
現象 Fe表面產生大量無色氣泡，液面上方變為紅棕色 Fe表面產生少量紅棕色氣泡后，迅速停止 Fe、Cu接觸后，其表面產生紅棕色氣泡

下列說法中不正確的是（ ）
A．Ⅰ 種氣體有無色變紅棕色的化學方程式為：2NO+O2=2NO2
B．Ⅱ中的現象說明Fe表面形成致密的氧化層，阻止Fe進一步反應
C．對比Ⅰ、Ⅱ中現象，說明稀HNO3的氧化性強于濃HNO3
D．針對Ⅲ中現象，在Fe、Cu之間連接電流計，可判斷Fe是否被氧化
【答案】C?
綜合大題提升訓練：
例題：[2018新課標Ⅱ卷] K3[Fe(C2O4)3]·3H2O（三草酸合鐵酸鉀）為亮綠色晶體，可用于曬制藍圖。回答下列問題：
（1）曬制藍圖時，用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光劑，以K3[Fe(CN)6]溶液為顯色劑。其光解反應的化學方程式為：2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4 +3K2C2O4 +2CO2↑；顯色反應的化學方程式為______________。
（2）某小組為探究三草酸合鐵酸鉀的熱分解產物，按下圖所示裝置進行實驗。

①通入氮氣的目的是________________________________________。
②實驗中觀察到裝置B、F中澄清石灰水均變渾濁，裝置E中固體變為紅色，由此判斷熱分解產物中一定含有___________、___________。
③為防止倒吸，停止實驗時應進行的操作是_________________________________________。
④樣品完全分解后，裝置A中的殘留物含有FeO和Fe2O3，檢驗Fe2O3存在的方法是：_____________________________________。
（3）測定三草酸合鐵酸鉀中鐵的含量。
①稱量m g樣品于錐形瓶中，溶解后加稀H2SO4酸化，用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至終點。滴定終點的現象是___________________________。
②向上述溶液中加入過量鋅粉至反應完全后，過濾、洗滌，將濾液及洗滌液全部收集到錐形瓶中。加稀H2SO4酸化，用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至終點，消耗KMnO4溶液V ml。該晶體中鐵的質量分數的表達式為________________________________。
【答案】（1）3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4
（2）①隔絕空氣、使反應產生的氣體全部進入后續裝置
②CO2 CO
③先熄滅裝置A、E的酒精燈，冷卻后停止通入氮氣
④取少許固體粉末于試管中，加稀硫酸溶解，滴入1~2滴KSCN溶液，溶液變紅色，證明含有Fe2O3
（3）①粉紅色出現 ②
詳解：（1）光解反應的化學方程式為2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑，反應后有草酸亞鐵產生，所以顯色反應的化學方程式為3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]＝Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4。
（2）①裝置中的空氣在高溫下能氧化金屬銅，能影響E中的反應，所以反應前通入氮氣的目的是隔絕空氣排盡裝置中的空氣；反應中有氣體生成，不會全部進入后續裝置。
②實驗中觀察到裝置B、F中澄清石灰水均變渾濁，說明反應中一定產生二氧化碳。裝置E中固體變為紅色，說明氧化銅被還原為銅，即有還原性氣體CO生成，由此判斷熱分解產物中一定含有CO2、CO；
③為防止倒吸，必須保證裝置中保持一定的壓力，所以停止實驗時應進行的操作是先熄滅裝置A、E的酒精燈，冷卻后停止通入氮氣即可。
④要檢驗Fe2O3存在首先要轉化為可溶性鐵鹽，因此方法是取少許固體粉末于試管中，加稀硫酸溶解，滴入1～2滴KSCN溶液，溶液變紅色，證明含有Fe2O3。
（3）①高錳酸鉀氧化草酸根離子，其溶液顯紅色，所以滴定終點的現象是粉紅色出現。
②鋅把鐵離子還原為亞鐵離子，酸性高錳酸鉀溶液又把亞鐵離子氧化為鐵離子。反應中消耗高錳酸鉀是0.001cVmol，Mn元素化合價從+7價降低到+2價，所以根據電子得失守恒可知鐵離子的物質的量是0.005cVmol，則該晶體中鐵的質量分數的表達式為。

強化練習：1、[2018北京卷] 實驗小組制備高鐵酸鉀（K2FeO4）并探究其性質。
資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液；具有強氧化性，在酸性或中性溶液中快速產生O2，在堿性溶液中較穩定。
（1）制備K2FeO4（夾持裝置略）

①A為氯氣發生裝置。A中反應方程式是________________（錳被還原為Mn2+）。
②將除雜裝置B補充完整并標明所用試劑。
③C中得到紫色固體和溶液。C中Cl2發生的反應有
3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外還有________________。
（2）探究K2FeO4的性質
①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，產生黃綠色氣體，得溶液a，經檢驗氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4氧化了Cl－而產生Cl2，設計以下方案：
方案Ⅰ 取少量a，滴加KSCN溶液至過量，溶液呈紅色。
方案Ⅱ 用KOH溶液充分洗滌C中所得固體，再用KOH溶液將K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加鹽酸，有Cl2產生。

i．由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有______離子，但該離子的產生不能判斷一定是K2FeO4將Cl－氧化，還可能由________________產生（用方程式表示）。
ii．方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗滌的目的是________________。
②根據K2FeO4的制備實驗得出：氧化性Cl2________（填“＞”或“＜”），而方案Ⅱ實驗表明，Cl2和的氧化性強弱關系相反，原因是________________。
③資料表明，酸性溶液中的氧化性＞，驗證實驗如下：將溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振蕩后溶液呈淺紫色。該現象能否證明氧化性＞。若能，請說明理由；若不能，進一步設計實驗方案。
理由或方案：________________。
【答案】（1）①2KMnO4+16HCl2MnCl2+2KCl +5Cl2↑+8H2O
②
③Cl2+2OH?Cl?+ClO?+H2O
（2）①i. Fe3+ 4+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O
ii.排除ClO?的干擾
②> 溶液酸堿性不同
③理由：在過量酸的作用下完全轉化為Fe3+和O2，溶液淺紫色一定是的顏色
方案：向紫色溶液b中滴加過量稀H2SO4，觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色
2、[2017新課標Ⅲ]綠礬是含有一定量結晶水的硫酸亞鐵，在工農業生產中具有重要的用途。某化學興趣小組對綠礬的一些性質進行探究。回答下列問題：
（1）在試管中加入少量綠礬樣品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液顏色無明顯變化。再向試管中通入空氣，溶液逐漸變紅。由此可知：______________、_______________。
（2）為測定綠礬中結晶水含量，將石英玻璃管（帶兩端開關K1和K2）（設為裝置A）稱重，記為m1 g。將樣品裝入石英玻璃管中，再次將裝置A稱重，記為 m2 g。按下圖連接好裝置進行實驗。

①儀器B的名稱是____________________。
②將下列實驗操作步驟正確排序___________________（填標號）；重復上述操作步驟，直至A恒重，記為m3 g。
a．點燃酒精燈，加熱 b．熄滅酒精燈 c．關閉K1和K2
d．打開K1和K2，緩緩通入N2 e．稱量A f．冷卻到室溫
③根據實驗記錄，計算綠礬化學式中結晶水數目x=________________（列式表示）。若實驗時按a、d次序操作，則使x__________（填“偏大”“偏小”或“無影響”）。
（3）為探究硫酸亞鐵的分解產物，將（2）中已恒重的裝置A接入下圖所示的裝置中，打開K1和K2，緩緩通入N2，加熱。實驗后反應管中殘留固體為紅色粉末。

①C、D中的溶液依次為_________（填標號）。C、D中有氣泡冒出，并可觀察到的現象分別為_______________。
a．品紅 b．NaOH c．BaCl2 d．Ba(NO3)2 e．濃H2SO4
②寫出硫酸亞鐵高溫分解反應的化學方程式_____________________。
【答案】（1）樣品中沒有Fe3+ Fe2+易被氧氣氧化為Fe3+
（2）①干燥管 ② dabfce ③ 偏小
（3）①c、a 生成白色沉淀、褪色
②2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑
3、【2016年高考新課標Ⅱ卷】(15分)
某班同學用如下實驗探究Fe2+、Fe3+的性質?；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0.1mol/L的溶液．在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑，其目的是________。
（2）甲組同學取2mL 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溶液與氯水反應的離子方程式為_____ __。
（3）乙組同學認為甲組的實驗不夠嚴謹，該組同學在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入幾滴氯水和l滴KSCN溶液，溶液變紅，煤油的作用是____ __。
（4）丙組同學取10 mL0.1mol/LKI溶液，加入6mL0.1mol/LFeCl3溶液混合。分別取2mL此溶液于3 支試管中進行如下實驗：
① 第一支試管中加入1mLCCl4充分振蕩、靜置，CCl4層呈紫色；
② 第二只試管中加入1滴K3Fe(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為___ ___。
（5）丁組同學向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl3溶液，溶液變成棕黃色，發生反應的離子方程式為________；一段時間后．溶液中有氣泡出現，并放熱，隨后有紅褐色沉淀生成。產生氣泡的原因是______；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
(5)H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O，Fe3+催化H2O2分解產生O2；
H2O2分解反應放熱，促進Fe3+的水解平衡正向移動。
題型五、制備實驗載體
例題：[2019新課標Ⅰ] 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，在實驗室中探究采用廢鐵屑來制備硫酸鐵銨，具體流程如下：

回答下列問題：
（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，反應產生的氣體需要凈化處理，合適的裝置為_________________（填標號）。

（3）步驟③中選用足量的H2O2，理由是_______________。分批加入H2O2，同時為了_________________，溶液要保持pH小于0.5。
（4）步驟⑤的具體實驗操作有______________，經干燥得到硫酸鐵銨晶體樣品。
（5）采用熱重分析法測定硫酸鐵銨晶體樣品所含結晶水數，將樣品加熱到150 ℃時，失掉1.5個結晶水，失重5.6%。硫酸鐵銨晶體的化學式為______________。
【答案】（1）堿煮水洗
（2）加快反應 熱水浴 C
（3）將Fe2+全部氧化為Fe3+；不引入雜質 防止Fe3+水解
（4）加熱濃縮、冷卻結晶、過濾（洗滌）
（5）NH4Fe(SO4)2·12H2O
【解析】（1）步驟①的目的是去除廢鐵屑表面的油污，油污在堿性條件下容易水解，所以工業上常常用熱的碳酸鈉溶液清洗，即堿煮水洗；
（2）步驟②需要加熱的目的是為了加快反應速率；溫度保持80~95 ℃，由于保持溫度比較恒定且低于水的沸點，故采用的合適加熱方式是水浴加熱（熱水?。昏F屑中含有少量硫化物，硫化物與硫酸反應生成硫化氫氣體，可以用氫氧化鈉溶液吸收，為了防止倒吸可以加裝倒置的漏斗，故選擇C裝置；
（3）步驟③中選用足量的H2O2，H2O2可以將Fe2+氧化為Fe3+，且H2O2的還原產物為H2O，不會引入新的雜質，故理由是：將Fe2+全部氧化為Fe3+，不引入新的雜質。因為H2O2本身易分解，所以在加入時需分量加入，同時為了防止Fe3+水解，溶液要保持pH小于0.5；
（4）為了除去可溶性的硫酸銨、鐵離子等，需要經過的步驟為：加熱濃縮、冷卻結晶、過濾（洗滌）；
（5）設硫酸鐵銨的化學式為NH4Fe(SO4)2?xH2O，其相對分子質量為266+18x，1.5個水分子的相對分子質量為1.5×18=27，則27/(266+18x)=5.6%，解得x=12，則硫酸鐵銨的化學式為NH4Fe(SO4)2?12H2O。

例題：[2019江蘇]聚合硫酸鐵[Fe2(OH)6-2n(SO4)n]m廣泛用于水的凈化。以FeSO4·7H2O為原料，經溶解、氧化、水解聚合等步驟，可制備聚合硫酸鐵。
（1）將一定量的FeSO4·7H2O溶于稀硫酸，在約70 ℃下邊攪拌邊緩慢加入一定量的H2O2溶液，繼續反應一段時間，得到紅棕色黏稠液體。H2O2氧化Fe2+的離子方程式為 ▲ ；水解聚合反應會導致溶液的pH ▲ 。
（2）測定聚合硫酸鐵樣品中鐵的質量分數：準確稱取液態樣品3.000 g，置于250 mL錐形瓶中，加入適量稀鹽酸，加熱，滴加稍過量的SnCl2溶液（Sn2+將Fe3+還原為Fe2+），充分反應后，除去過量的Sn2+。用5.000×10?2 mol·L?1 K2Cr2O7溶液滴定至終點（滴定過程中與Fe2+反應生成Cr3+和Fe3+），消耗K2Cr2O7溶液22.00 mL。
①上述實驗中若不除去過量的Sn2+，樣品中鐵的質量分數的測定結果將 ▲ （填“偏大”或“偏小”或“無影響”）。
②計算該樣品中鐵的質量分數（寫出計算過程）。
【答案】（1）2Fe2++ H2O2+2H+2Fe3++2H2O 減小
（2）①偏大 ②n()=5.000×10?2 mol·L?1×22.00 mL×10?3 L·mL?1=1.100×10?3 mol
由滴定時→Cr3+和Fe2+→Fe3+，根據電子得失守恒可得微粒的關系式：~6Fe2+
（或+14H++6Fe2+6Fe3++2Cr3++7H2O）
則n(Fe2+)=6n()=6×1.100×10?3 mol=6.600×10?3 mol
樣品中鐵元素的質量：
m(Fe)=6.600×10?3 mol×56 g·mol?1=0.3696 g
樣品中鐵元素的質量分數：w(Fe)=×100%=12.32%
【詳解】（1）Fe2+具有還原性，在溶液中被氧化成Fe3+，H2O2具有氧化性，其還原產物為H2O，根據得失電子守恒可寫出反應2Fe2++H2O2→2Fe3++2H2O，根據溶液呈酸性、結合原子守恒和電荷守恒，H2O2氧化Fe2+的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；H2O2氧化后的溶液為Fe2（SO4）3溶液，Fe2（SO4）3發生水解反應Fe2（SO4）3+（6-2n）H2O Fe2（OH）6-2n（SO4）n+（3-n）H2SO4，Fe2（OH）6-2n（SO4）n聚合得到聚合硫酸鐵，根據水解方程式知水解聚合反應會導致溶液的酸性增強，pH減小。
（2）①根據題意，Sn2+能將Fe3+還原為Fe2+，發生的反應為Sn2++2Fe3+=Sn4++2Fe2+，根據還原性：還原劑>還原產物，則還原性Sn2+>Fe2+，實驗中若不除去過量的Sn2+，則加入的K2Cr2O7先氧化過量的Sn2+再氧化Fe2+，導致消耗的K2Cr2O7溶液的體積偏大，則樣品中鐵的質量分數的測定結果將偏大。
② 實驗過程中消耗的n（Cr2O72-）=5.000×10-2mol/L×22.00mL×10-3L/mL=1.100×10-3mol
由滴定時Cr2O72-→Cr3+和Fe2+→Fe3+，根據電子得失守恒，可得微粒的關系式：Cr2O72-~6Fe2+（或Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O）
則n（Fe2+）=6n（Cr2O72-）=6×1.100×10-3mol=6.6×10-3mol
（根據Fe守恒）樣品中鐵元素的質量：m（Fe）=6.6×10-3mol×56g/mol=0.3696g
樣品中鐵元素的質量分數：ω（Fe）=×100%=12.32%。
強化練習：1、【2015海南化學】（11分）工業上，向500—600℃的鐵屑中通入氯氣生產無水氯化鐵；向熾熱鐵屑中通入氯化氫生產無水氯化亞鐵?，F用如圖所示的裝置模擬上述過程進行試驗。

回答下列問題：
（1）制取無水氯化鐵的實驗中，A中反應的化學方程式為 ，裝置B中加入的試劑是 。
（2）制取無水氯化亞鐵的實驗中，裝置A用來制取 。尾氣的成分是 。若仍用D的裝置進行尾氣處理，存在的問題是 、 。
（3）若操作不當，制得的FeCl2 會含有少量FeCl3 ，檢驗FeCl3常用的試劑是 。欲制得純凈的FeCl2 ，在實驗操作中應先 ，再 。
【答案】（1）MnO2 + 4HCl(濃) MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O，濃硫酸。
（2）HCl；HCl和H2；發生倒吸、可燃性氣體H2不能被吸收。
（3）KSCN溶液；通入氯化氫（趕盡裝置中的空氣），


2、【2015浙江理綜化學】某同學采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質)制取七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)，設計了如下流程：

下列說法不正確的是（ ）
A．溶解燒渣選用足量硫酸，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+轉化為Al(OH)3，進入固體2
C．從溶液2得到FeSO4·7H2O產品的過程中，須控制條件防止其氧化和分解
D．若改變方案，在溶液1中直接加NaOH至過量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液經結晶分離也可得到FeSO4·7H2O
【答案】D
題型六、電化學載體
例題（選擇題）：[2019江蘇]將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤后，置于如圖所示裝置中，進行鐵的電化學腐蝕實驗。下列有關該實驗的說法正確的是

A．鐵被氧化的電極反應式為Fe?3e?Fe3+
B．鐵腐蝕過程中化學能全部轉化為電能
C．活性炭的存在會加速鐵的腐蝕
D．以水代替NaCl溶液，鐵不能發生吸氧腐蝕
【答案】C
【解析】根據實驗所給條件可知，本題鐵發生的是吸氧腐蝕，負極反應為：Fe-2e-=Fe2-；正極反應為：O2+H2O +4e-=4OH-;據此解題；
【詳解】A.在鐵的電化學腐蝕中，鐵單質失去電子轉化為二價鐵離子，即負極反應為：Fe-2e-=Fe2-，故A錯誤；
B.鐵的腐蝕過程中化學能除了轉化為電能，還有一部分轉化為熱能，故B錯誤；
C.活性炭與鐵混合，在氯化鈉溶液中構成了許多微小的原電池，加速了鐵的腐蝕，故C正確
D.以水代替氯化鈉溶液，水也呈中性，鐵在中性或堿性條件下易發生吸氧腐蝕，故D錯誤；
綜上所述，本題應選C.


例題（表述題）[2019新課標Ⅱ節選]環戊二烯（）是重要的有機化工原料，廣泛用于農藥、橡膠、塑料等生產。回答下列問題：
（4）環戊二烯可用于制備二茂鐵（Fe(C5H5)2，結構簡式為），后者廣泛應用于航天、化工等領域中。二茂鐵的電化學制備原理如下圖所示，其中電解液為溶解有溴化鈉（電解質）和環戊二烯的DMF溶液（DMF為惰性有機溶劑）。


該電解池的陽極為____________，總反應為__________________。電解制備需要在無水條件下進行，原因為_________________________。
【答案】（4）Fe電極 Fe+2+H2↑（Fe+2C5H6Fe(C5H5)2+H2↑）
水會阻礙中間物Na的生成；水會電解生成OH?，進一步與Fe2+反應生成Fe(OH)2
【解析】（4）根據陽極升失氧可知Fe為陽極；根據題干信息Fe?2e?=Fe2+，電解液中鈉離子起到催化劑的作用使得環戊二烯得電子生成氫氣，同時與亞鐵離子結合生成二茂鐵，故電極反應式為Fe+2=+H2↑；電解必須在無水條件下進行，因為中間產物Na會與水反應生成氫氧化鈉和氫氣，亞鐵離子會和氫氧根離子結合生成沉淀；
答案：Fe電極；Fe+2=+H2↑（Fe+2C5H6=Fe（C2H5）2+ H2↑）；水會阻礙中間物Na的生成；水會電解生成OH?，進一步與Fe2+反應生成Fe（OH）2。
強化練習：1、【2015上?；瘜W】研究電化學腐蝕及防護的裝置如右圖所示。下列有關說法錯誤的是（ ）
A．d為石墨，鐵片腐蝕加快
B．d為石墨，石墨上電極反應為：O2 + 2H2O + 4e → 4OH–
C．d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕
D．d為鋅塊，鐵片上電極反應為：2H+ + 2e → H2↑
【答案】D
2、【2016年高考海南卷】某電池以K2FeO4和Zn為電極材料，KOH溶液為電解溶質溶液。下列說法正確的是（ ）
A．Zn為電池的負極
B．正極反應式為2FeO42?+ 10H++6e?=Fe2O3+5H2O
C．該電池放電過程中電解質溶液濃度不變
D．電池工作時向負極遷移
【答案】AD
3、【2017新課標1卷】支撐海港碼頭基礎的鋼管樁，常用外加電流的陰極保護法進行防腐，工作原理如圖所示，其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關表述不正確的是

A．通入保護電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零
B．通電后外電路電子被強制從高硅鑄鐵流向鋼管樁
C．高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流
D．通入的保護電流應該根據環境條件變化進行調整
【答案】C
4、【2018新課標1卷】最近我國科學家設計了一種CO2+H2S協同轉化裝置，實現對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如圖所示，其中電極分別為ZnO石墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯電極區發生反應為：

①EDTA-Fe2+-e-＝EDTA-Fe3+
②2EDTA-Fe3++H2S＝2H++S+2EDTA-Fe2+
該裝置工作時，下列敘述錯誤的是
A．陰極的電極反應：CO2+2H++2e-＝CO+H2O
B．協同轉化總反應：CO2+H2S＝CO+H2O+S
C．石墨烯上的電勢比ZnO石墨烯上的低
D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需為酸性
【答案】C
5、【2015北京】在通風櫥中進行下列實驗：

下列說法中不正確的是：
Ⅰ 種氣體有無色變紅棕色的化學方程式為：2NO+O2=2NO2
Ⅱ中的現象說明Fe表面形成致密的氧化層，阻止Fe進一步反應
對比Ⅰ 、Ⅱ中現象，說明稀HNO3的氧化性強于濃HNO3
針對Ⅲ中現象，在Fe、Cu之間連接電流計，可判斷Fe是否被氧化
答案：C
題型七、綜合考察
1、[2017北京]某小組在驗證反應“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的實驗中檢測到Fe3+，發現和探究過程如下。
向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸銀溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底部有黑色固體，溶液呈黃色。
（1）檢驗產物
①取出少量黑色固體，洗滌后，_______（填操作和現象），證明黑色固體中含有Ag。
②取上層清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，產生藍色沉淀，說明溶液中含有_______________。
（2）針對“溶液呈黃色”，甲認為溶液中有Fe3+，乙認為鐵粉過量時不可能有Fe3+，乙依據的原理是___________________（用離子方程式表示）。針對兩種觀點繼續實驗：
①取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實了甲的猜測。同時發現有白色沉淀產生，且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時間有關，對比實驗記錄如下：
序號 取樣時間/min 現象
ⅰ 3 產生大量白色沉淀；溶液呈紅色
ⅱ 30 產生白色沉淀；較3 min時量少；溶液紅色較3 min時加深
ⅲ 120 產生白色沉淀；較30 min時量少；溶液紅色較30 min時變淺

（資料：Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN）
② 對Fe3+產生的原因作出如下假設：
假設a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產生Fe3+；
假設b：空氣中存在O2，由于________（用離子方程式表示），可產生Fe3+；
假設c：酸性溶液中具有氧化性，可產生Fe3+；
假設d：根據_______現象，判斷溶液中存在Ag+，可產生Fe3+。
③ 下列實驗Ⅰ可證實假設a、b、c不是產生Fe3+的主要原因。實驗Ⅱ可證實假設d成立。
實驗Ⅰ：向硝酸酸化的________溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，不同時間取上層清液滴加KSCN溶液，3 min時溶液呈淺紅色，30 min后溶液幾乎無色。
實驗Ⅱ：裝置如圖。其中甲溶液是________，操作及現象是________________。

（3）根據實驗現象，結合方程式推測實驗ⅰ~ⅲ中Fe3+濃度變化的原因：______。
【答案】（1）①加硝酸加熱溶解固體，再滴加稀鹽酸，產生白色沉淀 ②Fe2+
（2）Fe+2Fe3+=3Fe2+
②4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 加入KSCN溶液后產生白色沉淀
③0.05 mol·L-1 NaNO3溶液 FeSO4溶液（或FeCl2溶液）
分別取電池工作前與工作一段時間后左側燒杯中溶液，同時滴加KSCN溶液，后者紅色更深
溶液中存在反應：①Fe+2Ag+=Fe2++2Ag ，②Ag++Fe2+=Ag+Fe3+，③Fe+2Fe3+=3Fe2+。反應開始時，c(Ag+)大，以反應①、②為主，c(Fe3+)增大。約30分鐘后，c(Ag+)小，以反應③為主，c(Fe3+)減小。
2、【2015北京理綜化學】（15分）
為探討化學平衡移動原理與氧化還原反應規律的聯系，某同學通過改變濃度研究“2Fe3++2I-2Fe2++I2”反應中Fe3+和Fe2+的相互轉化。實驗如下：

（1）待實驗I溶液顏色不再改變時，再進行實驗II，目的是使實驗I的反應達到 。
（2）iii是ii的對比試驗，目的是排除有ii中 造成的影響。
（3）i和ii的顏色變化表明平衡逆向移動，Fe2+向Fe3+轉化。用化學平衡移動原理解釋原因： 。
（4）根據氧化還原反應的規律，該同學推測i中Fe2+向Fe3+轉化的原因：外加Ag+使c(I-)降低，導致I-的還原性弱于Fe2+，用右圖裝置（a、b均為石墨電極）進行實驗驗證。

①K閉合時，指針向右偏轉，b作 極。
②當指針歸零（反應達到平衡）后，向U型管左管滴加0.01 mol/L AgNO3溶液，產生的現象證實了其推測，該現象是 。
（5）按照（4）的原理，該同學用上圖裝置進行實驗，證實了ii中Fe2+向Fe3+轉化的原因，
①轉化原因是 。
②與（4）實驗對比，不同的操作是 。
（6）實驗I中，還原性：I->Fe2+；而實驗II中，還原性：Fe2+>I-，將（3）和（4）、（5）作對比，得出的結論是 。
【答案】?
（1）化學平衡狀態（2）溶液稀釋對顏色變化
（3）加入Ag+發生反應：Ag++I-=AgI↓，c(I-)降低；或增大c(Fe2+)平衡均逆向移動
（4）①正?②左管產生黃色沉淀，指針向左偏轉。?
（5）①Fe2+隨濃度增大，還原性增強?，使Fe2+還原性強于I-
②向U型管右管中滴加1mol/L?FeSO4溶液。?
（6）該反應為可逆氧化還原反應，在平衡時，通過改變物質的濃度，可以改變物質的氧化、還原能力，并影響平衡移動方向
3、【2016年高考天津卷】(14分)氫能是發展中的新能源，它的利用包括氫的制備、儲存和應用三個環節?；卮鹣铝袉栴}：
（1）與汽油相比，氫氣作為燃料的優點是_________(至少答出兩點)。但是氫氣直接燃燒的能量轉換率遠低于燃料電池，寫出堿性氫氧燃料電池的負極反應式：____________。
（5）化工生產的副產氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時獲得氫氣：Fe+2H2O+2OH?FeO42?+3H2↑，工作原理如圖1所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色的FeO42?，鎳電極有氣泡產生。若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區會產生紅褐色物質。已知：Na2FeO4只在強堿性條件下穩定，易被H2還原。

①電解一段時間后，c(OH?)降低的區域在_______(填“陰極室”或“陽極室”)。
②電解過程中，須將陰極產生的氣體及時排出，其原因是_______。
③c( Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2，任選M、N兩點中的一點，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：_____________。
【答案】
（1）污染?。豢稍偕粊碓磸V；資源豐富；燃燒熱值高；H2+2OH--2e-=2H2O
（5）①陽極室
②防止Na2FeO4與H2反應使產率降低
③M點：c(OH-)低，Na2FeO4穩定性差，且反應慢(或N點：c(OH-)過高，鐵電極上有氫氧化鐵生成，使Na2FeO4產率降低)。
4、[2019新課標Ⅲ節選]近年來，隨著聚酯工業的快速發展，氯氣的需求量和氯化氫的產出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉化為氯氣的技術成為科學研究的熱點?；卮鹣铝袉栴}：
（4）在傳統的電解氯化氫回收氯氣技術的基礎上，科學家最近采用碳基電極材料設計了一種新的工藝方案，主要包括電化學過程和化學過程，如下圖所示：

負極區發生的反應有____________________（寫反應方程式）。電路中轉移1 mol電子，需消耗氧氣__________L（標準狀況）。
【答案】（4）Fe3++e?=Fe2+，4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 5.6
5、【2014北京】（15分）用FeCl3酸性溶液脫除H2S后的廢液，通過控制電壓電解得以再生。某同學使用石墨電極，在不同電壓（x）下電解pH=1的0.1mol/L的FeCl2溶液，研究廢液再生機理。記錄如下（a、b、c代表電壓數值）：
序號 電壓/V 陽極現象 檢驗陽極產物
I x≥a 電極附近出現黃色，有氣泡產生 有Fe3+、有Cl2
II a>x≥b 電極附近出現黃色，無氣泡產生 有Fe3+、無Cl2
III b>x>0 無明顯變化 無Fe3+、無Cl2

（1）用KSCN檢驗出Fe3+的現象是_______________________。
（2）I中，Fe3+產生的原因可能是Cl—在陽極放電，生成的Cl2將Fe2+氧化。寫出有關反應：
____________________________________________________。
（3）由II推測，Fe3+產生的原因還可能是Fe2+在陽極放電，原因是Fe2+具有_________性。
（4）II中雖未檢驗出Cl2，但Cl—在陽極是否放電仍需進一步驗證。電解pH=1的NaCl溶液做對照實驗，記錄如下：
序號 電壓/V 陽極現象 檢驗陽極產物
IV a>x≥c 無明顯變化 有Cl2
V c>x≥b 無明顯變化 無Cl2

①NaCl的濃度是_________mol/L
②IV中檢測Cl2的實驗方法______________________________________________。
③與II對比，得出的結論（寫出兩點）：_____________________________________________。
答案：（1）溶液變紅
（2）2Cl— -2e— =Cl2↑ Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl—
（3）還原
（4）①0.2 ②濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍 ③加大電壓cV以上時可以生成Cl2；陽極放電順序Fe2+>Cl—

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