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第11讲　铁及其化合物
【备考目标】　1.了解铁的主要性质及其应用。了解铁的重要化合物及其应用。2.掌握铁及其重要化合物的制备方法。
考点1　铁及其氧化物
1．铁的位置和物理性质
铁是银白 色金属，具有金属的通性，含量在地壳中居第四 位，在元素周期表中的位置是第四 周期第Ⅷ族。
2．铁的化学性质
铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。
(1)Fe与Cl2、S反应的化学方程式：2Fe＋3Cl22FeCl3 ；Fe＋SFeS 。
(2)Fe与水蒸气反应的化学方程式：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 。
(3)Fe与氧化性酸(如HNO3)反应的离子方程式：
Fe与过量稀HNO3的反应：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O 。
Fe与少量稀HNO3的反应：3Fe＋2NO＋8H＋===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O 。
(4)Fe与FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ 。
【提醒】　①Fe与Cl2反应无论Cl2用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。③铁遇冷的浓硝酸、浓硫酸时，表面会生成一层致密的氧化膜，阻止了内层的铁继续反应，化学上称之为钝化，属于化学变化。
3．铁的氧化物
(1)物理性质
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 － 铁红 磁性氧化铁
颜色、状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性)
水溶性 不溶于水 不溶于水 不溶于水
铁的化合价 ＋2 ＋3 ＋2、＋3
(2)化学性质
①FeO、Fe2O3都属于碱性氧化物，能溶于强酸。分别写出它们溶于盐酸的离子方程式：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O ，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O 。
②铁的氧化物还能被CO、Al还原，以氧化铁为例写出化学方程式：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 、Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 。
【提醒】　①FeO、Fe3O4、Fe2O3与硝酸反应时均生成Fe3＋。②Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有的铁显＋2价，的铁显＋3价。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)铁的化学性质较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在(× )
(2)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同(× )
(3)Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应(× )
(4)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2(× )
(5)铁在常温下与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈(× )
(6)根据铁与Cl2、S反应的条件及产物中铁元素的化合价可以判断氯元素和硫元素的非金属性强弱(√ )
题组练习
一、铁及其氧化物的性质与应用
1．铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与______(填序号，下同)反应时只生成＋3价铁；与______________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既能生成＋2价铁也能生成＋3价铁。
所选试剂：①Cl2　②O2　③H2O(g)　④S　⑤盐酸　⑥稀硝酸(足量)　⑦稀硫酸　⑧CuSO4溶液　⑨FeCl3溶液
答案：①⑥　④⑤⑦⑧⑨　②③
2．(1)写出Fe3O4溶于足量稀硝酸的离子方程式：3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O 。
(2)写出Fe3O4溶于足量氢碘酸(HI)的离子方程式：Fe3O4＋8H＋＋2I－===3Fe2＋＋I2＋4H2O 。
二、铁的氧化物组成的确定
3．有一块铁的氧化物样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为(　　 )
A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7
解析：选D。根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的氧化物样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。
4．一定质量的某铁的氧化物FexOy，与足量的4 mol·L－1硝酸溶液充分反应，消耗硝酸溶液700 mL，生成2.24 L NO(标准状况)。则该铁的氧化物的化学式为____________。
解析：铁的氧化物FexOy与足量的4 mol·L－1硝酸溶液充分反应，生成Fe(NO3)3，硝酸被还原生成NO，n(NO)＝＝0.1 mol，根据氮原子守恒可得，3n[Fe(NO3)3]＋n(NO)＝n(HNO3)，3n[Fe(NO3)3]＋0.1 mol＝0.7 L×4 mol·L－1，n[Fe(NO3)3]＝0.9 mol，令氧化物FexOy中Fe元素的平均化合价为a，根据得失电子守恒可得，0.9 mol×(3－a)＝0.1 mol×(5－2)，解得a＝，由化合物中正、负化合价代数和为0可得x＝2y，x∶y＝3∶4，故该氧化物的化学式为Fe3O4。
答案：Fe3O4
【方法指导】　确定铁的氧化物组成的方法
设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b，
若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；
若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；
若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值)。
考点2　铁的氢氧化物
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
色、态 白色 固体 红褐色 固体
与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O (离子方程式) Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
受热分解 － 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
制法 可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
二者的关系 在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿 色，最后变成红褐 色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)在空气中，白色的Fe(OH)2迅速转变成灰绿色，最终变成红褐色(√ )
(2)既可通过复分解反应，又可通过化合反应制取Fe(OH)3(√ )
(3)Fe(OH)3与HI溶液反应的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O(× )
(4)制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁(× )
题组练习
氢氧化亚铁的制备方法
1．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。
解析：因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排出装置中的氧气或空气。①②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中加苯阻止了空气进入；④由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。
答案：①②③⑤
2．如下图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：
(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中烧瓶中应预先加入的药品是________。A中反应的离子方程式是_______________________________________________________________。
(2)实验开始时先将止水夹a________(填“打开”或“关闭”)。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：______________________________________________。
(4)实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为
________________________________________________________________________。
解析：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，产生的H2将Fe2＋压入B中，Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
答案：(1)铁屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　(2)打开
(3)待A装置反应一段时间后关闭止水夹a，产生的H2将FeSO4溶液压入B中进行反应
(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
【方法指导】　防止Fe(OH)2氧化的方法
(1)将用于配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。
(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。
(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。
(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。
(5)用Fe作阳极，石墨作阴极，电解NaCl溶液，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。
考点3　铁盐、亚铁盐的性质与检验
亚铁盐 Fe2＋的氧化性和还原性 含有Fe2＋的溶液呈浅绿 色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性 为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现为还原 性。①Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O ；②FeCl2溶液与稀HNO3溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
Fe2＋可发生水解反应 Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸 抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑 防止Fe2＋被氧化
铁盐 氧化性 含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为氧化 性。①Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋ ；②FeCl3溶液滴入淀粉 KI溶液，溶液变蓝，离子方程式为2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋
易水解 Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。①利用Fe3＋易水解的性质，实验室可将饱和FeCl3溶液滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式为FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl ；②利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH的方法除去溶液中的铁离子；③利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液时，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度；④Fe3＋与HCO、[Al(OH)4]－、CO等水解呈碱性的离子不能大量共存
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)Fe2(SO4)3和KI溶液反应的离子方程式：Fe3＋＋2I－===Fe2＋＋I2(× )
(2)(NH4)2Fe(SO4)2溶液与过量NaOH溶液反应制Fe(OH)2的离子方程式：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(× )
(3)pH＝7的溶液中可能大量存在Fe3＋、Cl－、K＋、SO(× )
(4)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓(× )
题组练习
一、Fe2＋和Fe3＋的检验
Fe2＋ 样品溶液无明显现象 溶液变红 色，证明含有Fe2＋
样品溶液产生白色絮状沉淀，沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明含有Fe2＋
样品溶液生成蓝色沉淀 ，证明含有Fe2＋
Fe3＋ 样品溶液溶液变红色，证明含有Fe3＋
样品溶液产生红褐 色沉淀，证明有Fe3＋存在
含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液 混合溶液溶液变红色，说明含有Fe3＋
混合溶液酸性KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋
二、与Fe2＋、Fe3＋有关的除杂(括号内为杂质)
FeCl3溶液(FeCl2) 加入氯水或H2O2
FeCl2溶液(FeCl3) 加过量铁粉后过滤
FeCl2溶液(CuCl2) 加过量铁粉后过滤
Mg2＋(Fe3＋) 向混合溶液中加入MgO、MgCO3、Mg(OH)2中的一种或几种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去
Cu2＋(Fe3＋) 向混合溶液中加入CuO[或CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3] ，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀 而除去
Mg2＋或Cu2＋(Fe2＋) 先加入氧化剂(如H2O2)，目的是将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋ ，然后再按上述方法除去溶液中的Fe3＋
三、铁盐和亚铁盐的性质
1．铁及其化合物是中学化学中一类重要的物质。下列关于铁元素的叙述正确的是(　　 )
A．采用将FeCl3溶液直接蒸干的方法制备FeCl3固体
B．保存FeCl2溶液时常常加一些铁粉，目的是抑制Fe2＋水解
C．25 ℃时，pH＝0的溶液中，Al3＋、NH、NO、Fe2＋可以大量共存
D．向FeSO4溶液中加入H2O2溶液时，Fe2＋表现还原性
解析：选D。加热促进Fe3＋的水解，且生成的盐酸易挥发，采用将FeCl3溶液直接蒸干的方法不能制备FeCl3固体，故A错误；亚铁离子易被氧化为铁离子，保存FeCl2溶液时常常加一些铁粉，目的是防止Fe2＋被氧化，故B错误；pH＝0的溶液显酸性，H＋、NO、Fe2＋发生氧化还原反应不能共存，故C错误；亚铁离子可被过氧化氢氧化，发生反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，Fe2＋表现还原性，故D正确。
2．向H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液，溶液迅速变黄，稍后产生气体；再加入KSCN溶液，溶液变红，一段时间后，溶液颜色明显变浅。依据实验现象，下列分析不正确的是(　　 )
A．产生气体的原因是FeSO4将H2O2还原生成了O2
B．溶液先变红后又明显变浅，是由反应速率不同导致的
C．溶液颜色变浅，可能是过量的H2O2氧化了KSCN
D．H2O2溶液与FeSO4溶液反应生成Fe3＋的证据是“溶液迅速变黄”和“溶液变红”
解析：选A。产生气体的原因是生成的铁离子催化过氧化氢分解生成氧气，A错误。
四、Fe2＋和Fe3＋的性质探究
3．某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是_______________________________________________________________。
(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_______________________________________________________。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是__________________________________________________。
(4)丙组同学取10 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，加入6 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验：
①第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。
实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为________。
(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为__________________________________________________________________；
一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是________________________________，生成沉淀的原因是_______________________________(用平衡移动原理解释)。
解析：(1)亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量铁屑的目的是防止Fe2＋被空气氧化。(4)根据Fe2＋的检验方法，向溶液中加入1滴K3[Fe(CN)6] 溶液，生成蓝色沉淀，一定含有Fe2＋，则实验②检验的离子是Fe2＋；Fe3＋遇KSCN溶液显红色，实验①和③说明，在I－过量的情况下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应。
答案：(1)防止Fe2＋被氧化　(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　(3)隔绝空气(或排除氧气对实验的影响)　(4)Fe2＋　Fe3＋　可逆反应　(5)H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　Fe3＋催化H2O2分解产生O2　H2O2的分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动
高考真题
1．(2023·浙江6月选考)氯化铁是一种重要的盐，下列说法不正确的是(　　)
A．氯化铁属于弱电解质 B．氯化铁溶液可腐蚀覆铜板
C．氯化铁可由铁与氯气反应制得 D．氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体
解析：选A。氯化铁在水溶液中能完全电离，属于强电解质，故A错误；氯化铁溶液可以和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，氯化铁溶液可腐蚀覆铜板，故B正确；铁与氯气加热生成氯化铁，氯化铁可由铁与氯气反应制得，故C正确；向沸水中加入饱和氯化铁溶液制备氢氧化铁胶体，离子方程式为Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋，故D正确。
2．下列叙述不正确的是(　　 )
A．(2022·浙江6月选考)浓硝酸与铁在常温下不反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸
B．(2022·广东高考)工人将模具干燥后再注入熔融钢水，是因为铁与H2O高温下会反应
C．(2019·天津高考)将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2
D．(2020·浙江1月选考)铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O
解析：选A。铁在常温下遇到浓硝酸发生钝化，钝化属于化学反应。
3．(2023·海南高考)某小组开展“木耳中铁元素的检测”活动。检测方案的主要步骤有：粉碎、称量、灰化、氧化、稀释、过滤、滴定等。回答问题：
(1)实验方案中出现的图标和，前者提示实验中会用到温度较高的设备，后者要求实验者__________(填防护措施)。
(2)灰化：干燥样品应装入__________中(填字母)，置高温炉内，控制炉温850 ℃，在充足空气气氛中燃烧成灰渣。
a．不锈钢培养皿 b．玻璃烧杯 c．石英坩埚
(3)向灰渣中滴加32%的硝酸，直至没有气泡产生。灰化容器中出现的红棕色气体主要成分是____________(填化学式)，因而本实验应在实验室的____________中进行(填设施名称)。若将漏斗直接置于容量瓶上过滤收集滤液(如图所示)，存在安全风险，原因是___________________________________________________。
(4)测定铁含量基本流程：将滤液在200 mL容量瓶中定容，移取25.00 mL，驱尽NO并将Fe3＋全部还原为Fe2＋。用5 mL微量滴定管盛装K2Cr2O7标准溶液进行滴定。
①选用微量滴定管的原因是______________________________________________________。
②三次平行测定的数据如下表。针对该滴定数据，应采取的措施是________________。
序号 1 2 3
标准溶液用量/mL 2.715 2.905 2.725
③本实验中，使测定结果偏小的是__________(填字母)。
a．样品未完全干燥 b．微量滴定管未用标准溶液润洗 c．灰渣中有少量炭黑
解析：(1)标识提醒实验者需佩戴护目镜。
(2)高温灼烧固体物质需在石英坩埚中进行。
(3)滴加32%的硝酸，灰化容器中出现的红棕色气体主要成分是NO2，由于NO2有毒，需在通风橱中进行实验；将漏斗直接置于容量瓶上过滤收集滤液，仪器不稳，易倾倒。
(4)①木耳中铁含量较少，选用微量滴定管使实验微型化，滴定更准确，节约试剂。②三次平行滴定中，第二次数据偏差较大，应舍去。③铁元素的含量＝×100%，样品未完全干燥，使测定结果偏低，故选a；微量滴定管未用标准溶液润洗，标准溶液被稀释，使测定结果偏高，故不选b；灰渣中有少量炭黑，对测定结果无影响，故不选c。
答案：(1)佩戴护目镜(2)c　(3)NO2　通风橱　仪器不稳，易倾倒
(4)①使实验微型化，滴定更准确，节约试剂　②舍去第二次数据　③a
巩固练习
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
1．春秋初年，我国已掌握了冶铁技术。下列有关铁的化学反应的叙述正确的是(　　 )
A．室温下，过量Fe与浓硝酸反应生成Fe(NO3)2 B．加热时，过量Fe与氯气反应生成FeCl2
C．高温下，铁与水蒸气反应有Fe3O4生成 D．高温下，铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝
解析：选C。室温下，Fe在浓硝酸中钝化，无法持续反应，A错误；氯气氧化性较强，无论Fe是否过量，与氯气加热反应都只生成FeCl3，B错误；高温条件下，Fe与水蒸气反应得到Fe3O4和H2，C正确；Fe的活动性不如Al，不能从氧化铝中置换出Al单质，D错误。
2．(人教必修第一册P77T4)下列离子方程式中，正确的是(　　)
A．铁与盐酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
B．氯气与氯化亚铁溶液反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
C．氯化铁溶液与铁反应：Fe3＋＋Fe===2Fe2＋
D．氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
解析：选D。A错误，Fe与盐酸反应应该为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。B错误，Cl2与FeCl2反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。C错误，FeCl3和Fe反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
3．(2023·河北保定模拟)月球土壤中富含铁元素，主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，但嫦娥五号取回的微陨石撞击处的月壤样品中存在大量的三价铁，有可能是以下哪个原因造成的(　　 )
A．4FeO―→Fe＋Fe3O4 B．Fe3O4―→Fe2O3＋FeO C．4FeO＋O2―→2Fe2O3 D．Fe2O3＋FeO―→Fe3O4
解析：选A。月球表面的铁元素以铁单质和亚铁离子形式存在，FeO中Fe为＋2价，FeO可能反应生成Fe和Fe3O4，Fe3O4中含有三价铁，A正确； Fe3O4分解生成Fe2O3和FeO，虽然Fe2O3中含有三价铁，但是四氧化三铁中含有较多三价铁，无法体现月球表面的铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，B错误；月球表面没有氧气，FeO无法被氧化生成Fe2O3，C错误；月球表面铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，Fe2O3中Fe为＋3价，D错误。
4．实验过程中不可能产生Fe(OH)3的是(　　 )
A．蒸发FeCl3溶液 B．向FeCl3溶液中滴入氨水
C．将水蒸气通过灼热的铁 D．向FeCl2溶液中滴入NaOH溶液
解析：选C。蒸发FeCl3溶液，铁离子水解生成氢氧化铁，故A不符合题意；向FeCl3溶液中滴入氨水生成氢氧化铁和氯化铵，故B不符合题意；将水蒸气通过灼热的铁生成四氧化三铁和氢气，故C符合题意；向FeCl2溶液中滴入NaOH溶液生成氢氧化亚铁和氯化钠，氢氧化亚铁遇到氧气被氧化成氢氧化铁，故D不符合题意。
5．(2023·广东汕头期末)“铁肥”(主要含FeSO4·7H2O)常用于解决植物叶面变黄问题，通过溶于水配制成溶液喷施在叶面上。下列有关“铁肥”的说法错误的是(　　 )
A．“铁肥”易因保存不当被空气氧化变质 B．可用K3[Fe(CN)6]溶液检验“铁肥”中的Fe2＋
C．为保证“铁肥”的效果，可向配制后的溶液中加入少量铁粉
D．可用KSCN溶液检验“铁肥”是否完全失效
解析：选D。FeSO4·7H2O中Fe2＋具有还原性，易被空气中的氧气氧化而变质，A正确；K3[Fe(CN)6]溶液与Fe2＋反应生成蓝色沉淀，可用来检验Fe2＋，B正确；加入少量铁粉可与Fe3＋反应生成Fe2＋，向配制后的溶液中加入少量铁粉可防止亚铁离子被氧化，C正确； KSCN溶液可与Fe3＋反应生成红色配合物，可检验Fe3＋的存在，还需要检验Fe2＋不存在才能证明“铁肥”完全失效，D错误。
6．下列除杂的操作不正确的是(　　 )
A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量MgO充分反应后过滤
B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤
C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反应后过滤
D．CuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CuO充分反应后过滤
解析：选C。FeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl3＋3H2O Fe(OH)3＋3HCl，加入MgO与H＋反应，上述平衡右移，使Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去，A正确；加入过量铁粉，FeCl3与Fe反应生成FeCl2而达到除杂的目的，B正确；加入NaOH溶液，Cu2＋、Fe3＋均转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求，C错误；先用H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl3的水解，加入CuO与H＋反应将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去，D正确。
7．(2023·广东名校模拟)某实验小组设计如下实验探究Fe(OH)2的制备，下列有关分析不合理的是(　　 )
实验 操作 现象
Ⅰ 将一块FeSO4晶体浸入30 mL蒸馏水中 一分钟后，晶块表面仍为浅绿色，溶液呈更浅的绿色
Ⅱ 将另一块FeSO4晶体浸入30 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液中 一分钟后，晶块表面变白；捞出晶块露置在空气中，晶块表面逐渐变为红褐色
Ⅲ 将10 mL 1.5 mol·L－1 FeSO4溶液与20 mL 1.5 mol·L－1 NaOH溶液混合 立即出现大量灰绿色浑浊，一分钟后，液面附近出现红褐色浑浊
A.实验Ⅰ起对照作用，排除FeSO4晶体自身在水中的颜色变化
B．实验Ⅱ晶块表面长时间保持白色，与Fe(OH)2难溶、未分散于水有关
C．捞出晶块后发生了反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
D．实验Ⅲ溶液中氧气含量明显多于实验Ⅱ中
解析：选D。实验Ⅰ中，晶块表面为浅绿色，起对照作用，目的是排除实验Ⅱ中晶块表面变白，不是因为FeSO4晶体自身在水中的颜色变化引起的，A合理；Fe(OH)2具有较强的还原性，易被溶液中溶解的氧气氧化，因此实验Ⅱ晶块表面之所以能长时间保持白色，与Fe(OH)2难溶、未分散于水有关，B合理；Fe(OH)2具有较强的还原性，易被氧气氧化，捞出晶块后发生的反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，C合理；根据控制单一变量的原则，实验Ⅱ和Ⅲ反应条件不一样(实验Ⅱ为FeSO4晶体，而实验Ⅲ为FeSO4溶液)，单从实验结果，无法得出实验Ⅲ溶液中氧气含量明显多于实验Ⅱ的结论，D不合理。
8．(2023·湖南名校联考)某校化学兴趣小组同学发现实验室保存的FeSO4溶液极易变质，兴趣小组的同学设计如下的装置保存FeSO4溶液。下列说法正确的是(　　 )
A．试剂瓶中的固体是FeSO4晶体
B．加入稀硫酸增大溶液中c(H＋)，防止Fe2＋被氧化
C．气球的作用是平衡压强和形成保护气，防止Fe2＋被氧化
D．利用上述装置保存Fe(NO3)2溶液，应将稀硫酸换成稀硝酸
解析：选C。固体应为铁粉，还原被氧化的三价铁离子，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，A错误；增大氢离子浓度，抑制铁离子水解，B错误；气体起到隔绝空气的作用，平衡体系压强，C正确； HNO3能与Fe2＋反应，3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，D错误。
9．(2023·广东惠州模拟)检验黑木耳中铁离子的步骤为：灼烧黑木耳→加酸溶解→过滤→取滤液检验，所选择的装置(夹持装置已略去)或操作不正确的是(　　 )
解析：选D。在坩埚中灼烧黑木耳，A正确；加酸后搅拌加快溶解，B正确；过滤将不溶于水的物质除去，得滤液，C正确；检验铁离子时胶头滴管不能插入试管内，D错误。
10．(2023·河南郑州模拟)为探究铁及其化合物的性质，某化学兴趣小组利用铁与水蒸气反应所得的固体进行了实验，先用过量盐酸溶解，并分成4份，继续如下实验：
实验 操作与现象
① 加入高锰酸钾溶液，紫红色褪去
② 加入K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀
③ 加入KSCN溶液，无明显现象
④ 加入NaOH溶液，生成的白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色
依据上述实验现象，下列结论合理的是(　　 )
A．实验①说明溶液中一定含有Fe2＋
B．实验③说明该固体中不含三价铁
C．实验②③说明反应后的固体中有铁粉剩余
D．实验④中灰绿色的沉淀是Fe(OH)3
解析：选C。高锰酸钾溶液会与盐酸发生氧化还原反应而褪色，A错误；实验③说明溶液中不含Fe3＋，但不能说明固体中没有三价铁，也可能溶于盐酸时，过量的铁单质把三价铁还原了，B错误；实验②说明溶液中含有Fe2＋，实验③说明溶液中不含Fe3＋，而铁与水蒸气能生成三价铁，所以可以推知反应后的固体中有铁粉剩余，C正确；灰绿色的沉淀是Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的中间过程，D错误。
二、非选择题(共2题，共25分)
11．(12分)已知铁粉与水蒸气在不同温度下反应，所得黑色固体产物的成分不同，某化学小组的同学为测定该固体产物的组成，称取168 mg纯铁粉，按下列步骤进行实验：
①如图所示连接好装置，检查气密性，装入药品；
②打开K，加热某装置，一段时间后，再加热另一装置；
③反应完成后，关闭K，停止加热，冷却后读取收集到的气体的体积。
回答下列问题：
(1)实验中先点燃________(填字母)处的酒精灯，该操作在将D中的导管伸入量筒中准备收集气体之________(填“前”或“后”)。(2分)
(2)下列实验操作的目的是：
①将铁粉和石棉绒混合均匀：___________________________________________________；(2分)
②关闭K： ________________________________________________________。(2分)
(3)判断铁粉与水蒸气反应已经完成的现象是_______________________________________________。(2分)
(4)有同学认为用D装置测量气体的体积时，伸入量筒中的导管应适当加长，该同学的理由是________________________________________________________________________。(2分)
(5)用改进后的正确装置进行实验，收集到气体的体积为67.2 mL(已换算成标准状况)，则固体产物的组成为________。(2分)
解析：(1)装置中的空气与Fe会发生反应，影响实验测定，因此要先加热A处的酒精灯，用水蒸气排出装置内的空气，以防铁粉受热后与空气反应；因反应后装置内会留有H2，必须将装置内的气体全部收集到量筒中，否则所测气体的体积将偏小，故加热A前要先把D处收集装置安装好，即点燃A处酒精灯在将D中的导管伸入量筒中准备收集气体之后进行。(2)②反应完成后，关闭K，停止加热，冷却后读取收集到的气体的体积，关闭K的目的是防止冷却时，装置内的压强下降过快将空气吸入装置，影响H2体积的测定。(3)铁粉与水蒸气反应生成黑色产物，与铁粉的颜色不易区分，只能根据不再产生气体，即气体的体积不再发生变化作为反应完成的标志。(4)反应是在加热时进行的，产生的氢气在温度高时体积大，当温度降低时体积减小，若导管太短，冷却时，气体不能回流，导致气体体积偏大；但是若导管太长，导管就不易插入量筒中，反应结束时导管也不易从量筒中取出。(5)n(Fe)＝＝0.003 mol，n(H2)＝＝0.003 mol，n(Fe)∶n(H2)＝1∶1，所以根据得失电子守恒、元素守恒，可得反应的化学方程式为Fe＋H2O(g)FeO＋H2，则所得固体化学式为FeO。
答案：(1)A　后　(2)①增大铁粉与水蒸气的接触面积，以便充分反应　②防止冷却时，装置内的压强下降过快将空气吸入装置，影响H2体积的测定　(3)量筒内液面不再发生变化　(4)若导管太短，冷却时，气体不能回流，导致气体体积偏大；若导管太长，导管不易插入量筒中，也不易从量筒中取出　(5)FeO
12．(13分)(2023·福建福州模拟)工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2)为原料制备高档颜料——铁红(Fe2O3)，具体生产流程如下：
回答下列问题：
(1)为提高酸浸的效率，可采取的措施有______________________(任写一种)。(2分)
(2)实验室实现“步骤Ⅱ”中分离操作所用的玻璃仪器有__________、玻璃棒和烧杯等，该步骤是为了除去______________(填相关物质的化学式)。(3分)
(3)检验步骤Ⅲ已经进行完全，可用的试剂是__________________________。(2分)
(4)步骤Ⅴ的反应温度一般需控制在35 ℃以下，其目的是__________________________________________；
该步骤中反应生成FeCO3的同时有气泡产生，该反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。(6分)
解析：硫铁矿烧渣加入硫酸后生成硫酸亚铁、硫酸铁，过滤后得到的滤渣为二氧化硅，滤液中加入过量铁粉，生成硫酸亚铁溶液，调节pH后过滤，加入碳酸氢铵溶液，可生成碳酸亚铁固体，经洗涤、干燥，在空气中灼烧时发生分解，且与空气中的氧气发生氧化还原反应，可生成氧化铁。
(1)为提高酸浸的效率，可采取的措施有升高温度(或搅拌、粉碎烧渣、适当增大硫酸的浓度)。
(2)步骤Ⅱ为过滤，过滤操作所用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯等，硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2)，酸溶过程中Fe3O4、Fe2O3、FeO都可以溶解，二氧化硅是酸性氧化物，不和硫酸反应，所以不溶物为SiO2。
(3)步骤Ⅲ是将铁离子还原成亚铁离子，检验步骤Ⅲ已经进行完全，即溶液中没有铁离子，可以用KSCN溶液。
(4)步骤Ⅴ是加入碳酸氢铵产生碳酸亚铁，温度过高碳酸氢铵容易分解，所以温度一般需控制在35 ℃以下，步骤中反应生成FeCO3的同时有气泡产生，该反应的离子方程式为2HCO＋Fe2＋===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。
答案：(1)升高温度(或搅拌、粉碎烧渣、适当增大硫酸的浓度)
(2)漏斗　SiO2
(3)KSCN溶液
(4)防止NH4HCO3分解　2HCO＋Fe2＋===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O
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第11讲　铁及其化合物
【备考目标】　1.了解铁的主要性质及其应用。了解铁的重要化合物及其应用。2.掌握铁及其重要化合物的制备方法。
考点1　铁及其氧化物
1．铁的位置和物理性质
铁是 色金属，具有金属的通性，含量在地壳中居第 位，在元素周期表中的位置是第 周期第族。
2．铁的化学性质
铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。
(1)Fe与Cl2、S反应的化学方程式： ； 。
(2)Fe与水蒸气反应的化学方程式： 。
(3)Fe与氧化性酸(如HNO3)反应的离子方程式：
Fe与过量稀HNO3的反应： 。
Fe与少量稀HNO3的反应： 。
(4)Fe与FeCl3溶液反应的离子方程式： 。
【提醒】　①Fe与Cl2反应无论Cl2用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。③铁遇冷的浓硝酸、浓硫酸时，表面会生成一层致密的氧化膜，阻止了内层的铁继续反应，化学上称之为钝化，属于化学变化。
3．铁的氧化物
(1)物理性质
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 － 铁红 磁性氧化铁
颜色、状态 粉末 粉末 晶体(有磁性)
水溶性
铁的化合价
(2)化学性质
①FeO、Fe2O3都属于碱性氧化物，能溶于强酸。分别写出它们溶于盐酸的离子方程式： ， 。
②铁的氧化物还能被CO、Al还原，以氧化铁为例写出化学方程式： 、 。
【提醒】　①FeO、Fe3O4、Fe2O3与硝酸反应时均生成Fe3＋。②Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有的铁显＋2价，的铁显＋3价。
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)铁的化学性质较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在( )
(2)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同( )
(3)Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应( )
(4)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2( )
(5)铁在常温下与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈( )
(6)根据铁与Cl2、S反应的条件及产物中铁元素的化合价可以判断氯元素和硫元素的非金属性强弱( )
题组练习
一、铁及其氧化物的性质与应用
1．铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与______(填序号，下同)反应时只生成＋3价铁；与______________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既能生成＋2价铁也能生成＋3价铁。
所选试剂：①Cl2　②O2　③H2O(g)　④S　⑤盐酸　⑥稀硝酸(足量)　⑦稀硫酸　⑧CuSO4溶液　⑨FeCl3溶液
2．(1)写出Fe3O4溶于足量稀硝酸的离子方程式： 。
(2)写出Fe3O4溶于足量氢碘酸(HI)的离子方程式： 。
二、铁的氧化物组成的确定
3．有一块铁的氧化物样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为(　　 )
A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7
4．一定质量的某铁的氧化物FexOy，与足量的4 mol·L－1硝酸溶液充分反应，消耗硝酸溶液700 mL，生成2.24 L NO(标准状况)。则该铁的氧化物的化学式为____________。
【方法指导】　确定铁的氧化物组成的方法
设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b，
若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；
若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；
若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值)。
考点2　铁的氢氧化物
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
色、态 固体 固体
与盐酸反应 (离子方程式) Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
受热分解 － ；
制法 可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱溶液反应：
二者的关系 在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成 色，最后变成 色，化学方程式为
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)在空气中，白色的Fe(OH)2迅速转变成灰绿色，最终变成红褐色( )
(2)既可通过复分解反应，又可通过化合反应制取Fe(OH)3( )
(3)Fe(OH)3与HI溶液反应的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O( )
(4)制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁( )
题组练习
氢氧化亚铁的制备方法
1．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。
2．如下图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：
(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中烧瓶中应预先加入的药品是________。A中反应的离子方程式是
________________________________________________________________________。
(2)实验开始时先将止水夹a________(填“打开”或“关闭”)。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：______________________________________________。
(4)实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为
________________________________________________________________________。
【方法指导】　防止Fe(OH)2氧化的方法
(1)将用于配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。
(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。
(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。
(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。
(5)用Fe作阳极，石墨作阴极，电解NaCl溶液，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。
考点3　铁盐、亚铁盐的性质与检验
亚铁盐 Fe2＋的氧化性和还原性 含有Fe2＋的溶液呈 色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以 为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现为 性。①Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式： ；②FeCl2溶液与稀HNO3溶液反应的离子方程式： ；
Fe2＋可发生水解反应 Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量 抑制Fe2＋的水解，加少量 防止Fe2＋被氧化
铁盐 氧化性 含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为 性。①Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为 ；②FeCl3溶液滴入淀粉 KI溶液，溶液变蓝，离子方程式为 ；
易水解 Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。①利用Fe3＋易水解的性质，实验室可将饱和FeCl3溶液滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式为 ；②利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH的方法除去溶液中的铁离子；③利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液时，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度；④Fe3＋与HCO、[Al(OH)4]－、CO等水解呈碱性的离子不能大量共存
【基点判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)Fe2(SO4)3和KI溶液反应的离子方程式：Fe3＋＋2I－===Fe2＋＋I2( )
(2)(NH4)2Fe(SO4)2溶液与过量NaOH溶液反应制Fe(OH)2的离子方程式：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓( )
(3)pH＝7的溶液中可能大量存在Fe3＋、Cl－、K＋、SO( )
(4)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓( )
题组练习
一、Fe2＋和Fe3＋的检验
Fe2＋ 样品溶液 溶液变 色，证明含有Fe2＋
样品溶液产生白色絮状沉淀，沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明含有Fe2＋
样品溶液生成 ，证明含有Fe2＋
Fe3＋ 样品溶液溶液变红色，证明含有Fe3＋
样品溶液产生 色沉淀，证明有Fe3＋存在
含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液 混合溶液溶液变红色，说明含有 ；
混合溶液酸性KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有 ；
二、与Fe2＋、Fe3＋有关的除杂(括号内为杂质)
FeCl3溶液(FeCl2) 加入氯水或H2O2
FeCl2溶液(FeCl3) 加过量铁粉后过滤
FeCl2溶液(CuCl2) 加过量铁粉后过滤
Mg2＋(Fe3＋) 向混合溶液中加入MgO、MgCO3、Mg(OH)2中的一种或几种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去
Cu2＋(Fe3＋) 向混合溶液中加入 ，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为 而除去
Mg2＋或Cu2＋(Fe2＋) 先加入氧化剂(如H2O2)，目的是 ，然后再按上述方法除去溶液中的Fe3＋
三、铁盐和亚铁盐的性质
1．铁及其化合物是中学化学中一类重要的物质。下列关于铁元素的叙述正确的是(　　 )
A．采用将FeCl3溶液直接蒸干的方法制备FeCl3固体
B．保存FeCl2溶液时常常加一些铁粉，目的是抑制Fe2＋水解
C．25 ℃时，pH＝0的溶液中，Al3＋、NH、NO、Fe2＋可以大量共存
D．向FeSO4溶液中加入H2O2溶液时，Fe2＋表现还原性
2．向H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液，溶液迅速变黄，稍后产生气体；再加入KSCN溶液，溶液变红，一段时间后，溶液颜色明显变浅。依据实验现象，下列分析不正确的是(　　 )
A．产生气体的原因是FeSO4将H2O2还原生成了O2
B．溶液先变红后又明显变浅，是由反应速率不同导致的
C．溶液颜色变浅，可能是过量的H2O2氧化了KSCN
D．H2O2溶液与FeSO4溶液反应生成Fe3＋的证据是“溶液迅速变黄”和“溶液变红”
四、Fe2＋和Fe3＋的性质探究
3．某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是_______________________________________________________________。
(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为__________________________________。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是__________________________________________________。
(4)丙组同学取10 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，加入6 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验：
①第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。
实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为________。
(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为__________________________________________________________________；
一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是________________________________，生成沉淀的原因是_______________________________(用平衡移动原理解释)。
高考真题
1．(2023·浙江6月选考)氯化铁是一种重要的盐，下列说法不正确的是(　　)
A．氯化铁属于弱电解质 B．氯化铁溶液可腐蚀覆铜板
C．氯化铁可由铁与氯气反应制得 D．氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体
2．下列叙述不正确的是(　　 )
A．(2022·浙江6月选考)浓硝酸与铁在常温下不反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸
B．(2022·广东高考)工人将模具干燥后再注入熔融钢水，是因为铁与H2O高温下会反应
C．(2019·天津高考)将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2
D．(2020·浙江1月选考)铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O
3．(2023·海南高考)某小组开展“木耳中铁元素的检测”活动。检测方案的主要步骤有：粉碎、称量、灰化、氧化、稀释、过滤、滴定等。回答问题：
(1)实验方案中出现的图标和，前者提示实验中会用到温度较高的设备，后者要求实验者__________(填防护措施)。
(2)灰化：干燥样品应装入__________中(填字母)，置高温炉内，控制炉温850 ℃，在充足空气气氛中燃烧成灰渣。
a．不锈钢培养皿 b．玻璃烧杯 c．石英坩埚
(3)向灰渣中滴加32%的硝酸，直至没有气泡产生。灰化容器中出现的红棕色气体主要成分是____________(填化学式)，因而本实验应在实验室的____________中进行(填设施名称)。若将漏斗直接置于容量瓶上过滤收集滤液(如图所示)，存在安全风险，原因是___________________________________________________。
(4)测定铁含量基本流程：将滤液在200 mL容量瓶中定容，移取25.00 mL，驱尽NO并将Fe3＋全部还原为Fe2＋。用5 mL微量滴定管盛装K2Cr2O7标准溶液进行滴定。
①选用微量滴定管的原因是______________________________________________________。
②三次平行测定的数据如下表。针对该滴定数据，应采取的措施是________________。
序号 1 2 3
标准溶液用量/mL 2.715 2.905 2.725
③本实验中，使测定结果偏小的是__________(填字母)。
a．样品未完全干燥 b．微量滴定管未用标准溶液润洗 c．灰渣中有少量炭黑
巩固练习
一、选择题(每题5分，共10题，共50分)
1．春秋初年，我国已掌握了冶铁技术。下列有关铁的化学反应的叙述正确的是(　　 )
A．室温下，过量Fe与浓硝酸反应生成Fe(NO3)2 B．加热时，过量Fe与氯气反应生成FeCl2
C．高温下，铁与水蒸气反应有Fe3O4生成 D．高温下，铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝
2．(人教必修第一册P77T4)下列离子方程式中，正确的是(　　)
A．铁与盐酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
B．氯气与氯化亚铁溶液反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
C．氯化铁溶液与铁反应：Fe3＋＋Fe===2Fe2＋
D．氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
3．(2023·河北保定模拟)月球土壤中富含铁元素，主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，但嫦娥五号取回的微陨石撞击处的月壤样品中存在大量的三价铁，有可能是以下哪个原因造成的(　　 )
A．4FeO―→Fe＋Fe3O4 B．Fe3O4―→Fe2O3＋FeO C．4FeO＋O2―→2Fe2O3 D．Fe2O3＋FeO―→Fe3O4
4．实验过程中不可能产生Fe(OH)3的是(　　 )
A．蒸发FeCl3溶液 B．向FeCl3溶液中滴入氨水
C．将水蒸气通过灼热的铁 D．向FeCl2溶液中滴入NaOH溶液
5．(2023·广东汕头期末)“铁肥”(主要含FeSO4·7H2O)常用于解决植物叶面变黄问题，通过溶于水配制成溶液喷施在叶面上。下列有关“铁肥”的说法错误的是(　　 )
A．“铁肥”易因保存不当被空气氧化变质 B．可用K3[Fe(CN)6]溶液检验“铁肥”中的Fe2＋
C．为保证“铁肥”的效果，可向配制后的溶液中加入少量铁粉
D．可用KSCN溶液检验“铁肥”是否完全失效
6．下列除杂的操作不正确的是(　　 )
A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量MgO充分反应后过滤
B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤
C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反应后过滤
D．CuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CuO充分反应后过滤
7．(2023·广东名校模拟)某实验小组设计如下实验探究Fe(OH)2的制备，下列有关分析不合理的是(　　 )
实验 操作 现象
Ⅰ 将一块FeSO4晶体浸入30 mL蒸馏水中 一分钟后，晶块表面仍为浅绿色，溶液呈更浅的绿色
Ⅱ 将另一块FeSO4晶体浸入30 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液中 一分钟后，晶块表面变白；捞出晶块露置在空气中，晶块表面逐渐变为红褐色
Ⅲ 将10 mL 1.5 mol·L－1 FeSO4溶液与20 mL 1.5 mol·L－1 NaOH溶液混合 立即出现大量灰绿色浑浊，一分钟后，液面附近出现红褐色浑浊
A.实验Ⅰ起对照作用，排除FeSO4晶体自身在水中的颜色变化
B．实验Ⅱ晶块表面长时间保持白色，与Fe(OH)2难溶、未分散于水有关
C．捞出晶块后发生了反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
D．实验Ⅲ溶液中氧气含量明显多于实验Ⅱ中
8．(2023·湖南名校联考)某校化学兴趣小组同学发现实验室保存的FeSO4溶液极易变质，兴趣小组的同学设计如下的装置保存FeSO4溶液。下列说法正确的是(　　 )
A．试剂瓶中的固体是FeSO4晶体
B．加入稀硫酸增大溶液中c(H＋)，防止Fe2＋被氧化
C．气球的作用是平衡压强和形成保护气，防止Fe2＋被氧化
D．利用上述装置保存Fe(NO3)2溶液，应将稀硫酸换成稀硝酸
9．(2023·广东惠州模拟)检验黑木耳中铁离子的步骤为：灼烧黑木耳→加酸溶解→过滤→取滤液检验，所选择的装置(夹持装置已略去)或操作不正确的是(　　 )
10．(2023·河南郑州模拟)为探究铁及其化合物的性质，某化学兴趣小组利用铁与水蒸气反应所得的固体进行了实验，先用过量盐酸溶解，并分成4份，继续如下实验：
实验 操作与现象
① 加入高锰酸钾溶液，紫红色褪去
② 加入K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀
③ 加入KSCN溶液，无明显现象
④ 加入NaOH溶液，生成的白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色
依据上述实验现象，下列结论合理的是(　　 )
A．实验①说明溶液中一定含有Fe2＋
B．实验③说明该固体中不含三价铁
C．实验②③说明反应后的固体中有铁粉剩余
D．实验④中灰绿色的沉淀是Fe(OH)3
二、非选择题(共2题，共25分)
11．(12分)已知铁粉与水蒸气在不同温度下反应，所得黑色固体产物的成分不同，某化学小组的同学为测定该固体产物的组成，称取168 mg纯铁粉，按下列步骤进行实验：
①如图所示连接好装置，检查气密性，装入药品；
②打开K，加热某装置，一段时间后，再加热另一装置；
③反应完成后，关闭K，停止加热，冷却后读取收集到的气体的体积。
回答下列问题：
(1)实验中先点燃________(填字母)处的酒精灯，该操作在将D中的导管伸入量筒中准备收集气体之________(填“前”或“后”)。(2分)
(2)下列实验操作的目的是：
①将铁粉和石棉绒混合均匀：___________________________________________________；(2分)
②关闭K： ________________________________________________________。(2分)
(3)判断铁粉与水蒸气反应已经完成的现象是_______________________________________________。(2分)
(4)有同学认为用D装置测量气体的体积时，伸入量筒中的导管应适当加长，该同学的理由是________________________________________________________________________。(2分)
(5)用改进后的正确装置进行实验，收集到气体的体积为67.2 mL(已换算成标准状况)，则固体产物的组成为________。(2分)
12．(13分)(2023·福建福州模拟)工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2)为原料制备高档颜料——铁红(Fe2O3)，具体生产流程如下：
回答下列问题：
(1)为提高酸浸的效率，可采取的措施有______________________(任写一种)。(2分)
(2)实验室实现“步骤Ⅱ”中分离操作所用的玻璃仪器有__________、玻璃棒和烧杯等，该步骤是为了除去______________(填相关物质的化学式)。(3分)
(3)检验步骤Ⅲ已经进行完全，可用的试剂是__________________________。(2分)
(4)步骤Ⅴ的反应温度一般需控制在35 ℃以下，其目的是__________________________________________；
该步骤中反应生成FeCO3的同时有气泡产生，该反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。(6分)
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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