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第12讲　铁及其化合物的转化关系与实验探究
【备考目标】　1.掌握铁及其化合物之间的转化关系。2.能够迁移应用所学知识，对以铁及其化合物为载体的实验题目正确分析解答。
考点1　铁及其化合物的转化关系
1．利用“价—类”二维图掌握铁及其化合物之间的转化
(1)横向变化体现了同价态、不同物质类别(氧化物、碱、盐)之间的转化。
①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐；
②Fe2＋、Fe3＋能与碱(OH－)反应生成对应的碱；
③难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。
(2)纵向变化体现了不同价态、同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。
(3)斜向变化体现了不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。
【示例】 写出上述“价—类”二维图中指定转化的化学或离子方程式：
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＋与Fe3＋的相互转化
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＋ 。
题组练习
1．(2023·广东梅州三模)“价—类”二维图和实验是学习元素及其化合物的重要方法。铁及其化合物的“价—类”二维图如图所示。下列说法正确的是(　　 )
A．高温时，a与水蒸气反应转化为c
B．若f、g都是盐酸盐，则这两种物质均可通过化合反应获得
C．d可与足量的HI溶液发生复分解反应得到g
D．若b和c的混合物中n(Fe)∶n(O)＝5∶6，则b和c的质量比为20∶27
解析：选B。根据铁元素的化合价以及物质种类可知，a为铁单质，b为FeO，c为Fe2O3，d为Fe(OH)3，e为Fe(OH)2，f为亚铁盐，g为铁盐，h为高铁酸盐。a为Fe，高温时与水蒸气反应转化为Fe3O4，A项错误； f、g分别为FeCl2、FeCl3，两者均可通过化合反应获得，即Fe＋2FeCl3===3FeCl2、2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，B项正确； d为氢氧化铁，Fe(OH)3中的＋3价铁具有氧化性，HI具有还原性，两者发生氧化还原反应生成亚铁盐，得不到铁盐，C项错误；b和c分别为FeO和Fe2O3，设FeO的物质的量为x mol，Fe2O3的物质的量为y mol，则有(x＋2y)∶(x＋3y)＝5∶6，解得x∶y＝3∶1，则FeO和Fe2O3的质量比为(3×72)∶(1×160)＝27∶20，D项错误。
2．(人教必修第一册P77T6)各物质间的转化关系如下图所示，请完成下列空白。
(1)写出B和D的化学式：B____________；D____________。
(2)写出E转变成F的化学方程式：_________________________________________。
(3)向G溶液中加入A，写出反应的离子方程式：_____________________________________________________。
解析：由白色沉淀E红褐色沉淀，确定E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，G为FeCl3；焰色试验呈紫色证明溶液中含K＋，所以D为KCl，C溶液为KOH溶液，B为FeCl2，A为Fe。
答案：(1)FeCl2　KCl
(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
考点2　铁及含铁化合物的制备与性质探究实验
1．由于亚铁易被氧化，所以在制备Fe2＋过程中要保证铁屑过量；制备FeO、Fe(OH)2时注意除去装置内的空气，防止FeO、Fe(OH)2被氧化。
2．Fe3＋极易水解，在中性、碱性或弱酸性环境中均不能存在。实验过程中可以通过调节溶液的酸碱性，除去Fe3＋。
题组练习
1．ZnSO4溶液[含有少量FeSO4、Fe2(SO4)3]，为除去溶液中的FeSO4、Fe2(SO4)3，设计实验如下：
(1)可先向溶液中通入氧气，目的是__________________________________________________。
(2)加入________(填最佳试剂)调节溶液的pH至2.8。
(3)过滤。
(4)已知相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子 Fe3＋ Fe2＋ Zn2＋
开始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.3 8.2
问题讨论：①调节溶液pH时是否可以用NaOH溶液？________，理由是
________________________________________________________________________。
②如果不通入氧气，其后果是____________________________________________________。
答案：(1)将Fe2＋氧化成Fe3＋　(2)ZnO　(4)①不可以　pH不易控制，引入杂质　②Zn2＋沉淀的同时Fe2＋也沉淀，无法除去杂质
2．(2023·河南安阳统考三模)二茂铁可用作燃料的节能消烟剂、抗爆剂等。某兴趣小组拟用如图所示装置制备二茂铁(电磁搅拌装置、夹持装置略去)，反应原理：2KOH＋FeCl2＋2C5H6(环戊二烯)===Fe(C5H5)2(二茂铁)＋2KCl＋2H2O。
已知一些物质的物理数据：
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/(g·cm－3) 溶解性
二茂铁 173 249(100 ℃时开始升华) 1.49 不溶于水和盐酸，溶于乙醚
环戊二烯 －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
二甲亚砜 18.4 189 1.10 与水互溶，不溶于乙醚
制备二茂铁的实验步骤如下：
Ⅰ.在C中加入25 g KOH粉末，并加入60 mL无水乙醚，连接好仪器，充分搅拌，然后打开K，通入N2，排尽装置中的空气后，关闭K。
Ⅱ.打开B1的活塞，滴加5.5 mL新蒸馏的环戊二烯，搅拌。
Ⅲ.将含一定质量的FeCl2的二甲亚砜溶液25 mL由B2缓慢滴入C中，在45 min时滴完，再继续搅拌45 min，反应完毕。
Ⅳ.拆下仪器C，再向其中加入25 mL无水乙醚，搅拌，将液体转移到分液漏斗中，依次用盐酸、水洗涤2～3次，分液得橙黄色溶液。
Ⅴ.蒸发橙黄色溶液，得二茂铁粗产品。
回答下列问题：
(1)仪器C的名称是__________；仪器 A中冷凝水从________口进入(填“m”或“n”)。
(2)D中试剂的名称是__________，D中导管插入液面以下，其主要目的是
________________________________________________________________________。
(3)步骤Ⅰ中检验装置中的空气已排尽的方法是______________________________________________。
(4)步骤Ⅲ中将含FeCl2的二甲亚砜溶液缓慢滴入C中，滴完之后继续搅拌，其目的是
________________________________________________________________________。
(5)步骤Ⅳ中无水乙醚的作用是_________________________________________________；
用盐酸洗涤的目的是___________________________________________________。
解析：本题是一道制备类的实验题，由于制备过程中使用到了二价铁，故在实验前先用氮气将装置中的空气排干净，随后再加入FeCl2的二甲亚砜溶液，反应完成后根据二茂铁的溶解性，可以用乙醚来萃取产物，并且为了减少产物的损失，用盐酸来洗涤萃取液。
(1)由图可知，仪器C的名称是三颈烧瓶；为了达到较好的冷却效果，冷凝水从m进入。
(2)根据反应原理可知，该反应用到了有机物环戊二烯，反应过程中环戊二烯容易挥发，根据题给信息环戊二烯不溶于水，溶于乙醚和乙醇，故可以用乙醚和乙醇来吸收没有反应的环戊二烯，乙醚的沸点比环戊二烯的低，环戊二烯挥发时，加入的乙醚也会挥发，乙醚有毒且易挥发，故选用乙醇；该反应过程中使用的是二价铁，D中导管插入液面以下可以防止空气进入装置C，影响实验。
(3)装置中的空气排完后，则排出的尾气中不再含有氧气，故检验方法可以为将右侧导管伸入滴有硫氰化钾的氯化亚铁溶液中，如果溶液不变色，则证明装置中的空气已排尽，否则，没有排尽。
(4)通过搅拌可以加快反应速率，使反应更加充分，提高原料利用率。
(5)根据题给信息可知，二茂铁不溶于水和盐酸，溶于乙醚，故步骤Ⅳ中无水乙醚的作用是萃取二茂铁，用盐酸洗涤的目的是除去杂质，且减少二茂铁的损失。
答案：(1)三颈烧瓶　m(2)乙醇　防止空气进入装置C，影响实验
(3)将右侧导管伸入滴有硫氰化钾的氯化亚铁溶液中，如果溶液不变色，则证明装置中的空气已排尽，否则，没有排尽(4)加快反应速率，使反应更加充分，提高原料利用率(5)萃取二茂铁　除去杂质，且减少二茂铁的损失
高考真题
1．(2023·江苏高考)室温下，探究0.1 mol·L－1 FeSO4溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的的是(　　 )
选项 探究目的 实验方案
A 溶液中是否含有Fe3＋ 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液颜色变化
B Fe2＋是否有还原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色变化
C Fe2＋是否水解 向2 mL FeSO4溶液中滴加2～3滴酚酞试液，观察溶液颜色变化
D Fe2＋能否催化H2O2分解 向2 mL 5% H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液，观察气泡产生情况
解析：选B。检验溶液中是否含有Fe3＋应直接向待测液中滴加KSCN溶液，向待测液中滴加氯水会将Fe2＋氧化为Fe3＋干扰实验，A错误；向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，若观察溶液紫红色褪去，说明Fe2＋有还原性，B正确；Fe2＋发生水解反应Fe2＋＋2H2O 2H＋＋Fe(OH)2使溶液显酸性，应向2 mL FeSO4溶液中滴加2～3滴石蕊试液，观察溶液颜色变化，C错误；向2 mL 5% H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液，若产生气泡有可能是Fe3＋的催化作用，D错误。
2．(2021·广东高考)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　)
A．a可与e反应生成b
B．b既可被氧化，也可被还原
C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体
D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
解析：选C。Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质，如Fe＋2FeCl3===3FeCl2，A不选；Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，B不选；Fe(Ⅲ)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体操作为向沸水中滴加饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，C选；b→c→d→e→b转化如FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3FeCl2，D不选。
3．(2022·河北高考)以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)红渣的主要成分为__________(填化学式，下同)，滤渣①的主要成分为____________。
(2)黄铁矿研细的目的是_____________________________________________________________。
(3)还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为_____________________________________。
(4)工序①的名称为__________________，所得母液循环使用。
(5)沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为__________，氧化工序发生反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(6)若用还原工序得到的滤液制备Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4，所加试剂为________和____________(填化学式，不引入杂质)。
解析：已知黄铁矿高温煅烧生成Fe2O3，反应为4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，故产生的红渣主要成分为Fe2O3和SiO2；将红渣粉碎后加入足量的50%的H2SO4溶液加热，反应为Fe2O3＋3H2SO4Fe2(SO4)3＋3H2O，过滤出滤渣①，主要成分为SiO2，向滤液中加入黄铁矿进行还原，将Fe3＋还原为Fe2＋，由(3)小问可知不生成S单质，则硫元素被氧化为SO，反应为14Fe3＋＋FeS2＋8H2O15Fe2＋＋2SO＋16H＋，然后进行工序①：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到FeSO4晶体和母液，母液中主要含有H2SO4，加水溶解FeSO4晶体，向所得溶液中加入(NH4)2SO4、Na4[Fe(CN)6]并用H2SO4调节溶液的pH为3，进行沉铁，反应原理为Fe2＋＋2NH＋[Fe(CN)6]4－Fe(NH4)2Fe(CN)6↓，然后过滤出沉淀，洗涤后加入H2SO4和NaClO3进行氧化，反应为6Fe(NH4)2Fe(CN)6＋ClO＋6H＋6Fe(NH4)Fe(CN)6＋Cl－＋3H2O＋6NH，过滤、洗涤、干燥即制得Fe(NH4)Fe(CN)6，据此分析解题。
答案：(1)Fe2O3和SiO2　SiO2　(2)增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率
(3)7Fe2(SO4)3＋FeS2＋8H2O15FeSO4＋8H2SO4　(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(5)＋2　6Fe(NH4)2Fe(CN)6＋ClO＋6H＋6Fe(NH4)Fe(CN)6＋Cl－＋3H2O＋6NH
(6)H2O2　NH3·H2O
巩固练习
一、选择题(每题5分，共9题，共45分)
1．(2023·天津和平三模)下列由废铁屑制取无水Fe2(SO4)3的实验原理与装置不能达到实验目的的是(　　 )
A．用装置甲除去废铁屑表面的油污 B．用装置乙溶解废铁屑制Fe2(SO4)3
C．用装置丙过滤得到Fe2(SO4)3溶液 D．用装置丁蒸干溶液获得Fe2(SO4)3
解析：选B。碳酸钠溶液水解显碱性，废铁屑在碱性溶液中加热可促进油污的水解，图中装置可除去废铁屑表面的油污，A正确；铁与硫酸反应生成硫酸亚铁，然后通过双氧水氧化得到Fe2(SO4)3，但铁屑为粉末、生成三价铁离子催化双氧水分解，达不到随关随停的效果，B错误；过滤可分离不溶性杂质与溶液，图中过滤可分离出Fe2(SO4)3溶液，C正确；硫酸沸点高，难挥发，蒸干Fe2(SO4)3溶液获得Fe2(SO4)3，D正确。
2．(2023·河北秦皇岛三模)如图为铁元素的“价—类”二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是(　　 )
A．a与水蒸气反应可转化为c
B．b是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速反应转化为c
C．e可以通过化合反应制得d
D．向g中加强碱溶液可制得胶体
解析：选C。由图可知，a为铁、b为氧化亚铁、c为氧化铁、d为氢氧化铁、e为氢氧化亚铁、f为亚铁盐、g为铁盐。铁高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，A错误；氧化亚铁具有还原性，在空气中加热能被氧化生成四氧化三铁，B错误；氢氧化亚铁还原性强，在溶液中易与氧气和水发生化合反应生成氢氧化铁，C正确；铁盐中加入强碱溶液生成氢氧化铁沉淀，不能生成氢氧化铁胶体，D错误。
3．FeCO3与砂糖混用可以作补血剂，实验室里制备FeCO3的流程如图所示。下列说法不正确的是(　　 )
A．产品FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO B.沉淀过程中有CO2气体放出
C．过滤操作的常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒 D．可利用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质
解析：选A。FeCO3中的＋2价的铁在高温时会被空气中的氧气氧化。
4．用废铁屑制备磁性胶体粒子，制取过程如下：
下列说法不正确的是(　　 )
A．用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污
B．通入N2是为了防止空气中的O2氧化二价铁元素
C．加适量的H2O2是为了将部分的Fe2＋氧化为Fe3＋，涉及反应：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
D．溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为2∶1
解析：选D。Na2CO3的水溶液显碱性，油污在碱性溶液中发生水解，因此用Na2CO3溶液浸泡可以除去废铁屑表面的油污，A正确；Fe2＋容易被氧气氧化，因此通入N2的目的是防止空气中的氧气氧化Fe2＋，B正确；利用H2O2的氧化性，把Fe2＋氧化成Fe3＋，涉及反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，C正确；Fe3O4中Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为1∶2，所以溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为1∶2，D错误。
5．(2023·辽宁实验中学模拟)工业上，利用硫酸亚铁为原料，通过铁黄(FeOOH，一种不溶于水的黄色固体)制备高铁酸钾(K2FeO4)，可降低生产成本且产品质量优。工艺流程如下：
下列说法错误的是(　　 )
A．制备K2FeO4的反应类型为复分解反应
B．铁黄制备高铁酸钠的离子方程式为：2FeOOH＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋3H2O
C．制备NaClO时，可通过加热的方式加快反应速率
D.高铁酸钾可作水处理剂，既能杀菌消毒，又能吸附絮凝
解析：选C。硫酸亚铁中＋2价的铁具有还原性，氧气具有氧化性，两者反应生成铁黄，反应为：12Fe2＋＋3O2＋2H2O===4FeOOH＋8Fe3＋，氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的化学方程式为：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，铁黄和次氯酸钠反应生成高铁酸钠，2FeOOH＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋3H2O，高铁酸钠在溶液中的溶解度大于高铁酸钾，加入氯化钾，高铁酸钠在溶液中转化成高铁酸钾。制备K2FeO4的反应为Na2FeO4＋2KCl===K2FeO4＋2NaCl，为复分解反应，A正确；铁黄和次氯酸钠反应生成高铁酸钠，2FeOOH＋3NaClO＋4NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋3H2O，离子方程式为：2FeOOH＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋3H2O，B正确；制备NaClO时，加热会反应生成NaClO3，不能得到NaClO，C错误；高铁酸钾可作水处理剂，高铁酸根离子具有强氧化性，能杀菌消毒，同时生成的铁离子水解生成氢氧化铁胶体，能吸附絮凝，D正确。
6．(2023·山东潍坊模拟)某化学实验小组设计如下实验探究Zn与溶液中Fe3＋发生反应的原理。
实验 试剂 现象
Ⅰ 2 mL 0.1 mol· L－1 FeCl3溶液、过量锌粉 黄色溶液很快变浅，接着有无色气泡产生，固体中未检出铁单质
Ⅱ 2 mL 1 mol· L－1 FeCl3溶液(pH≈0.70)、过量锌粉 很快有大量气体产生，出现红褐色浑浊，30 min左右产生红褐色沉淀，溶液颜色变浅，产生少量铁单质
下列说法错误的是(　　 )
A．实验Ⅰ说明Fe3＋被还原为Fe2＋ B．可用酸性高锰酸钾溶液检验实验Ⅰ得到的溶液中含有Fe2＋
C．实验Ⅱ发生了置换反应和复分解反应 D．实验说明Fe3＋、H＋与Zn的反应与离子浓度有关
解析：选B。实验Ⅰ黄色溶液很快变浅，固体中未检出铁单质，说明Fe3＋被还原为Fe2＋，黄色溶液很快变浅， A正确。FeCl3溶液中的Cl－也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，干扰Fe2＋的检验，故不能用酸性高锰酸钾溶液检验实验Ⅰ得到的溶液中含有Fe2＋，B错误。FeCl3溶液中加入过量锌粉，很快有大量气体产生，是氯化铁溶液水解产生的盐酸与锌粉反应产生氯化锌和氢气，反应为置换反应；出现红褐色浑浊，是氯化铁水解生成氢氧化铁，属于复分解反应；产生少量铁单质，是锌置换出铁，属于置换反应， C正确。根据上述实验可知，实验开始时Fe3＋浓度较大，先与锌发生氧化还原反应生成氯化锌和氯化亚铁，当Fe3＋浓度较低，H＋浓度较大时，H＋与锌反应生成锌盐和氢气，故实验说明Fe3＋、H＋与Zn的反应与离子浓度有关， D正确。
7．(2022·辽宁鞍山模拟)资料显示：FeCl(亮黄色)只有在Cl－浓度较大的溶液中才能稳定存在，为了验证该事实，某实验小组取三份2 mL黄色的工业盐酸分别做了一系列实验，记录如下：
操作 现象
实验Ⅰ：直接滴加2滴KSCN溶液 无明显变化
实验Ⅱ：加10 mL蒸馏水稀释，后滴入2滴浓KSCN溶液 稀释后溶液几乎变为无色，加KSCN溶液显红色
实验Ⅲ：滴加2滴AgNO3饱和溶液 产生白色沉淀，溶液亮黄色消失
下列说法不正确的是(　　 )
A．工业盐酸显黄色是因为其中混有FeCl
B．实验Ⅰ中，未检测到Fe3＋
C．实验Ⅲ中，AgNO3溶液稀释了样品是溶液亮黄色消失的主要原因
D．通过上述实验，可以证明FeCl只有在Cl－浓度较大的溶液中才能稳定存在
解析：选C。FeCl(亮黄色)只有在Cl－浓度较大的溶液中才能稳定存在，工业盐酸显黄色是因为其中混有FeCl，故A正确；KSCN溶液为检验铁离子的特征试剂，由操作和现象可知，实验Ⅰ中，未检测到Fe3＋，故B正确；AgNO3溶液与氯离子反应，使FeCl转化为铁离子，稀释不是主要原因，故C错误；稀释或滴AgNO3饱和溶液均使Cl－浓度降低，可证明FeCl只有在Cl－浓度较大的溶液中才能稳定存在，故D正确。
8．若利用硫铁矿焙烧取硫后的废渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取FeSO4·7H2O，设计了如下流程：
下列说法错误的是(　　 )
A．溶解废渣选用的酸是稀硫酸，试剂X选用铁粉
B．固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al3＋转化为Al(OH)3，进入固体2
C．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，必须控制条件防止其被氧化和分解
D．若改变方案，在溶液1中直接加入NaOH溶液至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O
解析：选D。流程设计示意图是用硫酸把Fe2O3、Al2O3转化为硫酸盐，除去SiO2，然后用试剂X(铁粉)还原Fe3＋得到硫酸亚铁，A正确；分离FeSO4和Al2(SO4)3采用的是调控pH的方法，使Al3＋转化为Al(OH)3沉淀从而与FeSO4分离，B正确；Fe2＋容易被氧化，所以在制备FeSO4·7H2O产品的过程中，要防止其被氧化和分解，C正确；在溶液1中直接加过量的NaOH得到的是Fe(OH)3沉淀，沉淀经溶解、结晶分离得到Fe2(SO4)3，D不正确。
9．(2023·辽宁葫芦岛一中期末)《开宝本草》记载“取钢煅作叶如笏或团，平面磨错令光净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，铁华成矣”。铁华粉[主要成分为(CH3COO)2Fe·H2O]可用如下方法检测。下列相关说法不正确的是(　　 )
A．在铁华粉中加入稀硝酸，再滴加KSCN溶液，一定会变红
B．制备铁华粉的主要反应为Fe＋2CH3COOH===(CH3COO)2Fe＋H2↑
C．气体X的产生是因为发生了复分解反应
D．由上述实验可知，OH－结合Fe3＋的能力大于CN－
解析：选A。铁华粉中加入稀硫酸并加热，产生的刺激性气味的气体X为醋酸蒸气；铁华粉中加入稀盐酸生成氢气和滤液，有氢气生成说明铁华粉中含有铁单质，滤液中加入铁氰化钾溶液生成蓝色沉淀，说明滤液中有亚铁离子，该沉淀不溶于稀盐酸，但可与NaOH反应生成棕色沉淀。铁华粉中含有铁单质，硝酸的量比较少时，生成的Fe3＋能与Fe反应生成Fe2＋，当溶液中不存在Fe3＋时，滴入KSCN溶液不会变红，A错误；根据题干中信息可知，制备铁华粉的主要反应为Fe＋2CH3COOH===(CH3COO)2Fe＋H2↑，B正确；气体X为醋酸蒸气，反应为：(CH3COO)2Fe＋H2SO42CH3COOH↑＋FeSO4，属于复分解反应，C正确；由上述实验可知，氢氧根离子能与蓝色沉淀反应，生成棕色沉淀，说明有氢氧化铁沉淀生成，说明氢氧根离子结合铁离子的能力强于CN－，D正确。
二、非选择题(共3题，共40分)
10．(15分)铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛。利用FeSO4制备还原铁粉的工业流程如下：
实验室中可用FeSO4(用铁粉和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3在如下装置模拟上述流程中的“转化”环节。
(1)装置A的名称是____________，装置B中盛放的试剂是____________，NH4HCO3盛放在装置________中。(3分)
(2)实验过程中，欲将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是_______________________________________，发生的主要反应的离子方程式为______________________________________。FeSO4溶液要现用现配制的原因是_____________________________________，检验久置的FeSO4是否变质的方法是_______________________________________________________。(8分)
(3)干燥过程的主要目的是脱去游离水，过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为_________________________________________________________________，
取干燥后的FeCO3样品12.49 g，与碳混合后焙烧，最终得到还原铁粉6.16 g，样品中杂质FeOOH的质量为________g。(4分)
解析：(1)装置A是分液漏斗，盛放稀硫酸，装置B中盛放铁粉，稀硫酸与铁粉反应生成H2和FeSO4。装置C中盛放NH4HCO3。(2)检验到D处氢气已纯净时，表明装置中空气已排尽，关闭活塞3，打开活塞2，在氢气作用下将FeSO4溶液压入C中发生反应。FeSO4具有还原性，易被O2氧化，故FeSO4溶液要现用现配。用KSCN溶液检验久置的FeSO4是否变质。(3)设FeCO3、FeOOH的物质的量分别为x、y，则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　铁粉　C　(2)待D处排出的气体纯净后，关闭活塞3，打开活塞2　Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑　亚铁离子易被氧化　取样品配成溶液，取少量溶液于试管中，再向试管中加入KSCN溶液，观察溶液是否显红色(合理答案即可)
(3)4FeCO3＋O2＋2H2O===4FeOOH＋4CO2　0.89
11．(10分)(2023·北京四中模拟节选)某小组探究CuSO4溶液、FeSO4溶液与碱的反应，探究物质氧化性和还原性的变化规律。向一定浓度的CuSO4溶液和饱和FeSO4的混合溶液中加入适量氨水，产生红褐色沉淀，经检验，红褐色沉淀含Fe(OH)3。
(1)分析Fe(OH)3产生的原因：O2氧化所致。
验证：向FeSO4溶液中滴入氨水，生成的白色沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后有红褐色沉淀生成。
①生成白色沉淀的离子方程式是____________________________________________________。(2分)
②产生红褐色沉淀：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。氧化反应：________________________________________________________________。(2分)
(2)提出问题：产生Fe(OH)3的原因可能是Cu2＋氧化所致。
验证如下(溶液A：饱和FeSO4溶液＋CuSO4溶液；已排除空气的影响)：
序号 实验 试剂 现象
Ⅰ 氨水 生成沉淀，一段时间后，产生红褐色沉淀和灰黑色固体物质
Ⅱ 水 溶液无明显变化
①Ⅰ中可能产生Cu，运用氧化还原反应规律分析产生Cu的合理性：
________________________________________________________________________。(3分)
②检验：滤出Ⅰ中不溶物，用稀H2SO4溶解，未检出Cu。分析原因：
ⅰ.Ⅰ中未生成Cu。
ⅱ.Ⅰ中生成了Cu。由于____________________________________________________(用离子方程式表示)，因此未检出Cu。(3分)
解析：(2)①由现象可知，反应生成了氢氧化铁沉淀，从氧化还原的角度看，氢氧化铁可为升价产物，铜可为降价产物，因此有铜生成从氧化还原的角度看是合理的。②不溶物中有氢氧化铁，氢氧化铁与硫酸反应生成三价铁离子，三价铁离子又可以与铜反应生成二价铁离子和铜离子，因此未检出铜，其离子方程式为：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溶液中发生了氧化还原反应，升价产物有Fe(OH)3，降价产物有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)镀锌钢构件的酸洗废液中含有2.5 mol/L盐酸、50% FeCl2·4H2O和2% ZnCl2。实验室从酸洗废液中回收盐酸和FeCl2·4H2O 的实验流程如下：
已知化合物的溶解度(g/100 g水)数据如下表：
物质 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
回答下列问题：
Ⅰ.回收盐酸和FeCl2·4H2O粗产品
(1)操作1应选择________(填字母)。(2分)
A．水浴加热　B．油浴加热　C．投入沸石
(2)为了获得FeCl2·4H2O粗产品，应适时停止加热且留有少量残余液，这样做除了防止Fe2＋被氧化外，另一目的是_____________________________________________________________；
若留有残余液过多，会造成的不良后果是___________________________________________(答一条)。(4分)
Ⅱ.FeCl2·4H2O粗产品的重结晶
(3)检验FeCl2·4H2O粗产品中含有Fe3＋的操作方法是____________________________________________。(2分)
(4)重结晶前加入的物质X为__________；操作2的名称是__________。(2分)
Ⅲ.滴定亚铁离子，测定FeCl2·4H2O晶体的纯度
准确称取a g重结晶后的FeCl2·4H2O晶体，溶于混酸中并定容至100 mL。移取三份25.00 mL溶液，加入指示剂，用K2Cr2O7标准溶液(c mol·L－1)滴定至终点，半分钟内不恢复，平均消耗标准溶液体积为V mL(此时Cl－不被氧化)。
(5)计算FeCl2·4H2O晶体的纯度为________%(含a、c的代数式，化到最简)。(5分)
解析：酸洗废液中含有盐酸、氯化亚铁和氯化锌，操作1为蒸馏，馏出液为HCl，残余液中有氯化锌和氯化亚铁，冰水浴冷却抽滤得到氯化亚铁的粗产品，再加入盐酸和Fe，加入盐酸防止FeCl2在结晶过程中水解，加入Fe防止Fe2＋被氧化，操作2为过滤，干燥最终得到氯化亚铁晶体。
(1)操作1为蒸馏，温度为150 ℃，水浴无法达到150 ℃，因此应该选择油浴加热，油浴需要加入沸石，答案选BC。
(3)检验氯化亚铁晶体中是否含有Fe3＋的操作方法为取少量粗产品样品，加入少量无氧水溶解，滴加KSCN溶液，若溶液显红色，说明其中含有铁离子，反之则无。
(4)重结晶前需要加入的物质X为铁粉，用途为防止Fe2＋被氧化，操作2的名称为过滤。
(5)K2Cr2O7与亚铁离子反应的离子方程式为6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，滴定25 mL溶液消耗Cr2O的物质的量为cV×10－3 mol，则消耗Fe2＋的物质的量为6cV×10－3 mol，则a g样品中含有Fe2＋的物质的量为2.4cV×10－2 mol，则FeCl2·4H2O晶体的纯度为×100%＝%
答案：(1)BC　(2)防止FeCl2·4H2O结晶水水量偏低　造成析出的FeCl2·4H2O晶体过少，甚至无晶体析出(或盐酸回收不充分)
(3)取少量粗产品样品，加入少量无氧水溶解，滴加KSCN溶液，若溶液显红色，证明含有Fe3＋
(4)铁粉　过滤　(5)
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第12讲　铁及其化合物的转化关系与实验探究
【备考目标】　1.掌握铁及其化合物之间的转化关系。2.能够迁移应用所学知识，对以铁及其化合物为载体的实验题目正确分析解答。
考点1　铁及其化合物的转化关系
1．利用“价—类”二维图掌握铁及其化合物之间的转化
(1)横向变化体现了同价态、不同物质类别(氧化物、碱、盐)之间的转化。
①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐；
②Fe2＋、Fe3＋能与碱(OH－)反应生成对应的碱；
③难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。
(2)纵向变化体现了不同价态、同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。
(3)斜向变化体现了不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。
【示例】 写出上述“价—类”二维图中指定转化的化学或离子方程式：
① ；
② ；
③ ；
④ ；
⑤ ；
⑥ ；
⑦ ；
⑧ ；
⑨ ；
⑩ ；
；
；
；
2．Fe2＋与Fe3＋的相互转化
① ；
② ；
③ ；
④ ；
⑤ ；
⑥ ；
⑦ 。
题组练习
1．(2023·广东梅州三模)“价—类”二维图和实验是学习元素及其化合物的重要方法。铁及其化合物的“价—类”二维图如图所示。下列说法正确的是(　　 )
A．高温时，a与水蒸气反应转化为c
B．若f、g都是盐酸盐，则这两种物质均可通过化合反应获得
C．d可与足量的HI溶液发生复分解反应得到g
D．若b和c的混合物中n(Fe)∶n(O)＝5∶6，则b和c的质量比为20∶27
2．(人教必修第一册P77T6)各物质间的转化关系如下图所示，请完成下列空白。
(1)写出B和D的化学式：B____________；D____________。
(2)写出E转变成F的化学方程式：_________________________________________。
(3)向G溶液中加入A，写出反应的离子方程式：________________________________________。
考点2　铁及含铁化合物的制备与性质探究实验
1．由于亚铁易被氧化，所以在制备Fe2＋过程中要保证铁屑过量；制备FeO、Fe(OH)2时注意除去装置内的空气，防止FeO、Fe(OH)2被氧化。
2．Fe3＋极易水解，在中性、碱性或弱酸性环境中均不能存在。实验过程中可以通过调节溶液的酸碱性，除去Fe3＋。
题组练习
1．ZnSO4溶液[含有少量FeSO4、Fe2(SO4)3]，为除去溶液中的FeSO4、Fe2(SO4)3，设计实验如下：
(1)可先向溶液中通入氧气，目的是__________________________________________________。
(2)加入________(填最佳试剂)调节溶液的pH至2.8。
(3)过滤。
(4)已知相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子 Fe3＋ Fe2＋ Zn2＋
开始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.3 8.2
问题讨论：①调节溶液pH时是否可以用NaOH溶液？________，理由是
________________________________________________________________________。
②如果不通入氧气，其后果是____________________________________________________。
2．(2023·河南安阳统考三模)二茂铁可用作燃料的节能消烟剂、抗爆剂等。某兴趣小组拟用如图所示装置制备二茂铁(电磁搅拌装置、夹持装置略去)，反应原理：2KOH＋FeCl2＋2C5H6(环戊二烯)===Fe(C5H5)2(二茂铁)＋2KCl＋2H2O。
已知一些物质的物理数据：
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/(g·cm－3) 溶解性
二茂铁 173 249(100 ℃时开始升华) 1.49 不溶于水和盐酸，溶于乙醚
环戊二烯 －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
二甲亚砜 18.4 189 1.10 与水互溶，不溶于乙醚
制备二茂铁的实验步骤如下：
Ⅰ.在C中加入25 g KOH粉末，并加入60 mL无水乙醚，连接好仪器，充分搅拌，然后打开K，通入N2，排尽装置中的空气后，关闭K。
Ⅱ.打开B1的活塞，滴加5.5 mL新蒸馏的环戊二烯，搅拌。
Ⅲ.将含一定质量的FeCl2的二甲亚砜溶液25 mL由B2缓慢滴入C中，在45 min时滴完，再继续搅拌45 min，反应完毕。
Ⅳ.拆下仪器C，再向其中加入25 mL无水乙醚，搅拌，将液体转移到分液漏斗中，依次用盐酸、水洗涤2～3次，分液得橙黄色溶液。
Ⅴ.蒸发橙黄色溶液，得二茂铁粗产品。
回答下列问题：
(1)仪器C的名称是__________；仪器 A中冷凝水从________口进入(填“m”或“n”)。
(2)D中试剂的名称是__________，D中导管插入液面以下，其主要目的是
________________________________________________________________________。
(3)步骤Ⅰ中检验装置中的空气已排尽的方法是______________________________________________。
(4)步骤Ⅲ中将含FeCl2的二甲亚砜溶液缓慢滴入C中，滴完之后继续搅拌，其目的是
________________________________________________________________________。
(5)步骤Ⅳ中无水乙醚的作用是_________________________________________________；
用盐酸洗涤的目的是___________________________________________________。
高考真题
1．(2023·江苏高考)室温下，探究0.1 mol·L－1 FeSO4溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的的是(　　 )
选项 探究目的 实验方案
A 溶液中是否含有Fe3＋ 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液颜色变化
B Fe2＋是否有还原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色变化
C Fe2＋是否水解 向2 mL FeSO4溶液中滴加2～3滴酚酞试液，观察溶液颜色变化
D Fe2＋能否催化H2O2分解 向2 mL 5% H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液，观察气泡产生情况
2．(2021·广东高考)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　)
A．a可与e反应生成b
B．b既可被氧化，也可被还原
C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体
D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
3．(2022·河北高考)以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)红渣的主要成分为__________(填化学式，下同)，滤渣①的主要成分为____________。
(2)黄铁矿研细的目的是_____________________________________________________________。
(3)还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为_____________________________________。
(4)工序①的名称为__________________，所得母液循环使用。
(5)沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为__________，氧化工序发生反应的离子方程式为_______________________________________________________________。
(6)若用还原工序得到的滤液制备Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4，所加试剂为________和____________(填化学式，不引入杂质)。
巩固练习
一、选择题(每题5分，共9题，共45分)
1．(2023·天津和平三模)下列由废铁屑制取无水Fe2(SO4)3的实验原理与装置不能达到实验目的的是(　　 )
A．用装置甲除去废铁屑表面的油污 B．用装置乙溶解废铁屑制Fe2(SO4)3
C．用装置丙过滤得到Fe2(SO4)3溶液 D．用装置丁蒸干溶液获得Fe2(SO4)3
2．(2023·河北秦皇岛三模)如图为铁元素的“价—类”二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是(　　 )
A．a与水蒸气反应可转化为c
B．b是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速反应转化为c
C．e可以通过化合反应制得d
D．向g中加强碱溶液可制得胶体
3．FeCO3与砂糖混用可以作补血剂，实验室里制备FeCO3的流程如图所示。下列说法不正确的是(　　 )
A．产品FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO B.沉淀过程中有CO2气体放出
C．过滤操作的常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒 D．可利用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质
4．用废铁屑制备磁性胶体粒子，制取过程如下：
下列说法不正确的是(　　 )
A．用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污
B．通入N2是为了防止空气中的O2氧化二价铁元素
C．加适量的H2O2是为了将部分的Fe2＋氧化为Fe3＋，涉及反应：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
D．溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为2∶1
5．(2023·辽宁实验中学模拟)工业上，利用硫酸亚铁为原料，通过铁黄(FeOOH，一种不溶于水的黄色固体)制备高铁酸钾(K2FeO4)，可降低生产成本且产品质量优。工艺流程如下：
下列说法错误的是(　　 )
A．制备K2FeO4的反应类型为复分解反应
B．铁黄制备高铁酸钠的离子方程式为：2FeOOH＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋3H2O
C．制备NaClO时，可通过加热的方式加快反应速率
D.高铁酸钾可作水处理剂，既能杀菌消毒，又能吸附絮凝
6．(2023·山东潍坊模拟)某化学实验小组设计如下实验探究Zn与溶液中Fe3＋发生反应的原理。
实验 试剂 现象
Ⅰ 2 mL 0.1 mol· L－1 FeCl3溶液、过量锌粉 黄色溶液很快变浅，接着有无色气泡产生，固体中未检出铁单质
Ⅱ 2 mL 1 mol· L－1 FeCl3溶液(pH≈0.70)、过量锌粉 很快有大量气体产生，出现红褐色浑浊，30 min左右产生红褐色沉淀，溶液颜色变浅，产生少量铁单质
下列说法错误的是(　　 )
A．实验Ⅰ说明Fe3＋被还原为Fe2＋ B．可用酸性高锰酸钾溶液检验实验Ⅰ得到的溶液中含有Fe2＋
C．实验Ⅱ发生了置换反应和复分解反应 D．实验说明Fe3＋、H＋与Zn的反应与离子浓度有关
7．(2022·辽宁鞍山模拟)资料显示：FeCl(亮黄色)只有在Cl－浓度较大的溶液中才能稳定存在，为了验证该事实，某实验小组取三份2 mL黄色的工业盐酸分别做了一系列实验，记录如下：
操作 现象
实验Ⅰ：直接滴加2滴KSCN溶液 无明显变化
实验Ⅱ：加10 mL蒸馏水稀释，后滴入2滴浓KSCN溶液 稀释后溶液几乎变为无色，加KSCN溶液显红色
实验Ⅲ：滴加2滴AgNO3饱和溶液 产生白色沉淀，溶液亮黄色消失
下列说法不正确的是(　　 )
A．工业盐酸显黄色是因为其中混有FeCl
B．实验Ⅰ中，未检测到Fe3＋
C．实验Ⅲ中，AgNO3溶液稀释了样品是溶液亮黄色消失的主要原因
D．通过上述实验，可以证明FeCl只有在Cl－浓度较大的溶液中才能稳定存在
8．若利用硫铁矿焙烧取硫后的废渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取FeSO4·7H2O，设计了如下流程：
下列说法错误的是(　　 )
A．溶解废渣选用的酸是稀硫酸，试剂X选用铁粉
B．固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al3＋转化为Al(OH)3，进入固体2
C．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，必须控制条件防止其被氧化和分解
D．若改变方案，在溶液1中直接加入NaOH溶液至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O
9．(2023·辽宁葫芦岛一中期末)《开宝本草》记载“取钢煅作叶如笏或团，平面磨错令光净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，铁华成矣”。铁华粉[主要成分为(CH3COO)2Fe·H2O]可用如下方法检测。下列相关说法不正确的是(　　 )
A．在铁华粉中加入稀硝酸，再滴加KSCN溶液，一定会变红
B．制备铁华粉的主要反应为Fe＋2CH3COOH===(CH3COO)2Fe＋H2↑
C．气体X的产生是因为发生了复分解反应
D．由上述实验可知，OH－结合Fe3＋的能力大于CN－
二、非选择题(共3题，共40分)
10．(15分)铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛。利用FeSO4制备还原铁粉的工业流程如下：
实验室中可用FeSO4(用铁粉和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3在如下装置模拟上述流程中的“转化”环节。
(1)装置A的名称是____________，装置B中盛放的试剂是____________，NH4HCO3盛放在装置________中。(3分)
(2)实验过程中，欲将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是______________________________________________，发生的主要反应的离子方程式为_____________________________________________。FeSO4溶液要现用现配制的原因是____________________________________________，检验久置的FeSO4是否变质的方法是_______________________________________________________。(8分)
(3)干燥过程的主要目的是脱去游离水，过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为_________________________________________________________________，
取干燥后的FeCO3样品12.49 g，与碳混合后焙烧，最终得到还原铁粉6.16 g，样品中杂质FeOOH的质量为________g。(4分)
11．(10分)(2023·北京四中模拟节选)某小组探究CuSO4溶液、FeSO4溶液与碱的反应，探究物质氧化性和还原性的变化规律。向一定浓度的CuSO4溶液和饱和FeSO4的混合溶液中加入适量氨水，产生红褐色沉淀，经检验，红褐色沉淀含Fe(OH)3。
(1)分析Fe(OH)3产生的原因：O2氧化所致。
验证：向FeSO4溶液中滴入氨水，生成的白色沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后有红褐色沉淀生成。
①生成白色沉淀的离子方程式是____________________________________________________。(2分)
②产生红褐色沉淀：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。氧化反应：
________________________________________________________________________。(2分)
(2)提出问题：产生Fe(OH)3的原因可能是Cu2＋氧化所致。
验证如下(溶液A：饱和FeSO4溶液＋CuSO4溶液；已排除空气的影响)：
序号 实验 试剂 现象
Ⅰ 氨水 生成沉淀，一段时间后，产生红褐色沉淀和灰黑色固体物质
Ⅱ 水 溶液无明显变化
①Ⅰ中可能产生Cu，运用氧化还原反应规律分析产生Cu的合理性：
________________________________________________________________________。(3分)
②检验：滤出Ⅰ中不溶物，用稀H2SO4溶解，未检出Cu。分析原因：
ⅰ.Ⅰ中未生成Cu。
ⅱ.Ⅰ中生成了Cu。由于____________________________________________________(用离子方程式表示)，因此未检出Cu。(3分)
12．(15分)(2023·四川成都一模)镀锌钢构件的酸洗废液中含有2.5 mol/L盐酸、50% FeCl2·4H2O和2% ZnCl2。实验室从酸洗废液中回收盐酸和FeCl2·4H2O 的实验流程如下：
已知化合物的溶解度(g/100 g水)数据如下表：
物质 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
回答下列问题：
Ⅰ.回收盐酸和FeCl2·4H2O粗产品
(1)操作1应选择________(填字母)。(2分)
A．水浴加热　B．油浴加热　C．投入沸石
(2)为了获得FeCl2·4H2O粗产品，应适时停止加热且留有少量残余液，这样做除了防止Fe2＋被氧化外，另一目的是_____________________________________________________________；
若留有残余液过多，会造成的不良后果是___________________________________________(答一条)。(4分)
Ⅱ.FeCl2·4H2O粗产品的重结晶
(3)检验FeCl2·4H2O粗产品中含有Fe3＋的操作方法是____________________________________________。(2分)
(4)重结晶前加入的物质X为__________；操作2的名称是__________。(2分)
Ⅲ.滴定亚铁离子，测定FeCl2·4H2O晶体的纯度
准确称取a g重结晶后的FeCl2·4H2O晶体，溶于混酸中并定容至100 mL。移取三份25.00 mL溶液，加入指示剂，用K2Cr2O7标准溶液(c mol·L－1)滴定至终点，半分钟内不恢复，平均消耗标准溶液体积为V mL(此时Cl－不被氧化)。
(5)计算FeCl2·4H2O晶体的纯度为________%(含a、c的代数式，化到最简)。(5分)
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