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第二单元　探究铁及其化合物的转化
1 [2024苏州期中]下列铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是(　　)
A. Fe具有导电性，可用作食品抗氧化剂
B. Fe2O3呈红棕色，可用作颜料
C. FeSO4具有还原性，可用作补铁剂
D. FeCl3溶液具有酸性，可用作印刷电路板蚀刻剂
2 [2025扬州期末]在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是(　　)
A. Fe2O3Fe B. FeFeCl3
C. N2NO2 D. 浓硝酸NO
3 [2025镇江实验高级中学月考]部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断错误的是(　　)
A. a与硫粉充分反应可生成b
B. 制备c时，胶头滴管伸入液面以下
C. c、d在空气中充分加热，均可得到Fe2O3
D. b、e的混合溶液中，可先滴加少量新制氯水，再加KSCN溶液，证明溶液中含有Fe2+
4 [2025南京金陵中学期末]下列叙述正确的是(　　)
A. 将某铁的氧化物FexOy溶于浓盐酸，再滴入几滴苯酚溶液，溶液中未出现紫色，说明FexOy中不含三价铁
B. 向2 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液中加足量铁粉，振荡，黄色逐渐消失，加1滴KSCN溶液，溶液颜色不变，说明还原性：Fe>Fe2+
C. 向Fe(NO3)2溶液中先滴加盐酸，再加入KSCN溶液，溶液变成红色，说明Fe(NO3)2溶液已变质
D. 将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，滴加KSCN溶液，溶液呈浅绿色，说明食品脱氧剂样品中没有＋3价铁元素
5 [2025常熟期中]一种利用废旧镀锌铁皮制备磁性Fe3O4纳米粒子的工艺流程如图所示。已知：Zn＋2NaOH＋2H2O===Na2[Zn(OH)4]＋H2↑。下列有关说法不正确的是(　　)
A. “碱洗”是为了去除废旧镀锌铁皮表面的油污和锌
B．“氧化”时应加入足量的NaClO溶液
C．“加热沉铁”时通入N2是防止空气中的O2对产品造成影响
D. 用激光笔照射“加热沉铁”后所得分散系，产生丁达尔效应
6 [2024连云港期末]室温下，探究0.1 mol/L FeSO4溶液的性质，下列实验方案能达到实验目的的是(　　)
选项 实验目的 实验方案
A 探究Fe2+是否有氧化性 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色变化
B 检验溶液中是否含有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
C 除去久置溶液中的Fe3+ 向2 mL FeSO4溶液中加入过量Fe，充分振荡并过滤
D 验证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
7 [2025苏州期中]铁粉活化可用于污水处理。活化方法如下：向一定量表面被部分氧化的铁粉中加入少量稀盐酸和H2O2（少量H2O2有利于铁粉活化），搅拌。一段时间后，铁粉吸附Fe2+形成胶体。活化过程中，溶液中c(Fe2+)、c(Fe3+)随时间变化如图所示。下列说法不合理的是(　　)
A. 盐酸能与铁粉表面的Fe2O3反应
B. 0～2.5 min，溶液的pH不断升高
C. 2.5～5 min，c(Fe3+)减小，c(Fe2+)增大，可能发生反应：2Fe3+＋Fe===3Fe2+
D. 5 min后，c(Fe2+)减小，可能是Fe2+被还原为Fe
8 [2024扬州期末]磁性Fe3O4在污水处理中有广泛的用途。利用废铁屑（主要成分为Fe，及少量Fe2O3和Cu）制备Fe3O4的一种流程如下：
(1) “过滤”后所得滤渣的成分是　　　　；滤液中不含Fe3+，原因是　　　　　　　　　　　　　　　（用离子方程式表示）。
(2) “氧化”过程中H2O2的实际用量大于理论用量，原因是_______________
______________________________。
(3) H2O2在Fe3O4表面产生HO·的原理如图所示。
①相同条件下，HO·与OH－中氧化性较强的是　　　　。
②酸性条件下，Fe2+与H2O2反应生成HO·的离子方程式为_________________
___________________。
(4) 取10.00 mL“过滤”后所得滤液，加水稀释到 100 mL，取20.00 mL稀释后的溶液于锥形瓶中，滴加0.020 0 mol/L酸性KMnO4溶液，恰好完全反应时消耗酸性KMnO4溶液的体积为30.00 mL。计算滤液中Fe2+的物质的量浓度（写出计算过程）。
9 [2025扬州高邮期中]FeCl3是一种重要的化学物质，在生活、生产中应用广泛。
(1) FeCl3可作絮凝剂，除去污水中的悬浮物，其原理用离子方程式表示为　　　　　　　　　　　　　　　。
(2) 制作印刷电路板时，FeCl3溶液可腐蚀铜箔，形成电路图案。
①该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②铜电路板刻蚀液中主要含有Cu2+、Fe2+、Fe3+、Cl－，从废液中回收铜并重新获得尽可能多的FeCl3溶液的实验方案为_________________________________
_______________________________________________________________________________________（实验中可选用的试剂：铁粉、稀盐酸、稀硫酸、新制氯水等）。
(3) FeCl3溶液、FeCl2溶液共沉淀可制备纳米Fe3O4，制备流程如下：
①“共沉淀”时控制温度为70～90 ℃，“共沉淀”的离子方程式为　　　　　
　　　　　　　　　　　　　。
②“共沉淀”时，理论分析，FeCl2和FeCl3的物质的量之比为1∶2时，纳米Fe3O4产率最高；事实上投料略大于1∶2时产率最高，原因是　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③检验纳米Fe3O4洗涤干净的实验操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。
(4) 以铁屑为原料制取FeCl3，有多条反应路径。如：
ⅰ. 直接氯化法：Fe→FeCl3，将铁屑或铁粉加热至红热(200～500 ℃)，通入干燥Cl2，产物升华后冷凝为棕褐色固体，纯度≥99%。
ⅱ. FeCl2氧化法：Fe→FeCl2→FeCl3，铁与盐酸反应，再通Cl2氧化，产物纯度≥98%。
ⅲ. 盐酸溶解铁氧化物法：Fe2O3→FeCl3，用过量盐酸溶解铁锈或铁矿粉，加热至80～100 ℃，蒸发浓缩、冷却结晶。所得产品纯度较低，含FeCl2等杂质，盐酸消耗量大，废液需处理。
下列说法不正确的是　　　　（填字母）。
a. 路径ⅰ能耗高，铁过量时易混入杂质FeCl2
b. 路径ⅰ、ⅱ需处理尾气Cl2，环保压力大
c. 路径ⅲ原料易得，操作简单，设备成本低
d. 实际生产中应根据产品纯度需求，综合考虑成本、环保、操作、能耗等，选择合适的制备途径
10 [2025南通期末]颗粒大小达到纳米级的单质铁俗称“纳米铁”，可用于处理废水中的硝态氮。以铁屑（含少量Fe2O3杂质）为原料制备纳米铁粉流程如下：
(1) 写出“酸溶”时发生的氧化还原反应的离子方程式：　　　　　　　　　　
　　　、Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑。
(2) FeC2O4固体经灼烧后得到红棕色固体和CO、CO2混合气体，若n(CO)∶
n(CO2)＝1∶1，则“灼烧”过程中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3) “还原”中使用的还原剂为H2，在“还原”前要对装置进行充分干燥处理，不得留有水，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　（用化学方程式表示）。
(4) 纳米铁粉因其高比表面积、优异的吸附性、较强的还原性和反应活性等优点被广泛应用于污染物的去除。催化剂协同纳米铁粉能将水体中的硝酸盐（NO）转化为N2，其催化还原反应的过程如图1所示。
图1 图2
①从电子转移的角度，硝酸盐（NO）转化为N2的过程可以描述为_________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②为有效降低水体中N元素的含量，宜调整水体pH＝4.2，当pH<4.2时，随pH减小，N2生成率逐渐降低，结合图1和图2分析原因：____________________
______________________________________________________________________。
第二单元　探究铁及其化合物的转化
1. B　Fe具有还原性，可用作食品抗氧化剂，A错误；FeSO4中含有人体所需的Fe2+，可用作补铁剂，C错误；FeCl3溶液具有氧化性，可用作印刷电路板蚀刻剂，D错误。
2. A　盐酸不是氧化性酸，故Fe与盐酸反应得不到FeCl3，B错误；N2与O2在放电或高温下发生反应得到的产物是NO，不能直接生成NO2，C错误；浓硝酸与Cu反应得到的气体产物是NO2，不是NO，D错误。
3. D　Fe与硫粉在加热条件下反应生成FeS，A正确；Fe(OH)2易被氧化，应将装有NaOH的胶头滴管伸入FeSO4溶液液面以下，B正确；Fe(OH)2易被空气氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3在空气中充分加热得到Fe2O3，C正确；原溶液中含有Fe3+时，不能用氯水和KSCN溶液检验Fe2+，D错误。
4. B　将某铁的氧化物FexOy溶于浓盐酸，再滴入几滴苯酚溶液，溶液中未出现紫色，可能原因是FexOy中不含三价铁，还可能是因为该实验条件不满足显色反应(pH＝4～6)，A错误；酸性条件下，NO具有氧化性，能将Fe2+氧化为Fe3+，加入KSCN溶液变成红色，不能说明Fe(NO3)2溶液已变质，C错误；若食品脱氧剂样品中含有未被氧化的单质Fe，食品脱氧剂样品溶于浓盐酸产生的Fe3+可被Fe还原为Fe2+，滴加KSCN溶液不变色，溶液仍呈浅绿色，不能说明食品脱氧剂样品中没有＋3价铁元素，D错误。
5. B　碱性溶液能洗去油污，“碱洗”的后续操作中不含除锌操作，说明“碱洗”时已将Zn元素除去，故“碱洗”是为了去除废旧镀锌铁皮表面的油污和锌，A正确；Fe3O4中Fe元素为＋2、＋3两种价态，即“氧化”时Fe元素部分被氧化，故NaClO溶液不能过多加入，B错误；“加热沉铁”时，通入N2作保护气，防止空气中O2氧化Fe2+，影响Fe3O4的生成，C正确；实验得到的Fe3O4是纳米级的，则“加热沉铁”后所得分散系为胶体，具有丁达尔效应，D正确。
6. C　Fe2+使酸性KMnO4溶液褪色，Fe2+体现还原性，A错误；氯水可将Fe2+氧化为Fe3+，无法检验溶液中是否含有Fe3+，B错误；Fe可以将Fe3+还原为Fe2+：2Fe3+＋Fe===3Fe2+，可以除去久置溶液中的Fe3+，C正确；缺少对照实验，无法验证Fe2+能催化H2O2分解，也可能是SO催化H2O2分解，且反应产生的Fe3+可以催化H2O2分解，D错误。
7. D　Fe2O3是碱性氧化物，盐酸能与铁粉表面的Fe2O3反应，A正确；0～2.5 min，Fe3+和Fe2+的浓度逐渐增大，说明盐酸逐渐被消耗，c(H＋)减小，溶液的pH不断升高，B正确；2.5～5 min，c(Fe3+)减小，c(Fe2+)增大，说明Fe3+与Fe反应生成Fe2+，即可能发生的反应为2Fe3+＋Fe===3Fe2+，C正确；5 min后，c(Fe3+)减小至为0，故c(Fe2+)减小不是因为H2O2能将Fe2+氧化为Fe3+，可能原因是铁粉吸附Fe2+形成胶体，D错误。
8. (1) Cu　2Fe3+＋Fe===3Fe2+或2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+
(2) Fe3+催化H2O2分解
(3) ①HO·　
②Fe2+＋H2O2＋H＋===Fe3+＋H2O＋HO·
(4) n(MnO)＝0.020 0 mol/L×30.00×10-3 L＝6×10-4 mol
由得失电子守恒可得关系式：
5Fe2+　　～　MnO
　5　　　　　　1
n(Fe2+)　　6×10-4 mol×
解得n(Fe2+)＝1.5×10-2 mol，
c(Fe2+)＝＝1.5 mol/L
9. (1) Fe3+＋3H2O===Fe(OH)3(胶体)＋3H＋
(2) ①Cu＋2Fe3+===2Fe2+＋Cu2+
②向废液中加入过量铁粉，充分反应后过滤得滤渣和滤液。将滤渣溶解于足量稀盐酸中过滤，洗涤得金属铜。将两次滤液、洗涤液合并，加入新制氯水，充分反应后，得FeCl3溶液
(3) ①Fe2+＋2Fe3+＋8OH－Fe3O4↓＋4H2O
②有部分Fe2+易被空气中的O2氧化为Fe3+
③取少许最后一次洗涤滤液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若不出现白色沉淀，则已洗涤干净
(4) a
10. (1) 2Fe3+＋Fe===3Fe2+
(2) 4FeC2O4＋O22Fe2O3＋4CO＋4CO2
(3) 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(4) ①纳米零价铁在催化剂表面失去电子变为Fe2+，在催化剂层中H＋得电子变为H，在酸性条件下H还原NO变为NH，NH失去H后变为N2
②pH减小，H＋浓度增大，会生成更多的H，使NO被还原的中间产物NH更多的与H反应生成NH，减少了N2的生成

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