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第12讲　亚铁盐、铁盐及相互转化
复习任务一:亚铁盐和铁盐
复习任务二:铁及其化合物的相互转化
体验高考·淬炼考能
【课标引领】
1.认识Fe2+、Fe3+的性质,掌握其检验方法。
2.能依据“价 类”二维图理解铁及其化合物的相互转化。
复习任务一:亚铁盐和铁盐
【要点梳理　夯基固本】
1.亚铁盐的性质
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。
(1)氧化性:Fe2+与Zn反应的离子方程式:
____________________;
(2)还原性:Fe2+与Cl2反应的离子方程式:
________________________。配制保存硫酸亚铁溶液时常加少量
_____防止Fe2+被氧化。
浅绿
Zn+Fe2+===Zn2++Fe
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl
铁屑
2.铁盐的性质
(1)含有Fe3+的溶液呈___色,Fe3+处于铁的高价态,具有氧化性。
Fe3+与Cu、H2S反应的离子方程式分别为________________________、
____________________________。
(2)易水解。Fe3+极易水解,只能存在于酸性较强的溶液中。此性质有
许多应用:
黄
2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+
2Fe3++H2S===2Fe2++2H++S↓
例如:①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工业上常用调节pH的方法除去溶液中的Fe3+。
③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_____中,
再稀释至所需浓度;制备无水FeCl3,在_____气流中加热FeCl3·6H2O固体。
④Fe3+与HC、[Al(OH)4] 、C、ClO 等水解呈碱性的离子不能
大量共存。
===
△
FeCl3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3HCl
盐酸
HCl
3.Fe2+和Fe3+的检验
(1)
(2)
(3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe2+、Fe3+的检验
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_____。
Fe3+
Fe2+
【提醒】检验Fe2+和Fe3+时的注意事项
(1)检验Fe2+时不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN ),检验Fe2+最好用K3[Fe(CN)6]溶液。
(2)Fe3+、Fe2+、Cl 同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2+(Cl 能被酸性KMnO4溶液氧化,有干扰)。
4.几种重要的盐及应用
铁盐(俗名) 应用
绿矾(FeSO4·7H2O) 用作补血剂及植物补铁剂
高铁酸钾(K2FeO4) 用作水处理剂或制作高能电池
莫尔盐(或摩尔盐) 化学式为
(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O,
常用于冶金、电镀及织物媒染剂
赤血盐K3[Fe(CN)6] 用于检验Fe2+
【考向探究　考法洞察】
考向一:亚铁盐和铁盐的性质及应用
1.下列有关Fe3+、Fe2+的性质及应用的说法不正确的是(　　)
A.Fe2(SO4)3水解生成Fe(OH)3胶体,可用作自来水的杀菌消毒剂
B.向Fe2(SO4)3溶液中加入过量铁粉,可制得硫酸亚铁溶液
C.室温下,向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液,再滴加几滴淀粉溶液,溶液
变蓝,说明溶液中Fe3+与I 不能大量共存
D.硫酸亚铁片和维生素C同时服用,能增强治疗缺铁性贫血的效果
√
【解析】选A。Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体,胶体具有吸附性,可用于净水,但不可用于杀菌消毒,A错误;2Fe3++Fe===3Fe2+,B正确;Fe3+将I 氧化成I2,发生氧化还原反应而不能大量共存,C正确;维生素C具有还原性,能防止硫酸亚铁片中的Fe2+被氧化,D正确。
2.除去括号中的杂质,并写出反应的离子方程式。
(1)FeCl2(FeCl3),除杂方法:__________________________,离子方程
式:_________________________________________________。
(2)FeCl3(FeCl2),除杂方法:_____________________________,离子方
程式:__________________________________________________。
(3)Fe2(SO4)3(FeSO4),除杂方法:______________________,离子方程
式:__________________________________________________。
加入过量铁粉,过滤
2Fe3++Fe===3Fe2+
加入适量氯水(或通入适量Cl2)
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl
滴加适量H2O2溶液
2Fe2++H2O2+2H+===2H2O+2Fe3+
(4)FeCl2(Cu2+),除杂方法:__________________________________,
离子方程式:___________________________________________。
(5)CuCl2溶液(FeCl2),除杂方法:_____________________________
_______________________________________________________
____________________________。
先向溶液中加入氧化剂(如H2O2、氯水),然后向混合液中加入CuO或Cu(OH)2等,调pH,促进Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀,静置过滤
加入过量铁粉,过滤
Fe+Cu2+===Cu+Fe2+
考向二:Fe2+和Fe3+的检验
3.设计简单实验,证明Fe3O4中含有+2、+3两种价态的铁元素(提供的试剂有Fe3O4粉末、稀硫酸、硝酸、盐酸、KSCN溶液、酸性KMnO4溶液)。
答案:取固体粉末溶于适量稀硫酸,将溶液分成两份,一份滴加KSCN溶液,溶液变红,证明含有Fe3+,另一份滴加酸性KMnO4溶液,溶液紫红色褪去,证明含Fe2+。
复习任务二:铁及其化合物的相互
转化
【要点梳理　夯基固本】
1.铁的价类二维图
(1)横向变化体现了同价态不同类别(氧化物、碱、盐)物质之间的转化。
①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H+)转化为盐。
②Fe2+、Fe3+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)纵向或斜向变化体现不同价态物质之间的转化,主要体现物质的氧化性或还原性。
2.“铁三角”转化关系
用离子方程式表示转化
①____________________________
②_____________________________________
③_____________________________________
④_______________________________________
⑤________________________________
2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+
2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++4H++S
3Fe2++4H++N===3Fe3++2H2O+NO↑
5Fe2++Mn+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O
2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
3.转化关系的应用
(1)判断离子共存
①Fe2+与N(H+)、ClO 、Mn(H+)发生氧化还原反应,不能大量共存;
②Fe3+与S2 、I 、S发生氧化还原反应,不能大量共存;
③Fe3+与HC、C等水解相互促进生成沉淀,不能大量共存。
(2)除杂
溶液 杂质 除杂方法
FeCl2 FeCl3 __________________
FeCl3 FeCl2 __________________
FeCl2 CuCl2 __________________
加过量铁粉后过滤
加适量氯水或H2O2
加过量铁粉后过滤
(3)盐溶液的配制与保存
(4)物质的制备
【考向探究　考法洞察】
考向一:铁及其化合物的相互转化及应用
1.部分含Fe物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列说法不正确
的是(　　)
A.存在a→f→d→e的转化
B.a可与水蒸气反应生成b
C.g的溶液可用于检验苯酚
D.c常用作涂料
√
【解析】选B。由题图信息可知,a为Fe、b为FeO、c为Fe2O3、d为Fe(OH)2、e为Fe(OH)3、f为亚铁盐、g为铁盐。A.存在Fe→亚铁盐→Fe(OH)2→Fe(OH)3的转化,反应方程式分别为Fe+2H+=== Fe2++H2↑、Fe2++2OH ===Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O=== 4Fe(OH)3,A正确;B.高温下,铁与水蒸气反应生成Fe3O4,B错误;C.苯酚遇Fe3+显紫色,即铁盐的溶液可用于检验苯酚,C正确;D.Fe2O3化学性质稳定且呈红棕色,常用作涂料,D正确。
考向二:实验探究铁及其化合物间的转化
2.室温下,下列关于铁的化合物的实验探究方案能达到探究目的的是
(　　)
选项 探究方案 探究目的
A 向Fe(NO3)2和KSCN的混合溶液中滴入酸化的AgNO3溶液,振荡,观察溶液颜色的变化 比较Ag+、Fe3+氧化性的强弱
B 用CO还原Fe2O3,所得到的产物中加入稀盐酸,滴加KSCN溶液,观察颜色变化 Fe2O3是否已全部被还原
C 向FeI2溶液中加入几滴氯水,振荡,再加CCl4萃取,观察CCl4层颜色变化 比较Fe2+、I 还原性的强弱
D 将铁锈溶于浓盐酸中再向溶液中滴入几滴KMnO4溶液,观察溶液颜色的变化 铁锈中是否含有二价铁
√
【解析】选C。A项,酸性条件下,N也能将Fe2+氧化为Fe3+,故无法比较Ag+、Fe3+氧化性的强弱,错误;B项,Fe2O3未完全被还原时,Fe2O3溶于稀盐酸得到的少量Fe3+会和还原产物Fe发生归中反应产生Fe2+,滴加KSCN溶液,溶液不会变为红色,故无法确定Fe2O3是否已全部被还原,错误;D项,Cl 也能使酸性KMnO4溶液褪色,故无法确定铁锈中是否含有二价铁,错误。
【教材激活　拓展创新】
教材情境:(来源:人教版必修第一册P76【研究与实践】)
菠菜、芹菜、黑木耳、蛋黄和动物内脏等食品中富含铁元素。根据实验方案进行实验,检验食品中是否含有铁元素,下面是可供参考的实验方案:取新鲜的菠菜10 g,将菠菜剪碎后放在研钵中研磨,然后倒入烧杯中,加入30 mL蒸馏水、搅拌。将上述浊液过滤,得到的滤液作为实验样品,分置于两支试管中。
【角度一】核心落实——素材怎么用
1.(1)向一支试管中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液,观察溶液中有
_________生成,说明滤液中含Fe2+。
(2)向另一支试管中加入少量稀硝酸,然后加入几滴KSCN溶液,溶液
呈___色,能否说明滤液中含Fe3+ ___(填“能”或“否”),试分析其原因:
____________________________________________。
蓝色沉淀
红
否
滤液中含Fe2+,加入稀硝酸后生成Fe3+,干扰实验
【角度二】迁移应用——高考怎么考
2.(2023·海南等级考节选)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。
(1)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
(2)向灰渣中滴加32%的硝酸,直至没有气泡产生,过滤收集滤液。灰化
容器中出现的红棕色气体主要成分是________(填化学式)。
c
NO2
(3)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,
除尽N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
舍去第2次数据
使实验微型化,滴定更准确,节约试剂
【解析】(1)高温灼烧固体物质需在石英坩埚中进行。(2)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。(3)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。②3次平行滴定中,第2次数据偏差较大,应舍去。
体验高考·淬炼考能
1.(2025·河南选择考)X是自然界中一种常见矿物的主要成分,可以通过
如图所示的四步反应转化为Q(略去部分参与反应的物质和反应条件)。
已知X和Q的组成元素相同。
下列说法错误的是(　　)
A.Y常用作油漆、涂料等的红色颜料
B.溶液Z加热煮沸后颜色会发生变化
C.R→Q反应需要在强酸性条件下进行
D.Q可以通过单质间化合反应制备
√
【解析】选C。X是自然界中一种常见矿物的主要成分,根据溶液Z、R的颜色可知X中含有铁元素,根据固体颜色可知X是FeS2,Y是Fe2O3,溶液Z中含有Fe3+,溶液R中含有Fe2+,Q是FeS。Fe2O3常用作油漆、涂料等的红色颜料,A正确;含有Fe3+的溶液加热转化为Fe(OH)3胶体,颜色发生变化,B正确;FeS可溶于强酸溶液,所以R→Q反应不能在强酸性条件下进行,C错误;在加热条件下Fe和S化合生成FeS,D正确。
2.(2025·山东等级考)钢渣中富含CaO、SiO2、FeO、Fe2O3等氧化物,实
验室利用酸碱协同法分离钢渣中的Ca、Si、Fe元素,流程如图。已知:
Fe2(C2O4)3能溶于水;Ksp(CaC2O4)=2.3×10 9,Ksp(FeC2O4) =3.2×10 7。
下列说法错误的是(　　)
A.试剂X可选用Fe粉
B.试剂Y可选用盐酸
C.“分离”后Fe元素主要存在于滤液Ⅱ中
D.“酸浸”后滤液Ⅰ的pH过小会导致滤渣
Ⅱ质量减少
√
【解析】选A。钢渣通过盐酸酸浸,得到的滤液Ⅰ中含有Fe2+、Fe3+、Ca2+等,滤渣Ⅰ为SiO2,滤渣Ⅰ加入NaOH溶液碱浸,得到含有Na2SiO3的浸取液,加入试剂Y如盐酸生成硅酸沉淀,最后得到SiO2,滤液Ⅰ加入试剂X和H2C2O4分离,由于Fe2(C2O4)3能溶于水,试剂X将Fe2+氧化为Fe3+,再加入H2C2O4,使CaC2O4沉淀,滤渣Ⅱ为CaC2O4,滤液Ⅱ中有Fe3+,依此解题。根据分析,加入试剂X的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,试剂X应该是氧化剂,不可以是Fe粉,A错误;
加入试剂Y,将Na2SiO3转化为H2SiO3沉淀,最后转化为SiO2,试剂Y可以是盐酸,B正确;根据分析,“分离”后Fe元素主要存在于滤液Ⅱ中,C正确;“酸浸”后滤液Ⅰ中pH过小,酸性强,造成C2浓度小,使Ca2+(aq)+ C2(aq) CaC2O4(s)平衡逆向移动,得到CaC2O4沉淀少,滤渣Ⅱ质量减少,D正确。核心素养测评
第12讲　亚铁盐、铁盐及相互转化
题组一:亚铁盐和铁盐
1.(3分)(2026·佛山模拟)下列各组物质中,X是主体物质,Y是少量杂质,Z是为除去杂质所要加入的试剂,其中所加试剂正确的一组是
(　　)
选项 X Y Z
A FeCl2溶液 FeCl3 Cl2
B FeCl3溶液 CuCl2 Fe
C Fe Al NaOH溶液
D FeSO4溶液 Fe2(SO4)3 Cu
【解析】选C。Cl2与FeCl2反应,A错误;Fe与FeCl3、CuCl2均反应,B错误;有新的杂质CuSO4生成,D错误。
2.(3分)(2026·惠州模拟)中药材铁华粉的主要成分是(CH3COO)2Fe,其检测流程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.刺激性气体为SO2
B.铁华粉中可能含有铁单质
C.向滤液中滴加酸性KMnO4溶液,一定能证明Fe2+具有还原性
D.滤液中加入K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀说明溶液中含有Fe3+
【解析】选B。铁华粉中的醋酸亚铁可以和稀硫酸发生复分解反应,得到醋酸,醋酸易挥发,有刺激性气味,A错误;铁华粉可以和稀盐酸发生反应产生氢气,则其中可能含有铁单质,B正确;酸性滤液中氯离子、亚铁离子均具有还原性,都能被酸性高锰酸钾溶液氧化,向滤液中滴入酸性KMnO4溶液,不能证明是Fe2+具有还原性,C错误;K3[Fe(CN)6]溶液遇Fe2+生成蓝色沉淀,可以用来检验Fe2+,D错误。
3.(3分)(2026·湛江模拟)某过期浅色补血剂X说明书显示产品含大量FeSO4,某小组同学取少量X进行实验(不考虑其他成分的干扰)。下列实验操作、现象和结论均正确的是(　　)
选项 实验操作 实验现象 实验结论
A 加入过量酸性高锰酸钾溶液 溶液变紫红色 X中一定无Fe2+
B 加入几滴氢氧化钠溶液 生成红褐色沉淀 X中Fe2+已完全被氧化
C 加入几滴硫氰化钾溶液 生成大量红色沉淀 X一定变质生成了Fe3+
D 加入几滴铁氰化钾溶液 生成蓝色沉淀 X中一定有Fe2+
【解析】选D。酸性高锰酸钾溶液过量,会使溶液显紫红色,无法证明一定无Fe2+,A错误;加入几滴氢氧化钠溶液,若Fe2+未被氧化,生成的Fe(OH)2会迅速被氧化为红褐色沉淀Fe(OH)3,若Fe2+部分被氧化为Fe3+,则Fe3+优先于Fe2+与OH 反应生成红褐色沉淀Fe(OH)3,因此仅凭观察到红褐色沉淀,不能证明Fe2+已完全被氧化,B错误;加入几滴硫氰化钾溶液,若含Fe3+,会发生反应:Fe3++3SCN Fe(SCN)3,溶液变红而非生成“红色沉淀”,现象描述错误,C错误;铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])是检验Fe2+的特征试剂,铁氰化钾与Fe2+反应生成蓝色沉淀,现象与结论均正确,直接证明X中仍含Fe2+,D正确。
4.(13分)黑木耳是常见食品,可以补充人体所必需的微量元素铁,某兴趣小组设计实验,检验黑木耳中的铁元素,实验流程如图。
(1)灼烧黑木耳必须用到下列仪器中的________________________
(填字母)。(1分)
(2)灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物,酸浸的目的是__________________________________________。(2分)
(3)取少许滤液于试管中,滴入几滴KSCN溶液,显红色,说明滤液中含有______________;另取滤液检验,滤液能使KMnO4溶液紫色褪去,说明滤液中存在具有____________(填“氧化性”或“还原性”)的粒子。(4分)
(4)为进一步探究 Fe3+和 Fe2+的氧化性和还原性,该兴趣小组设计并进行如下实验,记录现象,完成实验报告。(6分)
实验操作 实验现象 离子方程式 实验结论
向FeCl2溶液中添加新制氯水 溶液由浅绿色变为棕黄色 ①___________ __________________________ Fe2+具有还原性
向FeCl3溶液中加入足量的铁粉 铁粉逐渐溶解,溶液由棕黄色变为浅绿色 Fe+2Fe3+=== 3Fe 2+ ② ____________________________________
【解析】黑木耳在坩埚中进行灼烧,烧成灰烬后用硫酸酸浸,再过滤得到滤渣和滤液,据此分析解题。(1)灼烧黑木耳必须用到酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳、玻璃棒。(2)灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物,铁的氧化物不溶于水,酸浸的目的是将铁的氧化物溶解。(3)取少许滤液于试管中,滴入几滴KSCN溶液,显红色,说明滤液中含有Fe3+;另取滤液检验,滤液能使KMnO4溶液紫色褪去,高锰酸根具有强氧化性,说明滤液中存在具有还原性的粒子。(4)①向FeCl2溶液中添加新制氯水,氯水具有强氧化性,说明Fe2+具有还原性,发生的离子方程式为2Fe2++ Cl2===2Fe3++2Cl 。②向FeCl3溶液中加入足量的铁粉,两者反应,其离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+,说明Fe3+具有氧化性。
答案:(1)A
(2)将铁的氧化物溶解
(3)Fe3+ 　还原性
(4)①2Fe2++ Cl2===2Fe3++2Cl
②Fe3+具有氧化性
题组二:铁及其化合物的相互转化
1.(3分)如图所示为铁元素的价类二维图,图中字母代表含铁元素的物质。下列判断正确的是(　　)
A.在常温下N能与氧气、水发生化合反应生成M
B.X在高温下与水蒸气反应可生成Z
C.Y是一种红棕色粉末,常用作红色油漆和涂料
D.Q可以是一种新型净水剂碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]
【解析】选A。根据价类二维图分析,X为铁单质,Y为FeO,Z为Fe2O3,M为Fe(OH)3,N为Fe(OH)2,P为三价铁盐,Q为二价铁盐。A.在常温下Fe(OH)2能与氧气、水发生化合反应生成Fe(OH)3,A正确;B.Fe在高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,B错误;C.FeO是一种黑色粉末,C错误;D.Q为二价铁盐,而碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是三价铁盐,D错误。
2.(3分)(2026·广州模拟)利用矿铁厂的废铁屑(主要成分为Fe,含有沙土、油污、Fe3O4和FeO)制备磁性纳米Fe3O4的流程如图所示:
下列说法错误的是(　　)
A.预处理时,需要使用Na2CO3溶液,可将溶液进行适当升温
B.纳米Fe3O4属于胶体,能发生丁达尔效应
C.滤液B中加入氢氧化钠溶液时,可观察到有白色沉淀生成,迅速转化为灰绿色,最后转化为红褐色
D.步骤⑤发生反应的离子方程式为Fe2++2FeOOH+2OH === Fe3O4+2H2O
【解析】选B。废铁屑中有油污,预处理时,需要使用Na2CO3溶液,将溶液进行适当升温可促进碳酸钠水解,有利于油污水解,A项正确;纳米Fe3O4属于纯净物,不属于胶体,不能发生丁达尔效应,B项错误;滤液B的溶质为FeCl2,加入氢氧化钠溶液,先生成Fe(OH)2白色沉淀,迅速转化为灰绿色,最后转化为红褐色,C项正确;FeOOH与滤液B(氯化亚铁溶液)发生反应:2FeOOH+Fe2++2OH ===Fe3O4+ 2H2O,D项正确。
3.(18分)氯化铁和氯化亚铁是重要的化工试剂。某化学小组用如图所示的装置(夹持装置略)模拟工业生产制备无水氯化铁(FeCl3)。
查阅资料:
物质 性质 工业制法
氯化铁 熔点为306 ℃,沸点为315 ℃;易升华;易吸收空气中的水分而潮解 向500~600 ℃的铁粉中通入氯气
氯化亚铁 熔点为670 ℃;易升华 向炽热铁粉中通入氯化氢
请回答下列问题:
(1)打开装置A中分液漏斗活塞,向盛有KMnO4的______________
(填仪器名称)中滴加浓盐酸制取氯气,写出反应的离子方程式并用单线桥法表示出电子的转移:________________________________
_________________________________________________。(4分)
(2)装置C广口瓶需要浸入冰盐水中,目的是___________________
______________________________________________________;
广口瓶连接硬质玻璃管处选用的导管较粗,原因是
_________________________________________________。(5分)
(3)实验前需要先通入一段时间Cl2,再加热盛有铁粉的硬质玻璃管,目的是__________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________。(3分)
(4)①实验结束后,取少量C中产物,经检测混有FeCl2,原因是________(填序号)。(2分)
a.反应温度较低,氯气未能将铁粉充分氧化
b.过量铁粉将生成的FeCl3还原为FeCl2
c.A中HCl挥发进入硬质玻璃管
②若要得到较纯净的无水氯化铁,可在A、B装置间增加一个盛有________(填试剂名称)的洗气装置。(2分)
(5)产品中铁元素含量的测定:①称取28.0 g装置C中固体,溶于足量稀盐酸;②加入足量H2O2溶液;③再加入足量NaOH溶液;④过滤、洗涤后灼烧沉淀;⑤得到红棕色固体16.0 g。则该样品中铁元素的质量分数为__________%。(2分)
【解析】由实验装置可知,装置A中KMnO4与浓盐酸反应产生Cl2,浓盐酸具有挥发性,使制取的Cl2中含有杂质HCl、H2O,气体经装置B中浓硫酸干燥,在硬质玻璃管中发生2Fe+3Cl22FeCl3,水槽中冰盐水冷却,在装置C中收集到FeCl3,D为装有碱石灰的干燥管,可吸收未反应的氯气,同时防止空气中水蒸气进入装置C中导致氯化铁潮解,以此来解答。(1)盛放KMnO4的仪器为圆底烧瓶;KMnO4和浓盐酸反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水,用单线桥法表示其电子的转移为。
(2)装置C广口瓶需要浸入冰盐水中,目的是降温,便于收集FeCl3;FeCl3易升华,遇冷也易凝华,选用较粗的导管连接硬质玻璃管和广口瓶,可以防止氯化铁凝结为固体后堵塞导管。(3)先通入一段时间Cl2,目的是排尽装置中的空气,防止铁被氧气氧化,同时可以避免反应产生的FeCl3吸收空气中的水蒸气而发生潮解。(4)①a.氯气的氧化性较强,铁和氯气反应生成氯化铁而不是氯化亚铁,a错误;b.过量的铁粉无法将FeCl3固体还原为FeCl2,b错误;c.A中HCl挥发进入硬质玻璃管,炽热铁粉和氯化氢反应生成FeCl2,c正确。②若要得到较纯净的无水氯化铁,需要除去氯气中HCl气体,可在A、B装置间增加一个盛有饱和食盐水的洗气装置。(5)红棕色固体为氧化铁,根据铁元素守恒可得该样品中铁元素的质量分数为×100%=40%。
答案:(1)圆底烧瓶
(2)降温,便于收集FeCl3　防止氯化铁凝结为固体后堵塞导管
(3)排尽装置中的空气,防止铁被氧气氧化,同时可以避免反应产生的FeCl3吸收空气中的水蒸气而发生潮解
(4)①c　②饱和食盐水　(5)40
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核心素养测评
第12讲　亚铁盐、铁盐及相互转化
题组一:亚铁盐和铁盐
1.(3分)(2026·佛山模拟)下列各组物质中,X是主体物质,Y是少量杂质,
Z是为除去杂质所要加入的试剂,其中所加试剂正确的一组是(　　)
选项 X Y Z
A FeCl2溶液 FeCl3 Cl2
B FeCl3溶液 CuCl2 Fe
C Fe Al NaOH溶液
D FeSO4溶液 Fe2(SO4)3 Cu
√
【解析】选C。Cl2与FeCl2反应,A错误;Fe与FeCl3、CuCl2均反应,B错误;有新的杂质CuSO4生成,D错误。
2.(3分)(2026·惠州模拟)中药材铁华粉的主要成分是(CH3COO)2Fe,
其检测流程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.刺激性气体为SO2
B.铁华粉中可能含有铁单质
C.向滤液中滴加酸性KMnO4溶液,一定能证明Fe2+具有还原性
D.滤液中加入K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀说明溶液中含有Fe3+
√
【解析】选B。铁华粉中的醋酸亚铁可以和稀硫酸发生复分解反应,得到醋酸,醋酸易挥发,有刺激性气味,A错误;铁华粉可以和稀盐酸发生反应产生氢气,则其中可能含有铁单质,B正确;酸性滤液中氯离子、亚铁离子均具有还原性,都能被酸性高锰酸钾溶液氧化,向滤液中滴入酸性KMnO4溶液,不能证明是Fe2+具有还原性,C错误;K3[Fe(CN)6]溶液遇Fe2+生成蓝色沉淀,可以用来检验Fe2+,D错误。
3.(3分)(2026·湛江模拟)某过期浅色补血剂X说明书显示产品含大量FeSO4,某小组同学取少量X进行实验(不考虑其他成分的干扰)。下列实验操作、现象和结论均正确的是(　　)
选项 实验操作 实验现象 实验结论
A 加入过量酸性高锰酸钾溶液 溶液变紫红色 X中一定无Fe2+
B 加入几滴氢氧化钠溶液 生成红褐色沉淀 X中Fe2+已完全被氧化
C 加入几滴硫氰化钾溶液 生成大量红色沉淀 X一定变质生成了Fe3+
D 加入几滴铁氰化钾溶液 生成蓝色沉淀 X中一定有Fe2+
√
【解析】选D。酸性高锰酸钾溶液过量,会使溶液显紫红色,无法证明一定无Fe2+,A错误;加入几滴氢氧化钠溶液,若Fe2+未被氧化,生成的Fe(OH)2会迅速被氧化为红褐色沉淀Fe(OH)3,若Fe2+部分被氧化为Fe3+,则Fe3+优先于Fe2+与OH 反应生成红褐色沉淀Fe(OH)3,因此仅凭观察到红褐色沉淀,不能证明Fe2+已完全被氧化,B错误;加入几滴硫氰化钾溶液,若含Fe3+,会发生反应:Fe3++3SCN Fe(SCN)3,溶液变红而非生成“红色沉淀”,现象描述错误,C错误;铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])是检验Fe2+的特征试剂,铁氰化钾与Fe2+反应生成蓝色沉淀,现象与结论均正确,直接证明X中仍含Fe2+,D正确。
4.(13分)黑木耳是常见食品,可以补充人体所必需的微量元素铁,某兴趣小组设计实验,检验黑木耳中的铁元素,实验流程如图。
(1)灼烧黑木耳必须用到下列仪器中的__________(填字母)。(1分)
(2)灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物,酸浸的
目的是__________________________________________。(2分)
A
将铁的氧化物溶解
(3)取少许滤液于试管中,滴入几滴KSCN溶液,显红色,说明滤液中含有
______________;另取滤液检验,滤液能使KMnO4溶液紫色褪去,说明滤
液中存在具有____________(填“氧化性”或“还原性”)的粒子。(4分)
Fe3+
还原性
(4)为进一步探究 Fe3+和 Fe2+的氧化性和还原性,该兴趣小组设计
并进行如下实验,记录现象,完成实验报告。(6分)
实验操作 实验现象 离子方程式 实验结论
向FeCl2溶液中添加新制氯水 溶液由浅绿色变为棕黄色 ①___________ ______________ Fe2+具有还原性
向FeCl3溶液中加入足量的铁粉 铁粉逐渐溶解,溶液由棕黄色变为浅绿色 Fe+2Fe3+=== 3Fe 2+ ② _________
____________
2Fe2++ Cl2
=== 2Fe3++2Cl
Fe3+具有
氧化性
【解析】黑木耳在坩埚中进行灼烧,烧成灰烬后用硫酸酸浸,再过滤得到滤渣和滤液,据此分析解题。(1)灼烧黑木耳必须用到酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳、玻璃棒。(2)灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物,铁的氧化物不溶于水,酸浸的目的是将铁的氧化物溶解。(3)取少许滤液于试管中,滴入几滴KSCN溶液,显红色,说明滤液中含有Fe3+;另取滤液检验,滤液能使KMnO4溶液紫色褪去,高锰酸根具有强氧化性,说明滤液中存在具有还原性的粒子。
(4)①向FeCl2溶液中添加新制氯水,氯水具有强氧化性,说明Fe2+具有还原性,发生的离子方程式为2Fe2++ Cl2===2Fe3++2Cl 。②向FeCl3溶液中加入足量的铁粉,两者反应,其离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+,说明Fe3+具有氧化性。
题组二:铁及其化合物的相互转化
1.(3分)如图所示为铁元素的价类二维图,图中字母代表含铁元素的物质。下列判断正确的是(　　)
A.在常温下N能与氧气、水发生化合反应生成M
B.X在高温下与水蒸气反应可生成Z
C.Y是一种红棕色粉末,常用作红色油漆和涂料
D.Q可以是一种新型净水剂碱式硫酸铁
[Fe(OH)SO4]
√
【解析】选A。根据价类二维图分析,X为铁单质,Y为FeO,Z为Fe2O3,M为Fe(OH)3,N为Fe(OH)2,P为三价铁盐,Q为二价铁盐。A.在常温下Fe(OH)2能与氧气、水发生化合反应生成Fe(OH)3,A正确;B.Fe在高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,B错误;C.FeO是一种黑色粉末,C错误;D.Q为二价铁盐,而碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是三价铁盐,D错误。
2.(3分)(2026·广州模拟)利用矿铁厂的废铁屑(主要成分为Fe,含有沙土、油污、Fe3O4和FeO)制备磁性纳米Fe3O4的流程如图所示:
下列说法错误的是(　　)
A.预处理时,需要使用Na2CO3溶液,可将溶液进行适当升温
B.纳米Fe3O4属于胶体,能发生丁达尔效应
C.滤液B中加入氢氧化钠溶液时,可观察到有白色沉淀生成,迅速转化为灰绿色,最后转化为红褐色
D.步骤⑤发生反应的离子方程式为Fe2++2FeOOH+2OH === Fe3O4+2H2O
√
【解析】选B。废铁屑中有油污,预处理时,需要使用Na2CO3溶液,将溶液进行适当升温可促进碳酸钠水解,有利于油污水解,A项正确;纳米Fe3O4属于纯净物,不属于胶体,不能发生丁达尔效应,B项错误;滤液B的溶质为FeCl2,加入氢氧化钠溶液,先生成Fe(OH)2白色沉淀,迅速转化为灰绿色,最后转化为红褐色,C项正确;FeOOH与滤液B(氯化亚铁溶液)发生反应:2FeOOH+Fe2++2OH ===Fe3O4+ 2H2O,D项正确。
3.(18分)氯化铁和氯化亚铁是重要的化工试剂。某化学小组用如图所示的装置(夹持装置略)模拟工业生产制备无水氯化铁(FeCl3)。
查阅资料:
物质 性质 工业制法
氯化铁 熔点为306 ℃,沸点为315 ℃;易升华;易吸收空气中的水分而潮解 向500~600 ℃的铁粉中通入氯气
氯化亚铁 熔点为670 ℃;易升华 向炽热铁粉中通入氯化氢
请回答下列问题:
(1)打开装置A中分液漏斗活塞,向盛有KMnO4的______________
(填仪器名称)中滴加浓盐酸制取氯气,写出反应的离子方程式并用单线
桥法表示出电子的转移:______________________________。(4分)
(2)装置C广口瓶需要浸入冰盐水中,目的是___________________;
广口瓶连接硬质玻璃管处选用的导管较粗,原因是
_________________________________________________。(5分)
圆底烧瓶
降温,便于收集FeCl3
防止氯化铁凝结为固体后堵塞导管
(3)实验前需要先通入一段时间Cl2,再加热盛有铁粉的硬质玻璃管,目的
是_______________________________________________________
_____________________________________________。(3分)
排尽装置中的空气,防止铁被氧气氧化,同时可以避免反应产生的FeCl3吸收空气中的水蒸气而发生潮解
(4)①实验结束后,取少量C中产物,经检测混有FeCl2,原因是________
(填序号)。(2分)
a.反应温度较低,氯气未能将铁粉充分氧化
b.过量铁粉将生成的FeCl3还原为FeCl2
c.A中HCl挥发进入硬质玻璃管
②若要得到较纯净的无水氯化铁,可在A、B装置间增加一个盛有
________________(填试剂名称)的洗气装置。(2分)
c
饱和食盐水
(5)产品中铁元素含量的测定:①称取28.0 g装置C中固体,溶于足量稀盐
酸;②加入足量H2O2溶液;③再加入足量NaOH溶液;④过滤、洗涤后灼
烧沉淀;⑤得到红棕色固体16.0 g。则该样品中铁元素的质量分数为
__________%。(2分)
40
【解析】由实验装置可知,装置A中KMnO4与浓盐酸反应产生Cl2,浓盐
酸具有挥发性,使制取的Cl2中含有杂质HCl、H2O,气体经装置B中浓硫
酸干燥,在硬质玻璃管中发生2Fe+3Cl2 2FeCl3,水槽中冰盐水冷却,在装
置C中收集到FeCl3,D为装有碱石灰的干燥管,可吸收未反应的氯气,同时
防止空气中水蒸气进入装置C中导致氯化铁潮解,以此来解答。(1)盛放
KMnO4的仪器为圆底烧瓶;KMnO4和浓盐酸反应生成氯化钾、氯化锰、
氯气和水,用单线桥法表示其电子的转移为 。
(2)装置C广口瓶需要浸入冰盐水中,目的是降温,便于收集FeCl3;FeCl3易升华,遇冷也易凝华,选用较粗的导管连接硬质玻璃管和广口瓶,可以防止氯化铁凝结为固体后堵塞导管。(3)先通入一段时间Cl2,目的是排尽装置中的空气,防止铁被氧气氧化,同时可以避免反应产生的FeCl3吸收空气中的水蒸气而发生潮解。(4)①a.氯气的氧化性较强,铁和氯气反应生成氯化铁而不是氯化亚铁,a错误;b.过量的铁粉无法将FeCl3固体还原为FeCl2,b错误;c.A中HCl挥发进入硬质玻璃管,炽热铁粉和氯化氢反应生成FeCl2,c正确。②若要得到较纯净的无水氯化铁,需要除去氯气中HCl气体,可在A、B装置间增加一个盛有饱和食盐水的洗气装置。
(5)红棕色固体为氧化铁,根据铁元素守恒可得该样品中铁元素的质量分数为×100%=40%。第12讲　亚铁盐、铁盐及相互转化
【课标引领】
1.认识Fe2+、Fe3+的性质,掌握其检验方法。
2.能依据“价 类”二维图理解铁及其化合物的相互转化。
复习任务一:亚铁盐和铁盐
【要点梳理　夯基固本】
1.亚铁盐的性质
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。
(1)氧化性:Fe2+与Zn反应的离子方程式:
Zn+Fe2+===Zn2++Fe;
(2)还原性:Fe2+与Cl2反应的离子方程式:
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl 。配制保存硫酸亚铁溶液时常加少量铁屑防止Fe2+被氧化。
2.铁盐的性质
(1)含有Fe3+的溶液呈黄色,Fe3+处于铁的高价态,具有氧化性。
Fe3+与Cu、H2S反应的离子方程式分别为2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+、2Fe3++H2S===2Fe2++2H++S↓。
(2)易水解。Fe3+极易水解,只能存在于酸性较强的溶液中。此性质有许多应用:
例如:①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工业上常用调节pH的方法除去溶液中的Fe3+。
③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,再稀释至所需浓度;制备无水FeCl3,在HCl气流中加热FeCl3·6H2O固体。
④Fe3+与HC、[Al(OH)4] 、C、ClO 等水解呈碱性的离子不能大量共存。
3.Fe2+和Fe3+的检验
(1)
(2)
(3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe2+、Fe3+的检验
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+。
【提醒】检验Fe2+和Fe3+时的注意事项
(1)检验Fe2+时不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN ),检验Fe2+最好用K3[Fe(CN)6]溶液。
(2)Fe3+、Fe2+、Cl 同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2+(Cl 能被酸性KMnO4溶液氧化,有干扰)。
4.几种重要的盐及应用
铁盐(俗名) 应用
绿矾 (FeSO4·7H2O) 用作补血剂及植物补铁剂
高铁酸钾 (K2FeO4) 用作水处理剂或制作高能电池
莫尔盐 (或摩尔盐) 化学式为 (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O, 常用于冶金、电镀及织物媒染剂
赤血盐 K3[Fe(CN)6] 用于检验Fe2+
【考向探究　考法洞察】
考向一:亚铁盐和铁盐的性质及应用
1.下列有关Fe3+、Fe2+的性质及应用的说法不正确的是(　　)
A.Fe2(SO4)3水解生成Fe(OH)3胶体,可用作自来水的杀菌消毒剂
B.向Fe2(SO4)3溶液中加入过量铁粉,可制得硫酸亚铁溶液
C.室温下,向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液,再滴加几滴淀粉溶液,溶液变蓝,说明溶液中Fe3+与I 不能大量共存
D.硫酸亚铁片和维生素C同时服用,能增强治疗缺铁性贫血的效果
【解析】选A。Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体,胶体具有吸附性,可用于净水,但不可用于杀菌消毒,A错误;2Fe3++Fe===3Fe2+,B正确;Fe3+将I 氧化成I2,发生氧化还原反应而不能大量共存,C正确;维生素C具有还原性,能防止硫酸亚铁片中的Fe2+被氧化,D正确。
2.除去括号中的杂质,并写出反应的离子方程式。
(1)FeCl2(FeCl3),除杂方法:__________________________,离子方程式:___________ ______________________________________。
(2)FeCl3(FeCl2),除杂方法:__________________________,离子方程式:__________________________________________________。
(3)Fe2(SO4)3(FeSO4),除杂方法:______________________,离子方程式:__________________________________________________。
(4)FeCl2(Cu2+),除杂方法:__________________________________,
离子方程式:___________________ ________________________。
(5)CuCl2溶液(FeCl2),除杂方法:____________________________
_______________________________________________________。
答案:(1)加入过量铁粉,过滤
2Fe3++Fe===3Fe2+
(2)加入适量氯水(或通入适量Cl2)
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl
(3)滴加适量H2O2溶液
2Fe2++H2O2+2H+===2H2O+2Fe3+
(4)加入过量铁粉,过滤　Fe+Cu2+===Cu+Fe2+
(5)先向溶液中加入氧化剂(如H2O2、氯水),然后向混合液中加入CuO或Cu(OH)2等,调pH,促进Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀,静置过滤
考向二:Fe2+和Fe3+的检验
3.设计简单实验,证明Fe3O4中含有+2、+3两种价态的铁元素(提供的试剂有Fe3O4粉末、稀硫酸、硝酸、盐酸、KSCN溶液、酸性KMnO4溶液)。
答案:取固体粉末溶于适量稀硫酸,将溶液分成两份,一份滴加KSCN溶液,溶液变红,证明含有Fe3+,另一份滴加酸性KMnO4溶液,溶液紫红色褪去,证明含Fe2+。
复习任务二:铁及其化合物的相互转化
【要点梳理　夯基固本】
1.铁的价类二维图
(1)横向变化体现了同价态不同类别(氧化物、碱、盐)物质之间的转化。
①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H+)转化为盐。
②Fe2+、Fe3+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)纵向或斜向变化体现不同价态物质之间的转化,主要体现物质的氧化性或还原性。
2.“铁三角”转化关系
用离子方程式表示转化
①2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+
②2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++4H++S
③3Fe2++4H++N===3Fe3++2H2O+NO↑
④5Fe2++Mn+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O
⑤2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
3.转化关系的应用
(1)判断离子共存
①Fe2+与N(H+)、ClO 、Mn(H+)发生氧化还原反应,不能大量共存;
②Fe3+与S2 、I 、S发生氧化还原反应,不能大量共存;
③Fe3+与HC、C等水解相互促进生成沉淀,不能大量共存。
(2)除杂
溶液 杂质 除杂方法
FeCl2 FeCl3 加过量铁粉后过滤
FeCl3 FeCl2 加适量氯水或H2O2
FeCl2 CuCl2 加过量铁粉后过滤
(3)盐溶液的配制与保存
(4)物质的制备
【考向探究　考法洞察】
考向一:铁及其化合物的相互转化及应用
1.部分含Fe物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.存在a→f→d→e的转化
B.a可与水蒸气反应生成b
C.g的溶液可用于检验苯酚
D.c常用作涂料
【解析】选B。由题图信息可知,a为Fe、b为FeO、c为Fe2O3、d为Fe(OH)2、e为Fe(OH)3、f为亚铁盐、g为铁盐。A.存在Fe→亚铁盐→Fe(OH)2→Fe(OH)3的转化,反应方程式分别为Fe+2H+=== Fe2++H2↑、Fe2++2OH ===Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O=== 4Fe(OH)3,A正确;B.高温下,铁与水蒸气反应生成Fe3O4,B错误;C.苯酚遇Fe3+显紫色,即铁盐的溶液可用于检验苯酚,C正确;D.Fe2O3化学性质稳定且呈红棕色,常用作涂料,D正确。
考向二:实验探究铁及其化合物间的转化
2.室温下,下列关于铁的化合物的实验探究方案能达到探究目的的是(　　)
选项 探究方案 探究目的
A 向Fe(NO3)2和KSCN的混合溶液中滴入酸化的AgNO3溶液,振荡,观察溶液颜色的变化 比较Ag+、Fe3+氧化性的强弱
B 用CO还原Fe2O3,所得到的产物中加入稀盐酸,滴加KSCN溶液,观察颜色变化 Fe2O3是否已全部被还原
C 向FeI2溶液中加入几滴氯水,振荡,再加CCl4萃取,观察CCl4层颜色变化 比较Fe2+、I 还原性的强弱
D 将铁锈溶于浓盐酸中再向溶液中滴入几滴KMnO4溶液,观察溶液颜色的变化 铁锈中是否含有二价铁
【解析】选C。A项,酸性条件下,N也能将Fe2+氧化为Fe3+,故无法比较Ag+、Fe3+氧化性的强弱,错误;B项,Fe2O3未完全被还原时,Fe2O3溶于稀盐酸得到的少量Fe3+会和还原产物Fe发生归中反应产生Fe2+,滴加KSCN溶液,溶液不会变为红色,故无法确定Fe2O3是否已全部被还原,错误;D项,Cl 也能使酸性KMnO4溶液褪色,故无法确定铁锈中是否含有二价铁,错误。
【教材激活　拓展创新】
教材情境:(来源:人教版必修第一册P76【研究与实践】)
菠菜、芹菜、黑木耳、蛋黄和动物内脏等食品中富含铁元素。根据实验方案进行实验,检验食品中是否含有铁元素,下面是可供参考的实验方案:取新鲜的菠菜10 g,将菠菜剪碎后放在研钵中研磨,然后倒入烧杯中,加入30 mL蒸馏水、搅拌。将上述浊液过滤,得到的滤液作为实验样品,分置于两支试管中。
【角度一】核心落实——素材怎么用
1.(1)向一支试管中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液,观察溶液中有蓝色沉淀生成,说明滤液中含Fe2+。
(2)向另一支试管中加入少量稀硝酸,然后加入几滴KSCN溶液,溶液呈红色,能否说明滤液中含Fe3+ 否(填“能”或“否”),试分析其原因:滤液中含Fe2+,加入稀硝酸后生成Fe3+,干扰实验。
【角度二】迁移应用——高考怎么考
2.(2023·海南等级考节选)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。
(1)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
(2)向灰渣中滴加32%的硝酸,直至没有气泡产生,过滤收集滤液。灰化容器中出现的红棕色气体主要成分是________(填化学式)。
(3)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,除尽N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
【解析】(1)高温灼烧固体物质需在石英坩埚中进行。(2)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。(3)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。②3次平行滴定中,第2次数据偏差较大,应舍去。
答案:(1)c　(2)NO2　(3)①使实验微型化,滴定更准确,节约试剂　②舍去第2次数据
【体验高考·淬炼考能】
1.(2025·河南选择考)X是自然界中一种常见矿物的主要成分,可以通过如图所示的四步反应转化为Q(略去部分参与反应的物质和反应条件)。已知X和Q的组成元素相同。
下列说法错误的是(　　)
A.Y常用作油漆、涂料等的红色颜料
B.溶液Z加热煮沸后颜色会发生变化
C.R→Q反应需要在强酸性条件下进行
D.Q可以通过单质间化合反应制备
【解析】选C。X是自然界中一种常见矿物的主要成分,根据溶液Z、R的颜色可知X中含有铁元素,根据固体颜色可知X是FeS2,Y是Fe2O3,溶液Z中含有Fe3+,溶液R中含有Fe2+,Q是FeS。Fe2O3常用作油漆、涂料等的红色颜料,A正确;含有Fe3+的溶液加热转化为Fe(OH)3胶体,颜色发生变化,B正确;FeS可溶于强酸溶液,所以R→Q反应不能在强酸性条件下进行,C错误;在加热条件下Fe和S化合生成FeS,D正确。
2.(2025·山东等级考)钢渣中富含CaO、SiO2、FeO、Fe2O3等氧化物,实验室利用酸碱协同法分离钢渣中的Ca、Si、Fe元素,流程如图。已知:Fe2(C2O4)3能溶于水;Ksp(CaC2O4)=2.3×10 9,Ksp(FeC2O4) =3.2×10 7。下列说法错误的是(　　)
A.试剂X可选用Fe粉
B.试剂Y可选用盐酸
C.“分离”后Fe元素主要存在于滤液Ⅱ中
D.“酸浸”后滤液Ⅰ的pH过小会导致滤渣Ⅱ质量减少
【解析】选A。钢渣通过盐酸酸浸,得到的滤液Ⅰ中含有Fe2+、Fe3+、Ca2+等,滤渣Ⅰ为SiO2,滤渣Ⅰ加入NaOH溶液碱浸,得到含有Na2SiO3的浸取液,加入试剂Y如盐酸生成硅酸沉淀,最后得到SiO2,滤液Ⅰ加入试剂X和H2C2O4分离,由于Fe2(C2O4)3能溶于水,试剂X将Fe2+氧化为Fe3+,再加入H2C2O4,使CaC2O4沉淀,滤渣Ⅱ为CaC2O4,滤液Ⅱ中有Fe3+,依此解题。根据分析,加入试剂X的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,试剂X应该是氧化剂,不可以是Fe粉,A错误;加入试剂Y,将Na2SiO3转化为H2SiO3沉淀,最后转化为SiO2,试剂Y可以是盐酸,B正确;根据分析,“分离”后Fe元素主要存在于滤液Ⅱ中,C正确;“酸浸”后滤液Ⅰ中pH过小,酸性强,造成C2浓度小,使Ca2+(aq)+C2(aq) CaC2O4(s)平衡逆向移动,得到CaC2O4沉淀少,滤渣Ⅱ质量减少,D正确。
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