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1、课题10铁及其重要化合物学习任务1铁及其重要化合物一、铁元素及其原子结构1铁位于周期表中第四周期族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。2原子结构二、铁单质1.物理性质纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽，具有导电性、导热性和延展性，具有能被磁铁吸引的特征。2.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)与非金属单质反应与O2反应常温：铁在潮湿的空气中被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3xH2O。点燃(化学方程式)：3Fe2O2Fe3O4。与Cl2反应(化学方程式)：2Fe3Cl22FeCl3。与S反应(化学方程式)：FeSFeS。(
2、2)与水反应常温下铁与水不反应，高温下与水蒸气反应(化学方程式)：3Fe4H2O(g) Fe3O44H2。(3)与酸反应与非氧化性酸反应(离子方程式)：Fe2H=Fe2H2。与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应，但无H2产生。a.Fe与过量稀HNO3反应(离子方程式)：FeNO4H=Fe3NO2H2O；b.Fe与少量稀HNO3反应(离子方程式)：3Fe8H2NO=3Fe22NO4H2O。(4)与盐溶液反应与CuSO4溶液反应(离子方程式)：FeCu2=Fe2Cu。与FeCl3溶液反应(离子方程式)：Fe2Fe3=3Fe2。三、铁的氧化物化学式
3、FeOFe2O3Fe3O4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)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁元素的化合价232，3稳定性不稳定稳定稳定与H反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O四、铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜色状态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O33H2O制备可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe33OH=Fe(OH)3二者的关系在空气中
4、，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应的化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3五、亚铁盐1.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)等均表现还原性。Fe2的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。2.可水解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，加少量铁粉防止Fe2被氧化。六、铁盐1.氧化性含有
5、Fe3的溶液呈黄色，Fe3处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现氧化性。(1)Fe3与S2、I、HS、SO等具有较强还原性的离子不能大量共存。(2)Fe3可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为Cu2Fe3=Cu22Fe2。2.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FeCl33H2OFe(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
6、室配制氯化铁溶液，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。(4)Fe3与HCO、CO、ClO等水解呈碱性的离子不能大量共存。1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)(2019高考全国卷，10D)向盛有FeCl3 溶液的试管中加过量铁粉，充分振荡后溶液黄色逐渐消失，加1滴KSCN溶液，溶液颜色不变。()(2)(2018高考全国卷，13B)为探究维生素C的还原性，可向盛有2 mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液，观察颜色变化。()(3)(2018高考北京卷改编)K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液。向Fe(OH)3和过量KOH溶液的混合物中通入氯气，得到紫
7、色固体的反应为3Cl22Fe(OH)310KOH=2K2FeO46KCl8H2O。()(4)(2017高考天津卷改编)可以用可溶性的铁盐处理水中的悬浮物。()(5)(2017高考江苏卷)在给定条件下，FeFeCl2Fe(OH)2所表示的物质间转化能实现。()(6)1 mol Fe溶于过量硝酸，转移电子数为2NA。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.铁有2、3价两种价态，单质铁与_(填下列编号，下同)反应时只生成3价铁；与_反应时只生成2价铁；与_反应时既生成2价铁又生成3价铁。供选试剂：Cl2O2H2O(g)S盐酸稀硝酸(足量)稀硫酸CuSO4溶液FeCl2溶液答案：铁及其化合物
8、的性质与计算宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知1.(教材改编题)下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是()A.工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁B.铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4C.工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸D.氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂解析：选D。常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化，阻止反应进行，工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸，故C正确；氯化铁有较强氧化性，但不是用作净水剂的原因，净水是利用铁离子水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，能吸附悬浮的杂质，故D错误。2.(铁的氧化物组成的确定)(2020营口质检)有一块铁
9、的氧化物样品，用140 mL 5.0 molL1盐酸恰好将其完全溶解，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.Fe2O3BFe3O4CFe4O5DFe5O7解析：选D。根据2Fe2Cl2=2Fe32Cl可知，铁的氧化物样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2)0.025 mol20.05 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)0.050.214，故该氧化物可表示为FeO2Fe2O3，即Fe5O7。确定铁的氧化物组成的基本方法设铁的氧化物中铁元素与氧
10、元素的质量比为mn，则氧化物中n(Fe)n(O)ab，若ab11，则铁的氧化物为FeO；若ab23，则铁的氧化物为Fe2O3；若ab34，则铁的氧化物为Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为11的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为11，Fe3O4为任意值)。3.(双选)(铁与稀硝酸反应的计算)含有a g HNO3的稀硝酸与b g铁恰好反应，铁全部溶解，生成NO。已知有 g HNO3被还原，则ab不可能是()A.31 B32 C61 D92解析：选BC。若生成硝酸亚铁：3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O168263126
11、b ab31若生成硝酸铁：Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O56 63b ab92还可能生成硝酸铁和硝酸亚铁的混合物，所以31ab 92，不符合题意的为B、C选项。数轴法分析铁与稀硝酸反应的产物一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断。根据化学方程式：HNO3过量：Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O；Fe过量：Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2；两者相加得总方程式：3Fe8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O；可以用数轴表示：解题时需注意量的范围：，产物仅有Fe(NO3)3，稀HNO3可能有剩余；，产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能有
12、剩余；，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，Fe和稀HNO3都完全反应。氢氧化亚铁制备的实验创新改进科学探究与创新意识4.(教材拓展题)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：Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生反应：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。原理一样，都是先用铁与稀硫酸反应产生的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；的原理为铁做阳极产生Fe2，与阴极产生的OH结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防
13、止空气进入；中液面加苯阻止了空气进入；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：5.如图所示，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 molL1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中烧瓶内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中发生反应的化学方程式为_。解析：Fe2H=Fe2H2，产生的H2将Fe2压入B中，发
14、生反应：Fe22OH=Fe(OH)2；Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生反应：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。答案：(1)铁屑Fe2H=Fe2H2(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)2O22H2O=4Fe(OH)3制备Fe(OH)2常用的三种方法 (1)有机层覆盖法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与 Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。(2)还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与Na
15、OH溶液混合，这样可较长时间观察到白色沉淀，如图2所示。(3)电解法用铁做阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图3所示。另外，反应液要现用现配，且配制亚铁盐溶液和碱溶液所用的蒸馏水都需要加热煮沸除氧。学习任务2“铁三角”、Fe2与Fe3的检验一、“铁三角”的转化关系1.Fe3与还原剂Fe、Cu、S2(H2S)、I(HI)等反应时，被还原为Fe2。写出下列反应的离子方程式：(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：H2S2Fe3=S2Fe22H。(2)将FeCl3溶液滴入淀粉KI溶液，溶液变蓝：2I2Fe3=I22Fe2。(3)FeCl3可溶解铁片：2
16、Fe3Fe=3Fe2。(4)三价铁盐腐蚀印刷电路铜板：Cu2Fe3=2Fe2Cu2。2.Fe2与强氧化剂O2、Cl2、Br2、H2O2(H)、Na2O2、KMnO4(H)、浓硫酸、HNO3、NO2、K2Cr2O7等反应时，被氧化为Fe3。补全或写出下列反应的离子方程式：(1)6Fe2Cr2O14H=2Cr36Fe37H2O。(2)FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色：5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O。(3)将FeCl2溶液滴入稀HNO3中，有无色气体放出：3Fe2NO4H=3Fe3NO2H2O。(1)氧化性：AgFe3Cu2Fe2；还原性：S2IFe2BrCl。(2)只有在固态时Fe
17、3才能被还原为Fe，在溶液中Fe3一般被还原为Fe2。二、“铁三角”的重要应用1.判断离子共存Fe2NO(H)、ClO、MnO(H)；Fe3S2、I、SO；Fe2、Fe3HCO、CO。2.除杂溶液杂质除杂方法FeCl2FeCl3加过量铁粉后过滤FeCl3FeCl2加足量氯水或H2O2溶液FeCl2CuCl2加过量铁粉后过滤3.盐溶液的保存4物质的制备三、Fe2与Fe3的检验1用KSCN溶液和氯水2用NaOH溶液3含Fe2、Fe3的混合溶液中Fe2、Fe3的检验溶液变红色，说明含有Fe3；酸性KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2。4Fe2的特征检验待检溶液产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2，
18、反应的离子方程式为3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)(2018高考江苏卷)向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色。()(2)(2018高考江苏卷)Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2。()(3)铁比铜金属性强，所以可用FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板。()(4)因为硝酸具有强氧化性，所以铁与硝酸反应产物只有Fe(NO3)3。()(5)Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液，溶液显红色。()(6)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2。()(7)FeCl3溶液与KSC
19、N溶液反应的离子方程式为Fe33SCN=Fe(SCN)3。()(8)氢氧化铁与HI溶液仅能发生中和反应。()(9)在给定条件下能实现Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3的转化。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)2(除去溶液中混有的Fe3、Fe2的常用方法)已知：化合物Fe(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2Cu(OH)2Ksp近似值1039101710111020(1)除去Mg2中混有的Fe3向混合溶液中加入_、_、_中之一，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。(2)除去Cu2中混有的Fe3向混合溶液中加入_
20、、_、_、_中之一，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。(3)除去Mg2中混有的Fe2先加入氧化剂(如_)将溶液中的Fe2氧化成Fe3，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3。(4)除去Cu2中混有的Fe2先加入氧化剂(如_)将溶液中的Fe2氧化成Fe3，然后再按(2)的方法除去溶液中的Fe3。答案：(1)MgOMgCO3Mg(OH)2(2)CuOCuCO3Cu(OH)2Cu2(OH)2CO3(3)H2O2(4)H2O2Fe2和Fe3的检验科学探究与创新意识1下列有关物质检验方法合理的是()A向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明原溶液中不含Fe
21、2B向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红，说明原溶液中含有Fe2C向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe3D向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明原溶液中只含有Fe2，不含Mg2解析：选C。A项，只能说明含有Fe3；B项，原溶液中可能只有Fe3而没有Fe2；D项，氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3，也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。2要证明某溶液中不含Fe3而可能含有Fe2，进行如下实验操作时，最佳顺序为()加入足量氯水加入足量酸性KMnO4溶液加入少量NH4SCN溶液ABC D解析：选C。在该溶液中先加入少量NH4SCN
22、溶液，溶液不变红色，证明无Fe3存在，再加入氯水，将Fe2氧化成Fe3，溶液变为红色。KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不能用酸性KMnO4溶液代替氯水检验。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(新制氯水可以氧化SCN)。(2)当溶液浓度较稀时，利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2和Fe3的存在。(3)Fe3、Fe2、Cl同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2(Cl能还原酸性KMnO4，有干扰)。(4)检验Fe2、Fe3的其他方法检验Fe2最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾K3
23、Fe(CN)6。检验Fe3也可用苯酚(C6H5OH)，在FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。 铁及其化合物的转化与计算证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析3(名师原创)硫酸亚铁铵晶体(NH4)2Fe(SO4)26H2O在空气中比一般亚铁盐稳定，是定量分析化学中常用的还原剂，其实验室制备流程如图所示：下列说法不正确的是()A“除油污”过程中使用热的Na2CO3溶液效果更好B制备硫酸亚铁时铁屑与硫酸反应完全时的现象是不再有气泡产生C“趁热过滤”后的滤液略显黄色的原因是4Fe2O24H=4Fe32H2OD理论上加入(NH4)2SO4固体的质量为6.0 g解析：选D。Na2CO3溶液中CO水解使溶
24、液呈碱性，油污在碱性环境中能够水解，升高温度，CO水解平衡正向移动，溶液碱性增强，故用热的Na2CO3溶液除油污效果更好，A项正确；为防止Fe2被氧化，加入的铁屑需过量，铁屑与硫酸反应完全就是硫酸反应完全，反应完全时不再有气泡产生，B项正确；“趁热过滤”后的滤液略显黄色是因为Fe2在空气中被氧气氧化为Fe3，反应的离子方程式为4Fe2O24H=4Fe32H2O，C项正确；由工艺流程图可知，反应的铁的质量为5.0 g2.2 g2.8 g，物质的量为0.05 mol，理论上可制备 0.05 mol 硫酸亚铁铵晶体，则需要加入0.05 mol(NH4)2SO4，所以加入(NH4)2SO4固体的质量为
25、0.05 mol132 g/mol6.6 g，D项错误。4(双选)(Fe2、Fe3的转化与化学计算)向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是()Aa表示Fe3的关系曲线Bn10.75CP点时，n(Fe2)0.562 5 molD向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解12.2 g解析：选CD。该反应可以看作两步：Fe4HNO=Fe3NO2H2O，NO过量，H不足；2Fe3Fe=3Fe2。a表示Fe3的关系曲线，A正确；溶液中共有3 mol H参加反应
26、，消耗铁为 0.75 mol，B正确；P点n(Fe2)n(Fe3)，二者均为0.45 mol，C错误；P点剩余0.45 mol Fe3，消耗0.225 mol铜，质量为14.4 g，D错误。铁与硫酸、硝酸的混合酸反应顺序总结足量铁与稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反应，则可利用离子反应分析，依次发生反应：FeNO4H=Fe3NO2H2O、2Fe3Fe=3Fe2、Fe2H=Fe2H2(若H量不足，该反应不再发生)。 小专题突破3“铁三角”综合实验探究科学探究与创新意识专题精讲铁元素有多种价态，化合物种类较多，特别是Fe2、Fe3的性质多样，是设置综合实验题恰当的载体。考查内容可涉及物质性质的探究、物质的
27、制备、成分测定、离子检验等，通过上述问题设计，同时可考查仪器的使用、条件的控制、物质的分离提纯、实验安全等化学实验基础知识。专题精练1查阅文献可知，难溶于水的FeS2可在Fe2(SO4)3溶液中“溶解”，“溶解”后硫元素都以SO的形式存在。(1)要判断上述“溶解”过程中发生了哪些化学变化，下列实验及现象可作为判断证据的是_。A观察到溶液的黄色变淡，最后变成淡绿色B在Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液显稳定的红色，加入FeS2固体“溶解”后，红色明显变浅C取FeS2“溶解”后所得的部分溶液于试管中，再滴加数滴0.5 molL1 BaCl2溶液，有白色浑浊现象产生(2)写出“溶解”时的离子方
28、程式：_。(3)若要检验“溶解”后溶液中Fe2(SO4)3是否有剩余，简要写出相关的实验操作：_。解析：(1)难溶于水的FeS2可在Fe2(SO4)3溶液中“溶解”，“溶解”后硫元素都以SO的形式存在，说明铁离子把1价硫元素氧化为6价，铁离子被还原为亚铁离子，注意原溶液中含有SO。答案：(1)AB(2)FeS214Fe38H2O=15Fe22SO16H(3)取少量溶液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液变红，则Fe2(SO4)3有剩余，若不变红，则Fe2(SO4)3没有剩余2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/
29、L 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 KI溶液，加入6 mL 0.1 mol/L 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：第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CC
30、l4层显紫色；第二支试管中加入1滴K3Fe(CN)6 溶液，生成蓝色沉淀；第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。实验检验的离子是_(填离子符号)；实验和说明：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_。解析：(1)Fe2具有还原性，FeCl2溶液易被氧化而变质，配制FeCl2溶液时加入少量铁屑，目的是防止Fe2被氧化。(2)溶液变红，说明有Fe3生成，则FeCl2溶液与氯水反应生成FeCl3，离子方程式为2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(3)甲组实验中，FeCl2易被空气中的O2氧化生成FeCl3，因此实验不够严谨。加入煤油，煤油的密度比水小，可以起到
31、隔绝空气的作用，从而排除氧气对实验的影响。(4)实验中K3Fe(CN)6溶液的作用是检验Fe2。根据实验，CCl4层显紫色，说明有I2生成，根据实验，生成蓝色沉淀，说明有Fe2生成，根据实验，溶液变红，说明有Fe3剩余，在I过量的情况下，溶液中仍含有Fe3，由此可以证明该反应为可逆反应。答案：(1)防止Fe2被氧化(2)2Fe2Cl2=2Fe32Cl(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)Fe2Fe3可逆反应3(2020石家庄一模)草酸亚铁晶体(FeC2O42H2O，相对分子质量为180)呈淡黄色，可用作照相显影剂。某实验小组对其进行了一系列探究。.纯净草酸亚铁晶体热分解产物的探究(1)气
32、体产物成分的探究。小组成员采用如下装置(可重复选用)进行实验：装置D的名称为_。按照气流从左到右的方向，上述装置的连接顺序为_尾气处理装置(填仪器接口的字母编号)。实验前先通入一段时间N2，其目的为_。实验证明气体产物中含有CO，依据的实验现象为_。(2)固体产物成分的探究。充分反应后，A处反应管中残留黑色固体。查阅资料可知，黑色固体可能为Fe或FeO。小组成员设计实验证明了其成分只有FeO，其操作及现象为_。(3)依据(1)和(2)中结论，可知A处反应管中发生反应的化学方程式为_。.草酸亚铁晶体样品纯度的测定工业制得的草酸亚铁晶体中常含有FeSO4杂质，测定其纯度的步骤如下：步骤1：称取m
33、g草酸亚铁晶体样品并溶于稀H2SO4中，配成250 mL溶液；步骤2：取上述溶液25.00 mL，用c molL1 KMnO4标准液滴定至终点，消耗标准液V1 mL；步骤3：向反应后溶液中加入适量锌粉，充分反应后，加入适量稀H2SO4，再用c molL1 KMnO4标准溶液滴定至终点，消耗标准液V2 mL。(4)步骤3中加入锌粉的目的为_。(5)草酸亚铁晶体样品的纯度为_(列出计算式即可，不必化简)；若步骤1配制溶液时部分Fe2被氧化，则测定结果将_(填“偏高”“偏低”或“不变”)。解析：(1)草酸亚铁晶体在装置A中受热分解，通过装置D检验水蒸气的存在，通过装置B检验二氧化碳的存在，通过装置E
34、除去二氧化碳并干燥气体，通过装置C检验一氧化碳，再通过装置B检验生成的二氧化碳气体，最后进行尾气处理；实验前先通入一段时间N2，把装置内空气赶尽，防止加热时发生爆炸。(3)依据(1)和(2)中结论，可知A处反应管中发生的反应是草酸亚铁晶体分解生成氧化亚铁、一氧化碳、二氧化碳和水。(4)向反应后溶液中加入适量锌粉是为了将Fe3还原为Fe2。(5)草酸亚铁溶液中滴入高锰酸钾溶液发生氧化还原反应，亚铁离子和草酸根离子都被氧化；向反应后溶液中加入适量锌粉，充分反应后，加入适量稀H2SO4，再用c molL1 KMnO4标准液滴定至终点，消耗标准液V2 mL，此时滴定的是亚铁离子，则C2O消耗KMnO4
35、的物质的量为 c(V1V2)103 mol，利用化学反应定量关系计算即可。若步骤1配制溶液时部分Fe2被氧化，导致V1偏小，测定结果偏低。答案：(1)(球形)干燥管agfbchi(或ih)de(或ed)bc排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸C处反应管中固体由黑变红，其后装置中澄清石灰水变浑浊(2)取固体少许溶于稀硫酸，无气体生成(3)FeC2O42H2OFeOCOCO22H2O(4)将Fe3还原为Fe2(5)100%偏低1(2018高考全国卷，7，6分)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。 采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：下列叙述错误
36、的是()A合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用B从“正极片”中可回收的金属元素Al、Fe、LiC“沉淀”反应的金属离子为Fe3D上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠解析：选D。废旧电池中含有的金属、电解质溶液会对水体和土壤等造成污染，处理废旧电池有利于资源再利用，同时能够降低环境污染，保护环境，A项正确；从流程图看出，正极材料涉及了铝、铁、锂等金属，B项正确；因流程中加入的有HNO3，故在含Li、P、Fe等滤液中加碱液，发生“沉淀”反应的金属离子为Fe3，C项正确；因为锂及其化合物的性质与镁相似，由硫酸镁易溶于水推知，硫酸锂易溶于水，由碳酸镁微溶于水推知，碳酸锂微溶于水，所以不能用硫酸钠代替碳
37、酸钠，D项错误。2(2019高考全国卷，27，15分)硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2xH2O是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：回答下列问题：(1)步骤的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是_。(2)步骤需要加热的目的是_，温度保持8095 ，采用的合适加热方式是_。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为_(填标号)。(3)步骤中选用足量的H2O2，理由是_。分批加入H2O2，同时为了_，溶液要保持pH小于0.5。(4)步骤的具体实验操作有_，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所
38、含结晶水数，将样品加热到150 时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为_。解析：(1)除去铁屑表面油污的方法是用热纯碱溶液清洗铁屑，再用水洗。(2)铁与稀硫酸反应时加热，可提高反应速率。温度低于水的沸点，可以用热水浴加热，受热均匀且便于控制。含少量硫化物的铁屑与稀硫酸反应有硫化氢生成。氢气不与碱溶液反应，硫化氢能与碱溶液反应，硫化氢在水中溶解度小，故氢气中混有的硫化氢用烧碱溶液除去，又因为硫化氢与碱反应较快，容易引起倒吸，C装置倒置漏斗能防倒吸。故宜选择C装置吸收硫化氢。(3)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，加入足量双氧水的目的是将Fe2全部氧化为Fe3，发生反应为2Fe
39、2H2O2 2H=2Fe32H2O，从生成物看，又不引入杂质。铁离子对双氧水分解起催化作用，分批加入双氧水，避免反应过快、放出热量较多，减少双氧水分解，以免造成氧化剂损失；铁离子易水解，保持溶液呈强酸性，避免铁离子发生水解反应生成氢氧化铁。(4)步骤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体，故实验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。(5)失重5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为NH4Fe(SO4)2xH2O，由题意知，解得x12。答案：(1)碱煮水洗(2)加快反应热水浴C(3)将Fe2全部氧化为Fe3；不引入杂质防止Fe3水解(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)(5)NH4Fe(SO4)212
40、H2O一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1新修本草是我国古代中药学著作之一，记载药物844种，其中有关于“青矾”的描述为“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃烧之赤色”。据此推测，“青矾”的主要成分为()ACuSO45H2OBFeSO47H2OCKAl(SO4)212H2O DFe2(SO4)39H2O解析：选B。描述中为“本来绿色”，由此推断应选B。2(2020上海杨浦区一模)在给定条件下，下列物质间的转化不能实现的是()AFeFeCl3 BFeFeSO4CFeFe3O4 DFeFeCl2解析：选B。Fe和Cl2在加热条件下发生反应生成FeCl3：2Fe3Cl22FeCl3，物质间的转化能实现，故A不符合；常温下Fe在浓硫酸中发生钝化不能继续反应，物质间的转化不能实现，故B符合；Fe和H2O(g)在高温条件下发生反应生成Fe3O4和H2：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2，物质间的转化能实现，故C不符合；Fe和FeCl3溶液反应生成FeCl2：Fe2Fe3=3Fe2，物质间的转化能实现，故D不符合。3(2020洛阳模拟)中科院化学所研制的晶体材料纳米四氧化三铁，在核磁共振造影及医药上有广泛用途。其生产过程的部分流程如下：FeCl36H2OFeOOH纳米四氧化三铁。下列有关叙述不合理的是()A纳米四氧化三铁可分散在水中，它与