第三章第三讲铁及其重要化合物.pdf

第三讲铁及其重要化合物2016，卷甲 13T(A)、28T；2016，卷乙 8T(C)、10T(C)；了解铁及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2016，卷丙 7T(B)、26T(1)、28T(3)；2015，卷 10T(AB)、27T(2)(3)；2015，卷 26T(4)、28T(4)；2014，卷 8T(D)；2014，卷 7T(D)、9T(C)铁及其重要化合物学生用书 P64知识梳理1铁的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、导热和延展性，具有能被磁铁吸引的特征。2铁的化学性质(用化学方程式或离子方程式表示)铁单质性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为2 价和3 价。(1)与非金属单质的反应与 O2的反应常温：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。点燃：3Fe2O2=Fe3O4。与 Cl2的反应：2Fe3Cl2=2FeCl3。与 S 的反应：FeS=FeS。(2)与水的反应：常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe4H2O(g)=Fe3O44H2。(3)与酸的反应与非氧化性酸反应的离子方程式：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点燃点燃高温酸、浓硝酸反应，但无H2产生。(4)与盐溶液的反应与 CuSO4溶液反应的离子方程式：FeCu2=Fe2Cu。与 FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe2Fe3=3Fe2。3铁的氧化物化学式俗名颜色状态溶解性铁的化合价稳定性与 H 反应的离子方程式4.铁的氢氧化物化学式色态与盐酸反应Fe(OH)2白色固体Fe(OH)22HFeO黑色粉末难溶于水2不稳定FeO2HFe2O3铁红红棕色粉末难溶于水3稳定Fe2O36HFe3O4磁性氧化铁黑色晶体(有磁性)难溶于水2，3稳定Fe3O48H=Fe2H2O=2Fe33H2O=Fe22Fe34H2OFe(OH)3红褐色固体Fe(OH)33H=Fe33H2O2Fe(OH)3=Fe2O33H2O=Fe22H2O可溶性亚铁盐与受热分解制法碱溶液反应：Fe2可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe33OH2OH=Fe(OH)2=Fe(OH)3在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧二者的关系化成 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，反应方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)35.亚铁盐和铁盐(1)亚铁盐含有 Fe2的溶液呈浅绿色，Fe2既有氧化性，又有还原性，Fe2与 Zn、Cl2反应的离子方程式分别为 ZnFe2=Zn2Fe、2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(2)铁盐氧化性：含有 Fe3的溶液呈棕黄色，Fe3具有氧化性，Fe3与 Cu 反应的离子方程式为 2Fe3Cu=2Fe2Cu2。特性：含有 Fe3的盐溶液遇到 KSCN 时变成红色。易水解：FeCl3滴入沸水中的化学方程式：FeCl33H2O=Fe(OH)3(胶体)3HCl。自我检测1(教材改编题)为了检验某 FeCl2溶液是否变质，可向溶液中加入()ANaOH 溶液BKSCN 溶液C先通入氯气，再加入KSCN 溶液D先加入足量铁粉，再加入KSCN 溶液解析：选 B。Fe2易被氧化为 Fe3，检验溶液中有没有 Fe3即可。2(教材改编题)铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是()AFe(OH)3Fe2O3BFe(OH)2Fe2O3CFe(OH)2Fe(OH)3DFe(OH)2FeO解析：选 B。铁与稀硫酸反应生成 FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热 Fe(OH)2，铁元素被氧化为3 价，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的氯化物不同，Fe 与 Cl2反应生成 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，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。(3)铁与硫蒸气反应生成的是FeS 而不是 Fe2S3；铁与碘蒸气反应生成的是FeI2而不是 FeI3。(4)Fe3O4的组成可理解为 FeOFe2O3，与非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)反应时生成 Fe2和 Fe3；与氧化性酸(如 HNO3)反应时生成 Fe3；与还原性酸(如 HI)反应时生成 Fe2。含有 a g HNO3的稀硝酸跟 b g 铁恰好反应，铁全部溶解，生成 NO。已知有 a/4 g HNO3被还原，则 ab 不可能是()A31C41B32D92解析若生成硝酸亚铁：3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O168263126ba/4168/b1264/aab31若生成硝酸铁：Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O5663ba/456/b634/aab92还可能生成硝酸铁和硝酸亚铁的混合物，所以 ab 介于 31 与 92 之间，不在此范围的只有 B 项。答案B铁元素是典型的变价金属元素，它在化合物中主要表现为2 价和3 价，通过归纳总结完成以下填空：单质铁与_(填编号，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 价铁也生成3 价铁。所选试剂：Cl2O2H2O(g)S盐酸稀硝酸(足量)稀硫酸CuSO4溶液FeCl2溶液铁粉与稀硝酸溶液满足n(Fe)n(HNO3)516答案：数轴法分析铁与稀 HNO3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，根据反应方程式：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。n（Fe）n（Fe）13即：，产物仅有 Fe(NO3)3，稀 HNO3可能有剩余；，n（HNO3）4n（HNO3）8n（Fe）13产物仅有 Fe(NO3)2，Fe 可能有剩余；，产物为 Fe(NO3)3和 Fe(NO3)2，4n（HNO3）8Fe 和稀 HNO3都反应完全。铁及其化合物的性质及计算1在一定量的稀 HNO3中慢慢加入铁粉，得到的 Fe2的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。Fe3Fe2Fe、Fe2Fe2、Fe3(1)AB 段铁元素以_形式存在。(2)BC 段铁元素以_形式存在。(3)CD 段铁元素以_形式存在。解析：向稀 HNO3中加入铁粉，开始时稀 HNO3过量应生成 Fe3，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应 2Fe3Fe=3Fe2，最后全部转化为 Fe2。答案：(1)(2)(3)2向一定量的 Fe、FeO 和 Fe2O3的混合物中加入 120 mL 4 mol/L的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，生成 1.344 L NO(标准状况)，往所得溶液中加入 KSCN 溶液，无红色出现。若用足量的氢气在加热条件下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为()A0.24 molC0.16 molB0.21 molD0.14 mol解析：选 B。向一定量的 Fe、FeO 和 Fe2O3的混合物中加入 120 mL 4 mol/L的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，向所得溶液中加入 KSCN 溶液，无红色出现，则溶液中的溶质为Fe(NO3)2，1.344 L NO(标准状况)的物质的量为1.344 L0.06 mol，根据氮元素守恒，22.4 L/molFe(NO3)2中的 NO3的物质的量为 0.12 L4 mol/L0.06 mol0.42 mol，所以硝酸亚铁的物质的量为 0.42 mol20.21 mol，由铁元素守恒可知，得到铁的物质的量为 n(Fe)0.21 mol，B 项正确。3某稀溶液中含有 Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，若向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示。则稀溶液中 Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为()A111C338B131D114解析：选 D。据氧化性由强到弱的顺序：HNO3Fe3Cu2，可知随铁粉的增加，反应的方程式分别为4HNO3(稀)Fe=Fe(NO3)3NO2H2O4 mol1 mol1 mol2Fe(NO3)3Fe=3Fe(NO3)22 mol1 mol3 molCu(NO3)2Fe=Fe(NO3)2Cu1 mol1 mol1 mol所以原溶液中，Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物质的量之比为(2 mol1 mol)1 mol4mol114。4(2017江淮名校联考)5.6 g 铁粉与一定量的硫黄混合，在空气中加热发生剧烈反应，冷却后用足量的盐酸溶解反应后的残留固体，产生了2.0 L 气体(标准状况)，通过分析可知其小于应生成的气体量，其最可能的原因是()A硫黄量不足B生成了 FeSC生成了 Fe2S3D有部分 Fe 被空气中的氧气氧化了解析：选 D。当此混合物反应完全后，加入足量的盐酸时，如果铁过量，1 mol 铁对应1 mol 氢气，如果硫黄过量，硫化亚铁与盐酸反应，1 mol 硫化亚铁对应 1 mol 硫化氢气体，故 5.6 g 铁反应，对应的气体为 2.24 L，但是实际产生的气体体积偏小，可能原因是部分 Fe被空气中的氧气氧化了。Fe(OH)2的制备实验探究5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；的原理为铁作阳极产生Fe2，与电解 NaCl 溶液产生的 OH 结合生成 Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；中液面加苯阻止了空气进入；由于带入空气中的氧气，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：制备 Fe(OH)2的关键与方法由于 Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为 Fe(OH)3，在实验室中制备 Fe(OH)2，并使 Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。制备原理：Fe22OH=Fe(OH)2(1)成功关键溶液中不含 Fe3和 O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的 Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。(2)制备 Fe(OH)2时常采用的方法采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2易被空气中的氧气氧化成 Fe3)；将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气)；将碱直接加到亚铁盐溶液的底部使生成的 Fe(OH)2与空气隔离；在亚铁盐溶液的液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小而又不溶于水的有机溶剂)。“铁三角”及 Fe2、Fe3的检验学生用书 P66知识梳理1“铁三角”的转化关系(1)Fe2与强氧化剂(O2、Cl2、Br2、H2O2、Na2O2、KMnO4、浓硫酸、HNO3、NO2、K2Cr2O733等)反应时，被氧化为 Fe3。例如：6Fe2Cr2O2714H=2Cr 6Fe7H2O。(2)Fe3与 Fe、Cu、S2(H2S)、I(HI)等还原剂反应时生成 Fe2。例如：2Fe3Cu=2Fe2Cu2(三价铁盐腐蚀印刷电路板)。注意氧化性：Ag Fe3Cu2Fe2；还原性：S2I Fe2Br Cl。2“铁三角”的重要应用(1)判断离子共存Fe2Fe3不共存NO3(H)、ClO、MnO4(H)；不共存2S、I、SO23；Fe2、Fe3(2)除杂不共存HCO3、CO23等水解相互促进的离子。溶液FeCl2FeCl3FeCl2(3)盐溶液的配制与保存杂质FeCl3FeCl2CuCl2除杂方法加过量铁粉后过滤加氯水或 H2O2加过量铁粉后过滤(4)物质制备3检验 Fe2、Fe3的常用方法(1)Fe3的检验 样品溶液 样品溶液滴加KSCN溶液 溶液变红色，证明含有Fe3。产生红褐色沉淀，证明有Fe3存在。加入氢氧化钠溶液 (2)Fe2的检验 样品溶液 样品溶液明有 Fe2。样品溶液滴加KSCN溶液 无现象或双氧水 溶液变红色，证明含有 Fe2。产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证滴加氯水加入氢氧化钠溶液 加入K3Fe（CN）6 溶液 生成蓝色沉淀，证明有Fe2。(3)含 Fe3、Fe2的混合溶液中 Fe3、Fe2的检验(应分两次分别检验)混合溶液滴加KSCN溶液 溶液变红色，说明含有 Fe3。混合溶液KMnO KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2。溶液4滴加酸性检验 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 后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(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K3Fe(CN)6：3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62(蓝色)。检验 Fe3也可用苯酚(C6H5OH)，在 FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。自我检测1书写下列反应的离子方程式(无离子方程式的请写化学方程式)，体会Fe、Fe2与 Fe3转化条件：(1)Al 和 Fe2O3高温下反应：_。(2)FeCl2溶液和 Cl2反应：_。(3)FeCl2溶液和 H2O2酸性溶液反应：_。(4)FeCl2溶液和 O2反应：_。(5)FeCl3溶液和 Cu 反应：_。(6)将少量 H2S 气体通入 FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：_。(7)FeCl3溶液和 KI 反应：_。(8)FeCl2和稀 HNO3反应：_。答案：(1)2AlFe2O3=Al2O32Fe(2)2Fe2Cl2=2Fe32Cl(3)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O(4)4Fe2O24H=4Fe32H2O(5)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(6)2Fe3H2S=S2Fe22H(7)2Fe32I=2Fe2I2(8)3Fe24H NO3=3Fe3NO2H2O2(教材改编题)要证明某溶液中不含 Fe3而可能含 Fe2，进行如下实验操作时，最佳顺序是()滴加氯水加足量 KMnO4溶液加少量 KSCN 溶液ACBD高温解析：选 C。本题检验方法的关键是Fe3遇 SCN 显红色，而 Fe2遇 SCN 不显红色。加入 KSCN 溶液不显红色证明无 Fe3，再滴加氯水，如有 Fe2则可被氧化为 Fe3，溶液显红色。KMnO4溶液也能氧化 Fe2，但因其本身呈紫色，使 Fe3遇 SCN 显红色不易观察。(1)Fe2处于铁的中间价态，既有氧化性又有还原性，以还原性为主。Fe2遇 Br2、Cl2、H2O2、NO3(H)等均表现还原性。(2)Fe3处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如 Fe3遇到还原性离子(如 I、S2、SO23)时，应优先考虑氧化还原反应。(3)由于 Fe3易水解，因此无论 Fe3溶液的配制还是从 FeCl3溶液中制得无水 FeCl3，都需要考虑抑制 Fe3水解的措施，在此类问题的考查中，一般以实验题为主，主要是配制 Fe3溶液的操作，或是从 FeCl3溶液获得无水 FeCl3的操作之类的文字表述题。在涉及NA的说法辨析中，有时也会出现 Fe3水解的情况，此外，Fe(OH)3胶体的制备方法也是利用了FeCl3的水解性质，要熟练掌握。2016高考全国卷甲，28(1)(2)(3)(4)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 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2mL 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，CCl4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，会生成 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，I 过量的情况下，溶液中仍含有 Fe3，由此说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1在浅绿色的 Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀盐酸时，溶液颜色变化应是()A颜色变浅C没有改变B逐渐变深绿D变棕黄色解析：选 D。Fe(NO3)2溶液中加入盐酸时发生反应：3Fe24H NO3=3Fe3NO2H2O，有棕黄色的 Fe3生成。2下列试剂中，不能使 Fe2转化为 Fe3的是()氯气NaCl 溶液KMnO4溶液稀硝酸盐酸ACBD解析：选 D。要实现 Fe2转化为 Fe3，必须加强氧化性物质，NaCl、HCl 均没有强氧化性。Fe2与 Fe3的转化1在 FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是()A若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2，一定不含 Cu2B若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2，可能含 Cu2和 Fe3C若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3和 Fe2，一定不含 Cu2D若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是 Fe2，一定不含 Cu2和 Fe3解析：选 D。氧化性：Fe3Cu2Fe2，加入铁粉后有固体剩余，Fe3一定不存在；若剩余固体全部都是 Cu，溶液中还可能有 Cu2，也可能恰好被完全置换；若剩余固体是Cu 和 Fe，则溶液中不可能有 Cu2。2硫酸亚铁晶体(FeSO47H2O)在医药上作补血剂。某课外小组的同学欲测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下：请回答下列问题：(1)证明步骤滤液中含有Fe2的方法是取样，先滴加 KSCN 溶液，再滴加_，该过程的现象为_。(2)步骤加入过量 H2O2的目的是_。(3)步骤中反应的离子方程式是_。(4)步骤中一系列处理的操作步骤：过滤、_、灼烧、_、称量。(5)若实验中铁无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为_g。解析：(1)证明步骤滤液中含有 Fe2的方法是取样，先滴加 KSCN 溶液，再滴加氯水或双氧水、稀硝酸等，若滤液由浅绿色变为红色，则说明滤液中含有 Fe2。(2)由于 H2O2具有氧化性，加入过量 H2O2的目的是将 Fe2全部氧化为 Fe3。(3)步骤的目的是将Fe3全部转化为Fe(OH)3，所以步骤需加入过量的NaOH溶液(或氨水)，反应的离子方程式是 Fe33OH=Fe(OH)3或 Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH4。(4)步骤的目的是将产生的红褐色悬浊液分离，最终得到固体 Fe2O3，所以步骤的操作步骤是过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。(5)由于实验中铁无损耗，根据铁元素守恒得，每片补血剂中 m(Fe)0.07a g。答案：(1)氯水(或双氧水、稀硝酸等合理氧化剂)溶液由浅绿色变为红色(2)将 Fe2全部氧化为 Fe3(3)Fe33OH=Fe(OH)3或 Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH4(4)洗涤冷却(5)0.07aFe2、Fe3的检验3下列离子的检验方法合理的是()A向某溶液中滴入 KSCN 溶液呈红色，说明不含Fe2B向某溶液中通入 Cl2，然后再加入 KSCN 溶液变红色，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，说明该溶液中只含有 Fe2，不含有 Mg2解析：选 C。A 项中只能说明含有 Fe3，不合理；B 项原溶液中可能只有 Fe3而没有Fe2；D 项中氧化后生成红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。4向某晶体的溶液中加入含Fe2的溶液无明显变化，当滴加几滴溴水后，混合液出现红色，由此得出下列的结论错误的是()256a g10256316AFe3的氧化性比溴的氧化性强B该晶体中一定含有SCNCFe2与 SCN 不能形成红色化合物DFe2被溴氧化成 Fe3解析：选 A。某晶体的溶液中没有与Fe2发生反应的离子，当加入溴水后，Fe2被氧化成 Fe3，此时溶液出现红色，说明原晶体是含有 SCN 的盐，很明显判断出 B、C、D 均正确；在 Br2与 Fe2反应中，Fe3是氧化产物，Br2是氧化剂，所以 Br2的氧化性应比 Fe3的氧化性强，A 错误。铁及其重要化合物的综合应用5FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3，再用副产品 FeCl3溶液吸收有毒的 H2S。.经查阅资料得知：无水 FeCl3在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下：检验装置的气密性；通入干燥的 Cl2，赶尽装置中的空气；用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的 N2赶尽 Cl2，将收集器密封。请回答下列问题：(1)装置 A 中反应的化学方程式为_。(2)第步加热后，生成的烟状 FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管 A 右端。要使沉积的 FeCl3进入收集器，第步操作是_。(3)操作步骤中，为防止 FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)_。(4)装置 B 中冷水浴的作用为_；装置 C 的名称为_；装置 D 中 FeCl2全部反应后，因失去吸收 Cl2的作用而失效，写出检验 FeCl2是否失效的试剂：_。(5)在虚线框中画出尾气吸收装置E 并注明试剂。.该组同学用装置 D 中的副产品 FeCl3溶液吸收 H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。(6)FeCl3与 H2S 反应的离子方程式为_。解析：(1)装置 A 中 Fe 在加热条件下与 Cl2反应生成 FeCl3：2Fe3Cl2=2FeCl3。(2)根据题目信息可知，加热时 FeCl3固体易升华，所以沉积在装置A 右端的 FeCl3经加热使其变为气体而进入收集器。(3)要防止 FeCl3潮解，则装置中不能存在水蒸气，从实验步骤表述中分析，都涉及“干燥”，其目的都是防止 FeCl3潮解。(4)进入收集器的 FeCl3为气体，经装置 B 中的冷水冷却后而沉积下来，便于收集产品。Fe2的检验可用 K3Fe(CN)6溶液，Fe2与 K3Fe(CN)6溶液反应生成蓝色沉淀。(5)由于尾气中含有未反应的有毒气体氯气，可用盛有 NaOH 溶液的装置吸收，并将导管插入液面下。(6)Fe3具有氧化性，H2S 具有还原性，二者发生氧化还原反应：2Fe3H2S=2Fe2S2H。答案：(1)2Fe3Cl2=2FeCl3(2)在沉积的 FeCl3固体下方加热(3)(4)冷却，使 FeCl3沉积，便于收集产品干燥管K3Fe(CN)6溶液(合理即可)(5)(6)2Fe3H2S=2Fe2S2H1熟记 2 个特殊现象：(1)Fe(OH)2在空气中放置的一系列颜色变化：白色灰绿色红褐色；(2)Fe3遇 SCN，溶液变红色。2记住 4 种颜色：Fe2浅绿色，Fe3(棕)黄色，Fe2O3红棕色，Fe(OH)3红褐色。3Fe3、Fe2的离子共存问题(1)Fe2、Fe3均易水解，与 HCO3、AlO2、CO23等因水解相互促进，在溶液中均不能大量共存。2(2)Fe3与 S2、I、HS、SO23、HSO3，Fe与 NO3(H)、ClO、MnO4(H)在溶液中均因发生氧化还原反应不能大量共存。(3)Fe3与 SCN 发生络合反应不能大量共存。4判断铁与氧化剂反应产物时常出现的错误(1)铁与硫化合，误认为生成 Fe2S3；(2)铁与盐酸反应，误认为生成 FeCl3和 H2；(3)铁与碘单质化合，误认为生成 FeI3；(4)过量铁与稀 HNO3反应，误认为生成 Fe(NO3)3；(5)铁与 FeCl3溶液误认为不反应等。5Fe3水解能力强，实际上 pH3.7 时，Fe3几乎完全水解生成 Fe(OH)3沉淀。欲除去某溶液中含有的 Fe2杂质时，一般先向溶液中加入氧化剂(如 H2O2)，使 Fe2被氧化为 Fe3，然后加碱或盐调节 pH，使 Fe3转化为 Fe(OH)3沉淀除去。例如：除去 MgCl2中的少量 FeCl3的方法是向溶液中加入 Mg或 MgO、Mg(OH)2、MgCO3再过滤。课后达标检测学生用书 P299(独立成册)一、选择题1(2017深圳一调)新修本草是我国古代中药学著作之一，其中关于“青矾”的记载：“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()ACuSO45H2OCKAl(SO4)212H2OBFe2(SO4)39H2ODFeSO47H2O解析：选 D。CuSO45H2O 俗称胆矾，为蓝色，A 项错误；Fe2(SO4)39H2O 为黄色，B 项错误；KAl(SO4)212H2O 俗称明矾，为白色，C 项错误；FeSO47H2O 俗称绿矾，经煅烧分解为红色 Fe2O3，D 项正确。2下列关于铁的叙述正确的是()铁能被磁铁吸引，纯铁易被腐蚀在人体内的血红蛋白中含有铁元素铁位于元素周期表中第四周期第B 族铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧铁与硝酸反应的产物仅是Fe(NO3)3不能通过化合反应制得FeCl2和 Fe(OH)3ACBD解析：选 B。当铁中含有杂质时，在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀，而纯铁的抗腐蚀能力较强；铁位于元素周期表的第族，而不是第B 族；铁与强氧化剂反应，能被氧化为Fe3，但若铁过量，则 Fe3被 Fe 还原为 Fe2，所以，Fe 与 HNO3反应的产物可能因铁过量而生成 Fe(NO3)2；FeCl2、Fe(OH)3可分别通过化合反应 Fe2FeCl3=3FeCl2、4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3制得。故选项 B 正确。3某学生以铁丝和 Cl2为原料进行下列三个实验。下列从分类角度分析正确的是()A实验反应制得的物质均为纯净物B实验均未发生氧化还原反应C实验均为放热反应D实验所涉及的物质均为电解质解析：选 B。实验制得的是 Fe(OH)3胶体，属于混合物，且属于吸热反应，选项 A、C 错误；实验中涉及的物质 Cl2、铁丝均为单质，既不属于电解质，也不属于非电解质，选项 D 错误。4某同学欲探究铁及其化合物的性质，他的下列实验方案可行的是()A在常温下将铁片加入浓硫酸中：探究铁的活泼性B将热的 NaOH 溶液滴入 FeCl3溶液中：制备 Fe(OH)3胶体C在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液：制备 FeSO46H2O 晶体D将 Cu 粉加入 Fe(NO3)3溶液中：验证 Fe3的氧化性强于 Cu2解析：选 D。常温下将铁片加入浓硫酸中会发生钝化，不能用于探究铁的活泼性，故 A项方案不可行；将热的 NaOH 溶液滴入 FeCl3溶液中，会得到氢氧化铁沉淀而不是氢氧化铁胶体，故 B 项方案不可行；在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液，一方面氧气可将 FeSO4氧化，另一方面会得到不含结晶水的化合物，故 C 项方案不可行；将 Cu 粉加入 Fe(NO3)3溶液中，发生反应：Cu2Fe3=Cu22Fe2，该反应说明 Fe3的氧化性强于 Cu2，故 D 项方案可行。5(2017石家庄模拟)把铁片分别放入下列物质的溶液中，充分反应后，溶液质量比反应前减轻的是()ACuSO4CHClBFe2(SO4)3DFeSO4解析：选 A。铁与 CuSO4反应后，生成 FeSO4溶液，溶液质量减轻，故 A 正确；铁与Fe2(SO4)3反应后，生成 FeSO4溶液，溶液质量增加，故 B 错误；铁与 HCl 反应后，生成 FeCl2溶液，溶液质量增加，故 C 错误；铁与 FeSO4不反应，溶液质量不变，故 D 错误。6某溶液中可能存在Mg2、Fe2、Fe3，加入NaOH 溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，然后白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，下列结论正确的是()A一定有 Fe2，一定没有 Fe3、Mg2B一定有 Fe3，一定没有 Fe2、Mg2C一定有 Fe3，可能有 Fe2，一定没有 Mg2D一定有 Fe2，可能有 Mg2，一定没有 Fe3解析：选 D。加入 NaOH 溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，然后白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的现象是溶液中含有 Fe2的特性，若有 Fe3，则产生的氢氧化铁红褐色沉淀会掩盖 Fe(OH)2的白色，所以不可能存在 Fe3，而 Mg(OH)2是白色的，有可能存在。7(2017江南十校联考)研究反应物的化学计量数与产物之间的关系时，使用类似数轴的方法可以得到直观形象的效果，下列表达不正确的是()ANaOH 溶液与 SO2反应时溶液中溶质的情况BNaAlO2溶液与盐酸反应后铝的存在形式CFe 在 Cl2中燃烧产物DFe 和稀 HNO3反应后，铁的存在形式解析：选 C。A 正确，因为发生的反应为 SO22NaOH=Na2SO3H2O 和 SO2NaOH=NaHSO3。B 正确，因为发生的反应为AlO2H H2O=Al(OH)3和 AlO24H=Al32H2O。C 不正确，因为不论反应物比例是多少，发生的反应总是 2Fe3Cl2=点燃2FeCl3。D 正确，因为如果铁过量，过量的铁与生成的 Fe3继续反应，生成 Fe2。8某溶液中有Mg2、Fe2、Al3、Cu2等离子，向其中加入过量的NaOH 溶液后，过滤，将滤渣高温灼烧并将灼烧后的固体投入到过量的稀盐酸中，所得溶液与原溶液相比，溶液中大量减少的阳离子是()AMg2、Fe2CAl3BFe2、Al3DCu2解析：选 B。该溶液中加入过量的 NaOH 溶液后：Mg2Mg(OH)2、Fe2Fe(OH)2、Al3AlO2、Cu2Cu(OH)2；过滤后滤渣中含有Mg(OH)2、Fe(OH)2、Cu(OH)2；高温灼烧后 Mg(OH)2MgO、Fe(OH)2Fe2O3、Cu(OH)2CuO；将 MgO、Fe2O3、CuO 投入过量盐酸后生成 Mg2、Fe3、Cu2，故应选择 B。9(2015高考北京卷)在通风橱中进行下列实验：步骤Fe 表面产生大量无色气现象泡，液面上方变为红棕色下列说法不正确的是()A中气体由无色变红棕色的化学方程式：2NOO2=2NO2B中的现象说明 Fe 表面形成致密的氧化层，阻止Fe 进一步反应C对比、中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓 HNO3D针对中现象，在 Fe、Cu 之间连接电流计，可判断Fe 是否被氧化解析：选 C。A.铁放入稀 HNO3中发生反应 Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O，NO 逸出，遇到 O2生成 NO2，气体由无色变为红棕色。B.铁放入浓 HNO3中，在常温下会钝化，即在 Fe 表面形成致密的氧化层，阻止 Fe 进一步反应。C.浓 HNO3的氧化性强于稀 HNO3。D.在铁、铜之间连接一个电流计，根据电子的流向(与电流方向相反)，可判断铁是否被氧化。若电子由铁移动到铜，则铁被氧化。二、非选择题10(10 分)在 FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下：.向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液；.向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时鼓入足量的空气。(1)FeCl3溶液蚀刻铜箔反应的离子方程式为_。(2)过程加入铁屑的主要作用是_，分离得到的固体主要成分是_，Fe 表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止Fe、Cu 接触后，其表面均产生红棕色气泡从固体中分离出铜需采用的方法是_。(3)过程中发生反应的化学方程式为_。解析：FeCl3溶液蚀刻铜箔的离子方程式为 2Fe3Cu=2Fe2Cu2，得到的废液中含有 FeCl3、CuCl2、FeCl2。答案：(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)反应掉 FeCl3、CuCl2Fe、Cu加入足量稀盐酸后过滤(3)4FeCl24Ca(OH)2O22H2O=4Fe(OH)34CaCl211(14 分)根据下列转化关系，回答有关问题。(1)浅绿色溶液 D 主要成分的化学式为_，试剂 1 是_。(2)下列物质不能作为试剂2 的是_(填序号)。aCl2B新制氯水c硝酸dS(3)固体 A 溶于稀盐酸的化学方程式为_。(4)溶液 C 到溶液 F 红色加深的原因是_。(5)某同学在实验时向 E 中加入了过量的一种固体物质，发现淡黄色褪去，现对褪色原因进行探究。提出你的假设：_；为了对你所提出的假设进行验证，你设计的实验方案是_。解析：从框图可知，Fe 和稀盐酸反应生成 FeCl2溶液，FeCl2溶液呈浅绿色，即 D 的主要成分为 FeCl2，加入试剂 2 后变为棕黄色溶液 E，联想最终变成深红色溶液F(硫氰化铁溶液)，可以推断溶液 E 的主要成分为 Fe3，试剂 2 为强氧化剂，S 不符合条件。Fe 与 H2O(g)反应生成固体 Fe3O4，Fe3O4与盐酸反应的化学方程式为 Fe3O48HCl=2FeCl3FeCl24H2O，所以溶液 B 为 FeCl3和 FeCl2的混合溶液，加入试剂 1(KSCN 溶液，合理即可)后，Fe3变成 Fe(SCN)3，加入试剂 2(强氧化剂)，Fe2被氧化为 Fe3，并进一步转化为 Fe(SCN)3，所以溶液红色加深。答案：(1)FeCl2KSCN 溶液(合理即可)(2)d(3)Fe3O48HCl=2FeCl3FeCl24H2O(4)溶液中的 Fe2被氧化剂氧化成 Fe3，使 Fe3浓度增大，从而生成更多的 Fe(SCN)3使红色加深(5)加入还原剂将 Fe3还原用胶头滴管取少量淡黄色褪去后的溶液于试管中，滴加少量 KSCN 溶液，再加入几滴氯水。如果溶液开始不出现红色，加氯水后出现红色，则说明假设正确；若溶液不变红色，则假设不正确12(14 分)Fe3O4是重要的化学试剂，铁粉在氧气中燃烧是制取 Fe3O4最为常见和快捷的方法。图 1 是制取四氧化三铁的系列装置，A 装置用于制取二氧化碳气体，并要求气流稳定，流速可控，反应随关随停。请回答下列问题：(1)图 2 中仪器 a 的名称是_。(2)根据题目要求，在图 2 中最好选择_(填序号)作为 A 装置。(3)对图 2 中装置进行气密性检查的方法是_。(4)在 B 装置中发生的主要反应的化学方程式是_。(5)当产生的气体与事先预热的铁粉接触时