（全国通用）高考化学二轮热点题型归纳与变式演练 专题37 有关铁及其化合物的综合实验探究（解析+原卷）学案

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【题型一】 有关铁单质参与的实验……………………………………………………………………1
【题型二】 氢氧化物的制备的实验……………………………………………………………………6
【题型三】 Fe2＋和Fe3＋的检验的实验……………………………………..…………………………10
【题型四】 高铁酸盐的制备…………………………………………………………………..………17
二、最新模考题组练……………………………………………………………………………………………22
【题型一】 有关铁单质参与的实验
【典例分析】
1．某学习小组探究铁与氯气在不同条件下的反应及产物｡
资料：高于300℃时升华
（1）将铁粉放入氯水中，铁粉溶解，无气泡产生｡
①经检验氯水呈酸性，原因是___________(用化学方程式表示)｡
②依据实验现象，判断氯水中与反应的微粒可能为___________｡
（2）湿润的与的反应：
①实验I，经检验产物中有，推测其形成的可能原因：
a：铁和氯气直接化合生成，其反应为：___________｡
b：｡
②实验II，___________(填操作和现象)，A中产物含+3价铁｡
（3）干燥的与的反应：
实验III中有大量剩余，实验IV几乎无剩余，原因是___________｡
【答案】
（1） 、、
（2） 向A中加水，取少量A中溶液，滴入溶液，溶液变红
（3）III中铁与氯气反应产生的氯化物膜覆盖在铁丝表面，使铁与氯气不能接触；IV中反应温度高，生成的升华，铁与氯气继续接触反应
【解析】
（1）①氯气溶于水，发生，使溶液显酸性；
答案：；
②铁粉放入氯水中，铁粉溶解，无气泡产生，可能是Fe与Cl2反应，也可能是Fe与HClO反应生成FeCl3和H2O；也可能是Fe与ClO-反应生成FeCl3和H2O；
答案Cl2、HClO、ClO-；
（2）①铁和氯气直接化合生成，其反应为：；
答案：；
②取少量生成物于试管中，加蒸馏水溶解，然后滴加KSCN溶液，若溶液显血红色，说明含有＋3价Fe；
答案：，取少量生成物于试管中，加蒸馏水溶解，然后滴加KSCN溶液，若溶液显血红色，说明含有＋3价Fe；
（3）对比实验III和IV的实验现象，III中铁与氯气反应产生的氯化物膜覆盖在铁丝表面，使铁与氯气不能接触；IV中反应温度高，生成的升华，铁与氯气继续接触反应。
【提分秘籍】
有关铁单质参与的实验
(1)Fe与C l2、S反应的化学方程式：2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up14(点燃))2FeCl3；Fe＋Seq \(=====,\s\up14(△))FeS
(2)Fe与水蒸气反应的化学方程式：3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up14(高温))Fe3O4＋4H2
(3)与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式，下同)。
①Fe与过量稀HNO3的反应：
Fe＋NOeq \\al(－,3)＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
②Fe与少量稀HNO3的反应：
3Fe＋2NOeq \\al(－,3)＋8H＋===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
(4)Fe与FeCl3溶液的反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
【变式演练】
1．某学校实验小组欲探究硫粉与铁粉的反应，并验证反应后的产物中铁元素的化合价，如图是铁粉和硫粉反应的装置图。
(1)将硫粉和铁粉按物质的量之比1∶1充分混合。
(2)按装置图将仪器连接好。
(3)____________。
(4)将混合物均匀地放在硬质玻璃管内。
(5)接通电源，将电压指示盘调到35 V，电炉丝很快变红，并引发左边混合物发生反应。关闭电源。
(6)将反应后的混合物冷却后加入稀硫酸中，然后取上层清液滴加硫氰酸钾溶液验证产物中铁元素的化合价。
（思考探究）
(1)步骤(3)中缺少的实验操作是什么？____。
(2)关闭电源后，反应仍继续进行的原因是什么？_____________。
(3)将盛有NaOH溶液的瓶中A、B导管位置反接是否可以？为什么？______________。
(4)某同学认为，若Fe粉与S粉反应产物中铁元素的化合价是＋2价，则上述步骤(6)中的溶液不变红，你认为他的说法正确吗？__________________。
【答案】检查装置的气密性 Fe粉与S粉反应是放热的，且放出的热量能使反应继续进行至反应完全 不可以，若反接会使NaOH溶液回流至未完全冷却的玻璃管中，而使玻璃管炸裂 不正确，因为反应未隔绝空气，空气中的O2参与反应会干扰实验结果
【详解】
(1)从以上分析可知，步骤(3)中缺少的实验操作是检查装置的气密性。答案为：检查装置的气密性；
(2)关闭电源后，反应仍继续进行，说明Fe粉与S粉反应是放热的，且放出的热量能使反应继续进行至反应完全。答案为：Fe粉与S粉反应是放热的，且放出的热量能使反应继续进行至反应完全；
(3)将盛有NaOH溶液的瓶中A、B导管位置反接，此操作不可以，因为若反接会使NaOH溶液回流至未完全冷却的玻璃管中，而使玻璃管炸裂。答案为：不可以，若反接会使NaOH溶液回流至未完全冷却的玻璃管中，而使玻璃管炸裂；
(4)某同学认为，若Fe粉与S粉反应产物中铁元素的化合价是＋2价，则上述步骤(6)中的溶液不变红，他的说法不正确，因为反应未隔绝空气，空气中的O2参与反应会干扰实验结果。答案为：不正确，因为反应未隔绝空气，空气中的O2参与反应会干扰实验结果。
【题型二】 氢氧化物的制备的实验
【典例分析】
1．用下面三种方法均可制得Fe(OH)2白色沉淀。
方法一 用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入__________。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是_______________________________
________________________________________________________________________。
方法二 在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是_____________________________________________。
(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是_______________________________________________。
(3)为了制得Fe(OH)2白色沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是_________________________________________________________________。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，理由是_____________________
________________________________________________________________________。
方法三 利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，如右图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。
(1)a电极的材料应为__________，电极反应式为______________________________。
(2)电解液c可以是__________(填编号)。
A．纯水 B．NaCl溶液
C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液
(3)d为苯，其作用是________________，在加入苯之前对电解液c应作何简单处理？________________________________________________________________________。
(4)为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是
________(填编号)。
A．改用稀H2SO4作电解液
B．适当增大电源的电压
C．适当减小两极间的距离
D．适当降低电解液的温度
(5)若c用Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为__________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】
方法一 (1)稀H2SO4、铁屑 (2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化
方法二 (1)稀H2SO4和铁屑 (2)NaOH溶液 (3)检验试管Ⅱ出口处排出的H2的纯度，当排出的H2已经纯净时再夹紧止水夹 (4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，故外界O2不易进入
方法三 (1)Fe Fe－2e－===Fe2＋ (2)BC
(3)隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化
加热煮沸，排出溶解的O2 (4)BC (5)白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色
【解析】
方法一 Fe2＋易水解，要加入稀H2SO4防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加铁粉，将被氧化生成的Fe3＋还原成Fe2＋。气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2变少。
方法二 两支试管，试管Ⅱ是开口式，无法用产生的气体将试液压入试管Ⅰ中，所以制取FeSO4应在试管Ⅰ中，而在试管Ⅱ中盛不含O2的NaOH溶液。当Fe与稀H2SO4放入试管Ⅰ后，产生的H2可以从试管Ⅰ内短管处排出，从而排尽试管Ⅰ内空气。再经过止水夹通入试管Ⅱ中，排尽试管Ⅱ内空气。然后关闭止水夹，试管Ⅰ内产生的H2无法逸出，造成管内压强增大，将试管Ⅰ内FeSO4溶液通过长导管压入试管Ⅱ内，在此过程中，液体都处于H2环境，从而避免了被空气中的O2氧化，使得Fe(OH)2能保存更长时间。
方法三 电解时阳极Fe－2e－===Fe2＋，阴极上2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，或电解质溶液能直接提供OH－。当Fe2＋与OH－接触时Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，当电解液选用NaOH溶液时，在阳极处立即产生白色沉淀，当选其他溶液时，只有迁移后两者相遇时才能产生沉淀(大约在电池中部)；当反接电源后，阳极4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，产生的O2立即把Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3。
【提分秘籍】
氢氧化物的制备的实验
1.氢氧化铁胶体的制备
利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用饱和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＋3H2Oeq \(=====,\s\up14(△))Fe(OH)3(胶体)＋3HCl。
2.制备Fe(OH)2常用的三种方法
(1)有机覆盖层法
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NaOH溶液混合，这样可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。
【变式演练】
1．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)。
答案：①②③⑤
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)2＋O2＋2H2O=== 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。①②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；③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；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④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。
【题型三】 Fe2＋和Fe3＋的检验的实验
【典例分析】
1．某兴趣小组探究久置的FeSO4溶液是否变质，请你与他们一起完成，并回答问题。
（1）猜想待测溶液中铁元素的价态有三种可能：
①只有Fe2+；②只有Fe3+；③____。
（2）设计实验，验证猜想
①取少量待测液装入试管，滴加2滴____溶液，溶液变红色，说明含有Fe3+。
②另取少量待测液装入试管，先滴加氯水，再滴加NaOH溶液，产生红褐色沉淀，____(填“能”或“不能”)说明含有Fe2+。
③再另取少量待测液装入试管，滴加2滴KMnO4酸性溶液，溶液紫红色褪去，说明溶液中存在____。
（3）得出结论：
①该久置的FeSO4溶液已经部分变质，含有Fe2+和Fe3+。
②亚铁盐具有____，因此在保存亚铁盐溶液时可加入少量铁粉，原因是____(用离子方程式表示)。
【答案】
（1）既有Fe2+，又有Fe3+
（2）KSCN 不能 Fe2+
（3）还原性 2Fe3++Fe=3Fe2+
【分析】
本题是一道考查二价铁的还原性和三价铁的氧化性的问题，溶液中二价铁可以用二价铁的还原性来证明，使高锰酸钾溶液褪色，溶液中三价铁可以和硫氰化钾反应使溶液变成血红色，从而证明三价铁的存在；另外二价铁和氯水反应生成三价铁，再加入氢氧化钠生成红褐色的沉淀，从而证明二价铁的存在，以此解题。
（1）铁的常见价态有三种，硫酸亚铁可能没有变质，可能变质一部分，也可能完全变质，当变质一部分的时候溶液中是既有Fe2+，又有Fe3+；
（2）①三价铁和硫氰化钾相遇溶液显红色，故可以用KSCN溶液检验；
②溶液中如果含有三价铁，则先滴加氯水，再滴加NaOH溶液，也会产生红褐色沉淀，故产生红褐色沉淀不能说明含有Fe2+；
③二价铁有还原性，可以被高锰酸钾酸性溶液氧化，故高锰酸钾酸性溶液褪色说明溶液中有Fe2+；
（3）亚铁离子有还原性容易被空气中的氧气氧化，三价铁可以和铁单质反应生成二价铁，从而防止二价被氧化为三价铁，相应的方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+；
【提分秘籍】
Fe2＋和Fe3＋的检验的实验
(1)用KSCN溶液和氯水
（1）红，红
(2)用NaOH溶液
检验Fe3＋也可用苯酚溶液，在FeCl3溶液中滴加苯酚溶液，溶液变紫色。
(3)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe2＋、Fe3＋的检验
eq \x(混合溶液)eq \(―――――→,\s\up17(滴加KSCN溶液))溶液变____色，说明含有Fe3＋；
eq \x(混合溶液)eq \(――――→,\s\up17(滴加酸性),\s\d15(KMnO4溶液))酸性KMnO4溶液______色褪去，说明含有Fe2＋。
（3）红，紫红
(4)Fe2＋的特征检验
待检溶液eq \(――――――→,\s\up17(K3[Fe(CN)6]溶液))产生____________，说明溶液中含有Fe2＋，反应的离子方程式为3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓。
蓝色沉淀
【变式演练】
1．硫氰是一种拟卤素，性质与卤素单质相似，其氧化性介于和之间。
资料：①中S、C、N元素的化合价依次为：-2价、+4价、-3价。
②的性质类似卤素离子，能被氧化为黄色的，可聚合为红色的。
③。
现有如下探究：
Ⅰ．探究对KSCN溶液检验的影响：
（1）写出实验1中第i步的离子方程式___________。
甲同学猜想第ii步出现的异常现象是由于溶液中的干扰了检验的现象。
该同学又继续进行如下实验
（2）经检测，实验2反应后的溶液pH值减小，可能的原因是___________。
（3）由实验2、3可知，实验3中溶液变红的原因是___________。Ⅱ．探究浓硝酸与KSCN溶液的反应
[实验一]浓硝酸与KSCN溶液反应
（4）向浓硝酸中滴加KSCN溶液，溶液立即变红是因为生成了___________(填化学式)。
[实验二]浓硝酸与KSCN溶液反应产物
a．将实验一ii中的气体通入和NaOH的混合溶液中，有白色沉淀生成。
b．过滤、洗涤白色沉淀，取少量于试管中，加入适量的稀盐酸，沉淀完全溶解，再滴加少量溴水，观察溴水是否褪色。
c．另取少量实验一i中试管内的溶液加入溶液，产生大量白色沉淀。
（5）a中，和NaOH混合溶液浓度较小时可能不会产生白色沉淀，原因是___________。
（6）通过b可以证实红棕色气体中是否含有。若含有，溴水会褪色，则褪色的原因是___________(用离子方程式表示)，溴水不褪色则不含。
（7）也可与KSCN溶液反应，完全转化为无毒无害物质，请写出被氧化的离子方程式___________。
【答案】
（1）
（2）部分与水反应生成酸
（3）与产生白色沉淀的同时生成，被氧化为，，所以溶液变红
（4）
（5）溶于水形成硝酸，溶解了白色沉淀
（6）或
（7）
【分析】
I．Fe2(SO4)3溶液因含Fe3+呈黄色，加入铜粉后发生Cu+2Fe3+= 2Fe2++Cu2+，溶液逐渐变为蓝色；取少量i中清液于试管中，滴加2滴0.2ml/LKSCN溶液，发生了2Cu2＋＋4SCN-=2CuSCN↓(白色)＋(SCN)2(黄色)，(SCN)2将亚铁离子氧化为铁离子，发生Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，所以溶液变红，振荡后SCN-和Cu2＋充分接触，又发生2Cu2＋＋4SCN-=2CuSCN↓(白色)＋(SCN)2(黄色)，产生白色沉淀，同时由于SCN－被消耗，Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3逆向移动，红色消失；
由实验2可知发生了铜离子和硫氰酸根离子发生了2Cu2＋＋4SCN-=2CuSCN↓(白色)＋(SCN)2(黄色)，(SCN)2溶于水导致上层溶液呈黄色；
通过实验3，验证了实验1中的ii的结论；
II．浓硝酸有强氧化性，浓硝酸中加入KSCN后，SCN-被浓硝酸氧化为(SCN)2，(SCN)2聚合为红色的(SCN)x，溶液迅速变红；静置一段时间后剧烈反应，红色迅速褪去可能是浓硝酸氧化了(SCN)x所致。
（1）加入Cu粉后溶液逐渐变蓝，说明生成了铜盐，因此发生Cu+2Fe3+= 2Fe2++Cu2+；
（2）根据实验2的现象，开始时溶液呈绿色，一段时间后开始出现白色沉淀，上层溶液变为黄色，说明发生了2Cu2＋＋4SCN-=2CuSCN↓(白色)＋(SCN)2(黄色)，(SCN)2性质与卤素单质相似，部分(SCN)2与水反应生成酸，溶液pH值减小；
（3）由分析可知Cu2＋与SCN－产生白色CuSCN的同时生成(SCN)2，Fe2＋被(SCN)2氧化为Fe3＋，Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，所以溶液变红；
（4）由分析可知浓硝酸中滴加KSCN溶液，溶液立即变红是因为SCN-被氧化为黄色的(SCN)2，(SCN)2聚合为红色的(SCN)x；
（5）实验一中产生红棕色气体，因此混合气体中有大量的NO2使溶液呈酸性，和NaOH浓度较小时，开始产生的白色BaCO3沉淀溶解；
（6）通过b可以证实红棕色气体中是否含有，若含有，发生反应或，溴水会褪色，溴水不褪色则不含；
（7）也可与KSCN溶液反应，完全转化为无毒无害物质，被氧化生成硫酸钾、硫酸、二氧化碳、氮气和水，反应的离子方程式为。
【题型四】 高铁酸盐的制备
【典例分析】
1．实验小组制备高铁酸钾并探究其性质。
资料：为紫色固体，微溶于溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生，在碱性溶液中较稳定。
(1)制备(夹持装置略)
①A为氯气发生装置，其中盛装浓盐酸仪器的名称是_______。A中反应的离子方程式为_______。
②请在B方框内将除杂装置补充完整，并标明所用试剂_______。
③C中得到紫色固体和溶液。C中主要反应的化学方程式为_______。
(2)探究的性质
①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有。为证明是氧化了而产生，设计以下方案：
由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有的离子为_______，但该离子的产生不能判断一定是将氧化，该离子还可能由_______产生(用离子方程式表示)。
②根据的制备实验得出：氧化性_______(填“＞”或“＜”)，而方案Ⅱ实验表明，和的氧化性强弱关系相反，原因是_______。
③资料表明，酸性溶液中的氧化性，验证实验如下：将溶液b滴入和足量的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色，该现象能否证明氧化性。若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。理由或方案：_______。
【答案】(1) ①分液漏斗 ② ③ (2) ①Fe3+ ② ＞ 溶液的酸碱性不同 ③ 能，在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2，溶液浅紫色一定是的颜色。
【分析】
装置A制备氯气，装置B净化氯气，通入装置C中与氢氧化铁反应制备高铁酸钾，装置D用来吸收尾气，据此解答。
【解析】
(1)①A为氯气发生装置，其中盛装浓盐酸仪器的名称是分液漏斗。高锰酸钾溶液和浓盐酸反应生成氯化锰、氯化钾、氯气和水，故A中反应的离子方程式为：。
②制备的氯气中含有少量挥发出来的HCl气体，用饱和食盐水除去氯气中的HCl气体，则除杂装置为：。
③C中得到紫色固体为高铁酸钾，氯气与氢氧化钾和氢氧化铁反应生成高铁酸钾、氯化钾和水，反应的化学方程式为：。
(2)①方案Ⅰ中，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色可知a中含有Fe3+，Fe3+产生不能判断一定是将Cl−氧化，还可能是在酸性环境下高铁酸钾发生歧化反应生成Fe3+，其离子反应方程式为：。
②制备的反应为：，氯气作氧化剂，其氧化性＞，而与方案Ⅱ实验的Cl2和的氧化性强弱关系相反的原因是溶液的酸碱性不同。
③该实验现象能证明氧化性：，因为在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2，溶液浅紫色一定是的颜色。
【提分秘籍】
高铁酸盐的制备
工业制法
工业上先制得高铁酸钠，然后在低温下向高铁酸钠溶液中加入一定量的KOH就可制得高铁酸钾。制备高铁酸钠的两种方法的主要反应原理如下：
湿法制备：
2Fe(OH)3+3NaClO-+4NaOH-=2Na2FeO4+3NaCl-+5H2O;
2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;
2．干法制备：
2FeSO4 +6Na2O2=2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑
注意：干法制备的反应有时会写成以下形式
FeSO4 +2Na2O2=Na2FeO4++Na2SO4
这是反应条件不同而形成不同反应过程导致的。
3．其他制法:
Fe2O3+3Na2O2=2Na2FeO4+Na2O
2Fe(NO3)3 + 16NaOH + 3Cl2= 2Na2FeO4 + 6NaCl + 6NaNO3 + 8H2O
10NaOH+3Cl2+2Fe(OH)3═2Na2FeO4+6NaCl+8H2O；
电解时阳极发生氧化反应，电极反应方程式为Fe+8OH--6e-═FeO42-+4H2O；
【变式演练】
1．高铁酸盐是优良的多功能水处理剂。K2FeO4为紫色固体，可溶于水，微溶于浓KOH溶液，难溶于有机物；在0～5℃、强碱性溶液中比较稳定，在酸性、中性溶液中易分解放出O2。某实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并测定产品纯度。回答下列问题：
I.制备K2FeO4：装置如下图所示，夹持、加热等装置略。
(1)仪器a的名称是_______，装置B中除杂质所用试剂是_______。
(2)A中发生反应的离子方程式为_______。
(3)C中反应为放热反应，而反应温度须控制在0～5℃，采用的控温方法为__，反应中KOH必须过量的原因是__。
(4)写出C中总反应的离子方程式：_______。C中混合物经重结晶、有机物洗涤纯化、真空干燥，得到高铁酸钾晶体。
II.K2FeO4产品纯度的测定
准确称取1.00 g制得的晶体，配成250 mL溶液，准确量取25.00 mL K2FeO4溶液放入锥形瓶，加入足量CrCl3和NaOH溶液，振荡，再加入稀硫酸酸化后得Fe3+和，滴入几滴二苯胺磺酸钠作指示剂，用0.0500 ml/L(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点(溶液显浅紫红色)，平行测定三次，平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液28.00 mL。
(5)根据以上数据，样品中K2FeO4的质量分数为_______。若(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液部分变质，会使测定结果_______(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
【答案】(1)圆底烧瓶 饱和食盐水 (2)2 Cl-+MnO2+4H+ Mn2++Cl2↑+2H2O (3)冰水浴 K2FeO4在强碱性溶液中比较稳定 (4)3Cl2+2Fe3++16OH-=2+6Cl-+8H2O (5) 92.4% 偏高
【解析】(1)仪器a是圆底烧瓶；装置B是为了除去氯中的氯化氢，则装置B中所用试剂是饱和食盐水；
(2)装置A中，MnO2和浓盐酸在加热的条件下反应生成氯化锰、氯气和水，离子方程式为MnO2+4H+ Mn2++Cl2↑+2H2O；
(3)C中反应为放热反应，而反应温度须控制在0～5℃，采用的控温方法为冰水浴降温；由于K2FeO4在强碱性溶液中比较稳定，故反应中KOH必须过量；
(4)装置C中Cl2和FeCl3在碱性条件下反应生成和KCl和水，离子方程式为：3Cl2+2Fe3++16OH-=2+6Cl-+8H2O；
(5)足量CrCl3和NaOH溶液形成CrO2-，CrO2-++2H2O=Fe(OH)3↓+CrO42-+OH-，6Fe2++ +14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，得到定量关系为： ，则n=，250ml溶液中含有 ml ×= 测定该样品中K2FeO4的质量分数为；若(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液部分变质，所耗(NH4)2Fe(SO4)2的体积偏大，带入关系式的数据偏大，使测定结果偏高。
1．实验小组利用原电池研究物质性质。
（实验1）某学习小组探究浓硝酸或稀硝酸与铁的反应。
(1)取少量Ⅰ中溶液，加入KSCN溶液，_______(填现象)，说明产生了Fe3+；Ⅰ中Fe表面产生大量无色气泡的化学方程式为_______。
(2)Ⅱ中现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应。说明浓硝酸具有_______性。
（实验2）探究铝片做电极材料时的原电池反应，设计下表中装置进行实验并记录。
(3)实验2中，电解质溶液为盐酸，镁条做原电池的_______极。
（实验3）将实验2中的电解质溶液换为NaOH溶液进行实验2。
(4)该小组同学认为，此时原电池的总反应为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，据此推测实验现象为_______，负极反应为_______。
【答案】(1)溶液变红 Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO+2H2O (2) 强氧化 (3) 负 (4) 电流表指针向左偏转，Mg表面有气泡 Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O
【分析】Ⅰ中：Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色，说明Fe与稀硝酸反应生成NO，生成的NO遇到空气被氧化为红棕色的二氧化氮；II中：连接导线，一段时间后Fe表面产生红棕色气泡，而后停止，Cu表面始终产生红棕色气泡，原因应是开始时Fe在浓硝酸中钝化，此时铜直接与浓硝酸反应生成NO2，随着硝酸变稀，Fe不再钝化，形成原电池，Fe较活泼，所以为负极，Cu为正极。
【解析】(1)Fe3+与KSCN溶液反应显血红色，所以加入KSCN溶液，溶液变红说明产生Fe3+；Ⅰ中Fe表面产生大量无色气泡是因为Fe与稀硝酸反应生成NO，化学方程式为Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO+2H2O；
(2)Fe表面形成致密的氧化层，说明浓硝酸具有强氧化性，可以使Fe钝化；
(3)Mg比Al活泼，电解质为稀盐酸，Mg优先被氧化，所以Mg条作原电池的负极；
(4)根据总反应可知此时Al被氧化作负极，Mg为正极，所以现象为：电流表指针向左偏转，Mg表面有气泡；负极为Al被氧化结合氢氧根生成偏铝酸根的反应，即Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O。
2．铁与浓硫酸的实验
利用下列实验研究铁与浓硫酸的反应(夹持装置已略去，气密性已检验)。
(1)实验Ⅰ中体现了浓硫酸的_______(填“氧化性”或“还原性”)。
(2)实验Ⅱ中，能够证明生成了SO2的证据是_______。
(3)实验Ⅱ中，可以使用_______吸收尾气。
(4)实验Ⅰ和Ⅱ中，实验现象不同的原因是_______。
【答案】(1)氧化性 (2) 品红溶液褪色(3) 碱液 (4) 温度不同
【解析】(1)实验Ⅰ中铁片表面迅速变暗，说明铁和浓硫酸发生了反应，之后无明显变化，则铁被钝化，铁的表面产生了一层致密的氧化物保护膜，体现了浓硫酸的氧化性。
(2)二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，故实验Ⅱ中，能够证明生成了SO2的证据是品红溶液褪色。
(3)二氧化硫是酸性氧化物，能够和碱反应生成盐和水，故实验Ⅱ中，可以使用碱液吸收尾气。
(4)实验Ⅰ和Ⅱ相比较 ，主要是铁和浓硫酸反应的温度不同，常温下钝化，高温下反应 。
3．铁与高温水蒸气反应的实验
某研究性学习小组请你参与“研究铁与水反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究。
探究一：设计如图所示装置进行“铁与水反应”的实验(夹持仪器略)。
(1)硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为____。
(2)反应前A中投放碎瓷片的目的是____。
探究二：设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分。
待硬质玻璃管B冷却后，取少许其中的固体物质溶于稀硫酸后，将所得溶液分成两份。
(3)一份滴加几滴KSCN溶液。若溶液变红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为____(填序号)。
①一定有Fe3O4 ②一定有Fe ③只有Fe3O4 ④只有Fe
(4)另一份用胶头滴管滴加酸性KMnO4溶液，若溶液褪色，可以证明溶液中存在___(填离子符号)。
【答案】(1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 (2)防止暴沸 (3) ① (4) Fe2+
【解析】(1)硬质玻璃管B中铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，发生反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。
(2)反应前A中投放碎瓷片的目的是防止暴沸；
(3)滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红色，说明溶液中含有Fe3+，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为一定有Fe3O4，选①；
(4) Fe2+具有还原性，滴管滴加酸性KMnO4溶液，若溶液褪色，说明含有还原性的Fe2+。
4．如下图所示，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 ml·L－1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瓶中发生的反应为___________________________。
【答案】(1)铁屑 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)打开
(3)待A装置反应一段时间后关闭止水夹a，将FeSO4溶液压入B中进行反应
(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
【解析】Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，产生的H2将Fe2＋压入B中，Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；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4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。因此，要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气。
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)。


答案：①②③⑤
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)2＋O2＋2H2O===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。①②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；③的原理为铁做阳极产生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；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④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。
6．制取Fe(OH)3胶体的两个方案如下：
方案一：
方案二：
①方案_______能够制得胶体，胶体区别于溶液和悬浊液的本质特征为_______，检验方案一是否成功的方法为_______；
②将Fe(OH)3胶体缓缓加入过量稀盐酸中，溶液由无色变为黄色，反应的离子方程式为___。
【答案】一 分散质粒子直径的大小 利用丁达尔现象，用一束光射向胶体溶液，若形成光亮通路，则是胶体 Fe(OH)3+3H+＝Fe3++3H2O
【解析】①氢氧化铁胶体的制备方法：向沸腾的蒸馏水中逐滴加入1～2mL饱和氯化铁溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热，就会得到氢氧化铁胶体，则方案一能够制得氢氧化铁胶体，胶体区别于溶液和悬浊液的本质特征为分散质粒子直径的大小，检验方案一是否成功的方法为：利用丁达尔现象，用一束光射向胶体溶液，若形成光亮通路，则是胶体，故答案为：一；分散质粒子直径的大小；利用丁达尔现象，用一束光射向胶体溶液，若形成光亮通路，则是胶体；
②盐酸使Fe(OH)3胶体发生聚沉，生成红褐色沉淀，继续加入盐酸，会发生酸碱中和反应，生成氯化铁和水，此反应的离子方程式是Fe(OH)3+3H+＝Fe3++3H2O，故答案为：Fe(OH)3+3H+＝Fe3++3H2O。
7．将少量饱和溶液分别滴加到下列物质中，得到三种分散系，完成相关问题：
甲：饱和溶液滴加到冷水中；
乙：饱和溶液滴加到NaOH溶液中；
丙：饱和溶液滴加到沸水中。
(1)将丙继续加热煮沸得到红褐色透明液体，反应的化学方程式为___________。
(2)用最简单的方法判断丙中是否成功制备胶体，请写出相关的操作、现象和结论___________。
(3)向经过检验后的丙中逐滴加入稀盐酸，会出现一系列变化，但最终得到和甲相同的溶液，写出该过程发生反应的离子方程式：___________。
(4)在氯化铁溶液、氢氧化铁胶体、氢氧化铁悬浊液三种分散系中，分散质粒子直径最小的是___________，最大的是___________，氢氧化铁胶体分散质粒子直径大小介于___________之间。
【答案】(1) (2) 将丙中的物质置于暗处，用激光笔(或手电筒)照射，在与光束垂直的方向观察，若液体中有一条光亮的“通路”，则说明胶体已经制备成功 (3) Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O (4) 氯化铁溶液 氢氧化铁悬浊液 1~100 nm
【解析】
(1) 继续加热煮沸得到红褐色透明Fe(OH)3液体,化学反应方程式为：，故答案为：；
(2) 检验丙中是否成功制备胶体的方法是 将丙中的物质置于暗处，用激光笔(或手电筒)照射，在与光束垂直的方向观察，若液体中有一条光亮的“通路”，则说明胶体已经制备成功，故答案为：将丙中的物质置于暗处，用激光笔(或手电筒)照射，在与光束垂直的方向观察，若液体中有一条光亮的“通路”，则说明胶体已经制备成功；
(3) 饱和溶液滴加到沸水中生成，加入盐酸生成，发生反应的离子方程式：Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O，故答案为：Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O；
(4) 溶液分散质粒子直径小于1 nm，浊液分散质粒子直径大于100 nm，胶体分散质粒子直径在1~100 nm之间，分散质粒子直径最小的是氯化铁溶液，最大的是氢氧化铁悬浊液，氢氧化铁胶体分散质粒子直径大小介于1~100 nm之间，故答案为：氯化铁溶液，氢氧化铁悬浊液，1~100 nm。
8．高铁酸钾K2FeO4是倍受关注的一类新型、高效、无毒的多功能水处理剂。实验室用如图所示装置先制备氯气，再制备KClO溶液，并通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。
(1)装置D的作用是_______。
(2)实验过程中，装置A观察到的实验现象是_______。
(3)装置C中发生的反应方程式为_______。
(4)若要制备K2FeO49.9 kg，计算所需Fe(NO3)3的质量______(假设铁元素完全转化到产物中)
【答案】(1)吸收多余的Cl2，防止污染环境 (2) 烧瓶中充满黄绿色气体 (3)2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O (4)9.0kg
【解析】(1)由于Cl2有毒，故多余的Cl2不能直接排放到空气中，故装置D的作用是吸收多余的Cl2，防止污染环境，故答案为：吸收多余的Cl2，防止污染环境；
(2)由分析可知，实验过程中，装置A中有Cl2生成，故可观察到的实验现象是烧瓶中充满黄绿色气体，故答案为：烧瓶中充满黄绿色气体；
(3)由分析可知，装置C中主要先制备KClO，故发生的反应方程式为2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O，故答案为：2KOH+Cl2=KCl+KClO+H2O；
(4)根据铁元素守恒可计算出若要制备K2FeO49.9 kg，所需Fe(NO3)3的质量为：，50ml×180g·ml-1=9000g=9.0kg，故答案为：9.0kg。
9．长期放置的FeSO4溶液易被氧化而变质，某兴趣小组进行了如下实验：
（1）设计实验检验FeSO4溶液的变质程度
①将上述方案补充完整___________、___________、___________
②若要使部分变质的FeSO4复原，方法是___________。(写离子反应方程式)
（2）利用部分变质的FeSO4溶液制备Fe2O3
①填写下列各空：a．___________b．___________c．___________d．___________e．___________
②若100mL该变质溶液制得1.6gFe2O3，则变质前FeSO4溶液的浓度为___________。
（3）FeSO4可用作补铁剂，使用时建议与维生素C同服，同学甲猜测维生素C可将Fe3+转化为Fe2+，以利于人体吸收。为了验证这一猜想，设计了如下实验：
由上述实验能否得出“维生素C可将Fe3+转化为Fe2+”的结论？请说明理由___________。
【答案】
（1）溶液变红 取待检测液于试管中，向其中滴加少量酸性高锰酸钾溶液 紫色褪去 2Fe3++Fe=3Fe2+
（2）H2O2 NaOH 加热 Fe2(SO4)3 Fe(OH)3 0.2 ml/L
（3）不能，维生素C可能过量，也可使高锰酸钾溶液褪色，则无法说明一定有Fe2+生成
【解析】（1）①要想证明FeSO4溶液部分变质，需要证明溶液中含有Fe3+和Fe2+；步骤1中，向待测液中加入KSCN溶液，溶液变为血红色，说明溶液中含有Fe3+；步骤2中，向待测液中加入酸性KMnO4溶液，酸性KMnO4溶液褪色，说明溶液中含有Fe2+；
②若要使变质的FeSO4溶液复原，就要溶液中的Fe3+变为Fe2+，可以向溶液中加入过量的Fe粉，发生反应：2Fe3++Fe=3Fe2+，然后再经过滤除去剩余的Fe粉即可达到目的；
（2）①利用部分变质的FeSO4溶液制备Fe2O3的路线为：，故试剂a为H2O2，试剂d为Fe2(SO4)3、b为NaOH、e为Fe(OH)3，c为加热；
②n(Fe2O3)==0.01 ml，则在变质前的100 mL FeSO4溶液中，n(FeSO4)=2 n(Fe2O3)=0.02 ml，故原溶液的浓度c(FeSO4)==0.2 ml/L；
（3）该实验现象不能验证猜想，因为维生素C也具有还原性，若维生素C过量，也可使高锰酸钾溶液褪色，则无法说明一定有Fe2+生成。
10．某化学兴趣小组利用下列试剂：铁粉、锌粉、0.1 ml·L-1FeCl3溶液，0.1 ml·L-1FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水、5%H2O2溶液，探究Fe2+、Fe3+的氧化性、还原性，并利用实验结论解决一些问题。
（1）设计实验方案，完成下列表格。
（2）该兴趣小组为说明“Fe2+具有氧化性”，提出了向FeCl2溶液中加入锌粉，观察实验现象的方案，该反应的离子方程式为____。
（3）某反应中反应物与生成物有Fe3+、Mn2+、H+、MnO、H2O和一种未知离子X，已知MnO在反应中得到电子，则X是____。
【答案】（1）(由黄色)变为浅绿色 不变红色或无明显现象 2Fe3++Fe=3Fe2+ 新制氯水(或5%H2O2溶液) 不变红色或无明显现象 变红色 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-(或2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O)
（2）Fe2++Zn=Zn2++Fe
（3）Fe2+
【解析】（1）①向FeCl3溶液中加入Fe粉后，会发生反应：2FeCl3+Fe=3FeCl2，溶液由黄色变为浅绿色，②由于溶液中不含Fe3+，因此加入KSCN溶液后，溶液不会变为红色或无明显现象，③则上述证明Fe3+具有氧化性的离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+；④取少量0.1 ml/LFeCl2溶液，往溶液中加入少量KSCN溶液，再加少量新制氯水(或5%H2O2溶液)，Cl2水(或5%H2O2溶液)将Fe2+氧化为Fe3+，Fe3+与SCN-结合产生Fe(SCN)3，使溶液变为红色，故⑤加入KSCN溶液后，溶液不变红色或无明显现象；⑥加入你选的试剂后，溶液变红色，这证明了Fe2+具有还原性，则⑦体现Fe2+具有还原性的离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-(或2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O)；
（2）该兴趣小组为说明“Fe2+具有氧化性”，提出了向FeCl2溶液中加入锌粉，由于金属活动性：Zn＞Fe，二者发生置换反应：FeCl2+Zn=ZnCl2+Fe，溶液由浅绿色变为无色，该反应的离子方程式为：Fe2++Zn=Zn2++Fe；
（3）某反应中反应物与生成物有Fe3+、Mn2+、H+、、H2O和一种未知离子X，已知在反应中得到电子，则是氧化剂是反应物，Mn2+是还原产物，是生成物，缺项微粒表现还原性，作还原剂，其被氧化为Fe3+，则X是Fe2+，根据电荷守恒可知H+是反应物，H2O是生成物，该反应的离子方程式为：+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，故X是Fe2+。

实验
装置
操作及现象
I
常温时将铁丝伸入A中，铁丝迅速变黑，反应停止后，加入蒸馏水，溶液呈浅绿色｡
II
将红热的铁丝伸入A中，铁丝剧烈燃烧，产生大量棕黄色烟，瓶底铺有棕色粉末｡
实验
装置
操作及现象
III
常温时将铁丝伸入A中，铁丝慢慢变黑，大量气体剩余｡
IV
将红热的铁丝伸入A中，铁丝剧烈燃烧，产生大量棕黄色烟，瓶底铺有棕色粉末｡
实验编号
操作
现象
实验1
i.加入Cu粉后充分振荡，溶液逐渐变蓝；
ii.取少量i中清液于试管中，滴加2滴0.2ml/L KSCN溶液，溶液变
为红色，但振荡后红色迅速褪去并有白色沉淀生成。
实验编号操作现象
操作
现象
实验2
开始时溶液呈绿色，一段时间后开始出现白色沉淀，上层溶液变为黄色。
实验3
无色溶液立即变红，同时生成白色沉淀。
方案Ⅰ
取少量a，滴加溶液至过量，溶液呈红色。
方案Ⅱ
用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加盐酸，有产生。
实验
现象
Ⅰ中：Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色
II中：连接导线，一段时间后Fe表面产生红棕色气泡，而后停止；Cu表面始终产生红棕色气泡
装置
实验现象
装置电流计指针向右偏转，镁条、铝条表面产生无色气泡
实验Ⅰ
实验Ⅱ
铁片表面迅速变暗，之后无明显变化
加热后产生大量气体，品红溶液褪色
实验方案
实验现象
实验结论
步骤1
取待检测液于试管中，向其中滴加KSCN溶液
___________
FeSO4溶液部分变质
步骤2
___________
___________
实验方案
实验现象
取适量 Fe2(SO4)3溶液于试管中，加入维生素C片，振荡溶解后，滴加酸性高锰酸钾溶液。
紫色褪去
探究内容
实验方案
实验现象
解释
Fe3+具有氧化性
取少量0.1 ml/LFeCl3溶液，往溶液中加入足量铁粉，再加入少量KSCN溶液
①加入铁粉后，溶液____；
②加入KSCN溶液后，溶液____；
③体现Fe3+具有氧化性的离子方程式：____；
Fe2+具有还原性
④取少量0.1 ml/LFeCl2溶液，往溶液中加入少量KSCN溶液，再加入____；
⑤加入KSCN溶液后，溶液____；
⑥加入你选的试剂后，溶液____；
⑦体现Fe2+具有还原性的离子方程式：____。