2023版创新设计高考化学（新教材苏教版）总复习一轮课件专题五 金属与人类文明

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【课标要求】　1.结合真实的情境中的应用实例或通过实验探究，了解铁及其重要化合物的主要性质，了解这些物质在生产、生活中的应用。2.结合实例，认识铁及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质，实现物质的转化。
铁元素位于元素周期表中第____周期第____族。
单质铁性质活泼，有较强的还原性
(3)与酸反应(写离子方程式)
(4)与某些盐溶液的反应(写离子方程式)
Fe3＋＋NO↑＋2H2O
3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
【诊断1】 判断下列叙述的正误(正确的划“√”，错误的划“×”)。
(1)铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在( )(2)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2( )(3)铁与硝酸反应一定生成Fe(NO3)3( )(4)可以用铁制容器运输浓硫酸和浓硝酸( )
二、铁的氧化物和氢氧化物
(2)化学性质FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应生成盐和水，如Fe3O4与盐发生反应的离子方程式：________________________________________________________。
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
❶FeO和Fe3O4与稀HNO3反应时，除考虑与H＋反应外，还考虑Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋。❷Fe3O4、Fe2O3、Fe(OH)3与HI反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe3＋被I－还原为Fe2＋。
【诊断2】 判断下列叙述的正误(正确的划“√”，错误的划“×”)。
(1)Fe3O4中Fe的化合价有＋2价和＋3价，因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物( )(2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4，Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3( )(3)Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2＜Fe(OH)3( )(4)向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸，反应的离子方程式是Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O( )
三、Fe2＋、Fe3＋的性质与检验
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：____________________________。
Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(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。
2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋
2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋2H＋＋S↓
3.Fe3＋、Fe2＋的检验
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
【诊断3】 判断下列叙述的正误(正确的划“√”，错误的划“×”)。
(1)溶液中Fe3＋遇SCN－生成红色沉淀( )(2)配制FeSO4溶液时，加入稀硫酸抑制Fe2＋水解，加入铁粉防止Fe2＋被氧化( )(3)Fe2＋、Al3＋、ClO－、Cl－能够大量共存( )(4)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有Fe2＋( )
考点二　Fe2＋和Fe3＋的性质、转化与检验
考点一　铁的单质、氧化物、氢氧化物的性质与应用
考点三　铁元素“价—类”二维图的应用
题组一　铁单质的性质与应用
1.下列氯化物中，既能由金属和氯气直接化合制得，又能由金属和盐酸反应制得的是(　　)
A.CuCl2 B.FeCl2 C.MgCl2 D.FeCl3
解析　铜和氯气反应生成氯化铜，但铜不能和盐酸反应，A错误；铁和氯气反应生成氯化铁，不是氯化亚铁，B错误；镁和氯气反应生成氯化镁，镁和盐酸反应生成氯化镁，C正确；铁和氯气反应生成氯化铁，但铁和盐酸反应生成氯化亚铁，D错误。
2.(2021·试题重组)下列物质的性质描述正确的是(　　)
A.Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3B.Fe高温下与水蒸气反应，生成Fe(OH)2和H2C.除去FeCl2溶液中少量的FeCl3杂质，可以在溶液加过量的铁粉、再过滤D.硫酸铜溶液中加少量的铁粉反应的离子方程式：3Cu2＋＋2Fe===2Fe3＋＋3Cu
解析　Cl2具有强氧化性，铁在Cl2中燃烧只生成FeCl3，A错误；Fe高温下与水蒸气反应，生成Fe3O4和H2，B错误；正确的离子方程式为Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu，D错误。
题组二　铁的氧化物组成的判断
3.准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，则这种铁的氧化物为(　　)
A.Fe3O4 B.Fe2O3C.FeO D.以上都不是
4.有一块铁的氧化物样品，用140 mL 5.0 ml·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 ml 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.Fe2O3 B.Fe3O4 C.Fe4O5 D.Fe5O7
判断铁氧化物组成的方法
题组三　Fe(OH)2的制备
5.(2021·赣州模拟)下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　)
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
解析　因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3，故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气或氧气。装置①是先用Fe粉与稀硫酸反应产生的H2将装置中的空气排尽，然后滴入NaOH溶液，与FeSO4发生复分解反应生成Fe(OH)2，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中，可以达到目的，①正确；②滴入的NaOH溶液会吸收空气中的氧气，与试管中的FeSO4发生复分解反应生成Fe(OH)2和Na2SO4，溶液中有氧气，会氧化Fe(OH)2变为Fe(OH)3，因此会看到沉淀由白色迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，不能达到实验目的，②错误；③中液面上加苯阻止了空气进入，在隔绝空气的环境中NaOH、FeSO4发生复分解反应生成Fe(OH)2和Na2SO4，由于没有空气，Fe(OH)2不能被氧化，能较长时间观察到白色沉淀，③正确；故合理选项是B。
6.如图所示装置，可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化，实验时提供的试剂有铁屑及6.00 ml·L－1的硫酸，NaOH溶液，下列说法错误的是(　　)
A.B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是铁屑B.实验开始时应先将活塞E关闭C.生成Fe(OH)2的操作为关闭活塞E，使A中溶液压入B中D.取下装置B中的橡胶塞，使空气进入，有关反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析　制取硫酸亚铁需要铁屑，所以在烧瓶中应该先加入铁屑，所以A中应预先加入的试剂是铁屑，故A正确；稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气，实验开始时应打开活塞E，用氢气排出装置中的空气，B错误；铁和稀硫酸反应有氢气生成，关闭活塞E，导致A中压强逐渐增大，将FeSO4溶液压入B中进行反应生成氢氧化亚铁，C正确；氢氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，故D正确。
制备Fe(OH)2时防氧化措施的三种常用方法
题组一　Fe2＋和Fe3＋的性质及转化
A.实验①中现象说明有Fe2＋生成B.实验②中现象说明反应后溶液中含有Fe3＋C.实验③水溶液中c(Fe2＋)大于①中c(Fe2＋)D.实验③中再加入4滴0.1 ml·L－1FeCl2溶液，振荡静置，CCl4层溶液颜色无变化
解析　A项，实验①向混合液中有加入K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀，说明混合液中Fe2＋，说明FeCl3与KI反应生成Fe2＋，正确；B项，实验②向混合液中加入KSCN溶液，溶液变红说明混合液中含有Fe3＋，正确；C项，实验①中加入K3[Fe(CN)6]溶液发生反应；3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓，Fe2＋浓度减小，实验③中加入CCl4，CCl4将I2从其水溶液中萃取出来，平衡向正反应方向移动，Fe2＋浓度增大，实验③水溶液中c(Fe2＋)大于实验①中c(Fe2＋)，正确；D项，实验③中再加入4滴0.1 ml·L－1FeCl2溶液，Fe2＋浓度增大，平衡向逆反应方向移动，I2浓度减小，振荡静置，CCl4层溶液颜色变浅，错误。
2.从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如图所示。
则下列说法中正确的是(　　)A.试剂a是铁、试剂b是稀硫酸B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同C.试剂c是氯气，相应的离子方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2＋
❶Fe2＋与Fe3＋的相互转化
❷Fe2＋与Fe3＋相互转化的应用
题组二　Fe3＋、Fe2＋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Fe2＋B.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Fe2＋C.向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋D.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　A项中只能说明原溶液中含有Fe3＋；B项原溶液中可能只有Fe3＋而没有Fe2＋；D项中Fe(OH)2被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。
4.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的最佳顺序为(　　)
①加入足量氯水　②加入足量酸性KMnO4溶液　③加入少量NH4SCN溶液A.①③ B.③② C.③① D.①②③
解析　在该溶液中先加入少量NH4SCN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＋，溶液变成红色。KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不能用酸性KMnO4溶液检验。
检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项
❶检验Fe2＋时不能先加氯水，后加KSCN溶液；也不能将加了KSCN溶液后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN－)。❷Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－会还原酸性KMnO4，有干扰)。❸Fe2＋、Fe3＋同时存在的混合液中检验Fe2＋可用铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}溶液法。
1.(2021·梅州模拟)元素“价—类”二维图是学习元素化合物知识的重要模型，它以元素的化合价为纵坐标，以物质类别为横坐标。如图为铁元素的“价—类”二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是(　　)
A.用铁丝在氧气中燃烧可实现上述转化①B.转化⑤中Na2FeO4可用于自来水消毒杀菌，等物质的量的Na2FeO4是HClO消毒效率的1.5倍C.转化⑦的现象是绿色沉淀转变为红褐色D.加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水可一步实现Fe2O3→Fe(OH)3的转化
解析　A.用铁丝在氧气中燃烧，生成四氧化三铁，不可实现上述转化①，故A错误；B.Na2FeO4可转化为Fe3＋，转移3e－，HClO消毒转化为Cl－，转移2e－，由电子守恒得到，2Na2FeO4～3HClO～6e－，等物质的量的Na2FeO4是HClO消毒效率的1.5倍，故B正确；C.转化⑦的现象是白色迅速沉淀转化为灰绿色，最后转化为红褐色，故C错误；D.加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水不可一步实现Fe2O3→Fe(OH)3的转化，故D错误。
2.化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价—类”二维图。铁元素的“价—类”二维图如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.维生素C能将Fe3＋转化为Fe2＋，该过程中维生素C被氧化B.Fe3O4中铁元素为＋4价C.工业上用CO还原Fe2O3炼铁，该反应为复分解反应D.Fe(OH)2浊液露置于空气中，由白色立即变为红褐色
解析　A.维生素C能将Fe3＋转化为Fe2＋，发生还原反应，维生素C具有还原性，该过程中维生素C被氧化，故A正确；B.Fe3O4中铁的化合价有＋2、＋3价，由化合物化合价代数和为0可知Fe3O4中铁的化合价两个铁原子显＋3价，一个铁原子显＋2价，故B错误；C.工业上用CO还原Fe2O3炼铁，碳元素和铁元素化合价均发生变化，不是复分解反应，故C错误；D.Fe(OH)2浊液露置于空气中，白色迅速变为灰绿色，最后变成红褐色，故D错误。
从“价—类”二维图认识铁及其化合物的转化关系
❶横向变化体现了同价态不同类别(氧化物、碱、盐)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。❷纵向变化体现不同价态同类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。❸斜向变化体现不同价态、不同类别之间物质的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。
微专题11　工艺流程图中杂质Fe2＋和Fe3＋的处理
金属阳离子分离提纯中Fe2＋、Fe3＋的处理方法化工流程题中经常涉及阳离子的分离与除杂，若其他金属阳离子中混有Fe3＋、Fe2＋，需调节溶液的pH，使Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去，但原溶液中的金属阳离子不能形成沉淀。
具体方法如下：(1)除去Zn2＋(或Cu2＋)中混有Fe3＋的方法向混合溶液中加入ZnO、ZnCO3、Zn(OH)2[或CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu(OH)2CO3]中的一种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除杂。(2)除去Zn2＋(或Cu2＋)中混有的Fe2＋的方法先加入氧化剂(如H2O2)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＋。
【典例】(2020·全国卷Ⅲ)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：
Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋
c(Ni2＋)·c2(OH－)＝1.0×10－5×(1×10－5.3)2＝1×10－15.6
解析　由工艺流程分析可得，向废镍催化剂中加入NaOH溶液进行碱浸，可除去油脂，并将Al及其氧化物溶解，得到的滤液①含有NaAlO2，滤饼①为Ni、Fe及其氧化物和少量其他不溶性杂质，加稀硫酸酸浸后得到含有Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋的滤液②，Fe2＋经H2O2氧化为Fe3＋后，加入NaOH调节pH使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀除去，再控制pH浓缩结晶得到硫酸镍的晶体。
工艺流程中把Fe2＋氧化成Fe3＋的方法
1.(2021·合肥一模)某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如图，下列说法正确的是(　　)
A.通氯气主要目的是提高CuCl2·2H2O晶体的产率B.通氯气的操作也可以用滴加双氧水替代
C.调节pH选用的试剂可以是NaOH溶液D.CuCl2·2H2O晶体直接加热可制得CuCl2固体
解析　A.通氯气主要目的是把亚铁离子氧化为铁离子，故A错误；B.双氧水可以把亚铁离子氧化为铁离子，同时还原产物是水，故可以用双氧水替代氯气，故B正确；C.调节pH选用的试剂可以是CuO或Cu(OH)2，不能用NaOH溶液，否则会引入杂质钠离子，故C错误；D.将CuCl2·2H2O晶体加热，铜离子会发生水解，所以应该在氯化氢气氛中加热才能得到CuCl2固体，故D错误。
2.(2021·湖南卷改编)Ce2(CO3)3可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，铈(Ce)主要以CePO4形式存在，还含有
回答下列问题：(1)流程中“聚沉”加入氧化镁的作用是___________________________________________________________________；(2)滤渣Ⅲ的主要成分是____________________________________(填化学式)；(3)加入絮凝剂的目的是__________________________________。
SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2等物质。以独居石为原料制备Ce2(CO3)3·nH2O的工艺流程如图：
调节溶液的pH，使溶液中的Al3＋和Fe3＋生成对应的氢氧化物沉淀而除去
Fe(OH)3、Al(OH)3
吸附沉淀，使沉淀颗粒变大
解析　(1)“聚沉”加入氧化镁的作用是与溶液中的氢离子反应，调节溶液的pH＝5，使溶液中的Al3＋和Fe3＋生成对应的氢氧化物沉淀除去；(2)依据流程分析，氧化镁调节pH＝5，加絮凝剂聚沉，溶液中的Al3＋和Fe3＋生成对应的氢氧化物沉淀除去，对应的滤渣Ⅲ为Fe(OH)3、Al(OH)3；(3)加入絮凝剂，吸附沉淀，使沉淀颗粒变大，便于过滤除去。
微专题12　变价金属的代表——钒、铬、锰
三种常考的变价金属1.钒及其化合物
钒元素的常见价态有＋5、＋4、＋3、＋2，＋5价最为稳定，常见的化合物为V2O5。(1)V2O5有较强的氧化性，可以将浓盐酸氧化成氯气：V2O5＋6HCl(浓)===2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O
【典例】(2020·全国卷Ⅰ)钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以＋3、＋4、＋5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。
该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全)
(4)“沉淀转溶”中，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是________。(5)“调pH”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是__________________________________________________________________。(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是__________________________________________________________________。
NaAlO2＋HCl＋H2O===Al(OH)3↓＋NaCl
利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能完全析出
②陌生氧化还原反应离子方程式的书写。第一步，初步确定反应物和生成物。显性确定：直接从题给信息中确定；隐性确定；根据反应原理分析确定。
第二阶段：除杂提纯阶段。
(3)根据题给信息，确定元素存在形态。
由此可知，滤液②中还存在Mn2＋，另外还有部分Fe3＋和Al3＋。
第三阶段：获得产品阶段。
随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金维生素”。已知钒的原子序数为23，回答下列问题。(1)钒广泛分散于各种矿物中，钾钒铀矿中的钒原子最外层已达到8电子稳定结构，其化学式为K2H6U2V2O15(其中钒元素的化合价为＋5价)，若用氧化物的形式表示，该化合物的化学式为______________________________________。
K2O·V2O5·2UO3·3H2O
增大接触面积，使反应充分进行
1.下列说法正确的是(　　)
解析　过量铁粉与HNO3反应时生成Fe2＋而不是Fe3＋，A项错误；FeO是一种黑色粉末，不稳定，易被空气中的O2氧化成Fe3O4，加热时反应速率加快，B项正确；铝粉与Fe2O3发生铝热反应，可用于焊接铁轨，C项错误；Fe2O3与盐酸的反应不是氧化还原反应，D项错误。
A.(2020·全国卷Ⅲ)向H2O2溶液中滴加少量FeCl2：2Fe2＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H＋＋O2↑B.(2020·江苏卷)常温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4C.(2018·北京卷)将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中，产生白色沉淀，随后变为红褐色，该颜色的变化与氧化还原反应无关D.(2021·湖南卷)检验溶液中FeSO4是否被氧化的方法是取少量待测液，滴加KSCN溶液，观察溶液颜色的变化
2.下列说法正确的是(　　)
解析　H2O2作氧化剂的还原产物是H2O而不是O2，A项错误；常温下，铁遇H2SO4钝化，B项错误；FeSO4与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被空气中的O2氧化成Fe(OH)3，该变化过程发生了氧化还原反应，C项错误；FeSO4溶液中的Fe2＋被氧化成Fe3＋，滴加KSCN溶液，溶液变为红色，故可通过观察溶液的颜色检验FeSO4溶液是否变质，D项正确。
A.a可与e反应生成bB.b既可被氧化，也可被还原C.可将e加入浓碱液中制得d的胶体D.可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
3.(2021·广东卷)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　)
解析　A.铁单质可以和三价铁盐发生归中反应，生成亚铁盐，离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，故A正确；B.＋2价铁为其中间价态，可以被氧化，也可以被还原，故B正确；C.制备氢氧化铁胶体的方法为在沸水中滴加饱和三氯化铁至液体成红褐色，加入浓碱，会直接生成对应的沉淀，故C错误；D.亚铁盐加碱生成氢氧化亚铁(b→c)，氢氧化亚铁在空气中被氧化为氢氧化铁(c→d)，氢氧化铁加酸生成三价铁盐(d→e)，铁单质可以和三价铁盐发生归中反应，生成亚铁盐(e→b)，故D正确。
请回答：(1)仪器1的名称__________。装置5的作用_______________________________。(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中_________________________________________________________________。(3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因____________________________。
4.(2019·浙江4月选考)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
液封，防止空气进入装置4
在装置2、3之间添加控制开关
装置4内的空气没有排尽
解析　(1)仪器1的名称为分液漏斗。由于Fe(OH)2易被氧气氧化，故装置5的作用是通过液封，防止空气进入装置4。(2)3中溶液不能进入4中的原因是生成的氢气沿着导管通过2逸出，三颈烧瓶中无法形成高压，故只需在2、3之间加一个控制开关。(3)生成灰绿色沉淀说明氢氧化亚铁被部分氧化，分析原因应该是装置4中的空气未排尽。
1.下列叙述正确的是(　　)
解析　A项，Fe与稀硝酸反应不是置换反应；B项，Fe与Cl2反应只生成FeCl3，与Fe的量无关；C项，Fe2O3＋Fe＋6H＋===3Fe2＋＋3H2O；D项，FeCl3(aq)加热，Fe3＋水解最终生成Fe(OH)3。
2.(2021·江苏如皋高三质量调研)含铁化合物在生产生活中应用广泛。下列铁的化合物的性质与用途具有对应关系的是(　　)
A.Fe2O3能与酸反应，可用作红色颜料B.K2FeO4具有强氧化性，可用于水体的消毒C.FeSO4具有还原性，可用作补血剂D.FeCl3溶液呈酸性，可用于蚀刻电路板上的铜
解析　A项，Fe2O3可用作红色颜料是因为氧化铁为红棕色固体，不是因为能与酸反应，错误；B项，K2FeO4中的铁为＋6价，具有强氧化性，可用于水体的消毒，正确；C项，亚铁离子与身体内的血红蛋白结合，从而改善贫血的症状，不是因为其具有还原性，错误；D项，氯化铁和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，利用其氧化性而不是酸性，错误。
3.(2021·石景山模拟)下列对铁元素代表物的描述错误的是(　　)
解析　A.具有磁性的黑色晶体为四氧化三铁(Fe3O4)，氧元素化合价－2价，铁元素化合价为＋2、＋3价，故A错误；B.Fe(OH)2在溶液中是白色沉淀，属于弱碱，铁元素化合价＋2价，易被空气中氧气氧化生成氢氧化铁，故B正确；C.Fe(OH)3是碱类化合物，铁元素化合价＋3价，为红褐色固体，加热失去水生成红棕色粉末氧化铁，故C正确；D.FeCl3属于盐类化合物，铁元素化合价＋3价，铁离子具有氧化性，FeCl3溶液中的Fe3＋能被Fe还原成Fe2＋，故D正确。
4.向H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液，溶液迅速变黄，稍后产生气体；再加入KSCN溶液，溶液变红，一段时间后，溶液颜色明显变浅。依据实验现象，下列分析不正确的是(　　)
A.产生气体的原因是FeSO4将H2O2还原生成了O2B.H2O2溶液与FeSO4溶液反应生成Fe3＋的证据：“溶液迅速变黄”和“溶液变红”C.溶液颜色变浅，可能是过量的H2O2氧化了KSCND.溶液先变红后明显变浅，是由反应速率不同导致的
解析　H2O2具有强氧化性，FeSO4具有还原性，向H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液，二者发生氧化还原反应，生成Fe3＋，使溶液迅速变黄，稍后产生气体，是由于反应生成的Fe3＋是H2O2分解反应的催化剂，A错误；Fe3＋水溶液显黄色，且Fe3＋遇KSCN会显红色，B正确；KSCN具有还原性，H2O2具有强氧化性，二者会发生氧化还原反应，Fe3＋与SCN－结合生成的Fe(SCN)3的浓度降低，故会使溶液的颜色变浅，C正确；溶液中开始时Fe3＋与SCN－结合生成的Fe(SCN)3的浓度较大，溶液的红色比较深，后来由于KSCN被氧化，使Fe(SCN)3的浓度降低，溶液颜色变浅，这都是由于浓度改变，导致物质的反应速率发生变化引起的，D正确。
5.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是(　　)
6.将铁置于FeCl3、CuCl2的混合溶液中，下列说法正确的是(　　)
A.若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3＋B.若有固体存在，则溶液中一定有Fe2＋C.若溶液中有Cu2＋，则一定没有固体析出D.若溶液中有Fe2＋，则一定有Cu析出
解析　向混合溶液中加入铁粉，依次发生反应，2FeCl3＋Fe===3FeCl2，Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu，若无固体剩余，则溶液中可能有Fe3＋未被完全还原而存在，也可能恰好完全被还原而不存在，A项错误；若有固体存在，则溶液中一定有Fe3＋被还原生成Fe2＋，B项正确；若溶液中有Cu2＋，则可能Cu2＋未被还原或部分被还原，则固体中一定不存在Fe，但可能存在Cu，C项错误；若溶液中有Fe2＋可能是Cu2＋被还原有单质Cu析出或Cu2＋未被还原而没有固体析出，D项错误。
7.铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为(　　)
A.FeO·3Fe2O3 B.2FeO·3Fe2O3C.FeO·2Fe2O3 D.2FeO·Fe2O3
8.(2022·福建泉州科技中学高三月考)“安心神，坚骨髓，润肌肤”是大宋第一部官修药典《开宝本草》对铁粉的药用功效的描述。实验室用如图装置模拟制取药用铁粉并检验产物，下列说法不正确的是(　　)
A.先打开装置甲的分液漏斗活塞，再点燃装置丙的酒精灯B.装置乙、丁中分别装有浓硫酸、无水硫酸铜C.反应后取少量装置丙的药品滴加稀硫酸，检验是否有铁粉生成D.装置戊可检验是否有CO2生成，并可用点燃的酒精灯除去尾气
解析　先打开装置甲的分液漏斗活塞，使稀硫酸与Zn粒反应生成H2，排净装置内的空气后再点燃装置丙的酒精灯，A正确；装置乙中的浓硫酸作用为吸收产生H2中的H2O，丁中的无水硫酸铜遇水会变蓝，用于检验H2O的生成，B正确；无论有无铁粉生产，装置丙中的物质遇稀硫酸都会有气体生成，FeCO3＋H2SO4===H2O＋CO2↑＋FeSO4；Fe＋H2SO4===H2↑＋FeSO4，C错误；若有CO2生成，则装置戊中的澄清石灰水会变浑浊，尾气为H2可以点燃去除，D正确。
9.(2022·河北省级联测高三联考)如图为铁的价—类二维图，下列说法正确的是(　　)
A.a在纯氧中燃烧可生成bB.通过化合反应或复分解反应均能直接得到fC.固体b溶于氢碘酸的离子方程式为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OD.向e的溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红可证明e的溶液完全变质
解析　a是Fe、b是Fe2O3、c是FeO、d是铁盐、e是亚铁盐、f是Fe(OH)3、g是Fe(OH)2。a是铁，铁在氧气中燃烧生成物是Fe3O4，A错误；FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，通过化合反应或复分解反应均能直接得到Fe(OH)3，B正确；Fe2O3溶于氢碘酸的离子方程式为Fe2O3＋2I－＋6H＋===2Fe2＋＋I2＋3H2O，C错误；向含Fe2＋的溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红可证明含Fe3＋，无法证明含Fe2＋的溶液是否完全变质，D错误。
10.(2020·日照一模)高铁酸钾(K2FeO4)是新型的绿色环保水处理剂。一种制备K2FeO4的流程如下：
下列说法中错误的是(　　)A.步骤ⅰ中反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2OB.步骤ⅱ说明碱性条件下，氧化性：NaClO>Na2FeO4C.步骤ⅲ的反应为复分解反应，说明溶解度：Na2FeO4解析　步骤ⅰ为FeSO4溶液在酸性条件下与H2O2发生氧化还原反应生成H2O和Fe2(SO4)3，根据氧化还原反应规律可得反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，A正确；步骤ⅱ为Fe2(SO4)3与NaClO在碱性条件下发生氧化还原得到Na2FeO4，氧化剂是NaClO，氧化产物为Na2FeO4，氧化性：NaClO>Na2FeO4，B正确；溶解度大的物质易转化为溶解度小的物质，故溶解度：Na2FeO4>K2FeO4，C错误；由于K2FeO4具有强氧化性，因此可用于水的杀菌消毒，且其还原产物产生的Fe3＋水解得到Fe(OH)3的胶体，具有絮凝的作用，D正确。
11.从化合价和物质类别两个视角认识元素及其化合物性质是重要的化学学习方式。图1是Fe及其化合物的化合价——物质类别二维图。
回答下列问题：(1)工业上冶炼Fe常用的方法是________(填字母)。a.电解法 b.还原法c.热分解法 d.物理方法(2)若图1中的F为硫酸盐，请写出由D生成F的离子方程式___________________________________________________________________。
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
12.硫酸亚铁铵[FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O]俗称摩尔盐。硫酸亚铁在空气中易被氧化，但与硫酸铵反应生成摩尔盐后较稳定。模拟工业制备硫酸亚铁铵晶体的实验装置如图所示。回答下列问题：
(1)先用饱和碳酸钠溶液煮沸铁屑(含少量油污、铁锈等)，再用清水洗净。用饱和碳酸钠溶液煮沸的目的是___________________________________________。
解析　(1)饱和碳酸钠溶液显碱性，油污在热碱性条件下水解，则用饱和碳酸钠溶液煮沸的目的是使油污发生水解而除去。
(2)按如图连接好装置，经检验气密性良好后加入相应的药品，打开K1、K2，关闭K3，装置B中发生反应的离子方程式可能是________(填字母)。A.Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑B.2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑C.Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OD.2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋铁屑快反应完时，打开________，关闭________，装置B中的溶液会流入装置A，其原因是_____________________________________________________。
装置B中产生H2，使压强大于大气压
解析　(2)铁屑中含有铁锈(Fe2O3)等，都与硫酸反应，反应后的产物Fe3＋与Fe也可以发生氧化还原反应，故A、C、D正确，B错误；铁屑快反应完时，打开K3关闭K1、K2，装置B中的溶液会流入装置A，因为装置B中产生H2，使压强大于大气压。
(3)常温下，将反应后的溶液放置一段时间，瓶底将结晶析出硫酸亚铁铵。为了测定晶体中Fe2＋的含量，称取一份质量为4.0 g的硫酸亚铁铵晶体样品，配成溶液。用0.1 ml·L－1酸性KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积为20.00 mL。反应到达滴定终点的现象为_________________________________________________________________________________________________________________。计算晶体中Fe2＋的质量分数为________。
滴入最后一滴酸性KMnO4溶液后，溶液恰好变浅红色，且半分钟内不褪色
13.用FeCl3溶液蚀刻印刷电路板，发生反应：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，分别取适量蚀刻后的溶液进行实验，下列实验结论一定正确的是(　　)
A.通入Cl2，再滴入KSCN溶液，溶液变红，说明所得溶液中已不含Fe2＋B.加入铁粉，充分反应，有固体剩余，说明所得溶液中已不含Fe3＋C.滴加足量稀硝酸，充分反应，则所得溶液中n(Fe3＋)＝2n(Cu2＋)D.滴加足量NaOH溶液，充分反应，则所得沉淀中n[Fe(OH)2]＝n[Cu(OH)2]
解析　A.检验Fe2＋先加入KSCN溶液后通入氯气，如果先通入Cl2，Cl2能氧化Fe2＋生成Fe3＋而干扰Fe2＋的检验，而无法判断原溶液是否含有Fe2＋，故A错误；B.加入Fe粉，有固体剩余，无论固体是Fe还是Cu，都能与Fe3＋反应，所以只要有固体剩余，反应后的溶液中一定不含Fe3＋，故B正确；C.稀硝酸具有强氧化性，能氧化Fe2＋生成Fe3＋，但是原来刻蚀液中是否还含有未反应的Fe3＋，所以无法判断加入足量硝酸后的溶液中n(Fe3＋)、n(Cu2＋)关系，故C错误；D.加入足量NaOH溶液，分别生成Fe(OH)2、Cu(OH)2，根据方程式2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2知，最终得到的沉淀n[Fe(OH)2]＝2n[Cu(OH)2]，故D错误。
14.(2021·常德模拟)某兴趣小组将过量Cu与FeCl3溶液充分反应，静置后取上层清液于试管中，将KSCN溶液滴加到清液中，瞬间产生白色沉淀，局部出现红色，振荡试管，红色又迅速褪去。已知：
①CuCl2＋Cu===2CuCl↓(白色)速率很慢②2CuCl2＋4KSCN===2CuSCN↓(白色)＋(SCN)2＋4KCl速率很快③(SCN)2是拟卤素，化学性质和氯气相似下列说法正确的是(　　)A.用KSCN溶液检验Fe3＋时，Cu2＋的存在会对检验产生干扰B.局部出现红色的主要原因是溶液中Fe2＋被空气中O2氧化成Fe3＋C.白色沉淀为CuCl，是溶液中CuCl2与Cu反应生成的
15.硫酸铁铵aFe2(SO4)3·b(NH4)2SO4·cH2O广泛用于城镇生活饮用水、工业循环水的净化处理等。某化工厂以硫酸亚铁(含少量硝酸钙)和硫酸铵为原料，设计了如下工艺流程制取硫酸铁铵。
请回答下列问题：(1)滤渣A的主要成分是________。(2)下列物质中最适合的氧化剂B是________；反应的离子方程式为__________________________________________________________________。a.NaClO d.K2Cr2O7(3)操作甲、乙的名称分别是：甲________，乙________。
H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
H2O2和Fe2＋均能使酸性KMnO4溶液褪色
在试管中加入少量样品和NaOH固体加热，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，看到试纸变成蓝色
Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·2H2O
1.(2021·辽宁卷)Fe/Fe3O4磁性材料在很多领域具有应用前景，其制备过程如下(各步均在N2氛围中进行)：
①称取9.95 g FeCl2·4H2O(Mr＝199)，配成50 mL溶液，转移至恒压滴液漏斗中。②向三颈烧瓶中加入100 mL 14 ml·L－1 KOH溶液。③持续磁力搅拌，将FeCl2溶液以2 mL·min－1的速度全部滴入三颈烧瓶中，100 ℃下回流3 h。④冷却后过滤，依次用热水和乙醇洗涤所得黑色沉淀，在40 ℃干燥。 ⑤管式炉内焙烧2 h，得产品3.24 g。
热点强化练5　高考试题中的铁及其化合物
回答下列问题：(1)仪器a的名称是__________________；使用恒压滴液漏斗的原因是___________________________________________________________________。(2)实验室制取N2有多种方法，请根据元素化合物知识和氧化还原反应相关理论，结合下列供选试剂和装置，选出一种可行的方法，化学方程式为____________________________________________________________________，对应的装置为________(填标号)。
平衡气压，便于液体顺利滴入
可供选择的试剂：CuO(s)、NH3(g)、Cl2(g)、O2(g)、饱和NaNO2(aq)、饱和NH4Cl(aq)可供选择的发生装置(净化装置略去)：
(3)三颈烧瓶中反应生成了Fe和Fe3O4，离子方程式为__________________________________________________________________。
(4)为保证产品性能，需使其粒径适中、结晶度良好，可采取的措施有________。A.采用适宜的滴液速度B.用盐酸代替KOH溶液，抑制Fe2＋水解C.在空气氛围中制备D.选择适宜的焙烧温度(5)步骤④中判断沉淀是否已经用水洗涤干净，应选择的试剂为_______________；使用乙醇洗涤的目的是______________________________________________。(6)该实验所得磁性材料的产率为________(保留3位有效数字)。
带走沉淀表面的水分，加速干燥
2.(2019·全国卷Ⅰ)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]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，具体流程如图：
回答下列问题：(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是__________。
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)步骤②需要加热的目的是________________________________________，温度保持80～95 ℃，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)。
解析　(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H2S生成。氢气不与碱溶液反应，而硫化氢能与碱溶液反应，而H2S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)步骤③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⑤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_______________________。
将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入杂质
加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
NH4Fe(SO4)2·12H2O
3.(2018·全国卷Ⅱ)K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体，可用于晒制蓝图。回答下列问题：
3FeC2O4＋2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2＋3K2C2O4
解析　(1)发生的显色反应是溶液中Fe2＋与K3[Fe(CN)6]生成Fe3[Fe(CN)6]2，其化学方程式为3FeC2O4＋2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2＋3K2C2O4。
(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物，按如图所示装置进行实验。
①通入氮气的目的是_________________________________________________。②实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊，装置E中固体变为红色，由此判断热分解产物中一定含有________、________。③为防止倒吸，停止实验时应进行的操作是___________________________________________________________________。④样品完全分解后，装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3，检验Fe2O3存在的方法是：________________________________________________________________________________________________________________________________ 。
隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置
先熄灭装置A、E的酒精灯，冷却后停止通入氮气
取少许固体粉末于试管中，加稀硫酸溶解，滴入1～2滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含有Fe2O3
解析　(2)①实验时通入N2，不仅能隔绝空气，排除空气的干扰，还能使反应产生的气体全部进入后续装置。②实验中装置B中澄清石灰水变浑浊，说明三草酸合铁酸钾的热分解产物中含有CO2，经NaOH溶液可除去CO2，气体经浓硫酸干燥后，与灼热的CuO反应，得到单质Cu，且由装置F中现象可知装置E中又生成CO2，由此可判断热分解产物中还含有CO。③为防止倒吸，实验结束后，应先熄灭装置A、E两处的酒精灯，冷却后停止通入氮气。④要检验A中残留固体中含有Fe2O3，可取少量A中残留固体，加入足量稀硫酸或稀盐酸溶解，再滴入少许KSCN溶液，溶液中出现红色，即可确定残留固体中含有Fe2O3。
(3)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。①称量m g样品于锥形瓶中，溶解后加稀H2SO4酸化，用c ml·L－1 KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是_______________________________________。②向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后，过滤、洗涤，将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO4酸化，用c ml·L－1 KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为________________________________________________________________。
溶液变为粉红色且半分钟内不褪色
4.(2017·全国卷Ⅲ)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：
(1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：________________、________________________。
Fe2＋易被氧气氧化为Fe3＋
解析　(1)绿矾溶解于水电离出Fe2＋，滴加KSCN溶液后颜色无明显变化，说明样品中没有Fe3＋，通入空气之后，空气中的氧气把Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋与KSCN反应而使溶液显红色，说明Fe2＋易被氧气氧化为Fe3＋。
(2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。
①仪器B的名称是________。②将下列实验操作步骤正确排序_______________________(填标号)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。a.点燃酒精灯，加热b.熄灭酒精灯c.关闭K1和K2d.打开K1和K2，缓缓通入N2e.称量Af.冷却到室温③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x＝____________(列式表示)。若实验时按a、d次序操作，则使x_____ (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
d、a、b、f、c、e
(3)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。
①C、D中的溶液依次为________(填标号)。C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为______________________________________________________。a.品红b.NaOHc.BaCl2 d.Ba(NO3)2 e.浓H2SO4②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式_________________________________________________________________。
5.(2020·海南卷)以黄铁矿(主要成分FeS2)为原料生产硫酸，应将产出的炉渣和尾气进行资源化综合利用，减轻对环境的污染。其中一种流程如下图所示。
回答下列问题：(1)黄铁矿中硫元素的化合价为______________________________________。(2)由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为_______________________________。