高考化学复习专题之铁及其化合物 讲义

一、铁
铁位于第四周期第Ⅷ族，原子结构示意图为：。铁是地壳中最丰富的元素之一，含量为4．75%，在金属中仅次于铝。铁分布很广，能稳定地与其他元素结合，常以氧化物的形式存在，有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、褐铁矿（主要成分是Fe2O3·3H2O）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄铁矿（主要成分是FeS2）、钛铁矿（主要成分是FeTiO3）等。土壤中也含铁1%～6%。铁是具有银白色金属光泽的过度元素，密度大，熔沸点高，延展性、导电性和导热性较好，能被磁铁吸引。铁是较活泼的金属，铁原子的最外层电子数为2个，可失去2个或3个电子而显+2价或+3价，但+3价的化合物较稳定。
1．与非金属反应：3Fe + 2O2Fe3O42Fe + 3C122FeCl3Fe + SFeS2．与酸反应：（1）与非氧化性酸(如稀盐酸、稀H2SO4等)的反应：Fe + 2H＋ ＝ Fe2＋ + H2↑（2）常温下，铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。所以可用铁制容器盛装浓硫酸或浓硝酸。（3）加热时，铁与热浓硫酸、浓硝酸反应：2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O当HNO3过量时：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，当Fe过量时：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。3． 与某些盐溶液的反应：（1）与CuSO4溶液反应：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu（置换反应）（2）与FeCl3溶液反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋（归中反应）
例1、下列说法正确的是        。
①1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA②常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，说明常温下，铁与浓硫酸不发生化学反应③将铁屑放入稀HNO3中，证明Fe比H2活泼④用NaOH溶液可以除去氧化铁中混有的二氧化硅⑤Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3⑥铁的氧化物（FexO）1．52 g溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下112 ml Cl2，恰好将Fe2+完全氧化，x值为0．80⑦Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中一定有＋3价铁生成⑧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⑨铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为＋3价⑩将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中，制备Fe(OH)3胶体⑪将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液，有气体生成，溶液呈红色，稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋⑫铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
例1、④⑥
【解析】铁是变价金属，硝酸具有强的氧化性，所以1molFe溶于过量硝酸生成硝酸铁，反应中电子转移数目为3NA，①错误；铁在常温下在浓硫酸中钝化，发生了化学反应，②错误；铁屑放入稀HNO3中不产生H2，而是产生NO，③错误；氧化铁为碱性氧化物，二氧化硅是酸性氧化物，用氢氧化钠溶液溶解，过滤，得氧化铁固体和硅酸钠溶液，④正确；因I2的氧化性较弱，故与铁反应生成为FeI2，⑤错误；根据电子守恒可知，FexO被氧化为Fe3+转移的电子数和Cl2转移的电子数相等。标准状况下112 mL Cl2转移电子数为0．01 mol，则有：1.5256x+16×(3-2x)×x=0．01，解得x=0．8，⑥正确；铝Fe2O3溶于盐酸生成Fe3＋，当混合物中Fe不足时，溶液中仍有Fe3＋，当Fe足量时，溶液中无Fe3＋，⑦错误；自然界中有少量铁以单质形式存在(如陨铁)，⑧错误；铁在纯氧中燃烧产物是Fe3O4，其中铁的化合价有＋2价和＋3价两种价态，⑨错误；制备Fe(OH)3胶体，应将饱和氯化铁溶液滴入沸水中，⑩错误；忽视了Fe3＋的氧化性，过量的Fe只能生成硝酸亚铁和NO气体，⑪错误；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2，⑫错误。
二、铁的氧化物和氢氧化物
1．铁的氧化物
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
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
铁的化合价
＋2
＋3
＋2，＋3
稳定性
不稳定
稳定
稳定
与H＋反应的离子方程式
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
2．铁的氢氧化物
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色态
白色固体
红褐色固体
与盐酸反应
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
受热分解

2Fe(OH)3△Fe2O3＋3H2O
制法
可溶性亚铁盐与碱溶液反应
Fe2＋＋2OH−===Fe(OH)2↓
可溶性铁盐与碱溶液反应
Fe3＋＋3OH−===Fe(OH)3↓
二者的关系
在空气中，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，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
3．氢氧化亚铁的制备




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





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





电解法
用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)

例2、下列说法正确的是        。
①赤铁矿的主要成分是Fe3O4②向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液呈红色，说明红砖中含有氧化铁③Fe2O3盐酸FeCl3(aq)蒸发无水FeCl3④制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁⑤Fe3O4为红棕色晶体⑥磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为：3Fe2＋＋4H＋＋NO－3===3Fe3＋＋NO↑＋3H2O⑦氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为：Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O⑧Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，但能通过化合反应制取Fe(OH)3⑨Fe(OH)2在空气中加热，可得到FeO⑩图示装置能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀⑪FeO投入稀H2SO4和稀HNO3中均得到浅绿色溶液⑫向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300 mL 1 mol·L−1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中不含Fe3＋。若用过量的CO在高温下还原相同质量的原混合物，固体减少的质量为2．4 g
例2、⑧⑫
【解析】赤铁矿的主要成分是Fe2O3，①错误；CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使有Fe3O4，其溶于盐酸后产生的Fe3＋与Fe发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，加入KSCN溶液也不显红色，②错误；FeCl3是强酸弱碱盐，直接加热蒸发最终得到的是氧化铁，③错误；制备氢氧化亚铁应避免被氧气氧化，向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把长胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌，④错误；Fe3O4为黑色晶体，⑤错误；磁性氧化铁为四氧化三铁，四氧化三铁溶于稀硝酸的离子方程式为：3Fe3O4＋28H＋＋NO－3===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O，⑥错误；Fe2O3与HI发生氧化还原反应生成 Fe2＋和I2，反应的离子方程式为：Fe2O3＋6H＋＋2I—===2Fe2＋＋I2+3H2O，⑦错误；Fe2O3不能与水化合反应生成Fe(OH)3，但4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3属于化合反应，⑧正确；Fe(OH)2不稳定，在空气中迅速反应生成Fe(OH)3，Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3，⑨错误；由于滴加溶液过程中带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀，⑩错误；FeO可被稀HNO3氧化生成Fe3＋，而FeO与稀H2SO4反应生成Fe2＋，⑪错误；向混合物中加入盐酸时发生如下反应：Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、2FeCl3＋Cu===CuCl2＋2FeCl2，由题意可知：Cu与Fe2O3的物质的量相等，设二者的物质的量均为x，则有6x＝0．3 L×1 mol·L−1＝0．3 mol，x＝0．05 mol；若用过量的CO在高温下还原相同质量的原混合物，固体减少的质量即为氧原子的质量：0．05 mol×3×16 g·mol−1＝2．4 g，⑫正确。
三、铁盐与亚铁盐
1．Fe2＋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，其中以还原性为主。
氧化性
Fe2＋与Zn反应的离子方程式：Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋


还原性
向FeCl2溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入氯水(或通入Cl2)，若溶液变红色，证明Fe2＋具有还原性。反应原理：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl−
向少量酸性KMnO4溶液中加入FeCl2溶液，若溶液紫红色褪去，证明Fe2＋具有还原性。反应原理：MnO－4＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
水解性
Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性
性质应用
配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化
2．Fe3＋的性质：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，Fe3＋具有较强的氧化性。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。




氧化性
向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入过量活泼金属(如Fe)，若溶液红色褪去，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
向FeCl3溶液中加入淀粉KI溶液，若溶液变成蓝色，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理：2Fe3＋＋2I−===I2＋2Fe2＋
向FeCl3溶液中通入H2S气体，若出现黄色浑浊，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理：2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋






水解性
利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl3＋3H2O△Fe(OH)3(胶体)＋3HCl
利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子
利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，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
Fe3＋与HCO－3、AlO－2、CO2－3、ClO−等水解呈碱性的离子不能大量共存
络合性
含有Fe3＋的盐溶液遇到 KSCN时变成红色
3．Fe2+和Fe3+之间相互转化:




Fe2+→Fe3+


2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
溶液由浅绿色变为棕黄色
4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
亚铁盐溶液在空气中容易变质
3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++2H2O+NO↑
NO－3与Fe2＋在酸性条件下不能共存
5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++4H2O+Mn2+
在酸性KMnO4溶液滴加FeCl2溶液，溶液由紫红变棕黄
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
溶液由浅绿色变为棕黄色




Fe3+→Fe2+
2Fe3++Fe=3Fe2+
在亚铁盐溶液中加入铁钉可防止Fe2+被氧化为Fe3+
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
常利用FeCl3溶液来刻蚀铜，制造印刷线路
2Fe3++2I−=2Fe2++I2
可用淀粉碘化钾检验Fe3+
2Fe3++SO32−+2H2O=2Fe2++SO42-+2H+
溶液由棕黄色变为浅绿色
4．Fe2＋、Fe3＋的检验




Fe2＋的检验
取出少量被检验的溶液，滴加KSCN溶液，无现象，再通入Cl2，若变成红色溶液，说明有Fe2＋存在(鉴别时不能先通氯气)
取出少量被检验的溶液，加入NaOH溶液，产生白色絮状沉淀，白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe2＋存在
取出少量被检验的溶液，滴加酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去，说明有Fe2＋存在
取出少量被检验的溶液，滴加K3Fe（CN）6溶液，无现象，若有蓝色沉淀生成，说明有Fe2＋存在




Fe3＋的检验
取出少量的被检验的溶液，加入KSCN溶液，溶液变红色，证明有Fe3＋存在
取出少量的被检验的溶液，加入苯酚溶液，溶液变紫色，证明有Fe3＋存在
取出少量的被检验的溶液，加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀，证明有Fe3＋存在
取出少量的被检验的溶液，加入淀粉碘化钾溶液，溶液变蓝色，证明有Fe3＋存在




混合液
取出少量的被检验的溶液，加入KSCN溶液，溶液变红色，证明有Fe3＋存在
取出少量的被检验的溶液，加入淀粉碘化钾溶液，溶液变蓝色，证明有Fe3＋存在
取出少量被检验的溶液，滴加酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去，说明有Fe2＋存在
取出少量被检验的溶液，滴加溴水，溴水褪色，说明有Fe2＋存在
5．混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去方法
Mg2＋中混有Fe3＋
向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2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沉淀除去


Cu2＋中混有Fe3＋
向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3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
Mg2＋中混有Fe2＋
先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后除去溶液中的Fe3＋
Cu2＋中混有Fe2＋
先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后除去溶液中的Fe3＋
6．“铁三角”的应用：




判断离子能否共存
Fe2＋不共存　NO－3(H＋)、ClO−、MnO－4(H＋)
Fe3＋不共存　S2−、I−、SO2－3
Fe2＋、Fe3＋不共存　HCO－3、CO2－3等水解相互促进的离子


盐溶液的配制与保存
因Fe2+、Fe3+易水解，且Fe2+易被空气中的氧气氧化，故配制过程为：先将它们溶解在对应的酸中，然后加水冲稀到指定的浓度。（注意：配制亚铁盐溶液时，要加入少量的铁粉，以防止Fe2+的氧化）


物质的制备
FeCl3溶液加热浓缩时，因Fe3＋水解和HCl的挥发，得到的固体为Fe(OH)3，灼烧后得到红色的Fe2O3固体，制备无水氯化铁应在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液
例3、下列说法正确的是        。
①检验溶液中是否含有Fe2＋，取少量待检验溶液，向其中加入少量新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察实验现象②检验Fe(NO3)2晶体是否氧化变质的方法是将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红③FeCl3腐蚀Cu制印刷电路板是由于铁比铜的金属性强④Fe2＋与H2O2在酸性溶液中的反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O⑤向Fe2(SO4)3溶液中加入过量铁粉：Fe3＋＋Fe===2Fe2＋⑥室温下，向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液，再滴加几滴淀粉溶液，溶液变蓝色，说明Fe3＋的氧化性比I2的强⑦用NaOH溶液和盐酸能除去FeCl2溶液中混有的CuCl2⑧1 mol FeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA⑨Fe2(SO4)3溶液中K＋、Fe3＋、I−、Br−可以大量共存⑩除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤⑪现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色，其原因可能是苹果汁中的Fe2＋变成Fe3＋⑫在FeCl3、CuCl2混合液中，加入少量Fe粉一定有H2产生且有Cu析出
例3、④⑥⑩⑪
【解析】检验Fe2＋时，先加入氯水，会将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋而无法用KSCN溶液检验，应先加入KSCN溶液，再加入氯水，①错误；由于Fe(NO3)2溶液中含有NO－3，加入稀H2SO4后，NO－3(H＋)会将Fe2＋氧化成Fe3＋。故不能用KSCN溶液检验Fe3＋而判断Fe(NO3)2是否变质，②错误；氯化铁和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，说明铜的还原性强于亚铁离子，不能说明铁的金属性比铜强，③错误；满足质量守恒、电子守恒和电荷守恒，④正确；电荷不守恒，向Fe2(SO4)3溶液中加入过量铁粉应为：2Fe3++Fe===3Fe2+，⑤错误；室温下，向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液，发生反应：2Fe3++2I–===2Fe2++I2，Fe3＋的氧化性比I2的强，⑥正确；由于氯化亚铁和氯化铜都只能和氢氧化钠反应，且得到的沉淀又都溶于盐酸，所以二者不能分离，⑦错误；足量氯气将Fe2＋和I−全部氧化，1 mol FeI2应转移3NA的电子，⑧错误；该溶液中，2Fe3＋＋2I−===2Fe2＋＋I2，不能大量共存，⑨错误；铁粉把FeCl3还原成FeCl2，从而除去FeCl3，⑩正确；苹果汁中的Fe2＋变成Fe3＋，使得现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色，⑪正确；加入少量Fe粉时，不会有H2产生且Fe应先和Fe3＋反应，再和Cu2＋反应，⑫错误。




【精简训练】
1．下列物质不能用单质化合而成的是(     )
A．CuS       B．FeS       C．FeCl3       D．HgS
2．在通风橱中进行下列实验：
步骤


现象
Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色
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
下列说法中，不正确的是（    ）
A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式为：2NO+O2=2NO2
B．Ⅱ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Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D．针对Ⅲ中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否持续被氧化
3．实验小组同学探究FeSO4分解反应并检验反应产物（加热及加持装置略）。下列有关FeSO4分解的说法不正确的是（    ）

A．Ⅰ中固体变为红棕色，说明反应生成了Fe2O3
B．Ⅰ中反应需持续加热，说明FeSO4分解是吸热反应
C．Ⅱ中品红溶液颜色褪去，说明反应生成了SO2
D．Ⅲ中未产生白色沉淀，说明反应未生成SO3
4．高铁酸钾（K2FeO4）是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，制备流程如图所示：

下列叙述不正确的是
A．用K2FeO4对饮用水杀菌消毒的同时，还产生Fe(OH)3胶体吸附杂质净化水
B．用FeCl2溶液吸收反应I中尾气后可再利用
C．反应II中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2
D．该生产条件下，物质的溶解性：Na2FeO4< K2FeO4
5．某小组同学通过实验研究FeCl3溶液与Cu粉发生的氧化还原反应。实验记录如下：
序号
I
II
III
实验步骤

充分振荡，加2mL蒸馏水

充分振荡，加入2mL蒸馏水

充分振荡，加入2mL蒸馏水
实验现象
铜粉消失，溶液黄色变浅，加入蒸馏水后无明显现象
铜粉有剩余，溶液黄色褪去，加入蒸馏水后生成白色沉淀
铜粉有剩余，溶液黄色褪去，
变成蓝色，加入蒸馏水后无白色沉淀
下列说法不正确的是（      ）
A．实验I、II、III中均发生了反应2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
B．对比实验I、II、III说明白色沉淀的产生可能与铜粉的量及溶液的阴离子种类有关
C．实验I、III中加入蒸馏水后c(Cu2+)相同
D．向实验III反应后的溶液中加入饱和NaCl溶液可能出现白色沉淀
6．某同学采用废铁屑(主要成分为Fe2O3、Fe，少量碳)制取碳酸亚铁（FeCO3），设计了如图流程，根据流程图，下列说法不正确的是

A．工业废铁屑往往附着有油脂，可通过热饱和碳酸钠溶液洗涤除去
B．反应2的离子方程式：Fe2++2HCO3- =FeCO3↓+CO2↑+H2O
C．操作I为过滤，洗涤操作，一系列操作II为蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤
D．为避免硫酸溶解时Fe2+被空气氧化，废铁屑应适当过量
7．为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。

回答下列问题：
(1)由FeSO4·7H2O固体配制0．10 mol·L−1 FeSO4溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、_____(从下列图中选择，写出名称)。

(2)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择____________作为电解质。
阳离子
u∞×108/(m2·s−1·V−1)
阴离子
u∞×108/(m2·s−1·V−1)
Li+
4．07

4．61
Na+
5．19

7．40
Ca2+
6．59
Cl−
7．91
K+
7．62

8．27
(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入________电极溶液中。
(4)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0．02 mol·L−1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2+)=________。
(5)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为_______，铁电极的电极反应式为_______。因此，验证了Fe2+氧化性小于________，还原性小于________。
(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是_______。
8．某校化学兴趣小组探究SO2与FeCl3溶液的反应，装置如下图所示。

已知：
i．Fe(HSO3)2+离子为红棕色，它可以将Fe3+还原为Fe2+。
ii．生成Fe(HSO3)2+离子的反应为：Fe3+ +HSO⇌Fe(HSO3)2+  。
步骤一：实验准备：
如上图连接装置，并配制100mL 1．0 mol·L-1 FeCl3溶液(未用盐酸酸化)，测其pH约为1，取少量装入试管D 中。
(1)配制100mL1．0 mol·L-1 FeCl3溶液用到的主要玻璃仪器为烧杯、玻璃棒、胶头滴管和______，装置C的作用为：________________。
(2)用离子方程式解释1．0 mol·L-1 FeCl3溶液(未用盐酸酸化)pH=1的原因：________
步骤二：预测实验
(3)该小组同学预测SO2与FeCl3溶液反应的现象为溶液由棕黄色变成浅绿色。
该小组同学预测的理论依据为：________________
步骤三：动手实验
(4)当SO2通入到FeCl3溶液至饱和时，同学们观察到的现象是溶液由棕黄色变成红棕色，将混合液放置12小时，溶液才变成浅绿色。
①SO2与FeCl3溶液反应生成了Fe(HSO3)2+离子的实验证据为：__________。证明浅绿色溶液中含有Fe2+的实验操作为：_____________ 。
②为了探究如何缩短红棕色变为浅绿色的时间，该小组同学进行了如下实验。
实验I
往5mL1mol·L-1 FeCl3溶液中通入SO2气体，溶液立即变为红棕色。微热3 min，溶液颜色变为浅绿色。
实验II
往5mL重新配制的1mol·L-1 FeCl3溶液(用浓盐酸酸化)中通入SO2气体，溶液立即变为红棕色。几分钟后，发现溶液颜色变成浅绿色。
综合上述实验探究过程，得出的结论为：____________。
步骤四：反思实验：
(5)在制备SO2的过程中，同学们发现，使用70%的硫酸比用98%的浓硫酸反应速率快，分析其中的原因是_________。


参考答案
1．A【解析】A．S元素氧化性较弱，与Cu反应时只能将铜氧化成较低价态，生成Cu2S，故A符合题意；
B．S元素氧化性较弱，与Fe反应时只能将铁氧化成较低价态，生成FeS，故B不符合题意；
C．氯气氧化性强，可以将金属氧化成较高价态，与Fe反应生成FeCl3，故C不符合题意；
D．Hg单质和S单质反应生成HgS，故D不符合题意；
故答案为A。
2．C【解析】I 中铁和稀硝酸生成一氧化氮，一氧化氮遇空气生成二氧化氮；Ⅱ中Fe遇浓硝酸钝化，表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应，所以产生少量红棕色气泡后，迅速停止；Ⅲ中构成原电池，Fe作为负极，且Fe与浓硝酸直接接触，会产生少量二氧化氮，Cu作为正极，发生得电子的反应，生成二氧化氮。
A．I 中铁和稀硝酸生成一氧化氮，一氧化氮遇空气生成二氧化氮，化学方程式为: 2NO+O2=2NO2，A正确；
B．常温下，Fe遇浓硝酸易钝化，表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应，B正确；
C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明浓HNO3的氧化性强于稀HNO3，C错误；
D．Ⅲ中构成原电池，在Fe、 Cu之间连接电流计，可判断Fe是否持续被氧化，D正确；
答案选C。
3．D【解析】A． Ⅰ中固体变为红棕色，说明FeSO4分解生成了红棕色的Fe2O3，故A正确；
B． Ⅰ中反应需持续加热，说明FeSO4分解反应本身不放热，需要不断提供热量，说明FeSO4分解是吸热反应，故B正确；
C． SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色，则Ⅱ中品红溶液颜色褪去，说明FeSO4分解生成了SO2，故C正确；
D． SO3是酸性氧化物，易与水反应生成硫酸，混合气体通过品红溶液使SO3被完全吸收，没有SO3进入氯化钡溶液中，则Ⅲ中未产生白色沉淀，不能说明反应未生成SO3，故D错误；
故选D。
4．D【解析】铁与氯气反应生成氯化铁，加入NaClO、NaOH，次氯酸钠将铁离子在碱性条件下氧化成Na2 FeO4，加入饱和KOH溶液可析出高铁酸钾（K2FeO4），分离得到粗K2FeO4，采用重结晶、洗涤、低温烘干将其提纯，以此解答该题。
A． K2FeO4具有强氧化性，可用于杀菌消毒，生成的铁离子可水解生成具有吸附性的氢氧化铁胶体，可用于净水，故A正确；
B． 尾气含有氯气，可与氯化亚铁反应生成氯化铁，可再利用，故B正确；
C． 反应中Cl元素化合价由+1价降低为-1价，Fe元素化合价由+3价升高到+6价，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：2，故C正确；
D． 结晶过程中加入浓KOH溶液，增大了K+浓度，该温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小，有利于K2FeO4晶体的析出，故D错误；
故选D。
5．C【解析】A．三组实验中溶液中均含有Fe3+，加入了铜粉，均会发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，故A正确；
B．对比实验I、Ⅱ可知，白色沉淀的产生与铜粉的量有关，对比实验Ⅱ、III可知，白色沉淀的产生与溶液的阴离子种类有关，故B正确；
C．实验I中铜粉少量，且完全消失，所以不能确定是否将Fe3+全部反应，所以实验I、III中加入蒸馏水后c(Cu2+)不一定相同，故C错误；
D．根据实验Ⅱ的现象可知，当铜过量且氯离子存在时会产生沉淀，所以向实验Ⅲ反应后的溶液中加入饱和NaCl溶液，可能出现白色沉淀，故D正确；
故答案为C。
6．C【解析】废铁屑(主要成分为Fe2O3、Fe，少量碳)中加入稀硫酸，发生反应Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4、Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，过滤，将少量碳滤出；滤液中加入NaHCO3溶液，发生反应Fe2++2HCO3- =FeCO3↓+CO2↑+H2O；过滤后，洗涤、干燥，即得FeCO3。
A．洗涤废铁屑表面的油脂，可使用热的饱和碳酸钠溶液，A正确；
B．由以上分析知，反应2的离子方程式：Fe2++2HCO3- =FeCO3↓+CO2↑+H2O，B正确；
C．因为操作II是从混合物中分离出FeCO3沉淀，所以应为过滤、洗涤、干燥等操作，C不正确；
D．Fe2+具有较强的还原性，洗涤时易被空气中的氧气氧化，所以废铁屑应适当过量，D正确；
故选BC。
7．（1）烧杯、量筒、托盘天平（2）KCl（3）石墨（4）0．09mol/L（5）Fe3++e-=Fe2+，Fe-2e-=Fe2+， Fe3+，Fe（6）取活化后溶液少许于试管中，加入KSCN溶液，若溶液不出现血红色，说明活化反应完成   
【解析】 (1)由FeSO4·7H2O固体配制0．10mol·L-1FeSO4溶液的步骤为计算、称量、溶解并冷却至室温、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶、贴标签，由FeSO4·7H2O固体配制0．10mol·L-1FeSO4溶液需要的仪器有药匙、托盘天平、合适的量筒、烧杯、玻璃棒、合适的容量瓶、胶头滴管，故答案为：烧杯、量筒、托盘天平。
(2)Fe2+、Fe3+能与反应，Ca2+能与反应，FeSO4、Fe2(SO4)3都属于强酸弱碱盐，水溶液呈酸性，酸性条件下能与Fe2+反应，根据题意“盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应”，盐桥中阴离子不可以选择、，阳离子不可以选择Ca2+，另盐桥中阴、阳离子的迁移率（u∞）应尽可能地相近，根据表中数据，盐桥中应选择KCl作为电解质，故答案为：KCl。
(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，则铁电极为负极，石墨电极为正极，盐桥中阳离子向正极移动，则盐桥中的阳离子进入石墨电极溶液中，故答案为：石墨。
(4)根据(3)的分析，铁电极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，石墨电极上未见Fe析出，石墨电极的电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c（Fe2+）增加了0．02mol/L，根据得失电子守恒，石墨电极溶液中c（Fe2+）增加0．04mol/L，石墨电极溶液中c（Fe2+）=0．05mol/L+0．04mol/L=0．09mol/L，故答案为：0．09mol/L。
(5)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为Fe3++e-=Fe2+，铁电极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+；电池总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，根据同一反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物、还原剂的还原性强于还原产物，则验证了Fe2+氧化性小于Fe3+，还原性小于Fe，故答案为：Fe3++e-=Fe2+ ，Fe-2e-=Fe2+ ，Fe3+，Fe。
(6)在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化，发生的反应为Fe+ Fe2(SO4)3=3FeSO4，要检验活化反应完成，只要检验溶液中不含Fe3+即可，检验活化反应完成的方法是：取活化后溶液少许于试管中，加入KSCN溶液，若溶液不出现血红色，说明活化反应完成，故答案为：取活化后溶液少许于试管中，加入KSCN溶液，若溶液不变红，说明活化反应完成。
8．（1）100mL容量瓶；安全瓶防倒吸（2）Fe3＋＋3H2O⇌Fe(OH)3＋3H＋（3）SO2有强还原性，FeCl3有强氧化性，发生氧化还原反应生成Fe2+或SO2+2 Fe3＋＋2H2O=SO+4H++2 Fe2＋（4）①溶液变成红棕色；向反应后的溶液中加入铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}溶液②加热、提高FeCl3溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间（5）反应本质是H+与SO反应，70%的硫酸中含水较多，c(H+)和c(SO)都较大，生成SO2速率更快   
【解析】探究SO2与FeCl3溶液的反应，根据图示，B中亚硫酸钠与硫酸反应放出二氧化硫，二氧化硫易溶于水，为了防止倒吸，需要安装安全瓶，将生成的二氧化硫通入FeCl3溶液中反应，通过观察现象进行实验。在解答时要结合题目所给信息和化学反应原理分析解答。
 (1) 配制溶液的步骤有称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀等操作，一般用托盘天平称量，用药匙取用药品，在烧杯中溶解，冷却后转移到100mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，当加水至液面距离刻度线1～2cm时，改用胶头滴管滴加，所以需要的仪器为天平、药匙、量筒、烧杯、100mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管，其中玻璃仪器有量筒、烧杯、100mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管，缺少的仪器：100mL容量瓶；装置C为安全瓶，防止D中溶液倒吸入B中，故答案为：100mL 容量瓶；安全瓶，防止倒吸；
(2) FeCl3为强酸弱碱盐，水解后溶液显酸性，Fe3＋＋3H2O⇌Fe(OH)3＋3H＋，故答案为：Fe3＋＋3H2O⇌Fe(OH)3＋3H＋；
(3) SO2具有还原性，能够与FeCl3溶液发生氧化还原反应生成亚铁离子，SO2+2 Fe3＋＋2H2O=SO+4H++2 Fe2＋，因此反应的现象为溶液由棕黄色变成浅绿色，故答案为：SO2有强还原性，FeCl3有强氧化性，发生氧化还原反应生成Fe2+(或SO2+2 Fe3＋＋2H2O=SO+4H++2 Fe2＋)；
(4)①Fe(HSO3)2+离子为红棕色，当SO2通入到FeCl3溶液至饱和时，同学们观察到的现象是溶液由棕黄色变成红棕色，说明反应生成了Fe(HSO3)2+离子；Fe(HSO3)2+离子为红棕色，它可以将Fe3+还原为Fe2+，证明浅绿色溶液中含有Fe2+的实验操作为向反应后的溶液中加入铁氰化钾溶液{K3[Fe(CN)6]}，生成蓝色沉淀，故答案为：溶液变成红棕色；向反应后的溶液中加入铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}溶液；
②根据实验I，将溶液微热3 min，溶液颜色变为浅绿色，根据实验II，向溶液中通入SO2气体，溶液立即变为红棕色，几分钟后，发现溶液颜色变成浅绿色，说明加热、提高FeCl3溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间，故答案为：加热、提高FeCl3溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间；
(5)亚硫酸钠与硫酸反应放出二氧化硫的本质是H+与SO反应，98%的浓硫酸中H2SO4电离的很少，而70%的硫酸中含水较多，H2SO4几乎完全电离，导致c(H+)和c(SO)都较大，生成SO2速率更快，故答案为：反应本质是H+与SO反应，70%的硫酸中含水较多，c(H+)和c(SO)都较大，生成SO2速率更快。