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新高考化学一轮复习讲练测第07讲 铁及其化合物（练）（解析版）
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A．Fe B．FeCl3
C．FeO D．Fe2O3
【答案】D
【解析】铁在空气中容易发生吸氧腐蚀，根据题意“舶上铁丝，……日久起销”，说明销是铁锈，铁锈的主要成分为Fe2O3，D项正确。
2．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Fe3O4
C．工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸和浓硫酸
D．氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂
【答案】D
【解析】FeCl3溶液用作净水剂的原因是Fe3＋能水解产生Fe(OH)3胶体，可吸附水中悬浮物和杂质等并形成沉淀沉降下来，从而起到净水作用，与氧化性无关。
3．下列铁及其化合物性质与用途具有对应关系的是
A．Fe粉具有还原性，可用作抗氧化剂B．Fe2O3粉末呈红棕色，可用于制取铁盐
C．Fe2(SO4)3易溶于水，可用作净水剂D．FeCl3溶液呈酸性，用于蚀刻铜电路板
【答案】A
【解析】Fe粉具有还原性，可用作抗氧化剂，A正确；Fe2O3粉末呈红棕色，可用于染料，B错误；
Fe3+水解，生成氢氧化铁胶体，可用作净水剂，C错误；FeCl3溶液具有氧化性，用于蚀刻铜电路板，D错误；故选A。
4．要证明某溶液中不含Fe3＋，而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作的最佳顺序为( )
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4(H＋)溶液 ③加入少量KSCN溶液
A．①③ B．③②
C．③① D．①②③
【答案】C
【解析】先加入少量KSCN溶液，若不出现红色，证明无Fe3＋，然后加足量的氯水，若出现红色，说明有Fe2＋存在。不选择加入足量KMnO4(H＋)溶液的原因是KMnO4(H＋)溶液是紫红色的溶液，Fe2＋与MnOeq \\al(－,4)反应时溶液颜色变化不明显。
5．坦克、导弹的制造材料主要是金属合金，钢铁便是其中十分重要的一种。下列关于铁的说法中正确的是( )
A．铁元素属于过渡元素，其原子序数为26
B．单质铁与浓硫酸在常温下不反应
C．铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性
D．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率，纯铁比生铁的快
【答案】A
【解析】铁是26号元素，属于第Ⅷ族元素，为过渡元素，故A正确；常温下，铁和浓硫酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，但并不是铁和浓硫酸不反应，故B错误；亚铁离子既有还原性，又有氧化性，故C错误；纯铁和稀盐酸不能构成原电池，生铁中铁、碳、盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，故D错误。
6．下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是( )
【答案】C
【解析】Cl2与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均反应，B错误；有新的杂质CuSO4生成，D错误。
7．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
【答案】D
【解析】根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 ml×2＝0.05 ml，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2 ml，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。
8．A、B、C三种物质中均含有同一种元素M，它们之间有如图所示的转化关系。A为一种金属单质，其产量直接关系国民经济命脉。反应①②③均为化合反应，反应④为置换反应。下列有关说法不正确的是( )
A．①中所加试剂可能是氯气
B．③中需要加具有氧化性的试剂
C．A与稀硝酸反应一定能实现元素M在①中发生的价态变化
D．元素M在②中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现
【答案】C
【解析】根据转化关系可确定A为变价金属，应为Fe，反应①加入氯气能实现，B为FeCl3，C为FeCl2，A项正确；反应③中铁元素的化合价由＋2价升高到＋3价，需要加具有氧化性的试剂，B项正确；过量的铁与稀硝酸反应时，生成硝酸亚铁，C项不正确；Fe3＋能将I－氧化成I2，自身被还原成Fe2＋，D项正确。
9．下列指定反应的离子方程式正确的是
A．Na2O2与H218O反应：2Na2O2+2H218O=4Na++4OH- +18O2↑
B．向次氯酸钠溶液中通入少量的CO2：ClO—+CO2+H2O=HClO+HCO
C．FeCl3溶液中加过量Na2S溶液：S2- + 2Fe3+ =S↓+2Fe2+
D．向Fe(OH)3胶体中加入HI溶液：Fe(OH)3+3H+ =Fe3+ +3H2O
【答案】B
【解析】Na2O2与H218O反应中过氧化钠既是氧化剂也是还原剂：2Na2O2+2H218O=4Na++2OH-+
218OH-+O2↑，A错误；由于碳酸的酸性强于次氯酸，但次氯酸强于碳酸氢根，则向次氯酸钠溶液中通入少量的CO2：ClO—+CO2+H2O=HClO+HCO3-，B正确；FeCl3溶液中加过量Na2S溶液：3S2- + 2Fe3+ =S↓+2FeS↓，C错误；向Fe(OH)3胶体中加入HI溶液生成氧化还原反应：2Fe(OH)3+2I－+6H+ =I2+2Fe2+ +6H2O，D错误；
答案选B。
10．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 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________________________________。
【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。
【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
1．将1.12 g铁粉加入25 mL 2 ml·L－1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是( )
A．铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本保持不变
B．往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色
C．Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为5∶1
D．氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶5
【答案】B
【解析】 1.12 g铁物质的量为eq \f(1.12 g,56 g·ml－1)＝0.02 ml，25 mL 2 ml·L－1氯化铁溶液中Fe3＋的物质的量为0.025 L×2 ml·L－1＝0.05 ml，发生的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，根据比例关系可得，0.02 ml铁完全反应，消耗0.04 ml Fe3＋，生成0.06 ml Fe2＋，所以Fe3＋剩余0.01 ml，溶液中含有Fe3＋的物质的量为0.01 ml，Fe2＋的物质的量为0.06 ml，没有金属铁剩余。铁没有剩余，溶液呈黄绿色，Cl－基本保持不变，故A错误；溶液中有剩余的Fe3＋，往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色，故B正确；Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为0.06 ml∶0.01 ml＝6∶1，故C错误；由反应离子方程式可得，氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2，故D错误。
2．下列除杂的操作不正确的是( )
A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量MgO充分反应后过滤
B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤
C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反应后过滤
D．CuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CuO充分反应后过滤
【答案】C
【解析】FeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，加入MgO与H＋反应，上述平衡右移，使Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，A正确；加入过量铁粉，FeCl3与Fe反应生成FeCl2而达到除杂的目的，B正确；加入NaOH溶液，Cu2＋、Fe3＋均转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求，C错误；先用H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl3的水解，加入CuO与H＋反应将Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，D正确。
3．下列离子方程式正确的是
A．金属铜与稀硝酸反应：3Cu＋8H＋＋2NO=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
B．氯化铁和铜反应：Fe3＋＋Cu=Fe2＋＋Cu2＋
C．硫酸亚铁溶液与稀硫酸、双氧水混合：2Fe2＋＋2H2O2＋4H＋=2Fe3＋＋4H2O
D．过量SO2通入NaClO溶液中：SO2＋H2O＋ClO-=HClO＋HSO
【答案】A
【解析】金属铜与稀硝酸反应生成NO、H2O和Cu2+，离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO3-=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，故A正确；氯化铁和铜反应生成Fe2+和Cu2+，正确的离子方程式为2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，故B错误；硫酸亚铁溶液与稀硫酸、双氧水混合生成Fe3+和H2O，正确的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，故C错误；过量SO2通入NaClO溶液中，发生氧化还原反应：SO2＋H2O＋ClO－=Cl－＋SO42-＋2H＋，故D错误；故选A。
4．Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋较完全地形成氢氧化物沉淀的pH分别为6.7、3.7、4.6。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2＋、Fe3＋杂质离子，为除去这些离子制得纯净的ZnSO4，应加入的试剂是( )
A．NaOH溶液 B．氨水
C．KMnO4、ZnCO3 D．H2O2、ZnO
【答案】D
【解析】由于Fe2＋沉淀所需pH比Zn2＋大，应首先将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后调节溶液的pH使Zn2＋还未沉淀时Fe3＋已沉淀完全。氧化剂H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，ZnO能消耗溶液中的H＋且不引入新的杂质离子，故D项符合要求。
5．由硫铁矿烧渣(主要成分：Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O)，再通过绿矾制备铁黄[FeO(OH)]的流程如下：
烧渣溶液绿矾铁黄
已知：FeS2和铁黄均难溶于水，下列说法不正确的是
A．步骤①，最好用硫酸来溶解烧渣
B．步骤②，涉及的离子反应为FeS2＋14Fe3+＋8H2O=15Fe2+＋2SO42-＋16H+
C．步骤③，将溶液加热到有较多固体析出，再用余热将液体蒸干，可得纯净绿矾
D．步骤④，反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)3
【答案】C
【解析】因绿矾的酸根离子为硫酸根离子，则步骤①最好用硫酸来溶解烧渣，A说法正确；步骤②发生的反应FeS2与溶液中的Fe2(SO4)3溶液反应生成FeSO4和H2SO4，反应的离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O=
15Fe2++2SO42-+16H+，B说法正确；步骤③为蒸发浓缩、冷却结晶析出绿矾，若用余热将液体蒸干，绿矾受热会失去结晶水，C说法错误；若步骤④反应条件控制不当，绿矾会与氨水、空气可发生氧化还原反应生成Fe(OH)3，D说法正确；答案为C。
6．重质二氧化锰具有优良的电化学性能，广泛应用于各类化学电源中。以硫酸锰为原料制备重质二氧化锰的工艺流程如下：
下列说法错误的是( )
A．“沉锰”的主要反应为Mn2＋＋HCOeq \\al(－,3)===MnCO3↓＋H＋
B．“焙烧”过程在敞开、低压容器中进行效率更高
C．用少量氨水吸收“焙烧”产生的气体，所得溶液可用于“沉锰”
D．工艺中的硫酸表现酸性，高锰酸钾作氧化剂
【答案】A
【解析】如果是Mn2＋＋HCOeq \\al(－,3)===MnCO3↓＋H＋，氢离子还会与HCOeq \\al(－,3)反应，H＋＋HCOeq \\al(－,3)===H2O＋CO2↑，正确的离子方程式为Mn2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===MnCO3↓＋H2O＋CO2↑，故A错误；敞开、低压容器中有利于二氧化碳的释放，有利于反应正向进行，效率更高，故B正确；“焙烧”产生的气体为二氧化碳，用少量氨水吸收二氧化碳生成碳酸氢铵，可用于“沉锰”，故C正确；酸性高锰酸钾具有强氧化性，作氧化剂，硫酸提供酸性环境，有利于物质稳定存在，故D正确。
7．某课题组以铬铁矿粉[主要成分为Fe(CrO2)2，还含有Al2O3、SiO2等杂质]为主要原料制备Cr2O3，有关实验流程如图所示。
下列说法错误的是( )
A．过滤时需要的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒
B．“反应Ⅲ”每消耗32 g硫黄，能产生2 ml Cr(OH)3
C．图中“滤渣”的成分是Al(OH)3和H2SiO3
D．“焙烧”时Fe(CrO2)2发生反应：4Fe(CrO2)2＋8Na2CO3＋7O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8Na2CrO4＋8CO2
【答案】B
【解析】铬铁矿为原料制备重铬酸钠，铬铁矿[主要成分为Fe(CrO2)2，还含有Al2O3、SiO2等杂质]，铬铁矿经加入纯碱、空气和辅料氧化煅烧，主反应：4Fe(CrO2)2＋8Na2CO3＋7O2eq \(=====,\s\up7(高温))8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2，副反应：SiO2＋Na2CO3eq \(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑、Al2O3＋Na2CO3eq \(=====,\s\up7(高温))2NaAlO2＋CO2↑，水浸之后除去生成的氧化铁，加入稀硫酸调节pH，除去溶液中的AlOeq \\al(－,2)、SiOeq \\al(2－,3)，经酸化、蒸发结晶后可生成重铬酸钠，加入硫黄，发生氧化还原反应生成Cr(OH)3，Cr(OH)3分解生成Cr2O3。过滤时需要的仪器有带铁圈的铁架台、漏斗、滤纸、烧杯、玻璃棒，其中玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，A正确；“反应Ⅲ”每消耗32 g (1 ml)硫黄，转移2 ml电子，能产生eq \f(2,3) ml Cr(OH)3，B错误； 加入稀硫酸调节pH，除去溶液中的AlOeq \\al(－,2)、SiOeq \\al(2－,3)，所以“滤渣”的成分应该有Al(OH)3和H2SiO3，C正确；分析可知，“焙烧”时Fe(CrO2)2发生反应：4Fe(CrO2)2＋8Na2CO3＋7O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8Na2CrO4＋8CO2，D正确。
8．常温时，将0.1 ml Fe(NO3)3和2 ml HCl溶于水得2 L混合溶液，然后向该溶液投入m g铁粉使其充分反应后，滴加KSCN溶液不变红色。下列有关说法正确的是( )
A．由于氧化性Fe3＋＞H＋，首先发生的反应是：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
B．当加入16.8 g铁粉时，可生成标准状况下6.72 L气体
C．在铁粉充分反应后的溶液中，铁元素以Fe2＋和Fe3＋的形式存在
D．m≥28，反应过程中溶液的质量一直在减小
【答案】B
【解析】酸性条件下，NOeq \\al(－,3)有氧化性，因此首先发生的反应是Fe＋NOeq \\al(－,3)＋4H＋===NO↑＋Fe3＋＋2H2O，然后发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，A错误；当加入16.8 g铁粉时，刚好发生上述第一个反应，生成标准状况下6.72 L NO气体，此时消耗1.2 ml H＋，B正确；滴加KSCN溶液不变红色说明溶液中不含Fe3＋，C错误；当恰好第二个反应结束时，根据方程式计算则至少消耗铁16.8 g＋(0.1 ml＋0.3 ml)×eq \f(1,2)×56 g·ml－1＝28 g，但反应过程中溶液的质量一直在增大，D错误。
9.FeSO4溶液和饱和(NH4)2SO4溶液混合可制得溶解度较小的FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O(硫酸亚铁铵)。制备硫酸亚铁铵的反应装置如下图所示(装置气密性良好)，关于实验操作或叙述错误的是
A．铁屑用热碳酸钠溶液进行预处理
B．NaOH溶液的作用是吸收H2S气体
C．排净装置内空气时，关闭K1、打开K2、K3，用少量稀硫酸与铁屑反应
D．待铁屑反应完全后，关闭K2、K3，打开K1，即制得最终产物
【答案】D
【解析】根据反应原理及图示分析，实验开始时，关闭活塞K1，打开K2、K3，打开分液漏斗向锥形瓶内加入少量稀硫酸，利用铁和稀硫酸反应生成的氢气将装置内的空气排尽，杂质FeS与硫酸反应生成的H2S气体通过NaOH溶液时被吸收；排尽空气后，关闭K2、K3，打开K1，生成的气体将锥形瓶内硫化亚铁溶液压至饱和硫酸铵溶液中，反应结束后，关闭K1，打开K2，剩余气体中的H2S可以通过氢氧化钠溶液吸收。
碳酸钠溶液因为水解作用呈碱性，铁屑表面的油污在热的碳酸钠溶液浸泡下容易除去，故A正确；由装置特点分析，FeS与稀硫酸反应生成H2S，关闭K1，打开K2、K3时，用NaOH溶液吸收H2S气体，故B正确；
装置中的氧气可以氧化硫化亚铁溶液，可以关闭K1、打开K2、K3，先加入少量稀硫酸与铁屑反应，利用产生的H2排尽装置内空气，故C正确；根据上述分析，若锥形瓶中的铁屑完全耗尽再关闭K2、K3，打开K1，无法将生成的硫酸亚铁溶液转移至饱和硫酸铵溶液中，故D错误；故选D。
10．Fe2O3具有广泛的用途。甲同学阅读有关资料得知在高温下煅烧FeCO3可以得到Fe2O3。为了进一步验证此结论，他做了如下实验。
由此甲同学得出结论：4FeCO3＋O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe2O3＋4CO2。
(1)写出实验步骤Ⅲ中发生反应的离子方程式：______________________________。
(2)乙同学提出了不同的看法：煅烧产物可能是Fe3O4，因为Fe3O4也可以溶于硫酸，且所得溶液中也含有Fe3＋。于是乙同学对甲同学的实验步骤Ⅲ进行了补充改进：检验实验步骤Ⅱ所得溶液中是否含有Fe2＋。他需要选择的试剂是________(填字母)。
a．NaOH溶液
b．新制氯水和KSCN溶液
c．K3[Fe(CN)6]溶液
(3)丙同学认为即使得到了乙同学预期的实验现象，也不能确定煅烧产物的成分，你认为丙同学持此看法的理由是______________________________________________。
(4)丙同学进一步查阅资料得知煅烧FeCO3的产物中的确含有＋2价铁元素。于是他设计了另一种由FeCO3制取Fe2O3的方法：先向FeCO3中依次加入试剂稀硫酸、____________(填试剂名称)和氨水，再__________(填操作名称)、洗涤、灼烧，即可得到Fe2O3。
【解析】(1)溶液变红色说明溶液中生成了Fe(SCN)3。(2)Fe2＋用K3[Fe(CN)6]来检验，反应现象为生成蓝色沉淀，c项正确。(4)FeCO3和Fe2O3中铁元素的价态分别是＋2价和＋3价，所以需要加入氧化剂，如加入H2O2溶液或氯水，或通入Cl2等将Fe2＋氧化成Fe3＋，加入氨水后生成Fe(OH)3沉淀，经过滤、洗涤、灼烧可得到Fe2O3。
【答案】(1)Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3
(2)c
(3)产物也可能是FeO和Fe2O3(或Fe3O4和FeO；Fe3O4和Fe2O3；FeO、Fe3O4和Fe2O3)的混合物
(4)过氧化氢溶液(或氯水或氯气) 过滤
1．(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( )
A．a可与e反应生成b
B．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
【答案】C
【解析】由题图可知，a为Fe，b中含有Fe2＋，c为Fe(OH)2，d为Fe(OH)3，e中含有Fe3＋。Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，a可与e反应生成b，A推断合理；Fe2＋既可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe，B推断合理；可将饱和的Fe3＋溶液加入沸水中制得Fe(OH)3胶体，而不是浓碱液中，C推断不合理；可存在Fe2＋eq \(――→,\s\up7(OH－))Fe(OH)2eq \(――→,\s\up7(O2))Fe(OH)3eq \(――→,\s\up7(H＋))Fe3＋eq \(――→,\s\up7(Fe))Fe2＋的循环转化关系，D推断合理。
2．下列有关物质性质的叙述错误的是( )
A．(2021·湖南高考)FeO粉末在空气中受热，迅速被氧化成Fe3O4
B．(2019·天津高考)将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2
C．(2020·江苏高考)室温下，Fe与浓H2SO4不能生成FeSO4
D．(2021·浙江高考)铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨
【答案】D
【解析】氧化亚铁具有较强的还原性，在空气中受热容易被氧气氧化为稳定的四氧化三铁，A正确；铁和亚铁能将氯气还原为氯离子，铁屑可以补充FeCl2，从而除去工业废气中的氯气，B正确；室温下，铁在浓硫酸中发生钝化，C正确；铝粉与氧化铁发生铝热反应时放出大量的热，因此，生成的铁是液态的，可以将两段铁轨焊接在一起，故其可用于焊接铁轨，但是，铁粉与氧化铝不能发生铝热反应，D错误。
3.（2018·北京卷）实验小组制备高铁酸钾（K2FeO4）并探究其性质。
资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。
（1）制备K2FeO4（夹持装置略）
①A为氯气发生装置。A中反应方程式是________________（锰被还原为Mn2+）。
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH===2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外还有________________。
（2）探究K2FeO4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Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl－而产生Cl2，设计以下方案：
Ⅰ．由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有______离子，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl－氧化，还可能由________________产生（用方程式表示）。
Ⅱ．方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗涤的目的是________________。
②根据K2FeO4的制备实验得出：氧化性Cl2________FeO42−（填“＞”或“＜”），而方案Ⅱ实验表明，Cl2和FeO42−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FeO42−＞MnO4−，验证实验如下：将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4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FeO42−＞MnO4−。若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。理由或方案：________________。
【解析】（1）①A为氯气发生装置，KMnO4与浓盐酸反应时，锰被还原为Mn2+，浓盐酸被氧化成Cl2，KMnO4与浓盐酸反应生成KCl、MnCl2、Cl2和H2O，根据得失电子守恒和原子守恒，反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl（浓）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，离子方程式2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O。
②由于盐酸具有挥发性，所得Cl2中混有HCl和H2O（g），HCl会消耗Fe（OH）3、KOH，用饱和食盐水除去HCl，除杂装置B为。
③ C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，还有Cl2与KOH的反应，Cl2与KOH反应的化学方程式为Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O，反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
（2）①根据上述制备反应，C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl，还可能含有KClO等。
I.方案I加入KSCN溶液，溶液变红说明a中含Fe3+。但Fe3+的产生不能判断K2FeO4与Cl-发生了反应，根据题意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产生O2，自身被还原成Fe3+，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，可能的反应为4FeO42-+20H+=3O2↑+4Fe3++10H2O。
II.产生Cl2还可能是ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O，即KClO的存在干扰判断；K2FeO4微溶于KOH溶液，用KOH溶液洗涤的目的是除去KClO、排除ClO-的干扰，同时保持K2FeO4稳定存在。
②制备K2FeO4的原理为3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，在该反应中Cl元素的化合价由0价降至-1价，Cl2是氧化剂，Fe元素的化合价由+3价升至+6价，Fe（OH）3是还原剂，K2FeO4为氧化产物，根据同一反应中，氧化性：氧化剂>氧化产物，得出氧化性Cl2>FeO42-；方案II的反应为2FeO42-+6Cl-+16H+=2Fe3++3Cl2↑+8H2O，实验表明，Cl2和FeO42-氧化性强弱关系相反；对比两个反应的条件，制备K2FeO4在碱性条件下，方案II在酸性条件下；说明溶液的酸碱性的不同影响物质氧化性的强弱。
③该小题为开放性试题。若能，根据题意K2FeO4在足量H2SO4溶液中会转化为Fe3+和O2，最后溶液中不存在FeO42-，溶液振荡后呈浅紫色一定是MnO4-的颜色，说明FeO42-将Mn2+氧化成MnO4-，所以该实验方案能证明氧化性FeO42->MnO4-。（或不能，因为溶液b呈紫色，溶液b滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中，c（FeO42-）变小，溶液的紫色也会变浅；则设计一个空白对比的实验方案，方案为：向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色）。
【答案 (1)2KMnO4+16HCl==2MnCl2+2KCl +5Cl2↑+8H2O
Cl2+2OH−==Cl−+ClO−+H2O （2）Ⅰ. Fe3+ 4FeO42−+20H+==4Fe3++3O2↑+10H2O Ⅱ．排除ClO−的干扰 > 溶液的酸碱性不同 若能，理由：FeO42−在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2，溶液浅紫色一定是MnO4−的颜色（若不能，方案：向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色）
4．(2021·河北卷·节选)绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐的新工艺，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，不产生废弃物，实现了CrFeAlMg的深度利用和Na＋内循环。工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是________(填元素符号)。
(2)工序①的名称为________。
(3)滤渣Ⅰ的主要成分是______________(填化学式)。
(4)工序③中发生反应的离子方程式为__________________________________________________。
(5)物质Ⅴ可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________，
可代替NaOH的化学试剂还有________(填化学式)。
(6)热解工序产生的混合气体最适宜返回工序________(填“①”“②”“③”或“④”)参与内循环。
【解析】铬铁矿与熔融NaOH和O2反应后经工序①过滤后得到滤渣Ⅰ和介稳态物质；介稳态相分离后得到Na2CrO4溶液、NaOH溶液和无色溶液，向无色溶液中通入过量气体A后生成Al(OH)3沉淀和物质Ⅴ的溶液，又知Na2CrO4溶液经工序③后得到Na2Cr2O7溶液和物质Ⅴ(s)，所以气体A为CO2，物质Ⅴ为NaHCO3。(1)Fe(CrO2)2中的Fe为＋2价，易被氧化为＋3价；Fe(CrO2)2中的Cr为＋3价，在后续产物Na2CrO4中Cr为＋6价，因此高温连续氧化工序中被氧化的元素是Fe和Cr。(2)工序①之后为过滤操作，因此加水的目的是溶解可溶性物质，工序①的名称为溶解。(3)经高温连续氧化工序和工序①后铬铁矿转化为CrOeq \\al(2－,4)、Al(OH)eq \\al(－,4)、Fe2O3和MgO，故滤渣Ⅰ的主要成分是Fe2O3和MgO。(4)由分析可知，气体A为CO2，不溶性物质Ⅴ为NaHCO3，故工序③中发生反应的离子方程式为2Na＋＋2CrOeq \\al(2－,4)＋2CO2＋H2O===Cr2Oeq \\al(2－,7)＋2NaHCO3↓。(5)由分析可知，物质Ⅴ为NaHCO3，可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为4Fe(CrO2)2＋7O2＋16NaHCO3===8Na2CrO4＋2Fe2O3＋16CO2＋8H2O；可代替NaOH的化学试剂需满足以下两点要求：一是显碱性，二是能提供Na＋，因此可代替NaOH的化学试剂还有Na2CO3。(6)热解工序中产生的混合气体为CO2和水蒸气，最适宜返回工序②参与内循环。
【答案】(1)Fe、Cr (2)溶解
(3)Fe2O3、MgO
(4)2Na＋＋2CrOeq \\al(2－,4)＋2CO2＋H2O===Cr2Oeq \\al(2－,7)＋2NaHCO3↓
(5)4Fe(CrO2)2＋7O2＋16NaHCO3===8Na2CrO4＋2Fe2O3＋16CO2＋8H2O Na2CO3
(6)②
A
B
C
D
X
FeCl2溶液
FeCl3溶液
Fe
FeSO4溶液
Y
FeCl3
CuCl2
Al
Fe2(SO4)3
Z
Cl2
Fe
NaOH溶液
Cu
实验步骤
实验操作
Ⅰ
取一定质量的FeCO3固体置于坩埚中，高温煅烧至质量不再变化，冷却至室温
Ⅱ
取少量实验步骤Ⅰ所得固体置于一洁净的试管中，用足量的稀硫酸溶解
Ⅲ
向实验步骤Ⅱ所得溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红
方案Ⅰ
取少量a，滴加KSCN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K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生。
A．Fe B．FeCl3
C．FeO D．Fe2O3
【答案】D
【解析】铁在空气中容易发生吸氧腐蚀，根据题意“舶上铁丝，……日久起销”，说明销是铁锈，铁锈的主要成分为Fe2O3，D项正确。
2．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Fe3O4
C．工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸和浓硫酸
D．氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂
【答案】D
【解析】FeCl3溶液用作净水剂的原因是Fe3＋能水解产生Fe(OH)3胶体，可吸附水中悬浮物和杂质等并形成沉淀沉降下来，从而起到净水作用，与氧化性无关。
3．下列铁及其化合物性质与用途具有对应关系的是
A．Fe粉具有还原性，可用作抗氧化剂B．Fe2O3粉末呈红棕色，可用于制取铁盐
C．Fe2(SO4)3易溶于水，可用作净水剂D．FeCl3溶液呈酸性，用于蚀刻铜电路板
【答案】A
【解析】Fe粉具有还原性，可用作抗氧化剂，A正确；Fe2O3粉末呈红棕色，可用于染料，B错误；
Fe3+水解，生成氢氧化铁胶体，可用作净水剂，C错误；FeCl3溶液具有氧化性，用于蚀刻铜电路板，D错误；故选A。
4．要证明某溶液中不含Fe3＋，而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作的最佳顺序为( )
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4(H＋)溶液 ③加入少量KSCN溶液
A．①③ B．③②
C．③① D．①②③
【答案】C
【解析】先加入少量KSCN溶液，若不出现红色，证明无Fe3＋，然后加足量的氯水，若出现红色，说明有Fe2＋存在。不选择加入足量KMnO4(H＋)溶液的原因是KMnO4(H＋)溶液是紫红色的溶液，Fe2＋与MnOeq \\al(－,4)反应时溶液颜色变化不明显。
5．坦克、导弹的制造材料主要是金属合金，钢铁便是其中十分重要的一种。下列关于铁的说法中正确的是( )
A．铁元素属于过渡元素，其原子序数为26
B．单质铁与浓硫酸在常温下不反应
C．铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性
D．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率，纯铁比生铁的快
【答案】A
【解析】铁是26号元素，属于第Ⅷ族元素，为过渡元素，故A正确；常温下，铁和浓硫酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，但并不是铁和浓硫酸不反应，故B错误；亚铁离子既有还原性，又有氧化性，故C错误；纯铁和稀盐酸不能构成原电池，生铁中铁、碳、盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，故D错误。
6．下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是( )
【答案】C
【解析】Cl2与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均反应，B错误；有新的杂质CuSO4生成，D错误。
7．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
【答案】D
【解析】根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 ml×2＝0.05 ml，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2 ml，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。
8．A、B、C三种物质中均含有同一种元素M，它们之间有如图所示的转化关系。A为一种金属单质，其产量直接关系国民经济命脉。反应①②③均为化合反应，反应④为置换反应。下列有关说法不正确的是( )
A．①中所加试剂可能是氯气
B．③中需要加具有氧化性的试剂
C．A与稀硝酸反应一定能实现元素M在①中发生的价态变化
D．元素M在②中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现
【答案】C
【解析】根据转化关系可确定A为变价金属，应为Fe，反应①加入氯气能实现，B为FeCl3，C为FeCl2，A项正确；反应③中铁元素的化合价由＋2价升高到＋3价，需要加具有氧化性的试剂，B项正确；过量的铁与稀硝酸反应时，生成硝酸亚铁，C项不正确；Fe3＋能将I－氧化成I2，自身被还原成Fe2＋，D项正确。
9．下列指定反应的离子方程式正确的是
A．Na2O2与H218O反应：2Na2O2+2H218O=4Na++4OH- +18O2↑
B．向次氯酸钠溶液中通入少量的CO2：ClO—+CO2+H2O=HClO+HCO
C．FeCl3溶液中加过量Na2S溶液：S2- + 2Fe3+ =S↓+2Fe2+
D．向Fe(OH)3胶体中加入HI溶液：Fe(OH)3+3H+ =Fe3+ +3H2O
【答案】B
【解析】Na2O2与H218O反应中过氧化钠既是氧化剂也是还原剂：2Na2O2+2H218O=4Na++2OH-+
218OH-+O2↑，A错误；由于碳酸的酸性强于次氯酸，但次氯酸强于碳酸氢根，则向次氯酸钠溶液中通入少量的CO2：ClO—+CO2+H2O=HClO+HCO3-，B正确；FeCl3溶液中加过量Na2S溶液：3S2- + 2Fe3+ =S↓+2FeS↓，C错误；向Fe(OH)3胶体中加入HI溶液生成氧化还原反应：2Fe(OH)3+2I－+6H+ =I2+2Fe2+ +6H2O，D错误；
答案选B。
10．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 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________________________________。
【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。
【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
1．将1.12 g铁粉加入25 mL 2 ml·L－1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是( )
A．铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本保持不变
B．往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色
C．Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为5∶1
D．氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶5
【答案】B
【解析】 1.12 g铁物质的量为eq \f(1.12 g,56 g·ml－1)＝0.02 ml，25 mL 2 ml·L－1氯化铁溶液中Fe3＋的物质的量为0.025 L×2 ml·L－1＝0.05 ml，发生的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，根据比例关系可得，0.02 ml铁完全反应，消耗0.04 ml Fe3＋，生成0.06 ml Fe2＋，所以Fe3＋剩余0.01 ml，溶液中含有Fe3＋的物质的量为0.01 ml，Fe2＋的物质的量为0.06 ml，没有金属铁剩余。铁没有剩余，溶液呈黄绿色，Cl－基本保持不变，故A错误；溶液中有剩余的Fe3＋，往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色，故B正确；Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为0.06 ml∶0.01 ml＝6∶1，故C错误；由反应离子方程式可得，氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2，故D错误。
2．下列除杂的操作不正确的是( )
A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量MgO充分反应后过滤
B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤
C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反应后过滤
D．CuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CuO充分反应后过滤
【答案】C
【解析】FeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，加入MgO与H＋反应，上述平衡右移，使Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，A正确；加入过量铁粉，FeCl3与Fe反应生成FeCl2而达到除杂的目的，B正确；加入NaOH溶液，Cu2＋、Fe3＋均转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求，C错误；先用H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl3的水解，加入CuO与H＋反应将Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，D正确。
3．下列离子方程式正确的是
A．金属铜与稀硝酸反应：3Cu＋8H＋＋2NO=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
B．氯化铁和铜反应：Fe3＋＋Cu=Fe2＋＋Cu2＋
C．硫酸亚铁溶液与稀硫酸、双氧水混合：2Fe2＋＋2H2O2＋4H＋=2Fe3＋＋4H2O
D．过量SO2通入NaClO溶液中：SO2＋H2O＋ClO-=HClO＋HSO
【答案】A
【解析】金属铜与稀硝酸反应生成NO、H2O和Cu2+，离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO3-=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，故A正确；氯化铁和铜反应生成Fe2+和Cu2+，正确的离子方程式为2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，故B错误；硫酸亚铁溶液与稀硫酸、双氧水混合生成Fe3+和H2O，正确的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，故C错误；过量SO2通入NaClO溶液中，发生氧化还原反应：SO2＋H2O＋ClO－=Cl－＋SO42-＋2H＋，故D错误；故选A。
4．Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋较完全地形成氢氧化物沉淀的pH分别为6.7、3.7、4.6。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2＋、Fe3＋杂质离子，为除去这些离子制得纯净的ZnSO4，应加入的试剂是( )
A．NaOH溶液 B．氨水
C．KMnO4、ZnCO3 D．H2O2、ZnO
【答案】D
【解析】由于Fe2＋沉淀所需pH比Zn2＋大，应首先将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后调节溶液的pH使Zn2＋还未沉淀时Fe3＋已沉淀完全。氧化剂H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，ZnO能消耗溶液中的H＋且不引入新的杂质离子，故D项符合要求。
5．由硫铁矿烧渣(主要成分：Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O)，再通过绿矾制备铁黄[FeO(OH)]的流程如下：
烧渣溶液绿矾铁黄
已知：FeS2和铁黄均难溶于水，下列说法不正确的是
A．步骤①，最好用硫酸来溶解烧渣
B．步骤②，涉及的离子反应为FeS2＋14Fe3+＋8H2O=15Fe2+＋2SO42-＋16H+
C．步骤③，将溶液加热到有较多固体析出，再用余热将液体蒸干，可得纯净绿矾
D．步骤④，反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)3
【答案】C
【解析】因绿矾的酸根离子为硫酸根离子，则步骤①最好用硫酸来溶解烧渣，A说法正确；步骤②发生的反应FeS2与溶液中的Fe2(SO4)3溶液反应生成FeSO4和H2SO4，反应的离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O=
15Fe2++2SO42-+16H+，B说法正确；步骤③为蒸发浓缩、冷却结晶析出绿矾，若用余热将液体蒸干，绿矾受热会失去结晶水，C说法错误；若步骤④反应条件控制不当，绿矾会与氨水、空气可发生氧化还原反应生成Fe(OH)3，D说法正确；答案为C。
6．重质二氧化锰具有优良的电化学性能，广泛应用于各类化学电源中。以硫酸锰为原料制备重质二氧化锰的工艺流程如下：
下列说法错误的是( )
A．“沉锰”的主要反应为Mn2＋＋HCOeq \\al(－,3)===MnCO3↓＋H＋
B．“焙烧”过程在敞开、低压容器中进行效率更高
C．用少量氨水吸收“焙烧”产生的气体，所得溶液可用于“沉锰”
D．工艺中的硫酸表现酸性，高锰酸钾作氧化剂
【答案】A
【解析】如果是Mn2＋＋HCOeq \\al(－,3)===MnCO3↓＋H＋，氢离子还会与HCOeq \\al(－,3)反应，H＋＋HCOeq \\al(－,3)===H2O＋CO2↑，正确的离子方程式为Mn2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===MnCO3↓＋H2O＋CO2↑，故A错误；敞开、低压容器中有利于二氧化碳的释放，有利于反应正向进行，效率更高，故B正确；“焙烧”产生的气体为二氧化碳，用少量氨水吸收二氧化碳生成碳酸氢铵，可用于“沉锰”，故C正确；酸性高锰酸钾具有强氧化性，作氧化剂，硫酸提供酸性环境，有利于物质稳定存在，故D正确。
7．某课题组以铬铁矿粉[主要成分为Fe(CrO2)2，还含有Al2O3、SiO2等杂质]为主要原料制备Cr2O3，有关实验流程如图所示。
下列说法错误的是( )
A．过滤时需要的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒
B．“反应Ⅲ”每消耗32 g硫黄，能产生2 ml Cr(OH)3
C．图中“滤渣”的成分是Al(OH)3和H2SiO3
D．“焙烧”时Fe(CrO2)2发生反应：4Fe(CrO2)2＋8Na2CO3＋7O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8Na2CrO4＋8CO2
【答案】B
【解析】铬铁矿为原料制备重铬酸钠，铬铁矿[主要成分为Fe(CrO2)2，还含有Al2O3、SiO2等杂质]，铬铁矿经加入纯碱、空气和辅料氧化煅烧，主反应：4Fe(CrO2)2＋8Na2CO3＋7O2eq \(=====,\s\up7(高温))8Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2，副反应：SiO2＋Na2CO3eq \(=====,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑、Al2O3＋Na2CO3eq \(=====,\s\up7(高温))2NaAlO2＋CO2↑，水浸之后除去生成的氧化铁，加入稀硫酸调节pH，除去溶液中的AlOeq \\al(－,2)、SiOeq \\al(2－,3)，经酸化、蒸发结晶后可生成重铬酸钠，加入硫黄，发生氧化还原反应生成Cr(OH)3，Cr(OH)3分解生成Cr2O3。过滤时需要的仪器有带铁圈的铁架台、漏斗、滤纸、烧杯、玻璃棒，其中玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，A正确；“反应Ⅲ”每消耗32 g (1 ml)硫黄，转移2 ml电子，能产生eq \f(2,3) ml Cr(OH)3，B错误； 加入稀硫酸调节pH，除去溶液中的AlOeq \\al(－,2)、SiOeq \\al(2－,3)，所以“滤渣”的成分应该有Al(OH)3和H2SiO3，C正确；分析可知，“焙烧”时Fe(CrO2)2发生反应：4Fe(CrO2)2＋8Na2CO3＋7O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8Na2CrO4＋8CO2，D正确。
8．常温时，将0.1 ml Fe(NO3)3和2 ml HCl溶于水得2 L混合溶液，然后向该溶液投入m g铁粉使其充分反应后，滴加KSCN溶液不变红色。下列有关说法正确的是( )
A．由于氧化性Fe3＋＞H＋，首先发生的反应是：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
B．当加入16.8 g铁粉时，可生成标准状况下6.72 L气体
C．在铁粉充分反应后的溶液中，铁元素以Fe2＋和Fe3＋的形式存在
D．m≥28，反应过程中溶液的质量一直在减小
【答案】B
【解析】酸性条件下，NOeq \\al(－,3)有氧化性，因此首先发生的反应是Fe＋NOeq \\al(－,3)＋4H＋===NO↑＋Fe3＋＋2H2O，然后发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，A错误；当加入16.8 g铁粉时，刚好发生上述第一个反应，生成标准状况下6.72 L NO气体，此时消耗1.2 ml H＋，B正确；滴加KSCN溶液不变红色说明溶液中不含Fe3＋，C错误；当恰好第二个反应结束时，根据方程式计算则至少消耗铁16.8 g＋(0.1 ml＋0.3 ml)×eq \f(1,2)×56 g·ml－1＝28 g，但反应过程中溶液的质量一直在增大，D错误。
9.FeSO4溶液和饱和(NH4)2SO4溶液混合可制得溶解度较小的FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O(硫酸亚铁铵)。制备硫酸亚铁铵的反应装置如下图所示(装置气密性良好)，关于实验操作或叙述错误的是
A．铁屑用热碳酸钠溶液进行预处理
B．NaOH溶液的作用是吸收H2S气体
C．排净装置内空气时，关闭K1、打开K2、K3，用少量稀硫酸与铁屑反应
D．待铁屑反应完全后，关闭K2、K3，打开K1，即制得最终产物
【答案】D
【解析】根据反应原理及图示分析，实验开始时，关闭活塞K1，打开K2、K3，打开分液漏斗向锥形瓶内加入少量稀硫酸，利用铁和稀硫酸反应生成的氢气将装置内的空气排尽，杂质FeS与硫酸反应生成的H2S气体通过NaOH溶液时被吸收；排尽空气后，关闭K2、K3，打开K1，生成的气体将锥形瓶内硫化亚铁溶液压至饱和硫酸铵溶液中，反应结束后，关闭K1，打开K2，剩余气体中的H2S可以通过氢氧化钠溶液吸收。
碳酸钠溶液因为水解作用呈碱性，铁屑表面的油污在热的碳酸钠溶液浸泡下容易除去，故A正确；由装置特点分析，FeS与稀硫酸反应生成H2S，关闭K1，打开K2、K3时，用NaOH溶液吸收H2S气体，故B正确；
装置中的氧气可以氧化硫化亚铁溶液，可以关闭K1、打开K2、K3，先加入少量稀硫酸与铁屑反应，利用产生的H2排尽装置内空气，故C正确；根据上述分析，若锥形瓶中的铁屑完全耗尽再关闭K2、K3，打开K1，无法将生成的硫酸亚铁溶液转移至饱和硫酸铵溶液中，故D错误；故选D。
10．Fe2O3具有广泛的用途。甲同学阅读有关资料得知在高温下煅烧FeCO3可以得到Fe2O3。为了进一步验证此结论，他做了如下实验。
由此甲同学得出结论：4FeCO3＋O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe2O3＋4CO2。
(1)写出实验步骤Ⅲ中发生反应的离子方程式：______________________________。
(2)乙同学提出了不同的看法：煅烧产物可能是Fe3O4，因为Fe3O4也可以溶于硫酸，且所得溶液中也含有Fe3＋。于是乙同学对甲同学的实验步骤Ⅲ进行了补充改进：检验实验步骤Ⅱ所得溶液中是否含有Fe2＋。他需要选择的试剂是________(填字母)。
a．NaOH溶液
b．新制氯水和KSCN溶液
c．K3[Fe(CN)6]溶液
(3)丙同学认为即使得到了乙同学预期的实验现象，也不能确定煅烧产物的成分，你认为丙同学持此看法的理由是______________________________________________。
(4)丙同学进一步查阅资料得知煅烧FeCO3的产物中的确含有＋2价铁元素。于是他设计了另一种由FeCO3制取Fe2O3的方法：先向FeCO3中依次加入试剂稀硫酸、____________(填试剂名称)和氨水，再__________(填操作名称)、洗涤、灼烧，即可得到Fe2O3。
【解析】(1)溶液变红色说明溶液中生成了Fe(SCN)3。(2)Fe2＋用K3[Fe(CN)6]来检验，反应现象为生成蓝色沉淀，c项正确。(4)FeCO3和Fe2O3中铁元素的价态分别是＋2价和＋3价，所以需要加入氧化剂，如加入H2O2溶液或氯水，或通入Cl2等将Fe2＋氧化成Fe3＋，加入氨水后生成Fe(OH)3沉淀，经过滤、洗涤、灼烧可得到Fe2O3。
【答案】(1)Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3
(2)c
(3)产物也可能是FeO和Fe2O3(或Fe3O4和FeO；Fe3O4和Fe2O3；FeO、Fe3O4和Fe2O3)的混合物
(4)过氧化氢溶液(或氯水或氯气) 过滤
1．(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( )
A．a可与e反应生成b
B．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
【答案】C
【解析】由题图可知，a为Fe，b中含有Fe2＋，c为Fe(OH)2，d为Fe(OH)3，e中含有Fe3＋。Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，a可与e反应生成b，A推断合理；Fe2＋既可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe，B推断合理；可将饱和的Fe3＋溶液加入沸水中制得Fe(OH)3胶体，而不是浓碱液中，C推断不合理；可存在Fe2＋eq \(――→,\s\up7(OH－))Fe(OH)2eq \(――→,\s\up7(O2))Fe(OH)3eq \(――→,\s\up7(H＋))Fe3＋eq \(――→,\s\up7(Fe))Fe2＋的循环转化关系，D推断合理。
2．下列有关物质性质的叙述错误的是( )
A．(2021·湖南高考)FeO粉末在空气中受热，迅速被氧化成Fe3O4
B．(2019·天津高考)将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2
C．(2020·江苏高考)室温下，Fe与浓H2SO4不能生成FeSO4
D．(2021·浙江高考)铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨
【答案】D
【解析】氧化亚铁具有较强的还原性，在空气中受热容易被氧气氧化为稳定的四氧化三铁，A正确；铁和亚铁能将氯气还原为氯离子，铁屑可以补充FeCl2，从而除去工业废气中的氯气，B正确；室温下，铁在浓硫酸中发生钝化，C正确；铝粉与氧化铁发生铝热反应时放出大量的热，因此，生成的铁是液态的，可以将两段铁轨焊接在一起，故其可用于焊接铁轨，但是，铁粉与氧化铝不能发生铝热反应，D错误。
3.（2018·北京卷）实验小组制备高铁酸钾（K2FeO4）并探究其性质。
资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。
（1）制备K2FeO4（夹持装置略）
①A为氯气发生装置。A中反应方程式是________________（锰被还原为Mn2+）。
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH===2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外还有________________。
（2）探究K2FeO4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Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl－而产生Cl2，设计以下方案：
Ⅰ．由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有______离子，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl－氧化，还可能由________________产生（用方程式表示）。
Ⅱ．方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗涤的目的是________________。
②根据K2FeO4的制备实验得出：氧化性Cl2________FeO42−（填“＞”或“＜”），而方案Ⅱ实验表明，Cl2和FeO42−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FeO42−＞MnO4−，验证实验如下：将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4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FeO42−＞MnO4−。若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。理由或方案：________________。
【解析】（1）①A为氯气发生装置，KMnO4与浓盐酸反应时，锰被还原为Mn2+，浓盐酸被氧化成Cl2，KMnO4与浓盐酸反应生成KCl、MnCl2、Cl2和H2O，根据得失电子守恒和原子守恒，反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl（浓）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，离子方程式2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O。
②由于盐酸具有挥发性，所得Cl2中混有HCl和H2O（g），HCl会消耗Fe（OH）3、KOH，用饱和食盐水除去HCl，除杂装置B为。
③ C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，还有Cl2与KOH的反应，Cl2与KOH反应的化学方程式为Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O，反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
（2）①根据上述制备反应，C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl，还可能含有KClO等。
I.方案I加入KSCN溶液，溶液变红说明a中含Fe3+。但Fe3+的产生不能判断K2FeO4与Cl-发生了反应，根据题意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产生O2，自身被还原成Fe3+，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，可能的反应为4FeO42-+20H+=3O2↑+4Fe3++10H2O。
II.产生Cl2还可能是ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O，即KClO的存在干扰判断；K2FeO4微溶于KOH溶液，用KOH溶液洗涤的目的是除去KClO、排除ClO-的干扰，同时保持K2FeO4稳定存在。
②制备K2FeO4的原理为3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，在该反应中Cl元素的化合价由0价降至-1价，Cl2是氧化剂，Fe元素的化合价由+3价升至+6价，Fe（OH）3是还原剂，K2FeO4为氧化产物，根据同一反应中，氧化性：氧化剂>氧化产物，得出氧化性Cl2>FeO42-；方案II的反应为2FeO42-+6Cl-+16H+=2Fe3++3Cl2↑+8H2O，实验表明，Cl2和FeO42-氧化性强弱关系相反；对比两个反应的条件，制备K2FeO4在碱性条件下，方案II在酸性条件下；说明溶液的酸碱性的不同影响物质氧化性的强弱。
③该小题为开放性试题。若能，根据题意K2FeO4在足量H2SO4溶液中会转化为Fe3+和O2，最后溶液中不存在FeO42-，溶液振荡后呈浅紫色一定是MnO4-的颜色，说明FeO42-将Mn2+氧化成MnO4-，所以该实验方案能证明氧化性FeO42->MnO4-。（或不能，因为溶液b呈紫色，溶液b滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中，c（FeO42-）变小，溶液的紫色也会变浅；则设计一个空白对比的实验方案，方案为：向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色）。
【答案 (1)2KMnO4+16HCl==2MnCl2+2KCl +5Cl2↑+8H2O
Cl2+2OH−==Cl−+ClO−+H2O （2）Ⅰ. Fe3+ 4FeO42−+20H+==4Fe3++3O2↑+10H2O Ⅱ．排除ClO−的干扰 > 溶液的酸碱性不同 若能，理由：FeO42−在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2，溶液浅紫色一定是MnO4−的颜色（若不能，方案：向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色）
4．(2021·河北卷·节选)绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐的新工艺，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，不产生废弃物，实现了CrFeAlMg的深度利用和Na＋内循环。工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是________(填元素符号)。
(2)工序①的名称为________。
(3)滤渣Ⅰ的主要成分是______________(填化学式)。
(4)工序③中发生反应的离子方程式为__________________________________________________。
(5)物质Ⅴ可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________，
可代替NaOH的化学试剂还有________(填化学式)。
(6)热解工序产生的混合气体最适宜返回工序________(填“①”“②”“③”或“④”)参与内循环。
【解析】铬铁矿与熔融NaOH和O2反应后经工序①过滤后得到滤渣Ⅰ和介稳态物质；介稳态相分离后得到Na2CrO4溶液、NaOH溶液和无色溶液，向无色溶液中通入过量气体A后生成Al(OH)3沉淀和物质Ⅴ的溶液，又知Na2CrO4溶液经工序③后得到Na2Cr2O7溶液和物质Ⅴ(s)，所以气体A为CO2，物质Ⅴ为NaHCO3。(1)Fe(CrO2)2中的Fe为＋2价，易被氧化为＋3价；Fe(CrO2)2中的Cr为＋3价，在后续产物Na2CrO4中Cr为＋6价，因此高温连续氧化工序中被氧化的元素是Fe和Cr。(2)工序①之后为过滤操作，因此加水的目的是溶解可溶性物质，工序①的名称为溶解。(3)经高温连续氧化工序和工序①后铬铁矿转化为CrOeq \\al(2－,4)、Al(OH)eq \\al(－,4)、Fe2O3和MgO，故滤渣Ⅰ的主要成分是Fe2O3和MgO。(4)由分析可知，气体A为CO2，不溶性物质Ⅴ为NaHCO3，故工序③中发生反应的离子方程式为2Na＋＋2CrOeq \\al(2－,4)＋2CO2＋H2O===Cr2Oeq \\al(2－,7)＋2NaHCO3↓。(5)由分析可知，物质Ⅴ为NaHCO3，可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为4Fe(CrO2)2＋7O2＋16NaHCO3===8Na2CrO4＋2Fe2O3＋16CO2＋8H2O；可代替NaOH的化学试剂需满足以下两点要求：一是显碱性，二是能提供Na＋，因此可代替NaOH的化学试剂还有Na2CO3。(6)热解工序中产生的混合气体为CO2和水蒸气，最适宜返回工序②参与内循环。
【答案】(1)Fe、Cr (2)溶解
(3)Fe2O3、MgO
(4)2Na＋＋2CrOeq \\al(2－,4)＋2CO2＋H2O===Cr2Oeq \\al(2－,7)＋2NaHCO3↓
(5)4Fe(CrO2)2＋7O2＋16NaHCO3===8Na2CrO4＋2Fe2O3＋16CO2＋8H2O Na2CO3
(6)②
A
B
C
D
X
FeCl2溶液
FeCl3溶液
Fe
FeSO4溶液
Y
FeCl3
CuCl2
Al
Fe2(SO4)3
Z
Cl2
Fe
NaOH溶液
Cu
实验步骤
实验操作
Ⅰ
取一定质量的FeCO3固体置于坩埚中，高温煅烧至质量不再变化，冷却至室温
Ⅱ
取少量实验步骤Ⅰ所得固体置于一洁净的试管中，用足量的稀硫酸溶解
Ⅲ
向实验步骤Ⅱ所得溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红
方案Ⅰ
取少量a，滴加KSCN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K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生。
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