2021届高考化学人教版一轮创新教学案：第3章第11讲　铁及其重要化合物

第11讲　铁及其重要化合物

一、铁的存在与性质

1．铁在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位，主要以＋2和＋3价化合物的形式存在。

2．铁的物理性质

3．铁的化学性质

(1)

①与非金属单质反应：

Fe＋O2常温腐蚀生成铁锈，其主要成分为：

Fe2O3·nH2O点燃：3Fe＋2O2Fe3O4

Fe＋Cl2反应：2Fe＋3Cl22FeCl3现象：剧烈燃烧生成棕黄色烟注意：无论Cl2的量多少，产物都是FeCl3

Fe与S反应：Fe＋SFeS。

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：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。

(2)与酸的反应

(3)与某些盐溶液的反应

①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。

②与FeCl3溶液反应的离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。

二、铁的氧化物和氢氧化物

1．铁的氧化物

Fe3O4中的3个Fe原子的化合价2个为＋3价，1个为＋2价，可表示为FeO·Fe2O3，平均价态为＋价。在发生氧化还原反应时，对应价态的铁参与相关反应，如Fe3O4与HNO3反应时只有＋2价铁被氧化。

2．铁的氢氧化物

三、亚铁盐、铁盐的化学性质

1．亚铁盐

含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，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：Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。

(2)还原性

①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－。

②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＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。

2．铁盐

(1)特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到SCN－时变成红色。

(2)氧化性：含Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋具有较强的氧化性。

①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＋。

②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＋。

③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＋。

(3)FeCl3易水解：将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。

3．Fe2＋、Fe3＋的相互转化

上述转化中标号反应的离子方程式为

①2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－；

②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。

1.判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。

(1)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。(×)

错因：Fe常温下遇浓H2SO4发生钝化。

(2)将铁屑放入稀HNO3中，证明Fe比H2活泼。(×)

错因：Fe与HNO3反应不产生H2。

(3)Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3。(×)

错因：Fe与I2反应生成FeI2。

(4)FeCl3腐蚀Cu制印刷电路板是由于铁比铜的金属性强。(×)

错因：Fe3＋与Cu反应生成Fe2＋和Cu2＋，证明Fe3＋的氧化性大于Cu2＋，不能证明Fe的金属性比Cu强。

2．教材改编题

(据人教必修一P63T7)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(　　)

①加足量氯水　②加足量KMnO4溶液　③加少量KSCN溶液

A．①②  B．③②

C．③①  D．①②③

答案　C

解析　Fe2＋遇KSCN溶液无明显现象，而Fe3＋遇KSCN溶液变为红色，新制氯水能把Fe2＋氧化为Fe3＋，故答案为C。但不能用KMnO4溶液代替氯水，因KMnO4溶液本身为紫红色。

考点一　铁的性质和用途

[解析]　该反应可以看作两步：①Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸根离子过量，氢离子不足；②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。a表示Fe3＋的关系曲线，故A正确；溶液中共有3 mol H＋参加反应，恰好生成Fe3＋时消耗铁为0.75 mol，B正确；P点n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，二者均为0.45 mol，C错误；剩余0.45 mol Fe3＋，消耗0.225 mol铜，质量为14.4 g，D正确。

[答案]　C

1．铁与稀硝酸反应产物中铁元素价态的判断方法

(1)当HNO3过量时：反应原理：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，铁元素的存在形式为Fe3＋，铁元素的价态为＋3价。

(2)当Fe过量时：铁被硝酸氧化为Fe3＋，然后Fe3＋被剩余的铁还原为Fe2＋，也就是说最终得到亚铁盐，总方程式：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。

(3)当＜＜时：铁元素的存在形式为Fe2＋和Fe3＋，铁元素的价态为＋2、＋3价。

(4)用数轴法表示，铁与硝酸的用量比与反应产物的关系：

2．铁与硫酸、硝酸的混酸反应顺序总结

足量铁与稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反应，则可利用离子反应分析，依次发生反应：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(若H＋量不足，该反应不再发生)。

1．下列关于铁的叙述正确的是(　　)

①铁能被磁铁吸引，纯铁易被腐蚀

②在人体内的血红蛋白中含有铁元素

③铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族

④铁能在氧气中剧烈燃烧

⑤铁与硝酸反应的产物仅是Fe(NO3)3

⑥不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3

A．①③  B．②④

C．②⑤  D．④⑥

答案　B

解析　纯铁的抗腐蚀能力较强；铁位于元素周期表的第Ⅷ族，没有第ⅧB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Fe＋2FeCl3===3FeCl2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3制得。故B正确。

2．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。

①Fe3＋　②Fe2＋　③Fe、Fe2＋　④Fe2＋、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。

答案　(1)①　(2)④　(3)③

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2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后全部转化为Fe2＋。

考点二　铁的氧化物、氢氧化物

[解析]　Ⅱ.将Fe与稀H2SO4放入试管Ⅰ后，产生的H2可从试管Ⅰ内短管处排出试管Ⅰ内的空气，经过止水夹进入试管Ⅱ内的NaOH溶液中，再排尽NaOH溶液和试管Ⅱ内的空气，然后关闭止水夹，试管Ⅰ内产生的H2无法逸出，压强增大，将FeSO4溶液通过长导管压入试管Ⅱ内的NaOH溶液中，在此过程中，液体都处于H2环境中，从而避免了空气中的O2将反应生成的Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3。

[答案]　Ⅰ.(1)煮沸　(2)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2

Ⅱ.(1)稀H2SO4、铁屑　(2)NaOH溶液

(3)检验试管Ⅱ出口处排出H2的纯度，当排出的H2纯净时，要夹紧止水夹

(4)试管Ⅰ中反应生成的H2将装置内的空气排尽，且外界空气不容易进入装置，可防止白色的Fe(OH)2沉淀被氧化

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：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。

(1)成功关键：①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质；

②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

①采用新制备的纯亚铁盐溶液；

②将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气)；

③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]；

④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)。

3．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(　　)

A．Fe(OH)3　Fe2O3  B．Fe(OH)2　Fe2O3

C．Fe(OH)2　Fe(OH)3  D．Fe(OH)2　Fe3O4

答案　B

解析　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。

4．一定质量的某铁的氧化物FexOy，与足量的4 mol·L－1硝酸溶液充分反应，消耗硝酸溶液700 mL，生成2.24 L NO(标准状况)。则该铁的氧化物的化学式为(　　)

A．FeO  B．Fe2O3

C．Fe3O4  D．Fe4O5

答案　C

解析　铁的氧化物FexOy与足量的4 mol·L－1的硝酸溶液充分反应，生成Fe(NO3)3，硝酸被还原生成NO，n(NO)＝＝0.1 mol，根据氮原子守恒可得，3n[Fe(NO3)3]＋n(NO)＝n(HNO3)，3n[Fe(NO3)3]＋0.1 mol＝0.7 L×4 mol·L－1，n[Fe(NO3)3]＝0.9 mol，令氧化物FexOy中Fe元素的平均化合价为a，根据得失电子守恒可得，0.9 mol×(3－a)＝0.1 mol×(5－2)，解得a＝，由化合物中正负化合价代数和为0可得x＝2y，x∶y＝3∶4，故该氧化物的化学式为Fe3O4。

确定铁的氧化物组成的基本方法

设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b，

若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；

若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；

若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量比1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值)。

考点三　“铁三角”及Fe3＋、Fe2＋的检验

[解析]　(2)由反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，可知反应后溶液中c(Fe2＋)＝0.2 mol·L－1，c(Cu2＋)＝0.1 mol·L－1，分别取相同体积对应浓度的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液，滴入等量等浓度的KSCN溶液进行对照实验。由题目信息ⅱ可知，Cu2＋与SCN－反应生成CuSCN沉淀，同时生成(SCN)2，发生反应的离子方程式为2Cu2＋＋4SCN－===2CuSCN↓＋(SCN)2。

(4)①溶液先变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色，反应速率快的反应现象最先表现，故反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的慢。

②反应中硝酸过量，若反应Ⅰ是可逆反应，则反应后所得溶液中应含有Fe2＋，否则没有Fe2＋。

[答案]　(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋

(2)0.1　4 mL 0.2 mol·L－1 FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 mol·L－1 KSCN溶液　2Cu2＋＋4SCN－===2CuSCN↓＋(SCN)2

(3)3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O

(4)①慢　②取反应后的黄色溶液于试管中，向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无明显变化(或通入NO气体到黄色溶液中没有出现棕色)

1．铁及其化合物的相互转化

(1)“铁三角”

(2)Fe2＋、Fe3＋的相互转化

①Fe2＋与强氧化剂(O2、Cl2、Br2、H2O2、Na2O2、KMnO4、HNO3、K2Cr2O7等)反应时，被氧化为Fe3＋。如2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O、6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。

②Fe3＋与Fe、Cu、S2－(H2S)、I－(HI)等还原剂反应时生成Fe2＋。如2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(三价铁盐腐蚀印刷电路板)。

注意　氧化性：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，还原性：S2－＞I－＞Fe2＋＞Br－＞Cl－。

(3)“铁三角”的重要应用

①物质除杂

②判断离子共存

a．发生氧化还原反应而不能大量共存

Fe2＋与强氧化剂不能共存：NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)

Fe3＋与强还原剂不能共存：S2－、I－、HS－、SO

b．发生非氧化还原反应不能大量共存

Fe2＋、Fe3＋与OH－、HCO、CO、AlO等发生复分解或相互促进水解不能大量共存。

Fe3＋与SCN－发生络合反应不能大量共存。

c．盐溶液的配制和保存

含Fe2＋的溶液：如配制FeSO4溶液时加入稀硫酸防止Fe2＋的水解，加入铁粉防止Fe2＋被氧化。

含Fe3＋的溶液：如配制Fe2(SO4)3溶液，应将Fe2(SO4)3固体溶于H2SO4，再加水稀释到指定浓度。

2．Fe2＋、Fe3＋的检验方法

(1)用KSCN溶液和氯水

(2)用NaOH溶液

(3)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验

(4)Fe2＋的特征检验方法

溶液产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋，3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓。

5．下列说法正确的是(　　)

A．将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液，反应现象是有气体产生，溶液呈红色，原因是稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋

B．将铜粉加入1.0 mol/L Fe2(SO4)3溶液中，会有溶液变蓝、黑色固体出现的现象，这是因为金属铁比铜活泼

C．FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作是因为FeCl3能从含Cu2＋的溶液中置换出铜

D．室温下，能将浓硫酸盛放在铁桶中

答案　D

解析　A项，过量铁粉与稀硝酸充分反应后铁元素转化为Fe2＋，滴加KSCN溶液后不出现红色；B项，铜粉与Fe2(SO4)3溶液发生反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，溶液变蓝但不会有黑色固体出现；C项，FeCl3与Cu2＋不反应，制作线路板的原理为Fe3＋能腐蚀铜，发生反应为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，解释错误；D项，常温下，Fe遇浓H2SO4钝化，可用铁桶盛放浓H2SO4，正确。

6．(2019·北京海淀高三期中)根据下列实验：

①向Fe2(SO4)3和CuSO4的混合液中加入过量铁粉，充分反应，有红色固体析出，过滤。

②取①中滤液，向其中滴加KSCN溶液，观察现象。

判断下列说法正确的是(　　)

A．氧化性Cu2＋>Fe3＋

B．①中所得固体只含铜

C．①中滤液含有Cu2＋和Fe2＋

D．②中不会观察到溶液变红

答案　D

解析　在反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋中，氧化剂为Fe3＋，氧化产物为Cu2＋，即可知氧化性Fe3＋>Cu2＋，故A错误；①中所得固体含有过量的铁和置换出的铜，故B错误；由于加入的铁是过量的，则溶液中不可能含有Cu2＋，故C错误；因在①的滤液中只有Fe2＋，没有Fe3＋，则滴加KSCN溶液时并不会出现溶液变红的现象，故D正确。

　　建议用时：40分钟　　　满分：100分

一、选择题(每题6分，共66分)

1．铁是人类应用较早、当前应用量最大的金属元素。下列有关铁及其化合物的说法中正确的是(　　)

A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4

B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2

C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤

D．Fe3＋与KSCN产生红色沉淀

答案　C

解析　赤铁矿的主要成分是Fe2O3；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2；Fe3＋遇KSCN溶液变为红色，但没有沉淀产生，一般可以用此方法检验Fe3＋的存在。

2．下列说法正确的是(　　)

A．中性溶液中可能大量存在Fe3＋、K＋、Cl－、SO

B．氧化铁能与酸反应，因此可用于制作红色涂料

C．Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3能一步实现

D．铁粉作食品袋内的脱氧剂是起还原作用

答案　D

解析　中性溶液中Fe3＋因水解完全不能大量存在，A错误；B项，氧化铁用作红色涂料是利用了其颜色呈红棕色，与其能与酸反应的性质无关，错误；C项，氯化铁溶液蒸发最终得到的产物是氢氧化铁，因为铁离子发生水解反应生成Fe(OH)3和HCl，在加热时HCl挥发，水解程度不断加大；D项，铁粉作食品袋内的脱氧剂，防止食品被氧化，起还原作用。

3．某同学欲探究铁及其化合物的性质，下列实验方案可行的是(　　)

A．将铁粉加入热的浓硫酸中：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FeSO4·6H2O晶体

D．将铜粉加入FeCl3溶液中：验证Fe3＋的氧化性强于Cu2＋

答案　D

解析　由于浓硫酸具有强氧化性，铁与其反应生成Fe2(SO4)3和SO2，无法说明铁的活泼性，故A方案不可行；将NaOH加入FeCl3溶液中，得到Fe(OH)3沉淀，无法得到Fe(OH)3胶体，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；将铜粉加入FeCl3溶液中，发生反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，该反应说明Fe3＋的氧化性强于Cu2＋，故D项方案可行。

4．向某溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化。再滴入几滴新制氯水，混合溶液变成红色，则下列结论错误的是(　　)

A．该溶液中一定含有SCN－

B．氧化性：Fe3＋＞Cl2

C．Fe2＋与SCN－不能形成红色物质

D．Fe2＋被氧化为Fe3＋

答案　B

解析　溶液中的Fe2＋与加入的新制氯水发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，氧化性：Fe3＋＜Cl2。能使含Fe3＋的溶液变为红色，说明原溶液中一定含有SCN－。因原溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化，说明Fe2＋与SCN－不能形成红色物质。

5．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．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2

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＋

答案　C

解析　A项中只能说明含有Fe3＋，不能说明不含Fe2＋，不合理；B项中Cl－也能使KMnO4溶液褪色，不合理；D项中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，不合理。

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，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＋、Mg2＋

B．一定有Fe3＋，一定没有Fe2＋、Mg2＋

C．一定有Fe3＋，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋

D．一定有Fe2＋，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋

答案　D

解析　加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，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亚铁离子的特性，若有Fe3＋，则产生的氢氧化铁的红褐色沉淀会掩盖Fe(OH)2的白色，所以不可能存在，而Mg(OH)2是白色沉淀，有可能存在。

7．在含有下列离子组的溶液中，加入Fe(NO3)2固体后，仍然能够大量共存的离子组是(　　)

A．K＋、SO、NH、CO

B．K＋、Ba2＋、OH－、Cl－

C．Na＋、H＋、Cl－、SO

D．Na＋、Mg2＋、Cl－、NO

答案　D

解析　A中CO和Fe2＋不能大量共存；B中Fe2＋和OH－不能大量共存；C中H＋、NO和Fe2＋因发生氧化还原反应而不能大量共存。

8．已知下述三个实验中均能发生化学反应。

下列判断正确的是(　　)

A．上述实验证明氧化性：Fe3＋>Fe2＋>Cu2＋

B．实验①中铁钉只作还原剂

C．实验②中Fe2＋既显氧化性又显还原性

D．实验③中发生的是置换反应

答案　B

解析　①中发生反应Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，②中发生反应3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，③中发生反应Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。A项，根据氧化性：氧化剂>氧化产物，可知氧化性：Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋；C项，实验②中Fe2＋化合价升高，只显还原性；D项，实验③中无单质生成，不是置换反应。

9．下列关于Fe3＋、Fe2＋性质实验的说法错误的是(　　)

A．用如图装置可以制备沉淀Fe(OH)2

B．配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度

C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，此现象不能确定溶液中含有Fe2＋

D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化

答案　C

解析　反应开始时生成的H2进入B中，可排出其中的空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化，一段时间后关闭止水夹C，A中硫酸亚铁进入B中可生成Fe(OH)2，A正确；FeCl3易水解，为防止水解配制溶液时先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度，B正确；Fe3＋与铁反应可生成Fe2＋，则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化，D正确。

10．FeCO3与砂糖混用可以作补血剂，实验室里制备FeCO3的流程如图所示。

下列说法错误的是(　　)

A．可利用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质

B．沉淀过程中有CO2气体放出

C．过滤操作的常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒

D．产品FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO

答案　D

解析　FeSO4变质后有Fe3＋生成，Fe3＋遇KSCN变红色，A正确；Fe2＋与CO反应生成FeCO3沉淀，促进了HCO的电离，溶液中的HCO又与生成的H＋反应生成CO2和H2O，B正确；FeCO3在空气中高温加热时，＋2价铁会被O2氧化，故得不到纯净的FeO，D错误。

11．有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol 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 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(HCl)，则n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。

二、非选择题(共34分)

12．(2019·全国卷Ⅰ考试大纲调研卷(二))(15分)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：________________________、______________________。

(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K2

d．打开K1和K2，缓缓通入N2

e．称量A

f．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”)。

(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．NaOH

C．BaCl2  D．Ba(NO3)2

e．浓H2SO4

②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式：______________________________。

答案　(1)样品中没有Fe3＋　Fe2＋易被氧气氧化为Fe3＋

(2)①干燥管　②d、a、b、f、c、e　③　偏小

(3)①c、a　生成白色沉淀、褪色

②2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑

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)①仪器B的名称是干燥管；②实验时先打开K1和K2，缓慢通入N2，排除装置中的空气，防止空气中的氧气将绿矾中的Fe2＋氧化为Fe3＋，一段时间后点燃酒精灯，使绿矾中的结晶水变为水蒸气并被N2排出，然后熄灭酒精灯，将石英玻璃管冷却至室温后关闭K1和K2，防止空气进入石英玻璃管中，最后称量A；③由题意可知FeSO4的物质的量为 mol，水的物质的量为 mol，则绿矾中结晶水的数目x＝＝＝；若先点燃酒精灯再通N2，则石英玻璃管中原有的空气会将绿矾中的Fe2＋氧化，最终剩余的固体质量会偏大，则计算得到的结晶水的数目会偏小。

(3)①实验后反应管中残留的红色粉末为Fe2O3，根据得失电子守恒可知必然有SO2产生，根据元素守恒可知还会生成SO3，检验的试剂应选择品红溶液、BaCl2溶液，不能选择Ba(NO3)2溶液，因为SO2会与Ba(NO3)2溶液反应产生白色沉淀，干扰SO3的检验，由于SO3可与水反应生成硫酸，故应先检验SO3，再利用SO2能使品红褪色的原理检验SO2；②由题意可以得到硫酸亚铁分解的方程式为2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑。

13．(2019·北京东城高三期末)(19分)探究0.5 mol/L FeCl3溶液(pH＝1)与不同金属反应时的多样性的原因。(各组实验中：所用FeCl3溶液体积相同；金属过量；静置、不振荡)

(1)根据实验Ⅰ的现象，推测红褐色液体为胶体，并用光束照射该液体，在与光束垂直的方向观察到________得以证实。

(2)已知Fe和Fe3O4均能被磁铁吸引。

①为了确定黑色固体的成分是否含有Fe和Fe3O4，重复实验Ⅰ，及时取少量镁条表面生成的黑色粉末，洗净后进行实验如下：

该实验说明黑色固体中一定含有________，结合现象写出判断的理由_____________________________________________________________________

________________________________________________________________。

②除上述结论外，分析实验Ⅰ的现象，可知被还原得到的产物一定还有________。

(3)实验Ⅰ、Ⅱ现象的差异与Fe3＋、Mg2＋、Fe2＋、H＋、Cu2＋的氧化性强弱有关，其顺序是Mg2＋<Fe2＋<____________________。

(4)继续研究0.5 mol/L FeCl3溶液(pH＝1)与Fe的反应。

①实验Ⅲ中发生反应的离子方程式有________________________________。

②已知：相同条件下，H＋在溶液中的移动速率远大于Fe3＋。结合实验Ⅰ、Ⅱ，由反应中金属表面离子浓度的变化，推测实验Ⅲ、Ⅳ现象差异的原因：_____________________________________________________________________

__________________________________________________________________

_________________________________________________________________

________________________________________________________________。

答案　(1)一条光亮的“通路”

(2)①Fe　滤纸ⅱ上无明显现象，说明Fe3O4不能溶解产生Fe2＋，所以滤纸ⅰ上粉末附近变蓝只能是Fe被氧化产生Fe2＋　②H2、Fe2＋

(3)H＋＜Cu2＋＜Fe3＋

(4)①Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋　②由Ⅰ、Ⅲ可知，金属与Fe3＋、H＋反应速率快时，因H＋移动速率大，其浓度在金属表面变化小，易被还原，促使Fe3＋水解生成Fe(OH)3；Ⅳ中反应慢，Fe表面Fe3＋能及时补充，且由Ⅱ知Fe3＋的氧化性强，利于Fe3＋被还原

解析　(2)①由实验所得的黑色粉末与纯Fe3O4作对比实验，发现Fe3O4并不能与所加的试剂(含K3[Fe(CN)6]的3% NaCl溶液)发生作用，而黑色粉末能，从而间接证明了能与所加试剂发生作用的是铁粉，所以原黑色粉末中一定有铁粉，是铁粉被氧化产生了Fe2＋；

②从“立即产生大量气泡”判断产物中有氢气，从“滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀”判断产物中有Fe2＋。

(3)根据实验Ⅰ、Ⅱ现象，以及金属活动性顺序表，阳离子氧化性强弱顺序为：Mg2＋<Fe2＋<H＋＜Cu2＋＜Fe3＋。

(4)①实验Ⅲ中产生气泡是发生反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，消耗H＋使反应Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋平衡向右移动，产生Fe(OH)3红褐色沉淀，有Fe2＋无Fe3＋，说明发生了反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。