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高考化学一轮复习第3章金属及其重要化合物第2讲铁及其重要化合物学案
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这是一份高考化学一轮复习第3章金属及其重要化合物第2讲铁及其重要化合物学案，共12页。
1．结合真实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、实现物质转化，认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
考点一 铁的单质、氧化物和氢氧化物
1．铁的单质
(1)原子结构
铁位于元素周期表第四周期第Ⅷ族，原子结构示意图为 ，化学反应中易失去2个或3个电子而表现为＋2价或＋3价。铁在地壳中的含量居第四位。
(2)物理性质
纯铁具有银白色的金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁体吸引的特性；纯铁有很强的抗腐蚀能力。
(3)化学性质
铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。
①Fe与Cl2、S反应的化学方程式：2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(△))2FeCl3；Fe＋Seq \(=====,\s\up7(△))FeS。
②Fe与水蒸气反应的化学方程式：3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2。
③Fe与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式，下同)
Fe与过量稀HNO3的反应：Fe＋NOeq \\al(－,3)＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O；
Fe与少量稀HNO3的反应：3Fe＋2NOeq \\al(－,3)＋8H＋===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。
④Fe与FeCl3溶液的反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
[点拨] ①铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
2．铁的氧化物
(1)物理性质
(2)化学性质
①FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式：
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O；Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O；Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。
②FeO与稀硝酸反应的化学方程式：
3FeO＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O。
③FeO、Fe2O3分别与HI溶液反应的化学方程式：
FeO＋2HI===FeI2＋H2O；Fe2O3＋6HI===2FeI2＋I2＋3H2O。
3．铁的氢氧化物(是离子反应的写离子方程式)
[点拨] ①FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与足量HNO3反应时，发生氧化还原反应，Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋。
②Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与足量HI反应时，发生氧化还原反应，Fe3＋被I－还原成Fe2＋。
题组一 铁及其化合物的性质
1．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、浓硫酸
D．氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂
解析：选D。常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化，生成一层致密的氧化膜，阻止反应进行，工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸，故C正确；氯化铁有较强氧化性，但不是用作净水剂的原因，净水是利用铁离子水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，能吸附悬浮的杂质，故D错误。
2．等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出NO的物质的量最多的是( )
A．FeO B．Fe2O3
C．FeSO4 D．Fe3O4
解析：选A。根据得失电子守恒，还原剂提供的电子越多，氧化剂硝酸生成的NO的物质的量就越多。1 g题述四种物质能提供的电子的物质的量为A.eq \f(1,56＋16)×1 ml；B.0 ml；C.eq \f(1,56＋32＋16×4)×1 ml；D.eq \f(1,56×3＋16×4)×1 ml(Fe3O4也可以写为Fe2O3·FeO)，故提供电子的物质的量最多的为FeO。
3．将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
解析：选B。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。
题组二 氢氧化亚铁的制备
4．(2021·哈尔滨模拟)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)。
解析：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，就要排除装置中的空气或氧气。①②原理一样，都是先用铁与稀硫酸反应产生的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＋，与阴极产生的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。
答案：①②③⑤
5．(2021·淄博模拟)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中圆底烧瓶内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中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，产生的H2将FeSO4溶液压入B中，发生反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；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。
答案：(1)铁屑 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2)打开
(3)待A中反应一段时间后关闭止水夹a，产生的H2将FeSO4溶液压入B中进行反应 (4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
eq \a\vs4\al()
防止Fe(OH)2被氧化的方法
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。
(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。
(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。
(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。
(5)用Fe做阳极，石墨做阴极，电解NaOH溶液，在溶液上面加苯、汽油等保护层，利用新产生的Fe2＋与溶液中的OH－反应制取Fe(OH)2。
考点二 铁及其化合物的转化关系及应用
1．铁及其化合物的相互转化
(1)亚铁盐
①氧化性和还原性
含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁元素的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NOeq \\al(－,3)(H＋)等均表现还原性。
Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
FeCl2溶液与稀HNO3反应的离子方程式为3Fe2＋＋NOeq \\al(－,3)＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
②易水解
Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。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)铁盐
①氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁元素的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现氧化性。
Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。
向FeCl3溶液中滴入淀粉KI溶液，溶液变蓝，离子方程式为2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。
②易水解：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。
a．利用Fe3＋易水解的性质，实验室可将饱和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\up7(△))Fe(OH)3(胶体)＋3HCl。
b．利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH的方法除去溶液中的铁离子。
c．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。
d．Fe3＋与HCOeq \\al(－,3)、AlOeq \\al(－,2)、COeq \\al(2－,3)、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。
2．Fe2＋、Fe3＋的检验
(1)用KSCN溶液和氯水
(3)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe2＋、Fe3＋的检验
eq \x(混合溶液)eq \(――→,\s\up7(滴加KSCN溶液))溶液变红色，说明含有Fe3＋；
eq \x(混合溶液)eq \(――→,\s\up7(滴加酸性),\s\d5(KMnO4溶液))酸性KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋。
(4)Fe2＋的特征检验方法
待检溶液eq \(――→,\s\up7(加K3[Fe（CN）6]溶液))产生蓝色沉淀，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↓。
[点拨] Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。
3．含Fe2＋、Fe3＋的除杂问题
题组一 Fe2＋ 和Fe3＋的检验
1．(2021·无锡模拟)下列有关物质检验方法合理的是( )
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明原溶液中不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红，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，说明原溶液中含有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，说明原溶液中只含有Fe2＋，不含Mg2＋
解析：选C。A项，只能说明含有Fe3＋；B项，原溶液中可能只有Fe3＋而没有Fe2＋；D项，Fe(OH)2氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。
2．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，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．①③B．③②
C．③①D．①②③
解析：选C。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＋，溶液变为红色；酸性KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不能用酸性KMnO4溶液代替氯水检验。
题组二 含铁物质的除杂问题
3．下列除杂的操作不正确的是( )
A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入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
解析：选C。FeCl3溶液中存在水解平衡：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加入的MgO与H＋反应，上述平衡右移，使Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去，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；先用H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl3易水解，加入的CuO与H＋反应将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去，D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。
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 溶液，应加入的试剂是( )
A．NaOH溶液B．氨水
C．KMnO4、ZnCO3D．H2O2、ZnO
解析：选D。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。
eq \a\vs4\al()
除去混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的常用方法
(1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法
向混合溶液中加入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沉淀而除去。
(2)除去Cu2＋中混有的Fe3＋的方法
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。
(3)除去Mg2＋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＋。
(4)除去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(2)的方法除去溶液中的Fe3＋。
题组三 “铁三角”在物质转化推断题中的应用
5．A、B、C是中学所学过的三种单质，A、B、C及其他物质之间的反应关系如图所示，其中B、D、E、F的水溶液呈酸性。若D＋C―→E＋F且常温下只有B为气态，则A、B、C分别为( )
A．Fe、Cl2、CuB．Fe、Cl2、H2
C．Cu、Cl2、FeD．Fe、Cl2、Mg
解析：选A。B单质水溶液呈酸性，且常温下为气态，则B为Cl2，结合转化关系可推出，A、C、D、E、F分别为Fe、Cu、FeCl3、CuCl2、FeCl2。
6．(双选)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中需要加具有还原性的试剂
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
解析：选BC。根据转化关系可确定A为变价金属Fe，反应①加入氯气能实现，则B为FeCl3，C为FeCl2，A项正确；反应③是铁元素由＋2价升高到＋3价，需要加具有氧化性的试剂，B项不正确；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。
1．(双选)下列有关物质性质的叙述错误的是( )
A．(2018·高考江苏卷) 向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色
B．(2019·高考天津卷)将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2
C．(2020·高考江苏卷)室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4
D．(2018·高考江苏卷)Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2
解析：选AC。FeCl2溶液中含Fe2＋，NH4SCN用于检验Fe3＋，向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不会显红色，A错误；铁和氯化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错误； Cu与FeCl3溶液反应生成CuCl2和FeCl2，反应的化学方程式为Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，D正确。
2．下列观点的叙述正确的是( )
A．(2017·高考江苏卷)无色透明的溶液中：Fe3＋、Mg2＋、SCN－、Cl－能大量共存
B．(2017·高考江苏卷)在给定条件下，下列物质间转化能实现：Feeq \(――→,\s\up7(Cl2),\s\d5(△))FeCl2eq \(――→,\s\up7(NaOH（aq）))Fe(OH)2
C．(2018·高考江苏卷)在给定条件下，下列物质间转化能实现：Fe2O3(s)eq \(――→,\s\up7(Al),\s\d5(高温))Fe(s)eq \(――→,\s\up7(HCl（aq）))FeCl3(aq)
D．(2017·高考全国卷Ⅱ)向2 mL 0.1 ml·L－1的FeCl3溶液中加足量铁粉，振荡，黄色逐渐消失，加1滴KSCN溶液，溶液颜色不变，说明还原性：Fe>Fe2＋
解析：选D。Fe3＋和SCN－会发生反应生成红色的络合物，A错误；铁与氯气反应只能生成氯化铁，B错误；Al与Fe2O3在高温条件下发生铝热反应生成Al2O3和Fe，Fe与HCl反应生成FeCl2和H2，第二步反应不能实现，C错误；加入过量的铁粉，黄色消失，加入KSCN溶液，溶液不变色，说明Fe3＋被完全消耗，即Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，根据氧化还原反应规律，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，Fe→Fe2＋，Fe元素化合价升高，Fe为还原剂，Fe3＋→Fe2＋，Fe元素化合价降低，Fe3＋为氧化剂，Fe2＋既是还原产物又是氧化产物，因此还原性：Fe>Fe2＋，D正确。
3．(2018·高考全国卷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：
(1)晒制蓝图时，用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O做感光剂，以K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为2K3[Fe(C2O4)3]eq \(=====,\s\up7(光照)) 2FeC2O4＋3K2C2O4＋2CO2↑；显色反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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)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。
答案：(1)3FeC2O4＋2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2＋3K2C2O4
(2)①隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置
②CO2 CO
③先熄灭装置A、E的酒精灯，冷却后停止通入氮气
④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
1．中科院化学所研制的晶体材料——纳米四氧化三铁，在核磁共振造影及医药上有广泛用途。其生产过程的部分流程如下：FeCl3·6H2Oeq \(――→,\s\up7(环丙胺),\s\d5(①))FeOOHeq \(――→,\s\up7(CO),\s\d5(②))纳米四氧化三铁。下列有关叙述不合理的是( )
A．纳米四氧化三铁可分散在水中，它与FeCl3溶液的分散质粒子的直径相当
B．纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病
C．在反应①中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解
D．反应②的化学方程式是6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2
解析：选A。纳米四氧化三铁分散在适当分散剂中，形成的分散系属于胶体，不同于溶液的分散质粒子的直径，故A错误；纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料，可作为药物载体用于疾病的治疗，故B正确；反应①中环丙胺不参加反应，但可能促进氯化铁水解，故C正确；由制备过程可知，反应②的反应物为FeOOH和CO，由一种生成物为Fe3O4以及得失电子守恒和质量守恒定律可知，反应的化学方程式为6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2，故D正确。
2．硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]在空气中比一般亚铁盐稳定，是定量分析化学中常用的还原剂，其实验室制备流程如图所示：
下列说法不正确的是( )
A．“除油污”过程中使用热的Na2CO3溶液效果更好
B．制备硫酸亚铁时铁屑与硫酸反应完全时的现象是不再有气泡产生
C．“趁热过滤”后的滤液略显黄色的原因是4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
D．理论上加入(NH4)2SO4固体的质量为6.0 g
解析：选D。Na2CO3溶液中COeq \\al(2－,3)水解使溶液呈碱性，油污在碱性环境中能够水解，升高温度，COeq \\al(2－,3)水解平衡正向移动，溶液碱性增强，故用热的Na2CO3溶液除油污效果更好，A项正确；为防止Fe2＋被氧化，加入的铁屑需过量，铁屑与硫酸反应完全就是硫酸反应完全，反应完全时不再有气泡产生，B项正确；“趁热过滤”后的滤液略显黄色是因为Fe2＋在空气中被氧气氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，C项正确；由工艺流程图可知，反应的铁的质量为5.0 g－2.2 g＝2.8 g，物质的量为eq \f(2.8 g,56 g/ml)＝0.05 ml，理论上可制备 0.05 ml 硫酸亚铁铵晶体，则需要加入0.05 ml(NH4)2SO4，所以理论上加入(NH4)2SO4固体的质量为0.05 ml×132 g/ml＝6.6 g，D项错误。
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
—
铁红
磁性氧化铁
色、态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
铁的价态
＋2价
＋3价
＋2价、＋3价
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)3eq \(=====,\s\up7(△))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，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
主要成分
杂质
除杂方法
FeCl3(aq)
FeCl2(aq)
加入氯水或H2O2
FeCl2(aq)
FeCl3(aq)
加过量铁粉后过滤
FeCl2(aq)
CuCl2(aq)
加过量铁粉后过滤
1．结合真实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、实现物质转化，认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
考点一 铁的单质、氧化物和氢氧化物
1．铁的单质
(1)原子结构
铁位于元素周期表第四周期第Ⅷ族，原子结构示意图为 ，化学反应中易失去2个或3个电子而表现为＋2价或＋3价。铁在地壳中的含量居第四位。
(2)物理性质
纯铁具有银白色的金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁体吸引的特性；纯铁有很强的抗腐蚀能力。
(3)化学性质
铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。
①Fe与Cl2、S反应的化学方程式：2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(△))2FeCl3；Fe＋Seq \(=====,\s\up7(△))FeS。
②Fe与水蒸气反应的化学方程式：3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2。
③Fe与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式，下同)
Fe与过量稀HNO3的反应：Fe＋NOeq \\al(－,3)＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O；
Fe与少量稀HNO3的反应：3Fe＋2NOeq \\al(－,3)＋8H＋===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。
④Fe与FeCl3溶液的反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
[点拨] ①铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
2．铁的氧化物
(1)物理性质
(2)化学性质
①FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式：
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O；Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O；Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。
②FeO与稀硝酸反应的化学方程式：
3FeO＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O。
③FeO、Fe2O3分别与HI溶液反应的化学方程式：
FeO＋2HI===FeI2＋H2O；Fe2O3＋6HI===2FeI2＋I2＋3H2O。
3．铁的氢氧化物(是离子反应的写离子方程式)
[点拨] ①FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与足量HNO3反应时，发生氧化还原反应，Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋。
②Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与足量HI反应时，发生氧化还原反应，Fe3＋被I－还原成Fe2＋。
题组一 铁及其化合物的性质
1．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、浓硫酸
D．氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂
解析：选D。常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化，生成一层致密的氧化膜，阻止反应进行，工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸，故C正确；氯化铁有较强氧化性，但不是用作净水剂的原因，净水是利用铁离子水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，能吸附悬浮的杂质，故D错误。
2．等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出NO的物质的量最多的是( )
A．FeO B．Fe2O3
C．FeSO4 D．Fe3O4
解析：选A。根据得失电子守恒，还原剂提供的电子越多，氧化剂硝酸生成的NO的物质的量就越多。1 g题述四种物质能提供的电子的物质的量为A.eq \f(1,56＋16)×1 ml；B.0 ml；C.eq \f(1,56＋32＋16×4)×1 ml；D.eq \f(1,56×3＋16×4)×1 ml(Fe3O4也可以写为Fe2O3·FeO)，故提供电子的物质的量最多的为FeO。
3．将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
解析：选B。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。
题组二 氢氧化亚铁的制备
4．(2021·哈尔滨模拟)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)。
解析：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，就要排除装置中的空气或氧气。①②原理一样，都是先用铁与稀硫酸反应产生的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＋，与阴极产生的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。
答案：①②③⑤
5．(2021·淄博模拟)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中圆底烧瓶内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中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，产生的H2将FeSO4溶液压入B中，发生反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；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。
答案：(1)铁屑 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2)打开
(3)待A中反应一段时间后关闭止水夹a，产生的H2将FeSO4溶液压入B中进行反应 (4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
eq \a\vs4\al()
防止Fe(OH)2被氧化的方法
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。
(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。
(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。
(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。
(5)用Fe做阳极，石墨做阴极，电解NaOH溶液，在溶液上面加苯、汽油等保护层，利用新产生的Fe2＋与溶液中的OH－反应制取Fe(OH)2。
考点二 铁及其化合物的转化关系及应用
1．铁及其化合物的相互转化
(1)亚铁盐
①氧化性和还原性
含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁元素的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NOeq \\al(－,3)(H＋)等均表现还原性。
Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
FeCl2溶液与稀HNO3反应的离子方程式为3Fe2＋＋NOeq \\al(－,3)＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
②易水解
Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。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)铁盐
①氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁元素的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现氧化性。
Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。
向FeCl3溶液中滴入淀粉KI溶液，溶液变蓝，离子方程式为2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。
②易水解：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。
a．利用Fe3＋易水解的性质，实验室可将饱和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\up7(△))Fe(OH)3(胶体)＋3HCl。
b．利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH的方法除去溶液中的铁离子。
c．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。
d．Fe3＋与HCOeq \\al(－,3)、AlOeq \\al(－,2)、COeq \\al(2－,3)、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。
2．Fe2＋、Fe3＋的检验
(1)用KSCN溶液和氯水
(3)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe2＋、Fe3＋的检验
eq \x(混合溶液)eq \(――→,\s\up7(滴加KSCN溶液))溶液变红色，说明含有Fe3＋；
eq \x(混合溶液)eq \(――→,\s\up7(滴加酸性),\s\d5(KMnO4溶液))酸性KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋。
(4)Fe2＋的特征检验方法
待检溶液eq \(――→,\s\up7(加K3[Fe（CN）6]溶液))产生蓝色沉淀，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↓。
[点拨] Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。
3．含Fe2＋、Fe3＋的除杂问题
题组一 Fe2＋ 和Fe3＋的检验
1．(2021·无锡模拟)下列有关物质检验方法合理的是( )
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明原溶液中不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红，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，说明原溶液中含有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，说明原溶液中只含有Fe2＋，不含Mg2＋
解析：选C。A项，只能说明含有Fe3＋；B项，原溶液中可能只有Fe3＋而没有Fe2＋；D项，Fe(OH)2氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。
2．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，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．①③B．③②
C．③①D．①②③
解析：选C。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＋，溶液变为红色；酸性KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不能用酸性KMnO4溶液代替氯水检验。
题组二 含铁物质的除杂问题
3．下列除杂的操作不正确的是( )
A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入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
解析：选C。FeCl3溶液中存在水解平衡：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加入的MgO与H＋反应，上述平衡右移，使Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去，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；先用H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl3易水解，加入的CuO与H＋反应将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去，D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。
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 溶液，应加入的试剂是( )
A．NaOH溶液B．氨水
C．KMnO4、ZnCO3D．H2O2、ZnO
解析：选D。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。
eq \a\vs4\al()
除去混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的常用方法
(1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法
向混合溶液中加入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沉淀而除去。
(2)除去Cu2＋中混有的Fe3＋的方法
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。
(3)除去Mg2＋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＋。
(4)除去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(2)的方法除去溶液中的Fe3＋。
题组三 “铁三角”在物质转化推断题中的应用
5．A、B、C是中学所学过的三种单质，A、B、C及其他物质之间的反应关系如图所示，其中B、D、E、F的水溶液呈酸性。若D＋C―→E＋F且常温下只有B为气态，则A、B、C分别为( )
A．Fe、Cl2、CuB．Fe、Cl2、H2
C．Cu、Cl2、FeD．Fe、Cl2、Mg
解析：选A。B单质水溶液呈酸性，且常温下为气态，则B为Cl2，结合转化关系可推出，A、C、D、E、F分别为Fe、Cu、FeCl3、CuCl2、FeCl2。
6．(双选)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中需要加具有还原性的试剂
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
解析：选BC。根据转化关系可确定A为变价金属Fe，反应①加入氯气能实现，则B为FeCl3，C为FeCl2，A项正确；反应③是铁元素由＋2价升高到＋3价，需要加具有氧化性的试剂，B项不正确；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。
1．(双选)下列有关物质性质的叙述错误的是( )
A．(2018·高考江苏卷) 向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色
B．(2019·高考天津卷)将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2
C．(2020·高考江苏卷)室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4
D．(2018·高考江苏卷)Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2
解析：选AC。FeCl2溶液中含Fe2＋，NH4SCN用于检验Fe3＋，向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不会显红色，A错误；铁和氯化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错误； Cu与FeCl3溶液反应生成CuCl2和FeCl2，反应的化学方程式为Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，D正确。
2．下列观点的叙述正确的是( )
A．(2017·高考江苏卷)无色透明的溶液中：Fe3＋、Mg2＋、SCN－、Cl－能大量共存
B．(2017·高考江苏卷)在给定条件下，下列物质间转化能实现：Feeq \(――→,\s\up7(Cl2),\s\d5(△))FeCl2eq \(――→,\s\up7(NaOH（aq）))Fe(OH)2
C．(2018·高考江苏卷)在给定条件下，下列物质间转化能实现：Fe2O3(s)eq \(――→,\s\up7(Al),\s\d5(高温))Fe(s)eq \(――→,\s\up7(HCl（aq）))FeCl3(aq)
D．(2017·高考全国卷Ⅱ)向2 mL 0.1 ml·L－1的FeCl3溶液中加足量铁粉，振荡，黄色逐渐消失，加1滴KSCN溶液，溶液颜色不变，说明还原性：Fe>Fe2＋
解析：选D。Fe3＋和SCN－会发生反应生成红色的络合物，A错误；铁与氯气反应只能生成氯化铁，B错误；Al与Fe2O3在高温条件下发生铝热反应生成Al2O3和Fe，Fe与HCl反应生成FeCl2和H2，第二步反应不能实现，C错误；加入过量的铁粉，黄色消失，加入KSCN溶液，溶液不变色，说明Fe3＋被完全消耗，即Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，根据氧化还原反应规律，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，Fe→Fe2＋，Fe元素化合价升高，Fe为还原剂，Fe3＋→Fe2＋，Fe元素化合价降低，Fe3＋为氧化剂，Fe2＋既是还原产物又是氧化产物，因此还原性：Fe>Fe2＋，D正确。
3．(2018·高考全国卷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：
(1)晒制蓝图时，用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O做感光剂，以K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为2K3[Fe(C2O4)3]eq \(=====,\s\up7(光照)) 2FeC2O4＋3K2C2O4＋2CO2↑；显色反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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)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。
答案：(1)3FeC2O4＋2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2＋3K2C2O4
(2)①隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置
②CO2 CO
③先熄灭装置A、E的酒精灯，冷却后停止通入氮气
④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
1．中科院化学所研制的晶体材料——纳米四氧化三铁，在核磁共振造影及医药上有广泛用途。其生产过程的部分流程如下：FeCl3·6H2Oeq \(――→,\s\up7(环丙胺),\s\d5(①))FeOOHeq \(――→,\s\up7(CO),\s\d5(②))纳米四氧化三铁。下列有关叙述不合理的是( )
A．纳米四氧化三铁可分散在水中，它与FeCl3溶液的分散质粒子的直径相当
B．纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病
C．在反应①中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解
D．反应②的化学方程式是6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2
解析：选A。纳米四氧化三铁分散在适当分散剂中，形成的分散系属于胶体，不同于溶液的分散质粒子的直径，故A错误；纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料，可作为药物载体用于疾病的治疗，故B正确；反应①中环丙胺不参加反应，但可能促进氯化铁水解，故C正确；由制备过程可知，反应②的反应物为FeOOH和CO，由一种生成物为Fe3O4以及得失电子守恒和质量守恒定律可知，反应的化学方程式为6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2，故D正确。
2．硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]在空气中比一般亚铁盐稳定，是定量分析化学中常用的还原剂，其实验室制备流程如图所示：
下列说法不正确的是( )
A．“除油污”过程中使用热的Na2CO3溶液效果更好
B．制备硫酸亚铁时铁屑与硫酸反应完全时的现象是不再有气泡产生
C．“趁热过滤”后的滤液略显黄色的原因是4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
D．理论上加入(NH4)2SO4固体的质量为6.0 g
解析：选D。Na2CO3溶液中COeq \\al(2－,3)水解使溶液呈碱性，油污在碱性环境中能够水解，升高温度，COeq \\al(2－,3)水解平衡正向移动，溶液碱性增强，故用热的Na2CO3溶液除油污效果更好，A项正确；为防止Fe2＋被氧化，加入的铁屑需过量，铁屑与硫酸反应完全就是硫酸反应完全，反应完全时不再有气泡产生，B项正确；“趁热过滤”后的滤液略显黄色是因为Fe2＋在空气中被氧气氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，C项正确；由工艺流程图可知，反应的铁的质量为5.0 g－2.2 g＝2.8 g，物质的量为eq \f(2.8 g,56 g/ml)＝0.05 ml，理论上可制备 0.05 ml 硫酸亚铁铵晶体，则需要加入0.05 ml(NH4)2SO4，所以理论上加入(NH4)2SO4固体的质量为0.05 ml×132 g/ml＝6.6 g，D项错误。
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
—
铁红
磁性氧化铁
色、态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
铁的价态
＋2价
＋3价
＋2价、＋3价
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)3eq \(=====,\s\up7(△))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，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
主要成分
杂质
除杂方法
FeCl3(aq)
FeCl2(aq)
加入氯水或H2O2
FeCl2(aq)
FeCl3(aq)
加过量铁粉后过滤
FeCl2(aq)
CuCl2(aq)
加过量铁粉后过滤
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