2019-2020年高考化學一輪復習知識梳理與訓練 第3章 第3講 鐵及其化合物（含解析）.doc

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2019-2020年高考化學一輪復習知識梳理與訓練 第3章 第3講 鐵及其化合物（含解析） [考綱要求]　1.了解鐵及其重要化合物的主要性質及其應用。2.以Fe2＋、Fe3＋的相互轉化為例，理解變價金屬元素的氧化還原反應。3.能鑒別溶液中的Fe2＋、Fe3＋。 考點一　用物質分類思想認識鐵及其重要化合物 1．鐵的存在 2．鐵的性質 (1)物理性質 純鐵具有金屬的共性，如具有銀白色金屬光澤和良好的延展性，是電和熱的良導體，具有能被磁鐵吸引的特性，純鐵有很強的抗腐蝕能力。 (2)化學性質：鐵是較活潑的金屬，發(fā)生化學反應時可生成＋2、＋3兩種價態(tài)的化合物。 用化學方程式或離子方程式表示下列變化 Fe＋ Fe＋H2O(g)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 Fe— 3．鐵的氧化物和氫氧化物 (1)鐵的氧化物 化學式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 鐵紅 磁性氧化鐵 顏色狀態(tài) 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體 (有磁性) 溶解性 難溶于水 難溶于水 難溶于水 鐵的化合價 ＋2 ＋3 ＋2，＋3 穩(wěn)定性 不穩(wěn)定 穩(wěn)定 穩(wěn)定 與H＋反應的離子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O (2)鐵的氫氧化物 化學式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色態(tài) 白色固體 紅褐色固體 與鹽酸反應 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 受熱分解 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 制法 可溶性亞鐵鹽與堿溶液反應Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性鐵鹽與堿溶液反應 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 二者的關系 在空氣中，Fe(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現象是白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，反應方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 4.亞鐵鹽和鐵鹽 (1)亞鐵鹽： 含有Fe2＋的溶液呈淺綠色，Fe2＋既有__________性，又有__________性，Fe2＋與Zn、Cl2反應的離子方程式分別為______________________，__________________________。 (2)鐵鹽： ①氧化性：含有Fe3＋的溶液呈______色，Fe3＋具有氧化性，Fe3＋與Fe、Cu反應的離子方程式分別為______________________________，__________________________。 ②特性：含有Fe3＋的鹽溶液遇到________時變成血紅色。 ③易水解：FeCl3滴入沸水中的離子方程式：_________________________________________。 答案　(1)氧化　還原　Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (2)①棕黃　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋　2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋?、贙SCN?、跢e3＋＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3H＋ 深度思考 1．鐵有很強的抗腐蝕能力，為什么日常生活中的鐵制品容易生銹？ 答案　主要因為鐵不純，往往含有碳等雜質，當這些鐵制品在潮濕的空氣中或接觸到電解質溶液(如食鹽水)時會發(fā)生電化學腐蝕。 2．鐵、鋁遇冷的濃硫酸或濃硝酸發(fā)生鈍化，是物理變化還是化學變化？ 答案　常溫下鐵、鋁遇冷的濃H2SO4、濃HNO3時表面會生成一層致密的氧化物薄膜，化學上稱為鈍化，屬于化學變化。 3．FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3是否都可以通過化合反應制??？ 答案　都可以。2Fe＋3Cl22FeCl3 2FeCl3＋Fe===3FeCl2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 4．鐵元素是典型的變價金屬元素，它在化合物中主要表現為＋2價和＋3價，請歸納總結： (1)Fe單質通常與哪些氧化劑反應生成＋2價？寫出有關反應的化學方程式或離子方程式。 答案　Fe→Fe2＋：鐵與氧化性比較弱的非金屬單質(如S、I2)，非氧化性酸(如鹽酸、稀硫酸)，不活潑金屬的鹽溶液(如CuSO4溶液)反應，都可實現這種轉化。如：Fe＋SFeS,2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu。 (2)Fe單質通常與哪些氧化劑反應生成＋3價？寫出有關反應的化學方程式。 答案　Fe→Fe3＋：鐵與強氧化劑(如Cl2、HNO3、濃硫酸)在一定條件下反應都會實現這種轉化。例如：2Fe＋3Cl22FeCl3，Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O,2Fe＋6H2SO4(濃)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O。 題組一　鐵及其化合物的反應產物判斷 1．下列關于鐵的說法正確的是(　　) A．純鐵為灰黑色，所以鐵屬于黑色金屬 B．鐵在硫蒸氣中燃燒生成Fe2S3 C．純鐵的抗腐蝕能力非常強，鐵在干燥的空氣里不易被氧化 D．鐵的化學性質比較活潑，它能和水蒸氣反應生成H2和Fe(OH)3 答案　C 解析　純鐵為銀白色，A錯；鐵在硫蒸氣中燃燒生成FeS，B錯；3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，D錯。 2．鐵屑溶于過量稀硫酸，過濾后向濾液中加入過量氨水，有白色沉淀生成，過濾，在空氣中加熱沉淀至質量不再發(fā)生變化為止，得到紅棕色殘渣，上述沉淀和殘渣分別是(　　) 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　鐵與稀硫酸反應生成FeSO4，再與過量氨水反應生成白色沉淀Fe(OH)2，在空氣中加熱Fe(OH)2，鐵元素被氧化為＋3價，最后所得紅棕色殘渣為Fe2O3。 3．下列敘述正確的是(　　) A．Fe與稀HNO3、稀H2SO4反應均有氣泡產生，說明Fe與兩種酸均發(fā)生置換反應 B．足量的Fe在Cl2中燃燒只生成FeCl3 C．Fe和Fe2O3等物質的量混合物溶于稀鹽酸時無氣體放出 D．Fe2O3FeCl3(aq)無水FeCl3，在給定的條件下能實現轉化 答案　BC 解析　HNO3具有強氧化性，與Fe反應產生的氣體為NO，A項錯；鐵與Cl2反應無論量的多少產物都是FeCl3，B項正確；C項中Fe2O3溶解產生Fe3＋恰好將鐵單質氧化，因而不能置換出H2，正確；FeCl3溶液加熱時易水解，D項錯。 4．在一定量的稀HNO3中慢慢加入鐵粉，得到的Fe2＋的物質的量(縱坐標)與所加鐵粉的物質的量(橫坐標)的關系如圖所示。請將正確答案的序號填在相應的橫線上。 ①Fe3＋?、贔e2＋?、跢e、Fe2＋　④Fe2＋、Fe3＋ (1)AB段鐵元素以__________形式存在。 (2)BC段鐵元素以__________形式存在。 (3)CD段鐵元素以__________形式存在。 答案　(1)①　(2)④　(3)③ 解析　向稀HNO3中加入鐵粉，開始時稀HNO3過量應生成Fe3＋，隨加入鐵粉量的增加，HNO3反應完全后，發(fā)生反應2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后全部轉化為Fe2＋。 1．鐵元素有＋2、＋3等多種價態(tài)，反應環(huán)境不同，可能反應產物不同，鐵與非氧化性酸生成Fe2＋。少量的Fe與氧化性酸反應生成Fe3＋，過量的Fe與氧化性酸反應生成Fe2＋。 2．許多題目將Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋設置為隱含反應，如Fe與Fe2O3的混合物溶于鹽酸時，需要注意生成的Fe3＋還能氧化單質鐵。 題組二　Fe2＋、Fe3＋的檢驗 5．下列離子的檢驗方法合理的是(　　) A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血紅色，說明不含Fe2＋ B．用酸性KMnO4溶液檢驗FeCl3溶液中是否含有FeCl2 C．向某溶液中加入NaOH溶液，得紅褐色沉淀，說明溶液中含有Fe3＋ D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又觀察到顏色逐漸變?yōu)榧t褐色，說明該溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋ 答案　C 解析　A項中只能說明含有Fe3＋，不能說明不含Fe2＋，不合理；B項中Cl－也能使KMnO4溶液褪色，不合理；D項中氧化后生成的紅褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩蓋了白色沉淀Mg(OH)2，不合理。 6．要證明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋進行如下實驗操作時，最佳順序為(　　) ①加入足量氯水?、诩尤胱懔克嵝訩MnO4溶液　③加入少量NH4SCN溶液 A．①③ B．③② C．③① D．①②③ 答案　C 解析　在該溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不變血紅色，證明無Fe3＋存在，再加入氯水，將Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液變?yōu)檠t色。KMnO4溶液呈紫紅色，溶液顏色變化不明顯，所以不能用酸性KMnO4溶液。 檢驗Fe2＋、Fe3＋的常用方法 1．根據溶液顏色 含有Fe2＋的溶液顯淺綠色 含有Fe3＋的溶液顯棕黃色 2．用KSCN溶液和氯水 (1)流程： 溶液 (2)有關反應：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(血紅色) 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 3．用NaOH溶液 (1)流程： 溶液 (2)有關反應：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(紅褐色沉淀) Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀) 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 題組三　有關鐵及其化合物的實驗探究 7．關于FeCl3進行的實驗，下列預測正確的是(　　) 選項 實驗 預測 A 蒸發(fā)FeCl3溶液 得到FeCl3固體 B 在FeCl3、CuCl2混合液中，加入少量Fe粉 一定有H2產生且有Cu析出 C 用FeCl3固體溶于水配制飽和溶液 會有Fe(OH)3沉淀產生 D 在FeCl3溶液中加入KHCO3溶液 有CO2產生，但無Fe(OH)3沉淀生成 答案　C 解析　蒸發(fā)FeCl3溶液可促進Fe3＋水解，由于HCl易揮發(fā)，最后得到Fe(OH)3，A錯；混合液中加入Fe粉時，不會有H2產生且Fe應先和Fe3＋反應，再與Cu2＋反應，B錯；FeCl3易水解生成Fe(OH)3沉淀，C對；D中Fe3＋與HCO發(fā)生雙水解反應，有CO2和Fe(OH)3沉淀生成，D錯。 8．下列各圖示中能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序號)。 答案?、佗冖邰? 解析　因為Fe(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除裝置中的氧氣或空氣。①、②原理一樣，都是先用氫氣將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護中；③的原理為鐵作陽極產生Fe2＋，與電解水產生的OH－結合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保護，能防止空氣進入；⑤中液面加苯阻止了空氣進入；④由于帶入空氣中的氧氣，能迅速將Fe(OH)2氧化，因而不能較長時間看到白色沉淀。 成功制備Fe(OH)2的關鍵 由于Fe(OH)2具有很強的還原性，易被氧化為Fe(OH)3，在實驗室中制備Fe(OH)2，并使Fe(OH)2長時間保持白色沉淀狀態(tài)，成為物質制備實驗探究的熱點。 制備原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 成功關鍵：①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物質； ②制備過程中，保證生成的Fe(OH)2在密閉的隔絕空氣的體系中。 考點二　“鐵三角”轉化中的氧化還原反應 “鐵三角”的轉化關系 深度思考 1．用離子方程式實現下列轉化： Fe2＋Fe3＋ ①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－； ②3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑； ③2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋； ④Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。 2．如何除去括號中的雜質 (1)Fe2＋(Fe3＋)：加過量鐵粉，過濾； (2)FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2； (3)FeCl2(CuCl2)：加過量鐵粉，過濾； (4)Fe(Al)：加過量強堿溶液，過濾； (5)Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加過量強堿溶液，過濾。 題組一　Fe2＋與Fe3＋的轉化及應用 1．下列試劑中，不能使Fe2＋轉化為Fe3＋的是(　　) ①氯氣?、贜aCl溶液?、跭MnO4溶液　④稀硝酸?、蓰}酸　⑥NaNO3溶液 A．①②③B．①③④C．②④⑤D．②⑤⑥ 答案　D 解析　要實現Fe2＋轉化為Fe3＋，必須加強氧化性物質，②NaCl、⑤HCl均沒有強氧化性，⑥NO在酸性條件下才表現強氧化性。 2．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的鐵屑，反應完全后將固體濾出，下列說法中正確的是(　　) A．若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽離子是Fe2＋，一定不含Cu2＋ B．若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽離子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋ C．若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽離子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋ D．若濾出的固體中含有鐵和銅，則溶液中一定含有的陽離子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋ 答案　D 解析　氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，加入鐵粉后有固體剩余，Fe3＋一定不存在；若剩余固體全部都是Cu，溶液中還可能有Cu2＋，也可能恰好被完全置換；若剩余固體是Cu和Fe，則溶液中不可能有Cu2＋。 3．在FeCl3溶液蝕刻銅箔制造電路板的工藝中，廢液處理和資源回收的過程簡述如下： Ⅰ.向廢液中投入過量鐵屑，充分反應后分離出固體和濾液； Ⅱ.向濾液中加入一定量石灰水，調節(jié)溶液pH，同時鼓入足量的空氣。 (1)FeCl3蝕刻銅箔反應的離子方程式為______________________________ _______________________________________________________________。 (2)過程Ⅰ加入鐵屑的主要作用是__________________________________， 分離得到的固體主要成分是_______________________________________， 從固體中分離出銅需采用的方法是_________________________________。 (3)過程Ⅱ中發(fā)生反應的化學方程式為_______________________________ ________________________________________________________________。 答案　(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ (2)反應掉FeCl3、CuCl2　Fe、Cu　加入足量稀鹽酸后過濾 (3)4FeCl2＋4Ca(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3＋4CaCl2 解析　FeCl3溶液蝕刻銅箔的離子方程式為2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，得到的廢液中含有FeCl3、CuCl2、FeCl2。 題組二　鐵及其化合物轉化中的離子反應 4．下列各離子組能大量共存的是(　　) A．Fe3＋、NH、H＋、SO B．Fe3＋、Br－、Na＋、I－ C．Fe2＋、AlO、Na＋、NO D．Fe3＋、HCO、NH、NO 答案　A 解析　B項中Fe3＋與I－易發(fā)生氧化還原反應不能大量共存；C項中Fe2＋與AlO發(fā)生雙水解反應不能大量共存；D項中Fe3＋與HCO發(fā)生雙水解反應不能大量共存。 5．下列離子在指定溶液中能大量共存的是(　　) A．1.0mol·L－1的KNO3溶液：H＋、Fe2＋、Cl－、SO B．1.0mol·L－1的FeCl2溶液：NO、Na＋、K＋、ClO－ C．使酚酞變紅的溶液中：Na＋、Cl－、SO、Fe3＋ D．酸性溶液中：NO、SO、Fe3＋、Mg2＋ 答案　D 解析　A項中KNO3在酸性條件下能氧化Fe2＋；B項中ClO－能氧化Fe2＋；C項中Fe3＋在堿性條件下易水解，只能存在于酸性溶液中。 6．下列離子方程式書寫正確的是(　　) A．FeO固體放入稀硝酸中： FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O B．過量的鐵粉與稀硝酸反應： 3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O C．向氫氧化亞鐵中加入足量的稀硝酸： Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O D．向Fe(OH)3中加入氫碘酸： 2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋6H2O 答案　BD 解析　稀硝酸為氧化性酸，FeO、Fe(OH)2中＋2價的Fe被氧化為Fe3＋，A、C錯誤；鐵粉過量時，生成的Fe3＋與Fe繼續(xù)反應生成Fe2＋，B正確；I－具有較強的還原性，因而氫碘酸可把Fe(OH)3還原為Fe2＋，D正確。 Fe2＋、Fe3＋性質的常見考查形式總結 1．＋2價為鐵元素的中間價態(tài)，Fe2＋既有氧化性，又有還原性，但以還原性為主，常見的考查形式： (1)酸性條件下，MnO、ClO－、NO等氧化性離子與Fe2＋不能大量共存。 (2)Fe(OH)2的制備。 (3)亞鐵鹽在空氣中易變質及其溶液的保存(加入鐵粉)。 2．(1)＋3價為鐵元素的最高價態(tài)，Fe3＋具有較強的氧化性，常見的考查形式： ①I－、S2－、SO等還原性離子與Fe3＋不能大量共存； ②Fe3＋與Fe、Cu、H2S等發(fā)生反應。 (2)Fe3＋等易水解，常涉及以下幾種考查形式： ①Fe3＋與HCO、AlO等易水解離子的共存問題；②FeCl3、Fe2(SO4)3溶液蒸干產物的判定；③MgCl2溶液中Fe2＋、Fe3＋的除雜[H2O2或Cl2氧化，MgO、Mg(OH)2調pH，使Fe3＋水解生成Fe(OH)3沉淀]。 考點三　守恒思想在鐵及其化合物計算中的應用 “守恒法”是中學化學中一種常用的解題方法，它利用物質變化過程中某一特定的量固定不變來列式求解，即找到起始和終止反應時某一特定量的對應關系，建立方程。 1．現有CuO和Fe2O3組成的混合物ag，向其中加入2mol·L－1的硫酸溶液50mL，恰好完全反應。若將ag該混合物在足量H2中加熱，使其充分反應，冷卻后剩余固體質量為(　　) A．1.6ag B．(a－1.6) g C．(a－3.2) g D．1.6g 答案　B 解析　金屬氧化物與硫酸恰好完全反應，生成硫酸鹽和水，n(H2SO4)＝50×10－3L×2mol·L－1＝0.1mol。由氫、氧原子守恒知：H2SO4～H2O，生成n(H2O)＝0.1mol，n(O)＝0.1mol，m(O)＝1.6g，ag金屬氧化物中金屬質量為(a－1.6)g。 2．有一塊鐵的“氧化物”樣品，用140mL5.0mol·L－1鹽酸恰好將之完全溶解，所得溶液還能吸收0.025molCl2，恰好使其中的Fe2＋全部轉變?yōu)镕e3＋，則該樣品可能的化學式為(　　) A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7 答案　D 解析　根據2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知鐵的“氧化物”樣品用鹽酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025mol×2＝0.05mol，根據電荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，則n(Fe3＋)＝0.2mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故該氧化物可表示為FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。 3．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150mL4mol·L－1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24LNO(標準狀況)，往所得溶液中加入KSCN溶液，無血紅色出現。若用足量的H2在加熱條件下還原相同質量的混合物，所得到的鐵的物質的量為(　　) A．0.21mol B．0.25mol C．0.3mol D．0.35mol 答案　B 解析 n(HNO3)＝0.6mol，n(NO)＝0.1mol，反應后鐵元素的存在形式為Fe(NO3)2，根據元素守恒，可知反應后溶液中的n(NO)＝0.5mol，n(Fe2＋)＝0.25mol，即n(Fe)＝0.25mol。 4．[xx·新課標全國卷，26(1)(2)]鐵是應用最廣泛的金屬，鐵的鹵化物、氧化物以及高價鐵的含氧酸鹽均為重要化合物。 (1)要確定鐵的某氯化物FeClx的化學式，可用離子交換和滴定的方法。實驗中稱取0.54g的FeClx樣品，溶解后先進行陽離子交換預處理，再通過含有飽和OH－的陰離子交換柱，使Cl－和OH－發(fā)生交換。交換完成后，流出溶液的OH－用0.40mol·L－1的鹽酸滴定，滴至終點時消耗鹽酸25.0mL。計算該樣品中氯的物質的量，并求出FeClx中x的值：__________________(列出計算過程)。 (2)現有一含有FeCl2和FeCl3的混合物樣品，采用上述方法測得n(Fe)∶n(Cl)＝1∶2.1，則該樣品中FeCl3的物質的量分數為__________。在實驗室中，FeCl2可用鐵粉和__________反應制備，FeCl3可用鐵粉和__________反應制備。 答案　(1)n(Cl)＝0.0250L×0.40mol·L－1＝ 0．010mol 0．54g－0.010mol×35.5g·mol－1＝0.185g n(Fe)＝0.185g/56g·mol－1≈0.0033mol n(Fe)∶n(Cl)＝0.0033∶0.010≈1∶3，x＝3 (2)0.10　鹽酸　氯氣 解析　解答此題的關鍵是明確陰離子交換柱交換出的OH－的物質的量等于Cl－的物質的量，從而求出FeClx中x的值。 (1)首先明確陽離子交換柱和陰離子交換柱的作用，根據離子等量交換，溶液中OH－的物質的量等于FeClx中Cl－的物質的量。通過中和滴定知n(OH－)＝n(H＋)＝ 0．40mol·L－1×25.0×10－3L＝0.010mol，故n(Cl－)＝0.010mol。 FeClx中Fe元素的質量為0.54g－35.5g·mol－1×0.010mol＝0.185g FeClx中Fe元素與Cl元素的物質的量之比為∶0.010mol≈1∶3，故x＝3。 (2)根據題意可設該混合物的組成為FeCl2.1，利用十字交叉法可得樣品中FeCl3的物質的量分數為0.10。注意制備FeCl2選用弱氧化劑，制備FeCl3選用強氧化劑。 解此類問題的關鍵是從諸多變化和繁雜的數據中尋找恒量關系。 如第1題，找到金屬氧化物被H2還原后失去的氧與該金屬氧化物和H2SO4反應時H＋結合生成水所需氧相同，是解決問題的“牛鼻子”。 第3題找到終態(tài)產物Fe(NO3)2，以及原硝酸中“N”原子反應后有兩種存在形式：“NO”和“NO”，問題就會迎刃而解。 探究高考　明確考向 1．(高考選項組合題)下列關于鐵及其化合物的說法正確的是(　　) A．將Fe(NO3)2樣品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，觀察溶液是否變紅，可以檢驗Fe(NO3)2晶體是否已氧化變質(xx·四川理綜，4B) B．濃氨水中滴加FeCl3飽和溶液可制得Fe(OH)3膠體(xx·重慶理綜，3A) C．1molFeI2與足量氯氣反應時轉移的電子數為2NA(xx·大綱全國卷，7A) D．水溶液中Fe2＋、H＋、SO、ClO－不能大量共存(xx·廣東理綜，8B) 答案　D 解析　A項，酸性條件下，NO能將Fe2＋氧化為Fe3＋，無法檢驗；B項，濃氨水與FeCl3飽和溶液會生成Fe(OH)3沉淀；足量氯氣將Fe2＋和I－全部氧化，1molFeI2應轉移3NA的電子。 2．(xx·山東理綜，9)等質量的下列物質與足量稀硝酸反應，放出NO物質的量最多的是(　　) A．FeOB．Fe2O3 C．FeSO4D．Fe3O4 答案　A 解析　根據得失電子守恒，還原劑提供的電子越多，氧化劑硝酸生成的NO的物質的量就越多。 1g題述四種物質能提供的電子的物質的量為 A.×1mol；B.0；C.×1mol； D.×1mol(Fe3O4也可以寫為Fe2O3·FeO)，等質量時提供電子的物質的量最多的為FeO。 3．(xx·上海，17)用FeCl3溶液腐蝕印刷電路板上的銅，所得溶液中加入鐵粉。對加入鐵粉充分反應后的溶液分析合理的是(　　) A．若無固體剩余，則溶液中一定有Fe3＋ B．若有固體存在，則溶液中一定有Fe2＋ C．若溶液中有Cu2＋，則一定沒有固體析出 D．若溶液中有Fe2＋，則一定有Cu析出 答案　B 解析　本題考查鐵及其化合物的性質。FeCl3溶液腐蝕印刷電路板上銅的反應為2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，所得的溶液中存在FeCl2和CuCl2，還可能有過量的FeCl3溶液，加入鐵粉充分反應后，A項若無固體剩余，說明原溶液中含有Fe3＋，反應后不一定還含有；B項中不管固體是鐵粉還是銅粉，溶液中一定含有Fe2＋；C項中若溶液中有Cu2＋，可以有部分銅固體析出；D項若溶液中有Fe2＋，不一定有Cu析出。 4．(xx·安徽理綜，8)下列有關Fe2(SO4)3溶液的敘述正確的是(　　) A．該溶液中，K＋、Fe2＋、C6H5OH、Br－可以大量共存 B．和KI溶液反應的離子方程式：Fe3＋＋2I－===Fe2＋＋I2 C．和Ba(OH)2溶液反應的離子方程式：Fe3＋＋SO＋Ba2＋＋3OH－===Fe(OH)3↓＋BaSO4↓ D．1L0.1mol·L－1該溶液和足量的Zn充分反應，生成11.2gFe 答案　D 解析　A項，Fe3＋與C6H5OH發(fā)生反應，不能大量共存，錯誤；B項，該離子方程式電荷不守恒，正確的離子方程式應為2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，錯誤；C項，Fe2(SO4)3和Ba(OH)2反應的化學方程式為Fe2(SO4)3＋3Ba(OH)2===2Fe(OH)3↓＋3BaSO4↓，所以離子方程式應為2Fe3＋＋3SO＋3Ba2＋＋6OH－===2Fe(OH)3↓＋3BaSO4↓，錯誤；D項，Fe2(SO4)3與足量的Zn反應的化學方程式為Fe2(SO4)3＋3Zn===3ZnSO4＋2Fe，可見0.1molFe2(SO4)3生成0.2molFe，質量為11.2g，正確。 5．[xx·福建理綜，24(2)]鐵及其化合物與生產、生活關系密切。 用廢鐵皮制取鐵紅(Fe2O3)的部分流程示意圖如下： ①步驟Ⅰ若溫度過高，將導致硝酸分解。硝酸分解的化學方程式為________________________________________________________________________。 ②步驟Ⅱ中發(fā)生反應：4Fe(NO3)2＋O2＋(2n＋4)H2O===2Fe2O3·nH2O＋8HNO3，反應產生的HNO3又將廢鐵皮中的鐵轉化為Fe(NO3)2，該反應的化學方程式為 ________________________________________________________________________。 ③上述生產流程中，能體現“綠色化學”思想的是___________________________________ ________________________________________________________________________(任寫一項)。 答案　①4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O ②4Fe＋10HNO3===4Fe(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O ③氮氧化物排放少(污染少) 解析?、傧跛岱纸馍蒒O2、H2O和O2。 ②根據圖示可知Fe和HNO3反應生成Fe(NO3)2和NH4NO3，結合電子守恒可寫出化學方程式。 ③因為HNO3的還原產物主要是NH4NO3,1 mol HNO3作氧化劑轉移8 mol電子，故產生的氮氧化物較少，節(jié)約原料。 6．[xx·天津理綜，9節(jié)選]FeCl3在現代工業(yè)生產中應用廣泛。某化學研究性學習小組模擬工業(yè)流程制備無水FeCl3，再用副產品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。 Ⅰ.經查閱資料得知：無水FeCl3在空氣中易潮解，加熱易升華。他們設計了制備無水FeCl3的實驗方案，裝置示意圖(加熱及夾持裝置略去)及操作步驟如下： ①檢驗裝置的氣密性； ②通入干燥的Cl2，趕盡裝置中的空氣； ③用酒精燈在鐵屑下方加熱至反應完成； ④…… ⑤體系冷卻后，停止通入Cl2，并用干燥的N2趕盡Cl2，將收集器密封。 請回答下列問題： (1)裝置A中反應的化學方程式為_________________________________________。 (2)第③步加熱后，生成的煙狀FeCl3大部分進入收集器，少量沉積在反應管A右端。要使沉積的FeCl3進入收集器，第④步操作是_____________________________________。 (3)操作步驟中，為防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步驟序號)____________。 (4)裝置B中冷水浴的作用為__________________________________________________； 裝置C的名稱為________；裝置D中FeCl2全部反應后，因失去吸收Cl2的作用而失效，寫出檢驗FeCl2是否失效的試劑：_____________________________________________________。 Ⅱ.該組同學用裝置D中的副產品FeCl3溶液吸收H2S，得到單質硫；過濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液。 (6)FeCl3與H2S反應的離子方程式為________________________________________ ________________________________________________________________________。 (7)電解池中H＋在陰極放電產生H2，陽極的電極反應式為____________________________。 (8)綜合分析實驗Ⅱ的兩個反應，可知該實驗有兩個顯著優(yōu)點： ①H2S的原子利用率為100%； ②________________________________________________________________________。 答案　(1)2Fe＋3Cl22FeCl3 (2)在沉積的FeCl3固體下方加熱 (3)②⑤ (4)冷卻，使FeCl3沉積，便于收集產品　干燥管 K3[Fe(CN)6]溶液 (6)2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋ (7)Fe2＋－e－===Fe3＋ (8)FeCl3得到循環(huán)利用 解析　(1)裝置A中進行的是Fe與Cl2制取FeCl3，反應的化學方程式為2Fe＋3Cl22FeCl3。 (2)由于FeCl3沉積在反應管A右端，時間長了會堵塞，所以應在此處進一步加熱使FeCl3再次升華進入收集裝置。 (3)通入干燥氯氣可排出空氣以及其中所含的水蒸氣，反應完畢后將多余Cl2趕出，將收集器密封以防吸收空氣中的水蒸氣從而避免了FeCl3的潮解。 (4)通過冷水浴將升華的FeCl3冷卻收集，Fe2＋的檢驗可通過與赤鐵鹽(K3[Fe(CN)6])生成藍色沉淀(騰化鹽)的方法來完成。 (6)Fe3＋與H2S的氧化還原反應的離子方程式的書寫應注意得失電子守恒與電荷守恒。 (7)、(8)電解FeCl2溶液，通過陰極：2H＋＋2e－===H2↑ 陽極：Fe2＋－e－===Fe3＋來完成溶液中FeCl3的循環(huán)利用。 練出高分 一、單項選擇題 1．鐵是人類應用較早，當前應用量最大的金屬元素。下列有關鐵及其化合物的有關說法中正確的是(　　) A．赤鐵礦的主要成分是Fe3O4 B．鐵與水蒸氣在高溫下的反應產物為Fe2O3和H2 C．除去FeCl2溶液中的FeCl3雜質可以向溶液中加入鐵粉，然后過濾 D．Fe3＋與KSCN產生血紅色沉淀 答案　C 解析　赤鐵礦的主要成分是Fe2O3；鐵與水蒸氣在高溫下的反應產物為Fe3O4和H2；＋3價鐵離子遇KSCN溶液變?yōu)檠t色，但沒有沉淀產生，一般可以用此方法檢驗＋3價鐵離子的存在。 2．下列中學常見實驗的現象或表述正確的是(　　) A．過量的鐵投入到一定量的稀硝酸中，充分反應后取上層清液于試管中，滴加KSCN溶液，溶液顯血紅色 B．制備氫氧化亞鐵時，向硫酸亞鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液，邊加邊攪拌，即可制得白色的氫氧化亞鐵 C．檢驗紅磚中的氧化鐵成分，向紅磚粉末中加入鹽酸，充分反應后取上層清液于試管中，滴加KSCN溶液2～3滴即可 D．向CuSO4溶液中滴入過量NaOH溶液充分反應后，將混合液體倒入蒸發(fā)皿中加熱煮沸一會，然后冷卻、過濾，濾紙上的物體為“藍色固體” 答案　C 解析　過量的鐵粉與一定量的稀硝酸反應最終生成的是Fe2＋，A錯誤；制備氫氧化亞鐵應避免被氧氣氧化，向硫酸亞鐵溶液中加氫氧化鈉溶液時應把長膠頭滴管的下端插入液面以下且不能攪拌，B錯誤；CuSO4溶液中滴入過量NaOH溶液充分反應后生成Cu(OH)2沉淀，加熱后過濾，濾紙上留有的是CuO(黑色)，D錯誤。 3．在含有Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、NH的稀溶液中加入足量Na2O2固體，充分反應后，再加入過量稀鹽酸，完全反應，則離子數目沒有變化的是(　　) A．Fe3＋、Al3＋ B．Al3＋ C．Fe2＋、NH D．Fe3＋ 答案　B 解析　2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，Fe2＋轉變?yōu)镕e3＋，Fe3＋轉變?yōu)镕e(OH)3沉淀析出，Al3＋轉變?yōu)锳lO，NH轉變?yōu)镹H3氣體，NH減少；沒有過濾，再加入過量稀鹽酸，Fe(OH)3沉淀轉變?yōu)镕e3＋，所以Fe2＋減少，Fe3＋增多，AlO再轉變?yōu)锳l3＋，幾乎不變。 4．下列說法正確的是(　　) A．Fe在一定條件下與水反應生成H2和Fe(OH)3 B．Fe3O4溶于鹽酸后加入幾滴KSCN溶液，溶液顯血紅色 C．FeCl2溶液蒸干灼燒后得到FeCl2固體 D．將FeCl3飽和溶液滴入NaOH溶液中可制備Fe(OH)3膠體 答案　B 解析　高溫下鐵與水蒸氣反應生成Fe3O4和H2，A項錯；Fe3O4溶于鹽酸生成Fe3＋和Fe2＋，B項正確；FeCl2易水解，在空氣中蒸干灼燒產物為Fe2O3，C項錯；將FeCl3飽和溶液滴入NaOH溶液中，得到Fe(OH)3沉淀而不是膠體，D項錯誤。 5．在含有下列離子組的溶液中，加入Fe(NO3)2固體后，仍然能夠大量共存的離子組是(　　) 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＋因發(fā)生氧化還原反應而不能大量共存。 6．鐵及其化合物是中學化學中的一類重要物質，下列關于鐵元素的敘述中正確的是(　　) A．2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋成立說明氧化性：Fe3＋＞Fe2＋ B．25℃，pH＝0的溶液中，Al3＋、NH、NO、Fe2＋可以大量共存 C．5.6g鐵與足量的氯氣反應失去電子為0.2mol D．硫酸亞鐵溶液中加入過氧化氫溶液：Fe2＋＋2H2O2＋4H＋===Fe3＋＋4H2O 答案　A 解析　B項pH＝0的溶液呈強酸性，Fe2＋、NO、H＋不能大量共存，不正確；C項應為0.3mol，不正確；D項電荷不守恒，不正確。 7．將3.48g四氧化三鐵完全溶解在100mL1mol·L－1的硫酸中，然后加入K2Cr2O7溶液25mL，恰好使溶液中的Fe2＋全部轉化為Fe3＋，Cr2O全部轉化為Cr3＋，則K2Cr2O7溶液的物質的量濃度是(　　) A．0.05mol·L－1 B．0.1mol·L－1 C．0.2mol·L－1 D．0.3mol·L－1 答案　B 解析　可以把Fe3O4看作FeO·Fe2O3，則n(Fe3O4)＝n(FeO)＝n(Fe2＋)，依次可知，在反應中Fe2＋Fe3＋，Cr2O2Cr3＋，若設K2Cr2O7溶液的物質的量濃度為c，則根據得失電子守恒有：×1＝c×0.025L×6，解得c＝0.1mol·L－1。 二、不定項選擇題 8．在含有FeCl3和BaCl2的酸性溶液中，通入足量的SO2后有白色沉淀生成，過濾后，向溶液中滴加KSCN溶液，無明顯現象，下列敘述不正確的是(　　) A．白色沉淀是BaSO4和BaSO3 B．溶液的酸性減弱 C．白色沉淀是BaSO4 D．FeCl3全部被還原為FeCl2 答案　AB 解析　Fe3＋具有氧化性，通入足量SO2后發(fā)生氧化還原反應，Fe3＋全部被還原為Fe2＋，所以向溶液中滴加KSCN溶液，無明顯現象，同時SO2被氧化為SO，白色沉淀是BaSO4。依據2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋可知溶液酸性增強，C、D正確，B錯誤；因為溶液呈酸性，一定不會生成BaSO3沉淀，A錯誤。 9．通過對實驗現象的觀察、分析推理得出正確的結論是化學學習的方法之一。對下列實驗事實的解釋正確的是(　　) 選項 操作、現象 解釋 A 向KI-淀粉溶液中加入FeCl3溶液，溶液變藍 Fe3＋能與淀粉發(fā)生顯色反應 B 把生鐵放置于潮濕的空氣中，鐵表面有一層紅棕色的斑點 鐵在潮濕的空氣中易生成Fe2O3 C 向稀硝酸中加入少量鐵粉，有氣泡產生 說明Fe置換出硝酸中的氫，生成了氫氣 D 新制Fe(OH)2露置于空氣中一段時間，白色物質變成了紅褐色 說明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3 答案　BD 解析　A項中Fe3＋將I－氧化為I2，淀粉遇碘變藍；B項中紅棕色斑點是Fe2O3；C項中鐵與稀硝酸反應產生的氣體為NO。 10．某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，若向其中逐漸加入鐵粉，溶液中Fe2＋濃度和加入鐵粉的物質的量之間的關系如下圖所示。則稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物質的量濃度之比為(　　) A．1∶1∶1 B．1∶3∶1 C．3∶3∶8 D．1∶1∶4 答案　D 解析　據氧化性由強到弱的順序HNO3>Fe3＋>Cu2＋，可知隨鐵粉的增加，反應的方程式分別為 4HNO3(稀)＋Fe===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 4mol　　1mol　1mol 2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2 2mol1mol3mol Cu(NO3)2＋Fe===Fe(NO3)2＋Cu 1mol1mol1mol 所以原溶液中，Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物質的量之比為(2mol－1mol)∶1mol∶4mol＝1∶1∶4。 三、非選擇題 11．根據框圖回答下列問題(答題時，方程式中的M、E用所對應的元素符號表示)： (1)寫出M溶于稀硫酸和H2O2混合液的化學方程式________________________。 (2)某同學取X的溶液，酸化后加入KI-淀粉溶液，變?yōu)樗{色。寫出與上述變化過程相關的離子方程式________________________、________________________。 (3)寫出Cl2將Z氧化為K2EO4的化學方程式________________________________。 答案　(1)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O (2)4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O　2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 (3)10KOH＋3Cl2＋2Fe(OH)3===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O 解析　該題入手點是物質的顏色，紅色金屬M與硫酸和過氧化氫反應生成藍色溶液，所以M為金屬銅。金屬E與CuSO4溶液發(fā)生置換反應，所以金屬E的活動性強于Cu的，且根據圖示可知Y溶液與KSCN形成血紅色溶液，所以E為鐵。Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4，在酸性條件下，氧氣氧化Fe2＋生成Fe3＋。Y溶液中也含有Fe3＋，所以Z為Fe(OH)3，氯氣具有強氧化性，在堿性條件下 (OH)3被氧化成K2O4。 12．堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4]是一種用于污水處理的新型高效絮凝劑，在醫(yī)藥上也可用于治療消化性潰瘍出血。工業(yè)上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)生產堿式硫酸鐵的工藝流程如下。 已知：部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如表所示。 沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 開始沉淀 2.3 7.5 3.4 完全沉淀 3.2 9.7 4.4 回答下列問題。 (1)加入少量NaHCO3的目的是調節(jié)pH，使溶液中的______沉淀，該工藝中“攪拌”的作用是__________。 (2)在實際生產中，反應Ⅱ中常同時通入O2以減少NaNO2的用量，O2與NaNO2在反應中均作________。若參與反應的O2有11.2L(標準狀況)，則相當于節(jié)約NaNO2的物質的量為________。 (3)堿式硫酸鐵溶于水后產生的Fe(OH)2＋可部分水解生成聚合離子Fe2(OH)。該水解反應的離子方程式為__________________。 (4)在醫(yī)藥上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應制備堿式硫酸鐵。根據我國質量標準，產品中不得含有Fe2＋及NO。為檢驗所得產品中是否含有Fe2＋，應使用的試劑為________(填字母)。 A．氯水 B．KSCN溶液 C．NaOH溶液 D．酸性KMnO4溶液 答案　(1)Al3＋　加快反應速率　(2)氧化劑　2mol (3)2Fe(OH)2＋＋2H2OFe2(OH)＋2H＋ (4)D 解析　(1)廢鐵屑中含有氧化鋁，反應Ⅰ中引入了雜質Al3＋，加入NaHCO3調節(jié)pH至4.4可使Al3＋完全沉淀。“攪拌”的目的是使反應物充分接觸，從而加快化學反應速率。(2)硫酸亞鐵溶液中加入NaNO2得到Fe(OH)SO4，鐵的化合價升高而N的化合價降低，故NaNO2在反應中作氧化劑。1molO2可得到4mol電子，1molNaNO2可得到1mol電子，標況下11.2LO2的得電子能力與2molNaNO2相當。(4)Fe2＋能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故可用酸性KMnO4溶液檢驗產品中是否含有Fe2＋。 13．某校探究性學習小組用已部分生銹的廢鐵屑制作印刷電路板的腐蝕劑，并回收銅。探究過程如下： 請回答下列問題： (1)步驟①中先加入熱的Na2CO3溶液除油污，操作甲的名稱是________。 (2)步驟②中，除發(fā)生反應Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑外，其他可能反應的離子方程式為________________。 (3)溶液C的顏色是________，溶液D中可能含有的金屬陽離子有________。 (4)可以驗證溶液B中是否含有Fe2＋的一種試劑是______(填字母)。 a．稀硫酸　b．鐵　c．硫氰化鉀　d．酸性高錳酸鉀溶液 (5)操作乙的名稱是________，步驟⑤產生金屬銅的化學方程式為________________________________________________________________________。 答案　(1)過濾 (2)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ (3)棕黃色　Fe2＋、Cu2＋、Fe3＋　(4)d (5)電解　CuCl2Cu＋Cl2↑ 14．某研究性學習小組請你參與“研究鐵與水反應所得固體物質的成分、性質及再利用”實驗探究，并共同回答下列問題： 探究一　設計如圖所示裝置進行“鐵與水反應”的實驗(夾持儀器略)。 (1)硬質玻璃管B中發(fā)生反應的化學方程式為_______________________________________。 (2)反應前A中投放碎瓷片的目的是______________________________________________。 (3)裝置E中的現象是___________________________________________________________。 探究二　設計如下實驗方案確定反應后硬質玻璃管B中黑色固體的成分。 (4)待硬質玻璃管B冷卻后，取少許其中的固體物質溶于________后，將所得溶液分成兩份。 (5)一份滴加幾滴KSCN溶液。若溶液變血紅色，推斷硬質玻璃管B中固體物質的成分為_____(選填序號，下同)；若溶液未變血紅色，推斷硬質玻璃管B中固體物質的成分為______。 ①一定有Fe3O4②一定有Fe ③只有Fe3O4④只有Fe (6)另一份用________(填儀器名稱)加入________(填試劑和現象)，可以證明溶液中存在Fe2＋。 探究三　設計如下流程測定反應后硬質玻璃管B中固體含鐵元素的質量分數。 (7)試劑b的化學式是________。 (8)計算反應后B裝置中鐵元素的質量分數為______。 答案　(1)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (2)防止暴沸　(3)黑色固體變紅，右端管壁有水珠 (4)稀硫酸　(5)①?、? (6)膠頭滴管　酸性KMnO4溶液，溶液褪色(或鐵氰化鉀溶液，生成藍色沉淀。答案合理即可) (7)NaOH　(8)77.8%