1、第第 16 讲讲铁及其化合物的转化关系铁及其化合物的转化关系 复习目标1.掌握铁及其化合物的转化关系及应用。2.理解化工流程及实验室中实现铁及其 化合物的转化原理和条件分析。 考点一考点一基于价类二维图理解铁及其化合物的转化关系基于价类二维图理解铁及其化合物的转化关系 从物质类别和物质所含核心元素的化合价两个角度总结、预测物质的性质是学习化学的重要 方法之一。 (1)横向变化体现了同价态不同类别(氧化物、碱、盐)之间的转化；碱性氧化物(Fe2O3、FeO) 都能溶于酸(H )转化为盐；Fe2、Fe3与碱(OH)反应生成对应的碱；难溶性的碱易分解 生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水
2、反应生成对应的碱。 (2)纵向变化体现不同价态同类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。 (3)斜向变化体现不同价态、不同类别之间物质的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。 完成下列变化的离子方程式，体会 Fe2 与 Fe3转化条件。 (1)将 H2S 气体通入 FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀： H2S2Fe3 =S2Fe22H。 (2)将 FeCl3溶液滴入 KI淀粉溶液，溶液变蓝： 2I 2Fe3=I22Fe2。 (3)FeCl3可溶解铁片： 2Fe3 Fe=3Fe2。 (4)FeSO4可使酸性 KMnO4溶液褪色： 5Fe2 MnO 48H =5Fe3Mn24H2O。 (5)将
3、 FeCl2溶液滴入 HNO3溶液中，有无色气体放出： 3Fe2 NO 34H =3Fe3NO2H2O。 1如图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是 () A铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化 BFeO 是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化生成红棕色粉末 C加热 Fe(OH)3发生转化，加水溶解可实现转化 D由图可预测：高铁酸盐(FeO2 4)具有强氧化性，可用于消毒，FeO 2 4与水反应最终可生成 Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可作净水剂 答案D 解析铁与高温水蒸气的反应生成四氧化三铁和氢气， 不能实现上述转化， 故
4、 A 错误； FeO 是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，部分被氧化，氧化生成 Fe3O4，不能发生转化， 故 B 错误；加热 Fe(OH)3发生转化分解生成氧化铁，氢氧化铁不溶于水，加水溶解不可实 现转化，故 C 错误；高铁酸盐中铁为6 价，具有强氧化性，可用于消毒，与水发生氧化 还原反应后生成铁离子，铁离子与水反应生成 Fe(OH)3胶体。 2硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)，下列说法错误的是 () AFeSO4与 NH4HCO3反应制备 FeCO3，适宜在高温条件下进行 B碱式硫酸铁水解能产生 Fe(OH)3胶体，可用作净水剂 C可用 KSCN 溶液检验(N
5、H4)2Fe(SO4)2是否被氧化 D常温下，FeSO4比(NH4)2Fe(SO4)2易溶于水 答案A 3(2019河北衡水中学周测)球墨铸铁中含有一种铁碳化合物 X。实验小组为测定化合物 X 的组成设计实验如下： 下列说法不正确的是() A固体 2 是氧化铁 BX 的化学式可以表示为 Fe3C2 C溶液甲加热、蒸发、灼烧也可得到 24.0 g 固体 DX 与足量的热浓硝酸反应有 NO2和 CO2生成 答案B 解析X 在空气中煅烧转化为 CO2气体与铁的氧化物，再经盐酸、氯气处理后得到 FeCl3溶 液(溶液乙)，加热、蒸发时，FeCl3水解得到 Fe(OH)3，灼烧 Fe(OH)3得到固体
6、Fe2O3(固体 2)， A 正确；n(Fe2O3) 24.0 g 160 gmol 10.15 mol，n(Fe)0.3 mol，m(Fe)16.8 g，m(C)18.0 g 16.8 g1.2 g，n(C)0.1 mol，n(Fe)n(C)31，X 的化学式可以表示为 Fe3C，B 错误； 溶液甲加热、蒸发、灼烧过程中，Fe2 会被空气中的氧气氧化为 Fe3，最后得到的固体也是 Fe2O3，C 正确；浓硝酸和铁碳化合物反应，碳元素被氧化成 CO2，氮元素被还原为 NO2，D 正确。 4甲、乙两种单质与 A、B、C、D、E、F 六种化合物之间可以按下面框图所示进行反应， 已知：C 为红褐色沉
7、淀，E 为白色沉淀，F 焰色反应为黄色。 (1)写出甲、乙、B、E 化学式： 甲：_；乙：_；B：_；E：_。 (2)写出反应的化学方程式： _。 _。 _。 _。 答案(1)FeCl2FeCl3Fe(OH)2 (2)Fe2HCl=FeCl2H2 FeCl22NaOH=Fe(OH)22NaCl 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3 2FeCl2Cl2=2FeCl3 考点二考点二变价变价“铁铁”的常见考法的常见考法 1Fe2 与 Fe3的氧化还原性强弱顺序 氧化性：Cl2Br2Fe3 Cu2I2Fe2 还原性：Cl BrFe2CuIc，则下列说法正确的是() A残余固体可能为铁和铜的混
8、合物 B残余固体全部是铜 C最后得到的溶液中可能含有 Fe3 D残余固体是铁，溶液中一定不含 Cu2 分析此题中发生的反应有三个，化学方程式如下：2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2；CuCl2 Fe=FeCl2Cu,2FeCl3Fe=3FeCl2 依元素守恒可知 步骤一：a g 铜完全溶解后，变为 a g 铜离子， 步骤二：若加入的铁足够多的话，可将溶液中的铜离子全部变回金属铜(a g)甚至还会有铁剩 余，此时，残余固体(c g)应大于或等于 a g，依题意：ac 可知，加入的铁是不足量的，此时 溶液中还有部分铜未完全置换出来。结论 1：剩余固体为 Cu，不可能有 Fe 剩余，A 错误、
9、B 正确； 步骤三： 根据化学反应方程式可知，溶液中一定有 Fe2 ，由上述推导可知，溶液中还应有 Cu2 剩余，由化学方程式 2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2可知，Cu 与 Fe3是不能共存的，剩余固 体中有 Cu，则溶液中必无 Fe3 。结论 2：充分反应后剩余固体为 Cu，而溶液中含 FeCl2 和 CuCl2，C、D 错误。 3过量的铁对氧化产物的影响 Fe(Fe3O4) 强氧化剂：HNO3 H2O2H 等 Fe3 过量的 Fe Fe2 Fe2Fe3 =3Fe2 例铁与稀 HNO3的反应 判断产物中铁的价态：一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的物质的量分析判断。 当 HNO
10、3过量时， nFe nHNO3 1 4 反应原理：Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O，铁元素的存在形式为 Fe3 ，铁元素的价 态为3 价。 当 Fe 过量时 nFe nHNO3 3 8。 反应原理：3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O，铁元素的存在形式为 Fe2 ，铁元素 的价态为2 价。 当1 4 nFe nHNO3I Fe2，下列离子反应不能发生的是( ) ASO22Fe3 2H2O=SO2 42Fe2 4H BI22Fe2 =2I2Fe3 CSO2I22H2O=2I 4HSO2 4 D少量 Cl2通入 FeI2溶液中：Cl22I =2ClI2 答案B 解析反应中
11、还原剂 SO2的还原性大于还原产物 Fe2 ，符合题给条件，反应能进行，故不选 A；还原性：I Fe2，而该反应中还原剂 Fe2的还原性大于还原产物 I，不符合氧化还原反 应规律，反应不能进行，故选 B；反应中还原剂二氧化硫的还原性大于还原产物 I ，符合题 给条件，反应能进行，故不选 C；还原性：I Fe2，I先和氯气反应，反应中还原剂 I的还 原性大于还原产物 Cl ，反应能进行，故不选 D。 2(2020重庆一中模拟)向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液 200 mL 中逐渐加入铁粉，产生气体的 量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为 NO 气体)。下列分析错误的是() AOA 段产生的是
12、 NO，AB 段的反应为 Fe2Fe3 =3Fe2，BC 段产生 H2 BA 点溶液中的溶质为 Fe(NO3)3和 H2SO4 C原混合酸中 NO 3物质的量为 0.2 mol D原混合酸中 H2SO4的物质的量浓度为 2 molL 1 答案B 解析分析图像中各阶段所发生的反应： OA 段：FeNO 34H =Fe3NO2H2O； AB 段：Fe2Fe3 =3Fe2； BC 段：Fe2H =Fe2H2。 由此可知 A 正确；由 OA 段所发生的反应可知硝酸完全转化为 NO，溶液中不存在 NO 3，故 A 点溶质应该是 Fe2(SO4)3和 H2SO4，B 错误；由 OA 段氧化还原反应中得失电
13、子守恒可知， n(NO 3)n(Fe) 11.2 g 56 gmol 10.2 mol，C 正确；三个阶段共消耗铁为 22.4 g，即 22.4 g 56 gmol 1 0.4 mol，C 点溶质为 FeSO4，由溶液中的电荷守恒可知 n(SO2 4)n(Fe2 )0.4 mol，由反应前 后 SO 2 4物质的量不变可知原混合酸中硫酸的物质的量浓度为 2 molL 1，D 正确。 铁与硫酸、硝酸的混合酸反应顺序总结 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： FeNO 3 4H =Fe3NO2H2O、2Fe3Fe=3Fe2、Fe2H=Fe2H2(若 H量
14、不足， 该反应不再发生)。 3某大型化工厂产生的酸性废液中含有两种金属离子：Fe3 、Cu2，化学小组设计了如下图 所示的方案对废液进行处理，以回收金属，保护环境。 (1)操作的名称是_； (2)写出操作过程中，Fe3 与铁屑反应的离子方程式：_。 (3)溶液 A 中加入足量 H2O2溶液的目的是将溶液 A 中的 Fe2 完全转化为 Fe3，在此过程中 H2O2所起的作用是_(填字母)。 A氧化剂B还原剂 (4)检验溶液 B 中含有的金属阳离子的实验方法： 取少量溶液 B 于洁净的小试管中， 加入试剂 _，溶液迅速转变为红色，即可检验。 (5)H2O2、乙醇、NaClO 等水溶液可用于灭活新型
15、冠状病毒，H2O2灭菌原理与_(填字 母)相同。 A乙醇BNaClO 答案(1)过滤(2)2Fe3 Fe=3Fe2 (3)A (4)KSCN 溶液(5)B 题组二铁的重要化合物制备与性质探究 4高铁酸钾是一种重要的绿色净水剂，具有净水和消毒双重功能。某课外学习小组设计如图 所示方案制备高铁酸钾。下列说法不正确的是() A高铁酸钾中铁元素的化合价为6，具有强氧化性 B 反应 2Fe3 3ClO10OH=2FeO2 43Cl 5H2O 中， 生成 2 mol FeO2 4时， 转移 6 mol 电子 C制备高铁酸钾的化学方程式为 2KOHNa2FeO4=K2FeO42NaOH，根据复分解反应原 理
16、，高铁酸钠的溶解度大于高铁酸钾的溶解度 D明矾、硫酸铁、高铁酸钾都能净水，其净水原理完全相同 答案D 解析K2FeO4中 K 为1 价、O 为2 价，由化合价代数和为 0 可知 Fe 为6 价，化合价处 于较高价态具有强氧化性，故 A 正确；反应 2Fe3 3ClO10OH=2FeO2 43Cl 5H2O 中，Fe 元素从3 价升高为6 价，则生成 2 mol FeO 2 4时，转移 6 mol 电子，故 B 正确；根 据复分解反应原理， 反应 2KOHNa2FeO4=K2FeO42NaOH 能进行说明生成了更难溶的物 质，所以高铁酸钠的溶解度大于高铁酸钾的溶解度，故 C 正确；高铁酸钾具有强
17、氧化性，可 用于杀菌消毒，还原生成的铁离子水解生成氢氧化铁胶体，具有吸附性，可吸附水中悬浮物 聚沉以达到净水的目的，而明矾、硫酸铁只能作净水剂，故 D 错误。 5乳酸亚铁是一种常用的补血剂，乳酸亚铁易溶于水，可由乳酸和碳酸亚铁反应制得。现以 铁屑制备乳酸亚铁。如图所示： (1)加入稀硫酸可能发生反应的离子方程式有_。 (2)写出加入 NH4HCO3溶液发生反应的化学方程式： _。 (3)能否用酸性 KMnO4溶液检验乳酸亚铁溶液中的 Fe2 ？_(填“能”或“不能”)， 其 理由为_。 答案(1)Fe2O36H =2Fe33H2O、2Fe3Fe=3Fe2、Fe2H=Fe2H2 (2)FeSO4
18、2NH4HCO3=FeCO3(NH4)2SO4CO2H2O(3)不能乳酸根离子也能被 酸性高锰酸钾氧化 解析(1)铁屑中含有 Fe，可能含有铁锈(Fe2O3)，两者都会与稀硫酸反应。 6已知三氯化铁的熔点为 306 ，沸点为 315 ，易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空 气里的水分而潮解。某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物做了如下探究实验。 (1)装置的连接顺序为_。 (2)饱和食盐水的作用是_。 (3)反应一段时间后熄灭酒精灯，冷却后将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形 瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡)，充分反应后，进行如下实验： 淡黄色溶液中加入试剂X
19、生成淡红色溶液的离子方程式为_。 淡红色溶液中加入过量 H2O2后溶液红色加深的原因是_。 (4)已知红色褪去的同时有气体生成，经检验为 O2。该小组同学对红色褪去的原因进行探究。 取褪色后的溶液三份，第一份滴加 FeCl3溶液无明显变化；第二份滴加试剂 X，溶液出现 红色；第三份滴加稀盐酸和 BaCl2溶液，产生白色沉淀。 另取同物质的量浓度的 FeCl3溶液滴加 2 滴试剂 X，溶液变红，再通入 O2，无明显变化。 实验说明_； 实验的目的是_； 得出结论：_。 答案(1)aghdebcf (2)除去氯气中的氯化氢气体 (3)Fe3 3SCN Fe(SCN)3双氧水将 Fe2 氧化成 Fe
20、3，使 Fe(SCN)3增多 (4)SCN 发生了反应而不是 Fe3发生了反应 排除 H2O2分解产生的 O2氧化 SCN 的可能 H2O2将 SCN 氧化成 SO2 4 解析(1)浓硫酸具有吸水性，能作氯气的干燥剂，碱石灰具有碱性而吸收氯气，饱和食盐水 吸收氯化氢且能抑制氯气溶解，装置排列顺序为气体的制取洗气干燥氯气和铁的反应 尾气处理，所以装置连接顺序为 aghdebcf。(3)Fe3 和 KSCN 反应生成络 合物硫氰化铁而使溶液呈红色，离子方程式为 Fe3 3SCN Fe(SCN)3。(4)根据滴加 FeCl3溶液无明显变化，说明 SCN 发生了反应而不是 Fe3发生了反应，滴加稀盐酸
21、和 BaCl2 溶液，产生白色沉淀，说明生成了 SO2 4；根据另取同物质的量浓度的 FeCl3溶液滴加 2 滴 试剂 X，溶液变红，再通入 O2，无明显变化，说明 O2不能氧化 SCN ，所以氧化 SCN的为 双氧水。 1(2019浙江 4 月选考，24)聚合硫酸铁Fe(OH)SO4n能用作净水剂(絮凝剂)，可由绿矾 (FeSO47H2O)和 KClO3在水溶液中反应得到。下列说法不正确的是() AKClO3作氧化剂，每生成 1 mol Fe(OH)SO4n消耗6 n mol KClO3 B生成聚合硫酸铁后，水溶液的 pH 增大 C聚合硫酸铁可在水中形成氢氧化铁胶体而净水 D在相同条件下，F
22、e3 比Fe(OH)2的水解能力更强 答案A 解析根据题干中的信息，可利用氧化还原配平法写出化学方程式：6nFeSO4nKClO3 3nH2O=6Fe(OH)SO4nnKCl，可知 KClO3作氧化剂，同时根据计量数关系可知每生成 1 molFe(OH)SO4n消耗n 6 mol KClO3，A 项错误；绿矾溶于水后，亚铁离子水解使溶液呈酸 性，当其转化为聚合硫酸铁后，亚铁离子的浓度减小，因而水溶液的 pH 增大，B 项正确； 聚合硫酸铁可在水中形成氢氧化铁胶体，胶体粒子吸附杂质微粒引起聚沉，因而能净水，C 项正确；多元弱碱的阳离子的水解是分步进行的，Fe(OH)2 的水解相当于 Fe3的二级
23、水解， 由于其所带的正电荷比 Fe3 少，因而在相同条件下，其结合水电离产生的 OH的能力较弱， 故其水解能力不如 Fe3 ，即在相同条件下，一级水解的程度大于二级水解，D 项正确。 2(2019全国卷，27)硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2xH2O是一种重要铁盐。为充分利用资源，变 废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下： 回答下列问题： (1)步骤的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是_。 (2)步骤需要加热的目的是_，温度保持 8095 ，采用的合适加 热方式是_。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理， 合适的装置为_(填标号)。 (3)步骤中选用足量的 H
24、2O2，理由是_。分批加入 H2O2，同时为了_， 溶液要保持 pH 小于 0.5。 (4)步骤的具体实验操作有_， 经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。 (5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到 150 时失掉 1.5 个 结晶水，失重 5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为_。 答案(1)碱煮水洗 (2)加快反应热水浴C (3)将 Fe2 全部氧化为 Fe3；不引入杂质 防止 Fe3 水解 (4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤) (5)NH4Fe(SO4)212H2O 解析(1)除去铁屑表面油污的方法是：用热纯碱溶液清洗铁屑，再用水洗。(2)铁与稀硫酸反 应时加热，可提高反应速
25、率。温度低于水的沸点，可以用热水浴加热，受热均匀且便于控制。 含少量硫化物的铁屑与稀硫酸反应有 H2S 生成。氢气不与碱溶液反应，而硫化氢能与碱溶液 反应，且 H2S 在水中溶解度小，故氢气中混有的硫化氢用烧碱溶液除去，又因为硫化氢与碱 反应较快，容易引起倒吸，C 装置倒置漏斗能防倒吸。故宜选择 C 装置吸收硫化氢。(3)铁与 稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，加入足量双氧水的目的是将 Fe2 全部氧化为 Fe3，发生反 应为 2Fe2 H2O22H=2Fe32H2O，从生成物看，又不引入杂质。铁离子对双氧水分 解起催化作用，分批加入双氧水，避免反应过快、放出热量较多，减少双氧水分解，以免造 成氧
26、化剂损失；铁离子易水解，保持溶液呈强酸性，避免铁离子发生水解反应生成氢氧化铁。 (4)步骤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体，故实验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。 (5)失重 5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为 NH4Fe(SO4)2xH2O，由题意知 1.518 26618x100%5.6%，解得 x12。 1(2019延安高三测试)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过量铁粉，然后过
27、滤 DFe3 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() ABCD XFeCl2溶液FeCl3溶液FeNa2SO4溶液 YFeCl3CuCl2AlNa2CO3 ZCl2FeNaOH 溶液盐酸 答案C 3(2020菏泽质检)为验证还原性：SO2Fe2 Cl，三组同学分别进行了下图实验，并对溶液 1 和溶液 2 中所
28、含离子进行检验，能证明上述还原性顺序的实验组有() 溶液 1溶液 2 甲含 Fe3 、Fe2 含 SO2 4 乙含 Fe3 ，无 Fe2 含 SO2 4 丙含 Fe3 ，无 Fe2 含 Fe2 A.只有甲B甲、乙 C甲、丙D甲、乙、丙 答案C 解析向 FeCl2溶液中通入 Cl2，得到溶液 1，再向溶液 1 中通入 SO2，得到溶液 2。溶液 1 中含有 Fe3 、Fe2，说明发生反应 2Fe2Cl2=2Fe32Cl，且 Cl2反应完全，可证明还原 性：Fe2 Cl；溶液 2 中含有 SO2 4，则说明发生反应 2Fe3 SO22H2O=2Fe2SO2 4 4H ，可证明还原性：SO2Fe2，
29、故甲能证明还原性：SO2Fe2Cl；溶液 1 中含有 Fe3， 无 Fe2 剩余，则还原性：Fe2Cl，但 Cl2可能过量，再通入 SO2，可能发生的反应是 Cl2 SO22H2O=2Cl SO2 44H ，不能比较 SO2与 Fe2的还原性强弱，故乙不能验证；溶液 1 中含有 Fe3 ，没有 Fe2，通入 SO2后溶液中又含有 Fe2，说明 SO2将 Fe3还原得到 Fe2， 证明还原性：SO2Fe2 ，故丙实验结论能证明还原性：SO2Fe2Cl。 4某同学用含有铁锈(Fe2O3)的废铁屑来制取氯化铁晶体，实验装置如图所示(夹持装置略， 气密性已检验)，下列推断不合理的是() AB 中收集到
30、的气体是氢气 B烧杯中双氧水的作用是将 Fe2 还原为 Fe3 CA 中的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁 D烧杯中的溶液在氯化氢气氛下，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体 答案B 解析铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，所以 B 中收集到的气体是氢气，A 项正确；双氧 水具有氧化性，可将 Fe2 氧化为 Fe3，B 项错误；氧化铁为碱性氧化物，可与盐酸反应生成 氯化铁和水，C 项正确；因铁离子易水解，故 FeCl3溶液应在氯化氢气氛下，经蒸发浓缩、 冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体，D 项正确。 5由硫铁矿(主要成分：FeS2和 SiO2)为主要原料得到绿矾(FeSO47H2O)的流程如下： 下列
31、说法不正确的是() A过程 1 废气中含 SO2 B过程 2 试剂 a 为稀硫酸 C过程 3 离子方程式为 2Fe3 SO22H2O=2Fe2SO2 44H D过程 4 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 答案D 解析由制备绿矾的流程可知，硫铁矿(主要成分：FeS2和 SiO2)高温煅烧后的烧渣(主要成 分：Fe2O3和 SiO2)溶于硫酸，溶液中含 Fe3 ，过程 2 过滤除去二氧化硅，滤液中通入二氧化 硫，将铁离子还原生成亚铁离子，过程 4 为蒸发浓缩、冷却结晶析出绿矾。根据上述分析， 过程 1 废气中含 SO2，故 A 正确；因绿矾的酸根离子为硫酸根离子，则过程
32、 2 最好用硫酸来 溶解烧渣，故 B 正确；过程 3 中二氧化硫将铁离子还原生成硫酸亚铁，离子方程式为 2Fe3 SO22H2O=2Fe2 SO2 44H ，故 C 正确；过程 4 将溶液加热到有较多固体析出，再 用余热将液体蒸干，蒸干时绿矾受热失去结晶水，得不到纯净绿矾，故 D 错误。 6 (2020洛阳模拟)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所示。 FeCl36H2O 环丙胺 FeOOH CO 纳米四氧化三铁 下列有关叙述不合理的是() A纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病 B纳米四氧化三铁可分散在水中，
33、它与 FeCl3溶液的分散质直径大小相等 C在反应中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解 D反应的化学方程式是 6FeOOHCO=2Fe3O43H2OCO2 答案B 解析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，A 正确；纳 米四氧化三铁分散在适当的分散剂中形成的分散系属于胶体， 不同于溶液中溶质微粒的直径， B 错误；反应中环丙胺不参加反应，但加入环丙胺后 FeCl3发生水解生成 FeOOH，即环丙 胺会促进氯化铁的水解，C 正确；由制备过程可知，反应的反应物为 FeOOH 和 CO，由一 种生成物为 Fe3O4和质量守恒定律可知，反应的化学方程式为 6FeOOHCO=2F
34、e3O4 3H2OCO2，D 正确。 7向含有 1 mol HNO3和 1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离 子 a、b 与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有 NO)。下列有关 判断不正确的是() Aa 表示 n(Fe3 )的关系曲线 Bn10.75 CP 点时，n(Fe3 )0.562 5 mol D向 P 点溶液中加入铜粉，最多可溶解 14.4 g 答案C 解析该反应可以看作两步：Fe4H NO 3=Fe3 NO2H2O，硝酸根离子过量， 氢离子不足； 2Fe3 Fe=3Fe2。 a 表示 n(Fe3)的关系曲线， 故 A 正确； 溶
35、液中共有 3 mol H 参加反应，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。 8从化合价和物质类别两个视角认识元素及其化合物性质是重要的化学学习方式。图 1 是 Fe 及其化合物的化合价物质类别二维图。 回答下列问题： (1)工业上冶炼 Fe 常用的方法是_(填字母)。 a电解法b还原法 c热分解法d物理方法 (2)若图 1 中的 F 为硫酸盐，请写出由 D 生成 F 的离子方程式_ _。 (3)图 1 中的 B 在潮湿的空气中
36、很容易发生化合反应变成 E，该反应的化学方程式为 _。 (4)图 1 中的 F 与 C 在水溶液中的转化离子反应有：2Fe3 2I 2Fe2 I2，为了探究该反 应存在一定的限度， 某化学兴趣小组在试管中取 10 mL 0.5 molL 1的 KI 溶液， 再加入 10 mL 0.2 molL 1的 FeCl3 溶液，振荡，使试管中的物质充分反应一段时间。为了达到实验目的， 还需要再向试管中加入下列试剂中的_(填字母)。 A淀粉溶液BKSCN 溶液 CCCl4D酸性高锰酸钾溶液 (5)用 Fe 可以去除水体中的 NO 3(原理如图 2)。若有 1 mol NO 3转化为 NH 4，则参加反应的
37、 Fe 失去的电子的物质的量为_mol。 答案(1)b(2)Fe2O36H =2Fe33H2O (3)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3 (4)B(5)8 解析(1)工业上常用碳还原铁矿石冶炼 Fe，为还原法。 (2)根据图 1，D 到 F 过程中铁的化合价未变，F 为硫酸盐，则 D 为氧化铁，氧化铁与硫酸反 应生成硫酸铁和水，离子方程式为 Fe2O36H =2Fe33H2O。 (3)B 为2 价的碱， 为氢氧化亚铁， 可与氧气、 水反应生成氢氧化铁， 化学方程式为 4Fe(OH)2 O22H2O=4Fe(OH)3。 (4)根据题中数据，可知 KI 过量，若反应为可逆反应，则溶液中
38、存在 Fe3 ，可用 KSCN 溶液 检验。 (5)NO 3转化为 NH 4，N 的化合价由5 变为3,1 mol NO 3得到 8 mol 电子，根据得失电子 守恒，则参加反应的 Fe 失去 8 mol 电子。 9硫酸亚铁铵FeSO4(NH4)2SO46H2O俗称摩尔盐。硫酸亚铁在空气中易被氧化，但与硫酸 铵反应生成摩尔盐后较稳定。模拟工业制备硫酸亚铁铵晶体的实验装置如图所示。回答下列 问题： (1)先用饱和碳酸钠溶液煮沸铁屑(含少量油污、铁锈等)，再用清水洗净。用饱和碳酸钠溶液 煮沸的目的是_。 (2)按如图连接好装置，经检验气密性良好后加入相应的药品，打开 K1、K2，关闭 K3，装置
39、B 中发生反应的离子方程式可能是_(填字母)。 AFe2H =Fe2H2 B2Fe6H =2Fe33H2 CFe2O36H =2Fe33H2O D2Fe3 Fe=3Fe2 铁屑快反应完时，打开_，关闭_，装置 B 中的溶液会流入装置 A，其原因是 _。 (3)常温下，将反应后的溶液放置一段时间，瓶底将结晶析出硫酸亚铁铵。为了测定晶体中 Fe2 的含量， 称取一份质量为 4.0 g 的硫酸亚铁铵晶体样品， 配成溶液。 用 0.1 molL 1酸性 KMnO4 溶液滴定至终点，消耗 KMnO4溶液体积为 20.00 mL。反应到达滴定终点的现象为 _， 计算晶体中 Fe2 的质量分数为_。 答案(
40、1)使油污发生水解而除去(2)ACDK3K1、K2装置 B 中产生 H2，使压强大于大 气压 (3)滴入最后一滴酸性 KMnO4溶液后，溶液恰好变浅红色，且半分钟内不褪色14% 解析(1)饱和碳酸钠溶液显碱性，油污在热碱性条件下水解，则用饱和碳酸钠溶液煮沸的目 的是使油污发生水解而除去。(2)铁屑中含有铁锈(Fe2O3)等，都与硫酸反应，反应后的产物 Fe3 与 Fe 也可以发生氧化还原反应，故 A、C、D 正确，B 错误；铁屑快反应完时，打开 K3 关闭 K1、K2，装置 B 中的溶液会流入装置 A，因为装置 B 中产生 H2，使压强大于大气压。 (3)用 KMnO4溶液滴定硫酸亚铁铵，二者
41、发生氧化还原反应，硫酸亚铁铵中的铁元素的化合 价由2 价升高到3 价，生成 Fe3 ，则 1 mol 硫酸亚铁铵失去 1 mol 电子发生氧化反应，高 锰酸钾中的锰元素的化合价由7 价降低到2 价生成 Mn2 ，则 1 mol 高锰酸钾得 5 mol 电 子发生还原反应，根据得失电子守恒，高锰酸钾和硫酸亚铁的物质的量比为 15，n(KMnO4) 0.1 molL 10.02 L0.002 mol，则 n(Fe2)0.01 mol，m(Fe2)0.56 g，晶体中 Fe2的 质量分数为0.56 g 4.0 g 100%14%；滴定终点的现象为滴入最后一滴酸性 KMnO4溶液后，溶液 恰好变浅红色
42、，且半分钟内不褪色。 10硫酸铁铵 aFe2(SO4)3b(NH4)2SO4cH2O 广泛用于城镇生活饮用水、工业循环水的净化处 理等。某化工厂以硫酸亚铁(含少量硝酸钙)和硫酸铵为原料，设计了如下工艺流程制取硫酸 铁铵。 请回答下列问题： (1)滤渣 A 的主要成分是_。 (2)下列物质中最适合的氧化剂 B 是_；反应的离子方程式为_ _。 aNaClObH2O2 cKMnO4dK2Cr2O7 (3)操作甲、乙的名称分别是：甲_，乙_。 (4)上述流程中，氧化之后和加热蒸发之前，需取少量溶液检验 Fe2 是否已全部被氧化，所加 试剂能否用酸性的 KMnO4溶液？_(填“能”或“不能”)， 理由
43、是： _ _。(可用语言或方程式说明) (5)检验硫酸铁铵中 NH 4的方法是_。 (6)称取 14.00 g 样品，将其溶于水配制成 100 mL 溶液，分成两等份，向其中一份溶液中加入 足量 NaOH 溶液，过滤洗涤得到 2.14 g 沉淀；向另一份溶液中加入 0.05 mol Ba (NO3)2溶液， 恰好完全反应。则该硫酸铁铵的化学式为_。 答案(1)CaSO4(2)bH2O22Fe2 2H=2Fe32H2O (3)冷却结晶常温晾干 (4)不能H2O2和Fe2 均能使酸性KMnO4溶液褪色 (5)在试管中加入少量样品和NaOH固体 加热，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，看到试纸变成蓝
44、色 (6)Fe2(SO4)32(NH4)2SO42H2O 解析(1)加入硫酸，可增大溶液中 SO 2 4的浓度，将 Ca2 转化为沉淀，生成 CaSO4，同时抑 制 Fe2 水解。(2)为避免引入新杂质，应加入过氧化氢作为氧化剂，还原产物是水，反应的离 子方程式为 H2O22Fe2 2H=2Fe32H2O。(3)在 80 下反应可生成硫酸铁铵，经蒸发 浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，最后经常温晾晒可到纯净的硫酸铁铵，温度不能过高，防止分 解。(4)酸性高锰酸钾溶液的氧化性很强，H2O2和 Fe2 均能使酸性 KMnO4溶液褪色，应加入 K3Fe(CN)6溶液，如生成蓝色沉淀，可说明含有亚铁离子。(5
45、)检验 NH 4的方法是加入强碱 反应，加热能够产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，该气体是氨气，从而证明原溶液中 一定含有 NH 4。(6)称取 14.00 g 样品，将其溶于水配制成 100 mL 溶液，分成两等份，向其中 一份中加入足量 NaOH 溶液，过滤洗涤得到 2.14 g 沉淀，应为 Fe(OH)3，nFe(OH)3 2.14 g 107 gmol 10.02 mol， 所以14.00 g 样品中含有Fe2(SO4)30.02 mol； 向另一份溶液中加入0.05 mol Ba(NO3)2溶液， 恰好完全反应， 则n(SO2 4)0.05 mol， 则n(SO2 4)总量为0.1 mol， 因此(NH4)2SO4 为 0.1 mol0.02 mol30.04 mol， 则 m(H2O)14.00 g0.02 mol400 gmol 10.04 mol 132 gmol 10.72 g，n(H2O) 0.72 g 18 gmol 10.04 mol，nFe2(SO4)3n(NH4)2SO4n(H2O) 0.020.040.04122，所以化学式为 Fe2(SO4)32(NH4)2SO42H2O。
