2019届一轮复习人教版铁及其重要化合物学案(1)

2019届一轮复习人教版铁及其重要化合物学案(1)

基础课3　铁及其重要化合物 明确考纲 理清主干 ‎1.了解铁及其重要化合物的制备方法。‎ ‎2．掌握铁及其重要化合物的主要性质及其应用。‎ ‎②Fe2＋、Fe3＋的检验 ‎(对应学生用书P55)‎ 考点一　铁的单质、氧化物、氢氧化物 ‎1．铁 ‎(1)结构 ‎(2)物理性质 银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。‎ ‎(3)化学性质 铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成＋2价、＋3价两种价态的化合物。‎ 按要求写出下列反应的化学方程式或离子方程式：‎ ‎①与非金属单质的反应 ⅰ与O2的反应 常温：铁被腐蚀生成铁诱，其主要成分为Fe2O3。‎ 点燃：3Fe＋2O2Fe3O4。‎ ⅱ与Cl2的反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。‎ ⅲ与S的反应：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。‎ ‎③与酸的反应 ⅰ与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。‎ ⅱ与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应，但无H2产生，例：Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O。‎ ‎④与某些盐溶液的反应 ⅰ与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。‎ ⅱ与FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。‎ ‎(4)用途：产量最大，用途最广泛，是最重要的金属。‎ 铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与________(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。‎ 所选试剂：①Cl2　②O2　③H2O(g)　④S　⑤盐酸 ‎⑥稀硝酸(足量)　⑦稀硫酸　⑧CuSO4溶液　⑨FeCl2溶液 提示：①⑥　④⑤⑦⑧　②③‎ ‎2．铁的氧化物 化学式 FeO Fe2O3‎ Fe3O4‎ 俗名 ‎－‎ 铁红 磁性氧化铁 色态 黑色粉末 红棕色固体 黑色晶体 价态 ‎＋2价 ‎＋3价 ‎＋2价，‎ ‎＋3价 水溶性 不溶 不溶 不溶 稳定性 不稳定 稳定 稳定 与H＋反应的 离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋‎ ‎===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O 与CO反应 FexOy＋yCOxFe＋yCO2‎ ‎3．铁的氢氧化物 氢氧化物 氢氧化亚铁 氢氧化铁 化学式 Fe(OH)2‎ Fe(OH)3‎ 物理性质 白色固体，不溶于水 红褐色固体，不溶于水 与非氧化 性酸(如HCl溶液)‎ Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 反应 与氧化性酸[如HNO3(稀)]反应 ‎3Fe(OH)2＋NO＋10H＋===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O 受热分解 ‎2Fe(OH)3Fe2O3＋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＋＋2OH－===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，反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3‎ 成功制备Fe(OH)2的关键是：‎ ‎①________________________________________________________________________；‎ ‎②________________________________________________________________________。‎ 答案：①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质　②制备过程中保证Fe(OH)2不与空气接触 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正确的是(　　)‎ A．铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在 B．铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为＋3价 C．工业上可用铁质容器储存浓硝酸和浓硫酸，原因是铁在常温下与两种酸不反应 D．工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的铁矿石炼铁 答案：D ‎2．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 ‎3．(2018·重庆一中检测)如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是(　　)‎ A．Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O B．Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O C．Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O D．3Fe(OH)2＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O 解析：选B　Fe3O4与稀硝酸反应时，Fe2＋会被氧化为Fe3＋，正确的离子方程式为3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O，其余选项均正确。‎ 题组二　运用守恒思想判断氧化物的组成 ‎4．(2018·樟树市统考)铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为(　　)‎ A．FeO·3Fe2O3 B．2FeO·3Fe2O3‎ C．FeO·2Fe2O3 D．2FeO·Fe2O3‎ 解析：选B　化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物，设化学式为nFeO·mFe2O3，则解得n＝2，m＝3，该化合物可以表示为2FeO·3Fe2O3。‎ ‎5．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 解析：选D　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(Cl－)，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。‎ 确定铁的氧化组成的基本方法 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)。‎ 题组三　氢氧化亚铁的制备方法 ‎6．下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。‎ 解析：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，就要排除装置中的氧气或空气。①、②原理相同，都是先用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的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的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由于带入空气中的氧气，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 ‎7．用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。‎ ‎(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________。‎ ‎(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。‎ ‎(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)Fe2＋易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加Fe粉防止Fe2＋被氧化。(2)气体的溶解度随温度升高而降低，所以煮沸后的水中溶解的O2较少。‎ 答案：(1)稀硫酸、铁屑　(2)煮沸　(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2‎ 防止Fe(OH)2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作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。‎ 考点二　Fe2＋与Fe3＋的性质及检验 ‎1．亚铁盐 ‎(1)Fe2＋的氧化性和还原性 含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现为还原性。‎ Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。‎ ‎(2)可水解 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＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为氧化性。‎ ‎①Fe3＋与S2＋、I－、HS－、SO等具有较强还原性离子不能大量共存。‎ ‎②Fe3＋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＋。‎ ‎(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。‎ ‎①利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。‎ ‎②利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子。‎ ‎③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。‎ ‎④Fe3＋与HCO、AlO、CO、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。‎ ‎3．Fe3＋和Fe2＋的检验方法 ‎(1)Fe2＋的检验 ‎①无现象溶液变红色，证明含有Fe2＋‎ ‎②产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe2＋‎ ‎③生成蓝色沉淀，证明有Fe2＋‎ ‎(2)Fe3＋的检验 ‎①溶液变红色，证明含有Fe3＋‎ ‎②产生红褐色沉淀，证明有Fe3＋存在 ‎(3)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验 ‎①Fe3＋的检验 ⅰ溶液变红色，说明含有Fe3＋‎ ⅱ试纸变蓝色，说明含有Fe3＋‎ ‎②Fe2＋的检验 ⅰ酸性KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋‎ ⅱ溴水褪色，说明含有Fe2＋‎ FeCl3、FeCl2、Fe3O4和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制备？若能，并写出其反应的化学方程式。‎ 提示：都可以。2Fe＋3Cl22FeCl3；2FeCl3＋Fe===3FeCl2；3Fe＋2O2(纯)Fe3O4；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。‎ ‎4．含Fe2＋、Fe3＋的除杂问题 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 题组一　含铁物质的除杂问题 ‎1．硫酸亚铁溶液含有杂质硫酸铜和硫酸铁，为除去杂质，提纯硫酸亚铁，应该加入下列物质中的(　　)‎ A．锌粉　　　　　 B．镁粉 C．铁粉 D．铝粉 答案：C ‎2．下列除杂的操作不正确的是(　　)‎ A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤 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 ‎3．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 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＋还不沉淀时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。‎ 混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去的常用方法 ‎(1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法 向混合溶液中加入Mg、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＋。‎ 题组二　Fe2＋和Fe3＋的检验 ‎4．下列有关物质检验方法不合理的是(　　)‎ A．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显血红色，该溶液中一定含有Fe2＋‎ B．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2‎ C．检验绿矾晶体是否已氧化变质，可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再观察溶液是否变血红 D．向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋‎ 解析：选B　B项中的Cl－也能使酸性KMnO4溶液褪色。‎ ‎5．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．①③ B．③②‎ C．③①　 D．①②③‎ 解析：选C　在该溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不变血红色，证明无Fe3＋存在，再加入氯水，将Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液变为血红色。KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不能用酸性KMnO4溶液检验。‎ ‎6．(2018·济南质检)一定量的铁粉在氯气中充分燃烧，将所得固体完全溶解于稀盐酸，制得溶液A。‎ ‎(1)铁在氯气中燃烧的化学方程式是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)推测A中可能含有的金属阳离子：①只有Fe3＋；②只有Fe2＋；‎ ‎③________________________________________________________________________。‎ 甲同学为探究溶液的组成，实验如下：‎ 实验步骤 实验现象 实验结论及反应的离子方程式 取少量溶液A于试管中，加入KSCN溶液 假设②不成立，假设①或③成立；反应的离子方程式是_______________________________________‎ ‎(3)乙同学继续探究溶液A的组成。‎ 查阅资料：16HCl＋2KMnO4===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O 实验过程：另取少量溶液A于试管中，逐滴加入酸性KMnO4溶液，充分振荡，KMnO4溶液紫色褪去，实验结论：________(填字母序号)。‎ a．可能有Fe2＋　　b．可能无Fe2＋　　c．一定有Fe2＋‎ 根据你选择的实验结论，简述理由：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)2Fe＋3Cl22FeCl3‎ ‎(2)含有Fe2＋和Fe3＋　溶液变血红色　Fe3＋＋3SCN－??Fe(SCN)3‎ ‎(3)ab　因为还原性Fe2＋>Cl－，逐滴加入酸性KMnO4溶液，Fe2＋将MnO还原为Mn2＋，使紫色褪去，故可能含有Fe2＋；若溶液中无Fe2＋，Cl－也能将MnO还原为Mn2＋，紫色褪去，因而溶液中也可能无Fe2＋‎ 检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项 ‎(1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)。‎ ‎(2)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)检验Fe2＋、Fe3＋的其他方法 检验Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)，在FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。‎ ‎“铁三角”转化关系的多角度应用 ‎(对应学生用书P59)‎ ‎“铁三角”的转化关系 ‎　‎ 通过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：‎ H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋。‎ ‎(2)将FeCl3溶液滴入KI－淀粉溶液，溶液变蓝：‎ ‎2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。‎ ‎(3)将H2O2滴入到酸性FeCl2溶液中：‎ ‎2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。‎ ‎(4)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：‎ ‎3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。‎ 角度一　“铁三角”在产物判断中的应用 ‎1．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。‎ 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＋。‎ 答案：(1)①　(2)④　(3)③‎ ‎2．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(　　)‎ A．a表示n(Fe3＋)的变化曲线 B．n1＝0.75‎ C．P点时，n(Fe2＋)＝0.562 5 mol D．向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解‎14.4 g 解析：选C　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＋的物质的量变化曲线，A正确；溶液中共有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(‎14.4 g)铜，D正确。‎ ‎3．(2017·辽宁师大附中期中)在某稀硝酸中加入‎5.6 g铁粉充分反应后，铁粉全部溶解，放出NO气体，溶液质量增加‎3.2 g，则所得溶液中Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为(　　)‎ A．3∶2　　　　　 B．2∶1‎ C．1∶1 D．4∶1‎ 解析：选A　n(Fe)＝＝0.1 mol，生成NO的质量为‎5.6 g－‎3.2 g＝‎2.4 g，n(NO)＝＝0.08 mol，设Fe2＋和Fe3＋的物质的量分别为x mol、y mol，则x mol＋y mol＝0.1 mol、2x mol＋3y mol＝0.08 mol×(5－2)，解得x＝0.06、y＝0.04，所以所得溶液中Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为0.06 mol∶0.04 mol＝3∶2。‎ ‎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。‎ 则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)。‎ 角度二　“铁三角”在物质转化推断中的应用 ‎4．(2018·沈阳模拟)如图是物质间发生化学反应时颜色的变化情况，下列选项中正确的是(　　)‎ 选项 M N P Q A NH3·H2O Ba(OH)2‎ 铜 石蕊溶液 B Na BaCl2‎ FeO KSCN溶液 C NaOH Ba(NO3)2‎ 锌粉 KSCN溶液 D NaHCO3‎ MgCl2‎ Fe 石蕊溶液 答案：C ‎5．(2018·烟台一中月考)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 角度三　“铁三角”在实验中的应用 ‎6．(2018·成都模拟)铁触媒(铁的氧化物)是硫酸工业的催化剂。某同学设计了以下两种方案研究铁触媒的组成。‎ 方案一：用下列流程测定铁触媒的含铁量，确定其组成。‎ ‎(1)步骤④中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和________。‎ ‎(2)若通入Cl2不足量，溶液B中还含有________，会影响测定结果。‎ ‎(3)若通入Cl2过量且加热煮沸不充分，溶液B中可能含有Cl2。‎ 请设计实验方案检验Cl2，完成下列实验报告。‎ 限选试剂：0.1 mol/L酸性KMnO4溶液、紫色石蕊试液、品红溶液、淀粉－KI溶液、0.1 mol/L KSCN溶液。‎ 实验操作 预期现象与结论 方案二：用下列装置测定铁触媒的含铁量，确定其组成。‎ ‎(4)干燥管C的作用是_________________________________________________。‎ ‎(5)称取‎15.2 g铁触媒进行上述实验。充分反应后，测得干燥管B增重‎11.0 g，则该铁触媒的化学式可表示为________。‎ 解析：(1)步骤④为溶液的稀释，需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、250 mL容量瓶、胶头滴管。(2)由于铁触媒的主要成分是铁的氧化物，铁的氧化物可溶于足量稀硫酸，则溶液A的主要成分是硫酸铁、硫酸亚铁和硫酸。氯气具有强氧化性，Fe2＋具有还原性，则通入氯气的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋。若氯气不足，则溶液B中除含硫酸铁外还有硫酸亚铁或氯化亚铁，Fe2＋的存在会影响滴定时消耗标准溶液的体积，影响测定结果。(3)若通入氯气过量，则溶液中只含有Fe3＋，不含Fe2＋，Fe3＋对检验溶液中可能含有的氯气有干扰，因为它们都具有氧化性，都能使淀粉－KI溶液变蓝，因此不能选择淀粉－KI溶液检验氯气的存在，也不能选择酸性高锰酸钾溶液或KSCN溶液，因为它们与氯气相遇时无明显变化，只能根据氯气与水反应生成的盐酸的酸性和次氯酸的强氧化性设计实验方案。(4)干燥管B中碱石灰的作用是吸收CO与铁触媒反应生成的CO2，干燥管C中碱石灰的作用是防止空气中的CO2和水蒸气进入干燥管B中，干扰铁触媒组成的测定结果。(5)由于碱石灰与过量的CO不反应，只能吸收CO2，则干燥管B增加的质量就是A中反应生成的CO2的质量，则n(CO2)＝＝0.25 mol；根据碳元素守恒可得关系式：CO～CO2，则参加反应的n(CO)＝n(CO2)＝0.25 mol，根据氧元素质量守恒可得，铁触媒中氧元素的质量为0.25 mol×‎16 g/mol＝‎4.0 g；由于铁触媒的质量为‎15.2 g，则其中铁元素的质量为‎15.2 g－‎4.0 g＝‎11.2 g；则n(Fe)＝＝0.20 mol，则铁触媒中铁、氧原子的物质的量之比为0.20∶0.25＝4∶5，则铁触媒的化学式为Fe4O5或2FeO·Fe2O3。‎ 答案：(1)250 mL容量瓶　(2)Fe2＋‎ ‎(3)‎ 实验操作 预期现象与结论 取适量溶液B于试管中，滴加2～3滴紫色石蕊试液，振荡，观察现象，放置一段时间后，再观察现象 若溶液显红色后，红色又褪去，则溶液B中含Cl2；若溶液不褪色，则溶液B中不含Cl2‎ ‎(4)防止空气中的CO2和水蒸气进入干燥管B中 ‎(5)Fe4O5(或2FeO·Fe2O3)‎ ‎(对应学生用书P60)‎ ‎1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”‎ ‎(1)(2017·天津卷，1B)用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物(　√　)‎ ‎(2)(2017·全国卷Ⅱ，‎13A)向2 mL 0.1 mol·L－1的FeCl3溶液中加入足量铁粉，振荡，加入1滴KSCN溶液，若黄色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变，则还原性Fe＞Fe2＋(　√　)‎ ‎(3)(2017·江苏卷，‎7A)FeFeCl2Fe(OH)2(　×　)‎ ‎(4)(2016·全国卷Ⅱ，‎13A)将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中，制备Fe(OH)3胶体。(　×　)‎ ‎(5)(2016·全国卷Ⅲ，7B)FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板，说明铁比铜金属性强(　×　)‎ ‎(6)(2016·全国卷Ⅰ，‎10C)配制氯化铁溶液时，将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释(　√　)‎ ‎(7)(2016·上海卷，‎21C)Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3(　×　)‎ ‎(8)(2015·全国卷Ⅰ，‎10A)将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液，有气体生成，溶液呈红色，稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋(　×　)‎ ‎(9)(2015·天津卷Ⅱ，‎2A)在溶液中加KSCN，溶液显红色，证明原溶液中有Fe3＋(　√　)‎ ‎(10)(2015·广东卷，22D)向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液，再滴加H2O2溶液，加入H2O2后溶液变成红色，Fe2＋既有氧化性又有还原性(　×　)‎ ‎(11)(2015·江苏卷，‎8C)Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3(　×　)‎ ‎2．(2016·上海卷)下列各组混合物，使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是(　　)‎ A．氧化镁中混有氧化铝 B．氯化铝溶液中混有氯化铁 C．氧化铁中混有二氧化硅 D．氯化亚铁溶液中混有氯化铜 答案：D ‎3．(2015·浙江卷，13)某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制备七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如下流程：‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉 B．固体1中一定有SiO2，控制pH是为了使Al3＋转化为Al(OH)3进入固体2‎ C．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解 D．若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O 解析：选D　根据题意，分析得出以下流程：‎ A项，溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉，正确；B项，由于SiO2不溶于硫酸，则固体1中一定含有SiO2，为了使溶液中的Al3＋转化成Al(OH)3沉淀，故用NaOH溶液控制pH，得固体2为Al(OH)3，正确；C项，由于Fe2＋易被氧化、FeSO4·7H2O易分解，故在从FeSO4溶液中得到FeSO4·7H2O产品过程中，须控制条件防止其氧化和分解，正确；D项，若在溶液1[Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3溶液]中直接加NaOH至过量，得到的为Fe(OH)3，用硫酸溶解得到Fe2(SO4)3溶液，故经结晶不能得到FeSO4·7H2O错误。‎ ‎4．(2017·全国卷Ⅱ，26)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，直到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 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)绿矾溶液中滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，说明样品中没有Fe3＋；再向试管中通入空气，溶液变红，说明有Fe3＋生成，即Fe2＋易被氧气氧化为Fe3＋。‎ ‎(2)①由仪器的构造特征可知，B为干燥管。②实验时，为防止空气中的O2将Fe2＋氧化，应先通入N2将装置中的O2排净，然后点燃酒精灯加热。停止加热后，为防止FeSO4吸收空气中的水蒸气，待玻璃管冷却，关闭K1和K2后再称重。故实验操作步骤应为d、a、b、f、c、e。③由题意知，绿矾的质量为(m2－m1)g，加热后FeSO4的质量为(m3－m1)g，结晶水的质量为(m2－m3)g。设绿矾的化学式为FeSO4·xH2O，则 FeSO4·xH2OFeSO4　　＋　　xH2O ‎ 152 18x ‎ (m3－m1)g (m2－m3)g ＝ 解得：x＝ 若实验中，按a、d次序操作，则会导致绿矾吸收空气中的氧气，从而使加热后的固体质量m3增大，则测出结晶水的值x偏小。‎ ‎(3)残留固体为红色，说明有Fe2O3生成，即分解过程中发生了氧化还原反应，根据Fe元素的化合价变化可知一定有SO2生成，即FeSO4Fe2O3＋SO2↑，根据电子转移守恒可得2FeSO4Fe2O3＋SO2↑，最后根据S守恒配平可得化学方程式：2FeSO4 Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑。SO3溶于水生成H2SO4，H2SO4和Ba2＋可生成白色沉淀BaSO4，由于Ba(NO3)2在酸性溶液中具有强氧化性，能氧化SO2，故应该先用BaCl2检验SO3，检验SO2可用品红溶液，故C、D的溶液依次为BaCl2溶液和品红。实验现象是C中溶液产生白色沉淀，D中品红溶液褪色或变浅。‎ 答案：(1)样品中没有Fe3＋　Fe2＋易被氧气氧化为Fe3＋‎ ‎(2)①干燥管　②dabfce　③　偏小 ‎(3)①c、a　生成白色沉淀、褪色 ‎②2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑‎