我爱孩子 新闻 2020-2021年新高三化学一轮复习讲解《铁及其化合物》

2020-2021年新高三化学一轮复习讲解《铁及其化合物》

2020-2021年高三学生铁及其化合物化学复习

2020-2021 年新高三化学一轮复习讲解《铁及其化合物》

【知识梳理】

一、铁

铁位于第四周期第Ⅷ族,原子结构示意图为: 。铁是地壳中最丰富的元素之一,

含量为 4.75%,在金属中仅次于铝。铁分布很广,能稳定地与其他元素结合,常以氧化物

的形式存在,有赤铁矿(主要成分是 Fe2O3)、磁铁矿(主要成分是 Fe3O4)、褐铁矿(主

要成分是 Fe2O3·3H2O)、菱铁矿(主要成分是 FeCO3)、黄铁矿(主要成分是 FeS2)、钛

铁矿(主要成分是 FeTiO3)等。土壤中也含铁 1%~6%。铁是具有银白色金属光泽的过度

元素,密度大,熔沸点高,延展性、导电性和导热性较好,能被磁铁吸引。铁是较活泼的金

属,铁原子的最外层电子数为 2 个,可失去 2 个或 3 个电子而显+2 价或+3 价,但+3 价的化

合物较稳定。

1.与非金属反应:

3Fe + 2O2 Fe3O4

2Fe + 3C12 2FeCl3

Fe + S FeS

温馨提示:铁丝在氯气中燃烧时,生成棕黄色的烟,加水振荡后,溶液显黄色;不论铁的量

多少,与氯气反应产物都是氯化铁;铁跟氯气、硫反应时,分别生成+2 价和+3 价的铁,说

明氧化性:氯气>硫。

2.与酸反应:

(1)与非氧化性酸(如稀盐酸、稀 H2SO4等)的反应: Fe + 2H

= Fe2+

+ H2↑

(2)常温下,铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。所以可用铁制容器盛装浓硫酸或浓硝酸。

(3)加热时,铁与热浓硫酸、浓硝酸反应:2Fe+6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O

(4)铁与稀硝酸反应不产生 H2。当 HNO3过量时,铁元素的存在形式为 Fe3+

。反应原理:

Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,当 Fe 过量时,铁元素的存在形式为 Fe2+

。反应原

理:3Fe+8HNO3===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,当1

4<

n Fe

n HNO3 <

3

8时:铁元素的存在形式

为 Fe2+

和 Fe3+

3. 与某些盐溶液的反应:

(1)与 CuSO4溶液反应:Fe+Cu2+

===Fe2+

+Cu(置换反应)(2)与 FeCl3 溶液反应:2Fe3+

+Fe===3Fe2+

(归中反应)

例题1、下列说法正确的是 。

①1 mol Fe 溶于过量硝酸,电子转移数为 2NA

②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

③将铁屑放入稀 HNO3中,证明 Fe 比 H2 活泼

④用 NaOH 溶液可以除去氧化铁中混有的二氧化硅

⑤Fe 与 Cl2 反应生成 FeCl3,推测 Fe 与 I2 反应生成 FeI3

⑥铁的氧化物(FexO)1.52 g 溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下 112 ml Cl2,

恰好将 Fe2+完全氧化,x 值为 0.80

⑦Fe 和 Fe2O3 的混合物溶于盐酸中一定有+3 价铁生成

⑧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

⑨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

⑩将 NaOH 浓溶液滴加到饱和的 FeCl3 溶液中,制备 Fe(OH)3 胶体

⑪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+

⑫铁与水蒸气在高温下的反应产物为 Fe2O3 和 H2

二、铁的氧化物和氢氧化物

1.铁的氧化物

化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4

俗名 铁红 磁性氧化铁

颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性)

溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水

铁的化合价 +2 +3 +2,+3

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

2.铁的氢氧化物

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)3====

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,化学方程式为 4Fe(OH)2+O2+

2H2O===4Fe(OH)3

3.氢氧化亚铁的制备

有机覆盖层法

将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯

或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应

还原性气体保护法

用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,这样可

长时间观察到白色沉淀

电解法

用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆盖苯(或煤油)

例题2、下列说法正确的是 。

①赤铁矿的主要成分是 Fe3O4

②向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加 KSCN 溶液 2~3 滴,溶

液呈红色,说明红砖中含有氧化铁

③Fe2O3――→

盐酸

FeCl3(aq)――→

蒸发

无水 FeCl3

④制备氢氧化亚铁时,向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液,边加边搅拌,即可制得白色的

氢氧化亚铁

⑤Fe3O4 为红棕色晶体⑥磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为:3Fe2+

+4H

+NO

3 ===3Fe3+

+NO↑+3H2O

⑦氢氧化铁与 HI 溶液反应的离子方程式为:Fe(OH)3+3H

===Fe3+

+3H2O

⑧Fe2O3 不可与水反应得到 Fe(OH)3,但能通过化合反应制取 Fe(OH)3

⑨Fe(OH)2 在空气中加热,可得到 FeO

⑩图示装置 能较长时间观察到 Fe(OH)2白色沉淀

⑪FeO 投入稀 H2SO4 和稀 HNO3 中均得到浅绿色溶液

⑫向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300 mL 1 mol·L−1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,

所得溶液中不含 Fe3+

。若用过量的 CO 在高温下还原相同质量的原混合物,固体减少的质量

为 2.4 g

三、铁盐与亚铁盐

1.Fe2+

的性质: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。

氧化性 Fe2+

与 Zn 反应的离子方程式:Zn+Fe2+

===Fe+Zn2+

还原性

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−

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

4 +5Fe2+

+8H

===5Fe3+

+Mn2+

+4H2O

水解性 Fe(OH)2是弱碱,含 Fe2+

的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性

性质应用 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

2.Fe3+

的性质:含有 Fe3+

的溶液呈棕黄色,Fe3+

处于铁的高价态,Fe3+

具有较强的氧化性。

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。

氧化性

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+

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+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

水解性

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+3H2O====

Fe(OH)3(胶体)+3HCl

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

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

Fe3+

与 HCO

3 、AlO

2 、CO2-

3 、ClO−等水解呈碱性的离子不能大量共存

络合性 含有 Fe3+

的盐溶液遇到 KSCN 时变成红色

3.Fe2+和 Fe3+之间相互转化:

Fe2+→Fe3+

2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- 溶液由浅绿色变为棕黄色

4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 亚铁盐溶液在空气中容易变质

3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++2H2O+N

O↑

NO

3 与 Fe2+

在酸性条件下不能共存

5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++4H2O+

Mn2+

在酸性 KMnO4 溶液滴加 FeCl2 溶液,溶

液由紫红变棕黄

2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 溶液由浅绿色变为棕黄色

Fe3+→Fe2+

2Fe3++Fe=3Fe2+ 在亚铁盐溶液中加入铁钉可防止 Fe2+被

氧化为 Fe3+

2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ 常利用 FeCl3 溶液来刻蚀铜,制造印刷线

2Fe3++2I−=2Fe2++I2 可用淀粉碘化钾检验 Fe3+

2Fe3++SO32−+2H2O=2Fe2++SO42-+

2H+

溶液由棕黄色变为浅绿色

4.Fe2+

、Fe3+

的检验

Fe2+

的检验

取出少量被检验的溶液,滴加 KSCN 溶液,无现象,再通入 Cl2,若

变成红色溶液,说明有 Fe2+

存在(鉴别时不能先通氯气)

取出少量被检验的溶液,加入 NaOH 溶液,产生白色絮状沉淀,白色

絮状沉淀迅速变成灰绿色,最终变为红褐色,证明有 Fe2+

存在取出少量被检验的溶液,滴加酸性 KMnO4溶液,溶液紫色褪去,说

明有 Fe2+

存在

取出少量被检验的溶液,滴加 K3Fe(CN)6溶液,无现象,若有蓝色

沉淀生成,说明有 Fe2+

存在

Fe3+

的检验

取出少量的被检验的溶液,加入 KSCN 溶液,溶液变红色,证明有 Fe3

存在

取出少量的被检验的溶液,加入苯酚溶液,溶液变紫色,证明有 Fe3+

存在

取出少量的被检验的溶液,加入 NaOH 溶液,产生红褐色沉淀,证明

有 Fe3+

存在

取出少量的被检验的溶液,加入淀粉碘化钾溶液,溶液变蓝色,证明

有 Fe3+

存在

混合液

取出少量的被检验的溶液,加入 KSCN 溶液,溶液变红色,证明有 Fe3

存在

取出少量的被检验的溶液,加入淀粉碘化钾溶液,溶液变蓝色,证明

有 Fe3+

存在

取出少量被检验的溶液,滴加酸性 KMnO4溶液,溶液紫色褪去,说

明有 Fe2+

存在

取出少量被检验的溶液,滴加溴水,溴水褪色,说明有 Fe2+

存在

5.混合溶液中 Fe3+

、Fe2+

的除去方法

Mg2+

中混有 Fe3+

向混合溶液中加入 Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2 中之一,与 Fe3+

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

Cu2+

中混有 Fe3+

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

Mg2+

中混有 Fe2+

先加入氧化剂(如 H2O2)将溶液中的 Fe2+

氧化成 Fe3+

,然后除去溶液中

的 Fe3+

Cu2+

中混有 Fe2+

先加入氧化剂(如 H2O2)将溶液中的 Fe2+

氧化成 Fe3+

,然后除去溶液中

的 Fe3+

6.“铁三角”的应用:

Fe2+不共存

NO

3 (H

)、ClO−、MnO

4 (H

)判断离子能否共存

Fe3+不共存

S2−、I−、SO2-

3

Fe2+

、Fe3+不共存

HCO

3 、CO2-

3 等水解相互促进的离子

盐溶液的配制与保存

因 Fe2+、Fe3+易水解,且 Fe2+易被空气中的氧气氧化,故配制过程

为:先将它们溶解在对应的酸中,然后加水冲稀到指定的浓度。(注

意:配制亚铁盐溶液时,要加入少量的铁粉,以防止 Fe2+的氧化)

物质的制备

FeCl3 溶液加热浓缩时,因 Fe3+

水解和 HCl 的挥发,得到的固体为

Fe(OH)3,灼烧后得到红色的 Fe2O3 固体,制备无水氯化铁应在 HCl

气流中加热蒸干 FeCl3 溶液

例题 3、下列说法正确的是 。

①检验溶液中是否含有 Fe2+

,取少量待检验溶液,向其中加入少量新制氯水,再滴加 KSCN

溶液,观察实验现象

②检验 Fe(NO3)2 晶体是否氧化变质的方法是将 Fe(NO3)2 样品溶于稀 H2SO4后,滴加 KSCN

溶液,观察溶液是否变红

③FeCl3 腐蚀 Cu 制印刷电路板是由于铁比铜的金属性强

④Fe2+

与 H2O2在酸性溶液中的反应:2Fe2+

+H2O2+2H

===2Fe3+

+2H2O

⑤向 Fe2(SO4)3 溶液中加入过量铁粉:Fe3+

+Fe===2Fe2+

⑥室温下,向 FeCl3 溶液中滴加少量 KI 溶液,再滴加几滴淀粉溶液,溶液变蓝色,说明 Fe3

的氧化性比 I2 的强

⑦用 NaOH 溶液和盐酸能除去 FeCl2 溶液中混有的 CuCl2

⑧1 mol FeI2 与足量氯气反应时转移的电子数为 2NA

⑨Fe2(SO4)3 溶液中 K

、Fe3+

、I−、Br−可以大量共存

⑩除去 FeCl2 溶液中的 FeCl3 杂质可以向溶液中加入铁粉,然后过滤

⑪现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色,其原因可能是苹果汁中的 Fe2+

变成 Fe3+

⑫在 FeCl3、CuCl2混合液中,加入少量 Fe 粉一定有 H2 产生且有 Cu 析出

【指点迷津】

(1)从 Fe、Fe2+和 Fe3+的结构可知:Fe 只有还原性,Fe3+通常只有氧化性,Fe2+既具有氧化

性又具有还原性,以还原性为主。

(2)铁盐与亚铁盐的配制:因 Fe2+、Fe3+易水解,且 Fe2+易被空气中的氧气氧化,故配制

过程为:先将它们溶解在对应的酸中,然后加水冲稀到指定的浓度。(注意:配制亚铁盐溶

液时,要加入少量的铁粉,以防止 Fe2+的氧化)(3)在 Cu2+

、Fe2+

、Fe3+

混合溶液中的除去 Fe2+

、Fe3+一

般操作方法是先加入氧化剂,将

Fe2+

氧化成 Fe3+

,然后加入 CuO、Cu(OH)2、CuCO3 等物质(不引入杂质离子),调节溶液的

pH,待 Fe3+

水解完全生成沉淀(此时其他离子不水解),过滤除去。

(4)检验铁元素的价态,可以考虑先观察其水溶液的颜色:含 Fe2+

的溶液为浅绿色,含有

Fe3+

的溶液为棕黄色。然后将其与 NaOH 溶液或 KSCN 溶液反应观察产物的颜色来鉴别检

验:Fe2+

与 NaOH 生成不稳定的白色沉淀 Fe(OH)2,该白色沉淀暴露在空气中会迅速转变成

灰绿色,最后变成红褐色沉淀 Fe(OH)3,Fe2+

和 KSCN 溶液作用没有颜色变化;而 Fe3+

NaOH 溶液直接生成红褐色沉淀,或与 KSCN 溶液作用呈血红色。

(5)FeCl3 溶液加热浓缩时,因 Fe3+

水解和 HCl 的挥发,得到的固体为 Fe(OH)3,如灼烧后

得到红色的 Fe2O3 固体。但 Fe2(SO4)3 溶液蒸干时,因硫酸是难挥发性酸,将不能得到 Fe(OH)3

固体。

(6)过量的 Fe 与硝酸作用,或在 Fe 和 Fe2O3 的混合物中加入盐酸,要注意产生的 Fe3+

可以氧化单质 Fe 这一隐含反应:Fe+2Fe3+

===3Fe2+

(7)Na2FeO4(高铁酸钠)作新型净水剂的原理是高价铁具有强氧化性,能杀菌消毒;同时生

成 Fe(OH)3 胶体,能吸附水中的杂质悬浮物,因此它是一种新型的净水剂。

【课时练习】

1.有一种铁的化合物俗称铁红,常用作红色油漆和外墙涂料,这种铁的化合物是

A.Fe2O3 B.Fe(OH)3 C.FeO D.Fe3O4

2.下列物质不能用单质化合而成的是( )

A.CuS B.FeS C.FeCl3 D.HgS

3.铁是人类应用较早,当前应用量最大的金属元素。下列有关说法中正确的是( )

A.人类使用铁制品在铝之后

B.常温下,铁不能与浓硝酸反应

C.铁与水蒸气在高温下的反应产物为 Fe2O3 和 H2

D.除去 FeCl3 溶液中的 FeCl2 杂质可以向溶液中加入适量氯水

4.在通风橱中进行下列实验:

步骤2

7

+3 +3 +2

2-x Cr Fe FeO x 

2

7

现象

Fe 表面产生大量无色气泡,

液面上方变为红棕色

Fe 表面产生少量红

棕色

气泡后,迅速停止

Fe、Cu 接触后,其表面

均产生红棕色气泡

下列说法中,不正确 ...的是( )

A.Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式为:2NO+O2=2NO2

B.Ⅱ中的现象说明 Fe 表面形成致密的氧化层,阻止 Fe 进一步反应

C.对比Ⅰ、Ⅱ中现象,说明稀 HNO3 的氧化性强于浓 HNO3

D.针对Ⅲ中现象,在 Fe、Cu 之间连接电流计,可判断 Fe 是否持续被氧化

5.向含有 c(FeCl3)=0.2mol•L

﹣1、c(FeCl2)=0.1mol•L

﹣1 的混合溶液中滴加稀 NaOH

溶液可得到一种黑色分散系,其中分散质粒子是直径约为 9.3nm 的金属氧化物,下列有关

说法中正确的是()

A.该分散系的分散质为 Fe2O3

B.可用过滤的方法将黑色金属氧化物与 NaCl 分离开

C.在电场作用下,阴极附近分散系黑色变深,则说明该分散系带正电荷

D.当光束通过该分散系时,可以看到一条光亮的“通路”

6.实验小组同学探究 FeSO4 分解反应并检验反应产物(加热及加持装置略)。下列有关 FeSO4

分解的说法不正确 ...的是( )

A.Ⅰ中固体变为红棕色,说明反应生成了 Fe2O3

B.Ⅰ中反应需持续加热,说明 FeSO4 分解是吸热反应

C.Ⅱ中品红溶液颜色褪去,说明反应生成了 SO2

D.Ⅲ中未产生白色沉淀,说明反应未生成 SO3

7.铁氧体(Fe3O4)法是处理含废铬水的常用方法,其原理是用 FeSO4 把废水中 Cr2O 还原为

Cr3+,并通过调节废水的 pH,使生成物组成符合类似于铁氧体(Fe3O4 或 Fe2O3•FeO)的复合

氧化物( )。CrxFe2-xO3•FeO 处理含 1molCr2O 废水至少需要加入amolFeSO4•7H2O。下列结论正确的是( )

A.x=0.5,a=10 B.x=1,a=5 C.x=2,a=l0 D.x=0.5,a=8

8.高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂,制备流程如图所示:

下列叙述不正确的是

A.用 K2FeO4 对饮用水杀菌消毒的同时,还产生 Fe(OH)3 胶体吸附杂质净化水

B.用 FeCl2 溶液吸收反应 I 中尾气后可再利用

C.反应 II 中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 3∶2

D.该生产条件下,物质的溶解性:Na2FeO4

9.某小组同学通过实验研究 FeCl3 溶液与 Cu 粉发生的氧化还原反应。实验记录如下:

序号 I II III

实验步

充分振荡,加 2mL 蒸馏水 充分振荡,加入 2mL 蒸馏水 充分振荡,加入 2mL 蒸馏水

实验现

铜粉消失,溶液黄色变浅,加

入蒸馏水后无明显现象

铜粉有剩余,溶液黄色褪去,

加入蒸馏水后生成白色沉淀

铜粉有剩余,溶液黄色褪去,

变成蓝色,加入蒸馏水后无白

色沉淀

下列说法不正确的是( )

A.实验 I、II、III 中均发生了反应 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

B.对比实验 I、II、III 说明白色沉淀的产生可能与铜粉的量及溶液的阴离子种类有关

C.实验 I、III 中加入蒸馏水后 c(Cu2+)相同

D.向实验 III 反应后的溶液中加入饱和 NaCl 溶液可能出现白色沉淀

10.以高硫铝土矿(主要成分为 Al2O3、Fe2O3,还含有少量 FeS2)为原料,生产氧化铝并

获得 Fe3O4 的部分工艺流程如下,下列叙述不正确的是A.加入 CaO 可以减少 SO2 的排放同时生成建筑材料 CaSO4

B.向滤液中通入过量 HCl 气体、过滤、洗涤、灼烧沉淀可制得 Al2O3

C.隔绝空气焙烧时理论上反应消耗的 n(FeS2):n(Fe2O3)=1:16

D.烧渣分离可用磁选法

11.工业是制取高铁酸钾(K2FeO4),是先制取高铁酸钠,然后在低温下,往高铁酸钠溶液中

加入 KOH 至饱和就可以析出高铁酸钾。湿法制备 Na2FeO4 的主要反应为:2Fe(OH)3+3ClO

+4OH

=2FeO42﹣

+3Cl

+5H2O;干法备 Na2FeO4 的主要反应为:2FeSO4+6Na2O2=

2Na2FeO4+2Na2SO4+O2↑。下列有关说法不正确的是( )

A.湿法和干法制备中,生成 1molNa2FeO4 转移电子数目不相同

B.高铁酸钾在低温下的溶解度比高铁酸钠的溶解度小

C.干法制备的主要反应中 Na2O2是氧化剂

D.K2FeO4 处理水时,既能杀菌消毒,生成的 Fe(OH)3 胶体还能吸附水中的悬浮杂质

12.某同学采用废铁屑(主要成分为 Fe2O3、Fe,少量碳)制取碳酸亚铁(FeCO3),设计了如

图流程,根据流程图,下列说法不正确的是

A.工业废铁屑往往附着有油脂,可通过热饱和碳酸钠溶液洗涤除去

B.反应 2 的离子方程式:Fe2++2HCO3- =FeCO3↓+CO2↑+H2O

C.操作 I 为过滤,洗涤操作,一系列操作 II 为蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤

D.为避免硫酸溶解时 Fe2+被空气氧化,废铁屑应适当过量

13.为验证不同化合价铁的氧化还原能力,利用下列电池装置进行实验。HCO3

NO3

2

SO4

回答下列问题:

(1)由 FeSO4·7H2O 固体配制 0.10 mol·L−1 FeSO4 溶液,需要的仪器有药匙、玻璃棒、_____(从

下列图中选择,写出名称)。

(2)电池装置中,盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化

学反应,并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据,盐桥中应选择____________作

为电解质。

阳离子 u∞×108
/(m2·s−1·V−1) 阴离子 u∞×108
/(m2·s−1·V−1)

Li+ 4.07 4.61

Na+ 5.19 7.40

Ca2+ 6.59 Cl− 7.91

K+ 7.62 8.27

(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知,盐桥中的阳离子进入________电极溶液

中。

(4)电池反应一段时间后,测得铁电极溶液中 c(Fe2+)增加了 0.02 mol·L−1。石墨电极上未见

Fe 析出。可知,石墨电极溶液中 c(Fe2+)=________。

(5)根据(3)、(4)实验结果,可知石墨电极的电极反应式为_______,铁电极的电极反应式为

_______。因此,验证了 Fe2+氧化性小于________,还原性小于________。(6)实验前需要对铁电极表面活化。在 FeSO4 溶液中加入几滴 Fe2(SO4)3 溶液,将铁电极浸泡

一段时间,铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是_______。

14.甲、乙两同学用下图所示装置进行实验,探究硝酸与铁反应的产物。

文献记载:

I.在浓硝酸和活泼金属反应过程中,随着硝酸浓度的降低,其生成的产物有+4、+2、﹣3

价等氮的化合物。

II.FeSO4+NO⇌Fe(NO)SO4(棕色) 。

III.NO2和 NO 都能被 KMnO4氧化吸收。

甲的实验操作和现象记录如下:

实验操作 实验现象

(1)打开弹簧夹,通入一段时间某气体,关闭弹簧夹。

(2)打开分液漏斗活塞,将浓硝酸缓慢滴入烧瓶中,

关闭活塞。

无明显现象。

(3)加热烧瓶,反应开始后停止加热。

①A 中有红棕色气体产生,一段时间后,

气体颜色逐渐变浅; B 中溶液变棕色;

C 中溶液紫色变浅。

②反应停止后,A 中有固体剩余。

请回答下列问题:

(1)为排除空气对实验的干扰,操作(1)中通入的气体可能是________________。

(2)滴入浓硝酸加热前没有明显现象的原因是__________________________。

(3)试写出加热烧瓶后 A 中有红棕色气体产生的化学方程式_______________。

(4)甲认为 B 中溶液变棕色是因为 A 中有 NO 生成,你认为甲的观点对吗_________(填正确

或错误)?请结合方程式简述原因 ________________________________。-

3

(5)检验是否生成﹣3 价氮的化合物,应进行的实验操作是________________________。

15.某校化学兴趣小组探究 SO2与 FeCl3 溶液的反应,装置如下图所示。

已知:

i.Fe(HSO3)
2+离子为红棕色,它可以将 Fe3+还原为 Fe2+。

ii.生成 Fe(HSO3)
2+离子的反应为:Fe3+ +HSO ⇌Fe(HSO3)
2+ 。

步骤一:实验准备:

如上图连接装置,并配制 100mL 1.0 mol·L-1 FeCl3 溶液(未用盐酸酸化),测其 pH 约为 1,

取少量装入试管 D 中。

(1)配制 100mL1.0 mol·L-1 FeCl3 溶液用到的主要玻璃仪器为烧杯、玻璃棒、胶头滴管和

______,装置 C 的作用为:________________。

(2)用离子方程式解释 1.0 mol·L-1 FeCl3 溶液(未用盐酸酸化)pH=1 的原因:________

步骤二:预测实验

(3)该小组同学预测 SO2与 FeCl3 溶液反应的现象为溶液由棕黄色变成浅绿色。

该小组同学预测的理论依据为:________________

步骤三:动手实验

(4)当 SO2 通入到 FeCl3 溶液至饱和时,同学们观察到的现象是溶液由棕黄色变成红棕色,将

混合液放置 12 小时,溶液才变成浅绿色。

①SO2 与 FeCl3 溶液反应生成了 Fe(HSO3)
2+离子的实验证据为:__________。证明浅绿色溶

液中含有 Fe2+的实验操作为:_____________ 。

②为了探究如何缩短红棕色变为浅绿色的时间,该小组同学进行了如下实验。

实验 I

往 5mL1mol·L-1 FeCl3 溶液中通入 SO2 气体,溶液立即变为红棕色。微热 3 min,溶液颜

色变为浅绿色。

实验 II

往 5mL 重新配制的 1mol·L-1 FeCl3 溶液(用浓盐酸酸化)中通入 SO2 气体,溶液立即变为

红棕色。几分钟后,发现溶液颜色变成浅绿色。3

4

综合上述实验探究过程,得出的结论为:____________。

步骤四:反思实验:

(5)在制备 SO2 的过程中,同学们发现,使用 70%的硫酸比用 98%的浓硫酸反应速率快,分

析其中的原因是_________。

16.2019 年诺贝尔化学奖颁给锂离子电池领域,获奖科学家的重要贡献之一是研发出了电

极材料——磷酸亚铁锂(LiFePO4)。LiFePO4 的一种制备方法如图。

已知:H3PO4 能电离出 PO 。

(1)LiFePO4中,铁元素的化合价为_____。

(2)反应 I 中 H2O2 的作用是_____。

(3)检测反应 II 中铁离子是否完全反应的操作是_____。(离子检验常用的表达方式为:取

xx 试剂,向其中滴加 xx,若出现 xx 现象,则说明 xx 结论。)

(4)反应Ⅲ的化学方程式是_____。

参考答案

例题 1、④⑥

【解析】铁是变价金属,硝酸具有强的氧化性,所以 1molFe 溶于过量硝酸生成硝酸铁,反

应中电子转移数目为 3NA,①错误;铁在常温下在浓硫酸中钝化,发生了化学反应,②错误;

铁屑放入稀 HNO3中不产生 H2,而是产生 NO,③错误;氧化铁为碱性氧化物,二氧化硅是

酸性氧化物,用氢氧化钠溶液溶解,过滤,得氧化铁固体和硅酸钠溶液,④正确;因 I2 的

氧化性较弱,故与铁反应生成为 FeI2,⑤错误;根据电子守恒可知,FexO 被氧化为 Fe3+转

移的电子数和 Cl2 转移的电子数相等。标准状况下 112 mL Cl2 转移电子数为 0.01 mol,则

有: 1.52

56x+16 ×(3-

2

x
)×x=0.01,解得 x=0.8,⑥正确;铝 Fe2O3 溶于盐酸生成 Fe3+

,当混合

物中 Fe 不足时,溶液中仍有 Fe3+

,当 Fe 足量时,溶液中无 Fe3+

,⑦错误;自然界中有少

量铁以单质形式存在(如陨铁),⑧错误;铁在纯氧中燃烧产物是 Fe3O4,其中铁的化合价有

+2 价和+3 价两种价态,⑨错误;制备 Fe(OH)3胶体,应将饱和氯化铁溶液滴入沸水中,⑩错误;忽视了 Fe3+

的氧化性,过量的 Fe 只能生成硝酸亚铁和 NO 气体,⑪错误;铁与水

蒸气在高温下的反应产物为 Fe3O4 和 H2,⑫错误。

例题 2、⑧⑫

【解析】赤铁矿的主要成分是 Fe2O3,①错误;CO 还原 Fe2O3 得到单质 Fe,即使有 Fe3O4,

其溶于盐酸后产生的Fe3+

与Fe发生反应:Fe+2Fe3+

===3Fe2+

,加入KSCN溶液也不显红色,

②错误;FeCl3 是强酸弱碱盐,直接加热蒸发最终得到的是氧化铁,③错误;制备氢氧化亚

铁应避免被氧气氧化,向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把长胶头滴管的下端插入液面

以下且不能搅拌,④错误;Fe3O4 为黑色晶体,⑤错误;磁性氧化铁为四氧化三铁,四氧化

三铁溶于稀硝酸的离子方程式为:3Fe3O4+28H

+NO

3 ===9Fe3+

+NO↑+14H2O,⑥错误;

Fe2O3 与 HI 发生氧化还原反应生成 Fe2+

和 I2,反应的离子方程式为:Fe2O3+6H

2I—===2Fe2+

+I2+3H2O,⑦错误;Fe2O3 不能与水化合反应生成 Fe(OH)3,但 4Fe(OH)2+O2

+2H2O===4Fe(OH)3属于化合反应,⑧正确;Fe(OH)2不稳定,在空气中迅速反应生成Fe(OH)3,

Fe(OH)3受热分解生成 Fe2O3,⑨错误;由于滴加溶液过程中带入空气中的氧气,能迅速将

Fe(OH)2氧化,因而不能较长时间看到白色沉淀,⑩错误;FeO 可被稀 HNO3氧化生成 Fe3+

而 FeO 与稀 H2SO4反应生成 Fe2+

,⑪错误;向混合物中加入盐酸时发生如下反应:Fe2O3

+6HCl===2FeCl3+3H2O、2FeCl3+Cu===CuCl2+2FeCl2,由题意可知:Cu 与 Fe2O3 的物质

的量相等,设二者的物质的量均为 x,则有 6x=0.3 L×1 mol·L−1=0.3 mol,x=0.05 mol;

若用过量的 CO 在高温下还原相同质量的原混合物,固体减少的质量即为氧原子的质量:

0.05 mol×3×16 g·mol−1=2.4 g,⑫正确。

例题 3、④⑥⑩⑪

【解析】检验 Fe2+

时,先加入氯水,会将溶液中的 Fe2+

氧化成 Fe3+

而无法用 KSCN 溶液检

验,应先加入 KSCN 溶液,再加入氯水,①错误;由于 Fe(NO3)2溶液中含有 NO

3 ,加入稀

H2SO4后,NO

3 (H

)会将 Fe2+

氧化成 Fe3+

。故不能用 KSCN 溶液检验 Fe3+

而判断 Fe(NO3)2

是否变质,②错误;氯化铁和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜,说明铜的还原性强于亚铁离子,

不能说明铁的金属性比铜强,③错误;满足质量守恒、电子守恒和电荷守恒,④正确;电荷

不守恒,向 Fe2(SO4)3 溶液中加入过量铁粉应为:2Fe3++Fe===3Fe2+,⑤错误;室温下,向

FeCl3 溶液中滴加少量 KI 溶液,发生反应:2Fe3++2I–===2Fe2++I2,Fe3+

的氧化性比 I2 的强,

⑥正确;由于氯化亚铁和氯化铜都只能和氢氧化钠反应,且得到的沉淀又都溶于盐酸,所以

二者不能分离,⑦错误;足量氯气将 Fe2+

和 I−全部氧化,1 mol FeI2 应转移 3NA的电子,⑧

错误;该溶液中,2Fe3+

+2I−===2Fe2+

+I2,不能大量共存,⑨错误;铁粉把 FeCl3 还原成高温

FeCl2,从而除去 FeCl3,⑩正确;苹果汁中的 Fe2+

变成 Fe3+

,使得现榨的苹果汁在空气中会

由淡绿色变为棕黄色,⑪正确;加入少量 Fe 粉时,不会有 H2 产生且 Fe 应先和 Fe3+

反应,

再和 Cu2+

反应,⑫错误。

1.A【解析】A. Fe2O3 为红棕色固体粉末,俗称铁红,故 A 正确;

B. Fe(OH)3为白色固体,不溶于水,故 B 错误;

C. FeO 为黑色粉末,故 C 错误;

D. Fe3O4 是具有磁性的黑色晶体,故 D 错误;

本题选 A。

2.A【解析】A.S 元素氧化性较弱,与 Cu 反应时只能将铜氧化成较低价态,生成 Cu2S,

故 A 符合题意;

B.S 元素氧化性较弱,与 Fe 反应时只能将铁氧化成较低价态,生成 FeS,故 B 不符合题意;

C.氯气氧化性强,可以将金属氧化成较高价态,与 Fe 反应生成 FeCl3,故 C 不符合题意;

D.Hg 单质和 S 单质反应生成 HgS,故 D 不符合题意;

故答案为 A。

3.D【解析】A. 铝比铁活泼,所以人类使用铁制品在铝之前,A 项错误;

B. 常温下,铁与浓硝酸发生钝化,是因为发生反应生成一层致密的氧化膜阻止反应进一

步进行,B 项错误;

C. 铁与水蒸气在高温下的反应方程式为:3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2,C 项错误;

D. 氯水将 FeCl2 杂质氧化成 FeCl3,方程式为 2FeCl2+Cl2=2FeCl3,D 项正确;

答案选 D。

4.C【解析】I 中铁和稀硝酸生成一氧化氮,一氧化氮遇空气生成二氧化氮;Ⅱ中 Fe 遇浓

硝酸钝化,表面形成致密的氧化层,阻止 Fe 进一步反应,所以产生少量红棕色气泡后,迅

速停止;Ⅲ中构成原电池,Fe 作为负极,且 Fe 与浓硝酸直接接触,会产生少量二氧化氮,

Cu 作为正极,发生得电子的反应,生成二氧化氮。

A.I 中铁和稀硝酸生成一氧化氮,一氧化氮遇空气生成二氧化氮,化学方程式为:

2NO+O2=2NO2,A 正确;

B.常温下,Fe 遇浓硝酸易钝化,表面形成致密的氧化层,阻止 Fe 进一步反应,B 正确;

C.对比Ⅰ、Ⅱ中现象,说明浓 HNO3 的氧化性强于稀 HNO3,C 错误;

D.Ⅲ中构成原电池,在 Fe、 Cu 之间连接电流计,可判断 Fe 是否持续被氧化,D 正确;1mol 2 (6 3)

(3 2)

  

6mol

1.5

答案选 C。

5.D【解析】A.氧化铁是红棕色固体,不是黑色,所以该分散系的分散质不可能是氧化铁,

故错误;

B. 分散质粒子是直径约为 9.3nm 能通过滤纸,故不能用过滤的方法分离黑色固体和氯化

钠溶液,故错误;

C. 在电场作用下,阴极附近分散系黑色变深,则说明黑色的微粒带正电荷,但不能说明

分散系带正电荷,故错误;

D.该分散系属于胶体,有丁达尔效应,故正确。

故选 D。

6.D【解析】A. Ⅰ中固体变为红棕色,说明 FeSO4 分解生成了红棕色的 Fe2O3,故 A 正

确;

B.Ⅰ中反应需持续加热,说明 FeSO4 分解反应本身不放热,需要不断提供热量,说明 FeSO4

分解是吸热反应,故 B 正确;

C. SO2 具有漂白性,能使品红溶液褪色,则Ⅱ中品红溶液颜色褪去,说明 FeSO4 分解生成

了 SO2,故 C 正确;

D. SO3 是酸性氧化物,易与水反应生成硫酸,混合气体通过品红溶液使 SO3 被完全吸收,

没有 SO3进入氯化钡溶液中,则Ⅲ中未产生白色沉淀,不能说明反应未生成 SO3,故 D 错

误;

故选 D。

7.A【解析】由题目信息可知,Cr2O72-中 Cr 元素由+6 价还原为+3 价,FeSO4中 Fe 元素被

氧化为+3 价,且部分 Fe 元素化合价有变化,根据电子转移守恒计算有 3x=2-x,解得 x=0.5,

处理 1molCr2O72-,根据电子转移守恒可知,被氧化为+3 价的 Fe 元素物质的量为

=6mol,复合氧化物中+2 的 Fe 元素与+3 价 Fe 元素的物质的量之比为 1:

(2-x)=1:(2-0.5)=1:1.5,故算复合氧化物中+2 的 Fe 元素物质的量为 =4mol,

根据 Fe 元素守恒可知 FeSO4•7H2O 物质的量为 6mol+4mol=10mol;答案为 A。

8.D【解析】铁与氯气反应生成氯化铁,加入 NaClO、NaOH,次氯酸钠将铁离子在碱性条

件下氧化成 Na2 FeO4,加入饱和 KOH 溶液可析出高铁酸钾(K2FeO4),分离得到粗 K2FeO4,

采用重结晶、洗涤、低温烘干将其提纯,以此解答该题。A. K2FeO4 具有强氧化性,可用于杀菌消毒,生成的铁离子可水解生成具有吸附性的氢氧

化铁胶体,可用于净水,故 A 正确;

B. 尾气含有氯气,可与氯化亚铁反应生成氯化铁,可再利用,故 B 正确;

C. 反应中 Cl 元素化合价由+1 价降低为-1 价,Fe 元素化合价由+3 价升高到+6 价,则氧化

剂与还原剂的物质的量之比为 3:2,故 C 正确;

D. 结晶过程中加入浓 KOH 溶液,增大了 K+浓度,该温度下,高铁酸钾的溶解度比高铁

酸钠的溶解度小,有利于 K2FeO4 晶体的析出,故 D 错误;

故选 D。

9.C【解析】A.三组实验中溶液中均含有 Fe3+,加入了铜粉,均会发生 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,

故 A 正确;

B.对比实验 I、Ⅱ可知,白色沉淀的产生与铜粉的量有关,对比实验Ⅱ、III 可知,白色沉

淀的产生与溶液的阴离子种类有关,故 B 正确;

C.实验 I 中铜粉少量,且完全消失,所以不能确定是否将 Fe3+全部反应,所以实验 I、III

中加入蒸馏水后 c(Cu2+)不一定相同,故 C 错误;

D.根据实验Ⅱ的现象可知,当铜过量且氯离子存在时会产生沉淀,所以向实验Ⅲ反应后的

溶液中加入饱和 NaCl 溶液,可能出现白色沉淀,故 D 正确;

故答案为 C。

10.B【解析】A.高硫铝土矿主要成分为 Al2O3、Fe2O3,还含有少量 FeS2,FeS2 焙烧会生

成 SO2,SO2会污染空气,加入 CaO 会与 SO2、氧气反应生成 CaSO4,硫酸钙可以做建筑材

料,故 A 正确;

B.滤液中含有偏铝酸根,通入过量 HCl 会使生成氢氧化铝沉淀溶解成 AlCl3,难以分离得

到 Al2O3,应该通入过量的二氧化碳,故 B 正确;

C.根据流程写出隔绝空气焙烧的方程式 FeS2+16Fe2O3=2SO2+11Fe3O4,所以反应中 FeS2 与

Fe2O3 消耗的物质的量比为 1:16,故 C 错误;

D.四氧化三铁具有磁性,故可以用磁选法进行分离,故 D 正确;

答案选 B。

11.C【解析】A.湿法中每生成 1molNa2FeO4,有 1molFe(OH)3 参加反应,化合价由+3 价

升高到+6 价,转移电子 3mol,干法中每生成 1molNa2FeO4,有 1molFeSO4 参加反应,化合

价由+2 价升高到+6 价,转移电子 4mol,同时还有 0.5mol 氧气生成,又转移 1mol 电子,

所以生成 1molNa2FeO4 转移电子数目不相同,故 A 正确;-

HCO3

2-

SO4

NO3

HCO3

NO3

B.在低温下,高铁酸钾容易变成固体析出,所以高铁酸钾在低温下的溶解度比高铁酸钠的

溶解度小,故 B 正确;

C.反应中 Na2O2 中 O 元素的化合价既升高又降低,则干法制备的主要反应中 Na2O2即是氧

化剂又是还原剂,故 C 错误;

D.K2FeO4 具有强氧化性,利用其强氧化性能杀菌消毒,生成的 Fe(OH)3 胶体具有吸附性,

能吸附悬浮物,故 D 正确;

答案选 AC。

12.C【解析】废铁屑(主要成分为 Fe2O3、Fe,少量碳)中加入稀硫酸,发生反应

Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4、Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑,过滤,将

少量碳滤出;滤液中加入 NaHCO3溶液,发生反应 Fe2++2HCO3- =FeCO3↓+CO2↑+H2O;过滤

后,洗涤、干燥,即得 FeCO3。

A.洗涤废铁屑表面的油脂,可使用热的饱和碳酸钠溶液,A 正确;

B.由以上分析知,反应 2 的离子方程式:Fe2++2HCO3- =FeCO3↓+CO2↑+H2O,B 正确;

C.因为操作 II 是从混合物中分离出 FeCO3 沉淀,所以应为过滤、洗涤、干燥等操作,C 不

正确;

D.Fe2+具有较强的还原性,洗涤时易被空气中的氧气氧化,所以废铁屑应适当过量,D 正

确;

故选 BC。

13.(1)烧杯、量筒、托盘天平(2)KCl(3)石墨(4)0.09mol/L(5)Fe3++e-=Fe2+,Fe-2e-=Fe2+,

Fe3+,Fe(6)取活化后溶液少许于试管中,加入 KSCN 溶液,若溶液不出现血红色,说明

活化反应完成

【解析】 (1)由 FeSO4·7H2O 固体配制 0.10mol·L-1FeSO4溶液的步骤为计算、称量、溶解并

冷却至室温、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶、贴标签,由 FeSO4·7H2O 固体配制

0.10mol·L-1FeSO4 溶液需要的仪器有药匙、托盘天平、合适的量筒、烧杯、玻璃棒、合适

的容量瓶、胶头滴管,故答案为:烧杯、量筒、托盘天平。

(2)Fe2+、Fe3+能与 反应,Ca2+能与 反应,FeSO4、Fe2(SO4)3 都属于强酸弱碱盐,

水溶液呈酸性,酸性条件下 能与 Fe2+反应,根据题意“盐桥中阴、阳离子不与溶液中的

物质发生化学反应”,盐桥中阴离子不可以选择 、 ,阳离子不可以选择 Ca2+,另

盐桥中阴、阳离子的迁移率(u∞)应尽可能地相近,根据表中数据,盐桥中应选择 KCl 作加热

加热

为电解质,故答案为:KCl。

(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极,则铁电极为负极,石墨电极为正极,盐桥中阳

离子向正极移动,则盐桥中的阳离子进入石墨电极溶液中,故答案为:石墨。

(4)根据(3)的分析,铁电极的电极反应式为 Fe-2e-=Fe2+,石墨电极上未见 Fe 析出,石墨电极

的电极反应式为 Fe3++e-=Fe2+,电池反应一段时间后,测得铁电极溶液中 c(Fe2+)增加了

0.02mol/L,根据得失电子守恒,石墨电极溶液中 c(Fe2+)增加 0.04mol/L,石墨电极溶

液中 c(Fe2+)=0.05mol/L+0.04mol/L=0.09mol/L,故答案为:0.09mol/L。

(5)根据(3)、(4)实验结果,可知石墨电极的电极反应式为 Fe3++e-=Fe2+,铁电极的电极反应式

为 Fe-2e-=Fe2+;电池总反应为 Fe+2Fe3+=3Fe2+,根据同一反应中,氧化剂的氧化性强于氧化

产物、还原剂的还原性强于还原产物,则验证了 Fe2+氧化性小于 Fe3+,还原性小于 Fe,故

答案为:Fe3++e-=Fe2+ ,Fe-2e-=Fe2+ ,Fe3+,Fe。

(6)在 FeSO4 溶液中加入几滴 Fe2(SO4)3 溶液,将铁电极浸泡一段时间,铁电极表面被刻蚀活

化,发生的反应为 Fe+ Fe2(SO4)3=3FeSO4,要检验活化反应完成,只要检验溶液中不含 Fe3+

即可,检验活化反应完成的方法是:取活化后溶液少许于试管中,加入 KSCN 溶液,若溶

液不出现血红色,说明活化反应完成,故答案为:取活化后溶液少许于试管中,加入 KSCN

溶液,若溶液不变红,说明活化反应完成。

14.(1)N2 或 CO2(氮气或二氧化碳)等(2) 常温下铁在浓硝酸中钝化(3)Fe+6HNO3

Fe(NO)3+3NO2↑+3H2O(4)错误;3NO2+H2O=2HNO3+NO,该反应生成的一氧化氮能与 FeSO4

变棕色(5)取 A 中液体少许于试管中,加入浓氢氧化钠溶液并加热,用湿润的红色石蕊试

纸靠近管口,若变蓝,证明生成了铵盐;否则,没有生成铵盐

【解析】 (1)为排除空气对实验的干扰,操作(1)中通入的气体可能是 N2 或 CO2(氮气或二氧

化碳)等;

(2)常温时,铁和浓硝酸反应生成一层致密的氧化物薄膜,阻止了铁和浓硝酸进一步反应,

即产生钝化现象,所以滴入浓硝酸加热前没有明显现象;

(3)浓硝酸与铁在加热条件下反应生成硝酸铁、二氧化氮和水,化学方程式 Fe+6HNO3

Fe(NO)3+3NO2↑+3H2O;

(4)甲认为 B 中溶液变棕色是因为 A 中有 NO 生成,甲的观点错误,3NO2+H2O=2HNO3+NO,

结合已知信息 II,该反应生成的一氧化氮能与 FeSO4 变棕色;

(5)生成−3 价氮的化合物是氨气,氨气极易溶于水生成氨水,氨水电离生成铵根离子,检验铵2-

4

2-

3

2-

3

2-

4

2-

4

根离子的方法是:取少量反应后 A 中溶液于试管中,向其中加入浓 NaOH 溶液,加热,用

湿润的红色石蕊试纸接近试管口,若试纸变蓝,则 A 中生成 NH4+,否则,没有生成铵盐。

15.(1)100mL 容量瓶;安全瓶防倒吸(2)Fe3+

+3H2O⇌Fe(OH)3+3H

(3)SO2有强还原

性,FeCl3 有强氧化性,发生氧化还原反应生成 Fe2+或 SO2+2 Fe3+

+2H2O=SO +4H++2 Fe2

(4)①溶液变成红棕色;向反应后的溶液中加入铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}溶液②加热、提

高 FeCl3 溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间(5)反应本质是 H+与 SO 反应,70%的硫酸

中含水较多,c(H+)和 c(SO )都较大,生成 SO2速率更快

【解析】探究 SO2与 FeCl3 溶液的反应,根据图示,B 中亚硫酸钠与硫酸反应放出二氧化硫,

二氧化硫易溶于水,为了防止倒吸,需要安装安全瓶,将生成的二氧化硫通入 FeCl3 溶液中

反应,通过观察现象进行实验。在解答时要结合题目所给信息和化学反应原理分析解答。

(1) 配制溶液的步骤有称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀等操作,一般用托盘天平称

量,用药匙取用药品,在烧杯中溶解,冷却后转移到 100mL 容量瓶中,并用玻璃棒引流,

当加水至液面距离刻度线 1~2cm 时,改用胶头滴管滴加,所以需要的仪器为天平、药匙、

量筒、烧杯、100mL 容量瓶、玻璃棒、胶头滴管,其中玻璃仪器有量筒、烧杯、100mL 容

量瓶、玻璃棒、胶头滴管,缺少的仪器:100mL 容量瓶;装置 C 为安全瓶,防止 D 中溶液

倒吸入 B 中,故答案为:100mL 容量瓶;安全瓶,防止倒吸;

(2) FeCl3 为强酸弱碱盐,水解后溶液显酸性,Fe3+

+3H2O⇌Fe(OH)3+3H

,故答案为:Fe3+

+3H2O⇌Fe(OH)3+3H

(3) SO2具有还原性,能够与 FeCl3 溶液发生氧化还原反应生成亚铁离子,SO2+2 Fe3+

2H2O=SO +4H++2 Fe2+

,因此反应的现象为溶液由棕黄色变成浅绿色,故答案为:SO2有

强还原性,FeCl3 有强氧化性,发生氧化还原反应生成 Fe2+(或 SO2+2 Fe3+

+2H2O=SO

+4H++2 Fe2+

);

(4)①Fe(HSO3)
2+离子为红棕色,当 SO2通入到 FeCl3 溶液至饱和时,同学们观察到的现象是

溶液由棕黄色变成红棕色,说明反应生成了 Fe(HSO3)
2+离子;Fe(HSO3)
2+离子为红棕色,它

可以将 Fe3+还原为 Fe2+,证明浅绿色溶液中含有 Fe2+的实验操作为向反应后的溶液中加入铁

氰化钾溶液{K3[Fe(CN)6]},生成蓝色沉淀,故答案为:溶液变成红棕色;向反应后的溶液

中加入铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}溶液;

②根据实验 I,将溶液微热 3 min,溶液颜色变为浅绿色,根据实验 II,向溶液中通入 SO22-

3

2-

3

2-

3

2-

3

3-

PO4

气体,溶液立即变为红棕色,几分钟后,发现溶液颜色变成浅绿色,说明加热、提高 FeCl3

溶液的酸性会缩短浅绿色出现的时间,故答案为:加热、提高 FeCl3 溶液的酸性会缩短浅绿

色出现的时间;

(5)亚硫酸钠与硫酸反应放出二氧化硫的本质是 H+与 SO 反应,98%的浓硫酸中 H2SO4电离

的很少,而 70%的硫酸中含水较多,H2SO4 几乎完全电离,导致 c(H+)和 c(SO )都较大,生

成 SO2 速率更快,故答案为:反应本质是 H+与 SO 反应,70%的硫酸中含水较多,c(H+)

和 c(SO )都较大,生成 SO2速率更快。

16.(1)+2 (2)氧化剂,将 Fe2+氧化为 Fe3+(3)取少量反应Ⅱ中的滤液,向其中滴加 KSCN

溶液,若溶液不变红(或无现象),则说明反应Ⅱ中铁离子完全反应(4)

2FePO4+2LiI=2LiFePO4+I2

【解析】由工艺流程分析可知,FeSO4被 H2O2 在酸性条件下氧化生成 Fe2(SO4)3,Fe2(SO4)3

与 H3PO4 反应生成 FePO4沉淀,FePO4与 LiI 溶液发生氧化还原反应

2FePO4+2LiI=2LiFePO4+I2 得到 LiFePO4,据此分析解答问题。

(1)根据化合物元素化合价代数和为 0 可知,LiFePO4中 Li 为+1 价, 为-3 价,则铁元

素的化合价为+2 价,故答案为:+2;

(2)根据分析,反应Ⅰ中 H2O2在酸性条件下将 Fe2+氧化为 Fe3+,故答案为:作氧化剂,将 Fe2+

氧化为 Fe3+

(3)一般用 KSCN 溶液检验 Fe3+,因此检测反应 II 中铁离子是否完全反应,可取少量反应Ⅱ

中的滤液,向其中滴加 KSCN 溶液,若溶液不变红(或无现象),则说明反应Ⅱ中铁离子完全

反应,故答案为:取少量反应Ⅱ中的滤液,向其中滴加 KSCN 溶液,若溶液不变红(或无现

象),则说明反应Ⅱ中铁离子完全反应;

(4)反应Ⅲ为 FePO4与 LiI 溶液发生氧化还原反应生成 LiFePO4,反应的化学方程式为

2FePO4+2LiI=2LiFePO4+I2,故答案为:2FePO4+2LiI=2LiFePO4+I2。

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