第三章 第3讲 铁及其化合物

第3讲 铁及其化合物
[考纲要求] 1.了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。

2.以Fe 2＋
、Fe 3＋
的相互转化为
例，理解变价金属元素的氧化还原反应。

3.能鉴别溶液中的Fe 2＋
、Fe 3＋。

考点一 用物质分类思想认识铁及其重要化合物
1． 铁的存在
2． 铁的性质
(1)物理性质
纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。

(2)化学性质：铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物。

用化学方程式或离子方程式表示下列变化
Fe ＋H 2O(g)――→④
④3Fe ＋4H 2O(g)=====高温
Fe 3O 4＋4H 2
3． 铁的氧化物和氢氧化物
(1)铁的氧化物
化学式 FeO Fe 2O 3 Fe 3O 4 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)
(2)铁的氢氧化物
深度思考
1． 铁有很强的抗腐蚀能力，为什么日常生活中的铁制品容易生锈？
答案 主要因为铁不纯，往往含有碳等杂质，当这些铁制品在潮湿的空气中或接触到电解质溶液(如食盐水)时会发生电化学腐蚀。

2． 铁、铝遇浓硫酸或浓硝酸发生钝化，是物理变化还是化学变化？
答案 常温下铁、铝遇冷的浓HNO 3、浓H 2SO 4时表面会生成一层致密的氧化物薄膜，化学上称为钝化，属于化学变化。

3． 铁元素是典型的变价金属元素，它在化合物中主要表现为＋2价和＋3价，请归纳总结：
(1)Fe 单质通常与哪些氧化剂反应生成＋2价？写出有关反应的化学方程式或离子方程式。

答案 Fe →Fe 2＋
：铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S 、I 2)，非氧化性酸(如盐酸、稀
硫酸)，不活泼金属的盐溶液(如CuSO 4溶液)反应，都可实现这种转化。

如：Fe ＋S=====△
FeS,2H ＋
＋Fe===Fe 2＋
＋H 2↑，Cu 2＋
＋Fe===Fe 2＋
＋Cu 。

(2)Fe 单质通常与哪些氧化剂反应生成＋3价？写出有关反应的化学方程式。

答案 Fe →Fe 3＋
：铁与强氧化剂(如Cl 2、HNO 3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这
种转化。

例如：2Fe ＋3Cl 2=====点燃
2FeCl 3，Fe ＋4HNO 3(稀)===Fe(NO 3)3＋NO ↑＋2H 2O,2Fe ＋6H 2SO 4(浓)=====△
Fe 2(SO 4)3＋3SO 2↑＋6H 2O 。

4． FeCl 3、FeCl 2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取？
答案 都可以。

2Fe ＋3Cl 2=====点燃
2FeCl 3 2FeCl 3＋Fe===3FeCl 2
4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3
题组一 铁及其化合物的性质
1． 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 Fe 2O 3
B ．Fe(OH)2 Fe 2O 3
C ．Fe(OH)2 Fe(OH)3
D ．Fe(OH)2 Fe 3O 4 答案 B
解析 铁与稀硫酸生成FeSO 4，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，最后所得红棕色残渣为Fe 2O 3。

2．
(1)方法一中，装置A 的作用_____________________________________________。

方法二中，装湿棉花的作用______________________________________________。

(2)实验完毕后，取出装置一的少量固体，溶于足量稀盐酸，再滴加KSCN 溶液，溶液颜色无明显变化，试解释原因：__________________________________________。

答案 (1)提供水蒸气 提供水蒸气 (2)在溶液中Fe 3＋
被未反应的铁粉完全还原为Fe 2＋
题组二 铁及其化合物的定量计算
3． 由FeO 、Fe 2O 3和Fe 3O 4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21∶8，
则这种混合物中FeO 、Fe 2O 3和Fe 3O 4的物质的量之比是 ( ) A ．1∶2∶1 B ．2∶1∶1 C ．1∶3∶1 D ．1∶1∶3 答案 D
解析 可用平均组成法来求解：在混合物中铁原子和氧原子物质的量之比为(21/56)∶(8/16)＝3∶4，则混合物的平均组成为Fe 3O 4，在三种组合中Fe 3O 4则不必多考虑，应注意FeO 和Fe 2O 3混合后也应符合Fe 3O 4，所以在混合物中它们的物质的量之比必须是1∶1。

4．含有Cu(NO 3)2、Zn(NO 3)2、Fe(NO 3)3、AgNO 3各0.1 mol 的混合溶液中加入0.1 mol 铁 粉，充分搅拌后，Fe 溶解，溶液中不存在Fe 3＋
，同时析出0.1 mol Ag ，下列结论错误的
是(双选) ( )
A ．溶液质量不变
B ．Fe 3＋
的氧化性大于Cu 2＋
C ．溶液中Cu 2＋
与Fe 2＋
的物质的量比为1∶1
D ．1 mol Fe 可还原2 mol Fe 3＋
答案 AC
解析 由溶液析出0.1 mol Ag ，溶解0.1 mol 铁粉可知溶液质量减轻；依信息可知只有Ag 析出，Cu 2＋
没有参加反应，Ag ＋
全部被铁还原，2Ag ＋
＋Fe===2Ag ＋Fe 2＋
，消耗Fe 为
0.05 mol ，生成0.05 mol Fe 2＋
；溶液中不含Fe 3＋
，余下的0.05 mol Fe 恰好完全反应，Fe
＋2Fe 3＋
===3Fe 2＋
，生成0.15 mol Fe 2＋
；溶液中的Cu 2＋
与Fe 2＋
的物质的量比为1∶2。

5． 在一定量的稀HNO 3中慢慢加入铁粉，得到的Fe 2＋
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。

①Fe 3＋
②Fe 2＋
③Fe 、Fe 2
＋
④Fe 2＋
、Fe 3＋
(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。

答案 (1)① (2)④ (3)③
解析 向稀HNO 3中加入铁粉，开始时稀HNO 3过量应生成Fe 3＋
，随加入铁粉量的增加，
HNO 3反应完全后，发生反应2Fe 3＋
＋Fe===3Fe 2＋
，最后全部转化为Fe 2＋。

归纳总结
分析铁与稀HNO 3反应的关键
一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断，根据反应方程式： HNO 3过量：Fe ＋4HNO 3===Fe(NO 3)3＋NO ↑＋2H 2O ，
Fe 过量时：Fe ＋2Fe(NO 3)3===3Fe(NO 3)2，两者相加得总方程式：3Fe ＋8HNO 3===3Fe(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O ，可以用数轴表示：
解题时需注意量的范围。

即：①n (Fe )n (HNO 3)≤14，产物仅有Fe(NO 3)3，HNO 3可能有剩余；②n (Fe )n (HNO 3)≥3
8
，产物仅有
Fe(NO 3)2，Fe 可能有剩余；③14<n (Fe )n (HNO 3)<3
8，产物为Fe(NO 3)3和Fe(NO 3)2，Fe 和HNO 3
都反应完全。

考点二 ＋2、＋3价铁的化学性质
1． Fe 2＋的氧化性和还原性
Fe 2＋
处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性。

在中学阶段接触Fe 2＋
的氧化还原反
应中其主要表现还原性，如：Fe 2＋
遇Br 2、Cl 2、H 2O 2、NO －
3(H ＋
)等均表现还原性。

2． Fe 3＋的氧化性
Fe 3＋处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如：它能氧化Fe 、Cu 、HI 、H 2S 等。

3． Fe 2＋
与Fe 3＋
的相互转化
用离子方程式实现下列转化：Fe 2＋ ①Cl 2、②NO －3(H ＋
)
③Fe 、④Cu
Fe 3
＋
①2Fe 2＋＋Cl 2===2Fe 3＋
＋2Cl －
；
②3Fe 2＋＋4H ＋
＋NO －
3===3Fe 3＋
＋2H 2O ＋NO ↑；
③2Fe 3＋
＋Fe===3Fe 2＋
；
④Cu ＋2Fe 3＋
===Cu 2＋
＋2Fe 2＋。

题组一 根据试剂判断Fe 2＋
、Fe 3＋
的转化
1． 下列试剂中，不能使Fe 2＋
转化为Fe 3＋
的是 ( )
①氯气 ②NaCl 溶液 ③KMnO 4溶液 ④稀硝酸 ⑤盐酸 ⑥NaNO 3溶液 A ．①②③ B ．①③④ C ．②④⑤ D ．②⑤⑥ 答案 D
解析 要实现Fe 2＋
转化为Fe 3＋
，必须加强氧化性物质，②NaCl 、⑤HCl 均没有强氧化
性，⑥NO －
3在酸性条件下才表现强氧化性。

2．将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有三价铁生成的是(双选) ( )
A ．硫酸
B ．氯水
C ．硝酸锌
D ．氯化铜
答案 BC
3． 在含有Fe 3＋
、Fe 2＋
、Al 3＋
、NH ＋
4的稀溶液中加入足量Na 2O 2固体，充分作用后，再加入
过量稀盐酸，完全反应，则离子数目没有变化的是 ( ) A ．Fe 3＋
、Al 3＋
B ．Al 3＋
C ．Fe 2＋
、NH ＋
4 D ．Fe 3＋
答案 B
解析 2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH ＋O 2↑，Fe 2＋
转变为Fe 3＋
，Fe 3＋
转变为Fe(OH)3沉淀析
出，Al 3＋
转变为AlO －
2，NH ＋
4转变为NH 3气体，NH ＋
4减少。

没有过滤，再加入过量稀盐
酸，Fe(OH)3沉淀转变为Fe 3＋
，所以Fe 2＋
减少，Fe 3＋
增多，AlO －
2再转变为Al 3＋
，几乎不
变。

题组二 实现转化时试剂的选择
4． 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
5． 如何除去括号中的杂质
(1)Fe 2＋
(Fe 3＋
)：加过量铁粉过滤；
(2)FeCl 3(FeCl 2)：加氯水或H 2O 2；
(3)FeCl2(CuCl2)：加过量铁粉过滤；
(4)Fe(Al)：加过量强碱溶液过滤；
(5)Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加过量强碱溶液过滤。

题组三Fe3＋、Fe2＋的检验
6．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是()
A．④B．③
C．③④D．①②③④⑤
答案 C
解析③不反应，实验方案及现象均错；④检验的是Cl－，与Fe3＋的性质无关。

7．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KMnO4溶液③加入少量NH4SCN溶液
A．①③B．③②
C．③①D．①②③
答案 C
解析在该溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不变血红色，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，所以不用KMnO4溶液。

8．下列离子的检验方法合理的是() A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变血红色，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，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋
答案 C
解析A项中只能说明含有Fe3＋，不合理；B项原溶液中可能只有Fe3＋而没有Fe2＋；D
项中氧化后生成红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。

反思归纳
检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法
1．溶液颜色
含有Fe2＋的溶液显浅绿色
含有Fe3＋的溶液显黄色
2．用KSCN 溶液和氯水 (1)流程：
溶液 加KSCN 溶液
⎪⎪⎪
→无明显现象――→加氯水溶液变血红色―→Fe 2
＋→溶液变血红色―
→Fe 3＋
(2)有关反应：Fe 3＋
＋3SCN －
Fe(SCN)3(血红色)
2Fe 2＋
＋Cl 2===2Fe 3＋
＋2Cl －
3．用NaOH 溶液 (1)流程：
溶液加NaOH 溶液⎪⎪
⎪
→白色沉淀→灰绿色→红褐色→Fe 2
＋
→红褐色沉淀→Fe 3＋
(2)有关反应：Fe 3＋
＋3OH －
===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀)
Fe 2＋
＋2OH －
===Fe(OH)2↓(白色沉淀)
4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3
考点三 铁及其化合物的综合应用
“铁三角”的转化关系及应用举例
归纳总结 (1)判断离子共存
①Fe 2＋
、Fe 3＋
均水解，与HCO －
3、AlO －
2、CO 2－
3等因水解相互促进，在溶液中不能大量
共存。

②Fe 3＋
与S 2－
、I －
、HS －
、SO 2－
3，Fe 2＋
与NO －
3(H ＋
)、ClO －
、MnO －
4(H ＋
)在溶液中因发生氧
化还原反应不能大量共存。

(2)盐溶液的配制与保存
①Fe 2＋的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe 2＋
被氧化；加少量相应的酸，防止Fe 2＋
水解。

②Fe 3＋
的盐溶液：加少量相应的酸防止Fe 3＋
水解。

深度思考
根据铁及其化合物的重要性质思考如下几个问题 (1)请设计由FeSO 4制取Fe 2O 3的最佳方案。

答案 向FeSO 4溶液中加入过量NaOH 溶液，过滤、洗涤、加热灼烧即可得到Fe 2O 3。

(2)加热蒸干FeCl 2、FeCl 3溶液并灼烧，最终得到的固体是________。

答案 Fe 2O 3
题组一实验探究——Fe(OH)2的制备
1．用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含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溶液时还需要加入__________。

(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。

(3)生成Fe(OH)2白色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____________________________。

答案(1)稀H2SO4、铁屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化解析Fe2＋易水解，要加入稀H2SO4防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加铁粉，将被氧化生成的Fe3＋还原成Fe2＋。

气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2减少。

优点：装置简单。

缺点：难以控制FeSO4、NaOH中不含氧气。

即使加热煮沸FeSO4、NaOH溶液，在冷却和实验过程中还会有少量氧气溶解。

2．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)。

答案①②③⑤
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原理一样，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。

反思归纳
成功制备Fe(OH)2的关键
由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并
使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。

制备原理：Fe 2＋
＋2OH －
===Fe(OH)2↓
成功关键：①溶液中不含Fe 3＋
和O 2等氧化性物质。

②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。

题组二 含铁化合物的框图推断
3． A 、B 、C 为中学常见单质，其中一种为金属，通常情况下，A 为固体，B 为黄绿色气
体，C 为无色气体。

D 、E 、F 、G 、H 、X 均为化合物，其中X 常温下是无色气体，其水溶液是一种强酸，E 为黑色固体，H 在常温下为液体。

它们之间的转化关系如下图所示(其中某些反应条件和部分反应物已略去)。

请回答下列问题：
(1)写出下列物质的化学式：A__________、D__________、E__________、X__________。

(2)在反应①～⑦中，不属于氧化还原反应的是__________(填编号)。

(3)反应④的离子方程式是___________________________________________________； (4)反应⑦的化学方程式是_________________________________________________； 该反应中每消耗0.3 mol 的A ，可转移电子______mol 。

(5)写出D 的溶液与小苏打溶液反应的离子方程式是_____________________________ ________________________________________________________________________。

(6)除去D 溶液中混有的少量G 的方法是______________________________________ ________________________________________________________________________。

(7)在D 溶液中制备无水D 固体的方法是______________________________________ ________________________________________________________________________。

答案 (1)Fe FeCl 3 Fe 3O 4 HCl (2)③⑥ (3)2Fe 3＋
＋Fe===3Fe 2＋
(4)3Fe ＋4H 2O(g)=====高温
Fe 3O 4＋4H 2 0.8 (5)Fe 3＋
＋3HCO －
3===Fe(OH)3↓＋3CO 2↑
(6)向混合液中通入足量的氯气(或加入足量的H 2O 2) (7)在HCl 气流中加热蒸干FeCl 3溶液
解析 由“B 为黄绿色气体单质”知，B 为Cl 2；由D 与G 之间的相互转化关系知，A 为变价金属单质，则A 为Fe ，D 为FeCl 3，G 为FeCl 2；由“D ＋F →血红色溶液”知， F 为KSCN ；由“E 与X 的相互转化关系及E 为黑色固体化合物、X 的水溶液是一种强 酸”知，E 为Fe 3O 4，X 为HCl ，H 为H 2O ；由“C 为无色气体单质及A ＋C →E ”知， C 为O 2。

(3)反应④的离子方程式为2Fe 3＋
＋Fe===3Fe 2＋。

(4)反应⑦的化学方程式为3Fe ＋4H 2O(g)=====高温
Fe 3O 4＋4H 2，由化合价的变化值知，当 3 mol 的Fe 反应时可转移电子8 mol 。

(5)D 溶液与小苏打溶液反应的离子方程式为Fe 3＋
＋3HCO －
3===Fe(OH)3↓＋3CO 2↑。

(6)除去FeCl 3溶液中混有的少量FeCl 2的方法：向混合液中通入足量的氯气(或加入足量的H 2O 2)。

(7)在FeCl 3溶液中制备无水FeCl 3固体的方法：在HCl 气流中加热蒸干FeCl 3溶液。

4．
请回答下列问题：
(1)B 中所含元素位于周期表中第________周期，________族。

(2)A 在B 中燃烧的现象是_________________________________________________。

(3)D ＋E ―→B 的反应中，被氧化与被还原的物质的物质的量之比是__________。

(4)G ＋J ―→M 的离子方程式是____________________________________________。

(5)Y 受热分解的化学方程式是_____________________________________________。

答案 (1)三 ⅦA (2)产生苍白色火焰 (3)2∶1 (4)3AlO －
2＋Fe 3＋
＋6H 2O===3Al(OH)3↓＋Fe(OH)3↓
(5)4Fe(NO 3)3=====△
2Fe 2O 3＋12NO 2↑＋3O 2↑
解析 根据转化关系和题中所给的信息可以判断：A 为H 2、B 为Cl 2、C 为NaOH 、D 为HCl 、E 为MnO 2、F 为Al 、G 为NaAlO 2、H 为Fe 2O 3、I 为NO 2、J 为FeCl 3、M 为Fe(OH)3、N 为HNO 3，Y 为Fe(NO 3)3。

题组三 实验探究题
5． 某同学为了验证Fe 3＋
是否能将H 2SO 3氧化成SO 2－
4，他用50 mL 0.1 mol·
L －
1 FeCl 3溶液吸收制取SO 2气体的尾气后，进行以下实验：
(1)检验吸收液中的SO 2－
4：__________________，证明Fe 3＋
能够把H 2SO 3氧化成SO 2－
4。

(2)请配平并完成上述反应中的化学方程式：
2FeCl 3＋SO 2＋________===________＋H 2SO 4＋______，反应中的氧化产物是
________(写化学式)。

(3)吸收液中除了含有H ＋
、Cl －
、SO 2－
4以外，对其他成分(Fe 3＋
、Fe 2
＋
、H 2SO 3)的可能组
合进行探究：
①提出假设。

假设1：溶液中存在Fe 3＋
、Fe 2＋
； 假设2：溶液中存在________。

②设计方案，进行实验，验证假设。

请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。

限选实验试剂和仪器：试管、滴管、0.1 mol·L －
1 KMnO 4溶液、0.1 mol·L －
1 KSCN 溶液、
答案 (1)取少量样品溶液于试管中，先滴入足量的稀盐酸，再滴入氯化钡溶液，
如果有白色沉淀生成
(2)2H 2O 2FeCl 2 2HCl H 2SO 4 (3)①Fe 2＋
、H 2SO 3
解析 (3)验证“假设2”不能使用KMnO 4溶液，因它可以同时氧化Fe 2＋
和H 2SO 3。

由于用FeCl 3溶液吸收制取SO 2气体的尾气，Fe 3＋
可以氧化H 2SO 3，故Fe 3＋
与H 2SO 3不能大量共存，溶液中有H 2SO 3就一定有Fe 2＋。

所以用品红验证了H 2SO 3的存在就不必
再验证Fe 2＋。

广东五年高考
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)Fe 3＋
有氧化性，所以FeCl 3溶液可用于回收废旧电路板中的铜
(√)
(2012·广东理综，12D)
解析 原理为2Fe 3＋
＋Cu===2Fe 2＋
＋Cu 2＋。

(2)实验：试管中溶液颜色变为红色(√)
(2010·广东理综，22C) 2．(2009·广东，21)三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可用于摄影和蓝色印刷。

某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解，对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。

请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。

限选试剂：浓硫酸、1.0 mol·L－1 HNO3、1.0 mol·L－1盐酸、1.0 mol·L－1 NaOH、3% H2O2、
0.1 mol·L－1 KI、0.1 mol·L－1 CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。

(1)将气体产物依次通过澄清石灰水(A)、浓硫酸、灼热氧化铜(B)、澄清石灰水(C)，观察
到A、C中澄清石灰水都变浑浊，B中有红色固体生成，则气体产物是________。

(2)该小组同学查阅资料后推知，固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有
K2CO3。

验证固体产物中钾元素存在的方法是_________________________________，现象是___________________________________________________________________。

(3)固体产物中铁元素存在形式的探究。

①提出合理假设
假设1：_________________________________________________________________；
假设2：_________________________________________________________________；
假设3：_________________________________________________________________。

②设计实验方案证明你的假设
③实验过程
答案(1)CO2和CO
(2)焰色反应透过蓝色钴玻璃，观察到紫色的火焰
(3)①假设1：铁元素的存在形式为Fe单质
假设2：铁元素的存在形式为FeO
假设3：铁元素的存在形式为Fe与FeO的混合
③
解析(1)将产生的气体产物依次通过澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明产生的气体中含有CO2；然后再通过灼热氧化铜、澄清石灰水，观察到有红色固体生成，澄清石灰水都变浑浊，说明产生的气体中含有CO。

(2)碱金属元素的检验一般采用焰色反应。

(3)依据信息：固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K2CO3，可推测铁
元素只能以亚铁及铁单质的形式存在；在设计实验时，应注意Fe与FeO的性质的不同点。

3．(2008·广东，21)某种催化剂为铁的氧化物。

化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究：将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加KSCN 溶液后出现红色。

一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为＋3的结论。

(1)请指出该结论是否合理并说明理由_________________________________________。

(2)请完成对铁元素价态的探究：
限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹；3 mol·L－1 H2SO4、3% H2O2、6 mol·L－1 HNO3、0.01 mol·L－1 KMnO4、NaOH稀溶液、0.1 mol·L－1 KI、20% KSCN、蒸馏水。

①提出合理假设
假设1：_________________________________________________________________；
假设2：_________________________________________________________________；
假设3：_________________________________________________________________。

②设计实验方案证明你的假设
③实验过程
答案(1)不合理。

实验设计不合理，因为硝酸会氧化催化剂中可能存在的二价铁，所以从实验结果只能判断样品溶解后的溶液中存在三价铁而不能确定样品中铁元素的价态(2)①催化剂中铁元素全部为＋3价
催化剂中铁元素全部为＋2价
催化剂中铁元素同时存在＋2价与＋3价
解析(1)如果催化剂中铁元素的化合价为＋2价，当加入HNO3后，稀HNO3将Fe2＋氧化为Fe3＋，出现同样的现象，因此结论不正确。

(2)①催化剂中铁元素存在的价态情况有：铁元素的价态全为＋3价，铁元素的价态全为＋2价，铁元素的价态既有＋2价又有＋3价，因此可作这三种假设。

②要证明只有＋2价的铁元素，可以取样品，将其溶解在已赶走溶解的O2的稀H2SO4中，然后加入KSCN，若无血红色则证明催化剂中只有Fe2＋，若出现血红色，则催化剂中只有＋3价Fe或既有＋2价又有＋3价的铁元素。

另取溶液，加入少量KMnO4溶液，若溶液呈紫红色，则只有＋3价铁元素，若溶液紫红色褪去，则既有＋2价铁，又有＋3价铁存在。

各省市五年高考
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)在“硫酸亚铁铵的制备”实验中，为了得到硫酸亚铁铵晶体，应小火加热蒸发皿，直到有大量晶体析出时停止加热
(×)
(2012·浙江理综，8C)
解析 硫酸亚铁铵是通过降温结晶的方法来制备的，其制备过程是先制成高温饱和溶液，然后冷却，而不是用蒸发结晶的方法来获得的。

(2)过量的Fe 粉中加入稀HNO 3，充分反应后，滴入KSCN 溶液，溶液呈血红色，说明稀HNO 3将Fe 氧化为Fe 3
＋
(×)
(2011·安徽理综，10A)
解析 3Fe ＋8HNO 3(稀)===3Fe(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O ，所以溶液不呈血红色，因为过量的Fe 又把Fe 3＋
还原成Fe 2＋。

(3)Fe 在足量Cl 2中燃烧生成FeCl 2和FeCl 3
(×)
(2012·天津理综，2D)
解析 Fe 在Cl 2中燃烧只生成FeCl 3。

(4)Fe 分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同
(×)
(2011·重庆理综，7A)
解析 Fe 与Cl 2反应生成FeCl 3，Fe 与稀盐酸反应生成FeCl 2。

(5)Fe 与S 混合加热生成FeS 2
(×)
(2012·重庆理综，7A)
解析 Fe 与S 混合加热生成FeS 。

(6)Fe 2O 3――→HCl (aq )
FeCl 3(aq)――→△
无水FeCl 3
(×)
(2012·江苏，7④)
解析 FeCl 3＋3H 2O Fe(OH)3＋3HCl ，加热蒸干，平衡右移，得到Fe(OH)3。

2．(2009·江苏，16)以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和
氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。

其主要流程如下：
(1)反应Ⅰ前需在FeSO 4溶液中加入____(填字母)，以除去溶液中的Fe 3＋。

A ．锌粉
B ．铁屑
C ．KI 溶液
D ．H 2
(2)反应Ⅰ需控制反应温度低于35 ℃，其目的是_______________________________。

(3)工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是____________。

(4)反应Ⅳ常被用于电解生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。

电解时均用惰性电极，阳极发生
的电极反应可表示为______________________________________________________。

答案(1)B(2)防止NH4HCO3分解(或减少Fe2＋的水解)
(3)降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出
(4)2SO2－4－2e－===S2O2－8
解析(1)Fe2＋易被空气氧化为Fe3＋，故应在FeSO4中加入少量铁屑，以除去溶液中的Fe3＋。

(2)Fe2＋易发生水解反应，加热能促使Fe2＋的水解，同时NH4HCO3不稳定，受热易分解。

(3)K2SO4在醇中的溶解度比在水中的还小，加入醇类溶剂的目的是降低K2SO4的溶解度，
有利于K2SO4的析出。

(4)由题中主要流程图可知：反应Ⅱ中主要物质是(NH4)2SO4，电解(NH4)2SO4，发生反应
Ⅳ得H2和(NH4)2S2O8，阳极发生氧化反应，即2SO2－4－2e－===S2O2－8。

3．[2012·新课标全国卷，26(1)(2)]铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。

(1)要确定铁的某氯化物FeCl x的化学式，可用离子交换和滴定的方法。

实验中称取0.54 g
的FeCl x样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH－的阴离子交换柱，使Cl－和OH－发生交换。

交换完成后，流出溶液的OH－用0.40 mol·L－1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0 mL。

计算该样品中氯的物质的量，并求出FeCl x中x的值：__________________(列出计算过程)。

(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl)＝1∶2.1，
则该样品中FeCl3的物质的量分数为__________。

在实验室中，FeCl2可用铁粉和__________反应制备，FeCl3可用铁粉和__________反应制备。

答案(1)n(Cl)＝0.025 0 L×0.40 mol·L－1＝0.010 mol
0．54 g－0.010 mol×35.5 g·mol－1＝0.185 g
n(Fe)＝0.185 g/56 g·mol－1≈0.003 3 mol
n(Fe)∶n(Cl)＝0.003 3∶0.010≈1∶3，x＝3
(2)0.10盐酸氯气
解析解答此题的关键是明确阴离子交换柱交换出的OH－的物质的量等于Cl－的物质的量，从而求出FeCl x中x的值。

(1)首先明确阳离子交换柱和阴离子交换柱的作用，根据离子等量交换，溶液中OH－的物
质的量等于FeCl x中Cl－的物质的量。

通过中和滴定知n(OH－)＝n(H＋)＝0.40 mol·L－1×25.0×10－3 L＝0.010 mol，故n(Cl－)＝0.010 mol。

FeCl x中Fe元素的质量为0.54 g－35.5 g·mol－1×0.010 mol＝0.185 g
FeCl x中Fe元素与Cl元素的物质的量之比为
0.185 g
56 g·mol－1
∶0.010 mol≈1∶3，故x＝3。

(2)根据题意可设该混合物的组成为FeCl2.1，利用十字交叉法可得样品中FeCl3的物质的
量分数为0.10。

注意制备FeCl2选用弱氧化剂，制备FeCl3选用强氧化剂。

一、单项选择题
1．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有关说法中正确的是() 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铁粉，然后过滤
D．Fe3＋与KSCN产生血红色沉淀
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；＋3价铁离子遇KSCN溶液变为血红色，但没有沉淀产生，一般可以用此方法检验＋3价铁离子的存在。

2．下列中学常见实验的现象或表述正确的是() A．过量的铁投入到一定量的稀硝酸中，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN 溶液，溶液显血红色
B．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
C．检验红砖中的氧化铁成分，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滴即可
D．向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会，然后冷却、过滤，滤纸上的物体为“蓝色固体”
答案 C
解析过量的铁粉与一定量的稀硝酸反应最终生成的是Fe2＋，A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胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌，B错误；CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu(OH)2沉淀，加热后过滤，滤纸上留有的是CuO，D错误。

3．A、B、C是所学过的三种单质，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、Cu B．Fe、Cl2、H2
C．Cu、Cl2、Fe D．Fe、Cl2、Mg
答案 A
解析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、
B、C、D、E、F分别为Fe、Cl2、Cu、FeCl3、CuCl2、FeCl2。

4．有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液，用一种试剂就可把它们鉴别开来，这种试剂是() A．盐酸B．烧碱溶液
C．氨水D．KSCN溶液
答案 B
解析将过量NaOH溶液分别加入上述几种溶液，无明显现象的是NaCl，生成白色沉淀且迅速变为灰绿色最后变为红褐色的是FeCl2，生成红褐色沉淀的是FeCl3，生成白色沉淀不溶解的是MgCl2，生成白色沉淀又溶解的是AlCl3，而氨水虽然能区分出NaCl、FeCl2、FeCl3，但不能将MgCl2与AlCl3区分开。

5．某学生设计了如下方法对X盐进行鉴定：
由此分析，下列结论中正确的是() A．X中一定有Fe3＋
B．Z中一定有Fe3＋
C．Y为AgI沉淀
D．X一定为FeBr2溶液
答案 B
解析由反应过程可知，Z与KSCN溶液反应后溶液显血红色，Z中一定有Fe3＋；而X 中不一定有Fe3＋，也可能是Fe2＋被酸化硝酸根氧化为Fe3＋，AgI沉淀为黄色而不是淡黄色，AgBr为淡黄色沉淀，所以只有B项正确。

6．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，过滤后，向溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象，下列叙述不正确的是() A．白色沉淀是BaSO4和BaSO3
B．溶液的酸性增强
C．白色沉淀是BaSO4
D．FeCl3全部被还原为FeCl2
答案 A。