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第三单元 金属材料
第一节 铁及其化合物（一）
一、基础巩固
1．下列物质混合后，能产生蓝色沉淀的是（ ）
A．FeCl 溶液与NaOH溶液
3
B．FeSO 溶液与K [Fe（CN） ]溶液
4 3 6
C．AgNO 溶液与氨水
3
D．鸡蛋清与浓硝酸
【答案】B。
【解析】A．FeCl 溶液与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀氢氧化铁，故A错误；
3
B．FeSO 溶液与K [Fe（CN） ]溶液混合生成蓝色沉淀，是亚铁离子的特征检验试剂，故B正确；
4 3 6
C．AgNO 溶液与氨水反应可以生成氢氧化银白色沉淀，故C错误；
3
D．鸡蛋清与浓硝酸反应变黄色，故D错误；
故选：B。
2．某固体混合物X，含有Cu、Fe O 、K SO 、K SiO 、K SO 、KAlO 中的几种。进行如下实验：①X
2 3 2 4 2 3 2 3 2
与盐酸作用，产生白色沉淀Y和蓝色强酸性溶液Z；②溶液Z中加入BaCl 溶液，产生白色沉淀M．下列
2
说法正确的是（ ）
A．白色沉淀Y能分别溶于HF溶液和氨水
B．往溶液Z中加入过量氨水，产生白色沉淀，说明X中一定含有KAlO
2
C．X中一定含有Cu、Fe O 、K SiO ，可能含有K SO
2 3 2 3 2 4
D．沉淀M含有BaSO 、BaSO 中的至少一种
4 3
【答案】C。
【解析】A．白色沉淀Y为H SiO 能溶于HF溶液，不能溶于氨水，故A错误；
2 3
B．根据分析，Z溶液中一定含有铜离子、亚铁离子，往溶液 Z中加入过量氨水，产生白色沉淀，该沉
淀的成分中一定含有Fe（OH） ，则不能说明X中一定含有KAlO ，故B错误；
2 2
C．根据分析，X中一定含有Cu、Fe O 、K SiO ，可能含有K SO ，故C正确；
2 3 2 3 2 4D．产生白色沉淀是BaSO ，BaSO 可溶于盐酸，强酸性溶液Z中加入BaCl 溶液不可能产生BaSO 沉
4 3 2 3
淀，故D错误；
故选：C。
3. 某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣（主要成分为 Fe O 、SiO 、Al O ，不考虑其他杂质）制取七水合
2 3 2 2 3
硫酸亚铁（FeSO •7H O），设计了如图流程：下列说法不正确的是（ ）
4 2
A．溶液1中的阳离子可与NH +、HCO ﹣、I﹣、SO 2﹣在同一溶液中大量共存
4 3 4
B．向溶液2中加入3﹣5滴K [Fe（CN） ]（铁氰化钾）溶液，可观察到有蓝色沉淀生成
3 6
C．向固体2中加入足量NaOH溶液，发生反应的离子方程式：Al（OH） +OH﹣＝AlO ﹣+2H O
3 2 2
D．从溶液2得到FeSO •7H O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解
4 2
【答案】A。
【解析】A．溶液1中的阳离子为铁离子、铝离子，可与 HCO ﹣发生互促水解反应而不能大量共存，
3
且铁离子与碘离子发生氧化还原反应，故A错误；
B．溶液2为硫酸亚铁，亚铁离子可与铁氰化钾发生反应生成蓝色沉淀，故B正确；
C．固体2为氢氧化铝，为两性氢氧化物，与NaOH溶液反应，离子方程式为Al（OH） +OH﹣＝AlO
3 2
﹣+2H O，故C正确；
2
D．亚铁离子易被空气中的氧气氧化，而且受热易失去结晶水，所以从溶液 2得到FeSO •7H O产品的
4 2
过程中，须控制条件防止其氧化和分解，故D正确。
故选：A。
4．铁粉具有平肝镇心，消痈解毒之功效，主治惊痫、癫狂、脚气冲心、贫血等。某兴趣小组探究用氢气
和 碳 酸 亚 铁 制 取 铁 粉 并 检 验 反 应 产 物 ， 实 验 装 置 如 图 。 下 列 说 法 不 正 确 的 （ ）A．通过调节分液漏斗的活塞以控制①中气泡产生快慢
B．装置①的作用是干燥氢气
C．装置②、③中的药品分别是无水硫酸铜、碱石灰
D．加热装置Y前，应先让X反应一段时间，排除装置中的空气
【答案】C。
【解析】A、分液漏斗有活塞，可以通过旋转活塞的角度来调节液体的流速，以便控制反应产生气体的
的快慢，故A正确；
B、Zn粒与稀硫酸反应生成H ，又因生成的H 混有H O，在硬质玻璃管中加热就会发生爆炸，所以要
2 2 2
用浓硫酸除去H 中的水蒸气，即干燥氢气，故B正确；
2
C、制得纯净的 H2 还原碳酸亚铁生成铁粉，H2+FeCO Fe+CO +H O，②无水硫酸铜检验生成的
3 2 2
H O，③应用无水CaCl （防止④中水蒸气使无水CuSO 变≜蓝干扰实验而吸收水蒸气），再用澄清石灰
2 2 4
水检验CO ；③不能用碱石灰，因碱石灰会吸收掉CO 无法被澄清石灰水检验出，故C错误；
2 2
D、H 与空气混合加热易发生爆炸，故加热Y前，应先通入一段时间的H 以排尽装置中的空气，故D
2 2
正确；
故选：C。
5．向500～600℃的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁，现用如图所示的装置进行实验，下列说法正确的是
（ ）
A．分液漏斗中盛放的试剂是稀盐酸
B．洗气瓶中盛放的试剂是饱和食盐水
C．应先点燃Ⅰ中酒精灯，再点燃Ⅲ中酒精灯
D．烧杯中盛放石灰水，目的是吸收尾气
【答案】C。
【解析】A．实验室用浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气，与稀盐酸不反应，故A错误；
B．装置Ⅲ硬质试管加热，为防止炸裂硬质试管，通入的气体应进行干燥，所以Ⅱ洗气瓶中盛放的试剂
是浓硫酸，故B错误；
C．为防止装置中空气中的氧气与铁反应，应先先点燃Ⅰ中酒精灯，利用产生的氯气排尽装置中的空气，
再点燃Ⅲ中酒精灯，氯气与铁反应生成氯化铁，故C正确；
D．氢氧化钙为微溶固体，所以石灰水中氢氧根离子浓度较小，吸收尾气氯气不充分，应改用氢氧化钠
溶液吸收，故D错误；
故选：C。
6．某同学欲利用如图装置制取能较长时间存在的 Fe（OH） ，其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加
2热煮沸。下列分析正确的是（ ）
A．X 可以是稀硫酸，也可以是稀硝酸，还可以是稀盐酸
B．实验开始时应先关闭止水夹a、打开 b，再向烧瓶中加入 X
C．反应一段时间后可在烧瓶中观察到白色沉淀
D．反应结束后若关闭 b 及分液漏斗活塞，则 Fe（OH） 可较长时间存在
2
【答案】D。
【解析】A．硝酸可氧化Fe生成硝酸铁，故A错误；
B．实验开始时应先打开止水夹a、b，利用生成的氢气将装置内的空气排出，然后关闭a，故B错误；
C．利用氢气的压强将氯化亚铁排入锥形瓶中，NaOH与氯化亚铁反应生成Fe（OH） ，立即观察到白
2
色沉淀，故C错误；
D．反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞，装置内空气及溶液中氧气均已除去，则Fe（OH） 可较长时
2
间存在，故D正确；
故选：D。
7．（1）把一定量铁粉放入氯化铁溶液中，完全反应后，所得溶液中 Fe2+和Fe3+的浓度恰好相等。则已反
应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为
（2）把Na CO 和NaHCO 的混合物29.6g加热到质量不再变化时，得残留固体26.5g；则原混合物中
2 3 3
NaHCO 的物质的量为：
3
【答案】（1）2：3；
（2）0.2mol。
【解析】（1）设已反应的Fe3+的物质的量为2mol，则：
Fe+2Fe3+＝3Fe2+
2mol 3mol
溶液中 Fe2+的物质的量为 3mol，溶液中的 Fe3+和Fe2+浓度相等，所以未反应的 Fe3+的物质的量为
3mol，
则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为2mol：3mol＝2：3，
故答案为：2：3；（2）设NaHCO 的物质的量为x，
3
2NaHCO Na CO +CO +H O m
3 2 3 2 2
△
2mol 62g
x （29.6﹣26.5）g＝3.1g
x＝ ＝0.1mol，
混合物中碳酸氢钠的质量为：m（NaHCO ）＝0.1 mol×84g/mol＝8.4g，
3
混合物中碳酸钠的物质的量为：n（Na CO ）＝ ＝0.2mol，
2 3
故答案为：0.2mol。
8．（1）合成氨工业生产中所用的αFe催化剂的主要成分是FeO、Fe O 。
2 3
①某FeO、Fe O 混合物中，铁原子、氧原子的物质的量之比为4：5，其中FeO、Fe O 的物质的量之
2 3 2 3
比为 。
②当催化剂中+2价Fe与+3价Fe的物质的量之比为1：2时，其催化活性最高，此时铁的氧化物的混合
物中铁原子的质量分数为 （用小数表示，保留2位小数）。
（2）电子工业常用30%的FeCl 溶液腐蚀绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。
3
①用FeO稀盐酸、氯气制取FeCl 溶液的离子方程式为 、 。检验
3
溶液中Fe3+的试剂是 。
②写出FeCl 溶液与金属铜发生反应的化学方程式： ，当转移电子数为6.02×1024
3
时，被氧化的物质的质量为 。
【答案】（1）①2：1；
②0.72；
（2）①FeO+2H+＝Fe2++H O；2Fe2++Cl ＝2Fe3++2Cl﹣；KSCN溶液；
2 2
②320g。
【解析】（1）①设FeO、Fe O 物质的量分别为 x、y，依据铁、氧的物质的量之比为 4：5得：
2 3
（x+2y）：（x+3y）＝4：5；解得x：y＝2：1，
故答案为：2：1；
②设催化剂中含1molFeO、1molFe O ，则催化剂中铁原子物质的量为1mol+2mol＝3mol，氧原子物质
2 3
的量为 1mol+3mol＝4mol，则催化剂中 Fe 元素质量分数为：≈0.72，
故答案为：0.72；
（2）①氧化亚铁与盐酸反应生成氯化亚铁和水，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水，氯化亚铁与氯气
反应生成氯化铁，反应的离子方程式分别为：FeO+2H+＝Fe2++H O、Fe O +6H+＝2Fe3++3H O、2Fe2+
2 2 3 2
+Cl ＝2Fe3++2Cl﹣；三价铁离子遇到硫氰根离子生成血红色配合物，可以用KSCN溶液检验三价铁离子
2
的存在，
故答案为：FeO+2H+＝Fe2++H O；2Fe2++Cl ＝2Fe3++2Cl﹣；KSCN溶液；
2 2
②氯化铁与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应的化学方程式为：2FeCl +Cu＝2FeCl +CuCl ；根据化
3 2 2
学方程式可知，转移2mol电子被氧化的铜的质量为64g，则转移电子数为6.02×1024时，即物质的量为
10mol时，被氧化的铜的质量为：64g/mol× mol＝320g，
故答案为：320g。
二、拓展提升
9．（1）含铁元素的物质有很多，在生产、生活中应用广泛．请填写以下空格：
指出下列化合物中铁元素的化合价：Na FeO Fe O FeO
2 4 2 3
取少量某油漆的原料Fe O （红棕色粉末）并加入适量浓盐酸，反应后得到棕黄色的溶液，取少量棕黄
2 3
色溶液置于试管中，滴入NaOH溶液，可观察到有沉淀生成，生成沉淀的离子方程式 ．
另在小烧杯中加入20mL蒸馏水，加热至沸腾后，向沸水中滴入2mL 上述棕黄色溶液，继续加热至液
体呈 色，停止加热，证明所得分散系类型的实验方法的名称是 ．
（2）纯净物根据其组成和性质可进行如下分类：
上图所示的分类方法属于 B （填序号）
A．交叉分类法 B．树状分类法
下列2组物质中均有一种物质的类别与其它2种不同
A．CaO、Na O、SiO B．Al（OH） 、KOH、Ba（OH）
2 2 3 2
以上两组物质中，每组里与别的两物质的类别明显不同的物质依次是（填化学式） ； ．
写出能用离子方程式CO 2﹣+2H+═CO ↑+H O表示的一个化学反应方程式： ．
3 2 2
【答案】（1）+6；+3；+2；Fe3++3OH﹣═Fe（OH） ↓；红褐；丁达尔效应；
3（2）B；SiO ；Al（OH） ；Na CO +2HCl═2NaCl+H O+CO ↑．
2 3 2 3 2 2
【解析】（1）合物中正负化合价的代数和为 0，则Na FeO 中Fe元素的化合价为0﹣（﹣2）×4﹣
2 4
（+1）×2＝+6；Fe O 中Fe元素的化合价为+3，FeO中Fe元素的化合价为+2；取少量某油漆的原料
2 3
Fe O （红棕色粉末）并加入适量浓盐酸，反应后得到棕黄色的溶液，取少量棕黄色溶液置于试管中，
2 3
滴入NaOH溶液，可观察到有沉淀生成，生成沉淀的离子方程式为 Fe3++3OH﹣═Fe（OH） ↓．另在小
3
烧杯中加入20mL蒸馏水，加热至沸腾后，向沸水中滴入2mL 上述棕黄色溶液，继续加热至液体呈红
褐色，停止加热，证明所得分散系类型的实验方法的名称是丁达尔效应，
故答案为：+6；+3；+2；Fe3++3OH﹣═Fe（OH） ↓；红褐；丁达尔效应；
3
（2）由图可知，存在包含关系，为树状分类法，则选 B；A中二氧化硅为酸性氧化物，其它两种为碱
性氧化物，而B中氢氧化铝为两性氢氧化物，其它两种为碱；CO 2﹣+2H+═CO ↑+H O表示可溶性碳酸
3 2 2
盐与强酸反应生成可溶性盐、水、二氧化碳的反应，如Na CO +2HCl═2NaCl+H O+CO ↑，
2 3 2 2
故答案为：B；SiO ；Al（OH） ；Na CO +2HCl═2NaCl+H O+CO ↑．
2 3 2 3 2 2
10．实验小组制备高铁酸钾(K FeO)并探究其性质。
2 4
资料：KFeO 为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O，在碱性
2 4 2
溶液中较稳定。
Ⅰ．制备KFeO(夹持装置略)
2 4
（1）A的作用_____________
（2）在答题纸上将除杂装置B补充完整并标明所用试剂：________
（3）在C中得到紫色固体的化学方程式为：______________
Ⅱ．探究KFeO 的性质：取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生气体和溶液a。为证明是否KFeO 氧化了
2 4 2 4
Cl－而产生Cl，设计以下方案：
2
方案Ⅰ 取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色
用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将KFeO 溶解，得到紫色溶液b，
方案Ⅱ 2 4
取少量b，滴加盐酸，有Cl 产生
2
（4）由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有_____离子，但该离子的产生不能判断一定是KFeO 将Cl－氧化，
2 4还可能由_______产生(用离子方程式表示)。
（5）根据方案Ⅱ得出：氧化性Cl________FeO2- (填“>”或“<”)，而KFeO 的制备实验实验表明，Cl 和
2 4 2 4 2
FeO2-的氧化性强弱关系相反，原因是______。
4
【答案】（1）氯气发生装置 （2）
（3）3Cl＋2Fe(OH) ＋10KOH===2KFeO＋6KCl＋8HO
2 3 2 4 2
（4）Fe3＋ 4FeO2-＋20H＋==4Fe3＋＋3O↑＋10HO
4 2 2
（5）< 溶液酸碱性不同
【解析】（1）浓盐酸和KMnO 混合可生成氯气，则A装置的作用是氯气发生装置；
4
（2）装置B为除杂装置，反应使用浓盐酸，浓盐酸会挥发产生HCl，使得产生的Cl 中混有HCl，需要除
2
去HCl，可将混合气体通过饱和食盐水达到除杂的目的，所以装置B应为 ；
（3）C中得到紫色固体和溶液，紫色的为KFeO，在碱性条件下，Cl 可以氧化Fe（OH） 制取
2 4 2 3
KFeO，发生反应的化学方程式为3Cl＋2Fe(OH) ＋10KOH===2KFeO＋6KCl＋8HO；
2 4 2 3 2 4 2
（4）方案I中加入KSCN溶液至过量，溶液呈红色，说明反应产生Fe3+，但该离子的产生不能判断一定是
KFeO 将Cl-氧化，注意KFeO 在碱性溶液中稳定，酸性溶液中快速产生O，自身转化为Fe3+，发生反应
2 4 2 4 2
为：4FeO2-+20H+═4Fe3++3O ↑+10H O；
4 2 2
（5）Fe（OH） 在碱性条件下被Cl 氧化为FeO2-，可以说明Cl 的氧化性大于FeO2-，而方案Ⅱ实验表明，
3 2 4 2 4
Cl 和FeO2-的氧化性强弱关系相反，方案Ⅱ是FeO2-在酸性条件下氧化Cl-生成Cl，两种反应体系所处酸
2 4 4 2
碱性介质不一样，所以可以说明溶液酸碱性会影响粒子氧化性的强弱。
11．铁及其化合物在日常生产生活中应用广泛，研究铁及其化合物的应用意义重大。
（1）所含铁元素只有还原性的物质是_________。
A．Fe B．FeCl C．FeCl D．Fe O
2 3 2 3
（2）当人体缺铁时，往往需要吃补铁保健品。人体能够吸收的是+2价的铁，但是+2价的铁很容易被氧化。
①如何检验某固体补铁剂中铁元素已被氧化？写出操作过程、现象及结论。
答：____________________________________________________________________。
②服用维生素C，可使食物中的三价铁离子转化为二价铁离子。由此可推知，维生素C具有
________________(填化学性质)。（3）高铁酸钾(K FeO)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂。湿法制备高铁酸钾(K FeO)的反应体系
2 4 2 4
中有六种微粒：Fe(OH) 、C1O-、OH-、FeO2-、Cl-、HO。写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式：
3 4 2
_____Fe(OH) +_____ClO-+_________=_____FeO 2-+_____Cl-+_________
3 4
（4）工业上用氯化铁腐蚀铜箔、制造电路板。某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并获得氯化
铁晶体，准备采用下列步骤：
回答下列问题:
①试剂a是___________，操作I用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和___________。
②滤液X、Z中都有同一种溶质，它们转化为溶液W的离子方程式为___________。
③上述流程中操作III包括________________、________________、过滤、洗涤。
【答案】（1）A
（2）①研细后用盐酸溶解，滴入KSCN溶液，若溶液变红色，说明已被氧化
②还原性
（3）2 3 4OH- 2 3 5H O
2
（4）①铁(Fe) 漏斗 ②2Fe2++Cl==2Fe3++2Cl- ③蒸发浓缩 冷却结晶
2
【解析】（1）当元素处于最低价态时，只能表现还原性，无氧化性。铁作为金属元素，其化合价最低价
为0价，所以答案选A项。
（2）①该问题就是Fe3+的检验问题。因为样品是固体状态，所以我们需要加稀盐酸或稀硫酸溶解，然后
滴加KSCN溶液，如出现血红色溶液，说明固体补铁剂中铁元素已被氧化，如无明显现象，说明该固体补
铁剂中铁元素尚未被氧化；
②加入维生素C，实现了Fe3+变为Fe2+，发生了还原反应，所以维生素是还原剂，表现了还原性；
（3）题目已给出参加氧化还原反应的微粒和对应的氧化产物、还原产物，所以先分析化合价变化情况，
在Fe(OH) 和FeO-前配2，ClO-和Cl-前配3，保证得失电子守恒。然后考查等号两侧的电荷情况，用左侧
3 4
加4个OH-配电荷守恒，最后在右侧配5个HO使H原子守恒。
2
（4）工业上用氯化铁腐蚀铜箔后，腐蚀废液中主要成分有FeCl 、FeCl 、CuCl 。为了回收铜，需加入还
3 2 2
原剂铁使铜从溶液中析出；为同时获得氯化铁，需通过量氯气将FeCl 氧化为FeCl 。
2 3
①试剂a为过量的铁。操作I实现了固、液分离，应是过滤操作，实验中需要的玻璃仪器除了烧杯和玻璃
棒外，还需要普通漏斗；②滤液X、Z中都有FeCl ，溶液W是FeCl 溶液，工业上通常通入过量氯气来实现其氧化，发生反应的化
2 3
学方程式为：2FeCl +Cl=2FeCl ，对应的离子方程式为：2Fe2++Cl=2Fe3++2Cl-。
2 2 3 2
③上述流程中操作III是从FeCl 溶液中获得晶体的操作。通常需要先蒸发浓缩使溶液成为饱和（或过饱
3
和）溶液，然后降温（冷却）结晶，过滤后再进行洗涤、干燥等。
