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微专题 14 氢氧化亚铁、高铁酸盐的制备实验探究
近几年高考对以铁及其化合物为载体的知识考查较多，其中有关铁及其化合物
的实验的考查尤甚，有关铁及其化合物的实验涉及面甚广，物质类别方面有单
质，氧化物，氢氧化物和盐，性质方面有制备，检验，分离，提纯，性质验证
和实验探究等，其中氢氧化亚铁、高铁酸盐的制备实验探究是高考的重点。下面对氢
氧化亚铁、高铁酸盐的制备实验探究进行整理总结：
一、制备Fe(OH) 常用的三种方法
2
(1)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
CCl )，以防止空气与Fe(OH) 接触发生反应，如图1所示。
4 2
(2)还原性气体保护法
用H 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
2
沉淀，如图2所示。
(3)电解法
用铁做阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图3所示。
二、高铁酸盐的制备
工业制法工业上先制得高铁酸钠，然后在低温下向高铁酸钠溶液中加入一定量的KOH就可制得高
铁酸钾。制备高铁酸钠的两种方法的主要反应原理如下：
1．湿法制备：
2Fe(OH) +3NaClO-+4NaOH-=2Na FeO+3NaCl-+5H O;
3 2 4 2
2Fe(OH) +3ClO-+4OH-=2FeO 2-+3Cl-+5H O;
3 4 2
2．干法制备：
2FeSO +6Na O=2Na FeO+2Na O+2Na SO +O ↑
4 2 2 2 4 2 2 4 2
注意：干法制备的反应有时会写成以下形式
FeSO +2Na O=Na FeO++Na SO
4 2 2 2 4 2 4
这是反应条件不同而形成不同反应过程导致的。
3．其他制法:
Fe O+3Na O=2Na FeO+Na O
2 3 2 2 2 4 2
2Fe(NO ) + 16NaOH + 3Cl = 2Na FeO + 6NaCl + 6NaNO + 8H O
3 3 2 2 4 3 2
10NaOH+3Cl +2Fe(OH) ═2Na FeO+6NaCl+8HO；
2 3 2 4 2
电解时阳极发生氧化反应，电极反应方程式为Fe+8OH--6e-═FeO 2-+4H O；
4 2
【专题精练】
一、氢氧化亚铁的制备
1．用下面三种方法均可制得Fe(OH) 白色沉淀。
2
方法一 用不含Fe3＋的FeSO 溶液与不含O 的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
4 2
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO 溶液时还需要加入__________。
4
(2)除去蒸馏水中溶解的O 常采用________的方法。
2
(3)生成Fe(OH) 白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含 O 的NaOH溶液，插入FeSO 溶液
2 2 4
液面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是_______________________________
________________________________________________________________________。方法二 在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是_____________________________________________。
(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是_______________________________________________。
(3)为了制得Fe(OH) 白色沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实
2
验步骤是_________________________________________________________________。
(4)这样生成的Fe(OH) 沉淀能较长时间保持白色，理由是_____________________
2
________________________________________________________________________。
方法三 利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH) 白色沉淀，如右图所示，已知两电极的材
2
料分别为石墨和铁。
(1)a电极的材料应为__________，电极反应式为______________________________。
(2)电解液c可以是__________(填编号)。
A．纯水 B．NaCl溶液
C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液
(3)d为苯，其作用是________________，在加入苯之前对电解液 c应作何简单处理？
________________________________________________________________________。
(4)为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是
________(填编号)。
A．改用稀H2SO4作电解液
B．适当增大电源的电压
C．适当减小两极间的距离
D．适当降低电解液的温度
(5)若c用NaSO 溶液，当电解一段时间后看到白色Fe(OH) 沉淀，再反接电源电解，除
2 4 2
了电极上看到气泡外，另一明显现象为__________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】
方法一 (1)稀HSO 、铁屑 (2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH) 沉淀接触O 而被氧化
2 4 2 2
方法二 (1)稀HSO 和铁屑 (2)NaOH溶液 (3)检验试管Ⅱ出口处排出的H 的纯度，当
2 4 2
排出的H 已经纯净时再夹紧止水夹 (4)试管Ⅰ中反应生成的H 充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，
2 2
故外界O 不易进入
2
方法三 (1)Fe Fe－2e－===Fe2＋ (2)BC
(3)隔绝空气，防止生成的Fe(OH) 被氧化
2
加热煮沸，排出溶解的O (4)BC (5)白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色
2
【解析】
方法一 Fe2＋易水解，要加入稀HSO 防止其水解；Fe2＋易被空气中的O 氧化，要加铁
2 4 2
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O 变少。
2
方法二 两支试管，试管Ⅱ是开口式，无法用产生的气体将试液压入试管Ⅰ中，所以制
取FeSO 应在试管Ⅰ中，而在试管Ⅱ中盛不含O 的NaOH溶液。当Fe与稀HSO 放入试
4 2 2 4
管Ⅰ后，产生的H 可以从试管Ⅰ内短管处排出，从而排尽试管Ⅰ内空气。再经过止水夹
2
通入试管Ⅱ中，排尽试管Ⅱ内空气。然后关闭止水夹，试管Ⅰ内产生的H 无法逸出，造
2
成管内压强增大，将试管Ⅰ内FeSO 溶液通过长导管压入试管Ⅱ内，在此过程中，液体都
4
处于H 环境，从而避免了被空气中的O 氧化，使得Fe(OH) 能保存更长时间。
2 2 2
方法三 电解时阳极Fe－2e－===Fe2＋，阴极上2HO＋2e－===H ↑＋2OH－，或电解质溶液
2 2
能直接提供OH－。当Fe2＋与OH－接触时Fe2＋＋2OH－===Fe(OH) ↓，当电解液选用NaOH
2
溶液时，在阳极处立即产生白色沉淀，当选其他溶液时，只有迁移后两者相遇时才能产
生沉淀(大约在电池中部)；当反接电源后，阳极4OH－－4e－===2H O＋O↑，产生的O 立
2 2 2
即把Fe(OH) 氧化为Fe(OH) 。
2 3
2．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH) 白色沉淀的是________(填序号)。
2答案：①②③⑤
解析：因为Fe(OH) 在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH) ，即发生反应：4Fe(OH)
2 3 2
＋O ＋2HO=== 4Fe(OH) 。因此要较长时间看到Fe(OH) 白色沉淀，就要排除装置中的氧
2 2 3 2
气或空气。①②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) 处在
2
氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解NaCl溶液产生的OH－结合生成
Fe(OH) ，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
2
带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH) 氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。
2
3．如下图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH) 在空气中被氧化的颜色变化。实验时
2
必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：
(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的药品是__________。A中反应的离子
方程式是____________。
(2)实验开始时，先将止水夹a____________(填“打开”或“关闭”)。
(3)简述生成Fe(OH) 的操作过程________________________。
2
(4)实验完毕，打开 b 处止水夹，放入一部分空气，此时 B 瓶中发生的反应为
___________________________。
答案：(1)铁屑 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H↑
2
(2)打开
(3)待A装置反应一段时间后关闭止水夹a，将FeSO 溶液压入B中进行反应
4
(4)4Fe(OH) ＋O＋2HO===4Fe(OH)
2 2 2 3
解析：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H↑，产生的H 将Fe2＋压入B中，Fe2＋＋2OH－===Fe(OH) ↓；
2 2 2因为 Fe(OH) 在空气中很容易被氧化为红褐色的 Fe(OH) ，即发生 4Fe(OH) ＋O ＋
2 3 2 2
2HO===4Fe(OH) 。因此，要较长时间看到Fe(OH) 白色沉淀，就要排除装置中的空气。
2 3 2
【归纳总结】
防止Fe(OH) 被氧化的方法
2
(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H、N、稀有气体等。
2 2
(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，在溶液上面加苯、汽油等保护层，利用
新产生的Fe2＋与OH－反应制取Fe(OH) 。
2
4．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH) 白色沉淀的是______________(填序号)。
2答案：①②③⑤
解析：因为Fe(OH) 在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH) ，即发生反应：4Fe(OH)
2 3 2
＋O ＋2HO===4Fe(OH) 。因此要较长时间看到Fe(OH) 白色沉淀，就要排除装置中的氧
2 2 3 2
气或空气。①②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) 处在
2
氢气的保护中；③的原理为铁做阳极产生Fe2＋，与电解NaCl溶液产生的OH－结合生成
Fe(OH) ，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
2
空气中的氧气能迅速将Fe(OH) 氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。
2
二、高铁酸盐制备
1．实验小组制备高铁酸钾 并探究其性质。
资料： 为紫色固体，微溶于 溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快
速产生 ，在碱性溶液中较稳定。
(1)制备 (夹持装置略)①A为氯气发生装置，其中盛装浓盐酸仪器的名称是_______。A中反应的离子方程式为
_______。
②请在B方框内将除杂装置补充完整，并标明所用试剂_______。
③C中得到紫色固体和溶液。C中主要反应的化学方程式为_______。
(2)探究 的性质
①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有 。
为证明是 氧化了 而产生 ，设计以下方案：
方案Ⅰ 取少量a，滴加 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 溶出，得到
方案Ⅱ
紫色溶液b。取少量b，滴加盐酸，有 产生。
由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有的离子为_______，但该离子的产生不能判断一定是
将 氧化，该离子还可能由_______产生(用离子方程式表示)。
②根据 的制备实验得出：氧化性 _______ (填“＞”或“＜”)，而方
案Ⅱ实验表明， 和 的氧化性强弱关系相反，原因是_______。③资料表明，酸性溶液中的氧化性 ，验证实验如下：将溶液b滴入
和足量 的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色，该现象能否证明氧化性
。若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。理由或方案：
_______。
【答案】(1) ①分液漏斗 ②
③
(2) ①Fe3+ ② ＞ 溶液的酸碱性不同
③ 能， 在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O，溶液浅紫色一定是 的颜
2
色。
【分析】
装置A制备氯气，装置B净化氯气，通入装置C中与氢氧化铁反应制备高铁酸钾，装置
D用来吸收尾气，据此解答。
【解析】
(1)①A为氯气发生装置，其中盛装浓盐酸仪器的名称是分液漏斗。高锰酸钾溶液和浓盐
酸反应生成氯化锰、氯化钾、氯气和水，故A中反应的离子方程式为：
。②制备的氯气中含有少量挥发出来的HCl气体，用饱和食盐水除去氯气中的HCl气体，
则除杂装置为： 。
③C中得到紫色固体为高铁酸钾，氯气与氢氧化钾和氢氧化铁反应生成高铁酸钾、氯化
钾和水，反应的化学方程式为：
。
(2)①方案Ⅰ中，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色可知a中含有Fe3+，Fe3+产生不能判
断一定是 将Cl−氧化，还可能是在酸性环境下高铁酸钾发生歧化反应生成Fe3+，
其离子反应方程式为： 。
②制备 的反应为： ，
氯气作氧化剂，其氧化性 ＞ ，而与方案Ⅱ实验的Cl 和 的氧化性强弱关
2
系相反的原因是溶液的酸碱性不同。
③该实验现象能证明氧化性： ，因为 在过量酸的作用下完全转化
为Fe3+和O，溶液浅紫色一定是 的颜色。
2
2．高铁酸盐是优良的多功能水处理剂。KFeO 为紫色固体，可溶于水，微溶于浓KOH
2 4
溶液，难溶于有机物；在0～5℃、强碱性溶液中比较稳定，在酸性、中性溶液中易分解
放出O。某实验小组制备高铁酸钾(K FeO)并测定产品纯度。回答下列问题：
2 2 4I.制备KFeO：装置如下图所示，夹持、加热等装置略。
2 4
(1)仪器a的名称是_______，装置B中除杂质所用试剂是_______。
(2)A中发生反应的离子方程式为_______。
(3)C中反应为放热反应，而反应温度须控制在0～5℃，采用的控温方法为__，反应中
KOH必须过量的原因是__。
(4)写出C中总反应的离子方程式：_______。C中混合物经重结晶、有机物洗涤纯化、真
空干燥，得到高铁酸钾晶体。
II.K FeO 产品纯度的测定
2 4
准确称取1.00 g制得的晶体，配成250 mL溶液，准确量取25.00 mL K FeO 溶液放入锥形
2 4
瓶，加入足量CrCl 和NaOH溶液，振荡，再加入稀硫酸酸化后得Fe3+和 ，滴入几
3
滴二苯胺磺酸钠作指示剂，用0.0500 mol/L(NH )Fe(SO ) 标准溶液滴定至终点(溶液显浅
4 2 4 2
紫红色)，平行测定三次，平均消耗(NH )Fe(SO ) 标准溶液28.00mL。
4 2 4 2
(5)根据以上数据，样品中KFeO 的质量分数为_______。若(NH )Fe(SO ) 标准溶液部分
2 4 4 2 4 2
变质，会使测定结果_______(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
【答案】(1)圆底烧瓶 饱和食盐水 (2)2 Cl-+MnO+4H+ Mn2++Cl↑+2H O (3)
2 2 2
冰水浴 KFeO 在强碱性溶液中比较稳定 (4)3Cl +2Fe3++16OH-=2 +6Cl-+8H O
2 4 2 2
(5) 92.4% 偏高
【分析】根据装置图：首先制得氯气，氯气中混有氯化氢，根据题目信息：KFeO 强碱性溶液中
2 4
比较稳定，故须用饱和的食盐水除去氯化氢，再通入三氯化铁和过量的氢氧化钾混合溶
液中生成KFeO，氯气是有毒气体，需要氢氧化钠溶液吸收尾气。
2 4
【解析】
(1)仪器a是圆底烧瓶；装置B是为了除去氯中的氯化氢，则装置B中所用试剂是饱和食
盐水；
(2)装置A中，MnO 和浓盐酸在加热的条件下反应生成氯化锰、氯气和水，离子方程式为
2
MnO +4H+ Mn2++Cl↑+2H O；
2 2 2
(3)C中反应为放热反应，而反应温度须控制在0～5℃，采用的控温方法为冰水浴降温；
由于KFeO 在强碱性溶液中比较稳定，故反应中KOH必须过量；
2 4
(4)装置C中Cl 和FeCl 在碱性条件下反应生成 和KCl和水，离子方程式为：
2 3
3Cl+2Fe3++16OH-=2 +6Cl-+8H O；
2 2
(5)足量CrCl 和NaOH溶液形成CrO2-，CrO2-+ +2H O=Fe(OH) ↓+CrO 2-+OH-，6Fe2+
3 2 3 4
+ +14H+=6Fe3++2Cr3++7H O，得到定量关系为：
2
，则n=
，250ml溶液中含有 mol × = 测定该样品中KFeO 的质量分数为 ；若(NH )Fe(SO ) 标准溶
2 4 4 2 4 2
液部分变质，所耗(NH )Fe(SO ) 的体积偏大，带入关系式的数据偏大，使测定结果偏高。
4 2 4 2
3．高铁酸钾KFeO 是倍受关注的一类新型、高效、无毒的多功能水处理剂。实验室用如
2 4
图所示装置先制备氯气，再制备KClO溶液，并通过KClO溶液与Fe(NO ) 溶液的反应制
3 3
备高效水处理剂KFeO。
2 4
(1)装置D的作用是_______。
(2)实验过程中，装置A观察到的实验现象是_______。
(3)装置C中发生的反应方程式为_______。
(4)若要制备KFeO9.9 kg，计算所需Fe(NO ) 的质量______(假设铁元素完全转化到产物
2 4 3 3
中)
【答案】(1)吸收多余的Cl，防止污染环境 (2) 烧瓶中充满黄绿色气体
2
(3)2KOH+Cl =KCl+KClO+H O (4) 9.0kg
2 2
【分析】
根据实验装置图可知，A装置中用二氧化锰与浓盐酸共热反应制得氯气，氯气中有挥发
出的来的氯化氢，所以B装置中饱和食盐水是除去氯气中的氯化氢，装置C中用氯气与
氢氧化钾溶液应制得次氯酸钾，反应的尾气氯气用氢氧化钾吸收，据此分析解题。
【解析】(1)由于Cl 有毒，故多余的Cl 不能直接排放到空气中，故装置D的作用是吸收多余的
2 2
Cl，防止污染环境，故答案为：吸收多余的Cl，防止污染环境；
2 2
(2)由分析可知，实验过程中，装置A中有Cl 生成，故可观察到的实验现象是烧瓶中充满
2
黄绿色气体，故答案为：烧瓶中充满黄绿色气体；
(3)由分析可知，装置C中主要先制备KClO，故发生的反应方程式为
2KOH+Cl =KCl+KClO+H O，故答案为：2KOH+Cl =KCl+KClO+H O；
2 2 2 2
(4)根据铁元素守恒可计算出若要制备KFeO9.9 kg，所需Fe(NO ) 的质量为：
2 4 3 3
，50mol×180g·mol-1=9000g=9.0kg，故答案为：9.0kg。
