第2讲　铁及其化合物_05高考化学_通用版（老高考）复习资料_2023年复习资料_一轮复习_2023年高考化学一轮复习讲义+课件（全国版）_2023年高考化学一轮复习讲义（全国版）_赠补充习题

第 2 讲 铁及其化合物 课 程 标 准 知 识 建 构 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探 究了解铁单质及其重要化合物的主要性质。 2．知道铁及其重要化合物在生产、生活中的 应用。 3．了解铁及其重要化合物的制备方法。 一、铁 1．位置与物理性质 2．化学性质 单质铁性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为 ＋ 2 价和 ＋ 3 价。 (1)与非金属单质的反应(写化学方程式) (2)与水的反应(写化学方程式) 常 温 下 铁 与 水 不 反 应 ， 在 高 温 条 件 下 与 水 蒸 气 反 应 ： 3Fe ＋ 4H O(g) ===== Fe O ＋ 4H 。 2 3 4 2 (3)与酸的反应(写离子方程式)(4)与某些盐溶液的反应(写离子方程式) 3．铁的冶炼 原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。 设备：高炉。 主要反应： ①还原剂的生成：C＋O =====CO ，CO ＋C=====2CO； 2 2 2 ②铁的生成：Fe O ＋3CO=====2Fe＋3CO 。 2 3 2 【诊断1】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。 (1)铁位于元素周期表中第四周期ⅧB族( ) (2)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( ) (3)Fe在足量Cl 中燃烧生成FeCl ，在少量Cl 中燃烧生成FeCl ( ) 2 3 2 2 (4)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物( ) (5)因为纯铁块是黑色的，故金属铁称为黑色金属( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× 二、铁的氧化物和氢氧化物 1．铁的氧化物 化学式 FeO Fe O Fe O 2 3 3 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) 溶解性 难溶于水 化合价 ＋ 2 ＋ 3 ＋ 2 、＋ 3 稳定性 不稳定 稳定 稳定 与H＋反应的离子 FeO ＋ 2H ＋ == =Fe 2 ＋ Fe O ＋ 6H ＋ Fe O ＋8H＋===Fe2 2 3 3 4 方程式 ＋ H O == =2Fe 3 ＋ ＋ 3H O ＋＋2Fe3＋＋4H O 2 2 22.铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH) Fe(OH) 2 3 色态 白色固体 红褐色固体 与盐酸 Fe(OH) ＋ 2H ＋ == =F e 2 ＋ Fe(OH) ＋3H＋===Fe3＋ 2 3 反应 ＋ 2H O ＋3H O 2 2 2Fe(OH) ===== Fe O ＋ 3 2 3 受热分解 3H O 2 可溶性亚铁盐与碱反应： 可溶性铁盐与碱反应： 制法 Fe 2 ＋ ＋ 2OH － Fe 3 ＋ ＋ 3OH － == =Fe(OH) ↓ == =Fe(OH) ↓ 2 3 空气中，Fe(OH) 能够非常迅速地被氧气氧化成 2 二者的 Fe(OH) ，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变 3 关系 成红褐色，化学方程式为4Fe(OH) ＋ O ＋ 2 2 2H O == =4Fe(OH) 2 3 【诊断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) Fe O B．Fe(OH) Fe O 3 2 3 2 2 3 C．Fe(OH) Fe(OH) D．Fe(OH) Fe O 2 3 2 3 4 答案 B 解析 铁与稀硫酸反应生成 FeSO ，再与过量氨水反应生成白色沉淀 4 Fe(OH) ，在空气中加热Fe(OH) ，铁元素被氧化为＋3 价，最后所得红棕色残渣为 2 2 Fe O 。 2 3 三、铁盐和亚铁盐 1．亚铁盐的性质 (1)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。 (2)可水解，Fe2＋(如FeSO )溶液呈酸性。 4 2．铁盐的性质 (1)含有Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋处于铁的高价态，具有氧化性。 (2)易水解。Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。 3．Fe2＋、Fe3＋的相互转化完成下列反应的离子方程式： ①酸性FeCl 溶液长期露置于空气中： 4Fe 2 ＋ ＋ O ＋ 4H ＋ == =4F e 3 ＋ ＋ 2H O。 2 2 2 ②向Fe(NO ) 溶液中滴加少量稀硫酸： 3Fe 2 ＋ ＋ NO ＋ 4H ＋ == =3Fe 3 ＋ ＋ NO ↑ ＋ 3 2 2H O。 2 ③FeCl 的酸性溶液与H O 反应： 2Fe 2 ＋ ＋ 2H ＋ ＋ H O == =2Fe 3 ＋ ＋ 2H O。 2 2 2 2 2 2 ④向FeSO 溶液中滴加酸性 KMnO 溶液，溶液褪色： MnO ＋ 5Fe 2 ＋ ＋ 8H ＋ 4 4 == =5Fe 3 ＋ ＋ Mn 2 ＋ ＋ 4H O。 2 ⑤向FeCl 溶液中滴加KI溶液： 2Fe 3 ＋ ＋ 2I － == =2Fe 2 ＋ ＋ I 。 3 2 ⑥向FeCl 溶液中逐渐加入Zn粉至过量： 2Fe 3 ＋ ＋ Zn == =2Fe 2 ＋ ＋ Zn 2 ＋ 、 Fe 2 ＋ ＋ 3 Zn == =Fe ＋ Zn 2 ＋ 。 4.应用 (1)盐溶液的配制与保存 (2)物质的制备 5．Fe2＋、Fe3＋的检验 (1)Fe2＋的检验 方法1：样品溶液―――――――→无现象―――――→溶液变红色，证明 含有 Fe2＋。 方法2：样品溶液―――――――→产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最 终变为红褐色，证明含有Fe2＋。 方法3：样品溶液――――――――――→生成蓝色沉淀，证明含有Fe2＋ (2)Fe3＋的检验 方法1：样品溶液――――――――→溶液变红色，证明含有Fe3＋ 方法2：样品溶液――――――――→产生红褐色沉淀，证明含有Fe3＋ 方法3：样品溶液―――――――――――→生成蓝色沉淀，证明含有Fe3＋【诊断3】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。 (1)加热蒸干氯化铁溶液最终得到FeCl 晶体( ) 3 (2)将Fe(NO ) 样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，溶液变红，说明Fe(NO ) 3 2 3 2 晶体已氧化变质( ) (3)向某溶液中先滴加少量氯水，再滴加KSCN溶液，溶液变为血红色，溶液 中一定含有Fe2＋( ) (4)配制FeSO 溶液时，加入稀硫酸抑制Fe2＋水解，加入铁粉防止Fe2＋被氧化( 4 ) (5)在中性溶液中Cl－、SO、Na＋、Fe3＋可大量共存( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× 考点一 铁的单质、氧化物、氢氧化物的性质与应用 【典例1】 铁是日常生活中使用最广泛的金属，下列关于铁的一些说法正确 的是( ) A．常温下浓硫酸与铁不反应，故常温下可用铁制容器贮藏、贮运浓硫酸 B．铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X )反应的生成物均为FeX 2 3 C．Fe(OH) 易被氧化成Fe(OH) ，说明稳定性：Fe(OH) ＞Fe(OH) 2 3 2 3 D．FeO、Fe O 和Fe O 均可与盐酸反应，且均为非氧化还原反应 2 3 3 4 答案 D 解析 铁在常温下与浓硫酸反应形成致密的氧化膜，A项错误； Fe与I 只能 2 生成 FeI ，B 项错误；Fe(OH) 易被氧化成 Fe(OH) ，说明稳定性：Fe(OH) ＜ 2 2 3 2 Fe(OH) ，C项错误；FeO、Fe O 和Fe O 均可与盐酸反应生成盐和水，反应过程中 3 2 3 3 4 无元素化合价变化，均为非氧化还原反应，故D正确。 【对点练1】 (铁单质氧化物和氢氧化物的性质)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↑＋2H O 2 B．Fe O ＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H O 3 4 2C．Fe(OH) ＋3H＋===Fe3＋＋3H O 3 2 D．3Fe(OH) ＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋8H O 2 2 答案 B 解析 Fe O 与HNO 反应生成Fe3＋，正确的离子方程式为3Fe O ＋28H＋＋ 3 4 3 3 4 NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H O，B项错误。 2 【对点练2】 (氢氧化亚铁的制备)(2020·河北唐山市区县联考)下列各图示中 能较长时间看到Fe(OH) 白色沉淀的是( ) 2 A．①②③④ B．①②③⑤ C．①③④⑤ D．②③④⑤ 答案 B 解析 ①铁与稀硫酸反应产生H ，排出了装置中的空气，烧杯中的水，隔绝 2 空气中的氧气进入试管中，然后滴加NaOH溶液，生成的Fe(OH) 能长时间存在， 2 故①符合题意；②首先打开止水夹a，铁粉与稀硫酸反应生成H ，排出装置中的空 2 气，以及NaOH溶液中的氧气，让装置处于H 氛围中，关闭止水夹，利用压强，将 2 FeSO 压入NaOH溶液中，生成氢氧化亚铁，能长时间观察Fe(OH) ，故②符合题 4 2 意；③该装置为电解装置，铁作阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，C为阴极， 电极反应式为O ＋4e－＋2H O===4OH－汽油隔绝空气中氧气的进入，能长时间 2 2 观察到氢氧化亚铁，故③符合题意；④该装置，没有隔绝空气的进入，生成氢氧化 亚铁迅速转化成氢氧化铁，不能长时间观察到氢氧化亚铁，故④不符合题意；⑤ 苯能隔绝空气的进入，能够长时间观察到氢氧化亚铁白色沉淀，故⑤符合题意； 综上所述，选项B正确。防止Fe(OH) 氧化的方法 2 (1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶解的氧气。 (2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，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。 【对点练3】 (铁的氧化物组成的确定)(2020·郑州质检)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 Cl ，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为( 2 ) A．Fe O B．Fe O 2 3 3 4 C．Fe O D．Fe O 4 5 5 7 答案 D 解析 n(O)＝n(H O)＝n(HCl)＝××5 mol＝0.35 mol，n(Fe)＝n(FeCl )＝n(Cl 2 3 －)＝[n(HCl)＋2n(Cl )]＝(×5＋0.05) mol＝0.25 mol，n(Fe)∶n(O)＝0.25∶0.35＝ 2 5∶7，即氧化物为Fe O 。 5 7 确定铁的氧化物组成的基本方法 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Fe O ； 2 3 若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe O 或FeO与Fe O 按物质的量之比为 3 4 2 3 1∶1的混合物或FeO、Fe O 、Fe O 的混合物(其中FeO、Fe O 物质的量之比为 2 3 3 4 2 3 1∶1，Fe O 为任意值)。 3 4 考点二 Fe2＋和Fe3＋的性质及其检验 【典例2】 (2020·银川统考)将0.2 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1 Fe (SO ) 2 4 3 溶液等体积混合充分反应后，取混合液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I 的是( ) 2 A．向混合液中滴入KSCN溶液，溶液变红色 B．向混合液中滴入AgNO 溶液，有黄色沉淀生成 3 C．向混合液中滴入K [Fe(CN) ]溶液，有蓝色沉淀生成 3 6 D．向混合液中滴入淀粉溶液，溶液变蓝色 答案 A 解析 0.2 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1 Fe (SO ) 溶液等体积混合，KI 2 4 3 过量，向混合液中滴入KSCN溶液，溶液变红色，说明溶液中仍含有Fe3＋，能说明 溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I ，A项符合题意；KI过量，溶液中 2 存在I－不能证明含Fe3＋，B项不符合题意；该反应生成Fe2＋，向混合液中滴入 K [Fe(CN) ]溶液，有蓝色沉淀生成，只能说明溶液中含有Fe2＋，C项不符合题意； 3 6 该反应生成I ，向混合液中滴入淀粉溶液，溶液变蓝色，说明溶液中含有碘单质， 2 不能证明含Fe3＋，D项不符合题意。 【对点练4】 (Fe2＋和Fe3＋的性质)(2020·河北唐山市区县联考)将Fe粉、Cu粉、 FeCl 溶液、FeCl 溶液和CuCl 溶液，混合于某容器中充分反应(假定容器不参与 3 2 2 反应)，下列情况下正确的是( ) A．若Fe粉有剩余，则容器中不可能有Fe2＋ B．若FeCl 有剩余，则容器中还含有Cu 3 C．若CuCl 有剩余，则容器中不可能有Fe 2 D．若Cu粉有剩余，则容器中不可能有Cu2＋ 答案 C 解析 氧化性的强弱顺序是Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋，还原性：Fe>Cu，A.铁先与Fe3＋ 反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，因为铁有剩余，因此Fe还要跟Cu2＋发生反应，Fe＋ Cu2＋===Fe2＋＋Cu，Fe不与Fe2＋、Cu不与Fe2＋发生反应，因此容器中有Fe2＋存在， 故A错误；B.FeCl 还有剩余，Cu能与Fe3＋发生Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋ Cu2＋，因 3 此容器中有FeCl 剩余，容器中不含Cu，故B错误；C.Fe能与CuCl 发生Fe＋Cu2 3 2 ＋===Fe2＋＋Cu，因此容器中有CuCl ，则容器中不含有Fe，故C正确；D.如果铜单 2 质部分与FeCl 反应，则Cu有剩余，溶液中含有Cu2＋，故D错误。 3 【对点练5】 (Fe2＋和Fe3＋的检验)(2020·山东省烟台模拟)下列有关说法不正 确的是( ) A．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶 液中一定含有Fe2＋B．用酸性KMnO 溶液检验Fe (SO ) 溶液中是否含FeSO 4 2 4 3 4 C．检验Fe(NO ) 是否已氧化变质，可将Fe(NO ) 溶于稀H SO 后滴加KSCN 3 2 3 2 2 4 溶液，再观察溶液是否变红 D．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＋ 答案 C 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KMnO 溶液检验Fe2＋(Cl－能还原 4 酸性KMnO ，有干扰)。 4 考点三 “铁三角”的转化及应用 【典例3】 (2020·青铜峡市高级中学月考)下列有关铁及其化合物的说法中不 正确的是( ) A．为了防止氯化亚铁溶液久置变质，常在其溶液中加入少许铁钉 B．将饱和FeCl 溶液滴入稀NaOH溶液中，能形成胶体 3 C．新制的氢氧化亚铁沉淀露置在空气中最终会变为红褐色 D．除去FeCl 溶液中的FeCl 杂质可以向溶液中加氯水 3 2 答案 B 解析 亚铁离子在空气中易被氧化为铁离子，加铁钉可以防止氯化亚铁溶液 的变质，故A正确；制备氢氧化铁胶体的方法是将饱和FeCl 溶液滴入沸水中，产 3 生红褐色即可，故B错误；新制的氢氧化亚铁沉淀露置在空气中迅速变成灰绿色， 最终会变为红褐色的氢氧化铁，故C正确；除去FeCl 溶液中的FeCl 杂质可以向 3 2 溶液中滴加氯水，将氯化亚铁氧化为氯化铁，故D正确。 “铁三角”的转化关系【对点练6】 (铁及其化合物转化关系的定量判断)实验室测定氧化物X(Fe O) x 的组成实验如下： 下列有关说法正确的是( ) A．样品X中氧元素的质量分数约为26.3% B．溶液Y中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝2∶1 C．用酸性高锰酸钾溶液检验溶液Z中是否含有Fe2＋ D．根据步骤Ⅰ、Ⅱ可以判断X的组成为Fe O 0.75 答案 A 解析 溶液Y消耗0.01 mol氯气，这说明溶液中含有0.02 mol亚铁离子，因 此X中相当于含有氧化亚铁的物质的量是 0.02 mol，质量是0.02 mol×72 g/mol ＝1.44 g，则相当于含有氧化铁的质量是3.04 g－1.44 g＝1.6 g，物质的量是0.01 mol，即X可以看作是2FeO·Fe O ，因此x＝4/5＝0.8。A.样品X中氧元素的质量 2 3 分数为×100%≈26.3%，A正确；B.根据以上分析可知溶液Y中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋) ＝1∶1，B错误；C.Z溶液中含有氯离子，氯离子也能被高锰酸钾溶液氧化，不能 用酸性高锰酸钾溶液检验溶液Z中是否含有Fe2＋，应该用铁氰化钾，C错误；D. 根据步骤Ⅰ、Ⅱ可以判断X的组成为Fe O，D错误。 0.8 【对点练7】 (“铁三角”与实验探究的融合)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 假设②不成立，假设①或③成立；反应 的离子方程式是 取少量溶液A于试管 ______ ________________________________ 中，加入KSCN溶液 ______ ________________________________ ________________________________ ________________________________ (3)乙同学继续探究溶液A的组成。 查阅资料：16HCl＋2KMnO ===2KCl＋2MnCl ＋5Cl ↑＋8H O 4 2 2 2 实验过程：另取少量溶液A于试管中，逐滴加入酸性KMnO 溶液，充分振荡， 4 KMnO 溶液紫色褪去，实验结论：________(填字母)。 4 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＋3Cl =====2FeCl 2 3 (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KMnO 溶液，Fe2＋将MnO还原 4 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＋ 价类二维图在铁及其化合物转化中的应用 (1)横向变化体现了同价态不同类别(氧化物、碱、盐)之间的转化； (2)纵向变化体现不同价态同类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性 或还原性。(3)斜向变化体现不同价态、不同类别之间物质的转化，主要体现物质的氧化 物和还原性。 1．(高考选项组合)下列叙述正确的是( ) A．(2019·江苏，6A)Fe在稀硝酸中发生钝化 B．(2019·天津，3A)将废铁屑加入FeCl 溶液中，可除去工业废气中的Cl 2 2 C．(2018·江苏，6A)向FeCl 溶液中滴加NH SCN溶液，溶液显红色 2 4 D．(2017·江苏，7A)给定条件下，能实现转化：Fe――→FeCl ――→Fe(OH) 2 2 答案 B 解析 A项，常温下，Fe遇浓硝酸发生钝化，稀硝酸中溶解，错误；B项，氯气 将Fe2＋氧化为Fe3＋，铁屑再将Fe3＋还原为Fe2＋，从而除去废气中的Cl ，正确；C 2 项，Fe2＋与SCN－不会显色，错误；D项，铁与氯气反应只能生成氯化铁，错误。 2．(2018·课标全国Ⅰ)磷酸亚铁锂(LiFePO )电池是新能源汽车的动力电池之 4 一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下： 下列叙述错误的是( ) A．合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用 B．从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li C．“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋ D．上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠 答案 D 解析 废旧电池中含有的金属、电解质溶液会对水体和土壤等造成污染，处 理废旧电池有利于资源再利用，同时能够降低环境污染，保护环境，A项正确；从 流程图看出，正极材料涉及了铝、铁、锂等金属，B项正确；因流程中加入的有 HNO ，故在含Li、P、Fe等元素的滤液中加碱液，发生“沉淀”反应的金属离子 3 为Fe3＋，C项正确；因为锂及其化合物的性质与镁相似，由硫酸镁易溶于水推知， 硫酸锂易溶于水，由碳酸镁微溶于水推知，碳酸锂微溶于水，所以不能用硫酸钠 代替碳酸钠，D项错误。 3．(2019·浙江4月选考)聚合硫酸铁[Fe(OH)SO ] 。能用作净水剂(絮凝剂)，可 4 n由绿矾(FeSO ·7H O)和KClO 在水溶液中反应得到。下列说法不正确的是( ) 4 2 3 A．KClO 作氧化剂，每生成1 mol [Fe(OH)SO ] 消耗6/n mol KClO 3 4 n 3 B．生成聚合硫酸铁后，水溶液的pH增大 C．聚合硫酸铁可在水中形成氢氧化铁胶体而净水 D．在相同条件下，Fe3＋比[Fe(OH)]2＋的水解能力更强 答案 A 解析 FeSO 和 KClO 反应生成[Fe(OH)SO ] 的化学方程式为 6nFeSO ＋ 4 3 4 n 4 nKClO ＋3nH O===6[Fe(OH)SO ] ＋nKCl，根据化学方程式可知，KClO 作氧化 3 2 4 n 3 剂，每生成1 mol [Fe(OH)SO ] 消耗n/6 mol KClO ，A项错误；[Fe(OH)]2＋的水解 4 n 3 能力小于Fe2＋，导致生成聚合硫酸铁后，溶液碱性增强，B项正确；[Fe(OH)]2＋可 在水中水解生成Fe(OH) 胶体而净水，C项正确；比较Fe3＋和[Fe(OH)]2＋的水解能 3 力，可以从二者所带电荷的多少来分析，所带正电荷越多，结合OH－的能力就越 强，水解能力就越强，D项正确，故选A。 4．(2020·浙江1月选考)某固体混合物X，含有Al (SO ) 、FeCl 、Na CO 和 2 4 3 3 2 3 CuSO 中的几种，进行如下实验： 4 ①X与水作用有气泡冒出，得到有色沉淀Y和弱碱性溶液Z； ②沉淀Y与NaOH溶液作用，无变化。 下列说法不正确的是( ) A．混合物X中必定含有Na CO ，不含Al (SO ) 2 3 2 4 3 B．溶液Z中溶质主要是钠盐，且必含NaHCO 3 C．灼烧沉淀Y，可以得到黑色物质 D．往溶液Z中加入Cu粉，若不溶解，说明X中不含FeCl 3 答案 D 解析 Al3＋、Fe3＋、Cu2＋水解生成Al(OH) 、Fe(OH) 、Cu(OH) ，CO水解先生成 3 3 2 HCO，再生成H CO ，他们可相互促进水解，使水解程度增大。由题意①X与水作 2 3 用有气泡冒出来，得到有色沉淀Y和弱碱性溶液Z，可知有CO 生成，弱碱性物 2 质必是NaHCO ，说明X中必含有Na CO ；由②沉淀Y与NaOH溶液作用，无变 3 2 3 化，说明X中不含Al (SO ) ；有色沉淀可能是Cu (OH) CO 、Fe(OH) ，灼烧后得到 2 4 3 2 2 3 3 黑色物质含有CuO；往溶液Z中加入Cu粉，若不溶解，不能说明X中不含FeCl ， 3 可能Fe3＋已水解完全。故D项错误。 5．(2020·7月浙江选考)黄色固体X，可能含有漂白粉、FeSO 、Fe (SO ) 、 4 2 4 3 CuCl 、KI之中的几种或全部。将X与足量的水作用，得到深棕色固体混合物Y 2和无色碱性溶液Z。下列结论合理的是( ) A．X中含KI，可能含有CuCl 2 B．X中含有漂白粉和FeSO 4 C．X中含有CuCl ，Y中含有Fe(OH) 2 3 D．用H SO 酸化溶液Z，若有黄绿色气体放出，说明X中含有CuCl 2 4 2 答案 C 解析 由黄色固体X与足量的水作用得到深棕色固体混合物 Y和无色碱性 溶液Z可知，X中含有CuCl 、漂白粉，至少含有FeSO 、Fe (SO ) 中的一种，不含 2 4 2 4 3 KI，A、B项错误，C项正确；漂白粉中含有CaCl 和Ca(ClO) ，用硫酸酸化可得到 2 2 氯气，由题述实验现象不能说明X中含有CuCl ，D项错误。 2 6．(2019·浙江4月选考，28)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH) 2 白色沉淀。 请回答： (1) 仪 器 1 的 名 称 ________ 。 装 置 5 的 作 用 ___________________________________________________________________。 (2)实验开始时，关闭K ，打开K ，反应一段时间后，再打开K ，关闭K ，发现 2 1 2 1 3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中________。 (3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从 实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因 ___________________________________________________________________。 答案 (1)分液漏斗 液封，防止空气进入装置4 (2)在装置2、3之间添加控制开关 (3)装置4内的空气没有排尽 解析 (1)仪器1的名称为分液漏斗。由于Fe(OH) 易被氧气氧化，故装置5的 2 作用是通过液封，防止空气进入装置4。(2)3中溶液不能进入4中的原因是生成 的氢气沿着导管通过2逸出，三颈烧瓶中无法形成高压，故只需在2、3之间加一 个控制开关。(3)生成灰绿色沉淀说明氢氧化亚铁被部分氧化，分析原因应该是装 置4中的空气未排尽。一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 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 的说法中正确的是( ) A．赤铁矿的主要成分是Fe O 3 4 B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe O 和H 2 3 2 C．除去FeCl 溶液中的FeCl 杂质可以向溶液中加入过量铁粉，然后过滤 2 3 D．Fe3＋与KSCN产生红色沉淀 答案 C 解析 赤铁矿的主要成分是Fe O ；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe O 2 3 3 4 和H ；Fe3＋遇KSCN溶液变为红色，没有沉淀产生。 2 2．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KMnO 溶液检验FeCl 溶液中是否含有FeCl 4 3 2 C．检验绿矾晶体是否已氧化变质，可将绿矾晶体溶于稀H SO 后滴加KSCN 2 4 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＋ 答案 B 解析 B项中的Cl－也能使酸性KMnO 溶液褪色。 4 3．Cu、Fe和Fe O 的混合物中加入足量稀硫酸发生反应。下列说法正确的是( 2 3 ) A．反应后溶液可能呈中性 B．反应停止后一定有固体剩余 C．反应过程中一定有氧化还原反应发生 D．若只有Cu剩余，向溶液中滴入铁氰化钾溶液不会产生蓝色沉淀 答案 C 解析 反应后生成的盐(FeCl 、FeCl 、CuCl 等)属于强酸弱碱盐，溶液显酸性， 2 3 2 A项错误；涉及的反应有：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H ↑，Fe O ＋6H＋===2Fe3＋＋ 2 2 3 3H O，Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，Fe O 足量时，不会有固体剩余，B项错误；Fe 2 2 3 与H＋的反应及Cu与Fe3＋的反应均为氧化还原反应，C项正确；若有铜剩余，则 溶液中一定没有Fe3＋，一定有Fe2＋，滴入K [Fe(CN) ]溶液会产生蓝色沉淀，D项 3 6 错误。4．(2020·河北唐山市区县联考)铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁 在浓HNO 中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe O 的化合物，它可以看作由 3 8 11 FeO和Fe O 组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为( ) 2 3 A．FeO·3Fe O B．FeO·2Fe O 2 3 2 3 C．2FeO·3Fe O D．2FeO·Fe O 2 3 2 3 答案 C 解析 一般拆写成氧化物时，低价在前，高价在后，同时符合原子守恒； FeO·3Fe O 中铁原子和氧原子个数比为7∶10，不符合8∶11，故A不符合题意； 2 3 FeO·2Fe O 中铁原子和氧原子个数比为5∶7，不符合8∶11，故B不符合题意； 2 3 2FeO·3Fe O 中铁原子和氧原子个数比为8∶11，符合8∶11，故C符合题意； 2 3 2FeO·Fe O 中铁原子和氧原子个数比为4∶5，不符合8∶11，故D不符合题意。 2 3 5．某同学用含有铁锈(Fe O )的废铁屑来制取氯化铁晶体，实验装置如图所示 2 3 (夹持装置略，气密性已检验)，下列推断不合理的是( ) A．B中收集到的气体是氢气 B．烧杯中双氧水的作用是将Fe2＋还原为Fe3＋ C．A中的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁 D．烧杯中的溶液在氯化氢气氛下，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁 晶体 答案 B 解析 铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，所以B中收集到的气体是氢气， A项正确；双氧水具有氧化性，可将Fe2＋氧化为Fe3＋，B项错误；氧化铁为碱性氧 化物，可与盐酸反应生成氯化铁和水，C项正确；因铁离子易水解，故FeCl 溶液 3 应在氯化氢气氛下，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体，D项正确。 6．(2020·福建福州市高三模拟)硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备 一系列物质(如图所示)，下列说法错误的是( )A．碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH) 胶体，可用作净水剂 3 B．生产FeCO 需在较低温度下进行，避免FeCO 受热分解 3 3 C．可用KSCN溶液检验(NH ) Fe(SO ) 是否被氧化 4 2 4 2 D．常温下，(NH ) Fe(SO ) 在水中的溶解度比FeSO 小 4 2 4 2 4 答案 B 解析 碱式硫酸铁中Fe的化合价为＋3价，Fe3＋能发生水解生成Fe(OH) 胶 3 体，Fe(OH) 胶体具有吸附性，能吸附水中悬浮物，可用作净水剂，故A正确； 3 NH HCO 不稳定，受热易分解，所以为防止NH HCO 分解，生产FeCO 需在较低 4 3 4 3 3 温度下进行，但不是避免FeCO 受热分解，故B错误；若(NH ) Fe(SO ) 被氧化则 3 4 2 4 2 生成Fe3＋，KSCN溶液遇Fe3＋溶液变红，可用KSCN溶液检验(NH ) Fe(SO ) 是否 4 2 4 2 被氧化，故C正确；根据流程图，FeSO 能与(NH ) SO 反应生成(NH ) Fe(SO ) ， 4 4 2 4 4 2 4 2 说明(NH ) Fe(SO ) 在水中的溶解度比FeSO 小，故D正确。 4 2 4 2 4 7．(2020·宁夏石嘴山模拟)下列关于Fe3＋、Fe2＋的说法错误的是( ) A．用酸性KMnO 溶液检验FeCl 溶液中是否含有FeCl 4 3 2 B．配制FeCl 溶液时，先将FeCl 晶体溶于较浓的盐酸中．再加水稀释到所需 3 3 要的浓度 C．用如图装置可以制备Fe(OH) 沉淀 2 D．向FeCl 溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化 2 答案 A 解析 Cl－也可使酸性KMnO 溶液褪色，故不能验证Fe2＋是否存在，A错误。 4 8．(2020·福建永安一中、漳平一中一联)利用废铁屑(主要成分为Fe，还含有 C、S、P等)制取高效净水剂K FeO 的流程如图所示： 2 4 \o(――→ \o(―――――――――→\o(――→ \o(――→ 下列说法错误的是( )A．废铁屑在酸溶前可用热的纯碱溶液去油污 B．步骤②是将Fe2＋转化为Fe(OH) 3 C．步骤③中发生的反应的离子方程式为 2Fe(OH) ＋3ClO－===2FeO＋3Cl－ 3 ＋4H＋＋H O 2 D．步骤④中反应能发生的原因是在相同条件下，K FeO 的溶解度小于 2 4 Na FeO 2 4 答案 C 解析 油污在热的纯碱溶液中水解，可用热的纯碱溶液去油污，A项正确；步 骤①中 Fe 转化为 Fe2＋，步骤②中 Fe2＋在 NaOH 溶液中被 H O 氧化得到 2 2 Fe(OH) ，B项正确；步骤③中溶液显碱性，不能生成H＋，故正确的离子方程式是 3 2Fe(OH) ＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H O，C 项错误；步骤④能将 3 2 Na FeO 转化为K FeO 的原因是在相同条件下K FeO 的溶解度小于Na FeO ，D 2 4 2 4 2 4 2 4 项正确。 9．FeCl 易潮解、易升华，实验室制备FeCl 的装置如图所示(加热和夹持装置 3 3 已略去)。下列说法不正确的是( ) A．导管g的作用是平衡气压，便于液体滴下 B．试剂X和试剂Y分别为饱和食盐水、浓硫酸 C．直接用E接收产物比用导管连接D、E的优点是可防止堵塞 D．出于简化装置的目的，F装置可拆除 答案 D 解析 FeCl 易潮解，而F中的浓硫酸起到干燥的作用，防止G中水蒸气进入 3 D中，不能拆除，D错误。 10．下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( ) 选项 操作和现象 结论或目的 向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于 红砖中含有氧化 A 试管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液呈红色 铁 B CO还原Fe O 得到的黑色固体加入盐酸溶解后再 黑色固体中没有 2 3加入KSCN溶液，溶液不显红色 Fe O 3 4 取少量Fe(NO ) 试样加水溶解，加稀H SO 酸化， 该Fe(NO ) 试样 3 2 2 4 3 2 C 滴加KSCN溶液，溶液变为红色 已经变质 向某溶液中通入Cl ，然后再加入KSCN溶液，变 原溶液中含有 2 D 红色 Fe2＋ 答案 A 解析 CO还原Fe O 得到单质Fe，即使有Fe O ，其溶于盐酸后产生的Fe3＋ 2 3 3 4 与Fe发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，加入KSCN溶液也不显红色，B项错误；NO ＋H＋具有强氧化性，而Fe2＋具有还原性，两者发生氧化还原反应，有Fe3＋生成， 遇KSCN溶液呈红色，不能证明样品是否变质，C项错误；若原溶液中不存在Fe2 ＋，存在Fe3＋，也有此现象，D项错误。 11．高磷鲕状赤铁矿(主要含有Fe O 、少量Al O 、CaO、SiO 等)是我国一种重 2 3 2 3 2 要的沉积型铁矿资源，以高磷鲕状赤铁矿为原料制备纯度较高的铁红，其流程如 图所示。下列说法错误的是( ) A．铁红可用于油漆、油墨、建筑物着色剂 B．酸浸液遇K [Fe(CN) ]溶液生成蓝色沉淀 3 6 C．洗涤滤渣时要用玻璃棒不断搅拌 D．氧化时选用的试剂可以是H O 、NaClO溶液 2 2 答案 C 解析 铁红的主要成分是氧化铁，为红棕色，可用于油漆、油墨、建筑物的着 色剂，A项正确；酸浸液中含有Fe2＋，遇K [Fe(CN) ]溶液生成蓝色的沉淀，B项正 3 6 确；用玻璃棒不断搅拌会损坏滤纸，C项错误；氧化Fe2＋时可选用H O 、NaClO溶 2 2 液作为氧化剂，将Fe2＋氧化为Fe3＋，D项正确。 12．将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol·L－1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结 果是( ) A．铁粉完全溶解，Cl－浓度增大 B．往溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红色 C．Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为5∶1 D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5答案 B 解析 n(Fe)＝＝0.02 mol，n(FeCl )＝2 mol·L－1×0.025 L＝0.05 mol，由反应 3 Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋知，0.02 mol铁粉完全反应需要0.04 mol氯化铁。铁完全反应 氯化铁有剩余，Cl－浓度基本不变，A错误；氯化铁有剩余，往溶液中滴入KSCN 溶液，显红色，B正确；0.02 mol Fe反应生成Fe2＋为0.06 mol，Fe3＋剩余0.01 mol， 其物质的量之比为6∶1，C错误；氧化产物与还原产物均为氯化亚铁，Fe被氧化， 氯化铁被还原，则氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2，D错误。 二、非选择题(本题包括3小题) 13．(2020·湖南怀化市高三期末)A～I分别表示中学化学中常见的一种物质， 它们之间相互关系如图所示(部分反应物、生成物没有列出)。且已知G为主族元 素的固态氧化物，F是红褐色难溶于水的沉淀，A、B、C、D、E、F六种物质中均含 同一种元素。 请填写下列空白： (1)A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 F 六 种 物 质 中 所 含 同 一 种 元 素 是 ___________________________________________________________________。 (2)写出C、G物质的化学式：C________，G________。 (3)写出④、⑥反应的化学方程式： 反应④：_______________________________________________________； 反应⑥：_______________________________________________________。 (4)从能量变化的角度看，①②③反应中属于吸热反应的是________(填序号)。 答案 (1)Fe (2)FeCl Al O (3)2Al＋2NaOH＋2H O===2NaAlO ＋3H ↑ 2 2 3 2 2 2 4Fe(OH) ＋O ＋2H O===4Fe(OH) (4)③ 2 2 2 3 解析 G为主族元素的固态氧化物，在电解条件下生成I和H，能与NaOH溶 液反应，说明G为Al O ，与NaOH反应生成NaAlO ，而I也能与NaOH反应生成 2 3 2 NaAlO ，则I为Al，H为O ，C、D分别和碱反应生成E、F，则说明E、F都为氢氧 2 2 化物，E能转化为F，应为Fe (OH) →Fe (OH) 的转化，所以E为Fe (OH) ，F为Fe 2 3 2 (OH) ，则C为FeCl ，D为FeCl ，B为Fe O ，与Al在高温条件下发生铝热反应生 3 2 3 3 4成A，即Fe，据此解答。 (1)A、B、C、D、E、F六种物质中所含的同种元素是Fe元素； (2)由分析可知C为FeCl ，G为 Al O ； 2 2 3 (3)反应④为Al与NaOH反应生成NaAlO ，方程式为： 2 2Al＋2NaOH＋2H O===2NaAlO ＋3H ↑； 2 2 2 反应⑥为Fe (OH) →Fe (OH) ，反应方程式为： 2 3 4Fe(OH) ＋O ＋2H O===4Fe(OH) ； 2 2 2 3 (4)大多数分解反应为吸热反应，符合条件的为：③。 14．电子工业常用30%的FeCl 溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路 3 板。 (1)检验溶液中Fe3＋存在的试剂是________，证明Fe3＋存在的现象是 __________________________________________________________________。 (2)写出FeCl 溶液与金属铜发生反应的离子方程式： 3 _____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并重新获得纯净的FeCl 溶 3 液，准备采用下列步骤： 请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式。 ①________________，④________________。 (4)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的最佳 顺序为________。 ①加入足量氯水 ②加入足量KMnO 溶液 ③加入少量KSCN溶液 4 A．①③ B．③② C．③① D．①②③ (5)写出向②⑤的混合液中通入⑥的离子方程式： _____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 答案 (1)KSCN溶液 溶液变成红色 (2)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ (3)Fe HCl (4)C(5)2Fe2＋＋Cl ===2Fe3＋＋2Cl－ 2 解析 (3)本实验目的是回收铜和制取纯净的FeCl ，向废液中加入过量的铁 3 屑，然后过滤，滤液为FeCl ，滤渣为Cu和Fe，因为铁能与盐酸反应，铜和盐酸不 2 反应，因此滤渣③中加入过量的盐酸，过滤，得到金属铜，两种滤液合并，通入氯 气，把Fe2＋氧化成Fe3＋。(4)检验某溶液中不含Fe3＋，含Fe2＋，应先加KSCN溶液， 溶液不变红，说明不含Fe3＋，再加入氧化剂，溶液变红，说明原溶液中含Fe2＋，氧 化剂不能是酸性高锰酸钾溶液，因为高锰酸钾溶液能氧化KSCN，故选项C正确。 15．(2020·山东模考)利用钒钛磁铁矿冶炼后产生的钒渣(主要含FeO·V O 、 2 3 Al O 、SiO 及少量可溶性磷酸盐)生产V O 的工艺流程如下，回答下列问题： 2 3 2 2 5 已知：①V O 、Al O 、SiO 可与Na CO 、NaCl组成的混合钠盐在高温下反应， 2 5 2 3 2 2 3 并转化为NaVO 、NaAlO 、Na SiO 等可溶性钠盐。 3 2 2 3 ②AlO＋4H＋===Al3＋＋2H O 2 (1)焙烧Ⅰ包括氧化和钠化成盐两个过程，氧化的目的是获得V O ，写出氧化 2 5 过程中FeO·V O 发生反应的化学方程式 2 3 __________________________________________________________________； 废渣Ⅰ的主要成分是________；精制Ⅰ中加盐酸调pH的主要作用是 ___________________________________________________________________， 加入NH ·H O发生反应的离子方程式为 3 2 _____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (2)精制Ⅱ中加入CaCl 溶液除去磷酸盐，pH过小时影响除磷效果的原因是 2 ___________________________________________________________________； pH过大时沉淀量增大的原因是____________________________________。 (3)沉钒所得NH VO 沉淀需进行洗涤，洗涤时除去的阴离子主要是________ 4 3 NH VO 在500 ℃时焙烧脱氨制得产品V O ，反应方程式为2NH VO =====V O 4 3 2 5 4 3 2 5 ＋H O↑＋2NH ↑。但脱氨过程中，部分V O 会转化成V O ，反应中氧化剂与还 2 3 2 5 2 4原剂物质的量之比为3∶2，该反应的化学方程式为 ___________________________________________________________________。 答案 (1)4[FeO·V O ]＋5O =====2Fe O ＋4V O Fe O 除 Si 并转化 2 3 2 2 3 2 5 2 3 AlO(写“除 Si”即得分) Al3＋＋3NH ·H O===Al(OH) ↓＋3NH、H＋＋ 3 2 3 NH ·H O===H O＋NH(写出第一个离子方程式即得分) 3 2 2 (2)形成溶解度较大的酸式盐(或形成溶解度较大的磷酸氢钙或磷酸二氢钙) 产生了Ca(OH) 沉淀 (3)Cl－ 3V O ＋2NH =====3V O ＋N ＋3H O 2 2 5 3 2 4 2 2 解析 (1)氧化过程FeO·V O 生成对应的金属氧化物Fe O 和V O ，化学方 3 5 2 3 2 5 程式为：4[FeO·V O ]＋5O =====2Fe O ＋4V O ；经过氧化和钠化成盐后，V O 、 2 3 2 2 3 2 5 2 5 Al O 、SiO 均转化为可溶性盐，Fe O 成为废渣Ⅰ；精制Ⅰ中加盐酸调pH是为了 2 3 2 2 3 将SiO转化成硅酸沉淀并将AlO转化为Al3＋；加入NH ·H O后其与Al3＋发生反 3 2 应生成 Al(OH) 沉淀，还可以中和酸，反应的离子方程式为：Al3＋＋3NH ＋ 3 3 H O===Al(OH) ↓＋3NH、H＋＋NH ·H O===H O＋NH。(2)精制Ⅱ中加入CaCl 溶 2 3 3 2 2 2 液生成磷酸钙沉淀，除去磷酸盐，pH过小时会形成溶解度较大的酸式盐；pH过大 时易形成Ca(OH) 沉淀。(3)沉钒时加入试剂NH Cl，因此所得NH VO 沉淀含有 2 4 4 3 的阴离子主要为Cl－，脱氨过程中，部分V O 会转化成V O ，且反应中氧化剂与 2 5 2 4 还原剂物质的量之比为 3∶2，则V O 为氧化剂，NH 为还原剂，还原产物为 2 5 3 V O ，氧化产物为N ，则氧化还原反应方程式为：3V O ＋2NH =====3V O ＋N 2 4 2 2 5 3 2 4 2 ＋3H O。 2 微专题 11 变价金属的代表——V、Cr、Mn 1．钒及其化合物 (1)钒单质具有耐酸性，在空气中不被氧化，可溶于氢氟酸、硝酸和王水。 (2)钒的氧化物 钒的常见化合价为＋2、＋3、＋4、＋5，对应氧化物分别为VO、V O 、VO 、 2 3 2 V O 、V O 。 2 4 2 5 钒的氧化物的化学性质 化学式 VO V O VO 、V O V O 2 3 2 2 4 2 5 物质类别 碱性氧化物 碱性氧化物 两性氧化物 两性氧化物 VO ＋2H＋ V O ＋2H＋ 2 2 5 反应 VO＋2H＋ V O ＋6H＋===2V3 2 3 ===VO2＋＋ ===2VO＋ 方程式 ===V2＋＋H O ＋＋3H O 2 2 H O H O 2 2V O ＋6OH－ 2 5 2VO ＋OH－ 2 ===2VO＋ ===HV O 2 3H O 2 2NH VO ==== 4 3 =2NH ↑＋ 3 V O ＋ V O ＋2H V O ＋C 2 5 2 5 2 2 5 制备 V O ＋H O 2 5 2 3H =====2VO ===========V O =====V O ＋ 2 2 3 2 4 原理 2VOCl ＋ 3 ＋3H O ＋2H O CO↑ 2 2 3H O===V O 2 2 5 ↓＋6HCl 相互转化：低价钒的氧化物在空气中易被氧化成高价钒的氧化物，高价钒的氧化 物可被还原性气体还原生成低价钒的氧化物 (3)氢氧化钒 化学式 V(OH) V(OH) 2 3 V3＋＋3OH－===V(OH) ↓ 3 制备 V2＋＋2OH－===V(OH) ↓ 2 (绿色) V(OH) ＋2H＋===V2＋＋2H O V(OH) ＋3H＋===V3＋＋3H O 2 2 3 2 性质(碱) 在空气中极易被氧化 在空气中易被氧化 (4)钒盐 ①五价钒盐在碱性较强的溶液中以VO形式存在，在酸性溶液中发生一系列 反应生成偏矾酸盐(VO)、焦矾酸盐(V O)、多钒酸盐等。 2 ②四价矾盐在酸性溶液中主要以VO2＋形式存在，如VOSO 4 ③不同价态的钒离子在溶液中的颜色 (VO )＋颜色为浅黄色或深绿色，(VO)2＋颜色为蓝色，V3＋为绿色，V2＋为紫色。 2 2．铬及其化合物 (1)铬单质：最硬的金属，化学性质稳定，常温下在空气中、水中不生锈。 (2)铬的氧化物与氢氧化物 Cr O 和Cr(OH) 具有两性，其转化关系如下： 2 3 3 相关反应的离子方程式： ①Cr3＋＋3OH－===Cr(OH) ↓ 3 ②Cr(OH) ＋OH－===[Cr(OH) ]－ 3 4③[Cr(OH) ]－＋H＋===Cr(OH) ↓＋H O 4 3 2 ④Cr(OH) ＋3H＋===Cr3＋＋3H O 3 2 (3)铬盐 铬元素的常见价态有＋2、＋3、＋6。 ①Cr(Ⅱ)：在酸性溶液中，Cr2＋具有很强的还原性。 ②Cr(Ⅲ)：Cr3＋在酸性条件下是稳定的，但在碱性条件下能氧化成CrO，2Cr3＋ ＋3H O ＋10OH－===2CrO＋8H O。 2 2 2 在碱性溶液中，亚铬酸盐(CrO)可以被H O 或Na O 氧化成铬酸盐 2 2 2 2 2CrO＋3H O ＋2OH－===2CrO＋4H O 2 2 2 2CrO＋3Na O ＋2H O===2CrO＋6Na＋＋4OH－ 2 2 2 ③Cr(Ⅵ)：在水溶液中Cr O和CrO存在下列平衡： 2 在酸性溶液中，Cr O具有强氧化性，但在碱性溶液中Cr O的氧化性要弱的多 2 2 如Cr O＋6Cl－＋14H＋===3Cr2＋＋3Cl ↑＋7H O 2 2 2 Cr O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H O 2 2 3.锰及其化合物 锰元素常见价态：＋2、＋4、＋6、＋7。 (1)锰单质硬而脆，熔沸点高，在空气中易氧化生成褐色氧化物覆盖层，燃烧 时生成四氧化三锰；溶于稀盐酸、稀硫酸生成二价锰盐。 (2)Mn(Ⅱ) Mn2＋在酸性溶液中的稳定性强于在碱性溶液中的稳定性。 ①酸性介质中只有很强的氧化剂(如NaBiO 、PbO )氧化Mn2＋生成MnO。 3 2 2Mn2＋＋5BiO＋14H＋===5Bi3＋＋2MnO＋7H O 2 2Mn2＋＋5PbO ＋4H＋===2MnO＋5Pb2＋＋2H O 2 2 注意：介质不能用盐酸，Cl－具有还原性，可生成Cl ；Mn2＋用量不能太多，否 2 则：2MnO＋3Mn2＋＋2H O===5MnO ↓＋4H＋。 2 2 ②碱性介质中Mn2＋相对容易被氧化。 ClO－＋Mn2＋＋2OH－===Cl－＋MnO ↓＋H O 2 2 (3)Mn(Ⅳ) MnO 不溶于水、硝酸，是两性氧化物。 2 ①在酸性介质中具有强氧化性，如 MnO ＋4HCl(浓)=====MnCl ＋Cl ↑＋ 2 2 22H O；遇易燃物可燃烧。 2 ②遇强氧化剂表现还原性，如3MnO ＋3K CO ＋KClO =====3K MnO ＋KCl 2 2 3 3 2 4 ＋3CO ↑ 2 ③可用作催化剂，如2KClO =====2KCl＋3O ↑ 2H O =====2H O＋O ↑ 3 2 2 2 2 2 (4)Mn(Ⅵ) ①MnO存在于强碱性溶液中，在酸性、中性环境均发生歧化。 3MnO＋2H O===2MnO＋MnO ↓＋4OH－ 2 2 3MnO＋4H＋===2MnO＋MnO ↓＋2H O 2 2 ②具有强氧化性 MnO＋4Cl－＋8H＋===Mn2＋＋2Cl ↑＋4H O 2 2 (5)Mn(Ⅶ) KMnO 热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶中： 4 4KMnO ＋2H O=====4MnO ↓＋3O ↑＋4KOH 4 2 2 2 ①在酸性介质中，MnO具有强氧化性，本身被还原为Mn2＋。 2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl ↑＋8H O 2 2 2MnO＋6H＋＋5H O ===2Mn2＋＋5O ↑＋8H O 2 2 2 2 ②在碱性、中性或微弱酸性溶液中，MnO氧化性减弱，还原产物为MnO 。 2 2MnO＋I－＋H O===2MnO ↓＋IO＋2OH－ 2 2 ③在强碱性溶液中，MnO还原产物为MnO。 2MnO＋SO＋2OH－===2MnO＋SO＋H O。 2 1．金属钒被誉为“合金的维生素”。从废钒(主要成分为V O 、Fe O 、SiO 等) 2 5 2 3 2 中回收V O 的一种工艺流程如下图所示： 2 5 已知： 步骤②、③中的转化过程可简化为：Rn＋(水层)＋nHA(有机层)RA (有机层) n ＋nH＋(水层)(式中Rn＋表示VO2＋或Fe3＋，HA表示有机萃取剂) 回答下列问题：(1)步骤①酸浸过程中发生氧化还原反应的化学方程式为 _______________________________________________________________， 滤渣的成分为___________________________________________________。 (2)萃取时应加入适量碱的作用是____________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)步骤④中反应的离子方程式为____________________________________ ___________________________________________________________________。 (4)沉钒所得NH VO 为离子化合物，NH的电子式为________________。 4 3 (5)V O 是两性氧化物，在强酸性溶液中以VO形式存在，VO具有强氧化性， 2 5 能将I－氧化为I ，本身被还原为VO＋，则V O 与氢碘酸反应的离子方程式为 2 2 5 ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (6)为提高钒的回收率，步骤②和③需多次进行，假设酸浸所得“强酸性浸出 液”中c(VO2＋)＝a mol·L－1，步骤②和③每进行一次，VO2＋萃取率为80%,4次操 作后，“强酸性浸出液中”c(VO2＋)＝________mol·L－1。(萃取率＝×100%) 答案 (1)V O ＋K SO ＋2H SO ===K SO ＋2VOSO ＋2H O SiO 2 5 2 3 2 4 2 4 4 2 2 (2)使平衡右移，提高萃取率 (3)6VO2＋＋ClO＋3H O===Cl－＋6VO＋6H＋ 2 (4) (5)V O ＋4I－＋6H＋===2VO＋＋2I ＋3H O 2 5 2 2 (6)1.6a×10－3 解析 (1)由浸出液的成分可知V O →VO2＋，故反应的化学方程式为V O ＋ 2 5 2 5 K SO ＋2H SO ===K SO ＋2VOSO ＋2H O，在酸浸时V O 、Fe O 均溶解，而 2 3 2 4 2 4 4 2 2 5 2 3 SiO 不溶，故滤渣的成分为SiO 。 2 2 (2)由Rn＋(水层)＋nHA(有机层)RA (有机层)＋nH＋(水层)可知，加入碱， n c(H＋)减小，平衡右移，有利于R进入有机层，提高萃取率。 (3)由反应后的溶液成分可知VO2＋→VO、KClO →Cl－，故反应的离子方程式 3 为ClO＋6VO2＋＋3H O===Cl－＋6VO＋6H＋。 2 (5)由题目分析知V O 和氢碘酸反应V O →VO＋、I－→I ，故反应的离子方程 2 5 2 5 2 式为：V O ＋4I－＋6H＋===2I ＋2VO＋＋3H O。 2 5 2 2(6)萃取率为80%，则剩余(1－80%)，故萃取4次后剩余浓度为(1－80%)4×a mol·L－1＝1.6×10－3a mol·L－1 2．铬是不锈钢中一种重要的元素，铬的毒性与其存在的价态有关，低价铬对 人体基本无害，六价铬比三价铬毒性高100倍，并易被人体吸收且在体内蓄积， 有关含铬化合物的相互转化关系如图甲。 回答下列问题： (1)从图甲中信息判断，Cr(OH) 是________氢氧化物(填“酸性”、“碱性”或 3 “两性”)，相关反应的离子方程式为 _____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (2)图甲中所示转化过程中需要加入氧化剂的是________(填写表示转化过程 的小写字母)。 (3)在水溶液中橙色的 Cr O 与黄色的 CrO 有下列平衡关系：Cr O＋ 2 2 H O2CrO＋2H＋。 2 向K Cr O 稀溶液中加入NaOH溶液后，溶液颜色的变化是________。 2 2 7 (4)CrO 具有强氧化性，热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率 3 (×100%)随温度的变化如图乙所示。 ①三氧化铬在稀硫酸环境中氧化乙醇，CrO 变为绿色的Cr (SO ) ，乙醇被完 3 2 4 3 全氧化为CO ，则其化学方程式是 2 ___________________________________________________________________。 ②图乙中B点所示固体的化学式是________。 答案 (1)两性 Cr(OH) ＋3H＋===Cr3＋＋3H O、Cr(OH) ＋OH－===CrO＋ 3 2 3 2H O (2)dg 2 (3)由橙色变为黄色 (4)①4CrO ＋C H OH＋6H SO ===2Cr (SO ) ＋2CO ↑＋9H O ②Cr O 3 2 5 2 4 2 4 3 2 2 2 3 解析 (1)由图转化关系可知 Cr(OH) 可与酸反应生成 Cr3＋，离子方程式为 3 Cr(OH) ＋3H＋===Cr3＋＋3H O，与碱反应生成CrO，离子方程式为Cr(OH) ＋OH 3 2 3－===CrO＋2H O；(2)Cr3＋转化为CrO，CrO转化为CrO，Cr元素化合价升高，需加 2 入氧化剂；(3)向K Cr O 稀溶液中加入NaOH溶液，平衡正向移动，颜色由橙色变 2 2 7 为黄色；(4)①酸性条件下，CrO 和C H OH发生氧化还原反应生成Cr (SO ) 和 3 2 5 2 4 3 CO ，方程式为4CrO ＋C H OH＋6H SO ===2Cr (SO ) ＋2CO ↑＋9H O；②设 2 3 2 5 2 4 2 4 3 2 2 CrO 的质量为100 g，则CrO 中铬元素的质量为100 g×＝52 g，B点时固体的质 3 3 量为100 g×76%＝76 g，Cr的质量没有变，所以生成物中Cr元素的质量为52 g， 氧元素的质量为76 g－52 g＝24 g，Cr、O原子个数比为∶＝2∶3，所以B点时剩 余固体的成分是Cr O 。 2 3