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备战2024 年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练
第16 讲 铁及其化合物
本讲复习目标
1．掌握铁的主要性质及其用途。
2．了解铁的氧化物的种类、性质及其用途。
3．掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制法、性质。
4．掌握Fe2＋、Fe3＋的检验，能实现Fe2＋和Fe3＋的转化。
夯基·知识精讲
一．铁及其化合物的性质
1．铁
（1）铁的位置、存在和物理性质
铁位于元素周期表第四周期第Ⅷ族，原子结构示意图为
，Fe 的价层电子排布式为3d64s2，化
学反应中易失去2 个或3 个电子而生成＋2 价或＋3 价的离子。铁在地壳中的含量占第4 位，是应用最广泛
的过渡金属元素。
纯铁具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁体吸引的特性，纯铁有很
强的抗腐蚀能力。
（2）铁的化学性质
铁的化学性质较活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2 价和＋3 价。
①与非金属单质反应
1
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非金属
反应条件
现象
化学方程式
O2
常温、潮湿空气
中
因发生吸氧腐蚀生成疏松的暗红色铁锈
—
点燃
剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体
3Fe＋2O2=====Fe3O4
S
加热
引发反应后停止加热，混合物保持红热，反应持续
进行，生成黑色固体
Fe＋S
FeS
I2
加热
—
Fe＋I2
FeI2
Cl2
加热
反应剧烈，产生棕褐色的烟
2Fe＋3Cl2
2FeCl3
②铁与冷水、热水均不能发生反应，但在高温下能与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)=====Fe3O4＋4H2。
③
a.与稀盐酸、稀硫酸等非氧化性酸发生置换反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
b.与强氧化性酸(浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸)反应
常温下，铁在浓H2SO4、浓HNO3中发生钝化。
加热条件下：
与浓硫酸：2Fe＋6H2SO4(浓)
Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O。
与浓硝酸：Fe＋6HNO3(浓)
Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O。
与稀硝酸：
Fe 与过量稀HNO3的反应：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
Fe 与少量稀HNO3的反应：3Fe＋2NO＋8H＋===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。
④铁与某些盐溶液反应
Fe 与FeCl3溶液的反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
Fe 与CuSO4溶液反应：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
2．铁的氧化物
名称
氧化亚铁
三氧化二铁
四氧化三铁
2
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化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
色态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
俗名
—
铁红
磁性氧化铁
铁的化合价
＋2
＋3
＋2、＋3
属类
碱性氧化物
碱性氧化物
不是碱性氧化物
化学
性质
与酸反应
FeO
①
、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的方程式：
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O、
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、
Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。
FeO
②
、Fe3O4与稀硝酸反应的方程式：
3FeO＋10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O，
3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O。
FeO
③
、Fe2O3、Fe3O4分别与HI 溶液反应的化学方程式：
FeO＋2HI===FeI2＋H2O、
Fe2O3＋6HI===2FeI2＋I2＋3H2O、
Fe3O4＋8H＋＋2I－===3Fe2＋＋I2＋4H2O。
稳定性
不稳定，在空气中加热
被氧化为Fe3O4
在空气中稳定
在空气中稳定
3．氢氧化亚铁、氢氧化铁的性质和制法
名称
氢氧化亚铁
氢氧化铁
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色、态，水溶性
白色固体，难溶于水
红褐色固体，难溶于水
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
稳定性
不稳定，易被空气中的氧气氧化，
较稳定，在空气中久置会部分失
3
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颜色由白色→灰绿色→红褐色：
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
水成铁锈，受热易分解：
2Fe(OH)3
Fe2O3＋3H2O
制取
新制FeSO4溶液与NaOH 溶液隔绝
空气反应：Fe2＋＋2OH－
===Fe(OH)2↓
铁盐与可溶性碱反应：
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，反应方程式为 4Fe(OH)2
＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
4．氢氧化亚铁的实验室制法
要制备氢氧化亚铁，并使氢氧化亚铁长时间保持白色沉淀的状态，注意两点：
一是要减少溶液中氧气的含量，防止溶液与空气的接触；
二是要防止溶液中出现三价铁离子。
方法一：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，如图所示
方法二：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，如图所示
方法三：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，如图所示
【例题1】部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是（ ）
4
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A．
可与反应生成
B．既可被氧化，也可被还原
C．可将加入浓碱液中制得
的胶体
D．可存在
的循环转化关系
【答案】C
【解析】
图中所示铁元素不同化合价的物质：a 为Fe，b 为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(II)的盐类物质，c 为
Fe(OH)2，e 为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(III)的盐类物质，d 为Fe(OH)3。
A．Fe 与Fe(III)的盐类物质可发生反应生成Fe(II)的盐类物质，如Fe+2FeCl3=3FeCl2，故A 不选；
B．Fe(II)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，故B 不选；
C．Fe(III)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体操作为：向沸水中滴加饱和FeCl3
溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，故C 选；
D．
转化如
，故D
不选；
综上所述，答案为C。
【例题2】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
A
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
红砖中含有氧化铁
B
向CO 还原Fe2O3得到的黑色固体中加入盐酸溶解
后再加入KSCN 溶液，溶液不显红色
黑色固体中没有Fe3O4
C
取少量Fe(NO3)2试样加水溶解，加稀H2SO4酸
该Fe(NO3)2试样已经变质
5
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化，滴加KSCN 溶液，溶液变为红色
D
向某溶液中加入H2O2，然后再加入KSCN 溶液变
红色
原溶液中含有Fe2＋
【答案】A
【解析】B 项中CO 还原Fe2O3得到单质Fe，即使黑色固体中有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，错误；C 项中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，无法证明样品是否变质，错误；
D 项中若原溶液中无Fe2＋而存在Fe3＋，也有此现象，错误。
【例题3】太阳能是理想的能源，通过Fe3O4和FeO 的热化学循环可以利用太阳能，其转化关系如图所示。
下列说法错误的是( )
A．过程Ⅰ的化学方程式为2Fe3O4=======6FeO＋O2↑
B．过程Ⅱ中每生成23.2 g Fe3O4转移0.3 mol 电子
C．利用该过程可以降低环境中CO2的含量
D．该过程的总反应为CO2=====C＋O2
【答案】B
【解析】过程Ⅰ为在太阳能、>2 300 K 条件下，Fe3O4 分解为O2 和FeO ，化学方程式为
2Fe3O4=======6FeO＋O2↑，A 正确； 过程Ⅱ为6FeO＋CO2=====2Fe3O4＋C，每生成23.2 g(即0.1
mol)Fe3O4，转移0.2 mol 电子，B 错误；由图知，该过程中Fe3O4和FeO 相互转化，而二氧化碳被消耗，生
成了碳和氧气，故利用该过程可以降低环境中CO2的含量，C 正确；由过程Ⅰ、过程Ⅱ的反应知，该过程
的总反应为CO2=====C＋O2，D 正确。
【例题4】
(1)准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO 进行还原，将生成的CO2 全部用足量的澄清石灰水吸
收，得到沉淀4.00 g，计算该氧化物的化学式：__________。
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(2)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 Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品的化学式可能为________。
【答案】(1)FeO (2)Fe5O7
【解析】
(1)4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO、CO2的物质的量均为0.04 mol，增加的氧元素为0.04
mol，质量为0.04 mol×16 g·mol－1＝0.64 g，铁的氧化物中氧元素的质量为0.64 g，铁元素的质量为2.88 g－
0.64 g＝2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为∶0.04 mol＝1 1∶，则这种铁的氧化物的化
学式为FeO。
(2)根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025
mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2 ＋)＋3n(Fe3 ＋)＝n(Cl －)＝0.14 L×5 mol·L －1＝0.7 mol，则
n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05 mol 0.2 mol
∶
＝1 4∶，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。
【例题5】铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛，请根据下列实验回答问题。
(1)生铁中含有一种铁碳化合物X(Fe3C)。X 在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，将Y 溶于过
量盐酸，所得溶液中大量存在的阳离子是___________________________。
(2)某溶液中有Mg2＋、Fe2＋、Al3＋、Cu2＋四种离子，向其中加入过量的NaOH 溶液后，过滤，将滤渣高温灼
烧并将灼烧后的固体投入到过量的稀盐酸中，所得溶液与原溶液相比，溶液中大量减少的阳离子是
________(填字母)。
A．Mg2＋
B．Fe2＋
C．Al3＋
D．Cu2＋
(3)氧化铁是重要的工业颜料，用废铁屑制备氧化铁的流程如图：
操作Ⅰ的名称是________，操作Ⅱ的名称是________。
(4)有些同学认为用酸性KMnO4溶液滴定也能进行铁元素含量的测定，其反应如下：5Fe2＋＋MnO＋8H＋
===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。
a．称取2.85 g 绿矾(FeSO4·7H2O)产品，溶解，配制成250 mL 一定物质的量浓度的溶液；
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b．量取25.00 mL 待测溶液于锥形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.010 00 mol·L－1 KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。
①实验前，首先要精确配制一定物质的量浓度的KMnO4溶液250 mL，配制时需要的仪器除天平、玻璃
棒、烧杯、胶头滴管外，还需_____________________。
②上述样品中FeSO4·7H2O 的质量分数为___________(保留3 位有效数字)。
【答案】(1)Fe2＋、Fe3＋、H＋ (2)BC (3)过滤 洗涤 (4)
250 mL
①
容量瓶 ②97.5%
【解析】
(1)有磁性的固体Y 是四氧化三铁，所以Y 与过量盐酸反应后，溶液中大量存在的阳离子是Fe2＋、Fe3＋、H
＋。
(2)氢氧化钠过量，因此得不到氢氧化铝沉淀。又因为氢氧化亚铁极易被氧化生成氢氧化铁，所以滤渣的成
分为氢氧化铁、氢氧化镁和氢氧化铜，灼烧后生成氧化铁、氧化镁和氧化铜，与过量盐酸反应生成氯化
铁、氯化镁和氯化铜，因此所得溶液与原溶液相比，溶液中大量减少的阳离子是Fe2＋、Al3＋。
(4)②根据5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O 可知，25.00 mL 待测溶液中含有的亚铁离子的物质的量
是0.010 00 mol·L－1×0.02 L×5＝0.001 mol，则FeSO4·7H2O 的质量为0.001 mol×278 g·mol－1×10＝2.78 g，所以
样品中FeSO4·7H2O 的质量分数为×100%≈97.5%。
二．铁盐、亚铁盐的性质与检验
1．铁盐与亚铁盐的性质
（1）亚铁盐
Fe
①
2＋的氧化性和还原性
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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，
如遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现为还原性。
Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe
2 ＋ ＋
H 2O2＋
2H
＋ ==
=2Fe
3 ＋ ＋
2H
2O。
FeCl2溶液与HNO3溶液反应的离子方程式为3Fe
2 ＋ ＋
NO
＋
4H
＋ ==
=3Fe
3 ＋ ＋
NO↑
＋
2H
2O。
Fe
②
2＋可发生水解反应
Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。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＋被氧化。
（2）铁盐
①氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S 等均表现为氧化
性。
Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe
3 ＋ ＋
Cu
==
=Cu
2 ＋ ＋
2Fe
2 ＋ 。
FeCl3溶液滴入淀粉KI 溶液中，溶液变蓝，离子方程式为2I
－ ＋
2Fe
3 ＋ ==
=I
2＋
2Fe
2 ＋ 。
②易水解：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。
a．利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用饱和FeCl3溶液滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方
程式为FeCl3＋3H2O
Fe(OH)3(胶体)＋3HCl。
b．利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH 的方法除去溶液中的铁离子。
c．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。
d．Fe3＋与HCO
、
AlO
、
CO
、
ClO
－ 等水解呈碱性的离子不能大量共存。
（3）其他常见铁盐
①绿矾(FeSO4·7H2O)：一种重要的还原剂，可用作补血剂及植物的补铁剂。
②铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O]：无色晶体，易溶于水，常用作化学分析试剂、药物和织物媒染剂。
③赤血盐{K3[Fe(CN)6]}：红色晶体，能溶于水，常用于检验Fe2＋，生成蓝色沉淀。
④高铁酸钾(K2FeO4)：暗紫色晶体，具有强氧化性，可用作水体的杀菌、消毒剂或高容量电池材料。
2．Fe2＋、Fe3＋的检验
（1）用KSCN 溶液和氯水
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（2）用NaOH 溶液
（3）含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe2＋、Fe3＋的检验
混合溶液――――――→溶液变红色，说明含有Fe3＋；
混合溶液―――――→酸性KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋。
（4）Fe2＋的特征检验方法
待检溶液―――――――→产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋，反应的离子方程式为3Fe2＋＋
2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓。
3．含Fe2＋、Fe3＋的除杂问题
主要成分
杂质
除杂方法
FeCl3(aq)
FeCl2(aq)
加入氯水或H2O2
FeCl2(aq)
FeCl3(aq)
加过量铁粉后过滤
FeCl2(aq)
CuCl2(aq)
加过量铁粉后过滤
【归纳总结】除去混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的常用方法
（1）除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法
向混合溶液中加入MgO、MgCO3、Mg(OH)2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。
（2）除去Cu2＋中混有的Fe3＋的方法
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。
（3）除去Mg2＋中混有的Fe2＋的方法
先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。
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（4）除去Cu2＋中混有的Fe2＋的方法
先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(2)的方法除去溶液中的Fe3＋。
4．铁及其化合物转化关系的应用
（1）判断离子能否共存
Fe
①
2＋与NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)因发生氧化还原反应而不能共存。
Fe
②
3＋与S2－、I－、SO 因发生氧化还原反应而不能共存。
Fe
③
3＋与HCO、CO 等因水解相互促进而不能共存。
（2）盐溶液的配制与保存
（3）物质的制备
（4）净水剂
高铁酸钾(K2FeO4)中的Fe 为＋6 价，是一种高效复合净水剂。
①由于具有强氧化性能杀菌、消毒。
②由于反应后还原产物为Fe3＋，Fe3＋在溶液中水解生成氢氧化铁胶体，能吸附水中的悬浮杂质，起到
净水的作用。
【例题1】青矾矿石(主要成分为FeSO4·7H2O)在《唐本草》中记载：“本来绿色，新出窟未见风者，正如
琉璃……烧之赤色……”。下列关于FeSO4·7H2O 的说法正确的是( )
A．可用于制净水剂
B．溶于水形成无色溶液
C．在干燥空气中稳定存在
D．在空气中加热转化为Fe3O4
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【答案】A
【解析】FeSO4·7H2O 溶于水时最终形成具有净水作用的氢氧化铁胶体，可用于制净水剂，故A 正确；溶于
水形成FeSO4溶液，Fe2＋呈浅绿色，故B 错误；FeSO4·7H2O 中亚铁离子具有还原性，易被氧气氧化，因此
不能在干燥空气中稳定存在，故C 错误；FeSO4·7H2O 中Fe 为＋2 价，在空气中加热被氧化为Fe2(SO4)3，
故D 错误。
【例题2】下列各组物质中，X 是主体物质，Y 是少量杂质，Z 是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试
剂正确的一组是( )
A
B
C
D
X
FeCl2溶液
FeCl3溶液
Fe
FeSO4溶液
Y
FeCl3
CuCl2
Al
Fe2(SO4)3
Z
Cl2
Fe
NaOH 溶液
Cu
【答案】C
【解析】
Cl2与FeCl2反应，A 错误；Fe 与FeCl3、CuCl2均反应，B 错误；有新的杂质CuSO4生成，D 错误。
【例题3】铁元素的常见价态有＋2、＋3 价，实验室可用赤血盐{K3[Fe(CN)6]}溶液检验Fe2＋，黄血盐
{K4[Fe(CN)6]}溶液检验Fe3＋。Fe2O3是重要的化工原料，Au/Fe2O3可用作反应CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋
H2(g)的催化剂。硫铁矿烧渣中含有大量Fe2O3，工业上常用于制取绿矾(FeSO4·7H2O)。由硫铁矿烧渣(主要
含Fe2O3、Al2O3、SiO2)制取绿矾的流程如下：
下列有关说法不正确的是( )
A．“酸溶”时先将烧渣粉碎并不断搅拌，可提高铁元素的浸出率
B．“反应”时发生的主要反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
C．“检验”时可用K4[FeCN6]溶液检验上一步“反应”是否进行完全
D．将第二次“过滤”所得滤液加热，经蒸发结晶可以制得绿矾
【答案】D
【解析】“酸溶”时先将烧渣粉碎并不断搅拌，可增大反应物的接触面积，能使反应物充分反应，从而提
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高铁元素的浸出率，故A 正确；“反应”时发生的反应为溶液中铁离子与铁反应生成亚铁离子，反应的离
子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，故B 正确；检验“反应”步骤是否完全反应，可以加入K4[Fe(CN)6]溶液
检验是否存在铁离子，故C 正确；将第二次“过滤”所得滤液硫酸亚铁溶液经蒸发浓缩、冷却结晶等步骤
制得绿矾，故D 错误。
【例题4】为探究SO2与Fe3＋是否发生氧化还原反应，按如图所示装置进行实验(夹持、加热仪器略)，下列
说法正确的是( )
A．A 中的反应仅体现了浓硫酸的氧化性
B．试剂a 为饱和NaHCO3溶液
C．C 中溶液pH 降低，证明Fe3＋氧化了SO2
D．检验C 中的溶液含有Fe2＋，证明Fe3＋氧化了SO2
【答案】D
【解析】铜和浓硫酸共热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应中浓硫酸表现酸性和强氧化性，故A 错
误；试剂a 为饱和亚硫酸氢钠溶液，作用是除去二氧化硫中的酸性杂质，防止干扰实验，故B 错误；二氧
化硫溶于水生成亚硫酸，会使溶液中氢离子浓度增大，溶液pH 降低，则溶液pH 降低不能证明铁离子氧化
了二氧化硫，故C 错误；若溶液中含有亚铁离子，说明铁元素化合价降低被还原，铁离子作氧化剂，将二
氧化硫氧化，故D 正确。
【例题5】硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]是分析化学中的重要试剂，是一种复盐，一般亚铁盐在空
气中易被氧化，形成复盐后就比较稳定。与其他复盐一样，硫酸亚铁铵在水中的溶解度比组成它的每一种
盐的溶解度都小，利用这一性质可以用等物质的量的(NH4)2SO4和FeSO4混合制备。请回答下列问题：
Ⅰ.硫酸亚铁铵晶体的制备
步骤一：称取3.0 g 铁屑，加入15 mL 10%Na2CO3溶液，小火加热30 分钟，过滤、洗涤、干燥、称量得固
体m1 g。
步骤二：将步骤一中的m1 g 固体转移至锥形瓶，加入15 mL 3 mol·L－1H2SO4，加热至不再有气体生成，趁
热过滤，洗涤固体，将滤液和洗涤液合并后转移至蒸发皿中备用，准确称量剩余固体质量得m2 g。
步骤三：计算所得FeSO4的物质的量，计算等物质的量的(NH4)2SO4固体的质量，准确称取(NH4)2SO4。
步骤四：将(NH4)2SO4固体加入蒸发皿中，缓慢加热浓缩至表面出现结晶薄膜为止，放置冷却。
13
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步骤五：经过一系列操作，最终得到较纯净的(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O。
(1)碱煮30 分钟的目的是___________________。
(2)步骤二中的加热，最佳加热方式为______________，理由是____________________。
(3)关于步骤五中的一系列操作的相关表述，错误的是________(填字母)。
A．过滤时可使用玻璃棒搅拌的方式来缩短时间
B．过滤和洗涤的速度都要尽可能的快，可以减少产品的氧化
C．洗涤时使用无水乙醇既可以洗去晶体表面的杂质离子，又可以起到干燥的作用
D．所得的产品可以采取电热炉烘干的方式彻底干燥
Ⅱ.硫酸亚铁铵的分解
已知硫酸亚铁铵在不同温度下加热分解的产物不同。设计如图实验装置(夹持装置略去)，在500 ℃时隔绝
空气加热A 中的硫酸亚铁铵至分解完全，确定分解产物的成分。
(4)B 装置的作用是_____________________。
(5)实验中，观察到C 中无明显现象，D 中有白色沉淀生成，可确定分解产物中的某种气体，写出D 中发生
反应的离子方程式：____________________________。若去掉C，是否能得出同样结论，并解释其原因：
______________________。
(6)A 中固体完全分解后变为红棕色粉末，某同学设计实验验证固体残留物仅为Fe2O3而不含FeO。请填写
表中的实验现象。
实验步骤
实验现象
结论
①取少量A 中残留物于试管中，加入
适量稀硫酸，充分振荡使其完全溶
解；②将溶液分成两份，分别滴加高
锰酸钾溶液、KSCN 溶液
固体残留物仅为Fe2O3
【答案】
14
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(1)除去铁屑表面的油污
(2)水浴加热 反应有氢气生成，不能用明火直接加热
(3)AD
(4)检验产物中是否有水生成
(5)SO2＋H2O2＋Ba2＋===BaSO4↓＋2H＋ 否，若产物中有SO3，也有白色沉淀生成
(6)加入高锰酸钾溶液的一份中，溶液不褪色；加入KSCN 溶液的一份中，溶液变红色
【解析】
(1)碳酸钠是强碱弱酸盐，碳酸根离子在溶液中水解使溶液呈碱性，水解反应为吸热反应，加热时，水解平
衡向正反应方向移动，溶液中氢氧根离子浓度增大，除去铁屑表面油污的能力增强。
(2)步骤二发生的反应为铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，若用明火直接加热，反应生成的氢气与空气
中的氧气遇明火可能发生爆炸，应选用水浴加热。
(3)过滤时不能使用玻璃棒搅拌，否则玻璃棒将滤纸损坏会影响过滤效果，故A 错误；亚铁离子具有还原
性，易被空气中的氧气氧化，所以过滤和洗涤的速度都要尽可能的快，减少产品的氧化，故B 正确；洗涤
时使用无水乙醇既可以洗去晶体表面的杂质离子，又可以在其挥发时带走晶体表面的水，起到干燥的作
用，故C 正确；若所得的产品采取电热炉烘干的方式彻底干燥会使晶体脱去结晶水，也会使晶体发生分解
导致产品变质，故D 错误。
(5)实验中，观察到C 中无明显现象，D 中有白色沉淀生成，说明硫酸亚铁铵受热分解生成二氧化硫，没有
生成三氧化硫，D 中生成白色沉淀的反应为二氧化硫与过氧化氢和氯化钡混合溶液反应生成硫酸钡沉淀和
盐酸，反应的离子方程式为SO2＋H2O2＋Ba2＋===BaSO4↓＋2H＋；若去掉C，不能确定生成的气体中存在二
氧化硫，因为三氧化硫与混合溶液中的氯化钡反应也能生成硫酸钡白色沉淀。
(6)若固体残留物中只有氧化铁，氧化铁溶于稀硫酸生成硫酸铁，分别滴加高锰酸钾溶液、硫氰化钾溶液可
观察到的实验现象为加入高锰酸钾溶液的一份中，溶液不褪色，加入硫氰化钾溶液的一份中，溶液变红
色。
提能·课后精练
1．（2023·上海·高三专题练习）下列物质不能通过化合反应直接转化的是
A．
B．
C．
D．
【答案】D
15
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【详解】
A．FeCl3和Fe 发生化合反应生成
，故A 不符合题意；
B．Na2CO3 和CO2、H2O 发生化合反应生成NaHCO3，故B 不符合题意；
C．Fe(OH)2和O2、H2O 发生化合反应得到Fe(OH)3，故C 不符合题意；
D．Al(OH)3只能通过复分解反应生成，不能通过化合反应直接制得，故D 符合题意；
故答案选D。
2．（2023·重庆沙坪坝·重庆南开中学校考模拟预测）化学知识与科技、生产、生活有密切的关系。下列叙
述不正确的是
A．“天宫二号”空间站使用了石墨烯存储器，石墨烯属于烯烃
B．“嫦娥五号”采集的月壤样本中含有
，
与
互为同位素
C．印制货币票面文字、号码等处使用含
的油墨，利用了
的磁性
D．重庆三峡博物馆镇馆之宝中的白瓷观音坐像属于硅酸盐材料
【答案】A
【详解】
A．石墨烯是由碳元素组成的单质，因此石墨烯不属于烯烃，故A 说法错误；
B．同位素是质子数相同，中子数不同同种元素不同核素，
3He、
4He 两者互为同位素，故B 说法正确；
C．Fe3O4具有磁性，可将印有磁性编码的货币投入磁码识读器中辨识真伪，故C 说法正确；
D．白瓷属于硅酸盐材料，故D 说法正确；
答案为A。
3．（2023·河北衡水·河北衡水中学校考模拟预测）下列实验操作、现象与结论相匹配的是
选项
操作
现象
结论
A
向红热的铁粉与水蒸气反应后的固体中
加入稀硫酸酸化，再滴入几滴
溶
液
溶液未变红
铁粉与水蒸气未反应
B
常温下，分别测定浓度均为
的
均等于7
常温下，
的
16
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溶液和
溶液的
溶液和
溶液中水的电离程度相
等
常温下，将
苯与
混
合
所得混合溶液
的体积为
苯与
分子间的作用弱于
分子间的作用力
D
向
溶液中滴加浓氨水至过量
先产生蓝色沉
淀，后逐渐溶
解
是两性氢氧化物
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】C
【详解】
A．红热的铁粉与水蒸气反应，
，得到
固体，向
中加入稀硫酸发
生反应得到Fe2+和Fe3+，当铁粉过量时Fe3+被还原为Fe2+，向溶液中滴入几滴
溶液，溶液不变红，铁
粉与水蒸气发生了反应，A 错误；
B．根据题意，测得
的pH 为7，
、
，说明CH3COO-和
的水解程度相同，不能得出
溶液和
溶
液中水的电离程度相等，B 错误；
C．温度不变的情况下，
苯与
混合的体积大于100mL，说明苯与
分子间的
作用弱于
分子间的作用力，C 正确；
D．向
溶液中滴加浓氨水至过量发生反应，
、
，先产生蓝色沉淀氢氧化铜，后生成配合物，沉淀逐渐溶
解，不能说明氢氧化铜是两性氢氧化物，D 错误；
故选C。
4．（2023·江苏南通·海门中学校考模拟预测）下列由废铁屑(除Fe 外还含少量C、FeS 等杂质)制取
的原理与装置不能达到实验目的的是
17
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A．用装置甲制取
B．用装置乙吸收尾气中的
C．用装置丙过滤得到
溶液
D．用装置丁蒸发结晶获得
【答案】D
【详解】
A．由图可知，装置甲为铁屑与稀硫酸在80℃水浴中共热反应制备硫酸亚铁的装置，水浴加热的目的是加
快反应速率，故A 正确；
B．由图可知，装置乙中盛有的硫酸铜溶液用于吸收氯化亚铁与稀硫酸反应生成的有毒的硫化氢，防止污
染空气，故B 正确；
C．由图可知，装置丙为用抽滤的方法得到硫酸亚铁溶液，抽滤的目的是加快过滤得速率，故C 正确；
D．蒸发结晶获得绿矾应选用蒸发皿，不能选用坩埚，故D 错误；
故选D。
5．（2023·山东济南·统考三模）生产软磁铁氧体的主要原料是α-FeOOH，以硫铁矿(主要成分是FeS2，含
少量Al2O3、SiO2和Fe3O4)为原料制备α-FeOOH 的工艺流程如下，相关数据见下表。下列说法错误的是
物质
开始沉淀pH(25℃)
1.9
7.6
4.0
沉淀完全pH(25℃)
3.2
9.7
5.2
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A．“焙烧”的产物之一可用于工业制硫酸
B．“试剂a”可以为FeS，主要目的是除去过量硫酸
C．“试剂b”可以为氨水，调pH 的范围为5.2～7.6
D．“沉淀”时，pH 过高或者过低均不利于生成
【答案】B
【详解】
硫铁矿焙烧主要发生的反应方程式为：4FeS2+11O2
2Fe2O3+8SO2，然后加入稀硫酸进行酸浸，反应原
理有：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O、
Fe3O4+4H2SO4=Fe2(SO4)3+4H2O+FeSO4，然后过滤得到滤渣A，主要成分为SiO2，试剂a 为还原性铁粉，主
要目的为将Fe3+转化为Fe2+，便以后续步骤中除去Al3+，过滤得到滤渣B，主要成分为Fe，加入试剂b 调节
溶液pH 为5.2~7.6 将Al3+完全沉淀，而除去过滤得到滤渣C，主要成分为Al(OH)3，向滤液中主要含有
Fe2+加入过氧化氢和氨水，产生沉淀FeOOH，过滤得到滤液D，主要成分为(NH4)2SO4，据此分析解题。
A．由分析可知，“焙烧”的产物之一SO2，可以转化为SO3，然后SO3+H2O=H2SO4，故可用于工业制硫
酸，A 正确；
B．由分析可知，“试剂a”的主要目的是将Fe3+完全还原为Fe2+，可以为FeS，但主要目的不是除去过量硫
酸，B 错误；
C．由分析可知，“试剂b” 的目的为调节溶液pH 为5.2~7.6 将Al3+完全沉淀，故可以为氨水，C 正确；
D．“沉淀”时，pH 过高则溶液中的OH-浓度过大，将生成Fe(OH)3沉淀，pH 过低即溶液中H+浓度过大，
不利于生成
，D 正确；
故答案为：B。
6．（2023·河南·校联考模拟预测）有关下列装置或操作正确的是
A．用软锰矿和浓盐酸选①制备纯净氯气
19
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B．用FeSO4溶液和NaOH 溶液选②制备纯净Fe(OH)2
C．用收集氨气和甲基橙溶液选③装置做红色喷泉实验
D．用Na2SO4溶液选④装置制备热饱和Na2SO4溶液
【答案】D
【详解】
A．浓盐酸易挥发，故制取的氯气中含有HCl 杂质气体，需要用饱和食盐水进行除杂，再用浓硫酸干燥，
A 错误；
B．Fe(OH)2易与空气中的氧气结合生成Fe(OH)3，故需要用长胶头滴管伸入液面以下，避免与空气接触，B
错误；
C．氨气溶于水生成一水合氨显碱性，遇甲基橙溶于变为黄色，C 错误；
D．蒸发Na2SO4溶液制取饱和溶液，D 正确；
故答案为：D。
7．（2023·浙江温州·乐清市知临中学校考二模）下列有关铁及其化合物的实验方案，对应的现象和结论都
正确的是
选项
实验方案
现象
结论
A
将红热的铁与水蒸气在高温条件下反
应，反应结束后，将磁铁靠近产物
反应结束后有黑色固体生成，且
该固体被磁铁吸引
铁与水蒸气在高温下
反应，生成
B
为了验证
的还原性，取
溶液
于试管中，加入酸性高锰酸钾溶液
酸性高锰酸钾溶液紫色褪去
具有还原性
C
取
溶液与试管中，逐滴加入
溶液至过量。再加入过量稀盐
酸和
溶液
加入稀盐酸前，溶液由黄色变为
红棕色。加入稀盐酸和
溶
液后产生白色沉淀
和
既发生
氧化还原反应，也发
生双水解
D
向少量蒸馏水的试管里滴加2 滴
溶液，然后再滴加2 滴硫
氰化钾溶液
溶液变血红色
与
的配位能
力小于
20
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A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】C
【详解】
A．将红热的铁与水蒸气在高温条件下反应，反应结束后，将磁铁靠近产物，该固体被磁铁吸引，该固体
可以是Fe 也可以是
，并不能确定一定生成
，A 错误；
B．Cl-也具有还原性，可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，并不能确定是
使高锰酸钾褪色，B 错误；
C．取
溶液与试管中，逐滴加入
溶液至过量。再加入过量稀盐酸和
溶液，加入稀盐
酸前，溶液由黄色变为红棕色，说明发生水解反应产生了
。加入稀盐酸和
溶液后产生不溶于
盐酸的白色沉淀
，说明Fe3+将
氧化为
，C 正确；
D．向少量蒸馏水的试管里滴加2 滴
溶液，然后再滴加2 滴硫氰化钾溶液，无明显现象，现象
错误，D 错误。
故选C。
8．（2023·湖北武汉·湖北省武昌实验中学校考模拟预测）中华传统文化蕴含着丰富的化学知识，下述之物
见其还原性者
A．硇水(HNO3)：“剪银瑰投之，则旋而为水”
B．硝石(KNO3)：“以火烧之，紫青烟起，乃真硝石也”
C．青矾(FeSO4•7H2O)：“新出窑未见风者，正如琉璃，烧之赤色”
D．草木灰(K2CO3)：“薪柴之灰，令人以灰淋汁，取碱浣衣”
【答案】C
【详解】
A．银和硝酸反应生成硝酸银，银溶解，体现硝酸的氧化性，A 错误；
B．钾元素的火焰颜色为紫色，硝石是硝酸钾灼烧会产生紫色火焰，为元素的性质，与还原性无关，B 错
误；
C．“新出窑未见风者，正如琉璃，烧之赤色”，说明亚铁离子被氧化为铁离子，体现硫酸亚铁的还原
性，C 正确；
D．碳酸钠溶于水，碳酸根离子水解，溶液显碱性，与氧化还原反应没有关系，D 错误；
故选C。
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9．（2023·湖南长沙·长郡中学校考一模）工业上制一元弱酸——硼酸
常采用硼镁矿(含
、
及少量
、
)经
溶液溶浸后通过一系列反应制得。下列有关反应
及离子方程式均正确的是
A．硼酸的解离反应方程式：
B．用
溶液检验溶浸后溶液是否含有
：
C．
溶于
溶液：
D．
溶于
溶液：
【答案】A
【详解】
A．B 与Al 为同主族相邻元素，性质相似，都为一元弱酸，解离方程式类似，硼酸的解离反应方程式：
，A 正确；
B．
与
的反应为可逆反应，应用可逆符号表示，B 错误；
C．
会与氨水反应生成
和
，由此可推测
难溶于
溶液，C 错误；
D．B 为非金属元素，不存在
，应为
，D 错误；
故答案选A。
10．（2023 秋·高一单元测试）在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能一步实现的是
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】
A．S 和氧气反应生成二氧化硫，故S→SO3不能实现，故A 错误；
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B．铁和水高温生成四氧化三铁，四氧化三铁和铝反应生成铁单质，
可以实现，
故B 正确；
C．铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，故不能实现，故C 错误；
D．二氧化硅难溶于水，故SiO2
H2SiO3不能实现，故D 错误；
故选：B。
11．（2023·湖南·高三统考专题练习）茶叶中铁元素的检验可经过以下四步完成：灼烧灰化→6mol•L⁻¹ 硝
酸溶解→过滤→检测滤液中的铁元素。下列说法正确的是
A．“灼烧灰化”选用的玻璃仪器有①②③
B．④用于配制6mol•L⁻¹ 硝酸时需洗净并烘干
C．“过滤”时需沿②向⑤中转移液体并小心搅拌
D．检测铁元素时，⑥悬垂于⑦的上方滴加KSCN 溶液
【答案】D
【详解】
A．将茶叶灼烧灰化，应在坩埚中加热进行，不能在①烧杯中进行灼烧，用到的仪器有②和③，缺少必要
的坩埚，需要时还可用到三脚架或铁架台等，故A 错误；
B．④容量瓶用于配制溶液时，洗干净即可，不要求烘干，故B 错误；
C．“过滤”时需沿②玻璃棒向⑤漏斗中转移液体，待液体自然流下进行过滤，不能进行搅拌，以防戳破
滤纸导致过滤失败，故C 错误；
D．经过硝酸溶解后，滤液中的铁元素主要以Fe3+形式存在，检验滤液中的Fe3+，可用胶头滴管取少量滤液
于小试管中，滴加KSCN 溶液检验，使用胶头滴管时，需垂直悬在仪器上方进行滴加，故D 正确；
故选：D。
12．（2023·全国·高三专题练习）下列铁及其化合物的性质与用途不具有对应关系的是
A．FeCO3受热易分解，可用作补血剂
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B．Fe 粉具有还原性，可用作食品的抗氧化剂
C．Fe3O4质地致密，可用作铁件的防腐保护层
D．K2FeO4具有强氧化性，可用于自来水的杀菌消毒
【答案】A
【详解】
A．FeCO3作为补铁剂因为其含有铁元素，A 项不具有对应关系；
B．铁粉具有还原性，可与O2发生反应，所以它作为抗氧化剂，B 项具有对应关系；
C．Fe3O4质地致密可阻止其他物质与铁反应，可用作铁件的防腐保护层，C 项具有对应关系；
D．K2FeO4具有强氧化性可对水进行消毒，同时产生的Fe3+产生胶体具有吸附水中浮游生物作用，D 项具
有对应关系；
故选A。
13．（2023·河北·模拟预测）化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价-类”
二维图。铁元素的“价-类”二维图如图所示，下列说法正确的是
A．工业上主要利用铝热反应冶炼a
B．c 是由
组成的混合物
C．h 可以通过化合反应变为g
D．e 中基态
的核外电子排布式为
【答案】C
【详解】
根据图示可知a 为单质铁，b 是氧化亚铁，d 是三氧化二铁，c 是四氧化三铁，e 是含三价铁的盐，h 是氢氧
化亚铁，g 是氢氧化铁，以此解题。
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A．工业上主要利用高炉炼铁，即一氧化碳还原氧化铁冶炼Fe，故A 错误；
B．四氧化三铁是纯净物，不是混合物，故B 错误；
C．
属于化合反应，故C 正确；
D．基态
的核外电子排布式为
，故D 错误；
故选C。
14．（2023·四川绵阳·四川省绵阳南山中学校考模拟预测）下列实验操作、现象和结论均正确的是
选项
实验操作
现象
结论
A
用铂丝蘸取某溶液进行焰色反应
火焰呈黄色
溶液为钠盐溶
液
B
取少量溶液于试管中，先加入BaCl2溶液，再滴加稀盐
酸，
产生的白色沉淀不
溶解
溶液中含
C
将新制氯水和KI 溶液在试管中混合后，加入CCl4,振荡静
置
溶液分层，下层呈
紫色
还原性： Cl-
<I-
D
取少量溶液于试管中，滴加几滴新制氯水，振荡，加入
KSCN 溶液
溶液变红色
溶液中含有
Fe2+
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】C
【详解】
A．做颜色试验时，先将铂丝在酒精灯火焰上灼烧至火焰无色，再蘸取待测液灼烧，若观察到火焰的颜色
为黄色，则溶液中含有
，不一定是钠盐，A 错误；
B．检验溶液中是否含有
，操作为：取少量溶液于试管中，先加入稀盐酸酸化，再滴加
，若产生
白色沉淀，则溶液中含有
，B 错误；
C．将新制氯水和KI 溶液在试管中混合后，发生反应：
，加入
，溶液分层，下层呈紫
色，还原性：
，C 正确；
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D．溶液中是否含有
，先加入
溶液，无明显现象，再加入几滴新制氯水，振荡，溶液变红，则
溶液中含有
，D 错误；
故选C。
15．（2023·全国·高三专题练习）
可与
等配体形成使溶液呈浅紫色的
、
红色的
、无色的
配离子。某同学按如下步骤完成实验：
已知：向
的溶液中加入KSCN 溶液生成蓝色的
配离子：
不能与
形成配离子。下
列说法不正确的是
A．溶液I 中溶液呈黄色可能是由
水解产物的颜色造成
B．溶液Ⅱ、Ⅲ的颜色分别为红色和无色，说明其中不存在
C．可用
和
溶液检验
溶液中是否含有
D．
中
的键角大于
分子中
的键角
【答案】B
【详解】
A．I 中
溶于水后，
发生部分水解生成
等，使溶液呈黄色，A 项正确；
B．
与
的反应存在平衡：
,溶液Ⅱ，Ⅲ分别存在平衡：
,
,因此溶液Ⅱ，Ⅲ的颜色分别为红色和无色，不能说明其
中不存在
，只能说明
的量少，B 项错误；
C．先往溶液中加入足量的NaF 溶液，再加入KSCN 溶液，若溶液呈蓝色，则表明含有
，否则不含
，C 项正确；
D．
中
分子内O 原子最外层只存在一对孤对电子，对H-O-H 中O-H 的排斥作用减小，所
以键角比
分子中H-O-H 的键角大，D 项正确；
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答案选B。
16．（2023·江苏·模拟预测）某磁性材料(Fe/Fe3O4)广泛应用于磁记录、催化等领域。一种制备该材料的流
程如下：
已知反应原理为：
Fe
①
2++2OH-=Fe(OH)2
3Fe(OH)
②
2=Fe+2Fe(OH)3
Fe(OH)
③
2+2Fe(OH)3=Fe3O4+4H2O
(1)用FeCl2溶液和KOH 溶液制备Fe/Fe3O4反应的离子方程式为 。
(2)当pH<2 时，Fe/Fe3O4产率极低的原因是 。
(3)图1 为回流时间与Fe/Fe3O4产率的关系图，图2 为回流1h 所得产品的X 射线衍射图。回流1h 所得产品
Fe/Fe3O4中产生杂质可能的原因 。
(4)采用Pd-Fe3O4双催化剂，可实现用H2消除酸性废水中的NO 和NO ，反应历程如图3 所示。
其中Fe3O4中Fe2+和Fe3+分别用Fe(II)、Fe(III)表示。
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①用该法处理废水后，溶液的pH 。(填“降低”“升高”或“不变”)
②写出过程④反应的离子方程式 。
③反应历程中虚线方框内NO 生成N2的过程可描述为 。
【答案】
(1)
(2)氢氧根离子浓度小，难以生成Fe(OH)2
(3)Fe(OH)2+2Fe(OH)3=Fe3O4+4H2O 反应速率慢
(4)升高
NO 被Fe2+还原为
，
和NO 发生归中反应生成氮气
【详解】
（1）FeCl2溶液和KOH 溶液在100℃条件下反应生成Fe/Fe3O4、KCl、H2O，反应的离子方程式为
；
（2）当pH<2 时，氢氧根离子浓度小，难以生成Fe(OH)2，所以Fe/Fe3O4产率极低；
（3）Fe(OH)2+2Fe(OH)3=Fe3O4+4H2O 反应速率慢，所以回流1h 所得产品Fe/Fe3O4中产生杂质；
（4）①用该法处理废水的反应方程式为
，反
应消耗氢离子，溶液的pH 升高；
②过程④是
发生氧化还原反应生成N2，反应的离子方程式是
；
③反应历程中虚线方框内NO 生成N2的过程可描述为NO 被Fe(Ⅱ)还原为
，
和NO 发生归中反
应生成氮气。
17．（2023·上海·高三专题练习）铁及其化合物在人类生活中有着极其重要的作用。完成下列填空：
(1)铁的原子结构示意图为
。由此可知，铁是第 周期元素，铁原子核外3d 轨道上共填充了
个电子。
(2)古代中国四大发明之一的司南是由天然的磁石制成的，其主要成分是 (选填编号)。
a.Fe b.FeO c.Fe2O3 d.Fe3O4
(3)FeSO4可以用来净水、治疗缺铁性贫血等，实验室在配制FeSO4溶液时，为了防止FeSO4变质，经常向
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溶液中加入铁粉，其原因是 (用离子方程式表示)。
(4)向新配制的FeSO4溶液中，加入一定量的稀硝酸，发生如下反应：
_______Fe2++_______H++_______NO =_______Fe3++_______NO↑+_______H2O
①配平上述反应 。
②每生成0.5molNO 气体，转移的电子数为 。
③要检验该反应后的溶液中是否还含有Fe2+，实验方案是 。
现在可以利用铁氧化物循环裂解水制备氢气，其过程如图所示：
(5)写出反应Ⅲ的平衡常数表达式 。
(6)写出铁氧化物循环裂解水制氢的总反应的化学方程式： 。
(7)Fe3O4和CO 的反应过程与温度密切相关。向某容器中加入Fe3O4与CO，当其它条件一定时，达到平衡
时CO 的体积百分含量随温度的变化关系如图所示。
已知：①Fe3O4+CO
3FeO+CO
⇌
2-Q1(Q1>0)
Fe
②
3O4+4CO
3Fe+4CO
⇌
2+Q2(Q2>0)
推测当温度达到570℃，平衡时CO 体积百分含量最高的原因： 。
【答案】
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(1)四 6
(2)d
(3)Fe + 2Fe3+ =3Fe2+
(4)3Fe2++4H++1NO =3Fe3++1NO↑+2H2O 1.5NA 取样，加入少量酸性KMnO4溶液，如果不显紫
色，说明还含有Fe2+，如果显紫红色，说明不含有
(5)K=
(6)C+H2O
CO+H2
(7)温度低于570℃时，发生的是反应②，因为②是放热反应，所以温度升高，平衡逆向移动，CO 百分含
量在不断增大；温度高于570℃，发生的反应是反应①，因为①是吸热反应，随着温度的升高，反应正向
移动，CO 百分含量在不断降低，所以570℃时，CO 百分含量最高
【详解】
（1）Fe 为26 号元素，核外电子排布为：
，铁位于第四周期VIII 族，铁原子核外3d
轨道上共填充了6 个电子，故答案为：四；6；
（2）磁铁的主要成分为四氧化三铁，故答案为：d；
（3）FeSO4具有较强还原性，配制其溶液时需加入适量铁粉，可将氧化后三价铁还原为二价铁，从而防止
FeSO4氧化，发生的离子反应为：Fe + 2Fe3+ =3Fe2+，故答案为：Fe + 2Fe3+ =3Fe2+；
（4）1mol Fe2+被氧化为Fe3+失去1mol 电子，1mol NO 被还原为NO 得3mol 电子，根据得失电子守恒得到
反应方程式：3Fe2++4H++1NO =3Fe3++1NO↑+2H2O；由反应可知每生成1molNO 转移3mol 电子，则生成
0.5molNO 气体，转移的电子数为1.5NA；检验反应后溶液中是否存在亚铁离子，可利用其还原性，用高锰
酸钾溶液检验，具体的操作为：取样，加入少量酸性KMnO4溶液，如果不显紫色，说明还含有Fe2+，如果
显紫红色，说明不含有；故答案为：3Fe2++4H++1NO =3Fe3++1NO↑+2H2O；1.5NA；取样，加入少量酸性
KMnO4溶液，如果不显紫色，说明还含有Fe2+，如果显紫红色，说明不含有；
（5）由图可知反应III 为C 与二氧化碳反应生成CO，反应方程式为：C(s)+CO2(g)
2CO(g)，平衡常数表
达式K=
，故答案为：K=
；
（6）由图可知总反应为C 与水高温生成CO 和氢气，反应为：C+H2O
CO+H2，故答案为：C+H2O
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CO+H2；
（7）温度较低时发生反应②，由题意可知反应②为放热反应，随温度的升高，平衡逆向移动，CO 的百分
含量不断增大；当温度较高时发生反应①，反应①为吸热反应，随温度升高，反应正向移动，CO 的百分
含量又降低，故答案为：温度低于570℃时，发生的是反应②，因为②是放热反应，所以温度升高，平衡
逆向移动，CO 百分含量在不断增大；温度高于570℃，发生的反应是反应①，因为①是吸热反应，随着温
度的升高，反应正向移动，CO 百分含量在不断降低，所以570℃时，CO 百分含量最高。
18．（2023·山东东营·东营市第一中学校考二模）三草酸合铁酸钾
为翠
绿色晶体，可溶于水，难溶于乙醇。实验室进行制备并对其阴离子电荷和晶体组成进行测定，方法如下并
回答有关问题：
Ⅰ.晶体制备
ⅰ.称取一定量
加水溶解，向其中滴加稍过量的
氨水和6%
溶液，于
40℃水浴中加热搅拌；静置，弃去上层清液，洗涤后得到
沉淀。
ⅱ.向
沉淀中加入
溶液，于80℃水浴中不断搅拌至溶液呈翠绿色；将溶液加热浓缩、冷
却、结晶；结晶完全后减压抽滤，得到产品。
(1)步骤ⅰ中，向静置后的上层清液中滴加 (填化学式)，观察现象可确定反应是否进行完
全。
(2)步骤ⅱ中为促进结晶，冷却后可加入 (填试剂名称)。
(3)减压抽滤采用如图装置。抽滤完毕，接下来的操作为 (填选项字母)。
A．先关闭水龙头，后拔掉橡胶管
B．先拔掉橡胶管，后关闭水龙头
Ⅱ.阴离子电荷的测定
准确称取
三草酸合铁酸钾加水溶解，控制流速，使其全部通过装有阴离子交换树脂(用
表示)
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的交换柱，发生阴离子(用
表示)交换：
。结束后，用去离子水
洗涤交换柱，合并流出液，并将其配成
溶液。取
该溶液，以
溶液为指示剂，用
标准液滴定至终点，消耗标准液
。
(4)阴离子电荷数为 (用含字母的代数式表示)；若交换时样品液的流速过快，则会导致测定
结果 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(5)阴离子交换树脂复原回收：实验完毕，用饱和
溶液淋洗交换柱内树脂，取最后一次淋洗液进行检
验，合格后可回收。该检验操作为 。
Ⅲ.晶体部分组成的测定
ⅰ.
含量测定：称取一定量三草酸合铁酸钾，加硫酸酸化后配成溶液置于锥形瓶中，用
标准液
滴定至终点。
ⅱ.Fe3+含量测定：向ⅰ中滴定后的溶液中加入
粉和适量稀
，加热至沸腾，过滤除去过量
粉得滤
液，冷却后用
标准液滴定至终点。
(6)若省略步骤ⅰ，直接利用步骤ⅱ不能测定
含量，解释其原因为 。
【答案】
(1)
(2)乙醇
(3)B
(4)
偏低
(5)向淋洗液中加稀
酸化，滴加
溶液
(6)
、
、
均能被
氧化
【详解】
(NH4)2Fe(SO4)2 6H
⋅
2O 加水溶解，向其中滴加稍过量的 6mol L
⋅
−1氨水和6% H2O2溶液，水浴中加热；静
置，弃去上层清液，洗涤后得到 Fe(OH)3沉淀。向 Fe(OH)3 沉淀中缓慢加入 KHC2O4 溶液，于80℃水浴
中不断搅拌至溶液呈翠绿色；将溶液加热浓缩、冷却、结晶、减压抽滤，得到产品。
（1）
中铁元素的化合价为+2 价，被H2O2氧化为+3 价，和氨水电离产生的OH-结
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合生成Fe(OH)3沉淀，根据得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒写出该反应的离子方程式为：2Fe2+
+H2O2+4NH3▪H2O=2Fe(OH)3↓+4
。若上层清液中含有Fe2+，则上述反应没有进行完全，若上层清液不含
Fe2+，则上述反应进行完全。可以用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2+，Fe2+和K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀。
（2）(NH4)2Fe(SO4)2 6H
⋅
2O 难溶于乙醇，为促进结晶，冷却后可加入乙醇。
（3）布氏漏斗使用结束时需要先拔橡胶管，后关闭水龙头，使之恢复常压，防止倒吸，故选B。
（4）流出液中n(Cl-)=n(AgNO3)=cmol/L×V×10-3L=cV×10-3mol，n(Cl-)=zn(Xz-)，则n(Xz-)=
，mg
三草酸合铁酸钾的物质的量为
，则有
，求出
。若交换时样品液
的流速过快，则交换出来的Cl-偏少，消耗的AgNO3溶液偏少，会导致测定结果偏低。
（5）实验完毕，用饱和
溶液淋洗交换柱内树脂，该反应
逆
向进行，取最后一次淋洗液，向淋洗液中加稀
酸化，促进
电离出铁离子，再滴加
溶液，若不变红，证明回收合格，故该检验操作为向淋洗液中加稀
酸化，滴加
溶液。
（6）制得的三草酸合铁酸钾中可能混有制备三草酸合铁酸钾时使用的KHC2O4，步骤ⅰ的目的是将
、或
和
氧化，若省略步骤i，向三草酸合铁酸钾的溶液中加入Zn 粉和适量稀 H2SO4，加热至
沸腾，过滤除去过量Zn 粉得滤液，冷却后用 KMnO4标准液滴定，由于KMnO4既氧化
和
，
也氧化Fe2+，所以利用步骤ii 所以不能测定 Fe3+含量。
19．（2023·全国·高三专题练习）以硫酸厂矿渣(含Fe2O3、α-Al2O3、SiO2等)为原料制备铁黄(
)的一
种工艺流程如图所示：
资料：i．α-Al2O3化学性质极不活泼，不溶于水也不溶于酸或碱。
ii．
；
。
回答下列问题：
(1)为了提高“酸浸”的效率可以采用的措施有(写出其中两种) 。
(2)“还原”过程中的离子方程式为 。
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(3)“滤渣”中主要成分为(填化学式) 。
(4)
“
①沉铁”过程中有
气体产生，反应的离子方程式为 。
②“沉铁”过程中往往有副产物
生成，分析原因是 。
③若用
“沉铁”，则无副产物
产生，当反应完成时，溶液中
。
(5)写出氧化过程生成铁黄的化学方程式为 。
(6)利用制备的铁黄进行如图实验：
①加入氯水后颜色加深的原因可能是： 。
②某同学发现实验中加入过量新制氯水，放置一段时间后，深红色会逐浙褪去，褪色后的溶液中继续滴加
溶液，又出现红色，则褪色的原因可能是 。
【答案】
(1)粉碎矿渣、适当升高温度或适当提高稀硫酸浓度或搅拌等
(2)Fe+2Fe3+=3Fe2+
(3)α-Al2O3、SiO2、Fe
(4)Fe2++2HCO =FeCO3↓+CO2↑+H2O 加入NH4HCO3，HCO 促进Fe2+水解，生成Fe(OH)2 140
(5)
(6)Fe2+被氯水中Cl2氧化为Fe3+ SCN—被过量的氯水氧化
【详解】
由题给流程可知，硫酸厂矿渣加入稀硫酸酸浸时，氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁和水，α-Al2O3和二氧化
硅与稀硫酸不反应，向反应后的溶液中加入过量铁粉，铁粉与硫酸铁溶液反应生成硫酸亚铁，过滤得到含
有铁、二氧化硅、α-Al2O3的滤渣和滤液；向滤液中加入碳酸氢铵溶液，将亚铁离子转化为碳酸亚铁沉淀，
向反应后的体系中通入空气，空气中的氧气碳酸亚铁氧化为铁黄，过滤得到铁黄。
（1）粉碎矿渣、适当升高温度、适当提高稀硫酸浓度、搅拌等措施能提高酸浸的效率，故答案为：粉碎
矿渣、适当升高温度或适当提高稀硫酸浓度或搅拌等；
（2）由分析可知，加入过量铁粉的目的是铁粉与硫酸铁溶液反应生成硫酸亚铁，反应的离子方程式为
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Fe+2Fe3+=3Fe2+，故答案为：Fe+2Fe3+=3Fe2+；
（3）由分析可知，滤渣的主要成分是铁、二氧化硅、α-Al2O3，故答案为：α-Al2O3、SiO2、Fe；
（4）①由分析可知，沉铁过程中加入碳酸氢铵溶液发生的反应为碳酸氢铵溶液与硫酸亚铁溶液反应生成
硫酸铵、碳酸亚铁沉淀、二氧化碳和水，反应的离子方程式为Fe2++2HCO =FeCO3↓+CO2↑+H2O，故答案
为：Fe2++2HCO =FeCO3↓+CO2↑+H2O；
②加入碳酸氢铵溶液沉铁时，溶液中的碳酸氢根离子与亚铁离子可能发生双水解反应生成氢氧化亚铁、二
氧化碳和水导致有副产物氢氧化亚铁生成，故答案为：加入NH4HCO3，HCO 促进Fe2+水解，生成
Fe(OH)2；
③用碳酸钙沉淀时，溶液中
=140，故答案为：140；
（5）由分析可知，氧化过程中通入空气，空气中的氧气碳酸亚铁氧化为铁黄，反应的化学方程式为
，故答案为：
；
（6）①加入氯水后颜色加深说明氯水中的氯气将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，导致溶液中铁离子浓
度增大使溶液中硫氰化铁溶液浓度增大，故答案为：Fe2+被氯水中Cl2氧化为Fe3+；
②某同学发现实验中加入过量新制氯水，放置一段时间后，深红色会逐浙褪去，褪色后的溶液中继续滴加
硫氰化钾溶液，又出现红色说明溶液中硫氰酸根离子被过量的氯气氧化使得硫氰化铁溶液浓度先减小后增
大，故答案为：SCN—被过量的氯水氧化。
20．（2023·广东·广州市第二中学校联考三模）“刀片电池”通过结构创新，大大提升了磷酸铁锂电池的
能量密度。以下是以磷矿石(主要成分
，还有
、
，等杂质)为原料生产白磷(
)同
时制得刀片电池正极材料
的工艺流程：
已知：
可溶于强酸性溶液。
回答下列问题：
(1)白磷(
)不溶于水但易溶于二硫化碳，说明
是 (填“极性分子”或“非极性分子”)。
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(2)炉渣Ⅰ主要含有铁单质及铁的磷化物，写出其中
溶于硝酸和硫酸的混合溶液并放出NO 气体的离子
方程式： 。
(3)炉渣Ⅱ的主要成分是 。
(4)“调铁”后须向“溶液Ⅱ”中通入氨气调节溶液的pH，将pH 值控制在2.0 的原因是 。若此
条件下
恰好完全转化为
沉淀(当溶液中某离子浓度
时，可视为该离子沉淀完
全)，求此时溶液中
=
(己知
的
；
的电离平衡常数为：
，
，
)。
(5)储氢技术是目前化学家研究的热点之一；铁与镁形成的某种合金可用于储氢领域，其晶胞如图所示：
其中A 的原子坐标参数为(0，0，0)， B 为(
，
，
)，C 为(
，
，0)，则D 点的坐标参数为
。该晶胞沿体对角线方向的投影图为 。
A．
B．
C．
D．
【答案】
(1)非极性分子
(2)
(3)
(4)pH>2.0 时
会发生水解，导致产品中混入
，pH<2.0，FePO4会溶解导致产品的产率下降
(5)
C
【详解】
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磷矿石(主要成分
，还有
、
，等杂质)，磷矿石中加入焦炭、SiO2在电炉中加热
1500℃，生成炉气和炉渣，炉气分离得到P4、SiF4和CO，炉渣I 的主要成分是Fe、FeP、Fe2P 及少量杂
质，结合所加原料和生成物，分析化合价的变化，可知反应中焦炭是还原剂，铁元素和磷元素被还原，炉
渣Ⅱ中应该含有Ca 元素形成的盐；分析炉气和炉渣Ⅰ的成分，炉渣I 中的Fe2P 可理解为由磷单质与铁单
质反应生成；炉渣I 中加入硝酸、硫酸，过滤后得到滤液I 和滤渣Ⅲ，硝酸具有强氧化性，能将Fe 及其化
合物氧化为Fe3+，向溶液I 中加入磷酸进行调铁得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ中加入氨水得到FePO4•2H2O，据此解
答。
（1）二硫化碳是非极性分子，水是极性分子，白磷(
)不溶于水但易溶于二硫化碳，根据相似相溶原理，
说明
是非极性分子。
（2）
溶于硝酸和硫酸的混合溶液生成NO 和FePO4，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式
为：
。
（3）炉气和炉渣I 中不含钙元素，可推断出钙元素应在炉渣II，由于原料中加入了二氧化硅，而硅酸盐在
高温下较碳酸钙和磷酸钙稳定，故炉渣II 中钙元素以
的形式存在。
（4）“调铁”后须向“溶液Ⅱ”中通入氨气调节溶液的pH，将pH 值控制在2.0 的原因是：pH>2.0 时
会发生水解，导致产品中混入
，pH<2.0，FePO4会溶解导致产品的产率下降；由题意此时溶液中
c(Fe3+)=
，则溶液中c(PO
)=
，溶液中
=
=
=
。
（5）根据晶胞图和原子坐标参数A 为(0，0，0)，B 为(
，
，
)，C 为(
，
，
)，可知D 点原子坐
标参数为
；该晶胞沿体对角线方向投影，顶点上的另外6 个原子在平面上投影为大六边形的顶
点，面心6 个原子投影为小六边形的顶点，投影图为
，故选C。
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