第4 讲 Fe3+、Fe2+的性质与检验
考点一 Fe3+、Fe2+的性质与检验
1.Fe3+的性质
(1)氧化性
含Fe3+的溶液,呈黄色,Fe3+具有较强的氧化性。Fe3+与Cu、H2S 反应的离子方程式分别为2Fe
3+
+Cu===2Fe
2+ +Cu
2+ 、2Fe
3+ +H
2S===2Fe
2+ +S↓+2H
+ 。
(2)Fe3+易水解,只能存在于酸性较强的溶液中。
①用FeCl3固体配制FeCl3溶液的方法: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
。
②工业上常用调节pH 的方法除去溶液中的Fe3+。
③FeCl3溶液加热蒸干并灼烧,所得固体主要成分为Fe2O3。
④Fe3+与HCO3
−、[Al(OH)4]-混合时都会得到Fe
( OH
) 3沉淀。
2.Fe2+的性质
(1)氧化性和还原性
含有Fe2+的溶液,呈浅绿色,Fe2+既有氧化性,又有还原性。
①氧化性:Fe2+与Zn 反应的离子方程式为Fe
2+ +Zn===Zn
2+ +Fe
。
②还原性:Fe2+与Cl2反应的离子方程式为2Fe
2+ +Cl
2===2Fe
3+ +2Cl
- 。
(2)Fe2+在酸性介质中比较稳定,因而保存亚铁盐溶液时,应加入一定量的酸,同时放入少量铁屑
( 钉
) 来
防止氧化。
小题对点过
CuCl2、FeCl3的混合溶液中加入一定量铁粉和铜粉的混合物。
(1)从氧化还原角度分析,氧化性:CuCl2 (填“>”或“<”,下同)FeCl3,还原性:Fe Cu。
(2)若金属全部溶解,则溶液中一定存在的金属阳离子有 ,可能存在的金属阳离子有
。
(3)若剩余固体中有铁和铜,则溶液中一定存在的金属阳离子有 ,一定不存在的金属阳离子
有 。
答案 (1)< > (2)Fe2+、Cu2+ Fe3+ (3)Fe2+ Fe3+、Cu2+
3.重要含铁的盐
绿矾(FeSO4·7H2O)
重要的生物补铁试剂
高铁酸钾(K2FeO4)
用作水处理剂或制作高能电池
莫尔盐(或摩尔盐)
化学式为[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O],常用于冶金、电镀及织物媒染剂
赤血盐K3[Fe(CN)6]
用于检验Fe2+
4.Fe2+和Fe3+的检验
(1)
(2)
(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Fe
3+ 。
混合溶液
酸性KMnO4溶液紫红色褪去,说明含有Fe
2+ ( 不含
Cl
- 等
) 。
小题对点过
(教材改编)某实验小组同学为了检验某FeCl3溶液中是否含有FeCl2,设计了如下几种实验方案,判断
下列方案哪个更合理?不合理的说明理由。
(1)加入适量铜粉,观察溶液是否变蓝。
(2)先滴加氯水,再滴加KSCN 溶液,观察溶液是否变红。
(3)滴加酸性KMnO4溶液,观察溶液是否褪色。
(4)滴加K3[Fe(CN)6]溶液,观察是否生成蓝色沉淀。
答案 (4)合理
(1)Cu 能与Fe3+反应,无法检验Fe2+
(2)无论原溶液中是否有Fe2+,溶液都会变红
(3)Cl-也能被MnO4
−还原,使溶液褪色
1.下列说法中正确的是 。
①硫酸亚铁片和维生素C 同时服用能增强治疗缺铁性贫血的效果
②中性溶液中可能大量存在Fe3+、Cl-、K+、SO4
2−
③Fe2(SO4)3和KI 溶液反应的离子方程式:2Fe3++2I-===2Fe2++I2
④将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后,滴加KSCN 溶液,溶液变红,则Fe(NO3)2晶体已氧化变质
⑤向FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液,若酸性KMnO4溶液褪色,证明含有Fe2+
答案 ①③
2.为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验,其中实验方案设计不合理的是(
)
A.④
B.③
C.③④
D.①②③④⑤
答案 C
解析 Fe3+与铁反应生成Fe2+,使溶液显浅绿色,体现了Fe3+的氧化性,①合理;Fe3+与硫氰化钾反应使
溶液显红色,据此能够检验Fe3+,②合理;硫酸铜溶液与氯化铁溶液不反应,混合后溶液不会变成无色,
③不合理;氯化铁溶液与硝酸银溶液反应生成白色氯化银沉淀,实际上Fe3+没有参与反应,该现象不能
体现Fe3+的性质,④不合理;Fe3+与氢氧化钠溶液反应生成红褐色氢氧化铁沉淀,据此可以检验是否存
在Fe3+,⑤合理。综上所述,不合理的是③④两项,C 符合题意。
3.菠菜常用作补铁食品之一,为探究其中铁元素的价态,现进行如下实验。
(1)取新鲜的菠菜10 g,将菠菜剪碎后放在研钵中研磨,然后倒入烧杯中,加入30 mL 蒸馏水,搅拌。将
上述浊液过滤,得到的滤液作为实验样品。分置于两支试管中。
(2)向一支试管中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液,现象为 ,
说明滤液中含Fe2+,反应的离子方程式为
;
(3)向另一支试管中加入少量稀硝酸,然后加入几滴KSCN 溶液,溶液呈 色。能否说明滤液
中含Fe3+,试分析其原因: 。
答案 (2)生成蓝色沉淀 K++Fe2++[Fe(CN)6]3-===KFe[Fe(CN)6]↓ (3)红 不能,滤液中的Fe2+,加入稀
硝酸后生成Fe3+,干扰Fe3+检验
考点二 铁及其化合物的转化关系
1.铁及其化合物的“价—类”二维转化
从物质类别和物质所含核心元素的化合价两个角度总结、预测物质的性质是学习化学的重要方法
之一。
(1)横向变化体现了同价态、不同物质类别(氧化物、碱、盐)之间的转化。
①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H+)转化为盐;
②Fe2+、Fe3+与碱(OH-)反应生成对应的碱;
③难溶性的碱易分解生成对应的氧化物,但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。
(2)纵向变化体现了不同价态、同物质类别之间的转化,主要体现物质的氧化性或还原性。
(3)斜向变化体现了不同价态、不同物质类别之间的转化,主要体现物质的氧化性或还原性。
小题对点过
(1)(2024·海南三模)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。
①a~h 的物质分别
。
②下列描述不合理的是 。
A.c 可由a 在空气中燃烧得到
B.b 溶于水可以得到e
C.d 粒子在纳米级别时可以产生丁达尔效应
D.f 与g 的相互转化均可通过化合反应来实现
(2)怎样除去Zn2+(或Cu2+)中混有的Fe2+?
(3)高铁酸钾净水原理是 。
答案 (1)①a 为Fe,b 为FeO,c 为Fe2O3,e 为Fe(OH)2、d 为Fe(OH)3、f 为亚铁盐、g 为铁盐、h 为Fe
O4
2−盐。
②ABC
(2)先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,然后向混合溶液中加入ZnO、ZnCO3、
Zn(OH)2[或CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3]中的一种,与Fe3+水解产生的H+反应,促进Fe3+的
水解,将Fe3+转化成Fe(OH)3沉淀而除去。
(3)K2FeO4具有强氧化性,能氧化杀菌消毒,同时生成的Fe3+水解生成胶体,吸附水中悬浮物而净水
2.Fe2+和Fe3+相互转化关系
3.常见离子氧化性、还原性强弱顺序
氧化性:Cl2>Br2>Fe3+>Cu2+>Fe2+
还原性:S2->I->Fe2+>Br->Cl-
小题对点过
(1)完成下列Fe3+→Fe2+转化反应的离子方程式:
①将H2S 气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀:
。
②将FeCl3溶液滴入淀粉-KI 溶液,溶液变蓝:
。
③三价铁盐腐蚀印刷电路铜板: 。
④SO2通入FeCl3溶液中,溶液变为浅绿色:
。
(2)完成下列Fe2+→Fe3+转化反应的离子方程式:
①FeCl2酸性溶液中滴加H2O2,溶液颜色加深:
。
②FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色:
。
③将FeCl2溶液滴入稀HNO3中,有无色气体放出: 。
(3)在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉,得到的Fe2+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。
①请将正确答案的字母填在相应的横线上。
a.Fe3+ b.Fe2+ c.Fe、Fe2+ d.Fe2+、Fe3+
AB 段铁元素以 形式存在。
BC 段铁元素以 形式存在。
CD 段铁元素以 形式存在。
②AB 段与BC 段所需Fe 的质量比为 。
答案 (1)①H2S+2Fe3+===S↓+2Fe2++2H+
②2I-+2Fe3+
I2+2Fe2+
③Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+
④2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SO4
2−+4H+
(2)①2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
②5Fe2++MnO4
−+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O
③3Fe2++NO3
−+4H+===3Fe3++NO↑+2H2O
(3)①a d c ②2∶1
解析 (3) 在一定量的稀
HNO3 中缓慢加入铁粉, 开始时发生反应:
Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,此时铁元素在溶液中以Fe3+形式存在,在B 点时,硝酸恰好反
应完全;继续加铁粉,发生反应:Fe+2Fe3+===3Fe2+,此时溶液中Fe2+的量逐渐增多,Fe3+的量逐渐减少;在
C 点时,溶液中的Fe3+恰好完全反应,此时继续加入的铁粉不再反应,溶液中的Fe2+的量不再增多。设
AB 段消耗a mol Fe,生成a mol Fe3+,根据反应Fe+2Fe3+===3Fe2+可知BC 段需要消耗1
2a mol Fe,
则AB 段与BC 段所需Fe 的质量比为2∶1。
1.已知A 为常见的金属单质,根据下图所示的关系:
下列说法正确的是( )
A.A 为Fe,B 为FeO
B.C→D 溶液的颜色变化:由浅绿色到黄色
C.④的离子方程式:Fe+Fe3+===2Fe2+
D.⑤的离子方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
答案 B
解析 根据题中信息“红褐色固体F”,就可迅速得出F 是Fe(OH)3,从而得出A 为Fe,“黑色晶体”B
为Fe3O4,继而推出C 为亚铁盐,D 为铁盐,E 为Fe(OH)2。A.A 为Fe,B 为Fe3O4,故A 错误;B.C 为亚铁盐,
D 为铁盐,则C→D 溶液的颜色变化:由浅绿色到黄色,故B 正确;C.④是氯化亚铁变为氯化铁,其离子
方程式:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-, 故C 错误;D.⑤是氯化铁变为氯化亚铁, 其离子方程式:
Fe+2Fe3+===3Fe2+,故D 错误。
2.除去括号中的杂质,并写出反应的离子方程式。
(1)FeCl2(FeCl3),除杂方法: ,
离子方程式: 。
(2)FeCl3(FeCl2),除杂方法: ,
离子方程式: 。
(3)Fe2(SO4)3(FeSO4),除杂方法: ,
离子方程式: 。
(4)FeCl2(Cu2+),除杂方法: ,
离子方程式: 。
(5)CuCl2溶液(FeCl2),除杂方法:
。
答案 (1)加入过量铁粉 2Fe3++Fe===3Fe2+
(2)加入氯水(或通入Cl2) 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
(3)滴加H2O2 2Fe2++H2O2+2H+===2H2O+2Fe3+
(4)加入过量铁粉,过滤 Fe+Cu2+===Cu+Fe2+
(5)先向溶液中加入氧化剂(如H2O2、氯水),然后向混合液中加入CuO 或Cu(OH)2,调pH,促进Fe3+水
解生成Fe(OH)3沉淀,静置过滤
3.硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)是一种重要的食品或饲料添加剂,实验室用严重锈蚀的废铁屑(含有
Fe、Fe2O3)为原料制备硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O),其流程如下:
(1)Fe2O3与稀硫酸反应的离子方程式为
。
(2)溶液A 中加过量铁粉时,反应的离子方程式为 。
(3)若检验溶液B 中不存在Fe3+,可选择的方法是 。
(4)FeSO4·7H2O 晶体应密封保存,主要目的是
。
答案 (1)Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
(2)2Fe3++Fe===3Fe2+、Fe+2H+===Fe2++H2↑ (3)取少量溶液B 于试管中,滴加KSCN 溶液,若溶液不
变红色,说明溶液B 中不存在Fe3+ (4)防止被空气氧化
1.(2022·浙江6 月选考)关于化合物FeO(OCH3)的性质,下列推测不合理的是( )
A.与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O
B.隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O
C.溶于氢碘酸(HI),再加CCl4萃取,有机层呈紫红色
D.在空气中,与SiO2高温反应能生成Fe2(SiO3)3
答案 B
解析 已知化合物FeO(OCH3)中CH3O-带一个单位负电荷,化合物FeO(OCH3)中Fe 的化合价为+3 价,
故
其
与
稀
盐
酸
反
应
生
成
FeCl3
、
CH3OH
、
H2O,
反
应
原
理
为
FeO(OCH3)+3HCl===FeCl3+H2O+CH3OH,A 不合题意;化合物FeO(OCH3)中Fe 的化合价为+3 价,C
为-2 价,若隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O,则不符合电子守恒和原子守恒规律,即不可能生
成FeO、CO2、H2O,B 符合题意;化合物FeO(OCH3)中Fe 为+3 价,故其溶于氢碘酸(HI)生成的Fe3+能
将I-氧化为I2,反应原理为2FeO(OCH3)+6HI===2FeI2+I2+2H2O+2CH3OH,再加CCl4萃取,有机层呈紫
红色,C 不合题意;化合物FeO(OCH3)在空气中高温将生成Fe2O3、CO2和H2O,其中Fe2O3为碱性氧化
物,与酸性氧化物SiO2二者高温反应能生成Fe2(SiO3)3,D 不合题意。
2.(2022·湖南卷)为探究FeCl3的性质,进行了如下实验(FeCl3和Na2SO3溶液浓度均为0.1 mol·L-1)。
实验
操作与现象
①
在5 mL 水中滴加2 滴FeCl3溶液,呈棕黄色;煮沸,溶液变红褐色
②
在5 mL FeCl3溶液中滴加2 滴Na2SO3溶液,变红褐色;再滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色
沉淀
③
在5 mL Na2SO3溶液中滴加2 滴FeCl3溶液,变红褐色;将上述混合液分成两份,一份滴加
K3[Fe(CN)6]溶液,无蓝色沉淀生成;另一份煮沸,产生红褐色沉淀
依据上述实验现象,结论不合理的是( )
A.实验①说明加热促进Fe3+水解反应
B.实验②说明Fe3+既发生了水解反应,又发生了还原反应
C.实验③说明Fe3+发生了水解反应,但没有发生还原反应
D.整个实验说明SO3
2−对Fe3+的水解反应无影响,但对还原反应有影响
答案 D
解析 铁离子的水解反应为吸热反应,加热煮沸可促进水解平衡正向移动,使水解程度加深,生成较
多的氢氧化铁,从而使溶液显红褐色,故A 正确;在5 mL FeCl3溶液中滴加2 滴同浓度的Na2SO3溶液,
根据现象分析可知,Fe3+既发生了水解反应,生成红褐色的氢氧化铁,又被亚硫酸根离子还原,生成亚铁
离子,加入铁氰化钾溶液后,生成蓝色沉淀,故B 正确;实验③中在5 mL Na2SO3溶液中滴加2 滴同浓
度的FeCl3溶液,根据现象分析可知,仍发生铁离子的水解反应,但未发生铁离子的还原反应,即水解反
应比氧化还原反应的速率快,故C 正确;结合三组实验,说明铁离子与亚硫酸根离子混合时,铁离子的
水解反应占主导作用,比氧化还原反应的速率快,因实验证据不足,不能说明亚硫酸根离子对铁离子
的水解作用无影响,事实上,亚硫酸根离子水解显碱性,可促进铁离子的水解反应,故D 错误。
3.(2022·天津卷)氯化铁是重要的化工原料。针对氯化铁的实验室制备方法,回答下列问题:
Ⅰ.FeCl3·6H2O 的制备
制备流程图如下:
(1) 将废铁屑分批加入稀盐酸中, 至盐酸反应完全。判断反应完全的现象为
。
含有少量铜的废铁屑比纯铁屑反应快,原因为
。
(2)操作①所必需的玻璃仪器中,除烧杯外还有 。
(3)检验FeCl3溶液中是否残留Fe2+的试剂是 。
(4)为增大FeCl3溶液的浓度,向稀FeCl3溶液中加入纯Fe 粉后通入Cl2。此过程中发生的主要反应的
离子方程式为
。
(5)操作②为 。
Ⅱ.由FeCl3·6H2O 制备无水FeCl3
将FeCl3·6H2O 与液体SOCl2混合并加热,制得无水FeCl3。已知SOCl2沸点为77 ℃,反应方程式为
FeCl3·6H2O+6SOCl2
FeCl3+6SO2↑+12HCl↑,装置如下图所示(夹持和加热装置略)。
(6)仪器A 的名称为 ,其作用为 。
NaOH 溶液的作用是 。
(7)干燥管中无水CaCl2不能换成碱石灰,原因是
。
(8)由下列结晶水合物制备无水盐,适宜使用上述方法的是 (填序号)。
a.ZnCl2·H2O
b.CuSO4·5H2O
c.Na2S2O3·5H2O
答案 (1)不再有气泡产生 Fe、Cu 在稀盐酸中形成原电池,加快反应速率
(2)漏斗、玻璃棒 (3)K3[Fe(CN)6]溶液
(4)2Fe3++Fe===3Fe2+、2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
(5)在HCl 气流中蒸发浓缩、冷却结晶,过滤、洗涤、干燥得到FeCl3·6H2O 晶体
(6)球形冷凝管 冷凝回流SOCl2 吸收SO2、HCl 等尾气,防止污染空气
(7)碱石灰与SO2、HCl 气体反应,失去干燥作用 (8)a
解析 (1)将废铁屑分批加入稀盐酸中,至盐酸反应完全,由于废铁屑与盐酸反应不断产生气泡,因此
判断反应完全的现象为不再有气泡产生。含有少量铜的废铁屑比纯铁屑反应快,原因为Fe、Cu 在
稀盐酸中形成原电池,加快反应速率。(2)操作①是过滤,所必需的玻璃仪器中,除烧杯外还有玻璃棒、
漏斗。(3)亚铁离子和K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝色沉淀,因此检验FeCl3溶液中是否残留Fe2+的试
剂是K3[Fe(CN)6]溶液。(4)为增大FeCl3溶液的浓度,向稀FeCl3溶液中加入纯Fe 粉后通入Cl2,先是
铁和铁离子反应生成亚铁离子,再是亚铁离子被氯气氧化为铁离子,此过程中发生的主要反应的离子
方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+、2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。(5)操作②是氯化铁溶液到FeCl3·6H2O 晶体,
由于铁离子加热时要发生水解生成氢氧化铁,因此在整个过程中要通入HCl 气体防止铁离子水解,其
操作过程为在HCl 气流中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到FeCl3·6H2O 晶体。(6)根据
图中信息得到仪器A 的名称为球形冷凝管,由于SOCl2沸点为77 ℃,为充分利用SOCl2,不能使其逸
出,因此球形冷凝管的作用为冷凝回流SOCl2。由于二氧化硫、HCl 会逸出污染环境,因此NaOH 溶
液的作用是吸收SO2、HCl 等尾气,防止污染空气。(7)无水CaCl2的作用是防止烧杯中的水蒸气进
入圆底烧瓶,干燥管中无水CaCl2不能换成碱石灰,原因是碱石灰与SO2、HCl 气体反应,失去干燥作
用。(8)根据装置图信息,该装置可以用于制取能水解的盐酸盐晶体,由结晶水合物制备无水盐,适宜
使用题述方法的是a。
基础落实
选择题只有1 个选项符合题意
1.要证明某久置的FeSO4溶液中是否还含有Fe2+,以下最适合的试剂是( )
A.KSCN 溶液
B.BaCl2溶液
C.酸性KMnO4溶液
D.KI 溶液
答案 C
解析 Fe3+遇KSCN 溶液显红色,常用KSCN 溶液来检验Fe3+,无法检验Fe2+,故A 错误;加入BaCl2溶
液,无论是否含有Fe2+,都生成白色沉淀,不能证明是否含有Fe2+,故B 错误;加入酸性KMnO4溶液,可氧
化Fe2+,酸性KMnO4溶液褪色,能证明含有Fe2+,故C 正确;加入KI 溶液,Fe3+与I-反应,Fe2+与I-不反应,
不能证明是否含有Fe2+,故D 错误。
2.要除去氯化铁溶液中少量的氯化亚铁,可行的方法是( )
A.滴加KSCN 溶液
B.通入氯气
C.加入适量铜粉并过滤
D.加入适量铁粉并过滤
答案 B
解析 KSCN 与氯化铁发生反应,不与氯化亚铁反应,A 错误;氯气能将氯化亚铁氧化为氯化铁,B 正确;
铜粉能与氯化铁反应生成氯化亚铁,C 错误;铁粉能与氯化铁反应生成氯化亚铁,D 错误。
3.(2024·黑龙江双鸭山模拟预测)下列由离子检验有关的实验得出的结论正确的是( )
选项
实验
结论
A
溶液X 的焰色试验呈黄色
溶液X 中一定有Na+,一定没有K+
B
取少量溶液Y 于试管中,滴加H2O2溶液后,再滴加
KSCN 溶液,溶液变为红色
溶液Y 中一定有Fe2+,一定没有Fe3+
C
取少量溶液Z,向其中加入少量盐酸酸化的BaCl2
溶液,有白色沉淀产生、无气体生成
溶液Z 中一定有SO4
2−,一定没有CO3
2−
D
取少量溶液W,加入少量淀粉,无明显现象,向其中
加入新制氯水,溶液变蓝
溶液W 中一定有I-,一定没有Fe3+
答案 D
解析 A.观察钾的焰色试验颜色时,要透过蓝色钴玻璃,以滤去黄色的光,故溶液X 的焰色试验呈黄
色不能判断没有K+,A 项错误;B.取少量溶液Y 于试管中,滴加H2O2溶液后,再滴加KSCN 溶液,溶液
变为红色,原溶液中也可能含有Fe3+,B 项错误;C.取少量溶液Z,向其中加入少量盐酸酸化的BaCl2溶
液,有白色沉淀产生、无气体生成,不能说明溶液Z 中一定含有SO4
2−,也可能含Ag+,C 项错误;D.加入
新制氯水后,可使含淀粉的溶液W 变蓝,说明溶液W 中含有I-,I-与Fe3+可发生氧化还原反应,不能大
量共存,D 项正确。
4.已知氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+。若在氯化铁溶液蚀刻铜印刷电路板后所得的溶液里加入过量锌片。
下列说法正确的是( )
A.Fe3+首先反应,转化为Fe
B.反应开始时c(Fe2+)一直减小
C.Fe3+首先反应,转化为Fe2+
D.存在反应:Fe+Cu2+===Fe2++Cu
答案 C
解析 氯化铁溶液蚀刻铜印刷电路板后所得的溶液里含有Fe3+、Cu2+、Fe2+,氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,
锌比铁活泼,加入过量的锌,Fe3+首先反应,生成Fe2+,c(Fe2+) 增大,然后发生反应:Zn+Cu2+===Zn2++Cu,最
后发生反应:Zn+Fe2+===Zn2++Fe,c(Fe2+)减小;所以反应开始时,c(Fe2+)增大,然后又减小,故C 正确。
5.聚合硫酸铁[Fe(OH)SO4]n能用作净水剂(絮凝剂),可由绿矾(FeSO4·7H2O)和KClO3在水溶液中反应
得到。下列说法不正确的是( )
A.KClO3作氧化剂,每生成1 mol [Fe(OH)SO4]n消耗6
n mol KClO3
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
FeSO4
和
KClO3
反
应
生
成
[Fe(OH)SO4]n
的
化
学
方
程
式
为
6nFeSO4+nKClO3+3nH2O===6[Fe(OH)SO4]n+nKCl,根据化学方程式可知,KClO3 作氧化剂,每生成1
mol [Fe(OH)SO4]n消耗n
6 mol KClO3,A 项错误;[Fe(OH)]2+的水解能力小于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)3胶体而净水,C 项正确;比较Fe3+和
[Fe(OH)]2+的水解能力,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。
6.(2024·江西二模)用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO 和少量Fe)制备超顺磁性纳米Fe3O4(平均直径为
25 nm)的流程图如下(所加试剂均过量,部分步骤已省略),下列叙述正确的是( )
A.滤液B 的溶质主要为氯化铁
B.步骤②中发生的反应均为置换反应
C.为防止在步骤⑤中继续氧化亚铁离子,步骤④反应完成后剩余的H2O2需加热除去
D.将步骤⑤得到的纳米Fe3O4均匀分散在水中时,不能产生丁达尔效应
答案 C
解析 A. 滤液B 的溶质主要为氯化亚铁,A 项错误;B. 加入铁粉还原铁离子的反应2Fe3+
+Fe===3Fe2+不是置换反应,铁单质与过量盐酸的反应,属于置换反应,B 项错误;C.为防止H2O2在步骤
⑤中继续氧化亚铁离子,需除去剩余H2O2,C 项正确;D.超顺磁性纳米Fe3O4平均直径为25 nm,其均匀
分散在水中后得到胶体,能产生丁达尔效应,D 项错误。
7.摩尔盐是分析化学中重要的基准物质,其化学式可表示为(NH4)2Fe(SO4)2·xH2O。为测定其结晶水
含量并进一步探究其在惰性气体氛围中的热分解反应过程,现取一定质量的摩尔盐晶体做热重分析,
绘制出如图的热重曲线[已知:(NH4)2SO4分解有N2生成]:
已知:①TG=剩余固体质量
原样品质量×100%;
②摩尔盐在580 ℃下完全分解、得到红棕色固体。
下列说法错误的是( )
A.可用K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液检验摩尔盐中的金属阳离子
B.x=6
C.摩尔盐在580 ℃下完全分解后的气体产物是:N2、SO2、SO3、H2O
D.摩尔盐可作为基准物质用于标定高锰酸钾是因为其性质稳定且摩尔质量大
答案 C
解析 A.摩尔盐中铁元素化合价+2 价,Fe2+与K3[Fe(CN)6](铁氰化钾溶液)反应生成蓝色的铁氰化亚
铁沉淀,可用K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液检验摩尔盐中的金属阳离子Fe2+,A 正确;B.摩尔盐在580 ℃
下完全分解,得到的红棕色固体为Fe2O3,设[(NH4)2Fe(SO4)2·xH2O]为1 mol,则根据铁元素守恒可知,摩
尔盐在580 ℃下完全分解,得到的Fe2O3为0.5 mol,质量为80 g,由图可知,最终TG=100%-9.2%-9.2%-
9.2%-52.0%=20.4%,则最初1 mol 摩尔盐的质量为80 g
20.4 %≈392 g,即摩尔盐的相对分子质量为392,故
18×2+56+96×2+18x=392,解得x=6,B 正确;C.摩尔盐在580 ℃下完全分解后有Fe2O3,Fe2O3中铁元素
是+3 价,气体中SO2中硫元素是+4 价,SO3中硫元素是+6 价,N2氮元素还是0 价,化合价有升高也有降
低,但根据摩尔盐的化学式,化合价升高的总数不可能等于化合价降低的总数,C 错误;D.摩尔盐较稳
定,且摩尔质量大配制标准液时误差小,更适合作标准液,Fe2+能够被酸性高锰酸钾溶液氧化,D 正确。
8.铁是人体必需的微量元素之一,某小组设计实验测定菠菜中铁的含量(mg/100 g,即每100 g 菠菜中
铁元素的质量),实验过程如图所示:
Ⅰ.配制溶液
Ⅱ.测定含量
下列说法正确的是( )
A.灼烧时用到的主要仪器有蒸发皿、三脚架、泥三角、酒精灯
B.配制100 mL 待测液时,若仰视容量瓶上的刻度线,浓度偏高
C.取少量待测液滴加KSCN 溶液,溶液变为红色则含有Fe2+
D.该菠菜中铁的含量为2 800cV mg/100 g
答案 D
解析 100 g 新鲜菠菜灼烧得到菠菜灰,菠菜灰中加入稀硫酸后,过滤得到滤液,滤液加水配成100
mL 待测液;取10.00 mL 待测液,滴加KMnO4溶液至溶液显紫色,将Fe2+完全氧化成Fe3+,并除去还原
性的粒子,过滤、洗涤,加入过量铜粉,将Fe3+还原成Fe2+,用c mol·L-1 KMnO4 溶液滴定Fe2+,消耗
KMnO4溶液V mL。灼烧时用到的主要仪器有坩埚、三脚架、泥三角、酒精灯,不需要蒸发皿,A 项
错误;配制100 mL 待测液时,若仰视容量瓶上的刻度线,所配溶液的体积偏大,浓度偏低,B 项错误;取
少量待测液滴加KSCN 溶液,溶液变为红色则含有Fe3+,不能判断是否含Fe2+,C 项错误;根据5Fe2+
+MnO4
−+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O 和铁元素守恒,10.00 mL 待测液中含铁的物质的量为5×c
mol·L-1×
V
1 000 L= cV
200 mol,100 g 菠菜中含铁的质量为cV
200 mol×56 g·mol−1× 100 mL
10.00 mL
=2.8cV g=2 800cV mg,则该菠菜中铁的含量为2 800cV mg/100 g,D 项正确。
9.(2024·四川甘孜一模)Ⅰ.铁是目前产量最大,使用最广泛的金属。我国目前发现最早的人工冶铁制
品是河南三门峡出土的西周晚期的玉柄铁剑。
(1)在钢铁厂的生产中,炽热的铁水或钢水注入模具之前,模具必须进行充分的干燥处理,请用化学方
程式解释 。
(2)电子工业中常用FeCl3溶液作为“腐蚀液”腐蚀电路铜板。为了检验反应后所得混合溶液中还
有Fe3+, 可选择下列试剂中的 ( 填编号) 进行检验, 现象是
。
A.KSCN 溶液
B.酸性KMnO4溶液
C.新制氯水
Ⅱ.一种用Fe2(SO4)3溶液浸取黄铁矿(主要含FeS2和少量难溶杂质)的流程如图所示。
(3)FeS2晶体中阴阳离子个数比为 。
(4)“浸取”的过程中,加快浸取的速率的方法有
(写出两项),
发生的离子方程式为 。
(5)“操作”如果在实验室里进行,用到的玻璃仪器为 。
(6)从“溶液X”中提取绿矾晶体的操作为加入Fe 粉后,应先浓缩滤液至 ,趁热过滤,取滤液,
,过滤、洗涤、干燥。
答案 (1)3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2
(2)A 溶液变红 (3)1∶1
(4)将黄铁矿粉碎,适当增加Fe2(SO4)3溶液浓度,适当升温,搅拌 FeS2+2Fe3+===3Fe2++2S
(5)烧杯、漏斗、玻璃棒
(6)溶液表面出现晶膜 冷却结晶
解析 (1)在钢铁厂的生产中,炽热的铁水或钢水注入模具之前,模具必须进行充分的干燥处理,是因
为铁和水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气,反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2。(2)Fe3+遇KSCN 溶液变红,为了检验反应后所得混合溶液中还有Fe3+,可选择下列试剂中
的KSCN 溶液进行检验,现象是溶液变红。(3)FeS2晶体由Fe2+、S2
2−构成,阴阳离子个数比为1∶1。
(4)根据影响反应速率的因素,“浸取”的过程中,加快浸取的速率的方法有将黄铁矿粉碎,适当增加
Fe2(SO4)3溶液浓度,适当升温,搅拌等;Fe3+把FeS2氧化为S 沉淀,Fe3+被还原为Fe2+,发生反应的离子方
程式为FeS2+2Fe3+===3Fe2++2S。(5)“操作”为过滤,如果在实验室里进行,用到的玻璃仪器为烧杯、
漏斗、玻璃棒。(6)从“溶液X”中提取绿矾晶体的操作为加入Fe 粉后,把Fe3+还原为Fe2+,先浓缩滤
液至溶液表面出现晶膜,趁热过滤,取滤液,冷却结晶,过滤、洗涤、干燥。
能力提升
10.(2024·广东江门一模)实验室用NaHCO3和FeSO4溶液制备碳酸亚铁的装置如图所示(夹持装置已
省略),三颈烧瓶中产生白色沉淀及无色气体。下列说法不正确的是( )
A.装置甲产生CO2可排除装置中的空气
B.装置乙中盛装的试剂为饱和Na2CO3溶液
C.装置丙中发生反应的离子方程式:Fe2++2HCO3
−===FeCO3↓+CO2↑+H2O
D.反应结束后,将丙中反应液静置、过滤、洗涤、干燥,可得到碳酸亚铁
答案 B
解析 A.装置甲产生CO2可排除装置中的空气,开始时应先通一段时间CO2排尽装置中的空气防止
FeCO3被氧化,A 正确;B.CO2经过乙饱和碳酸氢钠溶液除去HCl,而不是饱和碳酸钠,B 错误;C.丙中
NaHCO3与Fe2+反应生成FeCO3同时生成二氧化碳、水,Fe2++2HCO3
−===FeCO3↓+CO2↑+H2O,C 正确;
D.丙中碳酸亚铁为沉淀,故反应后将丙中反应液静置、过滤、洗涤、干燥,可得到碳酸亚铁,D 正确。
11.某化学实验小组设计如下实验探究Zn 与溶液中Fe3+发生反应的原理。
实验
试剂
现象
Ⅰ
2 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3 溶液、过
量锌粉
黄色溶液很快变浅,接着有无色气泡产生,固体中未检出
铁单质
Ⅱ
2
mL
1
mol·L-1
FeCl3 溶液
(pH≈0.70)、过量锌粉
很快有大量气体产生,出现红褐色浑浊,30 min 左右产生
红褐色沉淀,溶液颜色变浅,产生少量铁单质
下列说法错误的是( )
A.实验Ⅰ说明Fe3+被还原为Fe2+
B.可用酸性高锰酸钾溶液检验实验Ⅰ得到的溶液中含有Fe2+
C.实验Ⅱ发生了置换反应和复分解反应
D.实验说明Fe3+、H+与锌的反应与离子浓度有关
答案 B
解析 实验Ⅰ黄色溶液很快变浅,固体中未检验出铁单质,说明Fe3+被还原为Fe2+,选项A 正确;FeCl3
溶液中的Cl-也能被酸性高锰酸钾溶液氧化,会干扰Fe2+的检验,故不能用酸性高锰酸钾溶液检验实
验Ⅰ得到的溶液中含有Fe2+,选项B 错误;向FeCl3 溶液中加入过量锌粉,很快有大量气体产生,是
FeCl3水解产生的盐酸与锌粉反应产生氯化锌和氢气,反应为置换反应;出现红褐色浑浊,是FeCl3水
解生成氢氧化铁,属于复分解反应;产生少量铁单质,是锌置换出铁,属于置换反应,选项C 正确;根据实
验可知,实验开始时Fe3+浓度较大,先与锌发生氧化还原反应生成氯化锌和氯化亚铁,当Fe3+浓度较低,
H+浓度较大时,H+与锌反应生成锌盐和氢气,故实验说明Fe3+、H+与锌的反应与离子浓度有关,选项D
正确。
12.高铁酸钾是一种重要的绿色净水剂,具有净水和消毒双重功能。某课外学习小组设计如图所示方
案制备高铁酸钾。下列说法不正确的是( )
A.高铁酸钾中铁元素的化合价为+6,具有强氧化性
B.反应2Fe3++3ClO-+10OH-===2FeO4
2−+3Cl-+5H2O 中,生成2 mol FeO4
2−时,转移4 mol 电子
C.制备高铁酸钾的化学方程式为2KOH+Na2FeO4===K2FeO4↓+2NaOH,根据复分解反应原理,高铁酸
钠的溶解度大于高铁酸钾的溶解度
D.明矾、硫酸铁、高铁酸钾都能净水,但净水原理不完全相同
答案 B
解析 K2FeO4中K 为+1 价、O 为-2 价,由化合价代数和为0 可知Fe 为+6 价,化合价处于较高价态具
有强氧化性,故A 正确;反应2Fe3++3ClO-+10OH-===2FeO4
2−+3Cl-+5H2O 中,Fe 元素从+3 价升高为+6
价, 则生成2 mol FeO4
2−时, 转移6 mol 电子, 故B 错误; 根据复分解反应原理, 反应
2KOH+Na2FeO4===K2FeO4↓+2NaOH 能进行说明生成了更难溶的物质,所以高铁酸钠的溶解度大于
高铁酸钾的溶解度,故C 正确;高铁酸钾具有强氧化性,可用于杀菌消毒,还原生成的铁离子水解生成
氢氧化铁胶体,具有吸附性,可吸附水中悬浮物聚沉以达到净水的目的,而明矾、硫酸铁只能作净水
剂,故D 正确。
13.已知三氯化铁的熔点为306 ℃,沸点为315 ℃,易溶于水并且有强烈的吸水性,能吸收空气里的水
分而潮解。某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物做了如下探究实验。
(1)装置的连接顺序为 。
(2)饱和食盐水的作用是 。
(3)反应一段时间后熄灭酒精灯,冷却后将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中,
加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡),充分反应后,进行如下实验:
固体混合物
淡黄色溶液
淡红色溶液
深红色溶液
红色褪
去
①淡黄色溶液中加入试剂
X 生成淡红色溶液的离子方程式为
。
②淡红色溶液中加入过量
H2O2
后溶液红色加深的原因是
。
(4)已知红色褪去的同时有气体生成,经检验为O2。该小组同学对红色褪去的原因进行探究。
①取褪色后的溶液三份,第一份滴加FeCl3溶液无明显变化;第二份滴加试剂X,溶液出现红色;第三份
滴加稀盐酸和BaCl2溶液,产生白色沉淀。
②另取同物质的量浓度的FeCl3溶液滴加2 滴试剂X,溶液变红,再通入O2,无明显变化。
实验①说明 ;
实验②的目的是 ;
得出结论: 。
答案 (1)a→g→h→d→e→b→c→f
(2)除去氯气中的氯化氢气体
(3)①Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3 ②双氧水将Fe2+氧化成Fe3+,使Fe(SCN)3增多
(4)SCN-发生了反应而不是Fe3+发生了反应 排除H2O2分解产生的O2氧化SCN-的可能 H2O2将
SCN-氧化成SO4
2−
解析 (1)浓硫酸具有吸水性,能作氯气的干燥剂,碱石灰具有碱性而吸收氯气,饱和食盐水吸收氯化
氢且能抑制氯气溶解,装置排列顺序为气体的制取→洗气→干燥→氯气和铁的反应→尾气处理,所以
装置连接顺序为a→g→h→d→e→b→c→f。(3)①Fe3+和KSCN 反应生成络合物硫氰化铁而使溶液
呈红色,离子方程式为Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3。(4)根据①滴加FeCl3溶液无明显变化,说明SCN-发
生了反应而不是Fe3+发生了反应,滴加稀盐酸和BaCl2溶液,产生白色沉淀,说明生成了SO4
2−;根据②
另取同物质的量浓度的FeCl3溶液滴加2 滴试剂X,溶液变红,再通入O2,无明显变化,说明O2不能氧
化SCN-,所以氧化SCN-的为双氧水。
14.(2022· 河北改编) 以焙烧黄铁矿FeS2( 杂质为石英等) 产生的红渣为原料制备铵铁蓝
Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)红渣的主要成分为 (填化学式);滤渣①的主要成分为 (填化学式)。
(2)黄铁矿研细的目的是 。
(3)还原工序中,不生成S 单质的反应的化学方程式为 。
(4)工序①的名称为 ,所得母液循环使用。
(5)沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe 的化合价为 ,氧化工序发生反应的离子
方程式为 。
(6)若用还原工序得到的滤液制备Fe2O3·xH2O 和(NH4)2SO4,所加试剂为 和 (填化学
式,不引入杂质)。
答案 (1)Fe2O3、SiO2 SiO2
(2)增大反应物的接触面积,加快反应速率,使反应更充分
(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O
15FeSO4+8H2SO4
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(5)+2 6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ClO3
−
6Fe(NH4)Fe(CN)6+Cl-+3H2O+6NH3↑
(6)O2(合理即可)和NH3·H2O(或NH3)
