2022版高考化学一轮复习-专题3-金属及其化合物-第2单元-铁的获取及应用学案.doc

2022版高考化学一轮复习 专题3 金属及其化合物 第2单元 铁的获取及应用学案

2022版高考化学一轮复习 专题3 金属及其化合物 第2单元 铁的获取及应用学案

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- 22 -

第二单元　铁的获取及应用
[课标解读]　
1.掌握铁及铁的重要化合物的主要性质及应用。　
2.了解铁及其重要化合物的制备方法。　
3.了解Fe2＋、Fe3＋的检验方法及相互转化。

　铁的单质、氧化物及氢氧化物

知识梳理
1．铁的位置、存在和物理性质

2．铁单质的化学性质
铁单质性质活泼，有较强的还原性。
(1)与非金属单质的反应

(2)与水的反应
常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
(3)与酸的反应
①与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
②与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应无H2产生。
(4)与某些盐溶液的反应
①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。
②与FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
[辨易错]
(1)铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。 (　　)
(2)Fe与少量Cl2反应生成FeCl2，与足量Cl2反应生成FeCl3。 (　　)
(3)浓硫酸可以用铁制容器贮存，是因为常温下Fe与浓硫酸不反应。 (　　)
(4)1 mol Fe与足量水蒸气高温充分反应，转移电子数为3NA。 (　　)
[答案]　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×
3．铁的氧化物和氢氧化物
(1)铁的三种典型氧化物
①物理性质
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
—
铁红
磁性氧化铁
色、态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
溶解性
难溶于水
难溶于水
难溶于水
铁的价态
＋2价
＋3价
＋2价、＋3价
②化学性质
a．FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。
b．FeO不稳定，在空气中受热生成Fe3O4，其化学方程式为6FeO＋O22Fe3O4。
注意：Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有的铁显＋2价，的铁显＋3价。
(2)铁的氢氧化物的性质与制备

Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色、状态
白色固体
红褐色固体
与H＋
反应
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
受热分解
—
2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
制法
可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
可溶性铁盐与碱溶液反应：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，反应的方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
[辨易错]
(1)Fe3O4与任何酸溶液反应均生成亚铁盐和铁盐。 (　　)
(2)因为Fe(OH)2具有强还原性，实验室制备Fe(OH)2时要避免与空气接触。 (　　)
(3)Fe(OH)3溶于HI溶液的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O。 (　　)
(4)向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁。 (　　)
[答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×
知识应用
1．市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的还原性铁粉，可以治疗缺铁性贫血，其原理为______________________ (用离子方程式表示)。
[答案]　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2．铁制品在潮湿的空气中易生锈，铁锈的主要成分是__稀盐酸可以除去铁锈，其化学方程式为___________________________________________
______________________________________________________________。
[答案]　Fe2O3　Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O
3．钢铁生产中，炽热的钢铁水注入模具前，模具进行充分干燥，原因是______________________________________________(写化学方程式)。
[答案]　3Fe＋4H2O(g)高温,Fe3O4＋4H2

命题点1　铁及氧化物、氢氧化物的性质及应用
1．我国清代《本草纲目拾遗》中叙述了“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁丝，……日久起销，用刀刮其销，……，所刮下之销末，名铁线粉”。这里的“铁线粉”是指(　　)
A．Fe　　　　 B．FeCl3
C．FeO D．Fe2O3
[答案]　D
2．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↑＋2H2O
B．Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
C．Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
D．3Fe(OH)2＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O
B　[Fe3O4中的＋2价Fe与HNO3反应生成Fe3＋，不存在Fe2＋，B项不正确。]
3．(2020·望都模拟)“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能是 (　　)
A．土壤中含有铁粉、二氧化锰等
B．黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是添加了红色耐高温染料
C．土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色Cu
D．土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3
D　[A项，土壤中不含铁粉；B项，黑砖瓦中含有C、Fe3O4、FeO等，红砖瓦含有Fe2O3；C项，煅烧生成的红色物质是Cu2O，不是Cu。]
4．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，则这种铁的氧化物为(　　)
A．Fe3O4 B．Fe2O3
C．FeO D．以上都不是
C　[n(CO2)＝n(CaCO3)＝n(CO)＝n(O)＝ mol＝0.04 mol，n(Fe)＝＝0.04 mol，n(Fe)∶n(O)＝1∶1，该氧化物为FeO。]

(1)Fe与一般酸反应时只生成Fe2＋，与氧化性酸(HNO3)反应时Fe少量生成Fe3＋，Fe过量生成Fe2＋。
(2)Fe与浓硫酸、浓硝酸作用时常温钝化(形成致密氧化膜)，加热可以持续反应。
(3)Fe3O4中Fe有＋2、＋3价，但属于纯净物。
命题点2　Fe与HNO3反应的定量关系

Fe与稀硝酸反应有关计算
(1)此类计算涉及三个守恒：电子守恒、氮原子守恒、电荷守恒。
(2)铁与稀硝酸反应
随着两者量的不同，生成氧化产物亦不同，可用讨论的方法确定。
①Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
②Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2
①×2＋②可得
③3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

5．把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，若反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO，下列说法正确的是(　　)
A．反应后生成的盐只为Fe(NO3)3
B．反应后生成的盐只为Fe(NO3)2
C．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为1∶3
D．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为3∶1
C　[由于铁的物质的量为＝0.4 mol，所以在反应的过程中它失去的电子数应介于0.8 mol(此时只产生Fe2＋)和1.2 mol(此时只产生Fe3＋)之间，又产生0.3 mol NO2和0.2 mol NO，即反应过程中硝酸得到的电子物质的量为0.3 mol×(5－4)＋0.2 mol×(5－2)＝0.9 mol，所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2，设前者的物质的量为x，后者的物质的量为y，则由铁原子守恒可得x＋y＝0.4 mol，由得失电子守恒得3x＋2y＝0.9 mol，解得x＝0.1 mol，y＝0.3 mol。]
6．向一定量的铁粉中逐滴滴加稀硝酸，得到金属阳离子与所加硝酸的物质的量的关系如图所示。

Ⅰ对应金属阳离子为________，Ⅱ对应金属阳离子为________，c、b两点的数值比为________。
[解析]　开始时Fe过量生成Fe2＋，后期Fe2＋被HNO3氧化为Fe3＋。
3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
3 mol　8 mol
Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
3 mol　12 mol
故Fe一定时消耗HNO3的物质的量之比为2∶3，即c、b两点的数值比为2∶3。
[答案]　Fe2＋　Fe3＋　2∶3
命题点3　Fe(OH)2的性质与制备
7．下列各图中能用于制备Fe(OH)2的装置是________(填序号)。

(1)若用②装置制备，简述制备原理与操作为__________________________
_____________________
(2)⑤中的苯能否用CCl4替换________，理由是：__________________
______________________________________________________________。
(3)若用④制备，试管中的现象为______________，有关化学方程式为__________________________________________________。
[解析]　因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要制备Fe(OH)2，就要排出装置中的氧气或空气。①、②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)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成Fe(OH)2，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由于空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能制备Fe(OH)2。
[答案]　①②③⑤
(1)铁与稀硫酸反应产生氢气，让氢气赶尽装置内空气，当B中导管处氢气纯净，关闭止水夹a，FeSO4溶液被压入在氢气保护下的NaOH溶液中
(2)否　CCl4比FeSO4溶液的密度大，不在上层，无法隔绝空气
(3)生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色　FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

Fe(OH)2制备的三种思维方法
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。
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。
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)。
总之：Fe(OH)2制备的关键
①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质；
②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭隔绝空气的体系中。
　铁盐与亚铁盐

知识梳理
1．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
样品溶液溶液变血红色，证明含有Fe3＋
方法2
样品溶液产生红褐色沉淀，证明含有Fe3＋
注意：①Fe2＋的检验方法3最灵敏且无干扰，Fe3＋的检验方法1最灵敏且无干扰。
②方法1检验Fe2＋应先向样品溶液中加KSCN溶液后加氧化剂，且氧化剂加入量不宜过多(如氯水、H2O2等可能氧化SCN－)。
③用酸性KMnO4检验Fe2＋一定要注意其他还原性离子的干扰(如Cl－等)。
[深思考]
如何证明Fe3O4中含＋2、＋3价铁元素？
[答案]　方法1：取Fe3O4少许于试管中加入足量稀硫酸充分溶解得到溶液，取少量溶液加入KSCN溶液，溶液变血红，证明含＋3价铁，另取少量溶液加入KMnO4溶液，紫色褪去，证明含＋2价铁。
方法2：取少量Fe3O4于试管中加入足量稀盐酸充分溶解得到溶液。取少许溶液加入KSCN溶液，溶液变血红，证明含＋3价铁；另取少许溶液加入K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀生成，证明含＋2价铁。
2．亚铁盐和铁盐的主要性质及应用
(1)亚铁盐的氧化性和还原性
含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，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：Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋。
②还原性：
a．向FeSO4溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入氯水(或通入Cl2)，若溶液变血红色，证明Fe2＋具有还原性。反应原理用离子方程式表示为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
b．向FeSO4溶液中滴入双氧水，溶液变黄，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
c．向FeSO4溶液中滴加少量酸性KMnO4溶液，若溶液紫红色褪去，证明Fe2＋具有还原性。反应原理用离子方程式表示为MnO＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。
(2)铁盐的氧化性
含Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋具有较强的氧化性。
①向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入过量活泼金属(如Fe)，若溶液血红色褪去，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
②向FeCl3溶液中加入淀粉KI溶液，若溶液变成蓝色，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe3＋＋2I－I2＋2Fe2＋。
③向FeCl3溶液中通入H2S气体，若出现黄色浑浊，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理为2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。
④写出用氯化铁溶液蚀刻印刷电路板发生反应的离子方程式：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
(3)亚铁盐与铁盐的水解

[辨易错]
(1)将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，溶液变血红，说明Fe(NO3)2晶体已氧化变质。 (　　)
(2)配制FeCl3溶液时，为了防止FeCl3水解，可将FeCl3先溶于稀硝酸中。 (　　)
(3)除去CaCl2溶液中的Fe3＋，可加入过量CaCO3，调节pH。 (　　)
(4)制备无水FeCl3时，可将FeCl3溶液蒸干即可得到。 (　　)
[答案]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
知识应用
1．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]　生成蓝色沉淀　3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓　血红　不能，滤液中的Fe2＋，加入稀硝酸后生成Fe3＋，干扰Fe3＋检验
2．设计方案：除去MgSO4溶液中Fe2＋。(写出流程图)

命题点1　亚铁盐、铁盐的性质及检验
1．(2020·济南质检)将0.2 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1 Fe2(SO4)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＋＋I2的是(　　)
A．向混合液中滴入KSCN溶液，溶液变血红色
B．向混合液中滴入AgNO3溶液，有黄色沉淀生成
C．向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀生成
D．向混合液中滴入淀粉溶液，溶液变蓝色
A　[根据I－和Fe3＋的物质的量可知I－过量Fe3＋少量，若是可逆反应，Fe3＋仍存在，可通过检验Fe3＋说明反应为可逆反应。]
2．(2020·长沙模拟)在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且a＞c，则下列说法正确的是(　　)
A．残余固体是铜和铁
B．最后得到的溶液中一定含有Cu2＋
C．将残余固体加入稀硫酸中，有气泡产生
D．最后得到的溶液中可能含有Fe3＋
B　[因为a＞c，说明b g铁完全反应，溶液中含Cu2＋、Fe2＋，不含Fe3＋。]
命题点2　铁的重要化合物的制备探究
3．(2020·江苏高考，T19)实验室由炼钢污泥(简称铁泥，主要成分为铁的氧化物)制备软磁性材料α­Fe2O3。其主要实验流程如下：

(1)酸浸。用一定浓度的H2SO4溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件不变，实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有________(填序号)。
A．适当升高酸浸温度
B．适当加快搅拌速度
C．适当缩短酸浸时间
(2)还原。向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉，使Fe3＋完全转化为Fe2＋。“还原”过程中除生成Fe2＋外，还会生成________(填化学式)；检验Fe3＋是否还原完全的实验操作是_________________。
(3)除杂。向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液，使Ca2＋转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低，将会导致CaF2沉淀不完全，其原因是_______________[Ksp(CaF2)＝5.3×10－9，Ka(HF)＝6.3×10－4]。
(4)沉铁。将提纯后的FeSO4溶液与氨水­NH4HCO3混合溶液反应，生成FeCO3沉淀。
①生成FeCO3沉淀的离子方程式为_________________________
___________________________________________________。
②设计以FeSO4溶液、氨水­NH4HCO3混合溶液为原料，制备FeCO3的实验方案：_________________________[FeCO3沉淀需“洗涤完全”，Fe(OH)2开始沉淀的pH＝6.5]。
[解析]　(1)适当升高酸浸温度、适当加快搅拌速度，均可以加快铁泥的溶解，即提高铁元素的浸出率。(2)“酸浸”时，H2SO4过量，加入过量铁粉，除生成Fe2＋外，还会产生H2。Fe3＋与KSCN反应所得溶液呈血红色，当加入KSCN溶液观察不到血红色，则说明Fe3＋已完全被还原为Fe2＋。(3)当c(Ca2＋)·c2(F－)↓＋NH＋H2O或Fe2＋＋HCO＋NH3===FeCO3↓＋NH。②用FeSO4和氨水­NH4HCO3混合溶液反应生成FeCO3，若pH大于6.5，则会生成Fe(OH)2沉淀，故需要控制pH不大于6.5；对生成的FeCO3用蒸馏水洗涤2～3次；因FeCO3表面会附着有SO，若用盐酸酸化的BaCl2溶液检验不出SO，则说明FeCO3已洗涤干净。
[答案]　(1)AB　(2)H2　取少量清液，向其中滴加几滴KSCN溶液，观察溶液颜色是否呈血红色　(3)pH偏低形成HF，导致溶液中F－浓度减小，CaF2沉淀不完全　(4) ①Fe2＋＋HCO＋NH3·H2O===FeCO3↓＋NH＋H2O或Fe2＋＋HCO＋NH3===FeCO3↓＋NH　②在搅拌下向FeSO4溶液中缓慢加入氨水­NH4HCO3混合溶液，控制溶液pH不大于6.5；静置后过滤，所得沉淀用蒸馏水洗涤2～3次；取最后一次洗涤后的滤液，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，不出现白色沉淀

　铁的不同价态化合物的转化及应用

铁是一种典型的变价金属，相应的化合物很多。化合价有＋2、＋3、＋6价，其中＋2、＋3价最为常见，＋6价存在于高铁酸盐中(如K2FeO4)，不同价态的物质在一定条件下可以转化，实现人类需要的物质。此专题很好体现了“变化观念与平衡思想、科学态度与社会责任”的核心素养。

[价态——物质类别坐标]
下图是铁的常见价态与物质的对应关系图

[应用体验]
根据上图示，回答下列问题：
(1)写出Fe―→Fe3O4的两个化学方程式_______，__________。
(2)除去FeCl2溶液中的Fe3＋，可用试剂________，离子方程式为_________________________________________________________。
(3)写出Fe2＋Fe3＋的离子方程式_____________________
_______________________________________________________。
(4)制备Fe(OH)2要隔绝空气的原因是___________________________
________________________________________________________。
(5)在强碱性条件下，Fe3＋可被ClO－氧化为FeO，转化的离子方程式为____________________________________________________________。
(6)高铁酸钾净水原理是_______________________________________
_______________________________________________________
(7)总结：使Fe2＋转化为Fe3＋的试剂有________，使Fe3＋转化为Fe2＋的试剂有_____________________________________________。
[答案]　(1)3Fe＋2O2Fe3O4　3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(2)Fe　Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(3)5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
(4)Fe(OH)2极易被空气中的O2氧化为Fe(OH)3
(5)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O
(6)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
(7)MnO、ClO－、NO(H＋)、H2O2、O2、Cl2、Br2　I－、S2－、HS－、H2S、SO、H2SO3、SO2、Cu、Fe等

1．下列除杂的操作不正确的是 (　　)
A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤
B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤
C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量锌粉充分反应后过滤
D．CaCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CaCO3充分反应后过滤
C　[FeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，加入Mg与H＋反应，平衡右移，使Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，A正确；加入过量铁粉，FeCl3与Fe反应生成FeCl2而达到除杂的目的，B正确；C项中加入足量锌粉，Cu2＋、Fe3＋均与Zn反应，不符合除杂要求，错误；先用H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl3的水解，加入CaCO3与H＋反应将Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，D正确。]
2．(2021·江苏新高考适应性考试，T8)由制铝工业废渣(主要含Fe、Ca、Si、Al等的氧化物)制取聚合硫酸铁铝净水剂的流程如下。

下列有关说法不正确的是(　　)
A．控制适当反应温度并不断搅拌，有利于提高铁、铝浸取率
B．Al2O3与稀硫酸反应的离子方程式：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
C．滤液中主要存在的阳离子有：H＋、Fe2＋、Ca2＋、Al3＋
D．聚合硫酸铁铝水解形成的胶体具有吸附作用
C　[A．控制适当反应温度并不断搅拌，可以加快反应速率，充分反应，有利于提高铁、铝浸取率，故A正确；B．Al2O3与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，离子方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，故B正确；C．双氧水会将亚铁离子氧化，所以滤液中主要存在的阳离子没有Fe2＋，而是Fe3＋，故C错误；D．聚合硫酸铁铝水解可以生成氢氧化铝和氢氧化铁胶体，胶体表面积较大，具有吸附作用，故D正确；综上所述答案C。]
3．高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效多功能的消毒剂，主要用于饮用水消毒处理。如图是某实验小组模拟工业上以硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2，还含少量Fe3O4、Al2O3、MgO等)和Cl2、NaOH溶液等为原料制备高铁酸钾的流程。

已知：FeO在强碱性溶液中稳定存在。
回答下列有关问题：
(1)向“反应器Ⅰ”内的硫铁矿烧渣中加入稀硝酸的目的是____________。
稀硝酸可以用________(填标号)代替。
a．稀硫酸
b．稀盐酸
c．稀硫酸和过氧化氢的混合液
d．NaOH溶液
(2)“操作1”与“操作2”相同，用到的玻璃仪器有烧杯、______________，“滤渣”主要成分的化学式是________。
(3)“反应器Ⅱ”中加入NaOH溶液，通入Cl2的目的是
__________________________________________________________。
(4)“反应器Ⅲ”中生成FeO的离子方程式是__________________
________________________________________________________。
(5)在“反应器Ⅳ”中加入饱和KOH溶液析出K2FeO4，则下列属于K2FeO4溶解度曲线的是_____填“X”或“Y”)。

[解析]　(1)稀硝酸除溶解硫铁矿中的金属氧化物外，还有氧化剂的作用，可将＋2价Fe转化为＋3价Fe。c项中稀硫酸起到酸的作用，H2O2起到氧化剂的作用，c项正确。(2)“操作1”和“操作2”均为过滤，需烧杯、漏斗、玻璃棒等玻璃仪器。经“操作1”后的滤液中含Mg2＋、Fe3＋、Al3＋，在“反应器Ⅲ”中＋3价Fe转化为FeO，Al3＋转化为AlO，则经“操作2”过滤后的“滤渣”的主要成分是Mg(OH)2。(3)“反应器Ⅱ”中通入Cl2，与NaOH溶液反应生成NaClO，作为氧化剂，可将＋3价Fe转化为＋6价Fe以制备FeO。(4)碱性条件下，NaClO将Fe3＋氧化为FeO，反应的离子方程式是2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。(5)Na2FeO4能转化为K2FeO4，说明前者溶解度大，则题图中K2FeO4的溶解度曲线是Y。
[答案]　(1)使金属氧化物转化为金属阳离子，将＋2价Fe转化为＋3价Fe　c
(2)漏斗、玻璃棒　Mg(OH)2
(3)制备氧化剂NaClO
(4)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O
(5)Y

[真题验收]
1．(2020·山东学业水平等级考试，T9)以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下：

已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是(　　)
A．浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O
B．浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C．流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl
D．分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
B　[结合题中流程图可知浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O，A项正确；浸出可以在较高温度下进行，促进NH4Cl水解和NH3的逸出，但沉镁时应在低温下进行，以减弱氨水分解，B项错误；结合流程图可知浸出得到的NH3可转化为氨水，用于沉镁，滤液中含有过量的NH4Cl，可用于浸出时的反应液，故该流程中NH3和NH4Cl可循环使用，C项正确；本流程中分离Mg2＋时，Al3＋、Fe3＋转化为沉淀，是利用了它们氢氧化物的Ksp不同，D项正确。]
2．(2020·全国卷Ⅰ，T27)为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。

回答下列问题：
(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.10 mol·L－1 FeSO4溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、____________(从下列图中选择，写出名称)。

(2)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择________作为电解质。
阳离子
u∞×108/(m2·
s－1·V－1)
阴离子
u∞×108/(m2·
s－1·V－1)
Li＋
4.07
HCO
4.61
Na＋
5.19
NO
7.40
Ca2＋
6.59
Cl－
7.91
K＋
7.62
SO
8.27
(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入________电极溶液中。
(4)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 mol·L－1。石墨电极上未见Fe析出可知，石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝________。
(5)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为__，铁电极的电极反应式为__________________。因此，验证了Fe2＋氧化性小于________、还原性小于________。
(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是___________________________________________________________
_______________________________
[解析]　(1)利用固体配制一定物质的量浓度的溶液时需要用托盘天平称量固体，用烧杯溶解固体，用量筒量取蒸馏水。(2)根据盐桥中阴、阳离子不能参与反应，及Fe3＋＋3HCO===Fe(OH)3↓＋3CO2↑、Ca2＋＋SO===CaSO4↓，可排除HCO、Ca2＋，再根据FeSO4溶液显酸性，而NO在酸性溶液中具有氧化性，可排除NO。最后根据阴、阳离子的电迁移率应尽可能地接近，知选择KCl作盐桥中电解质较合适。(3)电子由负极流向正极，结合电子由铁电极流向石墨电极，可知铁电极为负极，石墨电极为正极。盐桥中的阳离子流向正极(石墨电极)溶液中。4)由题意知负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，则铁电极溶液中c(Fe2＋)增加0.02 mol·L－1时，石墨电极溶液中c(Fe2＋)增加0.04 mol·L－1，故此时石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝0.09 mol·L－1。(5)石墨电极的电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，铁电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故验证了氧化性：Fe3＋>Fe2＋，还原性：Fe>Fe2＋。(6)该活化反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，故通过检验Fe3＋可说明活化反应是否完成，具体操作为取少量活化反应后的溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液不变血红色，则说明活化反应已完成。
[答案]　(1)烧杯、量筒、托盘天平
(2)KCl　(3)石墨
(4)0.09 mol·L－1
(5)Fe3＋＋e－===Fe2＋　Fe－2e－===Fe2＋　Fe3＋　Fe
(6)取少量溶液，滴入KSCN溶液，不出现血红色
3．(2019·全国卷Ⅰ，节选)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：

回答下列问题：
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是___________
__________________________
(2)步骤③中选用足量的H2O2，理由是__________。分批加入H2O2，同时为了____________，溶液要保持pH小于0.5。
(3)步骤⑤的具体实验操作有_________________，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
[解析]　(1)铁屑表面的油污可以用热的氢氧化钠溶液洗涤，然后用蒸馏水洗净。
(2)铁与硫酸反应后生成硫酸亚铁，加入足量的过氧化氢溶液将亚铁离子氧化为铁离子，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。Fe3＋在水中易水解生成氢氧化铁沉淀，为了抑制Fe3＋水解，溶液要保持较强的酸性，使用H2O2的优点是不引入新的杂质。
(3)硫酸铁溶液与固体硫酸铵反应生成硫酸铁铵，为了从溶液中得到硫酸铁铵应将溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸铁铵晶体。
[答案]　(1)碱煮水洗　(2)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入杂质　防止Fe3＋水解　(3)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
[新题预测]
某小组用实验1验证FeCl3与Cu的反应，观察到有白色沉淀产生，决定对其进行深入探究。
实验1

资料：ⅰ.CuSCN、CuCl均为难溶于水的白色固体。
ⅱ.SCN－被称为拟卤素离子，性质与卤素离子相似；(SCN)2的性质与卤素单质的相似。
ⅲ.Cu＋C