2024高考一輪復(fù)習(xí) 第三章 金屬及其化合物 第三節(jié)　鐵及其重要化合物（105張PPT）

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第三章金屬及其化合物

第三節(jié)鐵及其重要化合物

1.結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解鐵及其重要化合物的主要性質(zhì)，了解其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。

2.結(jié)合實(shí)例認(rèn)識鐵及其化合物性質(zhì)的多樣性，了解通過化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，認(rèn)識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要價值。

目錄

CONTENTS

1.夯實(shí)·必備知識

2.突破·關(guān)鍵能力

3.形成·學(xué)科素養(yǎng)

4.體現(xiàn)·核心價值

5.評價·核心素養(yǎng)

01

夯實(shí)·必備知識

考點(diǎn)一鐵的單質(zhì)、氧化物和氫氧化物

1.鐵（1）位置與物理性質(zhì)

（2）化學(xué)性質(zhì)：比較活潑，常表現(xiàn)變價，重要化學(xué)反應(yīng)為

2.鐵的氧化物

（1）物理性質(zhì)

化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4

俗稱—鐵紅磁性氧化鐵

顏色狀態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體

鐵的價態(tài)＋2價＋3價＋2價、＋3價

鐵紅

磁性氧化鐵

紅棕色粉末

＋2價

＋3價

＋2價、＋3價

（2）化學(xué)性質(zhì)

①FeO、Fe2O3、Fe3O4分別與鹽酸反應(yīng)的離子方程式：FeO＋2H＋Fe2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋2Fe3＋＋3H2O、Fe3O4＋8H＋2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。

Fe3O4＋8H＋2Fe3＋＋Fe2＋＋

4H2O

②FeO與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：

3FeO＋10HNO3（?。?Fe（NO3）3＋NO↑＋5H2O。

③FeO、Fe2O3分別與HI溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：

FeO＋2HIFeI2＋H2O、Fe2O3＋6HI2FeI2＋I(xiàn)2＋3H2O。

3FeO＋10HNO3（?。?Fe（NO3）3＋NO↑＋5H2O

FeO＋2HIFeI2＋H2O

3.鐵的氫氧化物（是離子反應(yīng)的寫離子方程式）

化學(xué)式Fe（OH）2Fe（OH）3

顏色狀態(tài)白色固體紅褐色固體

與鹽酸反應(yīng)

受熱分解—

白色固體

紅褐色固體

Fe（OH）2＋2H＋

Fe2＋＋2H2O

Fe（OH）3＋3H＋Fe3＋＋

3H2O

化學(xué)式Fe（OH）2Fe（OH）3

制法

二者的關(guān)系Fe2＋＋2OH－Fe

（OH）2↓

Fe3＋

＋3OH－

Fe（OH）3↓

白

灰綠

紅褐

4Fe（OH）2＋O2＋

2H2O4Fe（OH）3

1.下列有關(guān)鐵及其化合物的說法中不正確的是（）

A.工業(yè)上在高溫下用CO還原含F(xiàn)e2O3的鐵礦石煉鐵

B.鐵在純氧中燃燒或高溫下和水蒸氣反應(yīng)均能得到Fe3O4

C.工業(yè)上可用鐵制容器儲存、運(yùn)輸濃硝酸、濃硫酸

D.氯化鐵溶液有較強(qiáng)氧化性，故可用作凈水劑

解析：D氯化鐵有氧化性，但不是用作凈水劑的原因，凈水是利用鐵離子水解生成的氫氧化鐵膠體具有吸附性，能吸附懸浮的雜質(zhì)凈水，D錯誤。

2.下列鐵及其化合物的性質(zhì)與用途不具有對應(yīng)關(guān)系的是（）

A.金屬Fe具有導(dǎo)熱性，可用于制造炊具

B.納米Fe3O4顆粒呈黑色，可用作磁性材料

C.Fe（OH）3膠體具有吸附性，可用作凈水劑

D.FeCl3溶液具有氧化性，可用于蝕刻銅制品

解析：B四氧化三鐵顆粒呈黑色，與作磁性材料無關(guān)，B符合題意。

3.用FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備Fe（OH）2。

（1）用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時還需要加入。

（2）除去蒸餾水中溶解的O2常采用的方法。

（3）生成Fe（OH）2白色沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液，這樣操作的理由是。

解析：（1）Fe2＋易水解，要加入稀H2SO4防止其水解；Fe2＋易被空氣中的O2氧化，要加鐵粉，將被氧化生成的Fe3＋還原成Fe2＋。（2）氣體的溶解度是隨溫度升高而降低的，所以煮沸后的蒸餾水中溶解的O2變少。

答案：（1）稀H2SO4、鐵屑（2）煮沸（3）避免生成的Fe（OH）2沉淀接觸O2而被氧化

4.下列各圖示中能較長時間看到Fe（OH）2白色沉淀的是（填序號）。

解析：①②原理一樣，都是先用氫氣將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe（OH）2處在氫氣的保護(hù)中；④中液面加苯阻止了空氣進(jìn)入；③由于帶入空氣中的氧氣，能迅速將Fe（OH）2氧化，因而不能較長時間看到白色沉淀。

答案：①②④

考點(diǎn)二鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系及應(yīng)用

1.鐵及其化合物的相互轉(zhuǎn)化

2.鐵鹽與亞鐵鹽

亞鐵鹽（Fe2＋）鐵鹽（Fe3＋）

顏色淺綠色（溶液）棕黃色（溶液）

氧化性與還原性

水解性水解呈酸性極易水解，只存在于酸性較強(qiáng)的溶液中

2Fe2＋＋H2O2＋2H＋2Fe3＋

＋2H2O

3Fe2＋＋4H＋＋N

3Fe3＋＋NO↑＋2H2O

氧化

3.Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)

（1）用KSCN溶液和氯水

（2）用NaOH溶液

（3）含F(xiàn)e2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)

混合溶液溶液變紅色，說明含有Fe3＋；

混合溶液酸性KMnO4溶液紫紅色褪去，說明含有Fe2＋。

（4）Fe2＋的特征檢驗(yàn)方法

待檢溶液產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，說明溶液中含有Fe2＋，反應(yīng)的離子方程式為Fe2＋＋K＋＋[Fe（CN）6]3－KFe[Fe（CN）6]↓。

1.正誤判斷（正確的打“√”，錯誤的打“×”）。

（1）Fe3＋有氧化性，所以FeCl3溶液可用于回收舊電路板中的銅。（）

答案：√

（2）將FeCl3溶液蒸干可得到FeCl3晶體。（）

答案：×

（3）在溶液中加KSCN，溶液顯紅色，證明原溶液中有Fe3＋，無Fe2＋。（）

答案：×

（5）Fe2（SO4）3和KI溶液反應(yīng)的離子方程式：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2。（）

答案：√

（6）（NH4）2Fe（SO4）2溶液與過量NaOH溶液反應(yīng)制Fe（OH）2的離子方程式：Fe2＋＋2OH－Fe（OH）2↓。（）

答案：×

（4）檢驗(yàn)Fe（NO3）2晶體是否氧化變質(zhì)的方法是將Fe（NO3）2樣品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，觀察溶液是否變紅。（）

答案：×

2.在鐵粉與水蒸氣反應(yīng)后的殘留固體X中，加入足量的稀硫酸，充分反應(yīng)后得到溶液Y。下列說法正確的是（）

A.若X中含有鐵，則反應(yīng)時一定有氣泡

B.若向Y中滴入KSCN溶液顯紅色，則X中無鐵

C.Y一定能使高錳酸鉀溶液褪色

D.Y中滴入NaOH溶液，一定有沉淀產(chǎn)生

解析：C鐵和水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和氫氣，殘留固體為Fe3O4或Fe3O4和Fe的混合物。加入足量的稀硫酸，F(xiàn)e3O4和硫酸反應(yīng)：Fe3O4＋4H2SO4FeSO4＋Fe2（SO4）3＋4H2O，若有鐵剩余，由于氧化性：Fe3＋＞H＋，所以還會依次發(fā)生反應(yīng)：Fe＋Fe2（SO4）33FeSO4，F(xiàn)e＋H2SO4FeSO4＋H2↑。若X中含有鐵，但鐵全部和Fe2（SO4）3反應(yīng)，則沒有氣泡，A錯誤；若向Y中滴入KSCN溶液顯紅色，說明Y中含F(xiàn)e3＋，可能X中無鐵，也可能X中鐵不足以將Fe2（SO4）3全部轉(zhuǎn)化為FeSO4，B錯誤；不論X是Fe3O4，還是Fe3O4和Fe的混合物，和硫酸反應(yīng)后都有Fe2＋，所以一定能使高錳酸鉀溶液褪色，C正確；若硫酸過量，則向Y中滴入NaOH溶液，硫酸消耗了NaOH，則沒有沉淀產(chǎn)生，D錯誤。

3.在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入鐵粉與銅粉的混合物。

（1）若金屬無剩余，則溶液中一定存在的金屬陽離子有，可能存在的有。

答案：Fe2＋、Cu2＋Fe3＋

（2）若剩余固體中有鐵和銅，則溶液中一定存在的金屬陽離子有，一定不存在。

答案：Fe2＋Cu2＋、Fe3＋

（3）若剩余固體中只有銅，則溶液中一定存在的金屬陽離子有，可能存在的有，一定不存在。

答案：Fe2＋Cu2＋Fe3＋

4.為探究某綠礬樣品的變質(zhì)情況，化學(xué)興趣小組的同學(xué)設(shè)計了下列實(shí)驗(yàn)方案。

可供選擇的試劑：硫氰化鉀溶液、酸性高錳酸鉀溶液、氯水、氫氧化鈉溶液、氯化鋇溶液，請參與完成方案設(shè)計。

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：取少量綠礬樣品，用蒸餾水在燒杯中配成溶液。

（1）如何證明綠礬已經(jīng)被氧化？

答案：取少量溶液，加入幾滴硫氰化鉀溶液，若溶液變紅色，則證明綠礬樣品已被氧化。

（2）如何證明綠礬已經(jīng)被完全氧化？

答案：取少量溶液，加入幾滴酸性高錳酸鉀溶液，若溶液不褪色，則證明綠礬樣品已被完全氧化。

（3）在使用硫酸亞鐵時，如何防止Fe3＋的干擾？寫出相關(guān)離子方程式。

答案：加入適量鐵粉，F(xiàn)e＋2Fe3＋3Fe2＋。

02

突破·關(guān)鍵能力

聚焦“變價”金屬元素——鉻、錳

1.以某冶金工業(yè)產(chǎn)生的廢渣（含Cr2O3、SiO2及少量的Al2O3）為原料，根據(jù)下列流程可制備K2Cr2O7。

下列說法正確的是（）

A.煅燒時，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3∶1

B.濾渣中主要成分是Al（OH）3

C.CO2和Na2CO3在流程中可循環(huán)使用

D.加入KOH，有利于提高K2Cr2O7的產(chǎn)率

解析：C向廢渣中加入碳酸鈉和氧氣并煅燒，發(fā)生如下反應(yīng)：4Na2CO3＋2Cr2O3＋3O24Na2CrO4＋4CO2，O元素化合價降低，O2作氧化劑，Cr元素化合價升高，Cr2O3作還原劑，則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3∶2，A錯誤；用水浸之后，溶液中含有Na2CrO4、Na2SiO3、NaAlO2、Na2CO3，向溶液中通入二氧化碳，生成Al（OH）3沉淀和硅酸沉淀，B錯誤；從上述流程圖可知，CO2和Na2CO3均可循環(huán)使用，C正確；由Na2CrO4轉(zhuǎn)化為K2Cr2O7的過程中需加入硫酸和KCl固體，反應(yīng)如下：2Na2CrO4＋H2SO4Na2Cr2O7＋Na2SO4＋H2O，再向溶液中加入KCl固體，就會析出K2Cr2O7晶體，D錯誤。

2.以二氧化錳為原料制備高錳酸鉀晶體的流程如圖所示。

下列說法正確的是（）

A.“灼燒”可在石英坩堝中進(jìn)行

B.母液中的溶質(zhì)僅有KHCO3、KCl

C.“結(jié)晶”環(huán)節(jié)宜采用蒸發(fā)結(jié)晶的方法

解析：D石英坩堝的主要成分是二氧化硅，能與KOH反應(yīng)，因此灼燒不能在石英坩堝中進(jìn)行，A錯誤；結(jié)晶后的母液中還存在一定量的高錳酸鉀，B錯誤；濾液中存在碳酸氫鉀、氯化鉀、高錳酸鉀，應(yīng)依據(jù)三者溶解度受溫度影響的差異采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的方法得到高錳酸鉀晶體，C錯誤；由流程信息可知，“轉(zhuǎn)化”是在錳酸鉀溶液中通入過量的二氧化碳，生成高錳酸鉀、碳酸氫鉀以及二氧化錳，化學(xué)方程式為3K2MnO4＋4CO2＋2H2OMnO2↓＋2KMnO4＋4KHCO3，D正確。

1.鉻及其化合物

鉻元素的常見價態(tài)有＋6、＋3、＋2價。在酸性介質(zhì)中，Cr2＋具有強(qiáng)的還原性，Cr3＋的還原性較弱，只有用強(qiáng)氧化劑才能將Cr3＋氧化成Cr2，＋6價鉻在酸性條件下以Cr2存在，具有強(qiáng)氧化性，在堿性介質(zhì)中以Cr存在。

（1）鉻（Ⅵ）最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2和Cr存在下列平衡：2Cr（黃色）＋2H＋Cr2（橙紅色）＋H2O；在酸性溶液中，Cr2具有強(qiáng)氧化性，如可以氧化濃鹽酸，生成氯氣：Cr2＋6Cl－＋14H＋2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O；但在堿性溶液中Cr的氧化性要弱得多。

鉻、錳及其化合物的重要性質(zhì)

①Cr3＋在酸性條件下是穩(wěn)定的，只能被強(qiáng)氧化劑氧化，如：2Cr3＋＋3PbO2＋H2O3Pb2＋＋Cr2＋2H＋。但在堿性條件下能被氧化成Cr，2Cr3＋＋3H2O2＋10OH－2Cr＋8H2O。

②在堿性溶液中，Cr可以被H2O2氧化為Cr，2Cr＋3H2O2＋2OH－2Cr＋4H2O。

（2）Cr（Ⅲ）在酸性條件下以Cr3＋存在，堿性條件下以Cr（OH）3、[Cr（OH）4]－（或Cr）存在。

2.錳及其化合物

錳元素的常見價態(tài)有＋7、＋6、＋4、＋3、＋2價，Mn2＋在酸性溶液中的穩(wěn)定性強(qiáng)于在堿性溶液中的穩(wěn)定性。

（1）Mn2＋：在酸性條件下，很難被氧化，只有強(qiáng)氧化劑才能將其氧化，2Mn2＋＋5PbO2＋4H＋2Mn＋5Pb2＋＋2H2O；在堿性條件下，Mn2＋易被氧化為Mn等，如5ClO－＋2Mn2＋＋6OH－5Cl－＋2Mn＋3H2O。

（2）Mn（Ⅵ）化合物的性質(zhì)

Mn存在于強(qiáng)堿性溶液中，在酸性、中性環(huán)境中均發(fā)生歧化反應(yīng)。

3Mn＋2H2O2Mn＋MnO2↓＋4OH－

3Mn＋4H＋2Mn＋MnO2↓＋2H2O

（3）KMnO4的性質(zhì)

熱穩(wěn)定性差，通常保存在棕色試劑瓶中：4KMnO4＋2H2O4MnO2↓＋3O2↑＋4KOH。

①在酸性介質(zhì)中，Mn具有強(qiáng)氧化性，可以氧化Fe2＋、Cl－、H2C2O4、H2O2等，本身被還原為Mn2＋。

如：Mn＋5Fe2＋＋8H＋Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。

②在堿性、中性或微弱酸性溶液中，Mn仍舊是氧化劑，本身被還原為MnO2。

2Mn＋I(xiàn)－＋H2O2MnO2↓＋I(xiàn)＋2OH－。

③在強(qiáng)堿性溶液中，當(dāng)Mn過量時，還原產(chǎn)物是Mn，2Mn＋S＋2OH－2Mn＋S＋H2O。

1.鉻渣（主要成分為Cr2O3，同時含有少量Al2O3、SiO2等雜質(zhì)）是鉻電鍍過程中產(chǎn)生的含鉻污泥，實(shí)現(xiàn)其綜合利用，可減少鉻產(chǎn)生的環(huán)境污染。鉻渣綜合利用工藝流程如圖：

已知：①焙燒產(chǎn)生一種無污染氣體；②PbCrO4難溶于水，易溶于無機(jī)強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液。

下列判斷正確的是（）

B.為防止引入新雜質(zhì)，可加入Cr2O3調(diào)節(jié)溶液pH

C.流程中可回收利用的物質(zhì)有NaNO3、Pb（NO3）2

D.為防止洗滌時生成過多副產(chǎn)物PbCr2O7，洗滌液中應(yīng)加入少量NaOH

解析：A將鉻渣干燥粉碎后高溫焙燒，Cr2O3和NaOH、NaNO3反應(yīng)，Cr2O3轉(zhuǎn)化為Na2CrO4，Cr元素化合價升高，并且產(chǎn)生一種無污染氣體，由此推斷該氣體為N2，故化學(xué)方程式為5Cr2O3＋14NaOH＋6NaNO310Na2CrO4＋3N2↑＋7H2O，SiO2轉(zhuǎn)化為Na2SiO3，Al2O3轉(zhuǎn)化為NaAlO2，溶液浸出過濾后得到含有NaOH、NaNO3、Na2SiO3、NaAlO2、Na2CrO4的溶液，向溶液中加入酸，可以將NaAlO2轉(zhuǎn)化為Al（OH）3沉淀，Na2SiO3轉(zhuǎn)化為H2SiO3，從而除去Al、Si，為不引入新雜質(zhì)，加入的酸應(yīng)為硝酸，過濾后加入硝酸鉛，得到PbCrO4沉淀，過濾、洗滌、干燥后得到PbCrO4。焙燒過程中發(fā)生反應(yīng)的方程式為5Cr2O3＋14NaOH＋6NaNO3

10Na2CrO4＋3N2↑＋7H2O，A項(xiàng)正確；調(diào)節(jié)溶液pH，是為除去Al、Si，應(yīng)加入硝酸，B項(xiàng)錯誤；NaNO3、Pb（NO3）2均溶于水中不易回收，C項(xiàng)錯誤；PbCrO4產(chǎn)品易溶于無機(jī)強(qiáng)堿溶液，故洗滌液時不能加入NaOH，D項(xiàng)錯誤。

2.重質(zhì)二氧化錳具有優(yōu)良的電化學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于各類化學(xué)電源中。以硫酸錳為原料制備重質(zhì)二氧化錳的工藝流程如下：

下列說法錯誤的是（）

B.“焙燒”過程在敞開、低壓容器中進(jìn)行效率更高

C.用少量氨水吸收“焙燒”產(chǎn)生的氣體，所得溶液可用于“沉錳”

D.工藝中的硫酸表現(xiàn)酸性，高錳酸鉀作氧化劑

解析：A如果是Mn2＋＋HCMnCO3↓＋H＋，氫離子還會與HC反應(yīng)，H＋＋HCH2O＋CO2↑，正確的離子方程式為Mn2＋＋2HCMnCO3↓＋H2O＋CO2↑，A錯誤；敞開、低壓容器中有利于二氧化碳的釋放，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，效率更高，B正確；“焙燒”產(chǎn)生的氣體為二氧化碳，用少量氨水吸收二氧化碳生成碳酸氫銨，可用于“沉錳”，C正確；酸性高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，作氧化劑，硫酸提供酸性環(huán)境，有利于物質(zhì)穩(wěn)定存在，D正確。

3.某課題組以鉻鐵礦粉[主要成分為Fe（CrO2）2，還含有Al2O3、SiO2等雜質(zhì)]為主要原料制備Cr2O3，有關(guān)實(shí)驗(yàn)流程如圖所示。

下列說法錯誤的是（）

A.過濾時需要的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒

B.“反應(yīng)Ⅲ”每消耗32g硫黃，能產(chǎn)生2molCr（OH）3

C.圖中“濾渣”的成分是Al（OH）3和H2SiO3

解析：B以鉻鐵礦為原料制備鉻酸鈉，鉻鐵礦的主要成分為Fe（CrO2）2，還含有Al2O3、SiO2等雜質(zhì)，鉻鐵礦經(jīng)加入純堿、空氣和輔料氧化焙燒，主反應(yīng)：4Fe（CrO2）2＋8Na2CO3＋7O28Na2CrO4＋2Fe2O3＋8CO2，副反應(yīng)：SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑、Al2O3＋Na2CO32NaAlO2＋CO2↑，水浸之后除去生成的氧化鐵，加入稀硫酸調(diào)節(jié)pH，除去溶液中的Al、Si，經(jīng)酸化、蒸發(fā)結(jié)晶后可生成鉻酸鈉，加入硫黃，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cr（OH）3，Cr（OH）3分解生成Cr2O3。過濾時需要的儀器有帶鐵圈的鐵架臺、漏斗、濾紙、燒杯、玻璃棒，其中玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒，A正確；“反應(yīng)Ⅲ”每消耗32g（1mol）硫黃，轉(zhuǎn)移2mol電子，能產(chǎn)生molCr（OH）3，B錯誤；加入稀硫酸調(diào)節(jié)pH，除去溶液中的Al、Si，所以“濾渣”的成分應(yīng)該有Al（OH）3和H2SiO3，C正確；分析可知，“焙燒”時Fe（CrO2）2發(fā)生反應(yīng)：4Fe（CrO2）2＋8Na2CO3＋7O22Fe2O3＋8Na2CrO4＋8CO2，D正確。

4.以黃鐵礦（主要成分是FeS2，含少量SiO2）和軟錳礦（主要成分是MnO2，含少量Fe2O3、Al2O3）為原料制備MnSO4·H2O的工藝流程如下。下列說法錯誤的是（）

B.濾渣1的成分中含有S和SiO2

C.酸浸和沉錳操作均應(yīng)在較高溫度下進(jìn)行

D.調(diào)pH的目的是除去Fe3＋、Al3＋

解析：CMnO2具有強(qiáng)氧化性，能夠?qū)eS2氧化為Fe3＋、S，MnO2被還原為Mn2＋，根據(jù)電子守恒、電荷守恒、原子守恒，可得反應(yīng)的離子方程式為3MnO2＋2FeS2＋12H＋3Mn2＋＋2Fe3＋＋4S＋6H2O，A正確；酸性氧化物SiO2不能溶于水，S也不能溶于水，也不溶于酸，因此用稀硫酸溶解后的濾渣1的成分中含有S和SiO2，B正確；酸浸時采用高溫可以使反應(yīng)速率加快，而沉錳時如果溫度過高，MnCO3溶解度增大，導(dǎo)致沉錳效率降低，且氨水高溫下易分解，因此應(yīng)該在低溫下進(jìn)行沉錳，C錯誤；調(diào)pH的目的是使溶液中的Fe3＋、Al3＋轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，從而達(dá)到除去Fe3＋、Al3＋的目的，D正確。

03

形成·學(xué)科素養(yǎng)

鐵及其化合物的性質(zhì)探究

1.實(shí)驗(yàn)室保存硫酸亞鐵溶液時，往往加入一定量的鐵粉，目的是什么？

答案：防止硫酸亞鐵溶液被空氣中的氧氣氧化，加入鐵粉可將被氧化生成的Fe3＋重新還原成Fe2＋，發(fā)生反應(yīng)2Fe3＋＋Fe3Fe2＋。

2.以鐵屑為原料，如何制備硫酸亞鐵晶體？

答案：①將鐵屑放入燒杯中，加入適量碳酸鈉溶液，加熱煮沸，除去鐵屑表面的油污，冷卻、過濾、洗滌；②把鐵屑取出放入燒杯中，加入足量稀硫酸，加熱，攪拌，使之充分反應(yīng)；③蒸發(fā)濃縮②所得到的溶液，然后冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌，即得到硫酸亞鐵晶體。

1.化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組探究0.1mol·L－1Na2S溶液與0.1mol·L－1FeCl3溶液的反應(yīng)。查閱文獻(xiàn)得相關(guān)信息如下：

物質(zhì)相關(guān)信息

0.1mol·L－1Na2S溶液無色透明液體，pH＝12

0.1mol·L－1FeCl3溶液黃褐色透明液體，pH＝2

S單質(zhì)微溶于酒精，難溶于水，含硫的酒精溶于水會出現(xiàn)乳白色渾濁

Fe（OH）3紅褐色固體，Ksp＝1.1×10－36

Fe2S3黑色固體，Ksp＝1.0×10－88

（1）【猜想預(yù)測】

預(yù)測1：若產(chǎn)生紅褐色沉淀，說明發(fā)生雙水解反應(yīng)；

預(yù)測2：若產(chǎn)生黑色沉淀時，說明發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)；

預(yù)測3：Fe3＋具有，若產(chǎn)生黃色沉淀，說明發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

解析：若氯化鐵溶液與硫化鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生黃色沉淀，說明氯化鐵溶液與硫化鈉溶液發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)中鐵離子作氧化劑，表現(xiàn)氧化性。

答案：氧化性

（2）【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)Ⅰ.向裝有5mL0.1mol·L－1的FeCl3的溶液中滴加1mL0.1mol·L－1Na2S溶液，迅速生成黑色沉淀，由此可知，預(yù)測1、3不成立，預(yù)測2成立。試解釋預(yù)測2成立而預(yù)測1不成立的原因：。實(shí)驗(yàn)過程中，該小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)黑色沉淀放置一段時間后逐漸消失，并有黃色沉淀生成。為探明原因，分離濾渣和濾液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象結(jié)論

①取濾渣用酒精充分浸取，取上層浸液少許加入盛有蒸餾水的試管中_____________________________________________________濾渣中含有S

②取濾液加入幾滴K3[Fe（CN）6]溶液_________________________________________________濾液中含有Fe2＋；證明Fe2S3后續(xù)發(fā)生了氧化還原反應(yīng)

實(shí)驗(yàn)Ⅱ.為探究實(shí)驗(yàn)Ⅰ中Fe2S3后續(xù)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的原因，該組同學(xué)進(jìn)行如下探究實(shí)驗(yàn)：【限選試劑：Fe2S3、稀鹽酸、稀硝酸、飽和FeCl3溶液、飽和Fe（NO3）3溶液、H2O2】

實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象結(jié)論

①往A中滴加____________A中黑色固體消失，并有黃色沉淀生成；B中有黑色沉淀生成Fe2S3在酸性條件下發(fā)生了氧化還原，反應(yīng)的離子方程式：_________________

_____________________________________

②往A中滴加____________A中黑色固體消失，并有黃色沉淀生成；B中無黑色沉淀生成Fe3＋可以氧化Fe2S3，反應(yīng)的離子方程式：_________________________

______________________________

解析：實(shí)驗(yàn)Ⅰ.由三硫化二鐵和氫氧化鐵的溶度積可知，三硫化二鐵的溶解度小于氫氧化鐵，氯化鐵溶液與硫化鈉溶液應(yīng)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成溶解度小的三硫化二鐵沉淀，不能發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀；①由題給信息可知，含硫的酒精溶于水會出現(xiàn)乳白色渾濁，若取濾渣用酒精充分浸取，取上層浸液少許加入盛有蒸餾水的試管中，試管中出現(xiàn)乳白色渾濁說明濾渣中含有硫；②若溶液中含有亞鐵離子，亞鐵離子能與鐵氰化鉀溶液反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，則取濾液加入幾滴鐵氰化鉀，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀說明濾液中含有亞鐵離子，證明三硫化二鐵后續(xù)發(fā)生了氧化還原反應(yīng)；

實(shí)驗(yàn)Ⅱ.①由實(shí)驗(yàn)結(jié)論可知，實(shí)驗(yàn)時向三硫化二鐵中加入了酸溶液，由于硝酸具有強(qiáng)氧化性會干擾實(shí)驗(yàn)，所以往A中滴加的酸為稀鹽酸，由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，三硫化二鐵與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵、硫沉淀和硫化氫氣體，反應(yīng)的離子方程式為Fe2S3＋4H＋2Fe2＋＋S↓＋2H2S↑；②由實(shí)驗(yàn)結(jié)論可知，實(shí)驗(yàn)時向三硫化二鐵中加入了鐵鹽溶液，由于硝酸根離子在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性，會干擾實(shí)驗(yàn)，所以往A中滴加的鐵鹽溶液為飽和氯化鐵溶液，由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，三硫化二鐵與氯化鐵溶液反應(yīng)生成氯化亞鐵和硫沉淀，反應(yīng)的離子方程式為4Fe3＋＋Fe2S36Fe2＋＋3S↓。

答案：由溶度積可知，F(xiàn)e2S3的溶解度小于Fe（OH）3出現(xiàn)乳白色渾濁產(chǎn)生藍(lán)色沉淀稀鹽酸Fe2S3＋4H＋2Fe2＋＋S↓＋2H2S↑飽和FeCl3溶液4Fe3＋＋Fe2S36Fe2＋＋3S↓

2.某學(xué)習(xí)小組擬設(shè)計實(shí)驗(yàn)探究“鐵與硝酸酸化的AgNO3溶液的反應(yīng)”。

Ⅰ.提出問題：

向純凈鐵粉中加入2mL0.1mol·L－1硝酸酸化的AgNO3溶液（pH≈2），振蕩，靜置，觀察到溶液呈淺綠色，逐漸變成棕黃色，并伴有黑色沉淀生成。由此說明反應(yīng)過程中先生成Fe2＋，然后Fe2＋被氧化成Fe3＋。氧化Fe、Fe2＋的氧化劑是什么？

Ⅱ.設(shè)計實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一探究Fe2＋的來源

[提出假設(shè)]

假設(shè)1：Fe被酸性條件下的N氧化；

假設(shè)2：；

假設(shè)3：Fe被AgNO3和“H＋＋N”共同作用氧化。

[對照實(shí)驗(yàn)]

取兩支試管，標(biāo)記甲、乙，分別加入等量純鐵粉，甲中加入2mL0.1mol·L－1AgNO3溶液；乙中加入2mL硝酸酸化的NaNO3溶液（pH≈2）。一段時間后，向試劑中滴加K3[Fe（CN）6]溶液，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下表所示。

試劑溶液顏色加入鐵氰化鉀溶液

（甲）0.1mol·L－1AgNO3溶液和鐵粉無色溶液橙紅色沉淀，未觀察到藍(lán)色沉淀

（乙）0.1mol·L－1硝酸酸化的NaNO3溶液（pH≈2）和鐵粉綠色藍(lán)色沉淀

（1）假設(shè)2：（補(bǔ)充完整）。

（2）甲中產(chǎn)生的“橙紅色沉淀”是一種銀鹽，它的化學(xué)式可能是。

（3）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可得出結(jié)論：常溫下Fe和AgNO3溶液反應(yīng)極慢，F(xiàn)e2＋來自（用離子方程式表示）。

實(shí)驗(yàn)二探究Fe3＋的來源

[對照實(shí)驗(yàn)]

取兩支試管標(biāo)記丙、丁，分別加入2mL0.1mol·L－1新制的FeSO4溶液，再在丙試管中滴加10滴0.1mol·L－1AgNO3溶液；在丁試管中滴加10滴硝酸酸化的0.1mol·L－1NaNO3溶液（pH≈2）。充分反應(yīng)后，向上層清液中滴加KSCN溶液，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下表所示。

試劑溶液顏色加入硫氰化鉀溶液

（丙）0.1mol·L－1AgNO3溶液和新制FeSO4溶液黃色，伴有少量黑色顆粒深紅色溶液，伴有白色沉淀

試劑溶液顏色加入硫氰化鉀溶液

（?。?.1mol·L－1硝酸酸化的NaNO3溶液（pH≈2）和新制FeSO4溶液淺綠色極淺紅色

（4）丙中產(chǎn)生的黑色顆粒是。

（5）如果在AgNO3溶液中滴加KSCN溶液會產(chǎn)生丙中部分現(xiàn)象，由此推知丙中白色沉淀是（填化學(xué)式）。

（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：鐵粉和0.1mol·L－1硝酸酸化的AgNO3溶液（pH≈2）反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是。。

解析：本實(shí)驗(yàn)的目的是探究氧化Fe、Fe2＋的氧化劑是什么，實(shí)驗(yàn)一探究Fe2＋的來源，硝酸酸化的AgNO3溶液中可能作氧化劑的有酸性環(huán)境中的N、Ag＋（Fe的活潑性比Ag強(qiáng)，可以發(fā)生置換反應(yīng)）；Fe2＋可以和K3[Fe（CN）6]溶液反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知是酸性環(huán)境中的N將Fe氧化得到Fe2＋；實(shí)驗(yàn)二探究Fe3＋的來源，根據(jù)所給實(shí)驗(yàn)可知，主要是在探究是酸性環(huán)境中的N氧化Fe2＋生成Fe3＋，還是Ag＋氧化Fe2＋生成Fe3＋；通過滴加KSCN溶液的現(xiàn)象可知主要是Ag＋氧化Fe2＋生成Fe3＋。（1）參照假設(shè)3，可能是硝酸銀氧化鐵粉生成亞鐵離子，所以假設(shè)2為：Fe被AgNO3氧化。（2）鐵氰化鉀的陰離子是[Fe（CN）6]3－，鐵氰根離子與銀離子結(jié)合得到Ag3[Fe（CN）6]。

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知Fe2＋主要由H＋＋N氧化Fe生成，溶液中硝酸濃度很小，視為稀硝酸，則還原產(chǎn)物為NO，類似銅和稀硝酸反應(yīng)，離子方程式為3Fe＋2N＋8H＋3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，Ag＋氧化Fe2＋生成Fe3＋，離子方程式為Fe2＋＋Ag＋Ag↓＋Fe3＋，黑色粉末是銀粒。（5）在AgNO3溶液中滴加KSCN溶液會產(chǎn)生丙中部分現(xiàn)象，溶液顯深紅色應(yīng)是Fe3＋和SCN－反應(yīng)的結(jié)果，則該部分現(xiàn)象應(yīng)是“伴有白色沉淀”，所以白色沉淀是AgSCN。（6）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，鐵粉與硝酸酸化的AgNO3溶液反應(yīng)，硝酸先氧化鐵粉生成亞鐵鹽，亞鐵離子被銀離子氧化生成鐵離子，銀離子本身被還原成銀粒。

答案：（1）Fe被AgNO3氧化（2）Ag3[Fe（CN）6]（3）3Fe＋2N＋8H＋3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O

（4）銀（或Ag）（5）AgSCN（6）硝酸氧化Fe生成Fe2＋，Ag＋氧化Fe2＋

04

體現(xiàn)·核心價值

1.（2022·浙江6月選考）關(guān)于化合物FeO（OCH3）的性質(zhì)，下列推測不合理的是（）

A.與稀鹽酸反應(yīng)生成FeCl3、CH3OH、H2O

B.隔絕空氣加熱分解生成FeO、CO2、H2O

C.溶于氫碘酸（HI），再加CCl4萃取，有機(jī)層呈紫紅色

D.在空氣中，與SiO2高溫反應(yīng)能生成Fe2（SiO3）3

解析：BFeO（OCH3）中Fe為＋3價，CH3OH中的—OH比H2O中的—OH更難電離，因此FeO（OCH3）水解生成CH3OH，F(xiàn)eO＋溶于鹽酸生成FeCl3和H2O，A項(xiàng)正確；由物質(zhì)的化學(xué)式可知其C、O原子個數(shù)比為1∶2，但題給產(chǎn)物C、O原子個數(shù)比不是1∶2，B項(xiàng)錯誤；FeO（OCH3）將HI氧化為I2，I2溶于CCl4呈紫紅色，C項(xiàng)正確；在空氣中，F(xiàn)eO（OCH3）與SiO2高溫反應(yīng)能生成硅酸鐵，D項(xiàng)正確。

2.（2023·廣東高考）部分含鐵物質(zhì)的分類與相應(yīng)化合價關(guān)系如圖所示。下列推斷不合理的是（）

A.a可與e反應(yīng)生成b

B.b既可被氧化，也可被還原

C.可將e加入濃堿液中制得d的膠體

D.可存在b→c→d→e→b的循環(huán)轉(zhuǎn)化關(guān)系

解析：C由題圖可知，a為Fe，b中含有Fe2＋，c為Fe（OH）2，d為Fe（OH）3，e中含有Fe3＋。Fe＋2Fe3＋3Fe2＋，a可與e反應(yīng)生成b，A推斷合理；Fe2＋既可以被氧化為Fe3＋，也可以被還原為Fe，B推斷合理；可將飽和的Fe3＋溶液加入沸水中制得Fe（OH）3膠體，而不是濃堿液中，C推斷不合理；可存在Fe2＋Fe（OH）2Fe（OH）3Fe3＋Fe2＋的循環(huán)轉(zhuǎn)化關(guān)系，D推斷合理。

3.下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)的敘述錯誤的是（）

A.（2023·湖南高考）FeO粉末在空氣中受熱，迅速被氧化成Fe3O4

B.（經(jīng)典高考）將廢鐵屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工業(yè)廢氣中的Cl2

C.（2023·江蘇高考）室溫下，F(xiàn)e與濃H2SO4不能生成FeSO4

D.（2023·浙江高考）鐵粉與氧化鋁發(fā)生的鋁熱反應(yīng)可用于焊接鐵軌

解析：D氧化亞鐵具有較強(qiáng)的還原性，在空氣中受熱容易被氧氣氧化為穩(wěn)定的四氧化三鐵，A正確；Fe和Fe2＋能將氯氣還原為氯離子，鐵屑可以補(bǔ)充FeCl2，從而除去工業(yè)廢氣中的氯氣，B正確；室溫下，鐵在濃硫酸中發(fā)生鈍化，C正確；鋁粉與氧化鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)時放出大量的熱，因此，生成的鐵是液態(tài)的，可以將兩段鐵軌焊接在一起，故其可用于焊接鐵軌，但是，鐵粉與氧化鋁不能發(fā)生鋁熱反應(yīng)，D錯誤。

4.（高考題組）下列觀點(diǎn)的敘述正確的是（）

A.向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液顯紅色

B.FeFeCl2Fe（OH）2

C.Fe2O3（s）Fe（s）FeCl3（aq）

D.Cu與FeCl3溶液反應(yīng)可生成CuCl2

解析：DFeCl2溶液中含F(xiàn)e2＋，NH4SCN用于檢驗(yàn)Fe3＋，向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不會顯紅色，A錯誤；鐵與氯氣反應(yīng)只能生成氯化鐵，B錯誤；Al與Fe2O3高溫發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成Al2O3和Fe，F(xiàn)e與HCl反應(yīng)生成FeCl2和H2，第二步反應(yīng)不能實(shí)現(xiàn)，C錯誤；Cu與FeCl3溶液反應(yīng)生成CuCl2和FeCl2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu＋2FeCl3CuCl2＋2FeCl2，D正確。

5.（2023·河北高考·節(jié)選）綠色化學(xué)在推動社會可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。某科研團(tuán)隊設(shè)計了一種熔鹽液相氧化法制備高價鉻鹽的新工藝，該工藝不消耗除鉻鐵礦、氫氧化鈉和空氣以外的其他原料，不產(chǎn)生廢棄物，實(shí)現(xiàn)了Cr－Fe－Al－Mg的深度利用和Na＋內(nèi)循環(huán)。工藝流程如下：

（1）高溫連續(xù)氧化工序中被氧化的元素是（填元素符號）。

解析：鉻鐵礦與熔融NaOH和O2反應(yīng)后經(jīng)工序①過濾后得到濾渣Ⅰ和介穩(wěn)態(tài)物質(zhì)；介穩(wěn)態(tài)相分離后得到Na2CrO4溶液、NaOH溶液和無色溶液，向無色溶液中通入過量氣體A后生成Al（OH）3沉淀和物質(zhì)Ⅴ的溶液，又知Na2CrO4溶液經(jīng)工序③后得到Na2Cr2O7溶液和物質(zhì)Ⅴ（s），所以氣體A為CO2，物質(zhì)Ⅴ為NaHCO3。（1）Fe（CrO2）2中的Fe為＋2價，易被氧化為＋3價；Fe（CrO2）2中的Cr為＋3價，在后續(xù)產(chǎn)物Na2CrO4中Cr為＋6價，因此高溫連續(xù)氧化工序中被氧化的元素是Fe和Cr。

答案：Fe、Cr

回答下列問題：

（2）工序①的名稱為。

解析：鉻鐵礦與熔融NaOH和O2反應(yīng)后經(jīng)工序①過濾后得到濾渣Ⅰ和介穩(wěn)態(tài)物質(zhì)；介穩(wěn)態(tài)相分離后得到Na2CrO4溶液、NaOH溶液和無色溶液，向無色溶液中通入過量氣體A后生成Al（OH）3沉淀和物質(zhì)Ⅴ的溶液，又知Na2CrO4溶液經(jīng)工序③后得到Na2Cr2O7溶液和物質(zhì)Ⅴ（s），所以氣體A為CO2，物質(zhì)Ⅴ為NaHCO3。（2）工序①之后為過濾操作，因此加水的目的是溶解可溶性物質(zhì)，工序①的名稱為溶解。

答案：溶解

（3）濾渣Ⅰ的主要成分是（填化學(xué)式）。

解析：鉻鐵礦與熔融NaOH和O2反應(yīng)后經(jīng)工序①過濾后得到濾渣Ⅰ和介穩(wěn)態(tài)物質(zhì)；介穩(wěn)態(tài)相分離后得到Na2CrO4溶液、NaOH溶液和無色溶液，向無色溶液中通入過量氣體A后生成Al（OH）3沉淀和物質(zhì)Ⅴ的溶液，又知Na2CrO4溶液經(jīng)工序③后得到Na2Cr2O7溶液和物質(zhì)Ⅴ（s），所以氣體A為CO2，物質(zhì)Ⅴ為NaHCO3。（3）經(jīng)高溫連續(xù)氧化工序和工序①后鉻鐵礦轉(zhuǎn)化為Cr、Al、Fe2O3和MgO，故濾渣Ⅰ的主要成分是Fe2O3和MgO。

答案：Fe2O3、MgO

解析：鉻鐵礦與熔融NaOH和O2反應(yīng)后經(jīng)工序①過濾后得到濾渣Ⅰ和介穩(wěn)態(tài)物質(zhì)；介穩(wěn)態(tài)相分離后得到Na2CrO4溶液、NaOH溶液和無色溶液，向無色溶液中通入過量氣體A后生成Al（OH）3沉淀和物質(zhì)Ⅴ的溶液，又知Na2CrO4溶液經(jīng)工序③后得到Na2Cr2O7溶液和物質(zhì)Ⅴ（s），所以氣體A為CO2，物質(zhì)Ⅴ為NaHCO3。（4）由分析可知，氣體A為CO2，不溶性物質(zhì)Ⅴ為NaHCO3，故工序③中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Na＋＋2Cr＋2CO2＋H2OCr2＋2NaHCO3↓。

答案：2Na＋＋2Cr＋2CO2＋H2OCr2＋2NaHCO3↓

（4）工序③中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

。

（5）物質(zhì)Ⅴ可代替高溫連續(xù)氧化工序中的NaOH，此時發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為，

可代替NaOH的化學(xué)試劑還有（填化學(xué)式）。

解析：鉻鐵礦與熔融NaOH和O2反應(yīng)后經(jīng)工序①過濾后得到濾渣Ⅰ和介穩(wěn)態(tài)物質(zhì)；介穩(wěn)態(tài)相分離后得到Na2CrO4溶液、NaOH溶液和無色溶液，向無色溶液中通入過量氣體A后生成Al（OH）3沉淀和物質(zhì)Ⅴ的溶液，又知Na2CrO4溶液經(jīng)工序③后得到Na2Cr2O7溶液和物質(zhì)Ⅴ（s），所以氣體A為CO2，物質(zhì)Ⅴ為NaHCO3。（5）由分析可知，物質(zhì)Ⅴ為NaHCO3，可代替高溫連續(xù)氧化工序中的NaOH，此時發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe（CrO2）2＋7O2＋16NaHCO38Na2CrO4＋2Fe2O3＋16CO2＋8H2O；可代替NaOH的化學(xué)試劑需滿足以下兩點(diǎn)要求：一是顯堿性，二是能提供Na＋，因此可代替NaOH的化學(xué)試劑還有Na2CO3。

答案：4Fe（CrO2）2＋7O2＋16NaHCO38Na2CrO4＋2Fe2O3＋16CO2＋8H2ONa2CO3

（6）熱解工序產(chǎn)生的混合氣體最適宜返回工序（填“①”“②”

“③”或“④”）參與內(nèi)循環(huán)。

解析：鉻鐵礦與熔融NaOH和O2反應(yīng)后經(jīng)工序①過濾后得到濾渣Ⅰ和介穩(wěn)態(tài)物質(zhì)；介穩(wěn)態(tài)相分離后得到Na2CrO4溶液、NaOH溶液和無色溶液，向無色溶液中通入過量氣體A后生成Al（OH）3沉淀和物質(zhì)Ⅴ的溶液，又知Na2CrO4溶液經(jīng)工序③后得到Na2Cr2O7溶液和物質(zhì)Ⅴ（s），所以氣體A為CO2，物質(zhì)Ⅴ為NaHCO3。（6）熱解工序中產(chǎn)生的混合氣體為CO2和水蒸氣，最適宜返回工序②參與內(nèi)循環(huán)。

答案：②

05

評價·核心素養(yǎng)

一、選擇題：本題包括12個小題，每小題僅有1個選項(xiàng)符合題意。

1.《天工開物》中“冶鐵”原典中記載：“凡冶鐵成器，取已炒熟鐵為之……凡爐中熾鐵用炭，煤炭居十七，木炭居十三……即用煤炭，也別有鐵炭一種，取其火性內(nèi)攻、焰不虛騰者，與炊炭同形而有分類也……”。下列說法正確的是（）

A.熟鐵是純凈的鐵單質(zhì)，生鐵是鐵和碳的混合物

B.冶鐵過程只涉及化合反應(yīng)與置換反應(yīng)

C.鐵炭和炊炭均為碳元素的同素異形體

D.冶鐵用到的煤炭和木炭均可還原鐵的氧化物

解析：DA項(xiàng)，生鐵是鐵合金，屬于混合物，生鐵的含碳量為2%～4.3%，熟鐵指的是鋼，也是鐵合金，屬于混合物，鋼的含碳量為0.03%～2%，錯誤；B項(xiàng)，冶鐵過程中CO與鐵的氧化物反應(yīng)生成鐵和CO2屬于氧化還原反應(yīng)，錯誤；C項(xiàng)，鐵炭和炊炭不互為同素異形體，鐵炭指鐵合金，為混合物，錯誤。

2.鐵及其化合物是中學(xué)化學(xué)中的一類重要物質(zhì)，下列關(guān)于鐵元素的敘述中正確的是（）

A.保存FeCl2溶液常常加一些鐵粉，其目的是抑制Fe2＋水解

C.制備AlCl3、FeCl3均可采用將溶液直接蒸干的方法

解析：D保存FeCl2溶液常常加一些鐵粉，其目的是防止Fe2＋被氧化，A項(xiàng)不正確；pH＝0的溶液呈強(qiáng)酸性，F(xiàn)e2＋、N、H＋不能大量共存，B項(xiàng)不正確；制備AlCl3、FeCl3若將其溶液直接蒸干，會得到Al（OH）3、Fe（OH）3，C項(xiàng)不正確。

3.下列各組物質(zhì)中，X是主體物質(zhì)，Y是少量雜質(zhì)，Z是為除去雜質(zhì)所要加入的試劑，其中所加試劑正確的一組是（）

ABCD

XFeCl2溶液FeCl3溶液FeFeSO4溶液

YFeCl3CuCl2AlFe2（SO4）3

ZCl2FeNaOH溶液Cu

解析：CCl2與FeCl2反應(yīng)，A錯誤；Fe與FeCl3、CuCl2均反應(yīng)，B錯誤；有新的雜質(zhì)CuSO4生成，D錯誤。

4.由硫鐵礦燒渣（主要成分：Fe3O4、Fe2O3和FeO）得到綠礬（FeSO4·7H2O），再通過綠礬制備鐵黃[FeO（OH）]的流程如下：

燒渣溶液綠礬鐵黃

已知：FeS2和鐵黃均難溶于水，下列說法不正確的是（）

A.步驟①，最好用硫酸來溶解燒渣

C.步驟③，將溶液加熱到有較多固體析出，再用余熱將液體蒸干，可得純凈綠礬

D.步驟④，反應(yīng)條件控制不當(dāng)會使鐵黃中混有Fe（OH）3

解析：C因綠礬的酸根離子為硫酸根離子，則步驟①最好用硫酸來溶解燒渣，A正確；步驟②FeS2與溶液中的Fe2（SO4）3反應(yīng)生成FeSO4和H2SO4，反應(yīng)的離子方程式為FeS2＋14Fe3＋＋8H2O15Fe2＋＋2S＋16H＋，B正確；步驟③為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶析出綠礬，若用余熱將液體蒸干，綠礬受熱會失去結(jié)晶水，C錯誤；若步驟④反應(yīng)條件控制不當(dāng)，綠礬會與氨氣、空氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe（OH）3，D正確。

5.將1.12g鐵粉加入25mL2mol·L－1的氯化鐵溶液中，充分反應(yīng)后，其結(jié)果是（）

A.鐵粉有剩余，溶液呈淺綠色，Cl－基本保持不變

B.往溶液中滴入無色KSCN溶液，顯紅色

C.Fe2＋和Fe3＋的物質(zhì)的量之比為5∶1

D.氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2∶5

解析：B1.12g鐵的物質(zhì)的量為＝0.02mol，25mL2mol·L－1氯化鐵溶液中Fe3＋的物質(zhì)的量為0.025L×2mol·L－1＝0.05mol，發(fā)生的反應(yīng)為Fe＋2Fe3＋3Fe2＋，根據(jù)比例關(guān)系可得，0.02mol鐵完全反應(yīng)，消耗0.04molFe3＋，生成0.06molFe2＋，所以Fe3＋剩余0.01mol，溶液中含有Fe3＋的物質(zhì)的量為0.01mol，F(xiàn)e2＋的物質(zhì)的量為0.06mol，沒有金屬鐵剩余。鐵沒有剩余，溶液呈黃綠色，Cl－基本保持不變，A錯誤；溶液中有剩余的Fe3＋，往溶液中滴入無色KSCN溶液，顯紅色，B正確；Fe2＋和Fe3＋的物質(zhì)的量之比為0.06mol∶0.01mol＝6∶1，C錯誤；由反應(yīng)的離子方程式可得，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2，D錯誤。

6.某同學(xué)欲驗(yàn)證Fe3＋和I－在水溶液中發(fā)生可逆反應(yīng)：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2，設(shè)計了下列實(shí)驗(yàn)操作，并給出了預(yù)測現(xiàn)象，其中不必要的實(shí)驗(yàn)操作是（不考慮水中溶解的少量氧氣的影響）

實(shí)驗(yàn)操作預(yù)測現(xiàn)象

A在9mL0.1mol·L－1KI溶液中滴加幾滴FeCl3溶液，振蕩，將溶液分為三等份溶液顏色發(fā)生變化

B往第一份溶液中滴加淀粉試液，振蕩溶液變藍(lán)色

C往第二份溶液中滴加幾滴AgNO3溶液，振蕩有黃色沉淀產(chǎn)生

D往第三份溶液中滴加幾滴KSCN溶液，振蕩溶液變紅色

解析：C溶液混合顏色變化，說明有新物質(zhì)生成，說明發(fā)生反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2，A不符合題意；溶液中滴加淀粉試液，振蕩，溶液變藍(lán)色，說明有碘單質(zhì)存在，說明發(fā)生反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2，B不符合題意；溶液中滴加幾滴AgNO3溶液，振蕩，有黃色沉淀生成，說明有碘離子存在，因?yàn)榈怆x子過量，無論是否發(fā)生反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2，都會出現(xiàn)黃色沉淀，C符合題意；碘化鉀溶液中滴入幾滴FeCl3溶液反應(yīng)后的溶液中滴加幾滴KSCN溶液，振蕩，溶液變紅色，說明溶液中有三價鐵離子，說明反應(yīng)是可逆反應(yīng)，D不符合題意。

7.中藥材鐵華粉的主要成分是（CH3COO）2Fe，其檢測流程如圖所示。下列說法正確的是（）

A.刺激性氣體X為SO2

B.鐵華粉中可能含有鐵單質(zhì)

C.向?yàn)V液中滴加酸性KMnO4溶液，一定能證明Fe2＋具有還原性

D.濾液中加入K3[Fe（CN）6]試液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀說明溶液中含有Fe3＋

解析：B鐵華粉中的醋酸亞鐵可以和稀硫酸之間發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，得到醋酸，醋酸易揮發(fā)，產(chǎn)生有刺激性氣味的醋酸氣體，A錯誤；鐵華粉可以和鹽酸之間反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，則其中可能含有金屬鐵，B正確；酸性濾液中含氯離子、亞鐵離子均具有還原性，都能被酸性高錳酸鉀氧化，向?yàn)V液中滴入酸性KMnO4溶液，不能證明是Fe2＋具有還原性，C錯誤；K3[Fe（CN）6]試液遇Fe2＋生成藍(lán)色沉淀，可以用來檢驗(yàn)Fe2＋，D錯誤。

8.部分含鐵微粒所帶的電荷數(shù)與其中鐵元素化合價的關(guān)系如圖所示，由該圖可預(yù)測含鐵微粒間相互轉(zhuǎn)化時所需試劑。下列推斷不合理的是（）

A.常溫下，可用R材質(zhì)容器儲運(yùn)濃硫酸

B.M可用K3[Fe（CN）6]溶液檢驗(yàn)

C.若Q為金屬陽離子，可通過Fe2O3與稀HI溶液反應(yīng)生成

解析：BM不帶電，鐵的化合價為＋2價，則M可能為FeO；Q帶2個單位正電荷，化合價為＋2價，則Q為Fe2＋；R不帶電，鐵的化合價為0價，即R為鐵單質(zhì)。常溫下，鐵在濃硫酸中會發(fā)生鈍化，所以常溫下，可用R材質(zhì)容器儲運(yùn)濃硫酸，A合理；Fe2＋和K3[Fe（CN）6]溶液反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，M不是Fe2＋，所以M不能用K3[Fe（CN）6]溶液檢驗(yàn)，B不合理；Fe2O3與稀HI溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，F(xiàn)e2O3中的＋3價鐵被I－還原為Fe2＋，C合理；從圖中可以看出，在堿性溶液中可以生成Fe，鐵為＋6價，所以Fe3＋與氧化劑在堿性條件下反應(yīng)可生成Fe，D合理。

9.某化學(xué)興趣小組利用藥品：鐵粉、稀硫酸、氫氧化鈉溶液，用如圖裝置制備氫氧化亞鐵并觀察其顏色。下列有關(guān)說法不正確的是（）

A.儀器1中應(yīng)該盛放稀硫酸

B.本實(shí)驗(yàn)通過控制A、B、C三個開關(guān)，將儀器中的空氣排盡后，先關(guān)閉開關(guān)A，再打開開關(guān)B就可觀察到氫氧化亞鐵的顏色

C.實(shí)驗(yàn)時為防止儀器2中鐵粉通過導(dǎo)管進(jìn)入儀器3中，可在儀器2底部放上一塊磁鐵

D.本實(shí)驗(yàn)制備的氫氧化亞鐵可以相對較長時間的保持白色狀態(tài)

解析：B儀器1中應(yīng)該盛放的試劑是稀硫酸，A正確；本實(shí)驗(yàn)通過控制A、B、C三個開關(guān)，將儀器中的空氣排盡后，先關(guān)閉開關(guān)B，再打開開關(guān)A，就可觀察到反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧化亞鐵的顏色，B錯誤；Fe可以被磁鐵吸引，實(shí)驗(yàn)時為防止儀器2中鐵粉通過導(dǎo)管進(jìn)入儀器3中，可在儀器2底部放上一塊磁鐵，這樣Fe粉就不能隨NaOH溶液進(jìn)入到儀器3中，C正確；Fe（OH）2是白色固體，具有強(qiáng)的還原性，由于整個裝置處于H2的還原性環(huán)境，可以防止Fe（OH）2被氧化變?yōu)榧t褐色Fe（OH）3，因此可以相對較長時間的保持白色狀態(tài)，D正確。

10.通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析推理得出正確的結(jié)論是化學(xué)學(xué)習(xí)的方法之一。對下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)的解釋正確的是（）

選項(xiàng)操作與現(xiàn)象解釋

A向淀粉－KI溶液中加入FeCl3溶液，溶液變藍(lán)Fe3＋能與淀粉發(fā)生顯色反應(yīng)

B把生鐵放置于潮濕的空氣中，鐵表面有一層紅棕色的斑點(diǎn)鐵在潮濕的空氣中易生成Fe（OH）3

C向稀硝酸中加入少量鐵粉，有氣泡產(chǎn)生Fe置換出硝酸中的氫，生成了氫氣

D新制Fe（OH）2露置于空氣中一段時間，白色物質(zhì)變成了紅褐色Fe（OH）2易被O2氧化成Fe（OH）3

解析：DA項(xiàng)中Fe3＋將I－氧化為I2，淀粉遇碘變藍(lán)；B項(xiàng)中紅棕色斑點(diǎn)是Fe2O3；C項(xiàng)中鐵與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為NO。

11.以廢鐵屑為原料制備硫酸亞鐵晶體的實(shí)驗(yàn)過程如圖，下列說法正確的是（）

廢鐵屑→→結(jié)晶→過濾→硫酸亞鐵晶體

A.取少量酸浸后的溶液，滴加硫氰化鉀溶液，未變紅色，說明廢鐵屑中不含＋3價鐵元素

B.人體血紅素是亞鐵離子配合物，硫酸亞鐵可用于治療缺鐵性貧血

C.過濾步驟說明硫酸亞鐵晶體難溶于水

D.實(shí)驗(yàn)過程不直接蒸發(fā)結(jié)晶的原因是防止FeSO4水解生成Fe（OH）2

解析：B取少量酸浸后的溶液，滴加硫氰化鉀溶液，未變紅色，說明酸浸后的溶液中不存在Fe3＋，但不能說明廢鐵屑中不含＋3價鐵元素，因?yàn)閺U鐵屑中若含＋3價鐵元素，在酸浸時會被Fe還原成Fe2＋，A項(xiàng)錯誤；人體血紅素是亞鐵離子配合物，硫酸亞鐵可提供亞鐵離子，從而可用于治療缺鐵性貧血，B項(xiàng)正確；硫酸亞鐵晶體溶于水，題給實(shí)驗(yàn)過程中是經(jīng)結(jié)晶析出晶體后過濾的，C項(xiàng)錯誤；實(shí)驗(yàn)過程不直接蒸發(fā)結(jié)晶的原因是防止硫酸亞鐵被氧化、防止硫酸亞鐵晶體失去結(jié)晶水，D項(xiàng)錯誤。

12.常溫時，將0.1molFe（NO3）3和2molHCl溶于水得2L混合溶液，然后向該溶液投入mg鐵粉使其充分反應(yīng)后，滴加KSCN溶液不變紅色。下列有關(guān)說法正確的是（）

B.當(dāng)加入16.8g鐵粉時，可生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下6.72L氣體

C.在鐵粉充分反應(yīng)后的溶液中，鐵元素以Fe2＋和Fe3＋的形式存在

D.m≥28，反應(yīng)過程中溶液的質(zhì)量一直在減小

解析：B酸性條件下，N有氧化性，因此首先發(fā)生的反應(yīng)是Fe＋N＋4H＋NO↑＋Fe3＋＋2H2O，然后發(fā)生反應(yīng)：Fe＋2Fe3＋3Fe2＋，F(xiàn)e＋2H＋Fe2＋＋H2↑，A錯誤；當(dāng)加入16.8g鐵粉時，剛好發(fā)生上述第一個反應(yīng)，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下6.72LNO氣體，此時消耗1.2molH＋，B正確；滴加KSCN溶液不變紅色說明溶液中不含F(xiàn)e3＋，C錯誤；當(dāng)恰好第二個反應(yīng)結(jié)束時，根據(jù)方程式計算則至少消耗鐵16.8g＋（0.1mol＋0.3mol）××56g·mol－1＝28g，但反應(yīng)過程中溶液的質(zhì)量一直在增大，D錯誤。

二、非選擇題：本題包括3個小題。

13.某班同學(xué)用如下實(shí)驗(yàn)探究Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì)。

回答下列問題：

（1）分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體，均配制成0.1mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑，其目的是。

解析：Fe2＋具有還原性，易被空氣中的O2氧化為Fe3＋，在FeCl2溶液中加入少量鐵屑，可防止Fe2＋被氧化。

答案：防止Fe2＋被氧化

（2）甲組同學(xué)取2mLFeCl2溶液，加入幾滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液變紅，說明Cl2可將Fe2＋氧化。FeCl2溶液與氯水反應(yīng)的離子方程式為。

解析：Fe2＋被氧化為Fe3＋，Cl2被還原為Cl－，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2＋＋Cl22Fe3＋＋2Cl－。

（3）乙組同學(xué)認(rèn)為甲組的實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，該組同學(xué)在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入幾滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液變紅，煤油的作用是。

解析：O2難溶于煤油，加入煤油能隔絕空氣，排除O2對實(shí)驗(yàn)的影響。

答案：2Fe2＋＋Cl22Fe3＋＋2Cl－

答案：隔絕空氣（排除氧氣對實(shí)驗(yàn)的影響）

③第三支試管中加入1滴KSCN溶液，溶液變紅。

實(shí)驗(yàn)②檢驗(yàn)的離子是（填離子符號）；實(shí)驗(yàn)①和③說明：在I－過量的情況下，溶液中仍含有（填離子符號），由此可以證明該氧化還原反應(yīng)為。

解析：KI溶液與FeCl3溶液反應(yīng)的離子方程式為2I－＋2Fe3＋I(xiàn)2＋2Fe2＋。K3[Fe（CN）6]是檢驗(yàn)Fe2＋的試劑；實(shí)驗(yàn)③溶液變紅，說明溶液中仍存在Fe3＋，由此可說明該氧化還原反應(yīng)為可逆反應(yīng)。

（4）丙組同學(xué)取10mL0.1mol·L－1KI溶液，加入6mL0.1mol·L－1FeCl3溶液混合。分別取2mL此溶液于3支試管中進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

①第一支試管中加入1mLCCl4充分振蕩、靜置，CCl4層顯紫色；

②第二支試管中加入1滴K3[Fe（CN）6]溶液，生成藍(lán)色沉淀；

答案：Fe2＋Fe3＋可逆反應(yīng)

（5）丁組同學(xué)向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液，溶液變成棕黃色，