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第三节铁及其重要化合物考向一铁三角及其应用【通考点·融会贯通】1.“铁三角”的转化关系2.“铁三角”转化关系的应用(1)判断离子能否共存(2)盐溶液的配制与保存(3)物质的制备【通考法·一通百通】1.Fe(OH)2的制备方法方法一: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,如图1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2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3所示。2.混合溶液中Fe3+、Fe2+的除去方法(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其中之一,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其中之一,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+。(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+。【通考题·触类旁通】角度1铁及其化合物的性质1.(2019·福州模拟)北宋沈括的《梦溪笔谈》对指南针已有详细记载:“方家以磁石磨针缝,则能指南。”磁石的主要成分可能是()A.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4D.CuFeS2【解析】选C。磁石能“指南”,具有磁性,而Fe3O4又称为磁性氧化铁,具有铁磁性,故磁石的主要成分为Fe3O4,C项正确。2.(2019·长沙模拟)向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是()A.加入KSCN溶液一定不变红色B.溶液中一定含Fe2+C.溶液中一定含Cu2+D.剩余固体中一定含Cu【解析】选C。由于氧化性:Fe3+Cu2+,Fe先与FeCl3发生反应(Fe+2FeCl3====3FeCl2),后与CuCl2发生反应(Fe+CuCl2====FeCl2+Cu),充分反应后仍有固体存在,则FeCl3完全反应,该固体可能为Cu或Fe和Cu的混合物。A.根据上述分析,溶液中不含Fe3+,加入KSCN溶液一定不变红色,A项正确;B.FeCl3完全反应被还原成FeCl2,CuCl2与Fe反应生成FeCl2和Cu,Fe被氧化成Fe2+,溶液中一定含Fe2+,B项正确;C.CuCl2可能部分与Fe反应,溶液中可能含Cu2+,C项错误;D.根据上述分析可得剩余固体中一定含Cu,D项正确。3.(2019·茂名模拟)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()选项ABCDXFeCl2溶液FeCl3溶液FeFeSO4溶液YFeCl3CuCl2AlFe2(SO4)3ZCl2FeNaOH溶液Cu【解析】选C。Cl2与FeCl2反应,A错误;Fe与FeCl3、CuCl2均反应,B错误;D有新的杂质CuSO4生成。角度2铁及其化合物的转化4.(2019·宜昌模拟)下列物质转化在给定条件下能实现的是()【解析】选C。FeS2煅烧生成SO2,A错误;电解氯化钠溶液得到氢氧化钠、氢气和氯气,B错误;氯化铁和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜,D错误。5.(2019·大庆模拟)下列说法正确的是()A.在溶液中加KSCN,溶液显红色,证明原溶液中有Fe3+,无Fe2+B.铁粉作食品袋内的脱氧剂,起还原作用C.FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作,原因是FeCl3能从含有Cu2+的溶液中置换出铜D.c(Fe2+)=1mol·L-1的溶液中:K+、、、S2-能大量共存4MnO4NH【解析】选B。在溶液中加KSCN,溶液显红色,证明原溶液中有Fe3+,但不能确定溶液中是否含有Fe2+,故A错误;铁粉作食品袋内的脱氧剂,反应中铁的化合价升高,发生氧化反应,本身作还原剂,起还原作用,故B正确;FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作,原因是FeCl3能与铜单质反应生成氯化亚铁和氯化铜,故C错误;Fe2+、S2-具有还原性,具有氧化性,因此不能大量共存,故D错误。4MnO角度3氢氧化亚铁的制备6.下列各图示中,不能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是()【解析】选D。因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即发生4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的氧气或空气。A、B原理相同,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;C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;D由于带入空气中的氧气,能迅速将Fe(OH)2氧化,因而不能较长时间看到白色沉淀。7.用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀:用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入______________________________。(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是____________________________________________________________。【解析】(1)Fe2+易水解,要加入稀硫酸防止其水解;Fe2+易被空气中的O2氧化,要加铁粉防止Fe2+被氧化。(2)气体的溶解度随温度升高而降低,所以煮沸后的水中溶解的O2较少。答案:(1)稀硫酸、铁屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2【方法规律】防止Fe(OH)2氧化的方法(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸,驱除溶液中的氧气。(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管中的亚铁盐溶液底部,并慢慢挤出NaOH溶液。(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气,如H2、N2、稀有气体等。(4)在亚铁盐溶液上面加保护层,如苯、植物油等。(5)用Fe作阳极,石墨作阴极,电解NaOH溶液,利用新产生的Fe2+与OH-反应制取。角度4铁三角转化的应用8.下列关于Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是()A.该溶液中K+、Fe3+、I-、Br-可以大量共存B.用该溶液溶解一定量铜粉,向所得溶液中再加入铁粉,若溶液中有Cu2+,则一定没有固体析出C.将该溶液蒸干,得到的固体中混有氢氧化铁D.100mL0.1mol·L-1该溶液和足量的Zn充分反应,生成1.12gFe【解析】选D。A项,该溶液中,2Fe3++2I-====2Fe2++I2,不能大量共存,错误;B项,用该溶液溶解一定量铜粉,向所得溶液中再加入铁粉,若溶液中有Cu2+,可能是Cu2+未参加反应,也可能是Cu2+部分被置换,则可能有固体铜析出,故B错误;C项,由于硫酸难挥发,将该溶液蒸干得到固体硫酸铁,故C错误;D项,100mL0.1mol·L-1该溶液和足量的Zn发生的反应为2Fe3++3Zn====2Fe+3Zn2+,生成1.12gFe,故D正确。9.(新题预测)某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O),设计了如下流程:下列说法不正确的是()A.溶解烧渣选用足量硫酸,试剂X选用铁粉B.固体1中一定含有SiO2,控制pH是为了使Al3+转化为Al(OH)3,进入固体2C.从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中,须控制条件防止其氧化和分解D.若改变方案,在溶液1中直接加NaOH至过量,得到的沉淀用硫酸溶解,其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O【解析】选D。A项,向Fe2O3、SiO2、Al2O3加入硫酸,其中SiO2不溶,Fe2O3、Al2O3溶解成Fe3+和Al3+,因为最终要获得Fe2+,所以应加入铁粉还原Fe3+变为Fe2+,正确;B项,控制pH是为了分离Fe2+和Al3+,从流程图知,溶液2中含有Fe2+,所以加入的NaOH只能让Al3+生成沉淀,正确;C项,Fe2+易被氧化生成Fe3+,FeSO4·7H2O在受热时,也易分解失去水,正确;D项,溶液1中是Fe3+,加入NaOH生成Fe(OH)3沉淀,再加入H2SO4,不能获得Fe2+,错误。10.A、B、C三种物质中均含有同一种元素M,它们之间有如图所示的转化关系。A为一种金属单质,其产量直接关系国民经济命脉。反应①②③均为化合反应,反应④为置换反应。下列有关说法不正确的是()A.①中所加试剂可能是氯气B.③中需要加具有氧化性的试剂C.A与稀硝酸反应一定能实现元素M在①中发生的价态变化D.元素M在②中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现【解析】选C。根据转化关系可确定A为变价金属,应为Fe,反应①加入氯气能实现,B为FeCl3,C为FeCl2,A项不符合题意;反应③是铁元素由+2价升高到+3价,需要加具有氧化性的试剂,B项不符合题意;过量的铁与稀硝酸反应时,生成硝酸亚铁,C项符合题意;Fe3+能将I-氧化成I2,自身被还原成Fe2+,D项不符合题意。【加固训练】(2019·枣庄模拟)将铜和氧化铁的混合物溶于足量稀盐酸中,向所得溶液中滴入2滴KSCN溶液后出现红色。下列有关说法错误的是()A.容器中可能有固体残渣B.所得溶液中一定存在Fe2+C.反应过程中水的电离程度增大D.再加入铜后,溶液红色逐渐褪去【解析】选A。所得溶液中滴入KSCN溶液后变红色,说明会有Fe3+,则Cu不存在。考向二Fe3+、Fe2+的检验方法【通考点·融会贯通】1.Fe2+的检验2.Fe3+的检验3.混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验(1)Fe3+的检验(2)Fe2+的检验[注意](1)在水溶液中Fe2+——浅绿色、Fe3+——棕黄色。(2)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,新制氯水可能氧化SCN-。②Fe3+、Fe2+、Cl-同时存在时,不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2+,Cl-能还原酸性KMnO4,有干扰。【通考题·触类旁通】1.(2019·银川模拟)要证明某溶液中不含有Fe3+而可能含有Fe2+,进行如下实验操作时最佳顺序为()①加入足量氯水②加入足量KMnO4溶液③加入少量KSCN溶液A.①③B.②③C.③①D.①②③【解析】选C。因为KSCN与Fe3+作用使溶液显红色,与Fe2+作用无此现象,可以先滴加KSCN溶液,不显红色,说明原溶液不含有Fe3+,再滴加氯水后显红色,说明滴加氯水后溶液中有Fe3+,证明原溶液含有Fe2+,即最佳顺序为③①。2.下列说法中正确的是()A.在溶液中加KSCN,溶液显红色,证明原溶液中有Fe3+,无Fe2+B.向某溶液中滴加氯水后再加入KSCN溶液,溶液呈红色,则原溶液中一定含有Fe2+C.检验Fe(NO3)2晶体是否氧化变质的方法是将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后,滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红D.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+【解析】选D。在溶液中加KSCN,溶液显红色,证明原溶液中有Fe3+,也可能含有Fe2+,故A选项错误;向某溶液中滴加氯水后再加入KSCN溶液,溶液呈红色,则原溶液中不一定含有Fe2+,可能原来就有Fe3+,故B选