第8讲 铁及其化合物
铁 铁的氧化物 铁的氢氧化物
1. Fe2O3是铁的一种常见氧化物，下列有关Fe2O3的说法错误的是( )
A. 可用其制作颜料
B. 能溶于稀盐酸
C. 可用铁和水蒸气反应制得
D. 在一定条件下能与铝发生反应
2. (2021·连云港期末)利用H2和CO2合成甲醇：3H2(g)＋CO2(g)??CH3OH(g)＋H2O (g)，H2也能在一定条件下与Fe3O4反应，制得“引火铁”，磁铁矿中的Fe3O4不溶于水和酸，其中的Fe2＋和Fe3＋之间存在快速的电子传递。下列有关CH3OH和磁铁矿中的Fe3O4的说法正确的是( )
A. CH3OH属于电解质
B. CH3OH和H2O不能形成分子间氢键
C. Fe3O4和稀硫酸反应生成二种硫酸盐
D. Fe3O4导电能力强于Fe2O3
3. (2022·如皋期末)《新修本草》中描述“青矾”为“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃……烧之赤色”。青矾加热时的反应为2(FeSO4·7H2O)Fe2O3＋SO2↑＋H2SO4＋13H2O。下列说法正确的是( )
A. 产物中含有3种非金属氧化物
B. 所得赤色物质为FeSO4
C. 反应为分解反应
D. 铁元素发生还原反应
4. 下列关于转化过程(如图)的分析不正确的是( )
A. Fe3O4中Fe元素的化合价为＋2、＋3
B. 过程Ⅰ中每消耗58 g Fe3O4转移1 mol电子
C. 过程Ⅱ的化学方程式为
3FeO＋H2OFe3O4＋H2↑
D. 该过程总反应为2H2OO2↑＋2H2↑
5. 以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：
(1) 焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为________________________________________。
(2) 添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如图所示。
已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃。硫去除率＝×100%。
①不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于________。
②700 ℃焙烧时，添加1% CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是__________________________________________。
(3) 向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由________(填化学式，下同)转化为________。
(4) “过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝________。
6. (2022·通泰扬淮徐宿二模)FeS是一种黑色固体，常用作固体润滑剂、废水处理剂等。可通过高温合成法和均相沉淀法合成纳米FeS。
Ⅰ. 高温合成法
称取一定质量还原铁粉和淡黄色硫粉，充分混合后置于真空密闭石英管中。用酒精喷灯加热。加热过程中硫粉升华成硫蒸气。持续加热至反应完全，冷却，得纳米FeS。
(1) 若分别用S8和S6与等质量的铁粉反应制取FeS，消耗S8和S6的质量比为________。
(2) 能说明反应已进行完全的标志是________________________。
Ⅱ. 均相沉淀法
实验室以硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]和硫代乙酰胺(CH3CSNH2)为主要原料，利用如图装置合成纳米硫化亚铁的流程如下。
已知：硫代乙酰胺在酸性和碱性条件下均能水解。水解方程式为CH3CSNH2＋2H2O＋H＋===CH3COOH＋H2S＋NH；CH3CSNH2＋3OH－===CH3COO－＋S2－＋NH3·H2O。
(3) 加入药品前检查装置气密性的操作为_________________________________________________________________________________。
(4) “反应”时，控制混合溶液pH约为9，温度为70 ℃。三颈烧瓶内发生反应的离子方程式为______________________________________________。
(5) 该方法得到的产品中常混有少量Fe(OH)2杂质。有研究表明，在混合溶液中添加少量柠檬酸钠()可降低溶液中c(Fe2＋)，抑制Fe(OH)2杂质的形成。加入柠檬酸钠能降低c(Fe2＋)的原因是________________________。
7. (2021·南京学情调研)草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)可作为制备电池正极材料磷酸铁锂的原料。以FeSO4溶液制备电池级草酸亚铁晶体的实验流程如图：
(1) “沉淀”步骤得到的混合体系不宜在空气中久置，其原因是____________________________________________________________。
(2) “转化”在如图所示的装置中进行。导管A的作用是________________________。
(3) 检验“洗涤”完全的实验操作是 ___________________________。
(4) 以废渣(主要含Fe2O3、Al2O3、SiO2等)为原料制备实验所需的FeSO4溶液，请补充实验方案：向废渣中分批加入稀硫酸，边加边搅拌，当固体不再溶解时，过滤；______________________(实验中须使用的试剂：稀硫酸、铁粉、NaOH溶液、KSCN溶液、蒸馏水)。
(5) 测定草酸亚铁样品纯度的方法如下：准确称取0.250 0 g样品，加入适量水、浓硫酸、磷酸，用0.045 00 mol/L KMnO4标准溶液滴定至终点(草酸亚铁转化为Fe3＋和CO2)，消耗KMnO4标准溶液18.00 mL。计算样品中FeC2O4·2H2O的纯度：________(保留2位小数)。
8. (2022·南通通州诊断)铁黄(FeOOH)是一种重要的化工产品。
(1) 制备铁黄：向一定浓度FeSO4溶液中加入氨水，产生白色沉淀，并很快变成灰绿色。当滴加氨水至pH为6.0时，停止滴加氨水，开始通氧气，生成铁黄。通入氧气过程中，记录溶液pH变化如图1 所示。
图1 图2
已知：25 ℃时，Fe(OH)2完全沉淀(离子浓度≤10－5 mol/L)的pH＝8.5。
①滴加氨水至pH为6.0时，溶液中残留Fe2＋浓度为________mol/L。
② 0～t1时段，溶液pH几乎不变；t1～t2时段，溶液pH明显降低。请解释原因：______________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________。
③实验中产生灰绿色物质，甲同学认为该物质是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物，乙同学认为是Fe(OH)2吸附Fe2＋形成的混合物。设计实验方案验证哪一位同学的观点正确：__________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2) H2O2在催化剂α－FeOOH 的表面上，分解产生·OH。·OH 较H2O2和O2更易与烟气中的NO 发生反应生成NO。当一定浓度H2O2溶液与烟气以一定的流速经过装有催化剂α－FeOOH的反应管，NO的脱除效率与温度的关系如图2所示。仅用相同浓度相同流速的H2O2溶液通过反应管(无催化剂)进行实验测得：随着温度升高，H2O2热分解速率加快，升温至80 ℃以上，H2O2大量汽化。
①80～120 ℃时，随着温度升高NO的脱除效率显著提高的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________。
②温度高于180 ℃，NO的脱除效率降低的原因是 _____________________。
铁及其化合物的转化
阅读下列材料，完成1～2题：
高铁酸钾(K2FeO4)是一种暗紫色固体，低温碱性条件下比较稳定。高铁酸钾能溶于水，微溶于KOH浓溶液，且能与水反应放出氧气，并生成Fe(OH)3胶体，常用作水处理剂。高铁酸钾有强氧化性，酸性条件下，其氧化性强于Cl2、KMnO4等。工业上湿法制备K2FeO4的流程如下：
1. (2021·通、扬、泰、淮、徐、宿、连三模)下列关于K2FeO4的说法正确的是( )
A. 与水反应，每消耗1 mol K2FeO4转移6 mol电子
B. 将K2FeO4与盐酸混合使用，可增强其杀菌消毒效果
C. 可用丁达尔效应鉴别K2FeO4和KMnO4两种紫红色溶液
D. K2FeO4中，基态K＋的核外三个电子能层均充满电子
2. (2021·通、扬、泰、淮、徐、宿、连三模)下列关于K2FeO4的工业湿法制备工艺的说法正确的是( )
A. “反应”时，氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶3
B. “过滤Ⅰ”所得滤液中大量存在的离子有：Na＋、Fe3＋、Cl－、NO、FeO
C. “转化”时，反应能进行的原因是该条件下K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小
D. “过滤Ⅱ”所得滤液在酒精灯外焰上灼烧，观察到火焰呈黄色，说明滤液为NaOH溶液
3. (2021·苏州调研)硫酸亚铁是一种重要的化工原料，部分转化如图所示。下列说法正确的是( )
A. 用酸性KMnO4溶液可以检验FeSO4是否变质
B. 制纳米Fe3O4时通入的O2需过量
C. 制FeCO3时应将Na2CO3溶液加入FeSO4溶液中
D. 生成(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的反应为氧化还原反应
4. (2021·启东一检)工业上可用废铁屑为原料，按如图工业流程制备[Fe2(OH)m(SO4)p]n(聚合硫酸铁)，聚合硫酸铁是一种新型絮凝剂，处理污水能力比FeCl3高效，且腐蚀性小。下列说法正确的是( )
A. [Fe2(OH)m(SO4)p]n中m＝6－2p
B. 酸浸槽中加入的酸液可用稀硝酸代替稀硫酸
C. 反应釜中的离子方程式为H2O2＋Fe2＋＋H＋===Fe3＋＋H2O
D. 聚合釜中的反应pH控制越大越好
5. (2021·苏锡常镇二模)利用如下实验研究Fe3＋与I－的反应。
步骤1：向烧杯中加入10 mL 0.1 mol/L的KI溶液，再滴加2 mL 0.1 mol/L的Fe2(SO4)3溶液，振荡，把溶液分为四等份于编号为①②③④的四支试管中。
步骤2：向试管①中加入淀粉溶液，观察到溶液变蓝。
步骤3：向试管②中滴加15% KSCN溶液5～6滴，观察到溶液变红。
步骤4：向试管③④中分别加入1 mL 2.0 mol/L的FeSO4溶液和1 mL的蒸馏水，振荡，观察到试管③中溶液颜色比试管④中溶液颜色浅。
下列说法不正确的是( )
A. 试管①中的现象说明此条件下Fe3＋的氧化性大于I2
B. 试管②中的现象说明Fe3＋与I－的反应为可逆反应
C. 试管②中红色物质为[Fe(SCN)n(H2O)6－n]3－n，此微粒中心离子的配位数为6
D. 步骤4的现象不能说明此条件下I2能将Fe2＋氧化成Fe3＋
6. (2022·苏州期末)工业上以电解锰渣(主要成分为MnCO3、MnSO4，含有少量FeCO3、Al2O3、SiO2等)为原料制取MnSO4·H2O。
“氧化”时发生反应的离子方程式为________________________，工业上调节pH的过程选择在加热条件下进行，其目的是______________________________________________。
7. (2021·镇江期中)磷酸亚铁[Fe3(PO4)2·8H2O]是生产锂电池的原料，能溶于强酸，不溶于水。实验室可利用FeSO4·7H2O、Na2HPO4·12H2O及CH3COONa·3H2O为原料制备磷酸亚铁，主要反应为3FeSO4＋2Na2HPO4＋2CH3COONa＋8H2O===Fe3(PO4)2·8H2O ↓＋3Na2SO4＋2CH3COOH。
(1) 用如图装置合成磷酸亚铁。在三颈烧瓶中先加入抗坏血酸(即维生素C)稀溶液作底液，再向烧瓶中滴入Na2HPO4与CH3COONa混合溶液至pH＝4时，再滴入FeSO4溶液，最终维持pH＝6。
①用抗坏血酸溶液作底液的作用是________________________。
②为提高反应过程中磷酸亚铁的产率，实验中可采取的措施有________(填字母)。
A. 适当提高水浴温度
B. 将抗坏血酸改用稀硫酸，加快反应速率
C. 适当加快搅拌速率，延长搅拌时间
D. 把FeSO4溶液滴入Na2HPO4与CH3COONa混合溶液中，再加入抗坏血酸
(2) 检验产品中是否混有Fe(OH)3或FePO4杂质的方法是_______________________________________________________________________________________________________________________。
8. (2021·苏州期初)工业以炼钢污泥(主要成分为铁的氧化物，还含有CaO、SiO2、C等杂质)为原料制备脱硫剂活性Fe2O3·H2O，并用该脱硫剂处理沼气中H2S的流程如下：
(1) “还原”：还原时加入的废铁屑除了与Fe3＋反应外，还与________(填离子符号)反应。
(2) “除杂”：若使还原后的滤液中Ca2＋完全沉淀(离子浓度小于10－6 mol/L)，则滤液中c(F－)需大于____________________；若溶液的pH偏低，将会导致CaF2沉淀不完全，其原因是_______________________________________ ______________________________________________________ [Ksp(CaF2)＝1.44×10－10，Ka(HF)＝3.53×10－4]。
(3) “沉铁”：生成FeCO3沉淀的离子方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________________。
9. (2022·泰州期末)K3[Fe(C2O4)3]·3H2O为易溶于水而难溶于乙醇的翠绿色晶体，可用于制备负载型活性铁催化剂。实验室以FeC2O4·2H2O为原料制备K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的流程如下：
已知：①FeC2O4·2H2O为淡黄色晶体，难溶于水而溶于稀硫酸，真空下142 ℃开始失去结晶水。
②K3[Fe(CN)6]溶液与Fe2＋反应产生蓝色沉淀，与Fe3＋不反应。
(1) 氧化配位。将FeC2O4·2H2O加入过量饱和K2C2O4溶液中，保持温度40 ℃缓缓加入H2O2，获得含配离子 [Fe(C2O4)3]3－和Fe(OH)3的悬浊液。
①检验悬浊液中Fe(Ⅱ)已被完全氧化的实验方法为____________________________________________________________________________________________________________________。
②反应结束后，需要将悬浊液煮沸30s，其目的是____________________________________________________________________________________________________________________。
(2) 酸溶配位。加入饱和H2C2O4溶液所发生反应的化学方程式为__________________________________________。从溶液中获得K3[Fe(C2O4)3]·3H2O，除了蒸发浓缩、降温结晶，还可选择的方法为 。
(3) 某研究性学习小组拟用已提纯的FeSO4溶液为原料制备高纯FeC2O4·2H2O。已知：Na2C2O4、K2C2O4的溶解度曲线如图所示；100 ℃时生成FeC2O4·2H2O大颗粒便于过滤。
请完成实验方案：取一定体积1 mol/L FeSO4溶液置于锥形瓶中，在搅拌下加入等体积相同浓度的 _________________________________________ __________________________________________，得到FeC2O4·2H2O(可选用的试剂：BaCl2溶液、AgNO3溶液、Na2C2O4溶液、K2C2O4溶液、稀盐酸、蒸馏水)。
铁的重要化合物的制备
1. (2021·镇江期中)下列由废铁屑制取FeSO4·7H2O的实验原理与装置(部分夹持装置略去)不能达到实验目的的是( )
甲 乙 丙 丁
A. 用装置甲除去废铁屑表面的油污
B. 用装置乙加快废铁屑的溶解
C. 用装置丙过滤得到FeSO4溶液
D. 用装置丁蒸干溶液获得FeSO4·7H2O
2. (2022·南通通州期末)实验室以废铁屑、氨气和稀硫酸为原料，制备少量(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O(摩尔盐)。如图所示装置和原理能达到实验目的的是( )
甲 乙 丙 丁
A. 用装置甲制取FeSO4溶液
B. 用装置乙制取NH3
C. 用装置丙将氨气通入FeSO4和H2SO4的混合溶液
D. 用装置丁蒸干溶液得到(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O
3. (2021·常州重点中学期中)Fe/Fe3O4复合物可用于高密度磁记录领域。在氩气气氛下，向KOH溶液中逐滴加入一定量的FeCl2溶液并持续搅拌，100 ℃下回流3 h，得到成分为Fe和Fe3O4的黑色沉淀。将其过滤分离后，依次用沸水和乙醇洗涤，干燥后焙烧3 h可得Fe/Fe3O4复合物产品。实验室制备Fe/Fe3O4复合物的部分装置如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A. 恒压滴液漏斗可用于平衡气压，使液体顺利流下
B. 三颈烧瓶中生成黑色沉淀反应的离子方程式为4Fe2＋＋8OH－Fe↓＋Fe3O4↓＋4H2O
C. 用乙醇洗涤的目的是除去晶体表面水分，便于快速干燥
D. 若制备时将氩气换为空气，可以提高Fe/Fe3O4复合物产品的产率
4. (2021·海安中学)聚合硫酸铁(PFS)是水处理中重要的絮凝剂，以废铁屑为原料制备PFS的具体工艺流程如图所示：
废铁屑溶液PFS固体产品[Fe2(OH)x(SO4)3－]y
下列说法不正确的是( )
A. 步骤①，粉碎的目的是增大反应物接触面积，提高“酸浸”反应速率
B. 步骤③，可选用H2O2、Cl2、KMnO4等氧化剂将Fe2＋转化为Fe3＋
C. 步骤④，加稀硫酸调节pH在一定范围内，若pH偏小则Fe3＋水解程度太弱，若pH偏大时则形成Fe(OH)3沉淀
D. 步骤⑤，减压蒸发有利于降低蒸发温度，防止产物分解
5. 硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]在空气中比一般亚铁盐稳定，是定量分析化学中常用的还原剂，其实验室制备流程如图所示：
下列说法不正确的是( )
A. “除油污”过程中使用热的Na2CO3溶液效果更好
B. 制备硫酸亚铁时铁屑与硫酸反应完全时的现象是不再有气泡产生
C. “趁热过滤”后的滤液略显黄色的原因是
4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
D. 理论上加入(NH4)2SO4固体的质量为6.0 g
6. (2021·连云港期中)高铁酸钾(K2FeO4)为紫色固体，易溶于水，在KOH浓溶液中的溶解度较低，难溶于无水乙醇等有机溶剂，具有强氧化性，在酸性或中性溶液中不稳定，能产生O2，在碱性溶液中较稳定，且碱性越强越稳定。
(1) 用如图所示的装置制备K2FeO4(夹持装置略)。
①A为Cl2发生装置，B中盛装的液体是________________________________________。
②装置C中生成大量紫色固体，发生反应的化学方程式为__________________________________________。
③向装置C中通入的Cl2不能过量，原因是__________________________ ___________________________________________________________。
(2) 提纯K2FeO4：将装置C中的物质过滤，得到高铁酸钾粗产品，请补充由该粗产品制得高纯度K2FeO4的实验方案：将粗产品置于烧杯中，____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，得高纯度K2FeO4。(实验中须使用的试剂和装置：1 mol/L KOH溶液、饱和KOH溶液、乙醇、真空干燥箱)。
(3) 测定高铁酸钾样品的纯度：称取0.440 0 g高铁酸钾样品，完全溶解于KOH稀溶液中，再加入足量亚铬酸钾{K[Cr(OH)4]} 溶液，反应后配成100.00 mL溶液；取上述溶液25.00 mL于锥形瓶中，加入稀硫酸调至pH＝2，用0.100 0 mol/L硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液滴定，消耗标准硫酸亚铁铵溶液15.00 mL。已知测定过程中发生反应：
①Cr(OH)＋FeO===Fe(OH)3＋CrO＋OH－；②2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O；③Cr2O＋Fe2＋＋H＋―→Cr3＋＋Fe3＋＋H2O(未配平)。
计算K2FeO4样品的纯度(写出计算过程)。
7. (2021·扬州一测)K3[Fe(C2O4)3]·3H2O是某些有机反应的催化剂。工业上常用FeC2O4·2H2O晶体为原料制备K3[Fe(C2O4)3]·3H2O晶体。
Ⅰ. 制备FeC2O4·2H2O晶体
溶解：称取5.0 g (NH4)2Fe(SO4)2晶体，放入仪器A中，加入少量1 mol/L H2SO4溶液和15 mL蒸馏水加热溶解；
沉淀：向仪器A中加入25 mL饱和H2C2O4溶液，加热搅拌至沸，停止加热，静置；产生大量的FeC2O4 .2H2O沉淀，过滤，洗涤，得FeC2O4.2H2O晶体。
(1) 仪器A的名称是________。
(2) “溶解”时若不加入硫酸，溶液会出现浑浊现象，加入硫酸的目的是________________________。
(3) (NH4)2Fe(SO4)2晶体往往会混有少量Fe3＋，影响草酸亚铁晶体的纯度。检验晶体中是否混有Fe3＋，可用的试剂是________。在酸性条件下，NH2OH可将Fe3＋转化为Fe2＋，自身转化为无毒气体和水，该反应的离子方程式为________________________________________。
(4) 检验沉淀洗涤是否完全的方法是__________________________________ _____________________________________________________________。
Ⅱ. 制备K3[Fe(C2O4)3]·3H2O晶体
已知：①K2Fe(C2O4)2可溶于水；Fe2(C2O4)3难溶于水；K3[Fe(C2O4)3]·3H2O易溶于水，难溶于乙醇。
②实验条件下，pH＝1.9时，Fe3＋开始沉淀；过氧化氢在40 ℃以上发生显著分解。
③K3[Fe(CN)6]溶液与Fe2＋反应产生深蓝色沉淀，与Fe3＋不反应。
(5) 以FeC2O4·2H2O晶体为原料，制备K3[Fe(C2O4)3]·3H2O晶体时，请补充完整相应的实验方案：取一定量的FeC2O4·2H2O晶体，边加入饱和H2C2O4溶液边搅拌，至pH约为1.9，先滴加饱和K2C2O4溶液，________________________________________，直至取溶液样品滴加K3[Fe(CN)6]溶液不再出现深蓝色为止，用冷水冷却，________________________________________，过滤、洗涤、晾干、得到K3[Fe(C2O4)3]·3H2O晶体(实验中须使用的试剂：10% H2O2溶液、无水乙醇)。
第8讲 铁及其化合物
铁 铁的氧化物 铁的氢氧化物
1. C 【解析】 铁与水蒸气在高温下生成Fe3O4和H2，C错误。
2. D 【解析】 CH3OH属于非电解质，A错误；CH3OH和H2O分子中都有羟基，二者分子间能形成氢键，B错误；由题给信息可知，硫铁矿中的Fe3O4与稀硫酸不反应，C错误；Fe3O4中含有Fe2＋和Fe3＋，导电能力较强，D正确。
3. C 【解析】 产物中SO2和H2O为非金属氧化物，A错误；所得赤色物质应该为Fe2O3，B错误；该反应由一种物质生成四种物质，为分解反应，C正确；反应中铁元素化合价由＋2价升高到＋3价，失去电子，发生氧化反应，D错误。
4. B 【解析】 过程Ⅰ：2Fe3O46FeO＋O2↑，当有2 mol Fe3O4分解时，生成1 mol氧气，转移4 mol电子，58 g(即0.25 mol)Fe3O4参与反应生成0.125 mol氧气，转移0.5 mol电子，B错误。
5. (1) SO2＋OH－===HSO (2) ①FeS2 ②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中 (3) NaAlO2 Al(OH)3 (4) 1∶16
【解析】 (2) ①由已知多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃，不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于杂质FeS2。②700 ℃焙烧时，FeS2中的硫元素转化为SO2，添加CaO后，SO2会与CaO、O2反应生成CaSO4而留在矿粉中。(4) Fe2O3与FeS2在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，发生反应的化学方程式为16Fe2O3＋FeS211Fe3O4＋2SO2↑，可得关系式FeS2～16Fe2O3，则理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝1∶16。
6. (1) 1∶1 (2) 硫蒸气的颜色不变 (3) 关闭活塞，将三颈烧瓶右侧的导管伸入水槽中，打开加热器，右侧的导管口产生气泡，停止加热，冷却至室温后，导管内有一段稳定的水柱 (4) 2NH＋Fe2＋＋CH3CSNH2＋5OH－CH3COO－＋FeS↓＋3NH3↑＋3H2O (5) 柠檬酸钠与Fe2＋形成络合物
【解析】 (1) 由于制得的FeS的质量相等，则消耗的S相等，故S8和S6的质量之比为1∶1。(4) 由于三颈瓶中加入的是硫酸亚铁铵，结合硫代乙酰胺在碱性条件下水解的方程式可知，在离子方程式中，Fe2＋与NH系数之比为1∶2，Fe2＋与CH3CSNH2系数之比为1∶1，故化学方程式中OH－的系数为5，由此可写出反应的离子方程式。(5) 柠檬酸钠中的羧基能提供孤电子对，与Fe2＋形成配合物，从而降低了溶液中c(Fe2＋)。
7. (1) Fe(OH)2在空气中易被O2氧化为Fe(OH)3，导致草酸亚铁产率降低 (2) 平衡压强，使H2C2O4溶液顺利滴入三颈烧瓶中 (3) 取最后一次洗涤滤液少许于试管中，先滴加盐酸酸化，再滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则已洗涤完全 (4) 在搅拌下向滤液中滴加NaOH溶液，沉淀先增加后减少，当沉淀不再减少时，过滤；用蒸馏水洗涤滤渣2～3次，在搅拌下向滤渣中加入稀硫酸至滤渣完全溶解；在搅拌下向所得溶液中分批加入铁粉，直至向取出的少量溶液中滴加KSCN溶液不再出现红色，过滤 (5) 97.20%
【解析】 (5) 草酸亚铁被酸性高锰酸钾氧化为Fe3＋和CO2，根据得失电子守恒得到关系式：5FeC2O4·2H2O～3KMnO4，反应消耗0.045 00 mol/L KMnO4标准溶液18.00 mL，则草酸亚铁的物质的量为＝0.001 35 mol，FeC2O4·2H2O的纯度为×100%＝97.20%。
8. (1) ①1 ②0～t1时段，4Fe(OH)2＋O2===4FeOOH＋2H2O，c(H＋)不变；t1～t2时段，4Fe2＋＋6H2O＋O2===4FeOOH↓＋8H＋，c(H＋)增大 ③取少量混合物于试管中，加入足量的稀盐酸，再滴加几滴硫氰酸钾溶液，若溶液变为红色，则该物质是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物，否则为Fe(OH)2吸附Fe2＋形成的混合物 (2) ①H2O2大量汽化与催化剂的接触更好，产生更多的·OH，·OH浓度增大，与NO反应速率更快 ②180 ℃以后，H2O2热分解速率加快，高于H2O2催化分解生成·OH的速率，导致·OH浓度减小，NO的脱除效率下降
【解析】 (1) ①Fe(OH)2完全沉淀(离子浓度≤10－5 mol/L)的pH＝8.5，Ksp[Fe(OH)2]＝10－5×(10－5.5)2＝10－16，滴加氨水至pH为6.0时，c(Fe2＋)＝ mol/L＝1 mol/L。(2) 根据题中信息可知，H2O2在催化剂 α－FeOOH 的表面上分解产生·OH，升温至80 ℃以上，H2O2大量汽化，故80～120 ℃时，H2O2大量汽化与催化剂的接触更好，产生更多的·OH，·OH浓度越大，与NO反应速率越快；随着温度升高，H2O2 热分解速率加快，故180 ℃后，H2O2分解速率加快，高于H2O2催化分解生成·OH的速率，导致·OH浓度减小，NO的脱除率下降。
铁及其化合物的转化
1. C 【解析】 K2FeO4与H2O反应生成Fe(OH)3，每消耗1 mol K2FeO4转移3 mol电子，A错误；K2FeO4具有强氧化性，与盐酸混合时能将Cl－氧化，杀菌消毒效果减弱，B错误；K2FeO4溶于水后生成Fe(OH)3胶体，胶体有丁达尔效应，C正确；K＋的M层排有8个电子，故M层没有排满(排满时应排18个)，D错误。
2. C 【解析】 由NaClO～2e－、Fe(NO3)3～3e－可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2，A错误；在“反应”中加入了过量的NaClO，Fe3＋将全部被氧化成FeO，故“过滤Ⅰ”的滤液中不可能含有大量的Fe3＋，B错误；“转化”步骤中加入KOH后得到了K2FeO4，故K2FeO4的溶解度更小，C正确；“转化”步骤中加入了过量的KOH，“过滤Ⅱ”所得滤液为混合溶液，还含有KOH，只是在焰色试验中，K元素的紫色被Na元素的黄色掩盖，D错误。
3. C 【解析】 FeSO4变质后生成Fe3＋，不能用酸性KMnO4溶液检验Fe3＋，A错误；Fe3O4中Fe元素为＋2、＋3价，故反应过程中Fe2＋部分被氧化，应通入适量O2，B错误；Na2CO3溶液碱性较强，若将FeSO4溶液滴加到Na2CO3溶液中，易生成Fe(OH)2沉淀，C正确；FeSO4与(NH4)2SO4制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的反应中，各元素的化合价没有发生变化，为非氧化还原反应，D错误。
4. A 【解析】 根据化合价代数和为0，解得m＝6－2p，A正确；加入硝酸会引入杂质离子NO，且硝酸会与废铁屑生成污染性的气体，B错误；O原子不守恒，C错误；聚合釜中的反应pH控制越大越容易生成Fe(OH)3，不易生成聚合硫酸铁[Fe2(OH)m(SO4)p]n，D错误。
5. D 【解析】 溶液变蓝色说明生成了I2，氧化性Fe3＋＞I2，A正确；根据加入的两者的浓度和体积可知，Fe3＋不足，但加入KSCN后显红色，说明溶液中含有Fe3＋，故反应为可逆反应，B正确；由红色物质的组成，可看出配体SCN－与H2O共有6个，故配位数为6，C正确；试管③中溶液颜色比试管④中溶液颜色浅，说明加入FeSO4溶液的试管中反应2Fe3＋＋2I－?? 2Fe2＋＋I2逆向移动，此时I2将Fe2＋氧化成Fe3＋，D错误。
6. 2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O 促进Fe3＋、Al3＋水解，加快沉淀速率(答案合理即可)
7. (1) ①防止亚铁离子被氧化；调节溶液的pH＝4[防止生成Fe(OH)2沉淀] ②AC (2) 取少量产品溶于适量盐酸中，向其中滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，说明含有Fe(Ⅲ)杂质，反之，则不含
【解析】 (1) ②适当提高水浴温度可以加快反应速率，从而提高磷酸亚铁的产率，A正确；将抗坏血酸改用稀硫酸，会导致二价铁被氧化，从而降低磷酸亚铁的产率，B错误；适当加快搅拌速率，延长搅拌时间，可以加快反应速率，使反应物充分接触，提高磷酸亚铁的产率，C正确；把FeSO4溶液滴入Na2HPO4与CH3COONa混合溶液中的过程中，可能生成Fe(OH)2，从而降低磷酸亚铁的产率，D错误。(2) Fe(OH)3与FePO4均难溶于水，但可溶解在酸中，有Fe3＋生成，可用KSCN溶液检验Fe3＋。
8. (1) H＋ (2) 1.2×10－2 mol/L pH偏低形成HF，导致溶液中F－浓度减小 (3) Fe2＋＋HCO＋NH3·H2O===FeCO3↓＋NH＋H2O
【解析】 (2) Ksp(CaF2)＝c(Ca2＋)·c2(F－)＝1.44×10－10，c(Ca2＋)＝1.0×10－6 mol/L，c(F－)＝ mol/L＝1.2×10－2 mol/L。若溶液的pH偏低，溶液中的H＋与F－会形成弱酸HF，导致溶液中F－浓度减小，CaF2沉淀就不完全。
9. (1) ①取少量悬浊液于试管中，加入稀硫酸得到澄清溶液，滴入K3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀产生，说明悬浊液中Fe(Ⅱ)已被完全氧化 ②除去过量的H2O2 (2) 2Fe(OH)3＋3H2C2O4＋3K2C2O4===6H2O＋2K3[Fe(C2O4)3] 向溶液中加入乙醇 (3) K2C2O4溶液，将溶液加热至100 ℃并不断搅拌充分反应后，过滤，用蒸馏水多次洗涤，直至取最后一次少量洗涤滤液滴加稀盐酸酸化的BaCl2溶液无白色沉淀产生，低于142 ℃真空干燥
【解析】 (1) ②由于氧化配位的步骤中加入了过量的H2O2，故悬浊液煮沸30 s的目的是除去过量的H2O2。(2) 加入的饱和H2C2O4溶液与溶液中的K2C2O4、Fe(OH)3发生反应生成K3[Fe(C2O4)3]；根据题干可知K3[Fe(C2O4)3]·3H2O难溶于乙醇，故欲从溶液中得到K3[Fe(C2O4)3]·3H2O，可向溶液中加入乙醇。
铁的重要化合物的制备
1. D 【解析】 Fe3＋易水解，并且产品带结晶水，故不能将溶液蒸干，应该采取蒸发浓缩、降温结晶的操作，不能达到实验目的，D符合题意。
2. A 【解析】 收集NH3的试管口应该放一团棉花，不应该用橡皮塞，B错误；氨气极易溶于水且与硫酸反应，容易引发倒吸，C错误；由于产品带结晶水，故不能将溶液蒸干，应该采取蒸发浓缩、降温结晶的操作，D错误。
3. D 【解析】 若制备时将氩气换为空气，则空气中的O2会氧化Fe2＋，且生成的Fe也会与O2反应，不利于Fe/Fe3O4复合物产品的生成，D错误。
4. B 【解析】 步骤③，可选用H2O2将Fe2＋转化为Fe3＋，还原产物为水，不引入新杂质，不能选Cl2、KMnO4等，易引入新杂质，B错误；Fe3＋易水解，步骤④中溶液的pH必须控制在一定的范围内，pH偏小时Fe3＋水解程度弱，pH偏大时则容易生成Fe(OH)3沉淀，产率降低，C正确；常压蒸发温度过高导致聚合硫酸铁分解，减压蒸发，有利于降低蒸发温度，防止产物分解，D正确。
5. D 【解析】 升高温度，CO水解平衡正向移动，溶液碱性增强，故用热的Na2CO3溶液除油污效果更好，A正确；铁屑与硫酸反应完全时不再有气泡产生，B正确；“趁热过滤”后的滤液略显黄色，是因为Fe2＋在空气中被氧气氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，C正确；由工艺流程图可知，反应的铁的质量为5.0 g－2.2 g＝2.8 g，物质的量为＝0.05 mol，理论上可制备0.05 mol硫酸亚铁铵晶体，则需要加入0.05 mol (NH4)2SO4，m[(NH4)2SO4]＝0.05 mol×132 g/mol＝6.6 g，D错误。
6. (1) ①饱和NaCl溶液 ②3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O ③防止氯气过量使溶液碱性减弱，K2FeO4不稳定产生O2 (2) 边搅拌边滴加1 mol/L KOH溶液至固体不再溶解，过滤，边搅拌边向滤液中加入饱和KOH溶液至静置向上层清液中继续滴加饱和KOH溶液无固体析出，过滤，用乙醇洗涤滤渣2～3次，放置真空干燥箱中干燥 (3) FeO～CrO～ Cr2O～ 3Fe2＋，根据关系式，25.00 mL溶液中n(FeO)＝n(Fe2＋)＝×0.1 mol/L×15.00×10－3 L＝5.000×10－4 mol，故100.00 mL溶液中含有的n(FeO)＝5.000×10－4 mol×＝2.000×10－3 mol，样品中m(K2FeO4)＝2.000×10－3 mol×198 g/mol＝0.396 0 g，故K2FeO4样品的纯度为×100%＝90.00%
【解析】 (1) ①A中生成的Cl2中混有HCl，通入B中可以用饱和食盐水除去HCl。③氯气过量，氯气与水生成盐酸和次氯酸，溶液呈酸性，而K2FeO4酸性条件下不稳定。
7. (1) 三颈烧瓶 (2) 抑制Fe2＋的水解 (3) KSCN溶液 2NH2OH＋2Fe3＋===2Fe2＋＋N2↑＋2H2O＋2H＋ (4) 取最后一次洗涤的滤液，加入盐酸酸化的BaCl2溶液，若无沉淀产生，则表示洗涤干净 (5) 边搅拌边滴加10%过氧化氢溶液、水浴加热，控制温度不超过40 ℃ 向所得溶液中加入无水乙醇，充分搅拌
【解析】 (2) Fe2＋水解显酸性，加入稀硫酸抑制Fe2＋水解。(4) 检验沉淀是否洗涤完全即检验洗涤滤液中是否有SO。(5) 由FeC2O4·2H2O制备K3[Fe(C2O4)3]·3H2O晶体，需要将Fe2＋氧化为Fe3＋，用H2O2氧化，为避免H2O2分解，应控制温度不超过40 ℃；然后用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2＋是否完全被氧化；最后向溶液中加入无水乙醇使K3[Fe(C2O4)3]·3H2O晶体析出，过滤、洗涤、干燥即可。
