第3讲 铁及其化合物\n考点一考点二真题演练·素养通关\n【考纲要求】1.掌握铁的主要性质及应用。2.掌握铁的重要化合物的主要性质及应用。3.了解铁及其重要化合物的制备方法。\n考点一 铁及其氧化物和氢氧化物\n基础梳理·自我排查1.铁的单质(1)原子结构与物理性质银白四四Ⅷ\n(2)化学性质铁单质性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。\n按要求书写下列反应的方程式：①Fe与Cl2、S反应的化学方程式：___________________；___________________。②Fe与水蒸气的反应：_________________________。③与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。Fe与过量稀HNO3的反应：____________________________________；Fe与少量稀HNO3的反应：____________________________________。④Fe与FeCl3溶液的反应(写离子方程式)：____________________________________。Fe＋SFeS3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O＋8H＋===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2OFe＋2Fe3＋===3Fe2＋\n[思考]铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与________(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与___________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。所选试剂：①Cl2②O2③H2O(g)④S⑤盐酸⑥稀硝酸(足量)⑦稀硫酸⑧CuSO4溶液⑨FeCl3溶液①⑥④⑤⑦⑧⑨②③\n2．铁的氧化物(1)物理性质(2)化学性质FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为____________________，_______________________，___________________________。化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称_____________________色态黑色粉末______粉末黑色晶体铁的价态_______价_______价＋2价，＋3价铁红磁性氧化铁红棕色＋2＋3FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O\n3．铁的氢氧化物(1)物理性质(2)化学性质①稳定性Fe(OH)2：不稳定，分解产物复杂；在空气中易被氧化成，反应的化学方程式为______________________________，现象为白色固体变成_______，最终变为_______。Fe(OH)3：不稳定，受热易分解，化学方程式为__________________________。化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色、态______固体______固体溶解性______溶于水______溶于水白色红褐色难难===灰绿色红褐色2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O\n②碱性Fe(OH)2属于二元弱碱，Fe(OH)3属于三元弱碱，与非氧化性强酸反应的离子方程式分别为_________________________________________________。4．Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备分别由可溶性的亚铁盐和铁盐与碱反应制得，离子方程式分别为____________________________________________。＋2H＋===Fe2＋＋2H2O；Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2OFe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓\n[判断](正确的打“√”，错误的打“×”)(1)铁具有导电、导热、延展性及被磁体吸引的特性()(2)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2()(3)根据Cl2、S与铁的反应可以判断氯元素和硫元素的非金属性强弱()(4)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸()(5)氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色染料()(6)Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制取Fe(OH)3()√×√√××\n微点拨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．制取Fe(OH)2时，所用溶液要煮沸除氧气，要将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，或在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与接触发生反应。\n考点专练·层级突破练点一铁及其氧化物性质1．《本草纲目》中记载“慈石治肾家诸病，而通耳明目。慈石，色轻紫，石上皲涩，可吸连针铁，俗谓之熁铁石”。“慈石”的主要成分是()A．铁B．氧化铜C．氧化铁D．四氧化三铁答案：D\n2．下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是()A．KB．NaC．FeD．Al答案：D解析：金属铝在空气中表面会形成一层致密的氧化膜保护层，防止内层的金属进一步被氧化，D正确；K、Na、Fe表面形成的氧化膜比较疏松，不能保护内层金属，A、B、C错误。\n3．关于铁及其化合物，下列说法正确的是()A．灼热的Fe与Cl2反应生成FeCl2B．氢氧化亚铁溶于稀硝酸中：Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OC．Fe(OH)2暴露在空气中会变为红褐色D．向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液可得到纯净的沉淀答案：C解析：Cl2氧化性强，灼热的Fe与Cl2反应生成FeCl3，故A错误；氢氧化亚铁具有还原性，会被具有氧化性的稀硝酸氧化变为Fe3＋，B错误。\n练点二铁及其氧化物的计算4．将10.7gMg、Al和Fe组成的合金溶于足量的氢氧化钠溶液中，产生标准状况下3.36L气体。另取等质量的合金溶于过量盐酸中，生成标准状况下7.84L气体，向反应后的溶液中加入过量NaOH溶液，得到沉淀的物质的量为()A．0.1molB．0.2molC．0.25molD．0.3mol答案：B\n解析：将合金溶于足量的氢氧化钠溶液，仅发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，n(H2)＝＝0.15mol，根据方程式得2Al～3H2，故Al的物质的量为0.1mol，其质量为0.1mol×27g·mol－1＝2.7g；取等质量合金溶于过量盐酸时三者全部溶解，结合反应得关系式：Mg～H2，Fe～H2，2Al～3H2，等质量的铝与足量盐酸、氢氧化钠反应生成氢气的量相等。假设10.7g合金中，Mg和Fe的物质的量分别为xmol、ymol，由题中数据，结合反应关系式得：xmol＋ymol＝，计算得xmol＋ymol＝0.2mol，加入过量NaOH溶液，只生成和沉淀，所以利用Fe、Mg原子守恒可知生成沉淀的物质的量为0.2mol。\n5．有一块铁的“氧化物”样品，用140mL5.0mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为()A．Fe2O3B．Fe3O4C．Fe4O5D．Fe5O7答案：D解析：根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025mol×2＝0.05mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。\n练点三探究性实验6．某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列实验。从分类角度分析下列说法正确的是()A．实验①③反应制得的物质均为纯净物B．实验②③均未发生氧化还原反应C．实验②③均为放热过程D．实验①②所涉及的物质均为电解质或非电解质答案：B\n解析：实验③得到的是氢氧化铁胶体，是混合体系，A项错误；实验②中的溶解主要是物理变化，实验③中的水解是发生复分解反应，两者均未发生氧化还原反应，B项正确；实验③中盐的水解是吸热过程，C项错误；实验①中的铁和氯气是单质，既不是电解质也不是非电解质，D项错误。\n7．铁与水蒸气反应，通常有以下两种装置，请回答下列问题：(1)装置二中湿棉花的作用为___________。(2)实验完毕后，取出装置一的少量固体，溶于足量稀盐酸，再滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，试解释原因：_____________________________________________(用离子方程式表示)。装置一装置二提供水蒸气Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋\n8．(1)下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。①②③⑤\n解析：因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的，即发生===。因此要较长时间看到白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①、②原理相同，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成，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由于带入空气中的氧气，能迅速将氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。\n(2)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__________________________。稀硫酸、铁屑煮沸避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2解析：①Fe2＋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Fe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。\n方法总结Fe(OH)2的制备防氧化方法方法一：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。\n考点二Fe2＋、Fe3＋的性质、转化及检验\n基础梳理·自我排查1.亚铁盐和铁盐(1)亚铁盐(Fe2＋)含有Fe2＋的溶液呈_______色，Fe2＋既有_______性，又有_______性，Fe2＋与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为_____________________，______________________。(2)铁盐(Fe3＋)①氧化性：含有Fe3＋的溶液呈________色，Fe3＋具有氧化性，Fe3＋与Cu反应的离子方程式为_______________________。②特性：含有Fe3＋的溶液遇到_______时变成血红色。③易水解：FeCl3滴入沸水中的化学方程式：_______________________________。浅绿氧化还原Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－棕黄2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋KSCNFeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl\n2．Fe2＋和Fe3＋的转化完成下列变化的离子方程式，体会Fe2＋与Fe3＋转化条件。(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KI淀粉溶液，溶液变蓝：______________________。(3)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔：________________________。(4)将H2O2滴入到酸性FeCl2溶液中：______________________________。(5)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：_____________________________________。H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O\n3．Fe2＋、Fe3＋的检验(1)Fe2＋的检验\n(2)Fe3＋的检验\n(3)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验①Fe3＋的检验：②Fe2＋的检验：血红蓝紫红色褪去褪色\n[思考](1)盐溶液的配制与保存①Fe2＋的盐溶液②Fe3＋的盐溶液：加少量相应的酸，防止Fe3＋______(2)物质的制备①制备无水的FeCl3：在________气流中加热蒸干FeCl3溶液②制备Fe(OH)3胶体：向沸水中加入饱和FeCl3溶液并加热至有________出现为止氧化水解水解HCl红褐色\n[判断](正确的打“√”，错误的打“×”)(1)硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的H2O2：Fe2＋＋2H＋＋H2O2===Fe3＋＋2H2O()(2)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓()(3)1molFeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA()(4)中性溶液中可能大量存在Fe3＋、K＋、Cl－、()(5)用NaOH溶液和盐酸能除去FeCl2溶液中混有的CuCl2()(6)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＋()×××××√\n微点拨含铁物质的除杂方法主要物质杂质除杂方法Fe2＋Fe3＋加过量铁粉后过滤FeCl3FeCl2加氯水或H2O2Fe2＋Cu2＋加过量铁粉后过滤FeAl加过量NaOH溶液后过滤Fe2O3Al2O3、SiO2加过量NaOH溶液后过滤\n考点专练·层级突破练点一Fe3＋、Fe2＋的相互转化1．下列试剂中，不能使Fe2＋转化为Fe3＋的是()①氯气②NaCl溶液③KMnO4溶液④稀硝酸⑤盐酸⑥NaNO3溶液A．①②③B．①③④C．②④⑤D．②⑤⑥答案：D解析：要实现Fe2＋转化为Fe3＋，必须加强氧化性物质，②NaCl、⑤HCl均没有强氧化性在酸性条件下才表现强氧化性。\n2.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。请将正确答案的序号填在相应的横线上。①Fe3＋②Fe2＋③Fe、Fe2＋④Fe2＋、Fe3＋(1)AB段铁元素以________形式存在。(2)BC段铁元素以________形式存在。(3)CD段铁元素以________形式存在。①④③解析：向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后全部转化为Fe2＋。\n3．ZnSO4溶液[含有少量FeSO4、Fe2(SO4)3]，为除去溶液中的FeSO4、Fe2(SO4)3，设计实验如下：(1)可先向溶液中通入氧气，目的是__________________；(2)加入________(填最佳试剂)调节溶液的pH至2.8；(3)过滤。已知相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：(4)问题讨论：①调节溶液pH时是否可以用NaOH溶液？________，理由是______________________。②如果不通入氧气，其后果是_____________________________________。金属离子Fe3＋Fe2＋Zn2＋开始沉淀的pH1.56.36.2沉淀完全的pH2.88.38.2将Fe2＋氧化成Fe3＋ZnO不可以pH不易控制，引入杂质Zn2＋沉淀的同时Fe2＋也沉淀，无法除去杂质\n练后归纳“铁三角”中的转化关系\n练点二Fe2＋、Fe3＋的检验4．下列离子的检验方法合理的是()A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2＋B．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋答案：C解析：A项中只能说明含有Fe3＋，不能说明不含Fe2＋，不合理；B项中Cl－也能使KMnO4溶液褪色，不合理；D项中氧化后生成的红褐色沉淀也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2，不合理。\n5．下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是()选项操作和现象结论或目的A向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液呈红色红砖中含有氧化铁BCO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液，溶液不显红色黑色固体中没有Fe3O4C取少量Fe(NO3)2试样加水溶解，加稀H2SO4，滴加KSCN溶液，溶液变为红色该Fe(NO3)2试样已经变质D向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色原溶液中含有Fe2＋答案：A\n解析：B项中CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使有Fe3O4，其溶于盐酸后产生的Fe3＋与Fe发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，加入KSCN溶液也不显红色，错误；C项中＋H＋具有强氧化性，而Fe2＋具有还原性，两者发生氧化还原反应，有Fe3＋生成，遇KSCN溶液呈红色，无法证明样品是否变质，错误；D项中若原溶液中无Fe2＋时，存在Fe3＋，也有此现象，错误。\n练点三流程分析题中的铁及其化合物6．用废铁屑制备磁性胶体粒子，制取过程如下：下列说法不正确的是()A．用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污B．通入N2是为了防止空气中的O2氧化二价铁元素C．加适量的H2O2是为了将部分的Fe2＋氧化为Fe3＋，涉及反应：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2OD．溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为2∶1答案：D\n解析：Na2CO3的水溶液显碱性，油污在碱性溶液中发生水解，因此用Na2CO3溶液浸泡可以除去废铁屑表面的油污，A正确；Fe2＋容易被氧气氧化，因此通入N2的目的是防止空气中的氧气氧化Fe2＋，B正确；利用H2O2的氧化性，把Fe2＋氧化成Fe3＋，涉及的反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，C正确；Fe3O4中Fe2＋和Fe3＋物质的量之比为1∶2，所以溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为1∶2，D错误。\n7．硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)，下列说法错误的是()A．FeSO4与NH4HCO3反应制备FeCO3，适宜在高温条件下进行B．碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂C．可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化D．常温下，FeSO4比(NH4)2Fe(SO4)2易溶于水答案：A解析：A项中，NH4HCO3高温下易分解，且生成的FeCO3可能受热分解。\n8．铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛，利用FeSO4制备还原铁粉的工业流程如下：实验室中可用FeSO4(用铁粉和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3在如下装置模拟上述流程中的“转化”环节。\n(1)装置A的名称是__________，装置B中盛放的药品是__________，NH4HCO3盛放在装置__________中。(2)实验过程中，欲将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是__________________________________，发生主要反应的离子方程式为___________________________________________________________________________________。FeSO4溶液要现用现配制的原因是________________，检验久置的FeSO4是否变质的方法是_____________________________________________________________________。(3)干燥过程的主要目的是脱去游离水，该过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为________________________________，取干燥后的FeCO3样品12.49g，与炭混合后焙烧，最终得到还原铁粉6.16g，计算样品中杂质FeOOH的质量：_____g。分液漏斗铁粉C(待D处的氢气纯净后)关闭活塞3，打开活塞2===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O(或===FeCO3↓＋H＋、＋H＋===CO2↑＋H2O)亚铁离子易被氧化取样品配成溶液，取少量溶液于试管中，再向试管中加入KSCN溶液，观察是否显血红色4FeCO3＋O2＋2H2O===4FeOOH＋4CO20.89\n解析：(1)装置A是分液漏斗，盛放稀硫酸，装置B中盛放铁粉，稀硫酸与铁粉反应生成H2和FeSO4。装置C中盛放NH4HCO3。(2)检验D处氢气已纯净时，表明装置中空气已排尽，关闭活塞3，打开活塞2，在氢气作用下将FeSO4溶液压入C中发生反应。具有还原性，易被O2氧化，故FeSO4溶液要现用现配。用KSCN溶液检验久置的FeSO4是否变质。(3)FeCO3、H2O、O2反应生成FeOOH和CO2。设干燥后的FeCO3样品中FeCO3、FeOOH的物质的量分别为x、y，则x×116g·mol－1＋y×89g·mol－1＝12.49g，56g·mol－1×(x＋y)＝6.16g，解得：x＝0.1mol，y＝0.01mol。故m(FeOOH)＝0.89g。\n真题演练·素养通关\n1.[2021·广东卷，10]部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是()A．a可与e反应生成bB．b既可被氧化，也可被还原C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系答案：C解析：由题图可知，a为Fe，b中含有Fe2＋，c为Fe(OH)2，d为Fe(OH)3，e中含有Fe3＋。Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，a可与e反应生成b，A推断合理；Fe2＋既可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe，B推断合理；可将饱和的Fe3＋溶液加入沸水中制得Fe(OH)3胶体，而不是浓碱液中，C推断不合理；可存在Fe2＋Fe(OH)2Fe(OH)3Fe3＋Fe2＋的循环转化关系，D推断合理。\n2．[2020·浙江7月，25]黄色固体X，可能含有漂白粉、、Fe2(SO4)3、CuCl2、KI之中的几种或全部。将X与足量的水作用，得到深棕色固体混合物Y和无色碱性溶液Z。下列结论合理的是()A．X中含KI，可能含有CuCl2B．X中含有漂白粉和FeSO4C．X中含有CuCl2，Y中含有Fe(OH)3D．用H2SO4酸化溶液Z，若有黄绿色气体放出，说明X中含有CuCl2答案：C解析：本题考查物质推断和元素化合物知识，考查的化学学科核心素养是证据推理与模型认知。由黄色固体X与足量的水作用得到深棕色固体混合物Y和无色碱性溶液Z可知，X中含有CuCl2、漂白粉，至少含有FeSO4、Fe2(SO4)3中的一种，不含KI，A、B项错误，C项正确；漂白粉中含有CaCl2和Ca(ClO)2，用硫酸酸化可得到氯气，由题述实验现象不能说明X中含有CuCl2，D项错误。\n3．[2019·天津卷，3]下列有关金属及其化合物的应用不合理的是()A．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2B．铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业C．盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长，可施加熟石灰进行改良D．无水CoCl2呈蓝色，吸水会变为粉红色，可用于判断变色硅胶是否吸水答案：C\n解析：本题涉及的考点有铁、氯、钠及其化合物的性质，合金的性质与应用。考查学生对元素化合物基础知识的整合能力，体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养。A项，溶液中发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，将废铁屑加入FeCl2溶液中可以除去工业废气中的Cl2，故正确；B项，铝、锂均为轻金属，铝中添加适量锂可以制得低密度、高强度的铝合金，故正确；C项，Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3＋2NaOH，施加熟石灰生成了烧碱NaOH，碱性增加，不利于作物生长，故错误；D项，无水CoCl2吸水的现象(蓝色变粉红色)明显，可用于判断变色硅胶是否吸水，故正确。\n4．[2019·全国卷Ⅲ，26]高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如下图所示。回答下列问题：相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Mn2＋Fe2＋Fe3＋Al3＋Mg2＋Zn2＋Ni2＋开始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9\n(1)“滤渣1”含有S和___________________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式______________________________________。(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是_______________。(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________～6。(4)“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是________。(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度过高，Mg2＋沉淀不完全，原因是_____________________________________________________。(6)写出“沉锰”的离子方程式____________________________________。(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为＋2、＋3、＋4。当x＝y＝时，z＝________。SiO2(或不溶性硅酸盐)MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O将Fe2＋氧化为Fe3＋4.7NiS和ZnS===MnCO3↓＋CO2↑＋H2OF－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF2⇌Mg2＋＋2F－平衡向右移动\n解析：本题涉及元素化合物知识的综合应用，通过工艺流程形式给出信息，考查分析和解决化学工艺流程问题的能力，根据题给信息书写相应的化学方程式和离子方程式，体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。(1)由题干信息可知，滤渣有生成的S和不与H2SO4反应的SiO2(或写不溶性硅酸盐)；依据氧化还原反应原理可知，MnO2作氧化剂，MnS作还原剂，由此可写出化学方程式。(2)Fe溶于H2SO4中得到Fe2＋，为了去除方便，需将Fe2＋氧化为Fe3＋。(3)由相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围可知除铁和铝时溶液pH范围应调节为4.7～6之间。(4)NiS和ZnS是难溶于水的硫化物。\n(5)MgF2(s)⇌Mg2＋(aq)＋2F－(aq)，若增大H＋浓度，F－与H＋会结合成弱电解质HF而使沉淀溶解平衡正向移动，导致溶液中Mg2＋沉淀不完全。(6)由于与Mn2＋可形成MnCO3沉淀，使电离平衡正向移动，H＋浓度增大，H＋与反应生成H2O和CO2，所以离子方程式为===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O。(7)根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为0，可知＋1＋(＋2)×x＋(＋3)×y＋(＋4)×z＋(－2)×2＝0，将x＝y＝代入计算，可得z＝。\n5．[2020·江苏卷，19]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。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．适当缩短酸浸时间解析：本题考查由炼钢污泥制备软磁性材料α-Fe2O3。考查的化学学科核心素养是科学探究与创新意识。(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。AB\n(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]。H2pH偏低形成HF，导致溶液中F－浓度减小，CaF2沉淀不完全解析：本题考查由炼钢污泥制备软磁性材料α-Fe2O3。考查的化学学科核心素养是科学探究与创新意识。(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－)<Ksp(CaF2)时，CaF2不会沉淀出来，HF为弱酸，当pH过低时，H＋与F－结合成弱电解质HF，则c(F－)减小，导致CaF2沉淀不完全。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\n(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]。Fe2+++NH3·H2O===FeCO3↓+＋H2O或Fe2+++NH3===FeCO3↓＋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\n解析：本题考查由炼钢污泥制备软磁性材料α-Fe2O3。考查的化学学科核心素养是科学探究与创新意识。(4)①Fe2＋与反应生成FeCO3沉淀，电离出的H＋与NH3·H2O结合生成，则生成FeCO3沉淀的离子方程式可以写成：Fe2+++NH3·H2O===FeCO3↓++H2O，或Fe2+++NH3===FeCO3↓＋。②用FeSO4和氨水NH4HCO3混合溶液反应生成FeCO3，若pH大于6.5，则会生成沉淀，故需要控制pH不大于6.5；对生成的用蒸馏水洗涤2～3次；因FeCO3表面会附着有，若用盐酸酸化的BaCl2溶液检验不出，则说明已洗涤干净。
