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例1.将6g纯铁粉加入200mLFe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中充分反应后得到200mL0.5mol/L的FeSO4溶液和5.2g固体，求： （1）反应后生成铜多少克？ （2）加入铁粉前Fe2(SO4)3物质的量浓度。 [思路]：在Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中投入铁粉后，Fe3+和Cu2+均可与铁发生反应，但由于氧化性Fe3+>Cu2+，所以Fe应首先还原Fe3+，即首先发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，但不可以只发生此反应，原因有二：第一是若只发生此反应则说明铁粉较少，已完全反应无剩余，则不可能有5.2g不溶物；第二，若只发生此反应可依此反应计算出生成的FeSO4为（6g÷56g/mol）×3=0.32mol>0.1mol。通过以上分析，可以看出，Fe在把全部的Fe3+还原后，不发生了还原Cu2+的反应，此时的Fe是否有剩余呢？也就是余5.2g固体中肯定有Cu，是否含Fe呢？这就是此题的关键所在，需通过计算推导确定。 [解析]：发生反应的化学方程式为： ①Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4 ②Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 两个反应共生成FeSO4为：0.2L×0.5mol/L=0.1mol 观察两个反应不难发现，若生成同样的FeSO4，②式消耗的铁更多。假设0.1molFeSO4全部为②式产生，则此时消耗的铁将达最大量为a。 Fe ～ FeSO4 1mol 1mol a 0.1mol a=0.1mol，即铁为5.6g，则5.2g固体中含Cu也含剩余的Fe，设原溶液的Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量分别为x和y。 Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4 Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 X x 3x y y y y 由题意得 3x+y=0.1mol 6g-56g/mol×(x+y)+64g/mol×y=5.2g 解得：x=0.02mol y=0.04mol 则生成铜：0.04mol×64g/mol=2.56g 原Fe2(SO4)3和物质的量浓度为0.02mol/0.2L=0.1mol/L 例2.由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21：8，，则这种混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是（ ）。 A.1：2：1 B. 2：1：1 C. 1：1：1 D. 1：1：3 [思路]：可用平均组成法来求解： [解析]在混合物中Fe原子和氧原子物质的量之比为(21/56)：（8/16）=3：4，则混合物的平均组成为Fe3O4，在三种组合中Fe3O4则不必多考虑，应注意FeO和Fe2O3混合后也应符合Fe3O4，所以在混合物中它们的物质的量之比必需是1：1.故答案应选C、D。 例3.某铁的“氧化物”样品，用5mol/L的盐酸140mL恰好完全溶解，所得溶液还能吸收标准状况下0.56L氯气，使其中Fe2+全部转化为Fe3+。该样品可能的化学式是 （ ） A. Fe2O3 B. Fe3O4 C. Fe4O5 D. Fe5O7 [思路]：利用正、负电荷相等列方程可快速解题。 [解析]设铁的氧化物中含O2-为xmol，则其化学式为FexOy，由O2-个数守恒有： 2yH++ FexOy = yH2O+ xFe+（2y/x） 2ymol ymol 0.7mol amol 2y：y=0.7：a a=0.35（mol） 设FexOy中含Fe2+bmol,则： 2Fe2++ Cl2 = Fe3＋+ 2Cl- 2mol 22.4L bmol 0.56L 2：b=22.4：0.56 b=0.05（mol） 设样品FexOy中含Fe3+为cmol,则由电荷守恒可得： （2×0.05mol）×3cmol=2×0.35mol 解之得c=0.2mol 故样品FexOy中：x：y=（0.05+0.02）：0.35=5：7 即样品“氧化铁”化学式为：Fe5O7。 例4.在下列所指的各溶液中，分别滴加NH4SCN溶液后，溶液不呈血红色的是 （ ）。 A.加入足量镁粉的Fe2(SO4)3溶液 B.加入过量铁粉的稀硝酸溶液 C.铁丝在足量的氯气中燃烧后，所得产物的溶液 D.长期暴露在空气中的绿矾溶液 [思路]：实验室鉴定Fe3+的方法是利用KSCN溶液，它们相遇会呈血红色，若利用NH4SCN溶液，实质是一样的： Fe3++SCN-=[Fe（SCN）]2+ Fe3+可以结合1～6个SCN-，产物皆为血红色。 A.足量的镁粉可以使Fe3+转化为Fe2+或Fe，因为反应后不再有Fe3+，所以加入SCN-后，不会出现血红色。 B.过量的铁与稀硝酸进行如下反应： Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+H2O 2Fe3++Fe=3Fe2+ 因为反应后无Fe3+，所以加入SCN-后，也不会出现血红色。 C.Fe在Cl2中燃烧的产物是FeCl3，它的水溶液中存在着大量的Fe3+，所以加入SCN-后，会出现血红色。 D.FeSO4溶液中的Fe2+因暴露在空气中会被空气中的氧气氧化成Fe3+： 4FeSO4+O2+2H2SO4=2Fe2(SO4)3+2H2O 所以加入SCN-后，会出现血红色。 [解析]：选A、B。
例5.将8gFe2O3投入150mL某浓度的稀硫酸中，再投入7g铁粉收集到1.68LH2（标准状况），同时，Fe和Fe2O3均无剩余，为了中和过量的硫酸，且使溶液中铁元素完全沉淀，共消耗4mol/L的NaOH溶液150mL。则原硫酸的物质的量浓度为 （ ）。 A.1.5mol/L B.0.5mol/L C.2mol/L D.1.2mol/L [思路]：粗看题目，这是一利用关系式进行多步计算的题目，操作起来相当繁琐，但如能仔细阅读题目，挖掘出隐蔽条件，不难发现，反应后只有Na2SO4存在于溶液中，且反应过程中SO42-并无损耗，根据Na+守恒，非常易求得SO42-即原硫酸的物质的量浓度为：2mol/L，故选C。 例6．金属铜能被FeCl3的浓溶液腐蚀，其化学反应是：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2。 现将有铜的印刷线路板浸入120mLFeCl3的浓溶液中，有9.6gCu被腐蚀掉。取出印刷线路板，向溶液中加入8.4g铁粉，经充分反应，溶液中还存在4.8g不溶物。则： （1）溶液中存在那些离子？ （2）离子的浓度各是多少？（设溶液体积不变） [思路]：存在的不溶物有两种可能：一可能是铁、铜混合物，二可能只是铁。若为铁、铜混合物，则溶液中的Cu2+必然全部析出，即不溶物的质量大于9.6g，显然错误，故不溶物为Cu。 [解析]：（1）溶液中存在的离子为：Fe2+、Cu2+、Cl-。 （2）溶液中n（Cu2+）=（9.6g-4.8g）÷64g/mol=0.075mol Cu2+的物质的量浓度为：0.075mol÷0.12L=0.625mol/L 设被还原的Fe3+的物质的量为x： 根据Fe3+得电子数与Fe、Cu失电子数相等，列式为： x×1=（8.4g÷56g/mol）×2+0.075mol×2=0.45mol 溶液中n（Fe3+）=8.4g÷56g/mol+0.45mol=0.6mol Fe2+的物质的量浓度为：0.6mol÷1.2L=5mol/L Cl+的物质的量浓度为：0.625mol/L×2+5mol/L×2=11.25mol/L。 例7：氯化铜(CuCl2·2H2O)中含FeCl2杂质.为制得纯净氯化铜晶体，首先将其制成水溶液，然后按下面所示操作步骤进行提纯. (1)加入氧化剂X的目的是 (2)下列氧化剂中最适合本实验的是 A.H2O2B.KMnO4C.NaClOD.K2Cr2O7 (3)物质Y和沉淀Z的化学式分别是 和 . (已知完全成氢氧化物所需PH值：Fe3+为3.7，Cu2+为6.4，Fe2+为9.6.) [思路]：本题是对一个实验问题进行理论分析. 解答本题的关键是理解题中提供的一条中学未曾接触的信息的含意.由于Fe2+沉淀为Fe(OH)2的PH值与Cu2+沉淀为Cu(OH)2的PH较大，而与Fe3+沉淀为Fe(OH)3的PH相差较大，所以可以通过先将Fe2+氧化为Fe3+，再调节溶液的PH使铁以Fe(OH)3沉淀形式而被除去.为了使加入的氧化剂不带入新的杂质，显然用H2O2最好.出于同样的考虑，加入y调节溶液PH值时，应选用能与H+反应，而溶解度较小的物质如CuO为好，CuO稍多不会带入新杂质也不会使PH值升高太多而使Cu2+沉淀. [解析]：(1)使溶液A中的Fe2+氧化成Fe3+； (2)A (3)Y：CuO或Cu(OH)2 Z：Fe(OH)3 例8：向含有0.8mol的稀硝酸溶液中慢慢加入22.4g的铁粉.假设反应分为两个阶段.第一阶段为：Fe+HNO3 (1)写出这两个阶段反应的离子方程式. (2)求这两个阶段反应中，加入铁粉的物质的量和溶液中铁元素存在的形式. (3)在图中画出溶液中Fe2+、NO3—离子的物质的量随加入铁粉的物质的量变化的关系图像(纵坐标是溶液中离子的物质的量). 分析：铁与稀硝酸反应规律 ①Fe+4HNO3== Fe(NO3)3+NO↑+2H2O ②3Fe+8HNO3==3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O (1)当 当 当1/4≤ (2)上述反应可以认为先发生反应①，若Fe有剩余则发生2Fe(NO3)3+Fe==3Fe(NO3)2. 答案为： (1)Fe+4H++NO3—==Fe3++NO↑+2H2O 2Fe3++Fe==3Fe2+. (2)①加入Fe粉为0～0.2mol时，存在形式为Fe3+. ②加入铁粉为0.2～0.3mol时，存在形式为Fe2+和Fe3+ ③加Fe粉为n(Fe)≥0.3mol时，存在形式为Fe2+. (3)如下图. 实战演练 一、选择题 1.（2002年全国高考题）铁屑溶于过量的稀硫酸，过滤后向滤液中加入适量硝酸，再加入过量的氨水，有红褐色沉淀生成。过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别为 A.Fe(OH)3;Fe2O3B.Fe(OH)2;FeO C.Fe(OH)2、Fe(OH)3;Fe3O4D.Fe2O3;Fe(OH)3 2.要证明某溶液中不含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NH4SCN溶液 A.①③B.③② C.③①D.①②③ 3.在氯化铁、氯化铜和盐酸混合液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是 A.Cu2＋B.Fe3＋ C.Fe2＋D.H＋ 4.在FeCl3,CuCl2,FeCl2的混合溶液中，Fe3＋,Cu2＋和Fe2＋的物质的量之比为3∶2∶1,现加入适量铁粉，使溶液中三种离子物质的量浓度之比变化为1∶2∶4,则参加反应的铁粉与原溶液Fe3＋的物质的量之比为 A.2∶1B.1∶2 C.1∶3D.1∶4 5.在浓度均为3mol·L－1的盐酸和硫酸各100 ｍL中，分别加入等质量的铁粉，反应完毕后生成气体的质量比为3∶4，则加入铁粉的质量为 A.5．6 ｇB．8．4 ｇ C．11．2 ｇ Ｄ．1．8 ｇ 6.把a g铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到的红色粉末的质量仍为a g，则原合金中铁的质量分数为 A.70%B.52.4% C.47.6%D.30% 7.制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为2FeCl3＋Cｕ===2FeCl2＋CｕCl2。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是 A.烧杯中有铜无铁B.烧杯中有铁无铜 C.烧杯中铁、铜都有D.烧杯中铁、铜都无 8.某溶液中含有大量的Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋和NH，其c(H＋)=10－2 mol·L－1，在该溶液中可以大量存在的阴离子是 A.SO42—B.NO3— C.SCN－D.CO32— 9.某强酸性溶液中可能存在NO3—、Cl－、I－、Fe3＋中的一种或几种。向该溶液中加入溴水，单质溴被还原，由此推断溶液中 A.不含NO、也不含Fe3＋B.含有NO3—、I－、Cl－C.含I－，但不能确定是否含Cl－D.含有Fe3＋ 10.用足量的稀硫酸溶解FeS和Fe（OH）3的混合物28．3 ｇ，最终得到沉淀1．6 ｇ，则原混合物中FeS的质量可能是 A．4．4 ｇB．7．8 ｇ C．13．5 ｇD．17．6 ｇ 二、非选择题（共50分） 11.(6分)在烧制砖瓦时，用粘土做成的坯经过烘烧后，铁的化合物转化成 而制得红色砖瓦。若烘烧后期从窑顶向下慢慢浇水，窑内会产生大量的 气体，它们把该红色物质还原成的黑色化合物是 ，同时还有未烧的碳颗粒，而制得了青色砖瓦。 12.(6分)有关物质间有下图所示的转化关系。其中：A的浓溶液与单质B在加热时才发生反应①；A的稀溶液与足量B发生反应②。据此填写下列空白： (1)反应④的现象是 。 (2)写出反应②的离子方程式 。 (3)根据题示信息判断，A的浓溶液和单质B加热时能否产生G，说明理由(写出化学方程式回答)： 。 13.（6分）室温下，单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体，在合适反应条件下，它们可以按下图进行反应。又知E溶液是无色的，请回答： 反应流程 （1）A是 ，B是 ， C是 。（请填化学式） （2）反应①的化学方程式为： 。 （3）反应③的化学方程式为： 。 （4）反应④的化学方程式为： 。 14.（10分）A、B、C、D、E分别是铁的单质或铁的化合物。其相互反应关系如下图所示： 根据上图所示变化，要求回答： （1）推断A、B、C、D、E各是什么物质 A 、B 、C 、D 、E ； （2）写出各步反应的化学方程式： ① ; ② ; ③ ; ④ ; ⑤ ; ⑥ ; ⑦ ; ⑧ 。 15.（10分）将一生锈的铁片置于稀HNO3中充分反应后，共收集到11.2 L（标准状况）NO气体，溶液中还剩余5 g固体残渣，在过滤后的滤液中通入35.5 g氯气，恰好使溶液中的Fe2＋全部氧化。求原带锈铁片的质量和铁锈的质量分数（铁锈成分以Fe2O3计）。 参考答案：
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