专题3 第3单元 探究铁及其化合物的转化（Word教参）-【优化指导】2025年高考化学一轮复习高中总复习·第1轮（苏教版）

第三单元　探究铁及其化合物的转化 复习目标 1.基于“价—类二维图”认识铁及其重要化合物之间的转化关系，并应用于分析、解决相关问题。 2.探究亚铁盐、铁盐的性质及相互转化关系，加深对相关知识的理解与掌握。 考点一　基于“价—类二维图”理解铁及其化合物的转化 [对应学生用书P58] 1．铁及其化合物的“价—类二维图” 从物质类别和铁元素化合价两个维度总结、归纳铁及其重要化合物的性质与转化关系是掌握该部分内容的重要方法之一。 2．图示应用举例 根据上图中物质的转化关系，写出相应反应的离子方程式。 (1)向铁粉中加入稀盐酸制取H2：Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑。 (2)向FeCl2溶液中滴加新制氯水：2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl－。 (3)向FeCl3溶液中加入铜片：2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+。 (4)将FeCl3溶液滴入碘化钾淀粉溶液中，溶液变蓝：2I－＋2Fe3+===I2＋2Fe2+。 (5)向酸性FeCl2溶液中滴加H2O2溶液：2Fe2+＋H2O2＋2H＋===2Fe3+＋2H2O。 考向　铁及其化合物的“价—类二维图”及应用 【例】 部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断正确的是(　　) A．a可与水蒸气在高温条件下反应生成e B．b是一种黑色粉末，在空气中受热，迅速被氧化生成e C．c中加入新制氯水可生成d，此反应中c体现氧化性 D．e是碱性氧化物，e中加入盐酸可生成d [思路剖析] ① 根据图中物质a～e中铁元素价态及物质类别确定相关物质，a是Fe，b是FeO，c是＋2价的亚铁盐，d是＋3价的铁盐，e是Fe2O3 ② 结合物质的类别及氧化还原反应规律，推测物质的性质及变化 D　解析：a是Fe单质，与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4，Fe3O4中Fe元素化合价为＋2、＋3价，而e是＋3价的Fe的氧化物Fe2O3，A错误；b是FeO，该物质不稳定，在空气中加热时容易被空气中的氧气氧化为Fe3O4，不是Fe2O3，B错误；c是＋2价的亚铁盐，该物质具有还原性，容易被新制氯水氧化为＋3价的铁盐，在该反应中c失去电子表现还原性，而不是氧化性，C错误；e是Fe2O3，Fe元素化合价为＋3价，能够与酸反应产生盐和水，因此属于碱性氧化物。若酸是盐酸，二者反应产生氯化铁和水，氯化铁属于铁盐，D正确。 分析铁及其重要化合物的“价—类二维图”的3个角度 (1)铁元素同种价态不同类别物质(氧化物、碱、盐)之间的转化。 ①碱性氧化物(FeO、Fe2O3)都能与酸(H＋)反应转化为盐(亚铁盐、铁盐)；②盐(Fe2+、Fe3+)与碱(OH－)反应生成相应的碱[Fe(OH)2、Fe(OH)3]；③难溶性碱受热易分解生成对应的氧化物，如Fe(OH)3分解生成Fe2O3。 (2)铁元素不同价态同种类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。 (3)铁元素不同价态、不同类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。 1．“价—类二维图”是学习元素化合物知识的高效模型。右图为铁元素的“价—类二维图”，图中字母代表含铁元素的物质。下列判断正确的是　(　　) A．X在高温下与水蒸气反应可生成Z B．在常温下N能与氧气、水发生化合反应生成M C．Y是一种红棕色粉末，常用作红色油漆和涂料 D．Q可以是一种新型净水剂碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4] B　解析：X在高温下与水蒸气反应可生成四氧化三铁和氢气，不能生成Z，故A错误；在常温下N能与氧气、水发生化合反应生成M，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，故B正确；Z是一种红棕色粉末，常用作红色油漆和涂料，Y为黑色固体，故C错误；一种新型净水剂碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]中的铁元素化合价为＋3，Q是亚铁盐，故D错误。 2．如图为铁元素的“价—类二维图”，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是(　　) A.铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化① B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化②生成红棕色粉末 C．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③　 D．由图可预测：高铁酸盐(FeO)具有强氧化性，可用于消毒，FeO与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可作净水剂 D　解析：铁与高温水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，不能实现上述转化①，A错误；FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，部分被氧化，氧化生成Fe3O4，不能发生转化②，B错误；加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁，氢氧化铁不溶于水，加水溶解不可实现转化③，C错误；高铁酸盐中铁为＋6价，具有强氧化性，可用于消毒，与水发生氧化还原反应后生成铁离子，铁离子与水反应生成Fe(OH)3胶体，D正确。 考点二　“铁三角”的转化关系及实验探究 [对应学生用书P59] 1．从物质类别和元素价态角度建构“铁三角”转化关系模型 2．图示应用举例 根据上图中物质的转化关系，写出相应反应的离子方程式。 (1)铁与稀硝酸反应生成Fe3+：Fe＋NO＋4H＋===Fe3+＋NO↑＋2H2O。 (2)《淮南万毕术》中“曾青得铁则化为铜”：Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu。 (3)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生黄色沉淀：H2S＋2Fe3+===S↓＋2Fe2+＋2H＋。 (4)FeSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液：5Fe2+＋MnO＋8H＋===Mn2+＋5Fe3+＋4H2O。 考向1　“铁三角”的转化关系及应用 【例1】 自来水厂利用铁屑及FeCl2溶液处理泄漏的Cl2。下列说法不正确的是(　　) A．Cl2和水反应的离子方程式为H2O＋Cl2⥫⥬HClO＋H＋＋Cl－ B．吸收泄漏氯气的离子方程式为2Fe2+＋Cl2===2Cl－＋2Fe3+ C．铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2，使吸收液获得再生 D．铁屑耗尽时溶液中可能大量存在：Fe2+、Fe3+、ClO－、Cl－ D　解析：溶于水的Cl2部分与水反应生成HCl和HClO，该反应是可逆反应，HClO是弱酸，A正确；泄漏的Cl2被FeCl2溶液吸收，反应生成FeCl3，反应的离子方程式为2Fe2+＋Cl2===2Cl－＋2Fe3+，B正确；吸收Cl2后FeCl2转化为FeCl3，铁屑可将FeCl3还原为FeCl2，使吸收液获得再生，C正确；Fe2+具有还原性，ClO－具有较强氧化性，二者发生氧化还原反应，不能大量共存，D错误。 考向2　实验探究“铁三角”的转化关系 【例2】 为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性，某同学设计了如下实验方案，其中符合实验要求且完全正确的是(　　) 实验操作 实验现象 离子反应 实验结论 A 向氯化亚铁溶液中通入氯气 浅绿色溶液变成棕黄色溶液 2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl－ Fe2+具有氧化性 B 在氯化亚铁溶液中加入锌片 浅绿色溶液变成无色溶液 Fe2+＋Zn===Zn2+＋Fe Fe2+具有还原性 C 在氯化铁溶液中加入铁粉 棕黄色溶液变成浅绿色溶液 2Fe3+＋Fe===3Fe2+ 铁单质具有还原性 D 在氯化铁溶液中加入铜粉 蓝色溶液变成棕黄色溶液 2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+ Fe3+具有氧化性 C　解析：FeCl2溶液中通入Cl2，Fe2+被氧化为Fe3+，溶液变成棕黄色，Fe2+作还原剂，表现还原性，A错误；FeCl2溶液中加入锌片，Zn将Fe2+还原为Fe，溶液变成无色，Fe2+作氧化剂，表现氧化性，B错误；FeCl3溶液中加入铁粉，发生反应：2Fe3+＋Fe===3Fe2+，Fe作还原剂，表现还原性，C正确；FeCl3溶液中加入铜粉，发生反应：2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+，溶液由棕黄色变为蓝色，Fe3+作氧化剂，表现氧化性，D错误。 (1)根据“铁三角”转化关系，判断离子能否大量共存 ①Fe2+具有还原性NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)等氧化性离子； ②Fe3+具有氧化性S2-、I－、SO等还原性离子； ③Fe3+具有水解性HCO、CO等水解相互促进的离子。 (2)根据“铁三角”转化关系，分离提纯物质 ①除去含Mg2+(或Cu2+)的溶液中混有的Fe3+：向混合溶液中加入相应金属的氧化物(MgO、CuO)、氢氧化物[Mg(OH)2、Cu(OH)2]或碳酸盐(MgCO3、CuCO3)中的一种，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除去含Mg2+(或Cu2+)的溶液中混有的Fe2+：先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+，再按①的方法除去溶液中的Fe3+。 1．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③、试管④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中红色物质的组成为[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+ D　解析：试管①中加入淀粉溶液，观察到溶液变蓝，可知铁离子氧化碘离子生成碘，则此条件下Fe3+的氧化性大于I2，故A正确；KI过量，试管②中滴加15% KSCN溶液5～6滴，观察到溶液变红，可知铁离子不能完全转化，则Fe3+与I－的反应为可逆反应，故B正确；②中红色物质的组成为[Fe(SCN)n(H2O)6－n]3-n，配体为SCN－和H2O，可知中心离子的配位数为6，故C正确；由步骤4可知，试管③中溶液颜色比试管④中溶液颜色浅，可逆反应发生移动，可知此条件下I2能将Fe2+氧化成Fe3+，故D错误。 2．为验证Fe3+与Fe2+能够相互转化做如下实验，下列分析不合理的是(　　) 按下列顺序实验 对应现象 ①向FeCl3溶液加入铁粉 ②滴加KSCN溶液 ③再滴加几滴氯水 ⅰ.溶液由棕黄色变成浅绿色 ⅱ.溶液无明显变化 ⅲ.溶液变血红 A.现象 ⅰ 说明Fe3+可以转化为Fe2+ B．实验②与③可以调换顺序 C．现象ⅲ涉及的氧化还原反应：Cl2＋2Fe2+===2Cl－＋2Fe3+ D．根据上述实验可以比较粒子的氧化性：Cl2>Fe3+>Fe2+ B　解析：Fe3+水溶液显棕黄色，Fe2+显浅绿色。①向FeCl3溶液加入铁粉，发生反应：2Fe3+＋Fe===3Fe2+，证明Fe3+可以与Fe反应转化为Fe2+，溶液由棕黄色变成浅绿色，A正确；实验②证明溶液中不存在铁离子；实验③证明Fe2+被氧化成Fe3+，若二者调换，无法证明该转化关系，故实验②与③不能调换顺序，B错误；溶液变血红，说明Fe2+被氧化成Fe3+，发生反应的离子方程式为Cl2＋2Fe2+===2Cl－＋2Fe3+，C正确；根据2Fe3+＋Fe===3Fe2+反应可知：氧化性：Fe3+＞Fe2+；根据Cl2＋2Fe2+===2Cl－＋2Fe3+可知：氧化性：Cl2＞Fe3+，故三种微粒的氧化性强弱顺序为Cl2＞Fe3+＞Fe2+，D正确。 [对应学生用书P61] 角度 铁及其化合物的“价—类二维图”及分析 1.(2021·广东卷)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b B．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 C　解析：图中所示铁元素不同化合价的物质：a为Fe，b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe( Ⅱ )的盐类物质，c为Fe(OH)2，e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe( Ⅲ )的盐类物质，d为Fe(OH)3。Fe与Fe( Ⅲ )的盐类物质可发生反应生成Fe( Ⅱ )的盐类物质，如Fe＋2FeCl3===3FeCl2，A正确；Fe( Ⅱ )为铁元素的中间价态，既有还原性又有氧化性，既可被氧化，也可被还原，B正确；Fe( Ⅲ )的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体操作是向沸水中滴加FeCl3饱和溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热，C错误；b→c→d→e→b转化如FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3FeCl2，D正确。 (判断下列说法的正误) (1)(2023·浙江6月选考卷)碘化亚铁溶液与等物质的量的氯气：2Fe2+＋2I－＋2Cl2===2Fe3+＋I2＋4Cl－(　　×　　) (2)(2023·北京卷)利用覆铜板制作印刷电路板：2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+(　　√　　) (3)(2019·江苏卷)在给定条件下，能实现转化：NaCl(aq)Cl2(g)FeCl2(s)(　　×　　) 角度 含铁化合物的制备及“铁三角”的应用 2.(2023·浙江1月选考卷)探究铁及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是(　　) 实验方案 现象 结论 A 往FeCl2溶液中加入Zn片 短时间内无明显现象 Fe2+的氧化能力比Zn2+弱 B 往Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液，再加入少量K2SO4固体 溶液先变成血红色后无明显变化 Fe3+与SCN－的反应不可逆 C 将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，滴加KSCN溶液 溶液呈浅绿色 食品脱氧剂样品中没有＋3价铁 D 向沸水中逐滴加5～6滴饱和FeCl3溶液，持续煮沸 溶液先变成红褐色再析出沉淀 Fe3+中先水解得Fe(OH)3再聚集成Fe(OH)3沉淀 D　解析：往FeCl2溶液中加入Zn片，反应的离子方程式为Fe2+＋Zn===Fe＋Zn2+，FeCl2溶液呈浅绿色、ZnCl2溶液呈无色，所以溶液由浅绿色变为无色，Fe2+为氧化剂、Zn2+为氧化产物，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，Fe2+的氧化能力比Zn2+强，故A错误；往Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液，反应的离子方程式为Fe3+＋3SCN－⥫⥬Fe (SCN)3，K2SO4不影响平衡移动，所以往Fe2(SO4) 3溶液中滴加KSCN溶液，再加入少量K2SO4固体，溶液先变成血红色后无明显变化，故B错误；将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，Fe3+能被Fe还原为Fe2+，滴加KSCN溶液，溶液不变血红色，故C错误；饱和氯化铁在沸水中发生水解反应生成Fe(OH)3胶体，加热能使Fe(OH)3胶体产生聚沉，从而得到Fe(OH)3红褐色沉淀，故D正确。 1．(2023·上海卷)已知月球土壤中富含铁元素，主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，但嫦娥五号取回的微陨石撞击处的月壤样品中存在大量的三价铁，有可能是以下哪个原因造成的(　　) A．4FeO===Fe＋Fe3O4 B．Fe3O4===Fe2O3＋FeO C．4FeO＋O2===2Fe2O3 D．Fe2O3＋FeO===Fe3O4 A　解析：月球表面的铁元素以铁单质和亚铁离子形式存在，FeO中Fe为＋2价，FeO可能反应生成Fe和Fe3O4，Fe3O4中含有三价铁，故A正确；Fe3O4分解生成Fe2O3和FeO，虽然Fe2O3中含有三价铁，但是Fe3O4中含有较多三价铁，无法体现月球表面的铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，故B错误；月球表面没有氧气，FeO无法被氧化生成Fe2O3，故C错误；月球表面铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，Fe2O3中Fe为＋3价，故D错误。 2．铁黄(FeOOH)是一种优质颜料。制备铁黄晶种时，向精制FeSO4溶液中滴加氨水(弱碱)，先出现白色沉淀，后变为灰绿色。加氨水至pH＝6时，开始通入空气，溶液pH随时间的变化曲线如图。下列分析不正确的是(　　) A．产生白色沉淀的离子方程式为Fe2+＋2NH3·H2O===Fe (OH) 2↓＋2NH B．0～t1发生的主要反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe (OH)3 C．t1～t2发生的主要反应为4Fe2+＋O2＋6H2O===4FeOOH＋8H＋ D．t3后仅发生反应4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋2H2O D　解析：亚铁离子和碱反应生成氢氧化亚铁，产生白色沉淀的离子方程式为Fe2+＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓＋2NH，故A正确；0～t1段，溶液pH随氧气通入基本保持不变，则发生Fe(OH)2被氧化生成氢氧化铁，主要反应为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe (OH)3，故B正确；t1～t2段，溶液pH随氧气通入明显变小，则发生Fe2+的氧化反应，发生的反应为4Fe2+＋O2＋6H2O===4FeOOH＋8H＋，故C正确；t3后溶液的pH几乎不变，若仅发生反应4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋2H2O消耗氢离子，溶液的pH增大，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$