内容正文:
铁 金属材料
第三章
微专题突破5 “铁三角”
——Fe、Fe2+、Fe3+的转化
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课末·随堂演练
课时作业(十三)
【例题】(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
答案 C
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化学 必修 第一册
解析 由题图可知,a为Fe,b为亚铁盐,e为铁盐,c为
Fe(OH)2,d为Fe(OH)3。Fe与Fe3+发生氧化还原反应生成
Fe2+,A项正确;Fe2+既有还原性又有氧化性,既能被氧化又
能被还原,B项正确;将Fe3+加入浓碱溶液中得到Fe(OH)3
沉淀,而不能制得Fe(OH)3胶体,C项错误;结合题图可
知,存在循环转化Fe2+ Fe(OH)2
Fe(OH)3 Fe3+ Fe2+,D项正确。
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1. Fe→Fe2+或Fe3+
(1)Fe(还原性) Fe2+
如:Fe+2Fe3+ 3Fe2+
Fe+Cu2+ Fe2++Cu
Fe+2H+ Fe2++H2↑
Fe+I2 FeI2
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(2)Fe(还原性) Fe3+
如:2Fe+3Cl2 2FeCl3
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2. Fe2+→Fe或Fe3+
(1)Fe2+(还原性) Fe3+
如:2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-
(2)Fe2+(弱氧化性) Fe
如:Zn+Fe2+ Fe+Zn2+
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3. Fe3+→Fe或Fe2+
(1)Fe3+(氧化性) Fe
如:3CO+Fe2O3 3CO2+2Fe
(2)Fe3+(氧化性) Fe2+
如:2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+
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4. “铁三角”转化的应用
(1)含Fe2+、Fe3+的除杂问题
主要成分 杂质 除杂方法
FeCl3(aq) FeCl2(aq) 加入氯水或H2O2
FeCl2(aq) FeCl3(aq) 加过量铁粉后过滤
FeCl2(aq) CuCl2(aq) 加过量铁粉后过滤
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(2)离子的共存问题
①Fe3+与I-、S2-等还原性离子不能大量共存。
②Fe2+与Mn (H+)、ClO-等氧化性离子不能大量共存。
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1. 下列转化关系不能通过一步反应实现的是( )
A. Fe→FeCl2 B. Fe2O3→Fe(OH)3
C. FeCl3→FeCl2 D. Fe(OH)3→Fe2O3
答案 B
解析 Fe和氯化铁反应生成FeCl2,A项不符合题意;Fe2O3不
溶于水,不能直接转化为Fe(OH)3,B项符合题意;FeCl3和
铁反应生成FeCl2,C项不符合题意;Fe(OH)3受热分解生成
Fe2O3,D不符合题意。
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2. 对腐蚀电路板的蚀刻液( FeCl3、FeCl2、CuCl2)的回收再
利用一直是研究的热点。某化学兴趣小组设计流程如下:
下列说法错误的是( )
A. 合理处理蚀刻液有利于保护环境和资源再利用
B. 滤渣的成分有Cu、Fe
C. 通入Cl2实现FeCl3溶液再生
D. 上述流程中可用氢氧化钠和盐酸代替铁屑和Cl2
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答案 D
解析 蚀刻液中加过量铁屑后氯化铁和氯化铜均能与铁粉反
应,最终得到氯化亚铁溶液,滤渣中含过量的铁屑以及置换生
成的铜单质,滤液中通入氯气后氯化亚铁被氧化成氯化铁,据
此分析判断。处理蚀刻液得到铜,同时实现FeCl3溶液再生,
有利于保护环境和资源再利用,A项正确;从流程图中可以看
出,加入过量铁屑发生反应:Cu2++Fe Fe2++Cu, 故滤
渣的成分为Cu、Fe,B项正确;过滤后的滤液再加入氯气发生
反应:2Fe2++Cl- 2Fe3++2Cl-,实现FeCl3溶液再生,C
项正确;加入氢氧化钠,Cu2+也沉淀,无法分离,D项错误。
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3. 下列反应的离子方程式正确的是( )
A. 铁跟FeCl3溶液反应:Fe+Fe3+ Fe2+
B. Fe跟稀盐酸反应:2Fe+6H+ 2Fe3++3H2↑
C. FeCl2溶液跟Cl2反应:Fe2++Cl2 Fe3++2Cl-
D. Fe(OH)3跟盐酸反应:Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O
答案 D
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解析 A项,得失电子、电荷均不守恒,应为Fe+2Fe3+
3Fe2+;B项,违反反应事实,应为Fe+2H+ Fe2++H2↑;
C项,得失电子、电荷均不守恒,应为2Fe2++Cl2 2Fe3+
+2Cl-。
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4. 已知A是一种常见金属,F是一种红褐色沉淀。试根据图中
转化关系,回答下列问题。
(1)写出A、C、F、G的化学式:
A ;C ;F ;G 。
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解析 根据F是红褐色沉淀知F是Fe(OH)3,从而推知A为
Fe,B为Fe3O4,C为FeCl2,D为FeCl3,E为Fe(OH)2,G为
Fe2O3,X为H2。
答案 (1)Fe FeCl2 Fe(OH)3 Fe2O3
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(2)检验D中阳离子的方法为
。
答案 (2)取D溶液少许于试管中,加入几滴KSCN溶液,溶
液变为红色,证明含Fe3+
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(3)保存C溶液时要加固体A的原因是
。
答案 (3)防止Fe2+被空气中的O2氧化
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(4)写出下列转化的离子方程式:
①D→C: 。
②C→D: 。
答案 (4)①2Fe3++Fe 3Fe2+ ②2Fe2++Cl2 2Fe3+
+2Cl-
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课末·随堂演练
1. (铁及其化合物)下列有关铁及其化、合物的说法中正确
的是( )
A. 向煮沸的1 mol·L-1NaOH溶液中滴加FeCl3饱和溶液制备
Fe(OH)3胶体
B. 等物质的量的Fe2O3和Fe3O4分别与足量的稀硫酸反应,消
耗H2SO4的物质的量之比为2∶3
C. 铁丝可在氧气中燃烧生成Fe2O3
D. 向一定量的稀硫酸中加入稍过量的废铁屑,是制备硫酸亚
铁溶液的可行方案
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答案 D
解析 NaOH溶液中氢氧根离子浓度很大,滴加FeCl3饱和溶液
生成氢氧化铁沉淀,向沸水中滴加几滴FeCl3饱和溶液,继续
煮沸到溶液呈红褐色为止,即可得氢氧化铁胶体,A项错误;
Fe2O3和H2SO4反应的方程式为:Fe2O3+3H2SO4
Fe2(SO4)3+3H2O,Fe3O4和H2SO4反应的方程式为:Fe3O4+
4H2SO4 Fe2(SO4)3+FeSO4+4H2O,等物质的量的
Fe2O3和Fe3O4分别与足量的稀硫酸反应,消耗H2SO4的物质的
量之比为3∶4,B项错误;
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铁丝可在氧气中燃烧生成Fe3O4,C项错误;稀硫酸与铁的反
应:Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑,反应条件温和,反应彻
底,原料易得,所以向一定量的稀硫酸中加入稍过量的废铁
屑,是制备硫酸亚铁溶液的可行方案,D项正确。
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2. (“铁三角”的转化)在给定条件下,下列选项所示的物
质间转化均能实现的是( )
A. Fe(s) Fe2O3(s) Fe(s)
B. HClO(aq) Cl2(g) FeCl3(aq)
C. Fe(s) FeCl2(s) FeCl3(s)
D. FeCl3(aq) FeCl2(aq) Fe(s)
答案 D
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解析 Fe和水蒸气在高温下反应生成Fe3O4,A不符合题意;
HClO在光照条件下分解生成HCl和氧气,B不符合题意;Fe和
氯气在加热条件下反应生成FeCl3,C不符合题意;Zn可将
FeCl3还原为FeCl2,FeCl2与Zn发生置换反应可得到Fe,D符合
题意。
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3. [Fe(OH)2的制备]下列各图所示的实验中能较长时间看到
Fe(OH)2白色沉淀的是( )
A. ①②③ B. ①②④
C. ①②③④ D. ②③④
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答案 B
解析 Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,
即发生反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,因此想要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排出装置中的氧气或空气。①、②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,能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀;④中FeSO4溶液液面加苯阻止了空气进入,能较长时间看到
Fe(OH)2白色沉淀;③由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2
氧化成Fe(OH)3,因而不能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,B项正确。
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4. (Fe2+、Fe3+的检验)某固体W溶于稀硫酸后,将溶液分
成两份,一份溶液中加入酸性高锰酸钾溶液,溶液紫红色变
浅;另一份溶液中加入KSCN溶液,溶液变红色。由此可推
知,W可能是( )
A. FeCO3 B. FeO
C. Fe2O3 D. Fe3O4
答案 D
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解析 根据题意,一份溶液中加入酸性KMnO4溶液后能使紫
红色变浅,说明溶液中含有还原性Fe2+。另一份溶液加入
KSCN溶液后变红色,说明溶液中含有Fe3+,由此推知W可能
是Fe3O4,故选D项。
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5. (综合应用)部分元素的单质及其化合物(或其溶液)的
转化关系如图。已知A是生活中使用广泛的金属单质,常温下
B是无色无味的液体,E是胃酸的主要成分。
请回答下列问题。
(1)写出下列物质的化学式:E ;
G 。
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化学 必修 第一册
解析 A是生活中使用广泛的金属单质,A为Fe,常温下B是无
色无味的液体,B为H2O,E是胃酸的主要成分,E为HCl,A
和B反应生成C为H2,D为Fe3O4,A和E反应生成F为FeCl2,则
G为FeCl3,F和Cl2反应生成G。(1)根据分析,E为HCl,G
为FeCl3。
答案 (1)HCl FeCl3
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(2)反应①的化学方程式为
;
反应②的离子方程式为 。
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解析 (2)反应①为Fe和水蒸气反应,化学方程式为3Fe+
4H2O(g) Fe3O4+4H2;反应②为四氧化三铁和盐酸反
应生成氯化亚铁、氯化铁、水,离子方程式为Fe3O4+8H+
Fe2++2Fe3++4H2O。
答案 (2) 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 Fe3O4+8H+
Fe2++2Fe3++4H2O
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(3)F溶液常温下呈浅绿色,该溶液中金属阳离子为
(填离子符号),下列实验操作及现象能证明溶液中
含有该金属阳离子的是 (填标号),反应④中氧化剂
和还原剂的物质的量之比为 。
a.取样,滴加氯水后滴加KSCN,溶液变红
b.取样,滴加NaOH溶液,产生白色沉定,白色沉淀迅速变成
灰绿色,最终变成红褐色
c.取样,加入铜粉,无明显现象
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解析 (3)F为FeCl2,溶液常温下呈浅绿色,该溶液中金属
阳离子为Fe2+; 取样,滴加氯水后,再滴加KSCN,溶液变
红,可证明存在铁离子,不能证明亚铁离子的存在,a错误;
取样,滴加NaOH溶液,产生白色沉淀为氢氧化亚铁,白色沉
淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色沉淀为氢氧化铁,可以证
明亚铁离子的存在,b正确;取样,加入铜粉,两者不反应,
无明显现象,不能证明亚铁离子的存在,c错误;故选b;反应
④为2FeCl2+Cl2 2FeCl3,氧化剂为Cl2,还原剂为FeCl2,
氧化剂和还原剂物质的量之比为1∶2。
答案 (3)Fe2+ b 1∶2
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课时作业(十三)
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制 作 者:状元桥
适用对象:高中学生
制作软件:Powerpoint2010、
Photoshop cs3
运行环境:WindowsXP以上操作系统
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