微专题突破5 “铁三角”——Fe、Fe2+、Fe3+的转化(word教参)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（人教版2019）

微专题突破5　“铁三角”——Fe、Fe2+、Fe3+的转化 （见学生用书P72） 【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 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）2Fe（OH）3Fe3＋Fe2＋，D项正确。 1. Fe→Fe2＋或Fe3＋ （1）Fe（还原性）Fe2＋ 如：Fe＋2Fe3＋3Fe2＋ Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑ Fe＋I2FeI2 （2）Fe（还原性）Fe3＋ 如：2Fe＋3Cl22FeCl3 2. Fe2＋→Fe或Fe3＋ （1）Fe2＋（还原性）Fe3＋ 如：2Fe2＋＋Cl22Fe3＋＋2Cl－ （2）Fe2＋（弱氧化性）Fe 如：Zn＋Fe2＋Fe＋Zn2＋ 3. Fe3＋→Fe或Fe2＋ （1）Fe3＋（氧化性）Fe 如：3CO＋Fe2O33CO2＋2Fe （2）Fe3＋（氧化性）Fe2＋ 如：2Fe3＋＋Cu2Fe2＋＋Cu2＋ 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 （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。 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。 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 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＋＋FeFe2＋＋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。 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＋＋Cl2Fe3＋＋2Cl－ D. Fe（OH）3跟盐酸反应：Fe（OH）3＋3H＋Fe3＋＋3H2O 答案　D 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＋＋Cl22Fe3＋＋2Cl－。 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　　　　。 （2）检验D中阳离子的方法为　　　　　　　　。 （3）保存C溶液时要加固体A的原因是　　　　　　　　。 （4）写出下列转化的离子方程式： ①D→C：　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②C→D：　　　　　　　　　　　　　　　　。 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　（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＋　（3）防止Fe2＋被空气中的O2氧化　（4）①2Fe3＋＋Fe3Fe2＋　②2Fe2＋＋Cl22Fe3＋＋2Cl－ （见学生用书P73） 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 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＋3H2SO4Fe2（SO4）3＋3H2O，Fe3O4和H2SO4反应的方程式为：Fe3O4＋4H2SO4Fe2（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；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＋H2SO4FeSO4＋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。 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 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。 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 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＋2H2O4Fe（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。 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 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。 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　　　　。 （2）反应①的化学方程式为　　　　；反应②的离子方程式为　　　　。 （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 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。（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。（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＋Cl22FeCl3，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　（1）HCl　FeCl3　（2） 3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2　Fe3O4＋8H＋Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O　（3）Fe2＋　b　1∶2 学科网（北京）股份有限公司 $$