第3章 第12讲 铁及其化合物的转化关系与实验(课件PPT)-【正禾一本通】2025年高考化学高三一轮总复习高效讲义（人教版2019 单选版）

正禾一本通 一轮总复习 多媒体课件 英语（人教版） 一轮总复习 多媒体课件 化学（人教版单选） 第三章 金属及其化合物 第12讲　 铁及其化合物的转化关系与实验探究 考点1 1 铁及其化合物的转化关系 考点2 1 铁及含铁化合物的制备与性质探究实验 课下巩固精练卷(十二)　铁及其化合物的转化关系与实验探究 【备考目标】　1.掌握铁及其化合物之间的转化关系。2.能够迁移应用所学知识，对以铁及其化合物为载体的实验题目正确分析解答。 1．利用“价—类”二维图掌握铁及其化合物之间的转化 (1)横向变化体现了同价态、不同物质类别(氧化物、碱、盐)之间的转化。 ①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐； ②Fe2＋、Fe3＋能与碱(OH－)反应生成对应的碱； ③难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。 (2)纵向变化体现了不同价态、同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。 (3)斜向变化体现了不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O 【示例】 写出上述“价—类”二维图中指定转化的化学或离子方程式： ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2(或3Fe＋2O2 Fe3O4) Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O ⑨ ⑩ ⑪ ⑫ ⑬ Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O 2．Fe2＋与Fe3＋的相互转化 ① ； ② ； ③ ； ④ ； 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑ 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O ⑤ ； ⑥ ； ⑦ 。 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋ 1．(2023·广东梅州三模)“价—类”二维图和实验是学习元素及其化合物的重要方法。铁及其化合物的“价—类”二维图如图所示。下列说法正确的是(　　 ) A．高温时，a与水蒸气反应转化为c B．若f、g都是盐酸盐，则这两种物质均可通过化合反应获得 C．d可与足量的HI溶液发生复分解反应得到g D．若b和c的混合物中n(Fe)∶n(O)＝5∶6，则b和c的质量比为20∶27 解析：选B。根据铁元素的化合价以及物质种类可知，a为铁单质，b为FeO，c为Fe2O3，d为Fe(OH)3，e为Fe(OH)2，f为亚铁盐，g为铁盐，h为高铁酸盐。a为Fe，高温时与水蒸气反应转化为Fe3O4，A项错误； f、g分别为FeCl2、FeCl3，两者均可通过化合反应获得，即Fe＋2FeCl3===3FeCl2、2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，B项正确； d为氢氧化铁，Fe(OH)3中的＋3价铁具有氧化性，HI具有还原性，两者发生氧化还原反应生成亚铁盐，得不到铁盐，C项错误；b和c分别为FeO和Fe2O3，设FeO的物质的量为x mol，Fe2O3的物质的量为y mol，则有(x＋2y)∶(x＋3y)＝5∶6，解得x∶y＝3∶1，则FeO和Fe2O3的质量比为(3×72)∶(1×160)＝27∶20，D项错误。 2．(人教必修第一册P77T6)各物质间的转化关系如下图所示，请完成下列空白。 (1)写出B和D的化学式：B____________；D____________。 (2)写出E转变成F的化学方程式：_____________________________________。 (3)向G溶液中加入A，写出反应的离子方程式： __________________________________________________________________。 解析：由白色沉淀E红褐色沉淀，确定E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，G为FeCl3；焰色试验呈紫色证明溶液中含K＋，所以D为KCl，C溶液为KOH溶液，B为FeCl2，A为Fe。 答案：(1)FeCl2　KCl (2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 1．由于亚铁易被氧化，所以在制备Fe2＋过程中要保证铁屑过量；制备FeO、Fe(OH)2时注意除去装置内的空气，防止FeO、Fe(OH)2被氧化。 2．Fe3＋极易水解，在中性、碱性或弱酸性环境中均不能存在。实验过程中可以通过调节溶液的酸碱性，除去Fe3＋。 1．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。 (4)已知相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下： 金属离子 Fe3＋ Fe2＋ Zn2＋ 开始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2 沉淀完全的pH 2.8 8.3 8.2 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 __________________________________________________________________。 答案：(1)将Fe2＋氧化成Fe3＋　(2)ZnO　(4)①不可以　pH不易控制，引入杂质　②Zn2＋沉淀的同时Fe2＋也沉淀，无法除去杂质 2．(2023·河南安阳统考三模)二茂铁可用作燃料的节能消烟剂、抗爆剂等。某兴趣小组拟用如图所示装置制备二茂铁(电磁搅拌装置、夹持装置略去)，反应原理：2KOH＋FeCl2＋2C5H6(环戊二烯)===Fe(C5H5)2(二茂铁)＋2KCl＋2H2O。 已知一些物质的物理数据： 物质 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/(g·cm－3) 溶解性 二茂铁 173 249(100 ℃时开始升华) 1.49 不溶于水和盐酸，溶于乙醚 环戊二烯 －97.2 42.5 0.87 不溶于水，溶于乙醚和乙醇 乙醚 －116 34.5 0.71 微溶于水，溶于乙醇 二甲亚砜 18.4 189 1.10 与水互溶，不溶于乙醚 制备二茂铁的实验步骤如下： Ⅰ.在C中加入25 g KOH粉末，并加入60 mL无水乙醚，连接好仪器，充分搅拌，然后打开K，通入N2，排尽装置中的空气后，关闭K。 Ⅱ.打开B1的活塞，滴加5.5 mL新蒸馏的环戊二烯，搅拌。 Ⅲ.将含一定质量的FeCl2的二甲亚砜溶液25 mL由B2缓慢滴入C中，在45 min时滴完，再继续搅拌45 min，反应完毕。 Ⅳ.拆下仪器C，再向其中加入25 mL无水乙醚，搅拌，将液体转移到分液漏斗中，依次用盐酸、水洗涤2～3次，分液得橙黄色溶液。 Ⅴ.蒸发橙黄色溶液，得二茂铁粗产品。 回答下列问题： (1)仪器C的名称是__________；仪器 A中冷凝水从________口进入(填“m”或“n”)。 (2)D中试剂的名称是__________，D中导管插入液面以下，其主要目的是 ___________________________________________________________________。 (3)步骤Ⅰ中检验装置中的空气已排尽的方法是___________________________。 (4)步骤Ⅲ中将含FeCl2的二甲亚砜溶液缓慢滴入C中，滴完之后继续搅拌，其目的是_____________________________________________________________________。 (5)步骤Ⅳ中无水乙醚的作用是_________________________________________； 用盐酸洗涤的目的是_________________________________________________。 解析：本题是一道制备类的实验题，由于制备过程中使用到了二价铁，故在实验前先用氮气将装置中的空气排干净，随后再加入FeCl2的二甲亚砜溶液，反应完成后根据二茂铁的溶解性，可以用乙醚来萃取产物，并且为了减少产物的损失，用盐酸来洗涤萃取液。 (1)由图可知，仪器C的名称是三颈烧瓶；为了达到较好的冷却效果，冷凝水从m进入。 (2)根据反应原理可知，该反应用到了有机物环戊二烯，反应过程中环戊二烯容易挥发，根据题给信息环戊二烯不溶于水，溶于乙醚和乙醇，故可以用乙醚和乙醇来吸收没有反应的环戊二烯，乙醚的沸点比环戊二烯的低，环戊二烯挥发时，加入 的乙醚也会挥发，乙醚有毒且易挥发，故选用乙醇；该反应过程中使用的是二价铁，D中导管插入液面以下可以防止空气进入装置C，影响实验。 (3)装置中的空气排完后，则排出的尾气中不再含有氧气，故检验方法可以为将右侧导管伸入滴有硫氰化钾的氯化亚铁溶液中，如果溶液不变色，则证明装置中的空气已排尽，否则，没有排尽。 (4)通过搅拌可以加快反应速率，使反应更加充分，提高原料利用率。 (5)根据题给信息可知，二茂铁不溶于水和盐酸，溶于乙醚，故步骤Ⅳ中无水乙醚的作用是萃取二茂铁，用盐酸洗涤的目的是除去杂质，且减少二茂铁的损失。 答案：(1)三颈烧瓶　m (2)乙醇　防止空气进入装置C，影响实验 (3)将右侧导管伸入滴有硫氰化钾的氯化亚铁溶液中，如果溶液不变色，则证明装置中的空气已排尽，否则，没有排尽 (4)加快反应速率，使反应更加充分，提高原料利用率 (5)萃取二茂铁　除去杂质，且减少二茂铁的损失 eq \a\vs4\al([真题演练·感悟高考]) 1．(2023·江苏高考)室温下，探究0.1 mol·L－1 FeSO4溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的的是(　　 ) 选项 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含有Fe3＋ 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液颜色变化 B Fe2＋是否有还原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色变化 C Fe2＋是否水解 向2 mL FeSO4溶液中滴加2～3滴酚酞试液，观察溶液颜色变化 D Fe2＋能否催化H2O2分解 向2 mL 5% H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液，观察气泡产生情况 解析：选B。检验溶液中是否含有Fe3＋应直接向待测液中滴加KSCN溶液，向待测液中滴加氯水会将Fe2＋氧化为Fe3＋干扰实验，A错误；向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，若观察溶液紫红色褪去，说明Fe2＋有还原性，B正确；Fe2＋发生水解反应Fe2＋＋2H2O⇌2H＋＋Fe(OH)2使溶液显酸性，应向2 mL FeSO4溶液中滴加2～3滴石蕊试液，观察溶液颜色变化，C错误；向2 mL 5% H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液，若产生气泡有可能是Fe3＋的催化作用，D错误。 2．(2021·广东高考)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 解析：选C。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不选；Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，B不选；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胶体操作为向沸水中滴加饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，C选；b→c→d→e→b转化如 FeCl2 eq \o(――→,\s\up24(NaOH),\s\do8(　)) Fe(OH)2 eq \o(――→,\s\up24(O2、H2O),\s\do8(　)) Fe(OH)3 eq \o(――→,\s\up24(稀HCl),\s\do8(　)) FeCl3 eq \o(――→,\s\up24(Fe),\s\do8(　)) FeCl2，D不选。 3．(2022·河北高考)以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下： 回答下列问题： (1)红渣的主要成分为________(填化学式，下同)，滤渣①的主要成分为________。 (2)黄铁矿研细的目的是_______________________________________________。 (3)还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为______________________。 (4)工序①的名称为__________________，所得母液循环使用。 (5)沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为___________，氧化工序发生反应的离子方程式为___________________________________________。 (6)若用还原工序得到的滤液制备Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4，所加试剂为________和____________(填化学式，不引入杂质)。 解析：已知黄铁矿高温煅烧生成Fe2O3，反应为4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，故产生的红渣主要成分为Fe2O3和SiO2；将红渣粉碎后加入足量的50%的H2SO4溶液加热，反应为Fe2O3＋3H2SO4Fe2(SO4)3＋3H2O，过滤出滤渣①，主要成分为SiO2，向滤液中加入黄铁矿进行还原，将Fe3＋还原为Fe2＋，由(3)小问可知不生成S单质，则硫元素被氧化为SO，反应为14Fe3＋＋FeS2＋8H2O15Fe2＋＋2SO＋16H＋，然后进行工序①：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到FeSO4晶体和母液，母液中主要含有H2SO4，加水溶解FeSO4晶体，向所得溶液中加入(NH4)2SO4、Na4[Fe(CN)6]并用H2SO4调节溶液的pH为3，进行沉铁，反应原理为Fe2＋＋2NH＋[Fe(CN)6]4－Fe(NH4)2Fe(CN)6↓，然后过滤出沉淀，洗涤后加入H2SO4和NaClO3 进行氧化，反应为6Fe(NH4)2Fe(CN)6＋ClO＋6H＋6Fe(NH4)Fe(CN)6＋Cl－＋3H2O＋6NH，过滤、洗涤、干燥即制得Fe(NH4)Fe(CN)6，据此分析解题。 答案：(1)Fe2O3和SiO2　SiO2　(2)增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率 (3)7Fe2(SO4)3＋FeS2＋8H2O15FeSO4＋8H2SO4　(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 (5)＋2　6Fe(NH4)2Fe(CN)6＋ClO＋6H＋6Fe(NH4)Fe(CN)6＋Cl－＋3H2O＋6NH (6)H2O2　NH3·H2O $$