3.1.3 铁及其化合物之间的转化关系(课件PPT)-【新课程学案】2024-2025学年高中化学必修第一册（鲁科版2019，单选）

第三课时 铁及其化合物之间的转化关系 目录 新知探究(一)——铁及其化合物之间的转化关系 命题热点——食品、药品中含铁元素的检验 课时跟踪检测 2 铁及其化合物之间的转化关系 新知探究(一) (一)铁及其化合物的“价—类”二维图 写出相关序号的化学方程式，并标明是氧化还原反应还是复分解反应。 ①Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋(氧化还原反应) ②__________________________________ ③ ④____________________________________ ⑤ ⑥_____________________________________ FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O(复分解反应) Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O(复分解反应) Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(复分解反应) ⑦______________________________________________ ⑧Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O(复分解反应) ⑨_________________________________ ⑩2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(氧化还原反应) ⑪Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(复分解反应) ⑫_______________________________________ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(氧化还原反应) 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋(氧化还原反应) Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O(复分解反应) [微点拨] ①相同价态铁元素的物质之间的转化为复分解反应。②不同价态铁元素的物质之间的转化为氧化还原反应。 (二)“铁三角”转化关系 1．Fe只有还原性，可以被氧化为Fe2＋、Fe3＋ 2.Fe2＋既具有还原性又具有氧化性，可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe 3．Fe3＋具有较强的氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe 2．与铁有关的除杂问题(括号内物质为杂质) (1)FeCl3溶液(FeCl2)：加足量氯水或通入足量Cl2。 (2)FeCl2溶液(FeCl3)：加足量铁粉，充分反应后过滤。 (3)FeSO4溶液(CuSO4)：加足量铁粉，充分反应后过滤。 (4)除去废水中的Fe2＋，先将废水中的Fe2＋氧化为Fe3＋(如通入Cl2或加入H2O2)，再调节溶液的pH，使Fe3＋转化为红褐色的Fe(OH)3沉淀，过滤除去。 应用化学　 人体内的血红蛋白是含铁的化合物，铁元素化合价的变化使血红蛋白具有固定氧和输送氧的功能。人体若缺铁，血红蛋白含量会减少，易患缺铁性贫血。 1．血红蛋白具有固定氧和输送氧的功能。 血红蛋白中的铁的化合价主要为________价，原因为_________________________________________________。 ＋2　 ＋2价铁能与O2结合，把O2运输到各组织需要的部位。 2．血红蛋白中铁若被亚硝酸盐氧化而出现人体中毒，可服用维生素C解毒，其原理是什么？ 提示：亚硝酸盐使血红蛋白中的＋2价铁变为＋3价铁，不能结合氧而中毒，维生素C有还原性，可以将＋3价铁再还原为＋2价铁而解毒。 [题点多维训练] 题点(一)　铁及其化合物的相互转化 1．化学探究活动中提供下列任务，有关反应中不涉及铁元素价态变化的是(　 ) A．用铁粉除去氯化亚铁溶液中的少许氯化铁杂质　 B．铁在氧气中燃烧，其产物溶于热的浓盐酸中 C．氢氧化亚铁是白色固体，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 D．氢氧化铁受热分解 √ 2．(2024·潍坊高一检测)在实验室进行的下列各组物质反应后的混合物中，再滴入KSCN溶液，显红色的是(　 ) A．向CuCl2溶液中加入铁粉 B．向FeO粉末中加入稀硫酸 C．向Fe与过量稀盐酸反应后的溶液中加入少量氯水 D．向Fe(OH)3与过量稀盐酸反应后的溶液中加入过量铁粉 √ 解析：铁粉与氯化铜溶液反应生成氯化亚铁和单质铜；FeO与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和水；Fe(OH)3与过量稀盐酸反应生成氯化铁和水，氯化铁与过量铁粉反应生成氯化亚铁，滴入KSCN溶液不会显红色，选项A、B、D错误；Fe与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，氯化亚铁与氯气反应生成氯化铁，滴入KSCN溶液，溶液显红色，选项C正确。 3．下图为铁元素的“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　(　 ) √ 4．A、B、C三种物质中均含有同一种元素M，它们之间有如图所示的转化关系。A为一种金属单质。反应①②③均为化合反应，反应④为置换反应。下列有关说法不正确的是(　 ) A．①中所加试剂可能是氯气 B．③中需要加具有氧化性的试剂 C．A与稀硝酸反应一定能实现元素M在①中发生的价态变化 D．元素M在②中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现 √ 解析：A项，根据转化关系可确定A为变价金属，应为Fe，反应①中加入氯气能实现，B为氯化铁，C为氯化亚铁，所以正确；B项，反应③中铁元素由＋2价变为＋3价，需要加具有氧化性的试剂，所以正确；C项，A与稀硝酸反应，如A(Fe)过量，则生成Fe2＋，不能生成Fe3＋，所以错误；D项，Fe3＋可以将I－氧化生成Fe2＋和I2，所以正确。 题点(二)　离子共存的判断 5．已知氧化性：Fe3＋＞Cu2＋。向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在。下列判断中正确的是(　 ) A．剩余固体中可能没有铜 B．反应后的溶液中可能含有Fe3＋ C．反应后的溶液中一定含有Cu2＋ D．反应后的溶液中一定含有Fe2＋ √ 解析：氧化性：Fe3＋＞Cu2＋，还原性：Fe＞Cu，加入铁粉后，Fe先与Fe3＋反应，该过程中没有固体生成，Fe3＋反应完后，Fe再与Cu2＋反应生成Fe2＋和Cu，故若充分反应后仍有固体存在，则该固体中一定含有铜，A错误；Fe3＋能和铁、铜反应，则反应后的溶液中不可能含有Fe3＋，B错误；若反应后的固体中有铁粉剩余，则反应后的溶液中不含Cu2＋，C错误；反应后的固体中必有铜，反应后的溶液中一定不含Fe3＋，一定含有Fe2＋，D正确。 6．将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应)。试判断下列情况下，溶液中存在的金属离子和金属单质。 (1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有的离子是______________；铜单质________(填“一定”或“可能”)存在。 Fe3＋、Cu2＋　 一定 解析：本题属于物质共存问题。解答时应首先弄清物质间可能发生的反应，凡相互间能发生反应的物质就不可能大量共存。本题涉及的反应有： ①Fe＋2FeCl3===3FeCl2 ②Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2 ③Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2 (1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有Fe3＋、Cu2＋，因为它们能发生上述①②反应。 (2)若氯化铜有剩余，则容器中还可能有的离子为_______；铜单质________(填“一定”或“可能”)存在。 解析：若CuCl2有剩余，则容器中不可能有Fe，可能有Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋、Cu两种情况。 (3)若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有的单质是____________，Fe2＋________(填“一定”或“可能”)存在。 解析：若FeCl3和CuCl2均有剩余，则容器中一定没有Fe、Cu，一定有Fe2＋。 Fe3＋ 可能　 Fe、Cu 一定 题点(三)　与铁有关的除杂问题 7．为除去括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是(　 ) A．FeCl2溶液(FeCl3)：加入过量铁粉，过滤 B．NaHCO3溶液(Na2CO3)：通入过量的CO2气体 C．Na2CO3固体(NaHCO3)：加热固体至质量不再减少 D．NaNO3溶液(Na2SO4)：加入适量的BaCl2溶液 √ 解析：Fe与氯化铁反应生成氯化亚铁，则加过量铁粉，过滤可除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质，A项正确；通入过量的CO2气体，反应的化学方程式为Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，则通入过量的CO2气体，可除去NaHCO3溶液中的Na2CO3，B项正确；碳酸氢钠受热易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，则可以用加热法除去碳酸钠固体中的碳酸氢钠，C项正确；加入适量的BaCl2溶液，与Na2SO4反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠，引入新的杂质，则不能通过加入适量的BaCl2溶液除去NaNO3溶液中的Na2SO4，D项错误。 8．下列叙述不正确的是(　 ) 选项 被提纯物质 杂质 除杂试剂或方法 A FeCl3溶液 FeCl2 通入适量Cl2 B FeCl2溶液 FeCl3 加入过量铁粉并过滤 C 银粉 铁粉 加入过量盐酸并过滤 D Fe(OH)3 Fe(OH)2 在空气中灼烧 √ 解析：A项发生反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，正确；B项发生反应：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，正确；C项银与盐酸不反应，而Fe与盐酸反应，正确；D项混合物在空气中灼烧时，Fe(OH)3最终转变为Fe2O3，错误。 食品、药品中含铁元素的检验 命题热点 导学设计　 如下是某品牌补铁口服液的部分使用说明： [主要原料]乳酸亚铁、维生素C [配料表]纯净水、维生素C、乳酸亚铁、食品添加剂[阿斯巴甜(含苯丙氨酸)、L­-苹果酸、苹果香精] [功效成分及含量]每100 mL含：乳酸亚铁(以铁计)20～30 mg、维生素C 200～300 mg [保健功能]改善营养性贫血 [保质期]24个月 [贮藏方法]密封，置遮光阴凉处 1.按照如图所示操作进行实验。 观察到的现象：加入KSCN溶液，____________________；加入氯水后，______________。说明口服液中Fe元素的价态为________，用离子方程式解释原因：_____________________________________ _________________________。 溶液无明显变化 　溶液变成红色 ＋2 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 2．能否用NaOH溶液检验补铁剂中Fe元素的价态？为什么？ 提示：不能。补铁剂自身的颜色及所含其他成分可能会影响沉淀颜色的观察。 3．口服液要求“密封，置遮光阴凉处”保存的原因是什么？ 提示：Fe2＋具有较强的还原性，“密封，置遮光阴凉处”保存可以避免Fe2＋被氧化。 [系统融通知能] Fe2＋、Fe3＋常用的四种鉴别方法 1．直接观察法 2．显色反应法 3．强碱沉淀法 4．强氧化剂法 [题点多维训练] 某兴趣小组同学为探究黑木耳的含铁量，进行如下实验。 已知： ⅰ.黑木耳富含蛋白质、糖类、卵磷脂、铁及一些还原性物质(如维生素C)等。每100 g黑木耳含铁高达185 mg。 ⅱ.紫红色的KMnO4溶液在酸性条件下具有强氧化性，其还原产物是无色的Mn2＋。 Ⅰ.为确定黑木耳中含有铁元素，甲同学设计实验方案如下。 (1)步骤②得到滤液A的操作是______。 解析：难溶性固体和液体的分离可采用过滤的方法，因此步骤②得到滤液A的操作是过滤。 过滤 (2)步骤④检验Fe3＋所用试剂是__________溶液。 解析：一般用KSCN溶液检验铁离子，实验现象是溶液变为红色，则步骤④检验Fe3＋所用试剂是KSCN溶液。 　KSCN (3)下列有关上述实验能得到的结论是_____(填字母)。 a．黑木耳中一定含Fe2＋和Fe3＋ b．滤液A中一定含Fe2＋和Fe3＋ c．白色沉淀中一定含Fe(OH)2 Ⅱ.为测定黑木耳中铁元素的含量，乙同学设计实验方案如下。 　bc　 解析：根据步骤③中产生蓝色沉淀可知滤液A中含有亚铁离子，则白色沉淀中含有Fe(OH)2；根据步骤④可知滤液A中含有铁离子，由于在灼烧过程中亚铁离子可能被氧化为铁离子，所以黑木耳中不一定含有铁离子，a错误，b、c正确。 (4)可选做试剂B的物质是________(填字母)。 a．Na b．Zn c．Fe d．Cu 解析：滤液A中含有铁离子，需要利用还原剂将其转化为亚铁离子，且不能影响滤液A中铁元素的含量，也不能干扰亚铁离子与酸性高锰酸钾的反应。金属钠在溶液中反应生成NaOH，NaOH与铁离子反应生成沉淀，得不到亚铁离子，a错误；金属锌与铁离子、亚铁离子和酸性高锰酸钾均反应，b错误；金属铁和铁离子反应生成亚铁离子，增大了铁元素的含量，c错误；金属铜与铁离子反应生成亚铁离子和铜离子，且不会影响亚铁离子与酸性高锰酸钾的反应，d正确。 　d　 (5)步骤⑦中观察到的实验现象是___________________________，反应的离子方程式是________________________________________。 酸性高锰酸钾溶液紫红色褪去 (6)若乙同学实验操作规范，但测得的含铁量远大于实际的含量，其可能的原因是______________________________________________ __________。 解析：由于黑木耳中含有其他还原性物质，如维生素C，导致消耗高锰酸钾溶液的体积增加，所以测得的含铁量远大于实际的含量。 黑木耳中还含有其他还原性物质(或黑木耳中还含有 维生素C) 课时跟踪检测 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 √ 12 1．下列反应中，能置换出铁的是(　 ) A．Cu＋FeCl3(溶液) B．Na＋FeCl2(溶液) C．Al＋FeCl2(溶液) D．Ag＋FeCl2(溶液) 解析：Cu与FeCl3溶液反应生成Fe2＋，Na与FeCl2溶液反应生成氢氧化亚铁；Ag不能与FeCl2溶液反应。 (选择题每小题3分，本检测满分70分) √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 2．向硫酸中加入铁粉，待铁粉全部溶解后，再加入酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液紫红色褪去的原因是(　 ) A．Fe有还原性 B．FeSO4中Fe2＋具有还原性 C．KMnO4具有还原性 D．硫酸具有还原性 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析：溶液褪色是因为Fe2＋具有还原性，KMnO4(H＋)具有氧化性，KMnO4被Fe2＋还原生成无色的Mn2＋。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 3.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 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 4．向盛有氯化铁溶液的烧杯中加入过量的铜粉，反应结束后，溶液中大量存在的金属离子是(　 ) A．Fe2＋、Cu2＋ B．Fe2＋、Fe3＋ C．Fe3＋、Cu2＋ D．Cu＋、Cu2＋ 解析：铜粉过量时不能存在Fe3＋，铜和三氯化铁反应不会生成Cu＋。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 5．A、B、C为3种单质(其中A为固体，B、C为气体)，将D的饱和溶液滴入沸水中继续煮沸，溶液呈红褐色，B、C反应的产物易溶于水得到无色溶液E。它们之间的转化关系如图，下列推断正确的是(　 ) A．物质B是H2 B．物质C是Cl2 C．物质D是FeCl2 D．物质F是FeCl2 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析：根据题意知，A为Fe，B为Cl2，C为H2，D为FeCl3，E为HCl，F为FeCl2。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 6．根据以下反应，判断Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋的氧化性从强到弱的顺序为(　 ) ①Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu　②2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 A．Fe3＋>Fe2＋>Cu2＋ B．Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋ C．Fe2＋>Cu2＋>Fe3＋ D．Cu2＋>Fe2＋>Fe3＋ 解析：由反应①知氧化性：Cu2＋>Fe2＋，由反应②知氧化性：Fe3＋>Cu2＋，故氧化性：Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 3 7．根据下列实验： ①向Fe2(SO4)3和CuSO4的混合液中加入过量铁粉，充分反应， 有红色固体析出，过滤。 ②取①中滤液，向其中滴加KSCN溶液，观察现象。 判断下列说法正确的是(　 ) A．氧化性Cu2＋>Fe3＋ B．①中所得固体只含铜 C．①中滤液含有Cu2＋和Fe2＋ D．②中不会观察到溶液变红 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 3 解析：在反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋中，氧化剂为Fe3＋，氧化产物为Cu2＋，即可知氧化性：Fe3＋>Cu2＋，故A项错误；①中所得固体含有过量的铁和置换出的铜，故B项错误；由于加入的铁是过量的，则溶液中不可能含有Cu2＋，故C项错误；因在①的滤液中只有Fe2＋，没有Fe3＋，则滴加KSCN溶液时并不会出现溶液变红的现象，故D项正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析：氧化剂的氧化性强于氧化产物，A项正确；H＋＋NO具有氧化性，Fe2＋具有还原性，不能大量共存，B项错误；5.6 g铁与足量的氯气反应失去电子为0.3 mol，C项错误；D项电荷不守恒，错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 9．化学实验活动中记录的下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是(　 ) 选项 操作和现象 结论或目的 A 向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液置于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液呈红色 红砖中含有氧化铁 B CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液，溶液不显红色 黑色固体中没有Fe3O4 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 C 取少量Fe(NO3)2试样加水溶解，加稀硫酸酸化，滴加KSCN溶液，溶液变为红色 该Fe(NO3)2试样 已经变质 D 向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN 溶液变红色 原溶液中含有Fe2＋ 续表 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 10．某化学兴趣小组在学习铁及其化合物知识时，做了如下探究实验，下列说法不正确的是(　 ) A．若现象1有淡红色，说明有少量的Fe2＋被氧化了 B．现象2有血红色沉淀 C．现象3为血红色褪去，说明发生了反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ D．由现象4可推测加入过量的双氧水后SCN－可能被氧化生成了气体 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析：氯化亚铁遇KSCN无明显现象，加入双氧水，亚铁离子被氧化成铁离子，铁离子与KSCN溶液反应使溶液呈血红色；加入过量Fe粉，铁离子被还原，红色褪去；加入过量双氧水，SCN－被氧化。若现象1为淡红色，则Fe2＋可能部分被氧化成三价铁离子，故A正确；铁离子与KSCN溶液反应使溶液呈血红色而不是生成沉淀，故B错误；向加入双氧水后的溶液加入铁粉，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，溶液中Fe3＋被还原，溶液红色褪去，故C正确；向溶液中加入过量双氧水后，溶液由红色变为黄色，则溶液中SCN－浓度降低，SCN－被氧化，有N2、CO2生成，故D正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 11．已知A为常见的金属单质，根据如图所示的关系，下列叙述中错误的是(　 ) A．A为Fe，B为Fe3O4 B．C→D溶液的颜色变化：浅绿色→棕黄色 C．⑤的离子方程式： Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ D．④的离子方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析：由“红褐色固体”可知F是Fe(OH)3，从而得出A为Fe，“黑色晶体”B为Fe3O4，继而推出C为FeCl2，D为FeCl3，E为Fe(OH)2，故A正确；C为FeCl2，D为FeCl3，亚铁离子为浅绿色，铁离子为棕黄色，故B正确；⑤的离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，故C正确；④的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，故D错误。 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 14 3 12．(13分)如图为铁及其化合物的“价—类”二维图。 (1)填写二维图缺失的类别 ①______和化学式②________。 解析：Fe为金属单质，则①为单质；铁的氢氧化物有Fe(OH)2和Fe(OH)3两种，则②为Fe(OH)3。 单质 Fe(OH)3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (2)某同学利用以下试剂研究FeCl3性质，进行了如下预测： ①Cl2　②Fe　③NaOH　④H2SO4　⑤AgNO3 从物质类别上看，FeCl3属于____，可能与______发生反应(填序号)； 从化合价角度看，Fe3＋具有________性，可能与________发生反应(填序号)。 盐 ③⑤ 氧化 ② 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析：从物质类别上看，FeCl3属于盐，可能与氢氧化钠和硝酸银反应；从化合价角度看，Fe3＋化合价处于最高价态，具有氧化性，可发生还原反应，可能与铁发生反应。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (3)某工厂用FeCl3溶液腐蚀镀有铜的绝缘板生产印刷电路，其化学原理为如下反应：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2。 解析：反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2为氧化还原反应，Cu失电子，化合价升高，发生氧化反应，做还原剂；Fe元素化合价由＋3价降低到＋2价，得电子，化合价降低，发生还原反应，FeCl3做氧化剂。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 ①用单线桥表示电子转移。______________________ ②反应中FeCl3做_____剂，理由是____________________________。 解析：②反应中FeCl3中Fe元素化合价由＋3价降低到＋2价，得电子，化合价降低，发生还原反应，做氧化剂； 氧化 铁的化合价由正三价变为正二价　 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 ③写出该反应的离子方程式：__________________________。 解析：③反应的离子方程式为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。 Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 13．(10分)为了“探究铁及其化合物的氧化性或还原性”，某同学甲设计了如下的实验方案。 (1)实验前甲同学预测：Fe2＋肯定既有还原性又有氧化性。你认为甲同学预测的依据是________________________________________ 。 解析：Fe2＋中铁元素化合价处于中间价态，可以升高也可以降低，所以Fe2＋既有氧化性又有还原性；新制氯水可将Fe2＋氧化成棕黄色的Fe3＋；检验Fe3＋用KSCN溶液；在氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物的还原性。 因为Fe2＋中铁元素化合价处于中间价态， 可以升高也可以降低 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (2)甲同学欲用实验证明他的预测。实验室提供了下列试剂：3%的H2O2溶液、锌粒、铜片、0.1 mol·L－1FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水。 ①若甲同学计划在0.1 mol·L－1FeCl2溶液中滴入新制氯水，探究Fe2＋的还原性，你预计可能发生的反应是__________________________(写离子方程式)，现象是溶液由浅绿色变______色。 Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋　 棕黄 13 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 3 ②实验中，甲同学发现现象不太明显，老师分析可能是产物的含量太低，建议可以通过检验Fe2＋被氧化的产物Fe3＋的存在以获取证据。你认为可选上述试剂中的______________滴入甲同学所得的混合液中，并通过____________现象，证明甲同学的观点和实验方案都是正确的。 KSCN溶液　 溶液呈红色 13 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 3 ③对于证明Fe2＋具有氧化性，甲同学认为金属单质都具有还原性，并分别将铜片、锌粒投入FeCl2溶液中，结果铜片没变化，锌粒逐渐变小。由此说明三种金属的还原性由强至弱的顺序为______________。 Zn＞Fe＞Cu 10 1 2 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 3 高阶思维训练(选做题) 14．(14分)(2024·聊城高一检测)某工业废水中含有大量的氯化亚铁、较多的氯化铜和少量的氯化钠。为减少污染并变废为宝，该工厂计划从废水中回收氯化亚铁和金属铜，请根据以下流程图，回答下列问题： 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (1)不溶性物质的主要成分为________，操作①的名称为_____。 解析：结合流程可知，试剂X为Fe，操作①为过滤，不溶性物质中含Cu、Fe。 (2)溶液②中溶质为____________。 解析：不溶性物质含Cu、Fe，与试剂Y盐酸反应，生成FeCl2。 Cu、Fe 过滤 FeCl2、HCl 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (3)若鉴别溶液①中含有的主要金属阳离子，所需的试剂为__________________。 解析：溶液①中主要含氯化亚铁，检验亚铁离子常用试剂为KSCN溶液和氯水。 KSCN溶液和氯水 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (4)回收的氯化亚铁溶于水被氧化后得到氯化铁溶液，氯化铁溶液可用于腐蚀印刷电路板上的铜，向腐蚀后的溶液中加入一定量铁粉，充分反应。 ①对反应后的溶液分析正确的是_____。 a．溶液中一定含有Fe2＋ b．若有固体剩余，固体中一定含有铁 c．若有铁剩余，溶液中可能含有Cu2＋ d．溶液若有Fe3＋剩余，则一定没有固体析出 ad 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析：①用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中含亚铁离子、铜离子，还可能含大量的铁离子，故a正确；当加入铁粉，铁先和FeCl3发生氧化还原反应，当FeCl3完全反应后，Fe再和Cu2＋反应，若有固体剩余，固体中一定含有铜，故b错误；若有铁剩余，Fe会和Cu2＋反应，溶液中就不可能含有Cu2＋，故c错误； 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 因为Fe3＋既和Cu反应又和Fe反应，所以溶液若有Fe3＋剩余，则一定没有固体析出，故d正确。②设腐蚀后的溶液中FeCl3物质的量为x，CuCl2物质的量为y，则FeCl2物质的量为2y， Fe＋2FeCl3===3FeCl2　　固体减少的质量Δm 2 mol　　　　　　　　　　　　56 g x　　　　　　　　　　　　　　28x 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　固体增加的质量Δm 56 g　1 mol　　　64 g　　　　8 g 　y　　 　 　　　　　　　　 8y 充分反应后，剩余金属粉末的质量与原加入铁粉的质量相等，所以28x＝8y， 3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2(氧化还原反应) 3Fe＋2O2Fe3O4(氧化还原反应) Fe→ Fe2＋ Fe能被I2、S、Cu2＋、H＋等较弱氧化剂氧化为Fe2＋， 如Fe＋SFeS。Fe3＋也能将Fe氧化为Fe2＋， Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ Fe→ Fe3＋ Fe能被Cl2、酸性KMnO4溶液、HNO3等强氧化剂氧化为Fe3＋，如2Fe＋3Cl22FeCl3 Fe2＋→ Fe3＋ 当Fe2＋遇到Cl2、酸性KMnO4溶液、HNO3等强氧化剂时，被氧化为Fe3＋，如2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ Fe2＋→ Fe 当Fe2＋遇到C、Al、Zn、CO等还原剂时，可以被还原为Fe，如Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe，FeO＋COFe＋CO2 Fe3＋→Fe Fe3＋可被C、CO、Al等还原剂还原为Fe，如Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2、Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 Fe3＋→Fe2＋ Fe3＋能被Fe、Cu等还原剂还原为Fe2＋， 如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ (三)“铁三角”转化关系的应用 1．与Fe3＋、Fe2＋有关的离子共存问题 (1)Fe3＋与I－、S2－、HS－、SO、HSO等因发生氧化还原反应而不能大量共存。 (2)Fe2＋与MnO(H＋)、NO(H＋)、ClO－等因发生氧化还原反应而不能大量共存。 解析： A项，Fe＋2FeCl3===3FeCl2，铁的化合价由0价和＋3价变为＋2价；B项，3Fe＋2O2Fe3O4，铁的化合价由0价变为＋价；C项，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，铁的化合价由＋2价变为＋3价；D项，2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O，铁元素的化合价没有变化，仍然为＋3价。 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．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，故高铁酸盐可用作净水剂 D．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③ 解析：A项，铁与高温水蒸气反应时生成Fe3O4，错误；B项，FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速反应生成Fe3O4，错误；C项，由图可预测：高铁酸盐(FeO)中的铁元素处于最高价态，容易得到电子，具有强氧化性，可用于消毒，FeO发生还原反应后最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂，正确；D项，加热Fe(OH)3分解生成Fe2O3，而Fe(OH)3不溶于水，错误。 解析：酸性高锰酸钾溶液与亚铁离子反应生成铁离子、锰离子和水，则步骤⑦中观察到的实验现象是酸性高锰酸钾溶液紫红色褪去，反应的离子方程式是5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O 解析：由题图可知，a为Fe，b中含有Fe2＋，c为Fe(OH)2，d为Fe(OH)3，e中含有Fe3＋。Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，a可与e反应生成b，A推断合理；Fe2＋既可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe，B推断合理；可将饱和的Fe3＋溶液加入沸水中制得Fe(OH)3胶体，而不是浓碱液中，C推断不合理；可存在Fe2＋Fe(OH)2Fe(OH)3Fe3＋Fe2＋的循环转化关系，D推断合理。 8．(2024·阜阳高一检测)铁及其化合物用途广泛，在中学化学中也是一类重要物质。下列关于铁元素的叙述中正确的是(　 ) A．2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋成立说明氧化性：Fe3＋>Fe2＋ B．25 ℃，酸性溶液中，Al3＋、NH、NO、Fe2＋可以大量共存 C．5.6 g铁与足量的氯气反应失去电子为0.2 mol D．硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液： Fe2＋＋2H2O2＋4H＋===Fe3＋＋4H2O 解析：B项，CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使有Fe3O4，其溶于盐酸后产生的Fe3＋与Fe发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，加入KSCN溶液也不显红色，错误；C项，NO＋H＋具有强氧化性，而Fe2＋具有还原性，两者发生氧化还原反应，有Fe3＋生成，遇KSCN溶液呈红色，不能证明样品是否变质，错误；D项，若原溶液中不存在Fe2＋而存在Fe3＋，也有此现象，错误。 解析：①用单线桥表示电子转移为； ②若铁粉足量，且剩余固体的质量与原加入铁粉的质量相等，则腐蚀后的溶液中＝________。 即＝ 则腐蚀后的溶液中＝。 $$