内容正文:
第二节 铁及其化合物
课程标准 核心素养
1.结合真实情境中的应用实例或
通过实验探究,了解铁及其重
要化合物的主要性质
2.了解铁及其重要化合物在生
产、生活中的应用
3.了解铁及其化合物的制备方法
1.宏观辨识与微观探析:认识铁及其化合物的性质及应用,能以“铁三角”
转化关系理解变价元素的转化条件
2.科学探究与创新意识:能提出有价值的氢氧化亚铁及其他铁的化合物
的制备方案,并进行实验探究
3.科学态度与社会责任:利用铁及其化合物的性质,科学认识铁及其化合物的
提纯和制备工艺流程,形成严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识
学生用书 P86
考点一 铁及其氧化物和氢氧化物
一、铁
1.元素周期表中的位置与其物理性质
2.铁的化学性质
铁是较活泼的金属,发生化学反应时一般生成+2
价、+3价两种价态的化合物.
(1)与非金属反应
反应的化学方程式
与S反应 Fe+S
△
FeS
与I2 反应 Fe+I2
△
FeI2
与O2 反应 3Fe+2O2
点燃
Fe3O4
与Cl2 反应 2Fe+3Cl2
点燃
2FeCl3
结论 O2、Cl2 的氧化性比S、I2 的强
(2)与水反应
Fe与水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)
高温
Fe3O4+4H2.
(3)与酸反应
与H+反应 Fe+2H+Fe2++H2↑
与稀HNO3①
反应
硝酸
过量
Fe+4H+ + NO-3
Fe3++NO↑+2H2O
硝酸
少量
3Fe+8H+ +2NO-3
3Fe2++2NO↑+4H2O
与浓 H2SO4、浓
HNO3 反应
常 温 下 钝 化,加 热 分 别 生 成
SO2、NO2
[特别提醒] ①与氧化性酸反应一般不产生氢气
(4)与盐反应
Fe与CuSO4、FeCl3 溶液反应的化学方程式分别为
Fe+CuSO4FeSO4+Cu、Fe+2FeCl33FeCl2.
[特别注意]
1.铁元素有+2价、+3价等价态,反应环境不同,反
应产物也可能不同,铁与非氧化性酸反应生成
Fe2+.少量Fe与氧化性酸反应生成Fe3+,过量Fe
与氧化性酸反应生成Fe2+.
2.许多题目将反应Fe+2Fe3+3Fe2+ 设置为隐藏
反应,如Fe与Fe2O3 的混合物溶于盐酸时,需要注
意生成的Fe3+还能氧化单质铁.
011
高考总复习 化学
二、铁的氧化物和氢氧化物
1.铁的氧化物
物质
FeO
(氧化亚铁)
Fe2O3
(氧化铁)
Fe3O4(Fe2O3FeO)
(四氧化三铁)
铁的价态 +2价 +3价
+2价(占13
)、+3
价(占2
3
)
色、态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体
俗名 无 铁红 磁性氧化铁
化
学
性
质
与非氧化
性酸反应
FeO+2H+
Fe2++
H2O
Fe2O3+6H+
2Fe3++
3H2O
Fe3O4+8H+Fe2++
2Fe3++4H2O
与氧化性
酸反应
3FeO+
10HNO3(稀)
3Fe(NO3)3+
NO↑+5H2O
Fe2O3+
6HNO3
2Fe(NO3)3+
3H2O
3Fe3O4+28HNO3(稀)
9Fe(NO3)3+NO↑
+14H2O
与还原性
酸反应
FeO+2HI
FeI2
+H2O
Fe2O3+
6HI2FeI2
+I2+3H2O
Fe3O4+8HI
3FeI2+I2+4H2O
与还原
剂反应
FeO+CO
高温
Fe+CO2
Fe2O3+3CO
高温
2Fe+3CO2
Fe3O4+4CO
高温
3Fe+4CO2
2.铁的氢氧化物
物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3
铁的价态 +2价 +3价
色、态 白色固体 红褐色固体
化
学
性
质
与非氧化
性酸反应
Fe(OH)2 +2HCl
FeCl2+2H2O
Fe(OH)3+3HCl
FeCl3+3H2O
与氧化性
酸反应
3Fe(OH)2+
10HNO3 (稀)
3Fe(NO3)3+NO↑
+8H2O
Fe(OH)3+
3HNO3
Fe(NO3)3+3H2O
与还原性
酸反应
Fe(OH)2 + 2HI
FeI2+2H2O
2Fe(OH)3+6HI
2FeI2 + I2
+6H2O
热稳定性
不 稳 定:Fe(OH)2
△
FeO+H2O(隔
绝空气)
不稳定:
2Fe(OH)3
△
Fe2O3+3H2O
制法
可溶性碱与亚铁盐
溶液反应
可溶 性 碱 与 铁 盐
溶液反应
转化
4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,
颜色变化:白色→灰绿色→红褐色
分析铁的化合物时的“两分清”
(1)价态要分清
要注意单质铁被不同氧化剂氧化时,产物不同;
要注意不同价态的化合物所表现的不同的化学
性质,如 Fe3+ 以 氧 化 性 为 主,Fe2+ 以 还 原 性
为主.
(2)颜色要分清
铁的化合物“五颜六色”,一定要记牢:Fe2+ 溶液
为浅绿色,Fe3+ 溶液为棕黄色,Fe(SCN)3 溶液
为红色,Fe(OH)3 胶体为红褐色,Fe(OH)2 沉
淀在空气中的颜色变化为白色→灰绿色→红褐
色,Fe(OH)3 沉淀为红褐色固体,Fe2O3 为红棕
色,Fe3O4、FeO、FeS均为黑色.
1.易错辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)铁位于元素周期表中第四周期ⅧB族 (×)
(2)FeCl3 腐蚀Cu刻制印刷电路板,说明铁比铜金
属性强 (×)
(3)Fe分别与Cl2 和盐酸反应所得氯化物相同(×)
(4)常温下可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸
(√)
(5)铁是较活泼的金属,它与卤素单质(X2)反应生
成物均为FeX2 (×)
(6)铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得
到Fe3O4 (√)
(7)配制氯化铁溶液时,将氯化铁溶解在较浓的盐
酸中再加水稀释 (√)
(8)Fe2O3
HCl(aq)
→FeCl3
(aq)
△
→无水FeCl3
,在给
定的条件下能实现转化 (×)
2.铁有+2、+3价两种价态,单质铁与 (填
下列编号,下同)反应时只生成+3价铁;与
反应时只生成+2价铁;与 反应时
既生成+2价铁也生成+3价铁.
所选试剂:①Cl2 ②O2 ③H2O(g) ④S
⑤盐酸 ⑥稀硝酸(足量) ⑦稀硫酸 ⑧CuSO4
溶液 ⑨FeCl3 溶液
答案:①⑥ ④⑤⑦⑧⑨ ②③
◆[题组1] 铁及其化合物的性质
1.(2025河北省沧州市调研)磁石有纳气平喘的功
能,«本草经集注»中有磁石炮制用药的记载:能吸
针者为上品,称净磁石,采集日久,为呆磁石;取上
品武火煅至红透,醋淬,此法后代一直沿用,下列有
关磁石说法正确的是 ( )
A.上品净磁石为纯净物
B.净磁石采集日久变为呆磁石,是发生了分解反应
的缘故
111
第四章 金属及其化合物
C.磁石的主要成分是Fe3O4
D.醋淬磁石涉及氧化还原反应
解析:C [A项,由题意可知,上品净磁石为含有四
氧化三铁的混合物,故A错误;B项,由题意可知,
净磁石采集后放置日久表面的四氧化三铁被空气
中氧气氧化为氧化铁,净磁石的磁性便会减退变为
呆磁石,则净磁石采集日久变为呆磁石是因为发生
了氧 化 还 原 反 应,与 分 解 反 应 无 关,故 B错 误;
C项,由题意可知,上品净磁石的主要成分为四氧
化三铁,故C正确;D项,由题意可知,醋淬磁石涉
及的反应为磁石表面的氧化铁与醋酸反应生成醋
酸铁和水,反应中没有元素化合价发生变化,该反
应不是氧化还原反应,故D错误.]
2.(2025青岛十九中调研)乳酸亚铁是一种常用的
补血剂,乳酸亚铁易溶于水,可由乳酸和碳酸亚铁
反应制得,现以铁屑制备乳酸亚铁的过程如图
所示:
铁屑 稀硫酸
FeSO4
溶液
→ NH4HCO3→
FeCO3
沉淀
乳酸
→
乳酸亚
铁溶液
残渣→
(1)加入稀硫酸可能发生反应的离子方程式有
.
(2)写出加入NH4HCO3 溶液发生反应的化学方程
式: .
(3)能否用酸性KMnO4 溶液检验乳酸亚铁溶液中
的Fe2+ ? (填“能”或“不能”),其理由为
.
解析:由题给流程可知,铁屑加入稀硫酸酸浸时,铁
的氧化物和铁与稀硫酸反应、过滤得到滤渣和硫酸
亚铁溶液;向硫酸亚铁溶液中加入碳酸氢铵溶液,
将硫酸亚铁转化为碳酸亚铁沉淀,过滤得到碳酸亚
铁;向碳酸亚铁中加入乳酸,将碳酸亚铁溶解转化
为乳酸亚铁溶液.
(1)由分析可知,铁屑中加入稀硫酸可能发生的反
应为氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁和水,反应生
成的硫酸铁的氧化性强于稀硫酸,先与铁反应生成
硫酸亚铁,后稀硫酸与铁反应生成硫酸亚铁和氢
气,反应 的 离 子 方 程 式 可 能 为Fe2O3+6H+
2Fe3++3H2O、2Fe3+ +Fe3Fe2+、Fe+2H+
Fe2++H2↑;
(2)由分析可知,向硫酸亚铁溶液中加入碳酸氢铵
溶液的目的是将硫酸亚铁转化为碳酸亚铁沉淀,反
应的 化 学 方 程 式 为 FeSO4 +2NH4HCO3
FeCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O;
(3)由于乳酸根离子也能与酸性高锰酸钾溶液发生
氧化还原反应使溶液褪色,所以不能用酸性高锰酸
钾溶液检验乳酸亚铁溶液中的亚铁离子.
答案:(1)Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O、2Fe3++
Fe3Fe2+、Fe+2H+Fe2++H2↑
(2)FeSO4 + 2NH4HCO3 FeCO3 ↓ +
(NH4)2SO4+CO2↑+H2O
(3)不能 乳酸根离子也能被酸性高锰酸钾溶液
氧化
◆[题组2] 有关铁及其化合物的计算
3.把22.4g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中,如反
应只收集到0.3molNO2 和0.2molNO,下列说
法正确的是 ( )
A.反应后生成的盐只为Fe(NO3)3
B.反应后生成的盐只为Fe(NO3)2
C.反应后生成的盐为Fe(NO3)3 和Fe(NO3)2,其
物质的量之比为1∶3
D.反应后生成的盐为Fe(NO3)3 和Fe(NO3)2,其
物质的量之比为3∶1
解析:C [由 于 铁 的 物 质 的 量 为 22.4g
56gmol-1
=
0.4mol,所以在反应的过程其失去的电子数应介
于0.8mol(此时只产生Fe2+)和1.2mol(此时只
产生Fe3+)之间,又产生0.3molNO2 和0.2mol
NO,即反应过程中硝酸得到的电子数为0.3mol×
(5-4)+0.2mol×(5-2)=0.9mol,所以对应的
产物既有Fe(NO3)3 又有Fe(NO3)2.设前者的物
质的量为x,后者的物质的量为y,则由铁原子守恒可
得x+y=0.4mol,由得失电子守恒得3x+2y=
0.9mol,解得x=0.1mol,y=0.3mol.]
4.(2025海南海口期末)某铁的“氧化物”样品,用
5mol/L的盐酸140mL恰好完全溶解,所得溶液
还能吸收标准状况下056L氯气,使其中Fe2+全
部转化为Fe3+.该样品可能的化学式是 ( )
A.Fe2O3 B.Fe3O4 C.Fe4O5 D.Fe5O7
解析:D [铁的“氧化物”样品,用5mol/L的盐酸
140mL 恰 好 完 全 溶 解,HCl的 物 质 的 量 为
07mol,则生成 H2O的物质的量为035mol,从
而得出 铁 的“氧 化 物”中 O 原 子 的 物 质 的 量 为
035mol;标准状况下056L氯气的物质的量为
0025mol,此时溶质全部为FeCl3,Cl-的物质的量
为07mol+0025mol×2=075mol,由此得出
铁的“氧化物”中Fe原子的物质的量为025mol,
该样 品 中 Fe、O 的 原 子 个 数 比 为 025 mol∶
035mol=5∶7,则 该 样 品 可 能 的 化 学 式
是Fe5O7.]
确定铁的氧化物组成的基本方法
设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n,
则氧化物中n(Fe)∶n(O)=m56∶
n
16=a∶b
,
若a∶b=1∶1,则铁的氧化物为FeO;
若a∶b=2∶3,则铁的氧化物为Fe2O3;
若a∶b=3∶4,则铁的氧化物是Fe3O4 或FeO与
Fe2O3 按物质的量之比为1∶1组成的混合物或
FeO、Fe2O3、Fe3O4 的混合物(其中FeO、Fe2O3 物
质的量之比为1∶1,Fe3O4 物质的量为任意值).
211
高考总复习 化学
◆[题组3] Fe(OH)2 的制备
5.(2025山东枣庄三中月考)有关铁的化合物的说
法中,错误的是 ( )
A.Fe(OH)2 是一种黑色固体,不稳定,在空气中易
被氧化转变为红褐色
B.由图示操作可制取Fe(OH)2
C.Fe3O4、Fe(OH)3 都可以由化合反应制得
D.Fe(OH)3 胶体呈红褐色、透明,能产生丁达尔
效应
解析:A [Fe(OH)2 是一种白色固体,A错误;煤油
能减少FeSO4 溶液与氧气接触,可以避免试管中部分
氧气对氢氧化亚铁的氧化,B正确;铁在氧气中燃烧可
生成Fe3O4,可通过化合反应4Fe(OH)2+2H2O+O2
4Fe(OH)3 来制取Fe(OH)3,C正确;Fe(OH)3 胶
体呈红褐色、透明,能产生丁达尔效应,D正确.]
6.(2025河北保定期末)下列各图中能用于制备
Fe(OH)2的装置是 (填序号).
(1)若用②装置制备,简述制备原理与操作为
.
(2)⑤中的苯能否用CCl4 替换 ,理由是
.
(3)若用④制备,试管中的现象为 ,
有关反应的化学方程式为
.
解析:因为Fe(OH)2 在空气中很容易被氧化为红
褐色的Fe(OH)3,即4Fe(OH)2+O2+2H2O
4Fe(OH)3,因此要制备Fe(OH)2,就要排出装置
中的氧气或空气.①②原理一样,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;③的原理为铁作阳极产生Fe2+,与电
解水产生的OH-结合生成Fe(OH)2,且液面用煤
油保护,能防止空气进入;⑤中液面加苯阻止了空
气进入;④由于空气中的氧气,能迅速将Fe(OH)2
氧化,因而不能制备Fe(OH)2.
答案:①②③⑤
(1)打开止水夹a,铁与稀硫酸反应产生氢气,让氢
气赶尽装置内空气,当B中导管处氢气纯净,关闭
止水 夹a,FeSO4 溶 液 被 压 入 到 氢 气 保 护 下 的
NaOH溶液中 (2)否 CCl4 比FeSO4 溶液的密
度大,在下层,无法隔绝空气 (3)生成的白色沉淀
迅速变 成 灰 绿 色,最 后 变 成 红 褐 色 FeSO4+
2NaOHFe(OH)2↓+Na2SO4、4Fe(OH)2+
O2+2H2O4Fe(OH)3
防止Fe(OH)2 氧化的方法
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸,驱除其中的氧气.
(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚
铁盐溶液的试管底部,并慢慢挤出NaOH溶液.
(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气,如 H2、N2、稀有
气体等.
(4)在亚铁盐溶液上面加保护层,如苯、植物油等.
(5)用Fe作阳极,石墨作阴极,电解NaOH溶液,利
用新产生的Fe2+与OH-反应制取.
考点二 Fe2+、Fe3+的性质、转化及检验
一、亚铁盐和铁盐
1.亚铁盐(Fe2+)
含有Fe2+的溶液呈浅绿色,Fe2+既有氧化性,又有还
原性,Fe2+与Zn、Cl2 反应的离子方程式分别为Zn+
Fe2+Zn2++Fe,2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-.
2.铁盐(Fe3+)
(1)氧化性:含有Fe3+ 的溶液呈棕黄色,Fe3+ 具有氧
化性,Fe3+与Cu反应的离子方程式为2Fe3++Cu
2Fe2++Cu2+.
(2)特性:含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN溶液时变成
红色.
(3)易水解:饱和FeCl3 溶液滴入沸水中反应的化学
方程 式:FeCl3+3H2O
△
Fe(OH)3(胶 体)
+3HCl.
二、Fe2+、Fe3+的检验
1.用KSCN溶液和氯水
溶
液
加KSCN
溶液
无明显现象
加氯水
→
溶液变
红色
→Fe2+→
溶液变红色 →Fe3+→
2.用NaOH溶液
溶
液
加NaOH
溶液
白色沉淀 → 灰绿色 → 红褐色
→Fe2+
→
红褐色沉淀 →Fe3+→
311
第四章 金属及其化合物
3.含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe2+、Fe3+的检验
混合溶液
滴加KSCN
溶液 →溶液变红色,说明含有Fe
3+.
混合溶液
滴加酸性
KMnO4 溶液
→KMnO4 溶液紫色褪去,说
明含有Fe2+.
4.Fe2+的特征检验方法
溶液
滴加K3[Fe(CN)6]
溶液 →产生蓝色沉淀,说明溶液中含有
Fe2+,3Fe2++2[Fe(CN)6]3-Fe3[Fe(CN)6]2↓.
检验Fe2+和Fe3+时的注意事项
(1)检验Fe2+时不能先加氯水后加KSCN溶液,也
不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新
制氯水中(新制氯水可以氧化SCN-).
(2)当溶液浓度较稀时,利用观察法或加 NaOH 溶
液的方法都不宜检验Fe2+和Fe3+的存在.
(3)Fe3+、Fe2+、Cl-同时存在时不能用酸性KMnO4
溶液检验Fe2+(Cl- 能还原酸性 KMnO4 溶液,
有干扰).
(4)检验Fe2+、Fe3+的其他方法
①检验 Fe2+ 最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾
K3[Fe(CN)6]溶液:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-
Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色).
②检验Fe3+也可用苯酚(C6H5OH),在FeCl3 溶
液中滴加苯酚,溶液显紫色.
1.易错辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)向某溶液中滴加 KSCN溶液,溶液不变色,滴
加氯水后溶液显红色,该溶液中一定含有Fe2+
(√)
(2)硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的H2O2:Fe2++
2H++H2O2Fe3++2H2O (×)
(3)FeCl3 溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为
Fe3++3SCN-Fe(SCN)3↓ (×)
(4)检验绿矾晶体是否已氧化变质,可将绿矾晶体
溶于稀H2SO4 后滴加KSCN溶液,再观察溶液
是否变红 (√)
(5)中性溶液中可能大量存在Fe3+、K+、Cl-、SO2-4
(×)
(6)Fe
Cl2
点燃→FeCl2
NaOH(aq)
→Fe(OH)2 中的反应均
能实现 (×)
(7)向某溶液中加入含Fe2+ 的溶液后,无明显变
化.当再滴加几滴新制氯水后,混合液变成红
色,则该溶液中一定含有SCN- (√)
2.下列括号内的为杂质,请选择合适的试剂进行
除杂.
(1)Fe2+(Fe3+): ;
(2)FeCl3(FeCl2): ;
(3)FeCl2(CuCl2): ;
(4)Fe(Al): ;
(5)Fe2O3(Al2O3、SiO2): ;
(6)Cu2+(Fe2+):原溶液
加 或通
→
Cu2+(Fe3+)加过量 或 或 →
Fe(OH)3、Cu2+
过滤
→含Cu2+溶液.
答案:(1)加过量铁粉,过滤
(2)加氯水或H2O2
(3)加过量铁粉,过滤
(4)加过量强碱溶液,过滤
(5)加过量强碱溶液,过滤
(6)H2O2 Cl2 Cu(OH)2 CuO
Cu2(OH)2CO3
◆[题组1] Fe2+、Fe3+的相互转化
1.(2025陕西咸阳期末)实验室常采用点滴板来完
成部分实验,既可节约药品,又便于观察实验现象.
对图中所示实验说法错误的是 ( )
A.将少量新制氯水滴入1号或2号孔穴中,都体现
了新制氯水的漂白性
B.向3号孔穴中加稀硫酸后,若滴入少量 KSCN
溶液,溶液变红,则溶液中存在Fe3+
C.向3号孔穴中加稀硫酸后,若滴入少量酸性
KMnO4 溶 液,溶 液 紫 色 褪 去,则 溶 液 中 存
在Fe2+
D.向4号孔穴中滴加FeCl3 溶液,有气泡冒出并产
生红褐色沉淀
解析:A [A.新制氯水滴加到pH 试纸,先变红,
后褪色,体现新制氯水的漂白性,滴加到KIG淀粉溶
液中反应生成碘单质,淀粉遇碘变蓝,体现新制氯
水的氧化性,A项错误;B.生锈铁屑滴加稀硫酸后
生成铁离子,铁离子可与未生锈的铁屑反应生成亚
铁离子,加入 KSCN溶液,溶液变红色,说明溶液
中还存在Fe3+,B项正确;C.生锈铁屑加稀硫酸反
应后,铁锈会生成铁离子、铁会生成亚铁离子,铁离
子不能被高锰酸钾氧化,但亚铁离子能被酸性高锰
酸钾溶液氧化,若加入 KMnO4 溶液褪色,说明该
溶液中有Fe2+存在,C项正确;D.过氧化钠有强氧
化性,Na2O2 固体中滴加FeCl3 溶液后,Na2O2 先
与水 反 应 生 成 氢 氧 化 钠 和 氧 气,氢 氧 化 钠 再 与
FeCl3 反应生成氢氧化铁红褐色沉淀,故向 Na2O2
固体中滴加FeCl3 溶液,有气泡冒出并产生红褐色
沉淀,D项正确.]
411
高考总复习 化学
2.(2025安徽六安期末)如图是一种综合处理SO2
废气的工艺流程.下列说法正确的是 ( )
溶液a
Fe2(SO4)3
酸性溶液
含SO2 的
尾气
↓
Ⅰ →
溶液b
空气
↓
Ⅱ→ 溶液c
↑
A.加入Fe2O3 可以使溶液c转化为溶液a
B.溶液b中阳离子只有Fe2+
C.溶液a→b的反应中,每消耗64gSO2,就有
2molFe3+被氧化为Fe2+
D.操作Ⅱ发生反应的离子方程式为4Fe2++2H+
+O24Fe3++2H2O
解析:A [硫酸铁溶液和二氧化硫反应生成硫酸
亚铁 和 硫 酸,硫 酸 亚 铁 和 氧 气 反 应 生 成 硫 酸 铁.
A.溶液c中含有硫酸铁和硫酸,硫酸和Fe2O3 反
应生成硫酸铁和水,加入Fe2O3 能使溶液c转化为
溶液a,故A正确;B.溶液a转化为溶液b的反应
中,发 生 反 应 Fe2 (SO4)3 +SO2 +2H2O
2FeSO4+2H2SO4,溶液b中阳离子一定有Fe2+、
H+,故B错误;C.溶液a转化为溶液b的反应中,
发生反应Fe2(SO4)3+SO2+2H2O2FeSO4+
2H2SO4,64gSO2 的 物 质 的 量 为
64g
64g/mol=
1mol,每消耗1molSO2,就有2molFe3+ 被还原
为Fe2+,故C错误;D.溶液b中通入空气,硫酸亚
铁被氧化为硫酸铁,反应的离子方程式为4Fe2++
4H++O24Fe3++2H2O,故D错误.]
“铁三角”中的转化关系
◆[题组2] Fe2+、Fe3+的检验
3.将0.2molL-1的 KI溶液和0.05molL-1
Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后,取混合液
分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡
2Fe3++2I- 2Fe2++I2 的是 ( )
A.向混合液中滴入KSCN溶液,溶液变红色
B.向混合液中滴入AgNO3 溶液,有黄色沉淀生成
C.向混合液中滴入 K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉
淀生成
D.向混合液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色
解析:A [0.2molL-1的KI溶液和0.05molL-1
Fe2(SO4)3 溶液等体积混合,KI过量,向混合物中滴
入KSCN 溶液,溶液变红色,说 明 溶 液 中 仍 含 有
Fe3+,能 说 明 溶 液 中 存 在 化 学 平 衡2Fe3+ +2I-
2Fe2+ +I2,A 项 正 确;KI过 量,溶 液 中 存 在
I-,B项错误;该反应生成Fe2+,向混合液中滴入
K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成,只能说明溶
液中含 有 Fe2+,不 能 说 明 溶 液 中 存 在 化 学 平 衡
2Fe3++2I- 2Fe2++I2,C项错误;该反应生成
I2,向混合液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色,说明溶
液中含有碘单质,不能说明溶液中存在化学平衡
2Fe3++2I- 2Fe2++I2,D项错误.]
4.(2025常德市高三段考)下列有关离子(或物质)
的检验、现象及结论,都正确的是 ( )
A.向某溶液中滴加氯水,再滴加KSCN溶液,溶液
变成红色,该溶液中一定含有Fe2+
B.向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液变成红色,该
溶液中一定不存在Fe2+
C.将某种铁的氧化物溶于足量的稀硫酸中,取其溶
液滴加酸性KMnO4 溶液,振荡,溶液褪色,原氧
化物中含有+2价铁
D.向久置的FeCl2 溶液中滴入用硫酸酸化的H2O2
溶液,溶液变黄,滴加 KSCN溶液,溶液变成红
色,说明发生氧化还原反应,且氧化性:H2O2
<Fe3+
解析:C [A.向某溶液中滴加氯水,再滴加KSCN
溶液,溶液变成红色,可能是因为原溶液中本来就
有Fe3+,即该溶液中不一定含有Fe2+,故A错误;
B.向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液变成红色,该
溶液中一定存在Fe3+,可能存在Fe2+,故B错误;
C.将某种铁的氧化物溶于足量的稀硫酸中,取其溶
液滴加酸性KMnO4 溶液,振荡,溶液褪色,说明其
溶液具有还原性,则原氧化物中含有+2价铁,故C
正确;D.久置的FeCl2 溶液可能变质,即溶液中可
能存在Fe3+,其中滴入用硫酸酸化的 H2O2 溶液,
溶液变黄,滴加 KSCN溶液,溶液变成红色,只能
说明存在Fe3+,但不一定是 H2O2 氧化Fe2+ 生成
的,而且若是 H2O2 氧化Fe2+,则根据氧化还原反
应的规律,应是氧化性:H2O2>Fe3+,故D错误;故
答案为:C.]
◆[题组3] 拓展应用
5.(2025菏泽一中检测)炼铁的矿石主要有赤铁矿、
磁铁矿和菱铁矿等.在测定磁铁矿中铁的含量前,
通常要对矿石进行预处理.对矿样进行预处理后,
用重铬酸钾标准溶液可测定铁矿石的含铁量,现有
两种对矿样进行预处理的方法如下:
矿
样
过量
浓盐酸
加热
→ 溶液 ①
过量
SnCl2 溶液
方法Ⅰ
至溶液Ⅰ
呈浅绿色
→
HgCl2 溶液
②
→ 悬浊液
方法Ⅱ
适量
SnCl2 溶液
至溶液Ⅱ
呈浅黄色
→
滴加TiCl3 溶液
钨酸钠,加热
③
→ 至溶液
呈蓝色
滴加K2Cr2O7 溶液
④
→
至蓝色
消失
已知:
Ⅰ.Sn、Hg、Ti在溶液中可存在的形式有Sn2+(无
色)、Sn4+(无色)、Hg2+、Hg2+2 、Ti3+(紫色)、TiO2+
(无色),Sn2+ 能与 K2Cr2O7 反应,且Sn2+ 也能与
Hg2+反应,氯化汞溶于水,氯化亚汞是白色难溶
固体;
511
第四章 金属及其化合物
Ⅱ.钨酸钠(Na2WO4)可作指示剂,若+6价钨被还
原为+5价钨,溶液由无色变为蓝色;
Ⅲ.Sn2+和Ti3+ 均具有还原性,氧化性:Cr2O2-7 >
Fe3+>WO2-4 ;
Ⅳ.二苯胺硫磺钠本身无色,被氧化后呈现紫红色
请回答下列问题:
(1)反应②后得到的悬浊液中固体物质为
(写化学式).
(2)过程①发生反应的离子方程式为 .
(3)反应③中含铁元素的离子发生的反应: ;
反应③中溶液变蓝,说明 .
(4)矿样预处理后,加入 H2SO4GH3PO4 混酸溶液,
以二苯胺硫磺钠为指示剂,用重铬酸钾标准溶液可
测定铁矿石的含铁量,当 现象,说明达
到了滴定终点.
(5)现 称 取 0.4g 矿 样 进 行 实 验,最 终 消 耗
0.02mol/LK2Cr2O7 标准溶液20.00mL,则矿样
中含铁的质量分数为 .
解析:炼铁的矿石主要有赤铁矿、磁铁矿和菱铁矿
等,矿样加入盐酸,铁的化合物转化为氯化铁、氯化
亚铁,溶液加入过量SnCl2,发生反应2Fe3++Sn2+
Sn4++2Fe2+,方法Ⅰ:加入过量SnCl2,至溶
液呈 浅 绿 色,铁 离 子 完 全 转 化 为 亚 铁 离 子,加 入
HgCl2 溶液,由于SnCl2 还原性大于FeCl2,则多余的
SnCl2、亚铁离子能还原氯化汞,亚铁离子转变为铁离
子,+2价Hg被还原得到Hg2Cl2 的悬浊液;方法Ⅱ:加
入适量SnCl2 至呈浅黄色,滴加TiCl3 溶液、钨酸钠,加
热,至溶液呈蓝色,使铁离子完全还原为Fe2+,滴加
K2Cr2O7 溶液,氧化亚铁离子为铁离子,据此解答.
(1)根据分析,反应②后得到的悬浊液中固体物质
为Hg2Cl2;
(2)过程①为铁离子被还原为亚铁离子,发生反应
的离子方程式为2Fe3++Sn2+2Fe2++Sn4+;
(3)反应③中铁离子被钛离子还原为亚铁离子的离
子反应为Fe3++Ti3++H2OFe2++TiO2++
2H+;反应③中溶液变蓝,说明铁离子已经完全被
还原为Fe2+;
(4)已知:二苯胺硫磺钠本身无色,被氧化后呈现紫
红色,则重铬酸钾溶液滴定亚铁离子时,说明达到
了滴定终点的现象为:当滴入最后半滴 K2Cr2O7
标准溶液后,溶液变为紫红色,且半分钟内不褪色;
(5)根据反应原理Cr2O2-7 +14H++6Fe2+2Cr3+
+6Fe3++7H2O,n(Fe2+)=0.02mol/L×0.02000L
×6=2.4×10-3 mol,原 矿 样 中 的 含 铁 量 为:
2.4×10-3mol×56g/mol
0.4g ×100%=33.6%
.
答案:(1)Hg2Cl2 (2)2Fe3+ +Sn2+ 2Fe2+
+Sn4+
(3)Fe3++Ti3++H2OFe2++TiO2++2H+
铁离子已经完全被还原为Fe2+
(4)滴入最后半滴K2Cr2O7 标准溶液后,溶液变为
紫红色,且半分钟内不褪色 (5)33.6%
考点三 (素养)“价G类”二维图在铁及其重要化合物转化关系中的应用
一、铁及其重要化合物转化关系(“价G类”二维图)
化合价变化 转化关系 反应的化学(离子)方程式
0→+2
0→+3
Fe→Fe2+
Fe→Fe3O4
Fe→Fe3+
Fe+2H+ Fe2+ +
H2 ↑,2Fe3+ + Fe
3Fe2+
3Fe+2O2
点燃
Fe3O4,
3Fe+4H2O(g)
高温
Fe3O4+4H2
2Fe+3Cl2
点燃
2FeCl3
化合价变化 转化关系 反应的化学(离子)方程式
+2→+3
+2→0
Fe2+→Fe3+
Fe(OH)2→
Fe(OH)3
FeO→Fe
2Fe2++Cl22Fe3+
+2Cl-,2Fe2++H2O2
+ 2H+ 2Fe3+
+2H2O
4Fe(OH)2 + O2 +
2H2O4Fe(OH)3
CO+FeO
△
Fe+CO2
+2→+2
Fe2+→Fe(OH)2
FeO→Fe2+
Fe(OH)2→Fe2+
Fe2++2OH-
Fe(OH)2↓
FeO+2H+ Fe2+
+H2O
Fe(OH)2+2H+
Fe2++2H2O
+3→0
+3→+2
Fe2O3→Fe
Fe3+→Fe2+
3CO+Fe2O3
高温
2Fe
+3CO2
2Fe3++Fe3Fe2+,
2Fe3+ +CuCu2+
+2Fe2+
611
高考总复习 化学
化合价变化 转化关系 反应的化学(离子)方程式
+3→+3
Fe2O3→Fe3+
Fe3+→Fe(OH)3
Fe(OH)3→Fe3+
Fe(OH)3→Fe2O3
Fe2O3+6H+
2Fe3++3H2O
Fe3++3OH-
Fe(OH)3↓
Fe(OH)3+3H+
Fe3++3H2O
2Fe(OH)3
△
Fe2O3
+3H2O
二、Fe2+和Fe3+的转化
Fe2+
氧化剂
还原剂 Fe
3+
完成下列变化反应的离子方程式,体会Fe2+ 与
Fe3+转化条件.
1.将H2S通入FeCl3 溶液中产生黄色沉淀:
H2S+2Fe3+2Fe2++S↓+2H+.
2.将FeCl3 溶液滴入KIG淀粉溶液,溶液变蓝:
2Fe3++2I-2Fe2++I2.
3.用FeCl3 溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔:
Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+.
4.将H2O2 滴入到酸性FeCl2 溶液中:
2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O.
5.FeCl2 溶 液 滴 入 到 HNO3 溶 液 中,有 无 色 气 体
放出:
3Fe2++4H++NO-3 3Fe3++NO↑+2H2O.
1.易错辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)(2024浙江6月卷)FeO有还原性,能被氧化
成Fe3O4 (√)
(2)(2025揭阳市高三开学考)向某溶液中滴入
KSCN溶液呈红色,说明不含Fe2+ (×)
(3)(2025邯郸市高三开学考)用酸性KMnO4 溶
液检验FeSO4 溶液中是否含有Fe2(SO4)3
(×)
(4)(2025双鸭山市高三开学考)向某溶液中加入
NaOH溶液,直接得到红褐色沉淀,说明溶液中
含有Fe3+ (√)
(5)Fe分别与氯气、硫反应得到的产物中铁元素化
合价相同 (×)
(6)Fe3O4 中Fe的化合价有+2价和+3价,因而
Fe3O4 是FeO与Fe2O3 的混合物 (×)
(7)FeCl3 可与铜发生置换反应 (×)
(8)Fe2+既可以转化为Fe,又可以转化为Fe3+,因
此Fe2+既有氧化性又有还原性 (√)
2.(2025枣庄市高三检测)铁元素是重要的金属元
素,含有铁元素的物质在人类的生产生活中有着重
要的应 用.Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+
3CO2(g) ΔH<0是炼铁工业中的主反应.在指
定条件下,下列选项所示的物质间转化能实现的是
( )
A.Fe(OH)3(s)
KClO(aq)
KOH(aq)
→FeO2-4 (aq)
B.FeCl3(aq)
NH3H2O
→Fe(OH)3(胶体)
C.Fe2+(aq)
Cu
→Fe
D.Fe2O3
稀 H2SO4
→FeSO4
(aq)
解析:A [A项,KClO具有强氧化性,能将氢氧化
铁氧化为高铁酸根,A正确;B项,饱和氯化铁溶液
滴入沸水中制备氢氧化铁胶体,B错误;C项,铜的
还原性比铁弱,不能将亚铁离子还原为铁单质,C
错误;D项,氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁,铁的
化合价为+3价,D错误.]
◆[题组1] 铁及其化合物间的转化
1.(2025 浙江省名校联盟高三模拟)Fe3+ 可 与
H2O、SCN-、F- 等配体形成使溶液呈浅紫色的
[Fe(H2O)6]3+、红 色 的[Fe(SCN)6]3-、无 色 的
[FeF6]3-配离子.某同学按如下步骤完成实验:
已知:向Co2+的溶液中加入 KSCN溶液生成蓝色
的[Co(SCN)4]2-;Co2+不能与F-形成配离子.下
列说法不正确
的是 ( )
A.溶液Ⅰ中溶液呈黄色可能是由Fe3+水解产物的
颜色造成
B.溶液Ⅱ、Ⅲ的颜色分别为红色和无色,说明其中
不存在[Fe(H2O)6]3+
C.可用NaF和KSCN溶液检验FeCl3 溶液中是否
含有Co2+
D.[Fe(H2O)6]3+ 中 H-O-H 的键角大于 H2O
分子中H-O-H的键角
解析:B [A项,Ⅰ中Fe(NO3)3 溶于水后,Fe3+发
生部分水解生成Fe(OH)3 等,使溶液呈黄色,A项
正确;B项,Fe3+与 H2O的反应存在平衡:Fe3++
6H2O [Fe(H2O)6]3+,溶液Ⅱ、Ⅲ分别存在平
衡:Fe3++6SCN- [Fe(SCN)6]3-、Fe3++6F-
[FeF6]3-,因此溶液Ⅱ、Ⅲ的颜色分别为红色
和无色,不能说明其中不存在[Fe(H2O)6]3+,只能
说明[Fe(H2O)6]3+ 的量少,B项错误;C项,先往
溶液中加入足量的NaF溶液,再加入KSCN溶液,
若溶液呈蓝色,则表明含有Co2+,否则不含Co2+,
C项正确;D项,[Fe(H2O)6]3+ 中 H2O分子内 O
原子最外层只存在一个孤电子对,对 H-O-H中
O-H的排斥作用减小,所以键角比 H2O分子中
H-O-H的键角大,D项正确.]
711
第四章 金属及其化合物
◆[题组2] 基于Fe2+、Fe3+相互转化的实验探究
2.(2025达州市高三开学考)某实验小组用 KSCN
溶液和FeCl2 溶液探究Fe2+的还原性时出现异常
现象,实验如下:
①
溶 液 变 红,大 约
10s红色褪去,有
气体生成(经检验
为 O2).取 褪 色
后溶液少许,滴加
盐 酸 和 BaCl2 溶
液,产生白色沉淀
②
溶液变红且不褪
色,有 气 体 生 成
(经 检 验 为 O2),
经检验有丁达尔
效应产生
③
溶液变红且不褪
色,滴 加 盐 酸 和
BaCl2 溶液,无白
色沉淀生成,经检
验无丁达尔效应
产生
下列说法错误的是 ( )
A.①说明加 H2O2 溶液时发生了2个氧化还原
反应
B.②中红色溶液中含有Fe(OH)3 胶体
C.①②可以判定酸性条件下 H2O2 可以氧化Fe2+
和SCN-,且酸可抑制Fe3+水解
D.③中发生的氧化还原反应为4Fe2++O2+4H+
4Fe3++2H2O
解析:A [由实验①的实验现象可知,实验中存在
的氧化还原反应有2H++H2O2+2Fe2+2Fe3+
+2H2O、2H2O2
Fe3+
2H2O+O2↑,还存在酸性条
件下 H2O2 氧化SCN- 生成SO2-4 的反应,A项错
误;由实验②中产物经检验有丁达尔效应产生,说
明弱酸性条件下 H2O2 将Fe2+ 氧化为Fe3+,Fe3+
水解生成了Fe(OH)3 胶体,B项正确;实验①即可
证明H2O2 可氧化Fe2+和SCN-,对比①②的实验
条件及现象可知,①中没产生胶体,说明酸可抑制
Fe3+水解,C项正确;由实验③的实验现象可知,酸
性条件下,O2 将Fe2+氧化为Fe3+,D项正确.]
3.(2025天津第四中学模拟)硫酸亚铁是重要的化
工原料.
Ⅰ.(1)由FeSO4 溶液制备硫酸亚铁晶体的方法是
.检验晶
体中FeSO4 是否完全变质,将晶体溶于水,加
(填试剂).
(2)FeSO4 溶液与过量的 NH4HCO3 溶液混合,可
以得到含FeCO3 的浊液,离子方程式是
.
Ⅱ.氧化铁黄(FeOOH)是一种黄色颜料,具有非常
好的耐光性和耐碱性,是氧化铁的一水合物.以
FeSO47H2O为原料制备FeOOH的流程如下:
FeSO4 溶液 氧化→
氨气
↓
↑
空气
过滤→ 洗涤→ 干燥→
成品
氧化铁黄
→
回答下列问题:
(3)若在实验室完成上述制备,不需要使用的仪器
是 (填标号).
(4)“氧化”时,溶液pH变化记录如图所示.
①0~t1 时段,pH 快速下降的原因是反应生成了
FeOOH和H2SO4,该反应的化学方程式为
.
②t1~t2 时段,经历的反应为12Fe2++3O2+2H2O
4FeOOH↓+8Fe3+,该过程pH继续平缓下降
的原因可能是 .
(5)判断流程中产品洗涤干净的方法是 .
(6)氧化铁黄(FeOOH)纯度可以通过产品的耗酸
量确定,如图所示.
wg氧化铁黄
过量 H2SO4 标准溶液
加热溶解 → 溶液b
Na2C2O4 溶液
→ 溶液c
NaOH标准溶液
→ 滴定
已 知:Fe3+ +3C2O2-4 [Fe(C2O4)3]3-,
[Fe(C2O4)3]3-不与稀碱液反应.
①在溶液c中滴加NaOH标准溶液,使用的指示剂
为 .
②若实验时加入了n1mol的 H2SO4,消耗n2mol
NaOH,设氧化铁黄的摩尔质量为 Mgmol-1,则
氧化铁黄样品纯度为 (用含w、n1、n2、
M 的代数式表示).
③测定时,若滴入Na2C2O4 溶液不足量,会使实验
结果 (选填“偏大”“偏小”或“无影响”).
解析:(1)Fe2+ 容易被氧化,所以由FeSO4 溶液制
备硫酸亚铁晶体必须隔绝空气,方法是隔绝空气后
蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥;检验晶体中
FeSO4 是否完全变质,即检验是否还有Fe2+,方法
811
高考总复习 化学
是将晶体溶于水,然后滴加K3[Fe(CN)6]溶液,观
察溶液是否产生蓝色沉淀.(2)FeSO4 溶液与过量
的NH4HCO3 溶液混合,可以得到含FeCO3 的浊
液,反 应 的 离 子 方 程 式 是:Fe2+ +2HCO-3
FeCO3↓+CO2+H2O.(3)上述实验室制备过程
需要过滤、洗涤、干燥,所以不需要用到的仪器是蒸
发皿,选D.(4)①0~t1 时段,pH快速下降的原因
是反应生成了FeOOH和H2SO4,该反应的化学方
程式 为:4FeSO4+O2+6H2O4FeOOH↓+
4H2SO4;②t1~t2 时段,经历的反应为12Fe2+ +
3O2+2H2O4FeOOH↓+8Fe3+,由于反应生
成Fe3+,该过程pH继续平缓下降的原因可能是反
应生成的Fe3+水解缓慢产生H+.(5)判断流程中
产品是否洗涤干净即检验是否含有SO2-4 ,方法是:
取最后一次洗涤液,加入BaCl2 溶液,未出现白色沉淀,
则洗涤干净.(6)①在溶液c中滴加NaOH标准溶液,
该过程是硫酸与NaOH的反应,所以使用的指示剂为酚
酞溶液;②根据分析可知,氧化铁黄与硫酸反应的转化
关系:2FeOOH~3H2SO4,剩余硫酸与NaOH反应的转
化关系:H2SO4~2NaOH,若实验时加入了n1mol的
H2SO4,消耗n2molNaOH,设氧化铁黄的摩尔质量为
Mgmol-1,则 氧 化 铁 黄 样 品 纯 度 为
2
3
(n1-
1
2n2
)mol×Mgmol-1
wg ×100%=
(2n1-n2)M
3w
×100%;③测定时,若滴入Na2C2O4 溶液不足量,会导
致溶液中还有Fe3+,使消耗的NaOH溶液偏多,使结果
偏小.
答案:(1)隔绝空气后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗
涤、干燥 K3[Fe(CN)6]溶液
(2)Fe2++2HCO-3 FeCO3↓+CO2↑+H2O
(3)D
(4)①4FeSO4+O2+6H2O 4FeOOH↓ +
4H2SO4 ②反应生成的Fe3+水解缓慢产生H+
(5)取最后一次洗涤液,加入BaCl2 溶液,未出现白
色沉淀,则洗涤干净
(6)①酚酞溶液 ②
(2n1-n2)M
3w ×100% ③
偏小
学生用书 P93
[例] (2024全国新课标卷)实验室中利用如图装
置验证铁与水蒸气反应.下列叙述错误的是
( )
A.反应为3Fe(s)+
4H2O (g)
高温
Fe3O4(s)+4H2(g)
B.酒精灯移至湿棉
花下方实验效果
更佳
C.用火柴点燃肥皂泡检验生成的氢气
D.使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉
[命题立意]
试题情境 必备知识 关键能力
本题以铁与水
蒸 气 反 应 实
验,考查 实 验
原理、产 物 中
氢气的验证等
知识
一是铁与
水蒸气反
应 原 理,
二是实验
操作及产
物的检验
一是理解与辨析能
力,要求掌握常见反
应的原理、实验操作
等基本知识,二是分
析与推测能力,要求
能够根据原理分析
实验操作,三是产物
的检验等
解析:B [铁和水蒸气在高温下发生反应生成Fe3O4
和H2,该反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)
高温
Fe3O4+4H2,A正确;酒精灯放在铁粉下方加热可以
产生高温,且不影响水的蒸发,若移至湿棉花下方则难
以产生高温,则实验效果不好,B错误;用木柴点燃肥
皂泡,若产生尖锐的爆鸣声,则可检验生成的气体
为氢气,C正确;由于该实验中的反应要在高温下
发生,因此要使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉,D
正确.]
1.(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+ 先 水 解 得
Fe(OH)3 再聚
集成 Fe(OH)3
沉淀
911
第四章 金属及其化合物
解析:D [A项,FeCl2 溶液中加入Zn片,Fe2++
ZnFe+Zn2+,溶液由浅绿色变为无色,Fe2+ 的
氧化能力比Zn2+ 强,A错误;B项,溶液变成血红
色的原因,Fe3++3SCN- Fe(SCN)3,与SO2-4
和K+ 无关,B错误;C项,铁离子可能先与单质铁
生成亚铁离子,则溶液呈绿色,C错误;D项,向沸
水中滴加饱和氯化铁溶液,制取Fe(OH)3 胶体,继
续加热则胶体因聚沉变为沉淀,D正确.]
2.(2023浙江6月选考卷)氯化铁是一种重要的盐,
下列说法不正确的是 ( )
A.氯化铁属于弱电解质
B.氯化铁溶液可腐蚀覆铜板
C.氯化铁可由铁与氯气反应制得
D.氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体
解析:A [A.氯化铁能完全电离出铁离子和氯离
子,属于强电解质,A错误;B.氯化铁溶液与铜反应
生成氯化铜和氯化亚铁,可用来蚀刻铜板,B正确;
C.氯气具有强氧化性,氯气与铁单质加热生成氯化
铁,C正确;D.向沸水中滴加氯化铁饱和溶液,继续
加热至液体呈红褐色,铁离子发生水解反应可得到
氢氧化铁胶体,D正确.]
3.(2022浙江6月选考卷)关于化合物FeO(OCH3)
的性质,下列推测不合理
的是 ( )
A.与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O
B.隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O
C.溶于氢碘酸(HI),再加CCl4 萃取,有机层呈紫
红色
D.在空气中,与SiO2 高温反应能生成Fe2(SiO3)3
解析:B [A.由分析可知,化合物FeO(OCH3)中
Fe的化 合 价 为+3价,故 其 与 稀 盐 酸 反 应 生 成
FeCl3、CH3OH、H2O,反应原理为:FeO(OCH3)+
3HClFeCl3+H2O+CH3OH,A不符合题意;
B.由分析可知,化合物FeO(OCH3)中Fe的化合
价为+3价,C的化合价为-2价,若隔绝空气加热
分解生成FeO、CO2、H2O则得失电子不守恒,不符
合氧化还 原 反 应 规 律,即 不 可 能 生 成FeO、CO2、
H2O,B 符 合 题 意;C.由 分 析 可 知,化 合 物
FeO(OCH3)中Fe的化合价为+3价,故其溶于氢
碘酸(HI)生成的Fe3+,能将I-氧化为I2,反应原理
为:2FeO(OCH3)+6HI2FeI2+I2+2H2O+
2CH3OH,再 加 CCl4 萃 取,有 机 层 呈 紫 红 色,
C不符合题意;D.化合物FeO(OCH3)在空气中高
温将生成Fe2O3、CO2 和 H2O,Fe2O3 为碱性氧化
物,SiO2 为酸性氧化物,故化合物FeO(OCH3)与
SiO2 高 温 反 应 能 生 成 Fe2(SiO3)3,D 不 符 合
题意.]
4.(2019新课标Ⅰ卷,27节选)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2
xH2O]是一种重要铁盐.为充分利用资源,变废为
宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体
流程如下:
废
铁
屑
①
→
干
净
铁
屑
②
H2SO480~95℃
废渣→
滤液→
③
5%H2O2
→
硫
酸
铁
溶
液
④
固体(NH4)2SO4
→
⑤
→
硫
酸
铁
铵
回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法
是 .
(2)步骤②需要加热的目的是 ,温度保持
80~95℃,采用的合适加热方式是
.铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需
要净化处理,合适的装置为 (填标号).
(3)步骤③中选用足量的H2O2,理由是
.分批加入 H2O2,同时为了
,溶液要保持pH小于0.5.
(4)步骤⑤的具体实验操作有
,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品.
解析:(2)铁与稀硫酸反应时加热,可提高反应速
率.温度低于水的沸点,可以用热水浴加热,受热
均匀且便于控制.含少量硫化物的铁屑与稀硫酸
反应有 H2S生成,氢气不与碱溶液反应,而硫化氢
能与碱溶液反应,且 H2S在水中溶解度小,故氢气
中混有的硫化氢用烧碱溶液除去,又因为硫化氢与
碱溶液反应较快,容易引起倒吸,C装置倒置漏斗
能防倒吸.(3)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢
气,加入足量双氧水的目的是将Fe2+ 全部氧化为
Fe3+,发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+
2H+2Fe3++2H2O,从生成物看,不引入新杂
质.铁离子对双氧水分解起催化作用,分批加入双
氧水,避免反应过快、放出热量较多,减少双氧水分
解,以免造成氧化剂损失;铁离子易水解,保持溶液呈
强酸性,避免铁离子发生水解反应生成氢氧化铁.
(4)步骤⑤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体,故实
验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤).
答案:(1)碱煮水洗
(2)加快反应 热水浴 C
(3)将Fe2+全部氧化为Fe3+;不引入新杂质 防止
Fe3+水解
(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
5.(化学与实验情境)(2025银川市高三开学考)
FeCl3 是中学常见的试剂,某实验小组用以下装置
制备FeCl3 固体,并探究FeCl3 溶液与Cu的反应.
已知:FeCl3 晶体易升华,FeCl3 溶液易水解.
Ⅰ.FeCl3 的制备
021
高考总复习 化学
(1)装置C中碱石灰的作用是 .
(2)F的名称为 ,从D、E、F中选择合适
的装置制备纯净的Cl2,正确的接口顺序为a→
(可选试剂:饱和食盐水、无水氯化钙、
NaOH溶液、浓硫酸、碱石灰,仪器可重复使用).
(3)写出装置D中制备Cl2 的离子方程式
.
Ⅱ.探究FeCl3 溶液与Cu的反应
向4mL01mol/LFeCl3 溶液中滴加几滴02mol/L
KSCN溶液,溶液变红;再加入过量Cu粉,溶液红色褪
去,不久有白色沉淀产生.
查阅资料可知:CuCl和CuSCN均为难溶于水的白
色固体.针对白色沉淀同学们有以下猜想:
猜想1:Cu2+与过量的Cu粉反应生成Cu+,再结合
Cl-生成白色沉淀CuCl.
猜想2:Cu2+ 与 SCN- 发 生 氧 化 还 原 反 应 生 成
Cu+,再结合SCN-生成白色沉淀CuSCN.
针对上述猜想,实验小组同学设计了以下实验:
实验编号 操作 现象
实验1 加入铜粉后无现象
实验2
溶液很快由蓝色变
为绿色,未观察到
白色沉淀;2h后溶
液为绿色,未观察
到 白 色 沉 淀;24h
后,溶液绿色变浅,
试 管 底 部 有 白 色
沉淀
(4)实验结果说明猜想 (填“1”或“2”)不
合理.
(5)根据实验2中的现象进一步查阅资料发现:
ⅰ.Cu2+与SCN-可发生如下两种反应:
反应A:Cu2++4SCN-[Cu(SCN)4]2-(淡黄色);
反应B:2Cu2++4SCN-2CuSCN↓+(SCN)2
(黄色).
ⅱ.[Cu(SCN)4]2-与Cu2+共存时溶液显绿色.
①由实验2中的现象推测,反应速率:A
(填“>”或“<”)B,说明反应B (填“是”或
“不是”)产生CuSCN的主要原因.
②进一步查阅资料可知,当反应体系中同时存在
Fe2+、Cu2+、SCN-时,Cu2+氧化性增强,可将Fe2+
氧化为Fe3+.据此将实验2改进,向CuSO4 溶液
中同 时 加 入 KSCN、FeCl2,立 即 生 成 白 色 沉 淀
CuSCN,写出该反应的离子方程式
.
(6)若向100mLamolL-1CuSO4 溶液中滴加足
量的KSCN和FeCl2 的混合溶液,经过一系列操作
得到白色沉淀CuSCN的质量bg,则CuSCN的产
率为 (写出表达式即可).
解析:由题干实验装置图可知,装置D为实验室制
备Cl2 的发生装置,原理为:MnO2+4HCl(浓)
△
MnCl2+Cl2↑+2H2O,装置E为盛有饱和食盐水
的洗气瓶,用于除去Cl2 中的 HCl,装置F为盛有
无水氯化钙的 U形干燥管,用于干燥Cl2,然后将
干燥的Cl2 通入装置A中,装置A制备FeCl3,装
置B中的收集器用于收集FeCl3,装置C中的碱石
灰用于吸收多余的Cl2,用于尾气处理,同时可以防
止空气中的水蒸气进入收集器中,防止FeCl3 水解
变质,据此分析解题.
(1)由分析可知,装置C中碱石灰的作用是用于吸
收多余的Cl2,用于尾气处理,同时可以防止空气中
的水蒸气进入收集器中,防止FeCl3 水解变质;
(2)由题干实验装置图可知,F的名称为 U形干燥
管,从D、E、F中选择合适的装置制备纯净的Cl2,
正确的接口顺序为a→b→c→d→e;
(3)由分析可知,装置D为实验室制备Cl2 的发生
装置,原 理 为:MnO2+4HCl(浓)
△
MnCl2+
Cl2↑+2H2O,该反应的离 子 方 程 式 为:MnO2+
4H++2Cl-
△
Mn2++Cl2↑+2H2O;
(4)由题干对比实验1、2操作和现象可知,实验1
的反应物质含有Cl-,而实验2中的反应物中不含
Cl-,结果实验1无白色沉淀生成,而实验2生成白
色沉淀,说明产生的白色沉淀为CuSCN,故实验结
果说明猜想1不合理;
121
第四章 金属及其化合物
(5)①由实验2中的现象即溶液很快由蓝色变为绿
色,未观察到白色沉淀;2h后溶液为绿色,未观察
到白色沉淀;24h后,溶液绿色变浅,试管底部有白
色沉淀可推测,反应速率:A>B,反应B太慢,因此
说明反应B不是产生CuSCN的主要原因;
②进一步查阅资料可知,当反应体系中同时存在
Fe2+、Cu2+、SCN- 时,Cu2+ 氧化性增强,可将Fe2+
氧化为Fe3+.据此将实验2改进,向CuSO4 溶液
中同 时 加 入 KSCN、FeCl2,立 即 生 成 白 色 沉 淀
CuSCN,即Cu2+ 先将Fe2+ 氧化为Fe3+,自身被还
原为Cu+,然后Cu+ 与SCN- 结合为CuSCN白色
沉淀,该 反 应 的 离 子 方 程 式 为:Cu2+ +Fe2+ +
SCN-CuSCN↓+Fe3+;
(6)若向100mLamolL-1CuSO4 溶液中滴加足量
的KSCN和FeCl2 的混合溶液,根据铜原子守恒可知,
理论上应该生成CuSCN的物质的量为01amol,经过
一系列操作得到白色沉淀CuSCN的 质 量bg,则
CuSCN的 产 率 为: bg0.1amol×122g/mol×100%=
b
12.2a×100%
.
答案:(1)吸收多余的Cl2,用于尾气处理,同时可以
防止空气中的水蒸气进入收集器中,防止FeCl3 水
解变质 (2)U形干燥管 b→c→d→e
(3)MnO2+4H++2Cl-
△
Mn2++Cl2↑+2H2O
(4)1
(5)①> 不 是 ②Cu2+ +Fe2+ +SCN-
CuSCN↓+Fe3+ (6) b12.2a×100%
6.(化学工艺流程)(2021河北高考,节选)绿色化学
在推动社会可持续发展中发挥着重要作用.某科
研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐
的新工艺,该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空
气以外的其他原料,不产生废弃物,实现了CrGFeG
AlGMg的 深 度 利 用 和 Na+ 内 循 环.工 艺 流 程
如下:
Fe(CrO2)2
(含Al2O3,
MgO)
高温
连续
氧化
→
↓
O2(g)+熔
融NaOH
工
序
①
→
↓
H2O(l)
过滤→
滤渣 Ⅰ
↓
工序 ②
↓
→过量气体A+H2O(g)
过滤
↓
固体 Ⅲ
↓
物
质
Ⅱ
溶
液
→
热
解→
混合气体 Ⅳ
↓
MgCO3(s)→ 煅烧→ MgO(s)→
介
稳
态
相
分
离
→
Na2CrO4
溶液
→
工
序
③
→
↓
气体A
Na2Cr2O7
溶液+
物质 Ⅴ(s)
→
NaOH溶
液(循环)
→
无色
溶液
→
工
序
④
→
↓
过量气体A
Al(OH)3(s)+
物质 Ⅴ 的溶液
→
回答下列问题:
(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是
(填元素符号).
(2)工序①的名称为 .
(3)滤渣Ⅰ的主要成分是 (填化
学式).
(4)工序③中发生反应的离子方程式为 .
(5)物质Ⅴ可代替高温连续氧化工序中的NaOH,
此时发生的主要反应的化学方程式为
,可代替 NaOH 的化学试剂还有
(填化学式).
(6)热解工序产生的混合气体最适宜返回工序
(填“①”“②”“③”或“④”)参与内循环.
解析:铬铁矿与熔融NaOH和O2 反应后经工序①
过滤后得到滤渣Ⅰ和介稳态物质;介稳态相分离后
得到Na2CrO4 溶液、NaOH溶液和无色溶液,向无
色溶液中通入过量气体 A后生成 Al(OH)3 沉淀
和物质Ⅴ的溶液,又知 Na2CrO4 溶液经工序③后
得到Na2Cr2O7 溶液和物质Ⅴ(s),所以气体 A为
CO2,物质Ⅴ为 NaHCO3.(1)Fe(CrO2)2 中的Fe
为+2价,易被氧化为+3价;Fe(CrO2)2 中的Cr
为+3价,在后续产物Na2CrO4 中Cr为+6价,因
此高温连续氧化工序中被氧化的元素是Fe和Cr.
(2)工序①之后为过滤操作,因此加水的目的是溶
解可溶性物质,工序①的名称为溶解浸出.(3)经
高温 连 续 氧 化 工 序 和 工 序①后 铬 铁 矿 转 化 为
CrO2-4 、[Al(OH)4]-、Fe2O3 和 MgO,故滤渣Ⅰ的
主要成分是Fe2O3 和 MgO.(4)由分析可知,气体
A为CO2,不溶性物质Ⅴ为NaHCO3,故工序③中
发生反应的离子方程式为2Na++2CrO2-4 +2CO2
+H2OCr2O2-7 +2NaHCO3↓.(5)由分析可
知,物质Ⅴ为NaHCO3,可代替高温连续氧化工序
中的NaOH,此时发生的主要反应的化学方程式为
4Fe(CrO2)2+7O2+16NaHCO3
高温
8Na2CrO4+
2Fe2O3+16CO2+8H2O;可代替NaOH的化学试
剂需满足以下两点要求:一是显碱性,二是能提供
Na+,因 此 可 代 替 NaOH 的 化 学 试 剂 还 有
Na2CO3.(6)热解工序中产生的混合气体为CO2
和水蒸气,最适宜返回工序②参与内循环.
答案:(1)Fe、Cr (2)溶解浸出
(3)Fe2O3、MgO
(4)2Na++2CrO2-4 +2CO2+H2OCr2O2-7 +
2NaHCO3↓
(5)4Fe(CrO2)2+7O2+16NaHCO3
高温
8Na2CrO4
+2Fe2O3+16CO2+8H2O Na2CO3
(6)②
221
高考总复习 化学
体系构建 核心巧记
1.特殊的颜色
(1)固体:Fe3O4、FeO—黑色,Fe2O3—红棕色,Fe(OH)3—红
褐色.
(2)溶液:Fe2+—浅绿色,Fe3+—棕黄色.
2.特殊现象
(1)Fe(OH)2
空气
→Fe(OH)3,白色沉淀迅速变成灰绿色,
最终变成红褐色.
(2)Fe3+遇KSCN溶液变红色.
(3)Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应生成铁氰化亚铁
Fe3[Fe(CN)6]2 蓝色沉淀.
3.重要反应的离子方程式
(1)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
(2)2Fe3++Fe3Fe2+
(3)2I-+2Fe3+I2+2Fe2+
(4)Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+
(5)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
从铁到“变价金属”
学生用书 P96
1.铁、钴、镍
(1)含铁、钴、镍元素的物质性质比较
Fe(Ⅲ)、Co(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)
性质差异
Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)
性质差异
氧
化
物
氧化钴与氧化镍在酸
性溶液中显示出强氧
化性:Co2O3+6HCl
2CoCl2+Cl2↑
+3H2O
Ni2O3 +6HCl
2NiCl2 + Cl2 ↑ +
3H2O但氧化铁与酸
只发生复分解反应
氢
氧
化
物
铁的氢氧化物只与酸
发生酸碱中和反应:
Fe(OH)3+3H+
Fe3++3H2O
镍、钴的氢氧化物与
还原性酸发生氧化还
原反应:
2Co(OH)3+6H++
2Cl-2Co2++Cl2↑
+6H2O
2Ni(OH)3 +6H+ +
2Cl-2Ni2++Cl2↑
+6H2O
氢
氧
化
物
还
原
性
还原性的变化规
律:Fe(OH)2>
Co(OH)2>
Ni(OH)2
①Fe(OH)2 在空
气中极易被氧化
成Fe(OH)3
②Co(OH)2 在空
气中被O2 氧化的
速度较慢,可以被
强氧化剂(H2O2)
迅速氧化
③Ni(OH)2 在 空
气中不易被氧化,
只有在更强的氧化
剂条件下才会氧化
生成Ni(OH)3
Fe(Ⅲ)、Co(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)
性质差异
Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)
性质差异
离
子
存
在
状
态
Co(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)仅能
够存在于固态物质或
配合物中,在水溶液
中会 发 生 如 下 反 应
(镍 同 ):4Co3+ +
2H2O 4Co2+ +
4H++O2↑
Fe3+ 在 酸 性 溶 液 中
可以稳定存在
与
氨
水
反
应
①Fe(OH)2 与氨
水不反应
②Co(OH)2 →
[Co(NH3)6]2+
③Ni(OH)2 →
[Ni(NH3)6]2+
结
论
与
解
释
①由于Fe(OH)2 的稳定性弱于Co(OH)2、
Ni(OH)2,故三者的还原性存在规律:
Fe(OH)2>Co(OH)2>Ni(OH)2,因此三者
与氧化剂反应的条件不同,三者在氯水中溶解
情况不同
②由于铁、钴、镍的核电荷数依次增大,故对电
子的吸引能力依次增强,所以正三价离子的氧
化性呈现如下规律:Fe(Ⅲ)<Co(Ⅲ)<Ni
(Ⅲ)
(2)铁、钴、镍盐溶液的氧化性与还原性
①在酸性溶液中,Fe2+、Co2+、Ni2+ 分别是铁、钴、
镍离子的稳定状态、高价态的铁(Ⅵ)、钴(Ⅲ)、
镍(Ⅳ)在酸性溶液中都有很强的氧化性,空气中
的O2 能将酸性溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,但不
能将Co2+、Ni2+氧化成Co3+和Ni3+.
321
第四章 金属及其化合物