16第10讲　铁及其化合物的转化关系-【优化指导】2026年化学一轮复习高中总复习·第1轮（云南专版）

高考总复习 化学 第三章　金属及其化合物 第10讲　铁及其化合物 的转化关系 复习目标 1.基于“价态­-类别”二维图认识铁及其重要化合物之间的转化关系，并应用于分析、解决相关问题。 2.探究亚铁盐、铁盐的性质及其相互转化关系，加深对相关知识的理解与掌握。 1．铁及其化合物的“价态-类别”二维图 从物质类别和铁元素化合价两个维度总结、归纳铁及其重要化合物的性质与转化关系是掌握该部分内容的重要方法之一。 考点一 基于“价态-类别”二维图理解铁及其化合物的转化 考点一 基于“价态-类别”二维图理解铁及其化合物的转化 2．图示应用举例 根据上图中物质的转化关系，写出下列反应的离子方程式。 (1)向铁粉中加入稀盐酸制取H2：_____________________。 (2)向FeCl2溶液中滴加新制氯水：___________________________。 (3)向FeCl3溶液中加入铜片：__________________________。 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ 考点一 基于“价态-类别”二维图理解铁及其化合物的转化 (4)将FeCl3溶液滴入碘化钾淀粉溶液中，溶液变蓝：______________________。 (5)向酸性FeCl2溶液中滴加H2O2溶液：__________________________________。 2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋ 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 考点一 基于“价态-类别”二维图理解铁及其化合物的转化 考向　铁及其化合物的“价态-­类别”二维图及应用 【例】 部分含铁物质的分类与相应化合价的关系如右栏上图所示。下列推断正确的是(　　) D 考点一 基于“价态-类别”二维图理解铁及其化合物的转化 A．a可与水蒸气在高温条件下反应生成e B．b是一种黑色粉末，在空气中受热会迅速被氧化生成e C．c中加入新制的氯水可生成d，此反应中c体现氧化性 D．e是碱性氧化物，e中加入盐酸可生成d 考点一 基于“价态-类别”二维图理解铁及其化合物的转化 [思路剖析] ① 根据图中物质a～e中铁元素的化合价及物质类别确定相关物质：a是Fe，b是FeO，c是＋2价的亚铁盐，d是＋3价的铁盐，e是Fe2O3 ② 结合物质的类别及氧化还原反应的规律，推测物质的性质及变化 考点一 基于“价态-类别”二维图理解铁及其化合物的转化 解析：a是铁单质，与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4，Fe3O4中Fe为＋2价和＋3价，而e是Fe呈＋3价的Fe2O3。b是FeO，该物质不稳定，在空气中加热时容易被空气中的氧气氧化为Fe3O4，而不是Fe2O3。c是＋2价的亚铁盐，该物质具有还原性，容易被新制的氯水氧化为＋3价的铁盐；在该反应中c失去电子表现还原性，而不是氧化性。e是Fe2O3，Fe的化合价为＋3，能够与酸反应产生盐和水，因此属于碱性氧化物；Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3和水。 考点一 基于“价态-类别”二维图理解铁及其化合物的转化 分析铁及其重要化合物的“价态-类别”二维图的3个角度 (1)铁元素同种价态、不同类别的物质(氧化物、碱、盐)之间的转化。 ①碱性氧化物(FeO、Fe2O3)都能与酸(H＋)反应转化为盐(亚铁盐、铁盐)；②盐(Fe2＋、Fe3＋)与碱(OH－)反应生成相应的碱[Fe(OH)2、Fe(OH)3]；③难溶性碱受热易分解生成对应的氧化物，如Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3。 考点一 基于“价态-类别”二维图理解铁及其化合物的转化 (2)铁元素不同价态、同种类别的物质之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。 (3)铁元素不同价态、不同类别的物质之间的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。 考点一 基于“价态-类别”二维图理解铁及其化合物的转化 1．物质类别和元素价态是学习元素及其化合物性质的重要视角。下图为铁及其化合物的“价态-类别”二维图。下列说法不正确的是 (　　) C 考点一 基于“价态-类别”二维图理解铁及其化合物的转化 A．物质a与不同的氧化剂反应可能得到不同价态的含铁化合物 B．通过化合反应和置换反应都能生成Fe3O4 C．从物质类别来看，物质b属于碱性氧化物，能与水反应生成物质c D．从元素价态来看，Fe2+既具有氧化性又具有还原性 考点一 基于“价态-类别”二维图理解铁及其化合物的转化 解析：物质a是Fe，与强氧化剂反应生成Fe3+，与弱氧化剂反应生成Fe2+；Fe与O2通过化合反应生成Fe3O4，Fe在高温下与水蒸气发生置换反应生成Fe3O4；物质b是Fe2O3，属于碱性氧化物，但不能与水反应；Fe2+中的Fe处于中间价态，故Fe2+既具有氧化性又具有还原性。 考点一 基于“价态-类别”二维图理解铁及其化合物的转化 2．下图为铁元素的“价态-类别”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 (　　) D 考点一 基于“价态-类别”二维图理解铁及其化合物的转化 A．铁在高温下与水蒸气的反应可实现上述转化① B．FeO是一种不稳定的黑色粉末，在空气中受热能迅速发生转化②，生成红棕色粉末 C．加热Fe(OH)3会发生转化⑥，加水溶解可实现转化③ 考点一 基于“价态-类别”二维图理解铁及其化合物的转化 解析：铁在高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，不能实现转化①；FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，部分被氧化生成Fe3O4，不能发生转化②；加热Fe(OH)3发生转化⑥生成氧化铁，氢氧化铁不溶于水，加水溶解不可实现转化③；高铁酸盐中铁为＋6价，具有强氧化性，可用于消毒，与水发生氧化还原反应后生成铁离子，铁离子与水反应生成Fe(OH)3胶体。 考点一 基于“价态-类别”二维图理解铁及其化合物的转化 1．从物质类别和元素价态角度建构“铁三角”转化关系模型 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 2．图示应用举例 根据左栏图中物质的转化关系，写出相应反应的离子方程式。 (1)铁与稀硝酸反应生成Fe3＋：____________________________________。 (2)《淮南万毕术》中的“曾青得铁则化为铜”：____________________。 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 (3)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生黄色沉淀：______________________________。 (4)向FeSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液：__________________________________________。 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 考向1　“铁三角”的转化关系及应用 【例1】 (2024·广西来宾示范高中联考)《天工开物》中记载：“凡铁分生、熟，出炉未炒则生，既炒则熟。生熟相和，炼成则钢。”我国古代炼铁的流程如图所示。 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 下列叙述正确的是(　　) A．在相同的潮湿空气中，“生铁”耐腐蚀性比“熟铁”强 B．碳素钢既能发生吸氧腐蚀，又能发生析氢腐蚀 C．炼铁需要的热量由C和CO2反应提供 D．我国古代炼铁的过程中不会产生对环境有害的气体 B 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 解析：题目中提及的“生铁”“熟铁”即平常所说的生铁和钢，在相同的潮湿空气中，钢耐腐蚀性比生铁强；碳素钢在酸性环境中发生析氢腐蚀，在中性或偏碱性的环境中发生吸氧腐蚀；炼铁需要的热量由C和O2反应提供；炼铁过程中会有CO、SO2等气体生成。 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 考向2　实验探究“铁三角”的转化关系 【例2】 为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性，某同学设计了如下实验方案，其中符合实验要求且完全正确的是(　　) C 选项 实验操作 实验现象 离子反应 实验结论 A 向氯化亚铁溶液中通入氯气 浅绿色溶液变成棕黄色溶液 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ Fe2＋具有氧化性 B 在氯化亚铁溶液中加入锌片 浅绿色溶液变成无色溶液 Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe Fe2＋具有还原性 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 选项 实验操作 实验现象 离子反应 实验结论 C 在氯化铁溶液中加入铁粉 棕黄色溶液变成浅绿色溶液 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 铁单质具有还原性 D 在氯化铁溶液中加入铜粉 蓝色溶液变成棕黄色溶液 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ Fe3＋具有氧化性 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 解析：向FeCl2溶液中通入Cl2，Fe2＋被氧化为Fe3＋，溶液变成棕黄色，Fe2＋作还原剂，表现还原性；在FeCl2溶液中加入锌片，Zn将Fe2＋还原为Fe，溶液变成无色，Fe2＋作氧化剂，表现氧化性；在FeCl3溶液中加入铁粉，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Fe作还原剂，表现还原性；在FeCl3溶液中加入铜粉，发生反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，溶液由棕黄色变为蓝色，Fe3＋作氧化剂，表现氧化性。 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 (2)根据“铁三角”转化关系，分离提纯物质 ①除去含Mg2＋(或Cu2＋)的溶液中混有的Fe3＋：向混合溶液中加入相应金属的氧化物(如MgO、CuO)、氢氧化物[如Mg(OH)2、Cu(OH)2]或碳酸盐(如MgCO3、CuCO3)中的一种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，可将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。 ②除去含Mg2＋(或Cu2＋)的溶液中混有的Fe2＋：先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，再按①的方法除去溶液中的Fe3＋。 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 1．(2023·广西北海四模)金属铁在一定条件下与下列物质作用时只能变为＋2 价铁的是 (　　) A．FeCl3 B．HNO3 C．Cl2 D．O2 A 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 解析：铁与FeCl3反应生成的氯化亚铁，为＋2 价铁；铁与过量的硝酸反应生成三价铁离子，与少量的硝酸反应生成二价铁离子，不一定变为＋2 价铁；铁与氯气反应只生成FeCl3，为＋3价铁；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，为＋2和＋3价铁。 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 2．为验证Fe3+与Fe2+能够相互转化，某小组做了如下实验，下列分析不合理的是 (　　) B 按下列顺序实验 对应现象 ①向FeCl3溶液中加入铁粉 ②滴加KSCN溶液 ③再滴加几滴氯水 ⅰ.溶液由棕黄色变成浅绿色 ⅱ.溶液无明显变化 ⅲ.溶液变红 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 A. 现象 ⅰ 说明Fe3+可以转化为Fe2+ B．②与③可以调换顺序 C．现象ⅲ涉及的氧化还原反应：Cl2＋2Fe2+===2Cl－＋2Fe3+ D．根据上述实验可以比较粒子的氧化性强弱：Cl2>Fe3+>Fe2+ 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 解析：Fe3+水溶液显棕黄色，Fe2+显浅绿色。①向FeCl3溶液中加入铁粉，发生反应2Fe3+＋Fe===3Fe2+，溶液由棕黄色变成浅绿色，证明Fe3+可以与Fe反应转化为Fe2+；②证明溶液中不存在Fe3+，③证明Fe2+被氧化成了Fe3+，若二者调换顺序，则无法证明该转化关系；溶液变红，说明Fe2+被氧化成Fe3+，发生反应的离子方程式为Cl2＋2Fe2+===2Cl－＋2Fe3+；根据2Fe3+＋Fe===3Fe2+可知Fe3+的氧化性强于Fe2+，根据Cl2＋2Fe2+===2Cl－＋2Fe3+可知Cl2的氧化性强于Fe3+，故三种粒子的氧化性强弱为Cl2＞Fe3+＞Fe2+。 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 角度 铁及其化合物的“价态-类别”二维图及分析 1.部分含铁物质的分类与相应化合价的关系如图所示。下列推断不合理的是(　　) C 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 (2022·天津卷，节选)氯化铁是重要的化工原料。针对氯化铁的实验室制备方法，回答下列问题： Ⅰ .FeCl3·6H2O的制备 制备流程图如下： 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 (1)将废铁屑分批加入稀盐酸中，至盐酸反应完全。判断反应完全的现象为___________________________________________________________ _____________。 含有少量铜的废铁屑比纯铁屑反应快，原因为____________________ ______________________________________________________________。 (2)操作①所必需的玻璃仪器中，除烧杯外还有____________。 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 (3)检验FeCl3溶液中是否残留Fe2+的试剂是____________。 (4)为增大FeCl3溶液的浓度，向稀FeCl3溶液中加入纯铁粉后通入Cl2。此过程中发生的主要反应的离子方程式为____________________________ _______________________________________________________________。 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 (5)仪器A的名称为____________，其作用为____________。NaOH溶液的作用是_________________________________________________________ _______________________________________________________________。 (6)干燥管中无水CaCl2不能换成碱石灰，原因是__________________ ______________________________________________________。 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 答案：(1)不再有气泡产生　Fe、Cu在稀盐酸中形成原电池，增大反应速率 (2)漏斗、玻璃棒 (3)K3[Fe(CN)6]溶液 (4)2Fe3+＋Fe===3Fe2+、2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl－ (5)球形冷凝管　冷凝回流SOCl2　吸收SO2、HCl等尾气，防止污染 (6)碱石灰会与SO2、HCl气体反应，失去干燥作用 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 角度 含铁化合物的制备及“铁三角”的应用 2.(2022·河北卷)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颜料的工艺流程如下图所示。 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 回答下列问题： (1)红渣的主要成分为________(填化学式)，滤渣①的主要成分为________(填化学式)。 (2)黄铁矿研细的目的是________________________________________ _______________________________________________________________。 (3)“还原”工序中，不生成硫单质的反应的化学方程式为__________ _______________________________________________________________。 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 (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，则所加试剂为________和__________(填化学式，不引入杂质)。 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 [思路剖析] 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 (2021·海南卷)无水FeCl3常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组的同学设计了下图所示流程，以废铁屑(含有少量碳和SiO2杂质)为原料制备无水FeCl3(s)。 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 已知：氯化亚砜( )的熔点为－101 ℃，沸点为77 ℃，易水解。 (1)为避免引入新的杂质，试剂B可以选用________(填序号)。 A．KMnO4溶液 B．氯水 C．溴水 D．H2O2溶液 (2)取少量D晶体，溶于水并滴加KSCN溶液，现象是______________________________________________________________。 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 (3)反应D→E的化学方程式为_________________________________。 (4)由D转化成E的过程中可能产生少量亚铁盐，写出一种可能的还原剂，并设计实验验证是该还原剂将Fe3+还原：________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________。 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 考点二 铁三角”的转化关系及实验探究 谢谢观看！ D．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，故高铁酸盐可作净水剂 Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋ 5Fe2＋＋MnO＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O (1)根据“铁三角”转化关系，判断离子能否大量共存 ①Fe2＋具有还原性，不与NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)等氧化性离子大量共存。 ②Fe3＋具有氧化性，不与S2－、I－、SO等还原性离子大量共存。 ③Fe3＋具有水解性，不与HCO、CO等能互相促进水解的离子大量共存。 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：a为Fe，b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等亚铁盐，c为Fe(OH)2，e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等铁盐，d为Fe(OH)3。Fe与铁盐可发生反应生成亚铁盐，如Fe＋2FeCl3===3FeCl2；二价铁处于中间价态，既有还原性又有氧化性，既可被氧化，也可被还原；铁盐与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体的操作是向沸水中滴加FeCl3饱和溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热；b→c→d→e→b的转化为FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3FeCl2。 Ⅱ .由FeCl3·6H2O制备无水FeCl3 将FeCl3·6H2O与SOCl2液体混合并加热，制得无水FeCl3。已知SOCl2的沸点为77 ℃，反应的化学方程式为FeCl3·6H2O＋6SOCl2FeCl3＋6SO2↑＋12HCl↑，装置如下图所示(夹持和加热装置省略)。 ①“酸浸” Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，滤渣①的主要成分为SiO2 ②“还原” 向滤液中加入黄铁矿，将Fe3+还原为Fe2+，则硫元素被氧化为SO：14Fe3+＋FeS2＋8H2O15Fe2+＋2SO＋16H＋ ③“沉铁” 加入(NH4)2SO4、K3[Fe(CN)6]并用H2SO4调节溶液的pH为3，进行沉铁，产生Fe(NH4)2Fe(CN)6白色沉淀 答案：(1)Fe2O3、SiO2　SiO2 (2)增大固液接触面积，从而增大反应速率，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、过滤洗涤 (5)＋2　6Fe(NH4)2Fe(CN)6＋ClO＋6H＋6Fe(NH4)Fe(CN)6＋3H2O＋Cl－＋6NH (6) H2O2　NH3·H2O 解析：(1)焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生红渣，FeS2被氧化生成Fe2O3和SO2，红渣的主要成分为Fe2O3、SiO2。将红渣加入稀硫酸溶解，因SiO2不溶于稀硫酸，故滤渣①为SiO2。 (2)“还原”工序中将黄铁矿研细，可增大固液接触面积，从而增大反应速率，提高黄铁矿的利用率。 (3)酸浸液中含Fe2(SO4)3，“还原”工序中加入黄铁矿(FeS2)并加热，不生成硫单质，则硫元素被氧化生成SO，Fe3+则被还原生成Fe2+，结合守恒规律配平可得7Fe2(SO4)3＋FeS2＋8H2O15FeSO4＋8H2SO4。 (4)FeSO4易溶于水，工序①是从FeSO4和H2SO4的混合液中获得FeSO4晶体，该工序的名称应为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤；所得母液中含有FeSO4和H2SO4，可以循环利用。 (5)Fe(NH4)2Fe(CN)6中NH显＋1价，CN－显－1价，推知Fe为＋2价。“沉铁”工序中向FeSO4溶液中加入H2SO4、(NH4)2SO4、K3[Fe(CN)6]，生成Fe(NH4)2Fe(CN)6白色沉淀。“氧化”工序加入H2SO4、NaClO3，发生氧化还原反应生成Fe(NH4)Fe(CN)6。 (6)“还原”工序得到的滤液中含有FeSO4和H2SO4，若用其制备Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4，不引入杂质，可从Fe的化合价变化及N守恒推知，所加试剂为H2O2和NH3·H2O。 答案：(1)B、D　(2)溶液变成红色 (3)FeCl3·6H2O＋6SOCl2FeCl3＋6SO2↑＋12HCl↑ (4)还原剂为SO2。验证方法为先加盐酸酸化，再加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则说明含有SO，是SO2将Fe3+还原 $$