第05讲 铁及其重要化合物（复习讲义）（上海专用）2026年高考化学一轮复习讲练测

第05讲 铁及其重要化合物 目录 01 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 物质的组成与分类 知识点1 铁 知识点2 铁的重要氧化物 知识点3 铁的氢氧化物 考向1 考查铁及其化合物的性质与应用 考向2 考查氢氧化亚铁的制备 【思维建模】Fe(OH)2制备的三种思维方法 考向3 考查铁及其化合物的有关计算 【思维建模】数轴法分析铁与稀HNO3反应的产物 考点二 铁及其化合物的转化及应用 知识点1 亚铁盐的性质及应用 13 知识点2 铁盐的性质及应用 13 知识点3 Fe2＋和Fe3＋的检验 14 知识点4 “铁三角”的转化关系及其应用 15 考向1 考查Fe2＋、Fe3＋的性质及其检验 考向2 考查“铁三角”的转化及应用 考向3 实验探究铁及其重要化合物的转化关系 【思维建模】XXX 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 铁及其化合物的性质及应用 非选择题 上海卷T五 —— Fe2＋、Fe3＋的检验 非选择题 —— —— 铁及其化合物的转化 非选择题 考情分析： 1．从命题题型和内容上看，铁元素与生产生活的紧密联系，铁是用途最广泛的元素，分析近二年高考试题，铁所占的比重相对较大，Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的转化，以及所承载的氧化还原反应等重要知识点。考查内容主要集中在“铁三角”，Fe与酸的反应，铁的变价、Fe(OH)2和Fe(OH)3的性质等。 2．从命题思路上看，预测新的一年高考可能会在化工流程题或综合实验题中考查铁及其化合物的转化。重点涉及：金属离子如Fe3+、Fe2+等的检验、金属及其化合物的化学方程式的书写或正误判断、金属化合物性质的实验探究、用含多种金属元素的矿物制备某种金属化合物、有关金属及其化合物的计算等。 复习目标： 1．能列举、描述、辨识铁及其化合物重要的物理和化学性质及实验现象。 2．能根据铁及其化合物的性质分析实验室、生产、生活及环境中的某些常见问题，说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法。 3．能说明铁及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。 ( ) 考点一 铁及其重要化合物 知识点1 铁 1．存在及位置 (1)游离态：铁在自然界中可以以单质的形态存在于陨铁中。 (2)化合态：铁主要以化合物的形态存在，主要以+2价和+3价存在于矿石中，如黄铁矿(主要成分是FeS2)、赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、磁铁矿(主要成分是Fe3O4)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)等。。 (3)含量：铁元素在地壳中含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。 (4)核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，价电子排布式：3d64s2。 (5)原子结构示意图： 2．铁的物理性质 颜色状态 导电性、导热性、延展性 熔、沸点 特性 银白色固体 良好(导电性不如铜和铝) 高 被磁铁吸引 3．铁的化学性质 (1)化学性质 通性 非金属单质 弱氧化剂 Fe＋SFeS 强氧化剂 2Fe＋3Cl22FeCl3(产生棕黄色的烟) 非氧化性酸 HCl 稀硫酸 Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑ 盐 CuSO4溶液 Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu 水 高温水蒸气 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 特性 钝化 室温下，铁在浓硫酸、浓硝酸中，表面形成一层致密的氧化物膜，保护内部的金属不再与酸反应 (2)实验探究铁粉与水蒸气的反应 实验装置 操作现象 用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声，证明生成了H2 实验结论 在高温下，铁能与水蒸气反应，化学方程式为：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 得分速记 (1)Fe与O2(点燃)、H2O(g)(高温)反应的固体产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。 (2)常温下，Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，但加热后能继续反应。 (3)Fe与Cl2反应时生成FeCl3，与S反应时生成FeS，说明Cl2的氧化性强于S。 (4)Fe与在少量Cl2中燃烧不能生成FeCl2，因为FeCl3和Fe必须在溶液中才能反应。所以无论Cl2是过量还是少量，Fe与Cl2反应只生成FeCl3。 (5)Fe与盐酸反应生成FeCl2而不是FeCl3；Fe与I2反应生成FeI2而不是FeI3。 (6)在电化学中铁作负极时电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋。 4．铁的冶炼 (1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。 (2)设备：高炉。 (3)主要反应： ①还原剂的生成：C＋O2CO2，CO2＋C2CO； ②铁的生成：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 知识点2 铁的氧化物 物质 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4) 俗称 铁红 磁性氧化铁 颜色、状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性) 溶解性 不溶于水 铁的价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 与H＋反应的离子方程式 FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O 6H＋＋Fe2O3=2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O 稳定性 6FeO＋O22Fe3O4 稳定 稳定 与CO、C、H2反应 生成单质铁及CO2或H2O 用途 Fe2O3常用作红色油漆与涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料 得分速记 (1)Fe3O4是一种混合价态的氧化物，可以写成FeO·Fe2O3形式，具有FeO和Fe2O3的双重性质，但它不是一种混合物，而是纯净物。 (2)铁的三种氧化物中只有Fe3O4不是碱性氧化物。 (3)Fe3O4和FeO含+2价的铁，是一种还原性氧化物，与氧化性酸发生氧化还原反应生成Fe3+。 (4)Fe3O4和Fe2O3含+3价的铁，是一种氧化性氧化物，与还原性酸发生氧化还原反应生成Fe2+。 知识点3 铁的氢氧化物 1．铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 白色固体 红褐色固体 溶解性 难溶于水 难溶于水 与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 受热分解 － 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 制法 可溶性亚铁盐与碱反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 二者的关系 空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 得分速记 ①Fe(OH)2与硝酸反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应3Fe(OH)2＋10HNO3=3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O。 ②Fe(OH)3与氢碘酸(HI)反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应2Fe(OH)3＋6HI=2FeI2＋I2＋6H2O。 2．铁的氢氧化物的制法 方法 装置 说明 隔绝 空气 用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备 氢气 氛围 中 先打开止水夹，生成的氢气排尽装置中的空气，关闭止水夹，生成的硫酸亚铁被压入氢氧化钠溶液 电解 法 利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，阳极为铁，阴极为石墨 得分速记 防止Fe(OH)2氧化的方法 (1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，排出溶解的氧气。 (2)将盛有氢氧化钠溶液的胶头滴管尖端插入试管里的亚铁盐溶液液面下，再慢慢挤出NaOH溶液。 (3)在亚铁盐溶液上面加保护层，例如苯或植物油等。 (4)充入保护气，如氢气、氮气、稀有气体等。 (5)用铁作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液或NaCl溶液；利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取Fe(OH)2，阴极产生H2，防止Fe(OH)2氧化。 常见的制备Fe(OH)2的装置： 考向1 考查铁及其化合物的性质与应用 例1(2025·上海市上海交通大学附属中高三阶段测试)下列实验操作对应的现象和结论都正确的是___________。 实验操作 现象 结论 A 向食品脱氧剂样品(含还原铁粉)中加入稀硫酸后滴加酸性KMnO4溶液 紫红色褪去 食品脱氧剂样品中含Fe2+ B 向FeSO4溶液中滴入KSCN溶液再滴加H2O2溶液 加入H2O2溶液后溶液变成红色 Fe2+既有氧化性又有还原性 C 向FeCl3溶液中加入铜片 溶液变蓝 金属铁比铜活泼 D 向FeCl3溶液中加入溶液后滴加几滴淀粉溶液 溶液变为蓝色 氧化性：Fe3+＞I2 【答案】D 【解析】A项，向食品脱氧剂样品(含还原铁粉)中加入硫酸后，铁粉会与硫酸反应生成硫酸亚铁，酸性KMnO4溶液为强氧化剂，会氧化亚铁离子，则滴加酸性溶液，紫红色褪去，不能说明食品脱氧剂样品中含Fe2+，A错误；B项，向FeSO4溶液中滴入KSCN溶液，无明显现象，再滴加H2O2溶液，H2O2会将亚铁离子氧化为铁离子，则加入H2O2后溶液变成血红色，说明Fe2+有还原性，B错误；C项，向FeCl3溶液加入铜片会发生反应2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，看到溶液变蓝，得到结论为FeCl3的氧化性大于CuCl2，C错误；D项，向FeCl3溶液中加入KI溶液后滴加几滴淀粉溶液，FeCl3溶液会与KI溶液反应生成FeCl2和I2，则溶液变为蓝色，得到结论氧化性：Fe3+＞I2，D正确；故选D。 【变式训练1·变载体】(2025·上海格致中学高一期中)在N2氛围中，FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示。根据实验结果可知图中FeSO4·xH2O中的x= (取整数)。 【答案】4 【解析】由图中信息可知，当失重比为19.4%时，FeSO4·7H2O转化为FeSO4·xH2O，已知FeSO4·7H2O的相对分子质量为278，则，解得x =4。 【变式训练2·变考法】(2025·上海光明中学高一期中)某兴趣小组完成了Fe与水蒸气反应的实验，实验装置如下图所示： (1)在D处玻璃管口点燃生成的气体前，必须对该气体进行的操作是 。 (2)硬质玻璃管中反应的化学方程式： 。 (3)当有8.4g铁粉参加反应时，生成的气体在标准状况下的体积是 L。(要求写出具体计算过程) 【答案】(1)检验气体的纯度 (2)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (3)4.48 【解析】由实验装置可知，A加热提供水蒸气，B中发生铁与水蒸气生成四氧化三铁和氢气的反应，C中碱石灰用于干燥氢气，D用于收集氢气，氢气不纯点燃的时候易发生爆炸。 (1)Fe和水蒸气反应生成可燃性气体H2，点燃可燃性气体之前要先检验气体的纯度； (2)硬质玻璃管中反应的化学方程式为：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2； (3)，，，。 【多步骤反应流程工艺流程分析】【变式训练3】(2025·上海复旦大学附中高一期中)小复同学对Fe3O4产生了兴趣，从资料中找到了生产复印用高档铁黑(Fe3O4)的工艺流程图。 【工艺流程】 【查阅资料】 资料一：FeSO4的溶解度如下表所示： 温度 0 10 30 50 60 70 80 90 溶解度水) 14.0 17.0 25.0 33.0 35.3 33.0 30.5 27.0 资料二：得到Fe3O4的反应为Fe(OH)2+ Fe(OH)3=Fe3O4+4H2O (1)溶解时，用50℃~70℃热水的目的是 。 (2)步骤②中，要控制“通一定量空气”的目的是 。步骤②发生的化学方程式为 。 (3)Na2SO4的溶解度曲线如图所示，从滤液中得到Na2SO4固体的操作方法是 、趁热过滤、洗涤、干燥。 (4)请设计实验证明滤液中不含 。 小复同学在实验室模拟上述流程制得了产品铁黑，为测定产品中Fe3O4的含量，进行了如下实验(杂质不溶于稀硫酸)： 已知：(未配平) (5)试剂①是Zn粉。向含Fe2+、Fe3+的酸性溶液中缓慢加入Zn粉，边加边搅拌，当观察到有较多气泡产生时，即停止加入Zn粉。写出该过程依次发生反应的离子方程式 、Zn+2H+=Zn2++H2↑。 (6)当观察到有较多气泡产生时，即停止加入Zn粉，其目的是 。 (7)可替代锌粉作为上述实验中试剂①的是 。 A．Na B．Al C．Fe D．Cu (8)该产品中Fe3O4的质量分数为 。(只列原始计算式，不用化简) 【答案】(1)在50℃~70℃时，硫酸亚铁的溶解度较大，有利于溶解的更多，提高产率； (2)防止氢氧化亚铁完全转化为氢氧化铁 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 (3)升温结晶 (4)取少量滤液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液不变红，则滤液中不含Fe3+ (5)Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+ (6)防止Fe2+被置换 (7)BD (8) 【解析】①该流程以工业绿矾为原料制备Fe3O4和副产品Na2SO4。先将工业绿矾用50℃~70℃热水溶解、过滤除杂，得到FeSO4溶液；向FeSO4溶液中加入适量NaOH溶液并通一定量空气，经反应、过滤得到沉淀和滤液，沉淀经加热分解制得Fe3O4产品，滤液经后续处理获得副产品Na2SO4。②该流程用于测定产品中Fe3O4含量，先取m g产品加足量稀硫酸，过滤、洗涤得到含Fe2+、Fe3+的酸性溶液 ；再加入适量试剂Zn粉 ，将Fe3+还原为Fe2+，得到只含Fe2+的酸性溶液 ；最后用cmol/LKMnO4溶液滴定Fe2+，根据消耗KMnO4溶液体积，结合离子反应定量关系，计算Fe3O4含量。 (1)根据图表中的信息可知，在50 ℃至70℃的热水中，硫酸亚铁的溶解度较大，利于溶解更多的硫酸亚铁，提高产率； (2)①上述过程中，要控制“通一定量空气”的目的是控制氢氧化亚铁转化为氢氧化铁的量，防止氢氧化亚铁完全转化为氢氧化铁；②氢氧化亚铁容易 空气中的氧气氧化生成氢氧化铁，化学方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3； (3)当温度高于32.4℃硫酸钠的溶解度随温度升高而降，且温度低于32.4℃易生成Na2SO4·10H2O，故要升温结晶、趁热过滤； (4)Fe3+与KSCN溶液反应会使溶液呈现红色，这是Fe3+的特征检验方法，故取少量滤液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液不变红，则滤液中不含Fe3+； (5)试剂①是Zn粉，向溶液中缓慢加入Zn粉末，当观察到较多气泡产生时，即停止加入Zn粉，该过程中Zn将Fe3+还原为Fe2+、与H+反应产生气泡，反应的离子方程式为Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+、Zn+2H+=Zn2++H2↑； (6)由于Zn的还原性强于Fe，Zn还能与Fe2+发生置换反应，故这样操作的原因是防止Fe2+被置换，产生实验误差； (7)A项，Na 化学性质极活泼，会先与水剧烈反应生成NaOH和H2，NaOH会与Fe2+、Fe3+反应生成沉淀，无法起到还原Fe3+的作用，A错误；B项，铝是较活泼的金属，还原性较强，可以把Fe3+还原成Fe2+，但也应该和锌一样，投入适量的铝，防止Fe2+被置换，B正确；C项，铁离子能和铁反应生成亚铁离子，从而多引入亚铁离子，所以为防止测定结果偏大，不能用铁粉，C错误；D项，铜可以把把Fe3+还原成Fe2+，且由于铜的金属性弱于铁，过量的铜也不会和亚铁离子反应，D正确；故选BD。 (8)消耗高锰酸钾的物质的量是0.001cVmol，锰元素化合价降低5价，亚铁离子被氧化为铁离子，根据电子得失守恒可知溶液中亚铁离子的物质的量是0.005cVmol，所以墨粉中的Fe3O4的含量为。 考向2 考查氢氧化亚铁的制备 例2(2025·上海光阳中学高一期中)为了进一步探究铁的氢氧化物的性质，某同学设计了装置用来制备Fe(OH)2并验证其还原性，实验装置如下图所示： (1)仪器X的名称为 ； (2)制备Fe(OH)2：实验开始时先将止水夹a (填“打开”或“关闭”)，从B上口收集，验纯，纯净后 (填“打开”或“关闭”)止水夹a，将A中溶液压入B中进行反应。 (3)验证Fe(OH)2还原性：实验完毕，打开b处止水夹，充入一部分空气，此时B瓶中的现象为 ，发生的反应方程式为 。 (4)下列各图中制备的Fe(OH)2，能较长时间维持白色沉淀的是 (填序号)。 【答案】(1)分液漏斗 (2)打开 关闭 (3)白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 (4)①② 【解析】A装置为铁粉与稀硫酸反应产生H2和FeSO4，开始时打开a止水夹，将整个装置充满氢气，收集B上口的氢气并验纯，H2纯净后关闭a和b止水夹，A装置内的FeSO4溶液被压入B装置与NaOH溶液反应制备Fe(OH)2。 (1)由仪器构造可知，仪器X的名称为分液漏斗； (2)由分析可知，制备Fe(OH)2：实验开始时先将止水夹a打开，从B上口收集H2，验纯，H2纯净后关闭止水夹a，将A中溶液压入B中进行反应； (3)实验完毕，打开b处止水夹，充入一部分空气，氢氧化亚铁会被空气中氧气氧化为氢氧化铁，则此时B瓶中的现象为：白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，发生的反应方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3； (4)因为Fe(OH)2在空气中易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，因此要较长时间维持白色沉淀，则应排出装置中的空气或隔绝空气。①中硫酸亚铁溶液和加入的苯分层，苯可以隔绝空气，将NaOH溶液挤入FeSO4溶液反应生成Fe(OH)2白色沉淀，能较长时间维持白色沉淀，①符合题意；②的原理与题干一样，实验开始时先将止水夹a打开，用氢气将装置中的空气排尽，后关闭止水夹a，将A中溶液压入B中进行反应，使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中，能较长时间维持白色沉淀，②符合题意；③中NaOH溶液与FeSO4溶液反应生成的Fe(OH)2能被空气中氧气氧化成Fe(OH)3，因此不能较长时间维持白色沉淀，③不符合题意；故选①②。 思维建模 Fe(OH)2制备的三种思维方法 (1)有机层覆盖法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。 图1 图2 图3 (2)还原性气体保护法 用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。 (3)电解法 用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖一层苯(或煤油)，如图3所示。 【变式训练1·变考法】关于氢氧化亚铁的制备下列说法不正确的是___________。 A．装置①先加入稀硫酸，后加入氢氧化钠溶液 B．装置②先打开止水夹a，待氢气充满试管B后再关闭止水夹 C．装置③中的阳极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑ D．装置④中的苯是为了隔绝氧气 【答案】C 【解析】A项，装置①先加入稀硫酸，发生Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑，后加入氢氧化钠溶液，FeSO4＋2NaOH=Fe(OH)2 ↓＋Na2SO4，故A正确；B项，装置②先打开止水夹a，产生的H2将空气排出，待氢气充满试管B后再关闭止水夹，产生的H2将反应混合液压入NaOH溶液中，FeSO4＋2NaOH=Fe(OH)2 ↓＋Na2SO4，故B正确；C项，装置③中的阳极反应为：Fe-2e-=Fe2＋，故C错误；D项，苯的密度小，浮在水溶液之上，装置④中的苯能将溶液与氧气隔绝，故D正确；故选C。 【逻辑思维与科学建模】【变式训练2】(2025·上海格致中学高一期中)某同学查阅文献后发现，如图所示，通过针筒向清凉冻中依次注射少量氢氧化钠溶液和硫酸亚铁溶液即可制备出氢氧化亚铁并保存较长时间。 (1)查阅资料，清凉冻是一种由植物淀粉或多糖与水形成的可食用的凝胶类食品。验证清凉冻是一种胶体的简单方法是 。 (2)如图所示，再向清凉冻中的氢氧化亚铁注射适量空气，可观察到三色共存的沉淀。该过程中发生的化学方程式为 ，推测最中心C处沉淀的颜色应为 色。 【答案】(1)用可见光束照射清凉冻，若出现光亮的通路，则证明清凉冻是胶体 (2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 白 【解析】(1)胶体具有丁达尔效应，而溶液没有。当用可见光束照射清凉冻，可以观察到一条光亮的通路，利用这一特性可验证清凉冻为胶体； (2)①Fe(OH)2不稳定，容易被空气中的氧气氧化，Fe(OH)2为白色，被氧化过程中会先变为灰绿色，最终变为红褐色的Fe(OH)3，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3； ②向清凉冻中的Fe(OH)2注射空气，最中心C处的Fe(OH)2接触空气少，还未被氧化，所以颜色应为Fe(OH)2的白色；而靠近空气的部分会逐渐被氧化，出现灰绿色、红褐色等变化，从而呈现三色共存。 【知识拓展与实验创新】【变式训练3】醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题： (1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是__________，仪器a的名称是___________。 (2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置。打开K1、K2，关闭K3。 ①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为____________________________。 ②同时c中有气体产生，该气体的作用是____________________________________________。 (3)打开K3，关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d，d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是________、________、洗涤、干燥。 (4)指出装置d可能存在的缺点：__________________________________________________。 【答案】(1)除去水中溶解的氧气 分液漏斗 (2)①Zn ＋ 2Cr3＋===Zn2＋ ＋ 2Cr2＋ ②排尽装置c中的空气 (3)冷却结晶 过滤 (4)敞开体系，醋酸亚铬会与空气接触，且缺少氢气的处理装置 【解析】醋酸亚铬在气体分析中用作氧气吸收剂，说明亚铬离子具有强还原性，易与氧气反应，则制备实验中应避免接触氧气，实验时，将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置，打开K1、K2，关闭K3，盐酸与锌反应可生成氢气，可将装置内的空气排出，避免亚铬离子被氧化，且发生Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋，可观察到c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，打开K3，关闭K1和K2，c中压强增大，可使亮蓝色溶液流入d，可生成醋酸亚铬砖红色沉淀。 (1)为避免亚铬离子被氧化，应除去水中的溶解氧，实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是除去水中溶解的氧气。 (2)①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，说明生成亚铬离子，该反应的离子方程式为Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋。 ②盐酸与锌反应可生成氢气，可将装置内的空气排出，避免亚铬离子被氧化。 (3)打开K3，关闭K1和K2。c中压强增大，c中亮蓝色溶液流入d，d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 考向3 考查铁及其化合物的有关计算 例3铁与不同浓度硝酸反应时各种还原产物的相对含量与硝酸溶液浓度的关系如图所示(反应后铁在化合物中的化合价为+3)，下列说法错误的是___________。 A．硝酸的浓度越小，其还原产物氮的价态越低的成分越多 B．硝酸与铁反应往往同时生成多种还原产物 C．硝酸溶液与一定量的铁粉完全反应，得到标况下的体2.24L，则参加反应的硝酸的物质的量为 D．硝酸浓度为时，氧化剂与还原剂的物质的量之比可为 【答案】C 【解析】A项，由图可知，硝酸的浓度越小，其还原产物铵根离子含量越大，故氮的价态越低的成分越多，故A正确；B项，由图可知，硝酸与铁反应往往同时生成铵根离子、一氧化氮、二氧化氮、氮气、一氧化二氮中的多种还原产物，故B正确；C项，标况下的体2.24L，则生成气体0.1mol，但是不确定气体中具体物质种类，故不能计算参加反应的硝酸的物质的量，故C错误；D项，硝酸浓度为时，反应生成三价铁、NO、NO2、N2O，NO、NO2、N2O的物质的量比为10：6：2，假设NO、NO2、N2O的物质的量分别为10mol、6mol、2mol，根据氮守恒可知，反应氧化剂硝酸为20mol，根据电子守恒可知，反应还原剂铁为(10×3+6×1+2×2×4)mol÷3=，故氧化剂与还原剂的物质的量之比可为，故D正确；故选C。 思维建模 数轴法分析铁与稀HNO3反应的产物 【变式训练1·变考法】向500 mL稀硝酸中加入一定质量的铁粉，恰好使铁粉完全溶解，放出NO气体5.6 L(标准状况)，同时溶液质量增加9.3 g。下列判断正确的是_______。 A．原溶液中投入铁粉物质的量是0.25 mol B．原溶液中HNO3的浓度是 2.0 mol·L－1 C．反应后的溶液中还可溶解9.6 g铜 D．反应后的溶液中 c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶2 【答案】B 【解析】n(NO)＝＝0.25 mol，m(NO)＝0.25 mol×30 g·mol－1＝7.5 g。m(Fe)＝9.3 g＋7.5 g＝16.8 g，n(Fe)＝＝0.3 mol，由得失电子守恒知反应后溶液中存在Fe2＋、Fe3＋，则n(Fe2＋)＋n(Fe3＋)＝0.3 mol，2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝0.25 mol×3，解得n(Fe2＋)＝0.15 mol，n(Fe3＋)＝0.15 mol。n(HNO3)＝2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＋n(NO)＝0.15 mol×2＋0.15 mol×3＋0.25 mol＝1 mol，c(HNO3)＝＝2.0 mol·L－1。还可溶解铜：n(Cu)＝＝0.075 mol，m(Cu)＝0.075 mol×64 g·mol－1＝4.8 g。 【变式训练2·变载体】向铁铜合金中加入硝酸溶液恰好完全反应，得到NO2、N2O4、NO混合气体，向反应后溶液中加入2mol/LNaOH溶液，至沉淀恰好完全。若将得到的NO2、N2O4、NO混合气体，与2.24L(标准状况下)O2混合后通入水中恰好被完全吸收生成硝酸。则反应中消耗的NaOH溶液的体积是___________。 A．150mL B．180mL C．200mL D．250mL 【答案】C 【解析】整个过程来看，金属失电子，氧气得电子，金属失电子物质的量=氧气得电子物质的量，2.24L氧气的物质的量为0.1mol，得电子物质的量为0.1mol×2×2=0.4mol，故金属失电子物质的量=0.4mol，沉淀时消耗NaOH物质的量为0.4mol，则V(NaOH)＝0.4mol÷2mol/L＝0.2L＝200mL；答案选C。 【变式训练3·变考法】在铁粉和铜粉的均匀混合物中加入某浓度的硝酸，充分反应，硝酸的还原产物只有NO。当加入硝酸10 mL时，剩余金属1.8 g，生成气体0.224 L；再增加硝酸10 mL时，剩余金属0.96 g，又有0.224 L气体生成；继续增加硝酸10 mL时，金属全部溶解，又有0.224 L气体生成(以上体积均折算为标准状况下)。下列说法不正确的是___________。 A．所加入硝酸的浓度是4 mol/L B．加入硝酸10 mL时，剩余金属为铁和铜 C．共加入硝酸20 mL时，剩余金属只有铜 D．如果在金属混合物中共加入硝酸40 mL时，生成的NO仍是0.672 L(标准状况下) 【答案】D 【解析】铁比铜活泼，所以一定是铁与硝酸先反应，铁与硝酸不能生成氢气，因为硝酸具有强氧化性，题目中给出生成一氧化氮。铁变为+2还是+3价？由于铜后反应，所以只要有金属剩余，其中就一定有铜，而铜与+3价铁离子反应：Cu+2Fe3+=Cu2+ +2Fe2+，由此看出，只要有金属剩余，铁只能被氧化到+2价，不可能被氧化到+3价。由3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O和3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O可以看出二者的计量数关系完全一致。第三次加入10毫升硝酸金属恰好溶解，由气体的量可以算出0.96克正是铜，得出AC两项正确。第二个10毫升金属减少1.8-0.96=0.84克，与1.96不相等，说明为铁铜混合物。B正确。再加入第四个10毫升，硝酸与亚铁离子反应，继续生成一氧化氮。D错误。 ( ) 考点二 铁及其化合物的转化及应用 知识点1 亚铁盐的性质及应用 1．Fe2＋的氧化性和还原性 (1)含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现为还原性。 (2)Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 (3)向FeSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色。反应的离子方程式：MnO＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 2．可水解 Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化。 知识点2 铁盐的性质及应用 1．氧化性 含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S、SO等均表现为氧化性。 ①Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO等具有较强还原性的离子不能大量共存。 ②Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。 2．易水解 Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。 (1)利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。 (2)利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子。 (3)利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度。 ④Fe3＋与HCO、[Al(OH)4]－、CO、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。 3．特性 含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN时变成血红色，含有Fe3＋的盐溶液遇到酚类物质时变成紫色。 知识点3 Fe2＋和Fe3＋的检验 1．Fe3＋的检验 (1)观察法：溶液呈棕黄色，证明含有Fe3＋ (2)KSCN法：加入KSCN或其它可溶性硫氰化物溶液，溶液呈血红色，证明含有Fe3＋ 离子方程式：Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3 (3)碱液法：加入氨水或NaOH溶液，有红褐色沉淀生成，证明含有Fe3＋ 离子方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀) (4)淀粉KI试纸法：能使淀粉KI试纸变蓝，证明含有Fe3＋ 离子方程式：2Fe3+＋2I－===2Fe2+＋I2 (5)⑤铜片法：加入铜片，铜片溶解且溶液变为蓝色，证明含有Fe3＋ 离子方程式：2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+ 2．Fe2+的检验 (1)观察法：溶液呈浅绿色，证明含有Fe2＋ (2)碱液法：加入氨水或NaOH溶液，产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe2＋ 离子方程式：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀) 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(红褐色沉淀) (3)KMnO4法：加入少量酸性KMnO4溶液，能使KMnO4溶液的紫红色变浅，证明有Fe2＋ 离子方程式：5Fe2+＋MnO4－＋8H+===5Fe3+＋Mn2+＋4H2O (4)KSCN法：先加入KSCN，溶液不变红，再加新制氯水溶液变红色的为Fe2＋ 离子方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3 3．含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验：验Fe2＋和Fe3＋混合溶液时，要分两次分别检验Fe2＋和Fe3＋，检验Fe2＋时要选择酸性高锰酸钾溶液，检验Fe3＋时最好选择KSCN溶液。 答题模板：将混合溶液分成两份分别于两支试管中，向其中一支试管中加入酸性高锰酸钾溶液，若酸性高锰酸钾紫红色褪去，则说明含有Fe2＋；向另一支试管中加入KSCN溶液，若溶液变红，则说明含有Fe3＋。 得分速记 (1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)，检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。 (2)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，有干扰)。 知识点4 “铁三角”的转化关系及其应用 1．“铁三角”的转化 2．铁及其化合物的转化关系——铁的价类二维图 说明： (1)横向变化体现了同价态不同物质类别(氧化物、盐、碱)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＋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和还原性。 3．应用 (1)判断离子共存 ①Fe2＋与NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)发生氧化还原反应，不能大量共存； ②Fe3＋与S2－、I－、SO发生氧化还原反应，不能大量共存； ③Fe2＋、Fe3＋与HCO、CO等水解相互促进生成沉淀，不能大量共存。 (2)除杂 溶液 杂质 除杂方法 FeCl2 FeCl3 加过量铁粉后过滤 FeCl3 FeCl2 加氯水或H2O2 FeCl2 CuCl2 加过量铁粉后过滤 (3)盐溶液的配制与保存 (4)物质的制备 考向1 考查Fe2＋、Fe3＋ 的性质及其检验 例1向FeI2溶液中滴加适量氯水，将反应后溶液分成3份，甲试管中滴加淀粉溶液，乙试管滴加KSCN溶液，丙试管中滴加酸性高锰酸钾溶液，下列说法正确的是___________。 A．若甲试管溶液呈蓝色，则乙试管溶液一定呈血红色 B．若甲试管溶液呈蓝色，则乙试管溶液可能无明显现象 C．乙试管溶液呈血红色，则甲试管溶液不可能呈蓝色 D．甲试管溶液呈蓝色，丙试管中紫红色退去，说明滴加氯水后的溶液中一定存在Fe3＋和Fe2＋ 【答案】B 【解析】还原性：I－＞Fe2＋，所以向FeI2溶液中滴加适量氯水，I－先被Cl2氧化为I2，如果Cl2有剩余，然后Fe2＋被Cl2氧化为Fe3＋，淀粉能使I2溶液变蓝色，KSCN能与Fe3＋反应生成络合物而使溶液呈血红色，高锰酸钾溶液能与I－、Fe2＋反应生成I2和Fe3＋。氯水先氧化I－后氧化Fe2＋，所以若甲试管溶液呈蓝色，说明氯水和I－反应生成I2，如果氯水少量时，没有Fe2＋被氧化生成Fe3＋，则乙试管溶液不呈血红色，A项错误，B项正确；C项，如果乙试管溶液呈血红色，说明有Fe3＋生成，则I－一定完全被氧化为I2，则甲试管溶液一定呈蓝色，错误；D项，甲试管溶液呈蓝色，丙试管中紫红色退去，说明FeI2和氯水反应生成I2，且溶液中还有Fe2＋，不一定有Fe3＋，错误。 【变式训练1·变考法】下列有关铁离子及亚铁离子检验的说法正确的是___________。 A．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Fe3＋ B．在溶液中加KSCN，溶液显红色，证明原溶液中有Fe3＋，无Fe2＋ C．证明某溶液只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿色，最后呈红褐色 D．向某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明原溶液中有Fe2＋，无Fe3＋ 【答案】C 【解析】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，说明溶液中一定含有Fe2＋，故A项错误；在溶液中加KSCN，溶液显红色，证明原溶液中一定有Fe3＋，但不能确定是否含有Fe2＋，故B项错误；若溶液中只含有Fe2＋，Fe2＋与OH－反应生成具有还原性的Fe(OH)2白色沉淀，被空气中的氧气氧化迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，故C项正确；向某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明原溶液中含有Fe2＋，但不能说明无Fe3＋，故D项错误。 【变式训练2·变载体】 (2025·上海市虹口高级中学高三期中考试等级考)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题： (1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是 。 (2)甲组同学取2mLFeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变血红色，说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为________。 A．2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- B．Fe2++Cl2=Fe3++2Cl- C．2Fe2++Cl2=2Fe3++Cl- D．2Fe3++Cl2=2Fe2++Cl- (3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变血红色，煤油的作用是 。 (4)丙组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是 。 【答案】(1)防止Fe2＋被氧化 (2)A (3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响) (4)Fe3＋催化H2O2分解产生O2 【解析】(1)Fe2+具有还原性，在空气中能被氧气氧化，所以在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是防止Fe2+被氧化；(2)FeCl2溶液与氯水反应生成FeCl3，反应的化学方程式为：2FeCl2+ Cl2=2FeCl3，则反应的离子方程式为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，故选A；(3)煤油不溶于水，密度比水小，分层后可以隔离溶液与空气接触，防止Fe2+被空气中的氧气氧化，则煤油的作用是隔绝空气(排除氧气对实验的影响)；(4)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，说明H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，Fe3+对H2O2分解起到催化作用，则产生气泡的原因是：Fe3+催化H2O2分解产生O2。 【生产生活与学科知识结合】【变式训练2】(2025·上海延安中学高一开学摸底考试)铁元素及其化合物在生活生产中有广泛的用途。回答下列问题： 【工业用途】：FeCl3溶液常被用作蚀刻剂腐蚀印刷电路板：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ (1)在过量FeCl3溶液腐蚀印刷电路板后的溶液中，加入过量铁粉，依次发生 、 两个反应(写离子方程式)，若最后溶液中有固体剩余，则溶液中不可能含有的离子是 ；若铁过量，为了分离和回收铁和铜，不再进行化学反应的简单方法是：利用 。 【药用价值】：铁是人体必需的微量元素，严重缺铁时需要服用补铁剂，已知KSCN中的硫元素为-2价 实验I．检验该补铁剂中铁元素的价态。 (2)把补铁剂碾碎的目的是： 。 (3)Fe2+与H2O2反应的离子方程式为： 。 (4)小史同学猜测深红色溶液③迅速变为无色溶液④的原因，可能是溶液中的与H2O2发生了化学反应。小史同学猜测的理论依据是 。 实验II．测定该补铁剂中铁元素的含量。 (5)易被人体吸收，医生建议在服用该补铁剂时，同时服用维生素C．维生素C的作用是 。 (6)计算每片该补铁剂含铁元素的质量为 g。 实验III．硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上作补血剂，现取27.8gFeSO4·7H2O隔绝空气加热至不同温度，剩余固体的质量变化如下图所示： (7)分析数据，写出90°C残留物的化学式 ；470°C时的固体物质的俗称为 。 【答案】(1)Fe+2Fe3+=3Fe2+ Fe+Cu2+=Fe2++Cu Fe3+ 磁铁 (2)增大接触面积，使其充分溶解 (3)2Fe2++ H2O2+2H+=2Fe3++2H2O (4)SCN-中硫元素为-2价，具有还原性，H2O2中氧元素为-1价，具有氧化性 (5)维生素C具有较强还原性，防止Fe2+被氧化 (6) (7) FeSO4·H2O 铁红 【解析】(1)由于腐蚀电路板时FeCl3过量，所以溶液中存在Fe3+和Cu2+，且Fe3+比Cu2+的氧化性强，则加入过量铁粉发生的反应依次为：Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu；若最后溶液中有固体剩余，则固体可能是生成的铜，也可能是铜和剩余的铁粉的混合物，因Fe3+氧化性强于Cu2+，则不管固体是生成的铜，还是铜和剩余的铁粉的混合物，都说明Fe3+被还原完全，故溶液中一定不存在的离子是Fe3+；若铁过量，最后剩余固体为铜和铁的混合物，可以利用铁的磁性用磁铁将混合物分离； (2)将补铁剂碾碎的目的是增大接触面积，使其在用盐酸溶解时能够充分反应； (3)在该反应中Fe2+被氧化为Fe3+，H2O2被还原为水，根据得失电子守恒和电荷守恒、原子守恒配平得离子方程式为2Fe2++ H2O2+2H+=2Fe3++2H2O； (4)小史同学猜测深红色溶液③迅速变为无色溶液④的原因，可能是溶液中的SCN-与H2O2发生了化学反应，原因是SCN-中S元素为-2价，具有还原性，而H2O2中氧元素为-1价，具有氧化性，二者可以发生氧化还原反应，使深红色溶液变为无色溶液； (5)人体只能吸收Fe2+，医生建议在服用该补铁剂时，同时服用有较强还原性的维生素C，因为维生素C具有较强的还原性，能够与Fe3+反应产生Fe2+，从而可以防止Fe2+被氧化而导致变质失效； (6)m片补铁剂经处理后产生红棕色固体Fe2O3 ag，则其中Fe元素的质量为m(Fe)=，故每一片补铁剂中含有铁元素的质量为g； (7)27.8gFeSO4·7H2O的物质的量为0.1mol，含有结晶水0.7mol，隔绝空气加热至90℃残留物质为17.0g，质量减少了10.8g，剩余水的质量为0.7×18g/mol－10.8g=1.8g，为0.1mol，所以90℃残留物质化学式为FeSO4·H2O；440℃时，质量为15.2g，根据可知，水无剩余，又根据加热过程中铁元素保持不变，铁元素守恒，470℃时，剩余Fe质量为5.6g，为0.1mol，则O质量为8.0g-5.6g=2.4g，为0.15mol，则FeSO4加强热分解生成Fe2O3，俗称铁红。 考向2 考查“铁三角”的转化及应用 例2(2025·上海文建中学高一期中)“价类”二维图是学习元素及其化合物的重要工具。如图所示是铁及其化合物的“价类”二维图。 (1)铁的原子结构示意图为。 铁元素位于周期表 周期 族。 (2)X、Y分别代表 、 (填名称)；Z在空气中转化为W的化学方程式为 ，反应的现象为： 。 (3)某小组研究FeSO4性质，预测FeSO4能与 发生氧化还原反应(填序号)。 ①NaOH溶液 ②氯水 ③稀盐酸 ④酸性KMnO4溶液 ⑤FeCl3溶液 ⑥碳酸钠 (4)铁盐溶液可用于金属刻蚀。如用FeCl3溶液刻蚀铜制电路板，FeCl3被 (填还原或氧化)为FeCl2，该反应的离子方程式为 。 (5)为检验菠菜中的铁元素，可将菠菜剪碎、研磨、溶解、 ，然后取少许滤液于试管中进行实验。 (6)红热的铁与高温的水蒸气反应，方程式为： 。 (7)高铁酸钠是一种能杀菌、脱色、除臭的新型高效水处理剂。工业上可用NaClO氧化Fe(OH)3的方法制备Na2FeO4，其原理为：3NaClO+2Fe(OH)3+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O，用单线桥法表示该反应的电子转移方向和数目： 。 【答案】(1)四 Ⅷ (2)氧化物 氧化铁 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色 (3)②④ (4)还原 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ (5) (6) 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2； (7) 【解析】分析“价类”二维图可知X对应的是氧化物，Y是+3价的氧化物Fe2O3，Z是+2价的碱Fe(OH)2，W是+3价的碱Fe(OH)3。 (1)铁的原子结构示意图为，x=14， 铁元素位于周期表第四周期第Ⅷ族； (2)根据分析可知，X对应的是氧化物，Y是+3价的氧化铁，Z是+2价的碱Fe(OH)2，在空气中转化为Fe(OH)3的方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，现象为：白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色； (3)FeSO4含有二价铁离子，二价铁离子既有还原性、又有氧化性，结合题给物质，FeSO4能与氧化性物质可以发生氧化还原反应，氧化性的物质有②氯水和④酸性KMnO4溶液，故选②④； (4)FeCl3中铁离子具有氧化性，可以被Cu还原为FeCl2，离子方程式为：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+； (5)检验菠菜中的铁元素，需要将菠菜剪碎、研磨、溶解、过滤，然后取滤液进行实验； (6)红热的铁与高温的水蒸气反应生成Fe3O4和H2，方程式为：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2； (7)NaClO具有氧化性把Fe(OH)3氧化为Na2FeO4，2molFe(OH)3共失去6mol电子，单线桥表示的电子转移方向和数目为：。 【变式训练1·变题型】(2025·上海上海中学高一期中)部分含铁物质的分类和相应化合价如图所示，则下列描述错误的是___________。 A．可与反应生成 B．既可被氧化，又可被还原 C．可将加入浓碱液中制得的胶体 D．若将转化为，需要加入一种具有还原性的酸 【答案】C 【解析】根据含铁物质的分类和相应化合价可知，a为Fe，b为亚铁盐、c为氢氧化亚铁、d为氢氧化铁，e为铁盐。A项，Fe可与Fe3+发生反应Fe+2Fe3+=3Fe2+，从而生成亚铁离子，A正确；B项，b为亚铁盐，亚铁盐中的Fe元素化合价为+2价，+2价为Fe的中间价态，既可以得电子被还原，又可以失电子被氧化，B正确；C项，将铁盐加到浓碱液中，铁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铁沉淀，无法生成氢氧化铁胶体，C错误；D项，将氢氧化铁转化为亚铁盐，Fe从+3价降低为+2价得电子，则需要加入还原剂，此外碱转化为盐需要加入酸，因此需要加入一种具有还原性的酸，D正确；故选C。 【变式训练2·变载体】元素的“价-类”二维图是学习元素及其化合物相关知识的重要模型，下图是铁元素的“价-类”二维图。 (1)激光打印机的碳粉中含有上述氧化物的化学式为 。反应⑥制备Fe(OH)3胶体结束时的实验现象为 。 (2)上述转化过程可能属于化合反应的是 (填序号)。 (3)试剂X为一种强酸，其溶液可实现反应②，则X的化学式为 ，该反应的离子方程式为 。 (4)碱性条件下利用次氯酸钠可实现反应⑦，反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。 【答案】(1) Fe3O4 溶液变得澄清透明，呈红褐色 (2)③④⑤⑧ (3) HI Fe2O3＋6H＋+2I-＝2Fe3＋＋I2+3H2O (4)3∶2 【解析】(1)激光打印机的碳粉为磁性氧化铁；制备Fe(OH)3胶体结束时的实验现象为溶液变得澄清透明，呈红褐色； (2)属于化合反应的是③铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，④氯化亚铁和氯气反应生成氯化铁，⑤氯化铁和铁反应生成氯化亚铁，⑧氢氧化亚铁和氧气和水反应生成氢氧化铁； (3)试剂X为一种强电解质，其溶液可实现反应②，则X的化学式为HI，该反应的离子方程式为Fe2O3＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2O； (4)反应⑦为2Fe(OH)3+3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，氢氧化铁做还原剂，次氯酸根做氧化剂，故氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2。 【逻辑思维与科学建模】【变式训练3】(2025·上海复旦大学附中高一期中)铁的化合物在实际中应用广泛，某些物质具有如图所示的转化关系。丙为白色固体，其悬浊液在空气中会迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。请回答下列问题： 已知：A→B表示一定条件下A能一步转化为B，A……B……C表示一定条件下B既能与A又能和C反应。 (1)根据分析可知丙为 (填化学式)；甲可能是 (填标号，下同)，乙可能是 。 ①稀硝酸 ②NaOH溶液 ③SO2 ④HI溶液 (2)春秋初年，我国已掌握了冶铁技术。下列有关铁的化学反应的叙述正确的是_____。 A．加热时，过量Fe与氯气反应生成FeCl2 B．生铁的熔点比纯铁低 C．铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3 D．高温下，铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝 【答案】(1)Fe(OH)2 ② ④ (2)B 【解析】根据题干描述，丙为白色固体，其悬浊液在空气中会迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，这一现象是典型的氢氧化亚铁[Fe(OH)2]在空气中被氧化为氢氧化铁[Fe(OH)3]的过程，因此，丙的化学式为：Fe(OH)3，接下来，甲既能和硫酸亚铁反应，又能和硫酸铁反应反应生成其他铁化合物的物质，而乙既能和硫酸铁反应，又能和氧化铁反应，生成其他铁化合物的物质。 (1)①稀硝酸可以与硫酸亚铁、氧化铁反应，但是不和硫酸铁反应；②氢氧化钠可以与硫酸亚铁、硫酸铁反应，但是不和氧化铁反应；③二氧化硫可以与硫酸铁反应、但是不和硫酸亚铁、氧化铁反应；④氢碘酸可以硫酸铁、氧化铁反应，但是不和硫酸亚铁反应；因此，甲是氢氧化钠，乙是氢碘酸。 (2)A项，加热时，过量Fe与Cl2反应生成FeCl3，A错误；B项，生铁是合金，其熔点低于组成金属，B正确；C项，铁在硫蒸气中燃烧生成FeS，C错误；D项，铁粉与氧化铝粉末在高温下不会反应生成单质铝，D错误；故选B。 考向3 实验探究铁及其重要化合物的转化关系 例3(2025·上海建平中学高一期中)孕妇在怀孕期间要及时补铁，使用补铁剂和补铁食物是两大主要途径。 【药物补铁】：利用某硫酸厂产生的烧渣(主要含Fe2O3、)制备碳酸亚铁补铁剂的流程如图所示： (1)人体血红蛋白中含铁元素，它能结合氧分子进行输氧，因此血红蛋白中铁的价态为 。 (2)补铁剂药片外层有糖衣包裹，糖衣的作用是 。 (3)“酸溶”时加入的硫酸不宜过是太多，其原因是： 。 (4)“还原”时，加入的FeS2与Fe3+发生2种氧化还原反应： ①14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+ ② 。(用离子方程式表示) (5)“沉淀”时需控制pH值不宜过高，否则生成的FeCO3中可能混有 杂质(写出一种即可)。写出“沉淀”时发生反应的离子方程式： 。 (6) FeCO3浊液若未及时过滤，长时间暴露在空气中会有部分固体表面变为红褐色，同时释放CO2，则与FeCO3反应的物质是 (磌化学式)。 【食物补铁】：某校化学兴趣小组的同学拟通过水煮检验法来探究菠菜中的营养成分。 流程图如下： 已知信息如下： ①菠菜中含有丰富的铁元素，主要以难溶的FeC2O4形式存在，其中铁元素为+2价。 ②赤血盐K3[Fe(CN)6]用于检验Fe2+，产生特征蓝色沉淀。 (7)操作i中起分离作用的仪器名称为 。 (8)溶液A中未能检测出Fe2+的可能原因是 。 (9)部分孕妇使用铁筷子，铁筷子具有毒性，使用要遵守医嘱。常温下将铁筷子放入浓硫酸中进行钝化，如何证明铁筷子已被钝化？请设计实验证明： 。 【答案】(1)+2价 (2)隔绝空气，防止Fe2+被氧化 (3)过量太多会增加沉淀过程氨水的用量 (4)FeS2+2Fe3+=3Fe2++2S (5)Fe(OH)2 Fe2++NH3H2O+HCO3-=FeCO3↓+NH4++H2O (6)O2、H2O (7)分液漏斗 (8)FeC2O4在水中的溶解度小；在加热水煮过程中二价铁被氧化为三价铁 (9)将铁筷子洗净，浸泡于硫酸铜溶液，若铁未钝化，则会与铜离子反应在铁表面析出红色的铜单质，现无红色物质析出，说明铁筷子已钝化(或者：将铁筷子洗净，浸泡于稀硫酸中，若铁筷子未钝化，则会与稀硫酸反应生成气泡，现无气泡产生，说明铁已钝化) 【解析】制备FeCO3流程：烧渣(主要含Fe2O3、FeO)用硫酸酸溶，过滤除去不溶杂质，滤液含有Fe3+、Fe2+，加入FeS2还原：14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+，根据流程知，另一个反应中FeS2被氧化成S，离子方程式为FeS2+2Fe3+=3Fe2++2S，除去S和少量的FeS2，滤液主要含有Fe2+，加入碳酸氢铵沉淀Fe2+，得到FeCO3。 (1)人体血红蛋白中含铁元素，它能结合氧分子进行输氧，说明该铁元素有还原性，故血红蛋白中铁的价态为+2价； (2)补铁剂药片中Fe元素为+2价，易被O2氧化，糖衣能隔绝空气，防止Fe2+被氧化； (3)“酸浸”时加入的硫酸不宜过量太多，否则过量太多会增加沉淀过程氨水的用量； (4)由分析可知，加入的FeS2与Fe3+发生2种氧化还原反应为14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+、FeS2+2Fe3+=3Fe2++2S： (5)“沉淀”时，需控制pH不宜过高，pH过高，溶液生成Fe(OH)2；“沉淀”时，Fe2+、氨水和碳酸氢铵反应生成碳酸亚铁，反应的离子方程式为Fe2++NH3H2O+HCO3-=FeCO3↓+NH4++H2O； (6)FeCO3浊液若未及时过滤，长时间暴露在空气中会有部分固体表面变为红褐色，说明生成Fe(OH)3，同时释放CO2，则发生的反应为4FeCO3+O2+6H2O=4Fe(OH)3+4CO2，与FeCO3反应的物质是O2、H2O； (7)操作i可分离CCl4和水溶液，该操作为分液，起分离作用的仪器为分液漏斗； (8)菠菜中的铁元素，主要以难溶的FeC2O4形式存在，FeC2O4在水中的溶解度小，故未能检测出Fe2+；并且在获得菠菜水煮液时，在加热水煮过程中二价铁被氧化为三价铁，也不能检测出Fe2+； (9)将铁筷子洗净，浸泡于硫酸铜溶液，若铁未钝化，则会与铜离子反应在铁表面析出红色的铜单质，现无红色物质析出，说明铁筷子已钝化。 【变式训练1·变载体】某学习小组探究FeCl3与Na2SO3之间的反应，设计了以下实验。下列说法错误的是___________。 A．Ⅱ中溶液颜色比Ⅰ中更深，是由于Fe3+水解程度增大 B．Ⅲ中有深蓝色沉淀生成，无法证明FeCl3与Na2SO3发生了氧化还原反应 C．从Ⅱ到Ⅳ滴加的溶液可改为0.05mol/L稀硫酸 D．Ⅴ中有大量白色沉淀生成，证明FeCl3能氧化Na2SO3 【答案】C 【解析】A项，Na2SO3溶液呈碱性，能促使Fe3+水解程度增大，A正确；B项，[Fe(CN)6]3-也具有氧化性，可以与Na2SO3发生氧化还原反应生成[Fe(CN)6]4-，与Fe3+反应同样可生成蓝色沉淀，无法证明是Fe3+被Na2SO3还原生成了Fe2+导致蓝色沉淀生成，B正确；C项，若加入H2SO4，则会干扰下一步SO42-的检验，C错误；D项，Ⅴ中有大量白色沉淀生成， 证明Na2SO3中的SO32-被Fe3+氧化生成SO42-，D正确；故选C。 【变式训练2·变考法】现有下列实验探究摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]的化学性质。 装置 实验 试剂a 现象 ① 紫色石蕊溶液 溶液变红色 ② 过量NaOH溶液 产生白色沉淀 ③ 酸性KMnO4溶液 KMnO4溶液褪色 ④ K3[Fe(CN)6]溶液 产生蓝色沉淀 下列解释相应实验现象的离子方程式错误的是___________。 A．①中溶液变红：NH4++H2O NH3·H2O+H+；Fe3++21H2OFe(OH)2+2H+ B．②中产生白色沉淀：Fe2++NH4++3OH-=Fe(OH)2↓+NH3·H2O C．③中溶液褪色：5Fe2++MnO4-+10H+=2Mn2++5Fe3++5H2O D．④中产生蓝色沉淀：K++Fe2++[ Fe(CN)6]3-= KFe[ Fe(CN)6]↓ 【答案】B 【解析】A项，铵根离子、亚铁离子水解使得溶液显酸性，酸性溶液使紫色石蕊试液变红色，A正确；B项，少量摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]与过量的NaOH溶液反应的离子方程式为Fe2++2NH4++4OH-=Fe(OH)2↓+2NH3·H2O，B错误；C项，+2价的铁被MnO4-氧化为+3价，MnO4-被还原为Fe2+，反应的离子方程式为5Fe2++MnO4-+10H+=2Mn2++5Fe3++5H2O，C正确；D项，K3[Fe(CN)6]用来鉴别Fe2+生成蓝色沉淀，反应的离子方程式为K++Fe2++[ Fe(CN)6]3-= KFe[ Fe(CN)6]↓，D正确；故选B。 【实验创新与科学探究】【变式训练3】实验小组研究二价铁的还原性，设计如下实验。 序号 实验方案 现象 Ⅰ 现象a：生成白色沉淀，3 min后沉淀基本变为红褐色 Ⅱ 现象b：生成白色沉淀，3 min后沉淀颜色几乎不变 (1)实验所用的FeSO4溶液由Fe2(SO4)3溶液和足量铁粉反应制得，反应的离子方程式是____________________________________________。 (2)实验Ⅰ中沉淀变为红褐色的化学方程式是___________________________。 (3)关于实验Ⅱ中白色沉淀的组成，小组同学展开研究。①已知Fe(HCO3)2在水中不存在。对沉淀组成做出如下假设，请补充完整。 假设a：依据NaHCO3溶液显________性，推测白色沉淀可能为Fe(OH)2； 假设b：白色沉淀可能为________。 ②研究白色沉淀组成的实验如下： ⅰ.取少量白色沉淀，充分洗涤，向其中加入稀硫酸，沉淀完全溶解，产生无色气泡； ⅱ.向所得溶液中滴入KSCN试剂，溶液几乎不变红； ⅲ.向ⅱ溶液中再滴入少量H2O2，溶液立即变为红色。 由此说明，白色沉淀中一定含有______________________________(填离子)。 ③研究过程中发现白色沉淀在空气中久置，最终变为红褐色。则该沉淀比实验Ⅰ中所得的Fe(OH)2________(填“难”或“易”)被空气氧化。 【答案】(1)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ (2)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 (3)①碱 FeCO3 ②Fe2＋和CO ③难 【解析】(1)Fe2(SO4)3与Fe反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 (2)实验Ⅰ中的沉淀Fe(OH)2，其变为红褐色的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 (3)①NaHCO3为小苏打，溶液显碱性，故可推测沉淀可能为Fe(OH)2；另一种猜测是生成了FeCO3沉淀。②由于溶于H2SO4后产生无色气泡，滴入KSCN溶液不变红，加入H2O2后变红，则证明白色沉淀中一定含有Fe2＋和CO。③由于白色沉淀久置后才变红褐色，故该沉淀难被空气氧化。 1．(2024·全国新课标卷，3，3分)实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是___________。 A．反应为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 B．酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好 C．用木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 【答案】B 【解析】A项，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)Fe3O4+4H2，A正确；B项，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；C项，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；D项，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；故选B 2．(2024·广西卷，1，3分)某小组对Fe2(SO4)3和K3[Fe(CN)6]的性质进行探究： Ⅰ．向少量蒸馏水里滴加2滴Fe2(SO4)3溶液，再滴加2滴KSCN溶液。 Ⅱ．向少量蒸馏水里滴加2滴K3[Fe(CN)6]溶液，再滴加2滴KSCN溶液。 下列说法正确的是___________。 A．实验Ⅰ中继续加入少量K2SO4固体，溶液颜色变浅 B．实验Ⅱ中溶液呈红色 C．KSCN能区分Fe2(SO4)3和K3[Fe(CN)6] D．焰色试验不能区分Fe2(SO4)3和K3[Fe(CN)6] 【答案】C 【解析】A项，实验Ⅰ中，Fe2(SO4)3溶液与KSCN溶液反应的实质是：Fe3++3SCN-Fe(SCN)3，硫酸钾固体溶于水产生钾离子和硫酸根，并不影响该平衡的移动，因此溶液的颜色不发生变化，故A错误；B项，实验Ⅱ中，K3[Fe(CN)6]溶液中存在有K+、[Fe(CN)6]3-，[Fe(CN)6]3-并不能电离出Fe3+，因此K3[Fe(CN)6]溶液与KSCN溶液并不能发生反应，溶液颜色无明显变化，故B错误；C项，实验Ⅰ中，KSCN溶液与Fe2(SO4)3溶液反应产生Fe(SCN)3，溶液变为红色，但K3[Fe(CN)6]溶液与KSCN溶液并不能发生反应，K3[Fe(CN)6]是一种深红色晶体，水溶液呈黄色，带有黄绿色荧光，因此加入KSCN可以区分两者，故C正确；D项，焰色反应是金属单质或离子的电子在吸收能量后，跃迁到较高能量级，然后从较高能量级跃迁到低能量级，这次跃迁会放出光子，光子的频率若在可见光频率范围内，则金属表现为有焰色反应。铁燃烧火焰为无色，是因为放出的光子频率不在可见光频率范围内，而K3[Fe(CN)6]中含有钾元素，焰色试验时透过蓝色钴玻璃可以看到紫色，因此焰色试验可以区分Fe2(SO4)3和K3[Fe(CN)6]，故D错误；故选C。 3．(2024·广东卷，14，3分)部分含或或物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是___________。 A．若a在沸水中可生成e，则a→f的反应一定是化合反应 B．在g→f→e→d转化过程中，一定存在物质颜色的变化 C．加热c的饱和溶液，一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系 D．若b和d均能与同一物质反应生成c，则组成a的元素一定位于周期表p区 【答案】B 【解析】A项，若a在沸水中可生成e，此时a为Mg，e为Mg(OH)2，即f为镁盐，a→f的反应有多种，可能为Mg+2HCl=MgCl2+H2↑，该反应属于置换反应，可能为Mg+Cl2 MgCl2，该反应属于化合反应，综上a→f的反应不一定是化合反应，故A错误；B项，e能转化为d，此时e为白色沉淀Fe(OH)2，d为红褐色沉淀Fe(OH)3，说明在g→f→e→d转化过程中，一定存在物质颜色的变化，故B正确；C项，由题意得，此时能产生丁达尔效应的红棕色分散系为Fe(OH)3胶体，c应为铁盐，加热铁盐的饱和溶液，也有可能直接得到Fe(OH)3沉淀，故C错误；D项，假设b为Al2O3，即d为Al(OH)3，c为铝盐，Al2O3、Al(OH)3与稀盐酸反应均生成铝盐，此时组成a的元素为Al，位于周期表p区；假设b为Fe2O3，即d为Fe(OH)3，c为铁盐，Fe2O3、Fe(OH)3与稀盐酸反应均生成铁盐，此时组成a的元素为Fe，位于周期表d区，故D错误；故选B。 4．(2025·上海卷T五)铁红是颜料，什么什么自古以来使用很多的……(题干缺失)。 (1)赭红的主要成分是_______。 A．Fe2S3 B．Fe3O4 C．FeS D．Fe2O3 (2)饱和氯化铁溶液说法正确的是_______。 A．常温显中性 B．加铁粉变红褐色 C．遇沸水后得到胶体 D．加氨水有白色沉淀 (3)有关铁原子说法正确的是_______。(不定项) A．有4个不同能级的电子 B．有5个未成对电子 C．占据15个原子轨道 D．有26种能量不同的电子 (4)加热试管中固体至红热，则_______。(不定项) A．移开酒精灯后固体保持红热 B．S只做还原剂 C．主要产生的气体附产物为SO3 D．最终得到黑色的Fe2S3 (5) [Fe(SCN)(H2O)5]Cl2内界为 ，配体有 种 (6)，加水稀释至体积为原来的2倍，则 。 A．增大 B．不变 C．减小 并用浓度商Q与平衡常数K的大小关系解释原因 。 (7)已知，求FeCl3的分布系数 。 x 1 2 3 4 K 30.2 134.9 97.72 1.02 【答案】(1)D (2)C (3)C (4)A (5) [Fe(SCN)(H2O)5]2+ 2 (6) A 所有离子浓度变为原来，，平衡逆移 (7)0.805 【解析】(1)Fe2S3、Fe3O4、FeS均为黑色，赭红的主要成分是Fe2O3，故选D；(2)A项，饱和氯化铁溶液中铁离子水解使得溶液显酸性，A错误；B项，铁和铁离子生成亚铁离子，溶液变为浅绿色，B错误；C项，制取Fe(OH)3红褐色胶体应该向煮沸的蒸馏水中滴加饱和氯化铁溶液至溶液变红褐色，C正确；D项，加氨水生成红褐色氢氧化铁沉淀，D错误；故选C。 (3)铁为26号元素原子，基态Fe原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2；A项，有7个不同能级的电子，错误；B项，有4个未成对电子，错误；C项，占据15个原子轨道，正确；D项，同一能级能量相同，有7种能量不同的电子，错误；故选C； (4)A项，铁和硫反应为放热反应，移开酒精灯后固体保持红热，正确；B项，反应生成FeS，S化合价降低，做氧化剂，错误；C项，主要产生的气体附产物为二氧化硫，而非SO3，错误；D项，最终得到黑色的FeS，错误；故选A； (5)[Fe(SCN)(H2O)5]Cl2内界为[Fe(SCN)(H2O)5]2+，配体有SCN2-、H2O两种； (6)所有离子浓度变为原来，，平衡逆移，使得溶液中铁离子的物质的量增大，故选A； (7)、、、，=。 6 / 34 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第05讲 铁及其重要化合物 目录 01 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 物质的组成与分类 知识点1 铁 知识点2 铁的重要氧化物 知识点3 铁的氢氧化物 考向1 考查铁及其化合物的性质与应用 考向2 考查氢氧化亚铁的制备 【思维建模】Fe(OH)2制备的三种思维方法 考向3 考查铁及其化合物的有关计算 【思维建模】数轴法分析铁与稀HNO3反应的产物 考点二 铁及其化合物的转化及应用 知识点1 亚铁盐的性质及应用 知识点2 铁盐的性质及应用 知识点3 Fe2＋和Fe3＋的检验 知识点4 “铁三角”的转化关系及其应用 考向1 考查Fe2＋、Fe3＋的性质及其检验 考向2 考查“铁三角”的转化及应用 考向3 实验探究铁及其重要化合物的转化关系 【思维建模】XXX 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 铁及其化合物的性质及应用 非选择题 上海卷T五 —— Fe2＋、Fe3＋的检验 非选择题 —— —— 铁及其化合物的转化 非选择题 考情分析： 1．从命题题型和内容上看，铁元素与生产生活的紧密联系，铁是用途最广泛的元素，分析近二年高考试题，铁所占的比重相对较大，Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的转化，以及所承载的氧化还原反应等重要知识点。考查内容主要集中在“铁三角”，Fe与酸的反应，铁的变价、Fe(OH)2和Fe(OH)3的性质等。 2．从命题思路上看，预测新的一年高考可能会在化工流程题或综合实验题中考查铁及其化合物的转化。重点涉及：金属离子如Fe3+、Fe2+等的检验、金属及其化合物的化学方程式的书写或正误判断、金属化合物性质的实验探究、用含多种金属元素的矿物制备某种金属化合物、有关金属及其化合物的计算等。 复习目标： 1．能列举、描述、辨识铁及其化合物重要的物理和化学性质及实验现象。 2．能根据铁及其化合物的性质分析实验室、生产、生活及环境中的某些常见问题，说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法。 3．能说明铁及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。 ( ) 考点一 铁及其重要化合物 知识点1 铁 1．存在及位置 (1)游离态：铁在自然界中可以以_________的形态存在于_________中。 (2)化合态：铁主要以_________的形态存在，主要以_____价和_____价存在于矿石中，如黄铁矿(主要成分是_________)、赤铁矿(主要成分是_________)、磁铁矿(主要成分是_________)、菱铁矿(主要成分是_________)等。。 (3)含量：铁元素在地壳中含量仅次于_____、_____和_____，居第四位。 (4)核外电子排布式：_________或[Ar] _________，价电子排布式：_________。 (5)原子结构示意图： 2．铁的物理性质 颜色状态 导电性、导热性、延展性 熔、沸点 特性 银白色固体 良好(导电性不如____和____) 高 被磁铁吸引 3．铁的化学性质 (1)化学性质 通性 非金属单质 弱氧化剂 Fe＋S _________ 强氧化剂 2Fe＋3Cl22FeCl3(产生_________的烟) 非氧化性酸 HCl 稀硫酸 Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑ 盐 CuSO4溶液 Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu 水 高温水蒸气 ___________________________ 特性 钝化 室温下，铁在_________、_________中，表面形成一层致密的氧化物膜，保护内部的金属不再与酸反应 (2)实验探究铁粉与水蒸气的反应 实验装置 操作现象 用火柴点燃肥皂液，听到_________声，证明生成了_____ 实验结论 在高温下，铁能与水蒸气反应，化学方程式为：___________________________ 得分速记 (1)Fe与O2(点燃)、H2O(g)(高温)反应的固体产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。 (2)常温下，Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，但加热后能继续反应。 (3)Fe与Cl2反应时生成FeCl3，与S反应时生成FeS，说明Cl2的氧化性强于S。 (4)Fe与在少量Cl2中燃烧不能生成FeCl2，因为FeCl3和Fe必须在溶液中才能反应。所以无论Cl2是过量还是少量，Fe与Cl2反应只生成FeCl3。 (5)Fe与盐酸反应生成FeCl2而不是FeCl3；Fe与I2反应生成FeI2而不是FeI3。 (6)在电化学中铁作负极时电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋。 4．铁的冶炼 (1)原料：_________、_________、空气、_________。 (2)设备：高炉。 (3)主要反应： ①还原剂的生成：_______________________，__________________； ②铁的生成：________________________________。 知识点2 铁的氧化物 物质 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4) 俗称 铁红 磁性氧化铁 颜色、状态 ____色粉末 _________色粉末 ____色晶体(有磁性) 溶解性 ____溶于水 铁的价态 ____ ____ _________ 与H＋反应的离子方程式 _________________ __________________ Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O 稳定性 6FeO＋O22Fe3O4 稳定 稳定 与CO、C、H2反应 生成单质____及CO2或H2O 用途 Fe2O3常用作____色油漆与涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是_____的原料 得分速记 (1)Fe3O4是一种混合价态的氧化物，可以写成FeO·Fe2O3形式，具有FeO和Fe2O3的双重性质，但它不是一种混合物，而是纯净物。 (2)铁的三种氧化物中只有Fe3O4不是碱性氧化物。 (3)Fe3O4和FeO含+2价的铁，是一种还原性氧化物，与氧化性酸发生氧化还原反应生成Fe3+。 (4)Fe3O4和Fe2O3含+3价的铁，是一种氧化性氧化物，与还原性酸发生氧化还原反应生成Fe2+。 知识点3 铁的氢氧化物 1．铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 _________ _________ 溶解性 难溶于水 难溶于水 与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H＋===_________ Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 受热分解 － 2Fe(OH)3 _________________ 制法 可溶性亚铁盐与碱反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱反应：Fe3＋＋3OH－=== _________ 二者的关系 空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成____绿色，最后变成_________色，化学方程式为___________________________ 得分速记 ①Fe(OH)2与硝酸反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应3Fe(OH)2＋10HNO3=3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O。 ②Fe(OH)3与氢碘酸(HI)反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应2Fe(OH)3＋6HI=2FeI2＋I2＋6H2O。 2．铁的氢氧化物的制法 方法 装置 说明 隔绝 空气 用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备 氢气 氛围 中 先打开止水夹，生成的氢气排尽装置中的空气，关闭止水夹，生成的硫酸亚铁被压入氢氧化钠溶液 电解 法 利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，阳极为铁，阴极为石墨 得分速记 防止Fe(OH)2氧化的方法 (1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，排出溶解的氧气。 (2)将盛有氢氧化钠溶液的胶头滴管尖端插入试管里的亚铁盐溶液液面下，再慢慢挤出NaOH溶液。 (3)在亚铁盐溶液上面加保护层，例如苯或植物油等。 (4)充入保护气，如氢气、氮气、稀有气体等。 (5)用铁作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液或NaCl溶液；利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取Fe(OH)2，阴极产生H2，防止Fe(OH)2氧化。 常见的制备Fe(OH)2的装置： 考向1 考查铁及其化合物的性质与应用 例1(2025·上海市上海交通大学附属中高三阶段测试)下列实验操作对应的现象和结论都正确的是___________。 实验操作 现象 结论 A 向食品脱氧剂样品(含还原铁粉)中加入稀硫酸后滴加酸性KMnO4溶液 紫红色褪去 食品脱氧剂样品中含Fe2+ B 向FeSO4溶液中滴入KSCN溶液再滴加H2O2溶液 加入H2O2溶液后溶液变成红色 Fe2+既有氧化性又有还原性 C 向FeCl3溶液中加入铜片 溶液变蓝 金属铁比铜活泼 D 向FeCl3溶液中加入溶液后滴加几滴淀粉溶液 溶液变为蓝色 氧化性：Fe3+＞I2 【变式训练1·变载体】(2025·上海格致中学高一期中)在N2氛围中，FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示。根据实验结果可知图中FeSO4·xH2O中的x= (取整数)。 【变式训练2·变考法】(2025·上海光明中学高一期中)某兴趣小组完成了Fe与水蒸气反应的实验，实验装置如下图所示： (1)在D处玻璃管口点燃生成的气体前，必须对该气体进行的操作是 。 (2)硬质玻璃管中反应的化学方程式： 。 (3)当有8.4g铁粉参加反应时，生成的气体在标准状况下的体积是 L。(要求写出具体计算过程) 【多步骤反应流程工艺流程分析】【变式训练3】(2025·上海复旦大学附中高一期中)小复同学对Fe3O4产生了兴趣，从资料中找到了生产复印用高档铁黑(Fe3O4)的工艺流程图。 【工艺流程】 【查阅资料】 资料一：FeSO4的溶解度如下表所示： 温度 0 10 30 50 60 70 80 90 溶解度水) 14.0 17.0 25.0 33.0 35.3 33.0 30.5 27.0 资料二：得到Fe3O4的反应为Fe(OH)2+ Fe(OH)3=Fe3O4+4H2O (1)溶解时，用50℃~70℃热水的目的是 。 (2)步骤②中，要控制“通一定量空气”的目的是 。步骤②发生的化学方程式为 。 (3)Na2SO4的溶解度曲线如图所示，从滤液中得到Na2SO4固体的操作方法是 、趁热过滤、洗涤、干燥。 (4)请设计实验证明滤液中不含 。 小复同学在实验室模拟上述流程制得了产品铁黑，为测定产品中Fe3O4的含量，进行了如下实验(杂质不溶于稀硫酸)： 已知：(未配平) (5)试剂①是Zn粉。向含Fe2+、Fe3+的酸性溶液中缓慢加入Zn粉，边加边搅拌，当观察到有较多气泡产生时，即停止加入Zn粉。写出该过程依次发生反应的离子方程式 、Zn+2H+=Zn2++H2↑。 (6)当观察到有较多气泡产生时，即停止加入Zn粉，其目的是 。 (7)可替代锌粉作为上述实验中试剂①的是 。 A．Na B．Al C．Fe D．Cu (8)该产品中Fe3O4的质量分数为 。(只列原始计算式，不用化简) 考向2 考查氢氧化亚铁的制备 例2(2025·上海光阳中学高一期中)为了进一步探究铁的氢氧化物的性质，某同学设计了装置用来制备Fe(OH)2并验证其还原性，实验装置如下图所示： (1)仪器X的名称为 ； (2)制备Fe(OH)2：实验开始时先将止水夹a (填“打开”或“关闭”)，从B上口收集，验纯，纯净后 (填“打开”或“关闭”)止水夹a，将A中溶液压入B中进行反应。 (3)验证Fe(OH)2还原性：实验完毕，打开b处止水夹，充入一部分空气，此时B瓶中的现象为 ，发生的反应方程式为 。 (4)下列各图中制备的Fe(OH)2，能较长时间维持白色沉淀的是 (填序号)。 思维建模 Fe(OH)2制备的三种思维方法 (1)有机层覆盖法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。 图1 图2 图3 (2)还原性气体保护法 用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。 (3)电解法 用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖一层苯(或煤油)，如图3所示。 【变式训练1·变考法】关于氢氧化亚铁的制备下列说法不正确的是___________。 A．装置①先加入稀硫酸，后加入氢氧化钠溶液 B．装置②先打开止水夹a，待氢气充满试管B后再关闭止水夹 C．装置③中的阳极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑ D．装置④中的苯是为了隔绝氧气 【逻辑思维与科学建模】【变式训练2】(2025·上海格致中学高一期中)某同学查阅文献后发现，如图所示，通过针筒向清凉冻中依次注射少量氢氧化钠溶液和硫酸亚铁溶液即可制备出氢氧化亚铁并保存较长时间。 (1)查阅资料，清凉冻是一种由植物淀粉或多糖与水形成的可食用的凝胶类食品。验证清凉冻是一种胶体的简单方法是 。 (2)如图所示，再向清凉冻中的氢氧化亚铁注射适量空气，可观察到三色共存的沉淀。该过程中发生的化学方程式为 ，推测最中心C处沉淀的颜色应为 色。 【知识拓展与实验创新】【变式训练3】醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题： (1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是__________，仪器a的名称是___________。 (2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置。打开K1、K2，关闭K3。 ①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为____________________________。 ②同时c中有气体产生，该气体的作用是____________________________________________。 (3)打开K3，关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d，d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是________、________、洗涤、干燥。 (4)指出装置d可能存在的缺点：__________________________________________________。 考向3 考查铁及其化合物的有关计算 例3铁与不同浓度硝酸反应时各种还原产物的相对含量与硝酸溶液浓度的关系如图所示(反应后铁在化合物中的化合价为+3)，下列说法错误的是___________。 A．硝酸的浓度越小，其还原产物氮的价态越低的成分越多 B．硝酸与铁反应往往同时生成多种还原产物 C．硝酸溶液与一定量的铁粉完全反应，得到标况下的体2.24L，则参加反应的硝酸的物质的量为 D．硝酸浓度为时，氧化剂与还原剂的物质的量之比可为 思维建模 数轴法分析铁与稀HNO3反应的产物 【变式训练1·变考法】向500 mL稀硝酸中加入一定质量的铁粉，恰好使铁粉完全溶解，放出NO气体5.6 L(标准状况)，同时溶液质量增加9.3 g。下列判断正确的是_______。 A．原溶液中投入铁粉物质的量是0.25 mol B．原溶液中HNO3的浓度是 2.0 mol·L－1 C．反应后的溶液中还可溶解9.6 g铜 D．反应后的溶液中 c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶2 【变式训练2·变载体】向铁铜合金中加入硝酸溶液恰好完全反应，得到NO2、N2O4、NO混合气体，向反应后溶液中加入2mol/LNaOH溶液，至沉淀恰好完全。若将得到的NO2、N2O4、NO混合气体，与2.24L(标准状况下)O2混合后通入水中恰好被完全吸收生成硝酸。则反应中消耗的NaOH溶液的体积是___________。 A．150mL B．180mL C．200mL D．250mL 【变式训练3·变考法】在铁粉和铜粉的均匀混合物中加入某浓度的硝酸，充分反应，硝酸的还原产物只有NO。当加入硝酸10 mL时，剩余金属1.8 g，生成气体0.224 L；再增加硝酸10 mL时，剩余金属0.96 g，又有0.224 L气体生成；继续增加硝酸10 mL时，金属全部溶解，又有0.224 L气体生成(以上体积均折算为标准状况下)。下列说法不正确的是___________。 A．所加入硝酸的浓度是4 mol/L B．加入硝酸10 mL时，剩余金属为铁和铜 C．共加入硝酸20 mL时，剩余金属只有铜 D．如果在金属混合物中共加入硝酸40 mL时，生成的NO仍是0.672 L(标准状况下) ( ) 考点二 铁及其化合物的转化及应用 知识点1 亚铁盐的性质及应用 1．Fe2＋的氧化性和还原性 (1)含有Fe2＋的溶液呈______色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以____________为主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现为还原性。 (2)Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：____________________________________。 (3)向FeSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液______。反应的离子方程式：________________________。 2．可水解 Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈______性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量______抑制Fe2＋的水解，加少量______防止Fe2＋被氧化。 知识点2 铁盐的性质及应用 1．氧化性 含有Fe3＋的溶液呈______色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S、SO等均表现为______性。 ①Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO等具有较强还原性的离子______大量共存。 ②Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的______，反应的离子方程式为______________________________。 2．易水解 Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于____________较强的溶液中。 (1)利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取____________胶体，反应的化学方程式：____________________________________。 (2)利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH方法除去溶液中的______。 (3)利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的______中，然后再稀释至所需浓度。 ④Fe3＋与HCO、[Al(OH)4]－、CO、ClO－等水解呈碱性的离子______大量共存。 3．特性 含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN时变成______色，含有Fe3＋的盐溶液遇到酚类物质时变成______色。 知识点3 Fe2＋和Fe3＋的检验 1．Fe3＋的检验 (1)观察法：溶液呈______色，证明含有Fe3＋ (2)KSCN法：加入KSCN或其它可溶性硫氰化物溶液，溶液呈______色，证明含有Fe3＋ 离子方程式：Fe3+＋3SCN－===__________________ (3)碱液法：加入氨水或NaOH溶液，有______色沉淀生成，证明含有Fe3＋ 离子方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀) (4)淀粉KI试纸法：能使淀粉KI试纸变______，证明含有Fe3＋ 离子方程式：2Fe3+＋2I－===________________________ (5)⑤铜片法：加入铜片，铜片溶解且溶液变为______色，证明含有Fe3＋ 离子方程式：2Fe3+＋Cu==________________________ 2．Fe2+的检验 (1)观察法：溶液呈______色，证明含有Fe2＋ (2)碱液法：加入氨水或NaOH溶液，产生______色絮状沉淀，迅速变成______色，最终变为______色，证明有Fe2＋ 离子方程式：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀) 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(红褐色沉淀) (3)KMnO4法：加入少量酸性KMnO4溶液，能使KMnO4溶液的______色变浅，证明有Fe2＋ 离子方程式：5Fe2+＋MnO4－＋8H+===5Fe3+＋Mn2+＋4H2O (4)KSCN法：先加入KSCN，溶液______红，再加新制氯水溶液变______色的为Fe2＋ 离子方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3 3．含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验：验Fe2＋和Fe3＋混合溶液时，要分两次分别检验Fe2＋和Fe3＋，检验Fe2＋时要选择酸性____________溶液，检验Fe3＋时最好选____________溶液。 答题模板：将混合溶液分成两份分别于两支试管中，向其中一支试管中加入酸性高锰酸钾溶液，若酸性高锰酸钾紫红色褪去，则说明含有Fe2＋；向另一支试管中加入KSCN溶液，若溶液变红，则说明含有Fe3＋。 得分速记 (1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)，检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。 (2)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，有干扰)。 知识点4 “铁三角”的转化关系及其应用 1．“铁三角”的转化 2．铁及其化合物的转化关系——铁的价类二维图 说明： (1)横向变化体现了同价态____________类别(氧化物、盐、碱)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＋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)纵向变化体现不同价态____________类别之间的转化，主要体现物质的______性或______性。 3)斜向变化体现不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的______性和______性。 3．应用 (1)判断离子共存 ①Fe2＋与NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)发生_________________反应，不能大量共存； ②Fe3＋与S2－、I－、SO发生____________反应，不能大量共存； ③Fe2＋、Fe3＋与HCO、CO等水解相互促进生成______，不能大量共存。 (2)除杂 溶液 杂质 除杂方法 FeCl2 FeCl3 ________________________ FeCl3 FeCl2 ________________________ FeCl2 CuCl2 ________________________ (3)盐溶液的配制与保存 (4)物质的制备 考向1 考查Fe2＋、Fe3＋ 的性质及其检验 例1向FeI2溶液中滴加适量氯水，将反应后溶液分成3份，甲试管中滴加淀粉溶液，乙试管滴加KSCN溶液，丙试管中滴加酸性高锰酸钾溶液，下列说法正确的是___________。 A．若甲试管溶液呈蓝色，则乙试管溶液一定呈血红色 B．若甲试管溶液呈蓝色，则乙试管溶液可能无明显现象 C．乙试管溶液呈血红色，则甲试管溶液不可能呈蓝色 D．甲试管溶液呈蓝色，丙试管中紫红色退去，说明滴加氯水后的溶液中一定存在Fe3＋和Fe2＋ 【变式训练1·变考法】下列有关铁离子及亚铁离子检验的说法正确的是___________。 A．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Fe3＋ B．在溶液中加KSCN，溶液显红色，证明原溶液中有Fe3＋，无Fe2＋ C．证明某溶液只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿色，最后呈红褐色 D．向某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明原溶液中有Fe2＋，无Fe3＋ 【变式训练2·变载体】 (2025·上海市虹口高级中学高三期中考试等级考)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题： (1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是 。 (2)甲组同学取2mLFeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变血红色，说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为________。 A．2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- B．Fe2++Cl2=Fe3++2Cl- C．2Fe2++Cl2=2Fe3++Cl- D．2Fe3++Cl2=2Fe2++Cl- (3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变血红色，煤油的作用是 。 (4)丙组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是 。 【生产生活与学科知识结合】【变式训练2】(2025·上海延安中学高一开学摸底考试)铁元素及其化合物在生活生产中有广泛的用途。回答下列问题： 【工业用途】：FeCl3溶液常被用作蚀刻剂腐蚀印刷电路板：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ (1)在过量FeCl3溶液腐蚀印刷电路板后的溶液中，加入过量铁粉，依次发生 、 两个反应(写离子方程式)，若最后溶液中有固体剩余，则溶液中不可能含有的离子是 ；若铁过量，为了分离和回收铁和铜，不再进行化学反应的简单方法是：利用 。 【药用价值】：铁是人体必需的微量元素，严重缺铁时需要服用补铁剂，已知KSCN中的硫元素为-2价 实验I．检验该补铁剂中铁元素的价态。 (2)把补铁剂碾碎的目的是： 。 (3)Fe2+与H2O2反应的离子方程式为： 。 (4)小史同学猜测深红色溶液③迅速变为无色溶液④的原因，可能是溶液中的与H2O2发生了化学反应。小史同学猜测的理论依据是 。 实验II．测定该补铁剂中铁元素的含量。 (5)易被人体吸收，医生建议在服用该补铁剂时，同时服用维生素C．维生素C的作用是 。 (6)计算每片该补铁剂含铁元素的质量为 g。 实验III．硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上作补血剂，现取27.8gFeSO4·7H2O隔绝空气加热至不同温度，剩余固体的质量变化如下图所示： (7)分析数据，写出90°C残留物的化学式 ；470°C时的固体物质的俗称为 。 考向2 考查“铁三角”的转化及应用 例2(2025·上海文建中学高一期中)“价类”二维图是学习元素及其化合物的重要工具。如图所示是铁及其化合物的“价类”二维图。 (1)铁的原子结构示意图为。 铁元素位于周期表 周期 族。 (2)X、Y分别代表 、 (填名称)；Z在空气中转化为W的化学方程式为 ，反应的现象为： 。 (3)某小组研究FeSO4性质，预测FeSO4能与 发生氧化还原反应(填序号)。 ①NaOH溶液 ②氯水 ③稀盐酸 ④酸性KMnO4溶液 ⑤FeCl3溶液 ⑥碳酸钠 (4)铁盐溶液可用于金属刻蚀。如用FeCl3溶液刻蚀铜制电路板，FeCl3被 (填还原或氧化)为FeCl2，该反应的离子方程式为 。 (5)为检验菠菜中的铁元素，可将菠菜剪碎、研磨、溶解、 ，然后取少许滤液于试管中进行实验。 (6)红热的铁与高温的水蒸气反应，方程式为： 。 (7)高铁酸钠是一种能杀菌、脱色、除臭的新型高效水处理剂。工业上可用NaClO氧化Fe(OH)3的方法制备Na2FeO4，其原理为：3NaClO+2Fe(OH)3+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O，用单线桥法表示该反应的电子转移方向和数目： 。 【变式训练1·变题型】(2025·上海上海中学高一期中)部分含铁物质的分类和相应化合价如图所示，则下列描述错误的是___________。 A．可与反应生成 B．既可被氧化，又可被还原 C．可将加入浓碱液中制得的胶体 D．若将转化为，需要加入一种具有还原性的酸 变式训练2·变载体】元素的“价-类”二维图是学习元素及其化合物相关知识的重要模型，下图是铁元素的“价-类”二维图。 (1)激光打印机的碳粉中含有上述氧化物的化学式为 。反应⑥制备Fe(OH)3胶体结束时的实验现象为 。 (2)上述转化过程可能属于化合反应的是 (填序号)。 (3)试剂X为一种强酸，其溶液可实现反应②，则X的化学式为 ，该反应的离子方程式为 。 (4)碱性条件下利用次氯酸钠可实现反应⑦，反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。 【逻辑思维与科学建模】【变式训练3】(2025·上海复旦大学附中高一期中)铁的化合物在实际中应用广泛，某些物质具有如图所示的转化关系。丙为白色固体，其悬浊液在空气中会迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。请回答下列问题： 已知：A→B表示一定条件下A能一步转化为B，A……B……C表示一定条件下B既能与A又能和C反应。 (1)根据分析可知丙为 (填化学式)；甲可能是 (填标号，下同)，乙可能是 。 ①稀硝酸 ②NaOH溶液 ③SO2 ④HI溶液 (2)春秋初年，我国已掌握了冶铁技术。下列有关铁的化学反应的叙述正确的是_____。 A．加热时，过量Fe与氯气反应生成FeCl2 B．生铁的熔点比纯铁低 C．铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3 D．高温下，铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝 考向3 实验探究铁及其重要化合物的转化关系 例3(2025·上海建平中学高一期中)孕妇在怀孕期间要及时补铁，使用补铁剂和补铁食物是两大主要途径。 【药物补铁】：利用某硫酸厂产生的烧渣(主要含Fe2O3、)制备碳酸亚铁补铁剂的流程如图所示： (1)人体血红蛋白中含铁元素，它能结合氧分子进行输氧，因此血红蛋白中铁的价态为 。 (2)补铁剂药片外层有糖衣包裹，糖衣的作用是 。 (3)“酸溶”时加入的硫酸不宜过是太多，其原因是： 。 (4)“还原”时，加入的FeS2与Fe3+发生2种氧化还原反应： ①14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+ ② 。(用离子方程式表示) (5)“沉淀”时需控制pH值不宜过高，否则生成的FeCO3中可能混有 杂质(写出一种即可)。写出“沉淀”时发生反应的离子方程式： 。 (6) FeCO3浊液若未及时过滤，长时间暴露在空气中会有部分固体表面变为红褐色，同时释放CO2，则与FeCO3反应的物质是 (磌化学式)。 【食物补铁】：某校化学兴趣小组的同学拟通过水煮检验法来探究菠菜中的营养成分。 流程图如下： 已知信息如下： ①菠菜中含有丰富的铁元素，主要以难溶的FeC2O4形式存在，其中铁元素为+2价。 ②赤血盐K3[Fe(CN)6]用于检验Fe2+，产生特征蓝色沉淀。 (7)操作i中起分离作用的仪器名称为 。 (8)溶液A中未能检测出Fe2+的可能原因是 。 (9)部分孕妇使用铁筷子，铁筷子具有毒性，使用要遵守医嘱。常温下将铁筷子放入浓硫酸中进行钝化，如何证明铁筷子已被钝化？请设计实验证明： 。 【变式训练1·变载体】某学习小组探究FeCl3与Na2SO3之间的反应，设计了以下实验。下列说法错误的是___________。 A．Ⅱ中溶液颜色比Ⅰ中更深，是由于Fe3+水解程度增大 B．Ⅲ中有深蓝色沉淀生成，无法证明FeCl3与Na2SO3发生了氧化还原反应 C．从Ⅱ到Ⅳ滴加的溶液可改为0.05mol/L稀硫酸 D．Ⅴ中有大量白色沉淀生成，证明FeCl3能氧化Na2SO3 【变式训练2·变考法】现有下列实验探究摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]的化学性质。 装置 实验 试剂a 现象 ① 紫色石蕊溶液 溶液变红色 ② 过量NaOH溶液 产生白色沉淀 ③ 酸性KMnO4溶液 KMnO4溶液褪色 ④ K3[Fe(CN)6]溶液 产生蓝色沉淀 下列解释相应实验现象的离子方程式错误的是___________。 A．①中溶液变红：NH4++H2O NH3·H2O+H+；Fe3++21H2OFe(OH)2+2H+ B．②中产生白色沉淀：Fe2++NH4++3OH-=Fe(OH)2↓+NH3·H2O C．③中溶液褪色：5Fe2++MnO4-+10H+=2Mn2++5Fe3++5H2O D．④中产生蓝色沉淀：K++Fe2++[ Fe(CN)6]3-= KFe[ Fe(CN)6]↓ 【实验创新与科学探究】【变式训练3】实验小组研究二价铁的还原性，设计如下实验。 序号 实验方案 现象 Ⅰ 现象a：生成白色沉淀，3 min后沉淀基本变为红褐色 Ⅱ 现象b：生成白色沉淀，3 min后沉淀颜色几乎不变 (1)实验所用的FeSO4溶液由Fe2(SO4)3溶液和足量铁粉反应制得，反应的离子方程式是____________________________________________。 (2)实验Ⅰ中沉淀变为红褐色的化学方程式是___________________________。 (3)关于实验Ⅱ中白色沉淀的组成，小组同学展开研究。①已知Fe(HCO3)2在水中不存在。对沉淀组成做出如下假设，请补充完整。 假设a：依据NaHCO3溶液显________性，推测白色沉淀可能为Fe(OH)2； 假设b：白色沉淀可能为________。 ②研究白色沉淀组成的实验如下： ⅰ.取少量白色沉淀，充分洗涤，向其中加入稀硫酸，沉淀完全溶解，产生无色气泡； ⅱ.向所得溶液中滴入KSCN试剂，溶液几乎不变红； ⅲ.向ⅱ溶液中再滴入少量H2O2，溶液立即变为红色。 由此说明，白色沉淀中一定含有______________________________(填离子)。 ③研究过程中发现白色沉淀在空气中久置，最终变为红褐色。则该沉淀比实验Ⅰ中所得的Fe(OH)2________(填“难”或“易”)被空气氧化。 1．(2024·全国新课标卷，3，3分)实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是___________。 A．反应为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 B．酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好 C．用木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 2．(2024·广西卷，1，3分)某小组对Fe2(SO4)3和K3[Fe(CN)6]的性质进行探究： Ⅰ．向少量蒸馏水里滴加2滴Fe2(SO4)3溶液，再滴加2滴KSCN溶液。 Ⅱ．向少量蒸馏水里滴加2滴K3[Fe(CN)6]溶液，再滴加2滴KSCN溶液。 下列说法正确的是___________。 A．实验Ⅰ中继续加入少量K2SO4固体，溶液颜色变浅 B．实验Ⅱ中溶液呈红色 C．KSCN能区分Fe2(SO4)3和K3[Fe(CN)6] D．焰色试验不能区分Fe2(SO4)3和K3[Fe(CN)6] 3．(2024·广东卷，14，3分)部分含或或物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是___________。 A．若a在沸水中可生成e，则a→f的反应一定是化合反应 B．在g→f→e→d转化过程中，一定存在物质颜色的变化 C．加热c的饱和溶液，一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系 D．若b和d均能与同一物质反应生成c，则组成a的元素一定位于周期表p区 4．(2025·上海卷T五)铁红是颜料，什么什么自古以来使用很多的……(题干缺失)。 (1)赭红的主要成分是_______。 A．Fe2S3 B．Fe3O4 C．FeS D．Fe2O3 (2)饱和氯化铁溶液说法正确的是_______。 A．常温显中性 B．加铁粉变红褐色 C．遇沸水后得到胶体 D．加氨水有白色沉淀 (3)有关铁原子说法正确的是_______。(不定项) A．有4个不同能级的电子 B．有5个未成对电子 C．占据15个原子轨道 D．有26种能量不同的电子 (4)加热试管中固体至红热，则_______。(不定项) A．移开酒精灯后固体保持红热 B．S只做还原剂 C．主要产生的气体附产物为SO3 D．最终得到黑色的Fe2S3 (5) [Fe(SCN)(H2O)5]Cl2内界为 ，配体有 种 (6)，加水稀释至体积为原来的2倍，则 。 A．增大 B．不变 C．减小 并用浓度商Q与平衡常数K的大小关系解释原因 。 (7)已知，求FeCl3的分布系数 。 x 1 2 3 4 K 30.2 134.9 97.72 1.02 24 / 24 学科网（北京）股份有限公司 $$