第3章 第1节 第3课时 铁及其化合物的转化关系 （Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中化学必修第一册（人教版）Ⅱ

本讲义聚焦铁及其化合物的转化关系核心知识点，以“价—类”二维图为学习支架，系统梳理铁元素不同价态（0、+2、+3）与物质类别（单质、氧化物、碱、盐）间的转化规律，涵盖复分解反应（如Fe₂O₃与酸反应）和氧化还原反应（如Fe²⁺与Fe³⁺转化），构建物质性质与反应原理的关联脉络。 该资料特色在于融合化学观念与科学探究，通过“价—类”二维图模型帮助学生形成物质转化认知，设计Fe(OH)₂氧化变色等实验培养科学探究能力，结合印刷电路板腐蚀等工业案例渗透科学态度与责任。题点训练兼顾基础与应用，课中辅助教师高效授课，课后助力学生强化知识理解与查漏补缺。

第3课时　铁及其化合物的转化关系 新知探究(一)——利用“价—类”二维图认识铁及其化合物的转化关系 导学设计 　　化学小组绘制了铁及其化合物的“价—类”二维图，并表示各物质之间的转化关系，示例如下： 1.写出不同类别含铁物质之间转化的离子(化学)方程式。 (1)Fe2O3→Fe3+→Fe(OH)3→Fe3+ 离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)Fe→Fe2+→Fe3+→Fe2+ 离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)Fe(OH)2→Fe(OH)3 化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  提示：(1)Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O Fe3++3OH-==Fe(OH)3↓ Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2O (2)Fe+2H+==Fe2++H2↑ 2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-(或2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2O) Fe+2Fe3+==3Fe2+(或2Fe3++Cu==Cu2++2Fe2+等) (3)4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2.铁及其化合物之间存在两种转化关系。 (1)含有相同价态铁元素的物质之间的转化，可以借助　　　　　　反应等实现。  (2)含有不同价态铁元素的物质之间的转化，可以借助　　　　　　反应实现。  提示：(1)复分解　(2)氧化还原 [系统融通知能] 铁及其化合物的“价—类”二维图分析 (1)横向变化体现同价态不同类别(氧化物、碱、盐)之间的转化。 (2)纵向变化体现不同价态同类别物质之间的转化，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、不同类别之间物质的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。 [题点多维训练] 1.以化合价为纵坐标，物质类别为横坐标的图像称为“价—类”二维图，在地壳中的含量仅次于铝，居第四位的元素“价—类”二维图如图所示，下列说法错误的是 (　 ) A.a与水在常温下几乎不发生反应，但在高温下可发生置换反应 B.b和c可分别与水发生反应生成e和d C.e在潮湿的空气中容易转变为d D.h的某种盐是具备净水和消毒双重功能的水处理剂 解析：选B　根据“价—类”二维图可知a为Fe，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(Fe)，FeO、Fe2O3与水均不反应，B错误。 2. [双选]如图是部分含铁粒子的“价—荷”二维图。下列推断不合理的是 (　 ) A.在酸性环境中，Fe(OH)3可以变成b B.通过化合反应和置换反应均可使Fe变成a C.氯水不可以实现a向b的转化 D.若将高铁酸根离子(Fe)填入图中，应该填在c的位置 解析：选CD　酸性环境下，Fe(OH)3能够与H＋反应生成Fe3＋和水，故A正确；铁与Fe3＋化合得到Fe2＋，铁与H＋发生置换反应得到Fe2＋，所以通过化合反应和置换反应均可使Fe变成a，故B正确；氯水中含有氯气，能够将Fe2＋氧化生成Fe3＋，故C错误；高铁酸根离子中铁元素为＋6价，与c位置不符，故D错误。 3.印刷电路板(PCB)是用腐蚀液(FeCl3溶液)将覆铜板上的部分铜腐蚀而制得。一种制作PCB并将腐蚀后废液(金属离子主要含Fe3+、Cu2+、Fe2+)回收再生的流程如下。 (1)腐蚀池中发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。　　　　　  (2)上述各池中，没有发生化学变化的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　池。  (3)置换池中发生反应的离子方程式有　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　。  (4)向再生池中通入Cl2可以使废液再生，离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；  工业上通常用双氧水代替Cl2，这样做的优点是　　　　　　　　　　　　　　。  解析：(1)腐蚀池中铜和FeCl3反应生成FeCl2、CuCl2，发生反应的离子方程式是Cu+2Fe3+==Cu2++2Fe2+。(2)题述各池中，沉降池中没有生成新物质，没有发生化学变化。(3)置换池中加入过量Fe粉，Fe和FeCl3反应生成FeCl2，Fe和CuCl2反应生成FeCl2和Cu，发生反应的离子方程式有Fe+2Fe3+==3Fe2+、Fe+Cu2+==Fe2++Cu。(4)向再生池中通入Cl2，Cl2把FeCl2氧化为FeCl3，离子方程式是2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-；工业上通常用双氧水代替Cl2，氯气有毒，双氧水无毒，优点是避免有毒气体污染环境。 答案：(1)Cu+2Fe3+==Cu2++2Fe2+　(2)沉降 (3)Fe+2Fe3+==3Fe2+　Fe+Cu2+==Fe2++Cu　(4)2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-　避免有毒气体污染环境 4.铁及其化合物之间的相互转化可用下式表示： Fe2+Fe3+Fe (1)Fe与过量盐酸反应可以制取FeCl2，若用反应所得的酸性溶液，实现上述①④的转化，要求产物纯净，可分别选用　　　　(填字母)。  a.Cl2 b.Fe c.Cu d.KMnO4 (2)如下化学方程式中： Fe2O3+3NaClO+4KOH2K2FeO4(高铁酸钾)+3NaCl+2H2O ①Fe2O3是　　　　，具有　　　　性。  ②用单线桥表示该反应的电子转移情况。 ③每转移12 mol电子可生成　　　 mol K2FeO4。  答案：(1)a、b　(2)①还原剂　还原 ②2K2FeO4(高铁酸钾)+3NaCl+2H2O　③4 新知探究(二)——通过实验融通铁及其化合物的相关性质 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.铁单质的还原性 实验 现象 化学方程式 在一支试管中加入2 mL CuSO4溶液，再将一段铁丝放入CuSO4溶液中。过一会儿，取出铁丝 铁丝表面有红色固体析出 CuSO4+Fe==FeSO4+Cu 2.铁盐的氧化性 实验 现象 化学方程式或 离子方程式 取3 mL FeCl3稀溶液加入试管中，加入几小块铜片，振荡 铜片被腐蚀，溶液由棕黄色变为蓝绿色 Cu+2FeCl3==2FeCl2 +CuCl2 在一支盛有3 mL水的试管中滴加几滴FeCl3稀溶液，再滴加3滴KI溶液 溶液由淡黄色变成棕色，然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液，溶液变蓝 2Fe3++2I-==2Fe2++I2 3.亚铁盐的氧化性和还原性 实验 现象 化学方程式 取3 mL FeCl2溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡 溶液变为无色 FeCl2+Zn==ZnCl2+Fe 在一支试管中加入少量酸性KMnO4溶液，然后向试管中加入少量FeSO4溶液，观察溶液的颜色变化。当溶液紫红色褪去时，再滴加2滴KSCN溶液 溶液变红色 10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4==5Fe2(SO4)3+2MnSO4+8H2O+K2SO4、Fe2(SO4)3+6KSCN==2Fe(SCN)3+3K2SO4 [题点多维训练] (2025·福建龙岩期末)某学习小组欲探究氯气与铁的反应及产物中铁元素的价态，设计并实施了以下实验： 已知：FeCl3的熔点为306 ℃，沸点为315 ℃，易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气里的水分而潮解。 Ⅰ.氯气与铁的反应 按如图连接装置并进行制备实验。 (1)按上图连接好装置，在进行　　　　　　　　　操作后，在各仪器中装入对应的试剂；开始反应时，应先点燃　　　装置的酒精灯(填“A”或“D”)。  (2)写出A中反应的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)装置B的作用是　　　　　　　　　　　　　。F应连接的装置是　　　　(选择其中一个装置，填相应的字母)。  Ⅱ.产物中铁元素价态探究 反应结束后，将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡)，充分反应后，该小组设计了以下实验探究产物中铁元素的价态。 (4)步骤ⅱ添加的试剂X为　　　　　　　　。  (5)步骤ⅲ中所发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析：本实验的目的探究氯气与铁的反应及产物；首先利用浓盐酸和二氧化锰共热制取氯气，生成的氯气中混有HCl气体，可用饱和食盐水除去，之后用浓硫酸干燥，通入硬质玻璃管中与铁粉反应，产物在收集器中冷凝，三氯化铁易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气中的水分而潮解，所以收集之后需要连接干燥管防止空气中的水蒸气进入。(1)一套装置组装完后首先应该进行装置气密性检查；装置中含有空气，首先应该用氯气排出装置中的空气，则应先点燃A装置的酒精灯；(2)装置A中浓盐酸和二氧化锰加热反应制备氯气，离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；(3)由分析可知，装置B的作用是除去氯气中的HCl气体；在反应结束后要防止氯气进入空气中，同时产品应具有吸水性，防止空气中的水蒸气进入装置E中，则F应连接的装置是c；(4)试剂X可以检验三价铁，则试剂X为KSCN溶液或硫氰化钾溶液；(5)步骤ⅲ二价铁被氧化为三价铁，离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2O。 答案：(1)装置气密性检查　A (2)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O (3)除去氯气中的HCl气体　c (4)KSCN溶液或硫氰化钾溶液 (5)2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2O [课时跟踪检测] 一、选择题　　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.向某溶液中加入含Fe2+的溶液后，无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后，混合溶液变成红色，则下列结论错误的是 (　 ) A.该溶液中一定含有SCN- B.氧化性：Fe3+>Cl2 C.Fe2+与SCN-不能形成红色物质 D.Fe2+被氧化为Fe3+ 解析：选B　溶液中的Fe2+与加入的新制氯水发生反应：2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-，故氧化性：Fe3+<Cl2；能使含Fe3+的溶液变为红色，说明原溶液中一定含有SCN-；因原溶液中加入含Fe2+的溶液后，无明显变化，说明Fe2+与SCN-不能形成红色物质。 2.(2025·合肥期末)铁元素是人体重要的微量元素，参与人体血红蛋白的形成，Fe2+易被人体吸收，下列有关铁及其化合物的说法中正确的是 (　 ) A.缺铁性贫血症可以服用维生素C将难吸收的Fe3+还原为Fe2+，促进铁元素的吸收 B.高温下红热的铁与水蒸气反应，可得到红色的氧化铁 C.将过氧化钠投入氯化亚铁溶液中，最终生成白色沉淀 D.FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3 解析：选A　维生素C具有还原性，将难吸收的Fe3+还原为Fe2+，促进铁元素的吸收，可以治疗缺铁性贫血症，故A正确；高温下红热的铁与水蒸气反应，可得到黑色的四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，故B错误；Na2O2与水反应生成氢氧化钠和O2，且Na2O2具有强氧化性，所以将过氧化钠投入氯化亚铁溶液中，最终生成红褐色沉淀Fe(OH)3，故C错误；FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe3O4，故D错误。 3.下列反应不涉及铁元素价态变化的是 (　 ) A.用铁粉除去FeCl2溶液中的少许FeCl3杂质 B.铁在氧气中燃烧 C.氢氧化亚铁是白色固体，在空气中会迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 D.氢氧化铁受热分解 解析：选D　铁粉可将Fe3+还原为Fe2+，Fe元素的价态发生了变化，A不符合题意；Fe在氧气中燃烧，生成Fe3O4，Fe元素的价态发生了变化，B不符合题意； Fe(OH)2具有还原性，在空气中发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3，Fe元素的价态发生了变化，C不符合题意；Fe(OH)3受热分解：2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O，Fe元素的价态没有发生变化，D符合题意。 4.(2025·黄冈高一期末)利用如图所示的“价—类”二维图，可以从不同角度认识含铁元素物质的性质及转化关系。图中各字母表示含铁元素的物质，下列说法正确的是 (　 ) A.a与水蒸气在高温下反应生成c B.a在氯气中燃烧生成g C.a与盐酸反应生成g D.实验室制备d的操作如图，可以较长时间看到白色沉淀 解析：选B　铁在高温下与水蒸气反应可生成Fe3O4和氢气，不能生成Fe2O3，故A错误；铁在氯气中燃烧生成FeCl3，故B正确；铁与盐酸反应生成FeCl2和氢气，故C错误；用如图操作制备Fe(OH)2，在常温下Fe(OH)2能与氧气、水发生反应生成Fe(OH)3，不能较长时间看到白色沉淀，故D错误。 5.(2025·鄂尔多斯高一期末)某兴趣小组探究用氢气和碳酸亚铁制取铁粉并检验反应产物，实验装置如图。下列说法不正确的是 (　 ) A.通过调节分液漏斗的活塞以控制产生H2的快慢 B.装置①的作用是干燥氢气 C.装置②、③中的试剂可分别是无水硫酸铜、无水氯化钙 D.无需加装置③ 解析：选D　X装置为Zn和稀硫酸发生置换反应制备H2的装置，分液漏斗可调节稀硫酸的滴入速率从而控制H2产生的快慢，故A正确；装置①盛有浓硫酸干燥H2，防止水对后面产物的检验产生干扰，故B正确；②为检验产物H2O的装置，可盛装白色的无水硫酸铜固体，装置③的主要目的是吸收H2O并防止④中的H2O进入装置②中造成干扰，不能去掉，试剂可以是无水CaCl2或无水硫酸铜，但碱石灰会吸收CO2，不能选碱石灰，故C正确，D错误。 6.在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量之比为3∶2∶1，现加入适量铁粉，使溶液中三种离子的物质的量之比变为1∶2∶4，则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为 (　 ) A.2∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4 解析：选C　根据三种离子物质的量的变化可知，Cu2+没有参加反应，则反应的离子方程式为2Fe3++Fe==3Fe2+，设溶液中Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol，根据离子方程式可知Fe3+的物质的量减少2 mol，则需消耗1 mol铁粉，故参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为1∶3，C正确。 7.(2025·石家庄期末)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中，加入100 mL 1 mol·L-1盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224 mL(标准状况)的气体，所得溶液中加入KSCN溶液未出现红色，那么，若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，所得铁的质量为 (　 ) A.11.2 g B.5.6 g C.2.8 g D.无法计算 解析：选C　用盐酸溶解后，得到的产物加 KSCN 溶液，无红色出现，说明得到的产物是氯化亚铁，即混合物中的铁元素全在氯化亚铁中，盐酸的物质的量为1 mol·L-1×0.1 L=0.1 mol，根据氯元素守恒，则n(Fe)=n(FeCl2)=×n(HCl)=0.05 mol，则混合物中Fe元素的质量为m(Fe)=0.05 mol×56 g·mol-1=2.8 g，若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是2.8 g。 8.(2025·山东聊城高一期末)利用废旧镀锌铁皮制备Fe3O4胶体粒子的流程图如图，已知：Zn溶于强碱时生成可溶于水的[Zn(OH)4]2-。下列有关说法正确的是 (　 ) A.Fe3O4是碱性氧化物，是具有磁性的黑色晶体 B.滤液中存在的离子有Na+、[Zn(OH)4]2-、OH- C.“酸溶”的离子方程式为Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2O D.“氧化”的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+ 解析：选B　Fe3O4是一种复杂的化合物，是具有磁性的黑色晶体，故A错误；Zn溶于强碱时生成可溶于水的[Zn(OH)4]2-，Fe与NaOH溶液不反应，则滤液含过量NaOH，存在的离子有Na+、[Zn(OH)4]2-、OH-，故B正确；“酸溶”的离子方程式为Fe+2H+==Fe2++H2↑，故C错误；由流程可知，过氧化氢只氧化部分亚铁离子，故D错误。 二、非选择题 9.(12分)(2025·天津高一期末)含铁元素的部分物质的类别及铁元素价态的关系如图所示。 回答下列问题： (1)Fe可与稀HNO3发生反应，生成Fe(NO3)3、NO气体和水。写出该反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)利用废铁屑(杂质不溶于酸)制备X。 ⅰ.取a g废铁屑溶于过量稀硫酸中，过滤 ⅱ.向滤液中加入足量氯水 ⅲ.再加入过量的氢氧化钠溶液，有沉淀Y生成 ⅳ.过滤，加热沉淀Y至质量不再发生变化，得到b g固体X ①步骤ⅱ中氯水的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②沉淀Y的颜色为　　　　。  ③该废铁屑中铁元素的质量分数为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)写出图中Z转化为Y的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)制作广告牌时，用FeCl3溶液刻蚀不锈钢，该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  可与FeCl3溶液发生反应，使溶液变红的试剂是　　　　　　　　(填名称)。  (5)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色净水剂，主要用于饮用水处理。工业上制备高铁酸钠的原理为3NaClO+Fe2(SO4)3+10NaOH==2Na2FeO4+3NaCl+3Na2SO4+5H2O。 ①每生成1 mol Na2FeO4时转移电子的数目为　　　　　。  ②高铁酸钠可用作净水剂的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析：(1)Fe可与稀HNO3发生反应，生成Fe(NO3)3、NO气体和水，反应的化学方程式为Fe+4HNO3==Fe(NO3)3+NO↑+2H2O。 (2)①步骤ⅱ中氯水的作用是氧化亚铁离子生成铁离子。②分析可知沉淀Y为Fe(OH)3，是红褐色沉淀。③固体X为Fe2O3，该废铁屑中铁元素的质量分数为×100%=×100%。 (3)图中Z转化为Y的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3。 (4)制作广告牌时，用FeCl3溶液刻蚀不锈钢，该反应的离子方程式为2Fe3++Fe==3Fe2+，可与FeCl3溶液发生反应，使溶液变红的试剂是硫氰酸钾溶液。(5)根据反应可知，生成2 mol Na2FeO4，转移电子为6 mol，每生成1 mol Na2FeO4时转移电子的数目为3NA。②高铁酸钠可用作净水剂的原因是高铁酸钠被还原后的产物Fe3+能发生水解反应生成氢氧化铁胶体，氢氧化铁胶体具有吸附性。 答案：(1)Fe+4HNO3==Fe(NO3)3+NO↑+2H2O　(2)①氧化亚铁离子生成铁离子　②红褐色　③×100%　(3)4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3　(4)2Fe3++Fe==3Fe2+ 硫氰酸钾溶液　(5)①3NA　②高铁酸钠被还原后的产物Fe3+能发生水解反应生成氢氧化铁胶体，氢氧化铁胶体具有吸附性 10.(12分)一定量的铁粉在氯气中充分燃烧后，将所得固体完全溶于稀盐酸，制得溶液A。 (1)铁在氯气中燃烧的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)推测溶液A中可能含有的金属阳离子：①只有Fe3+；②只有Fe2+；③　　　　　　　　　　。甲同学为探究溶液的组成，实验如下：  实验步骤 实验现象 实验结论及反应的 离子方程式 取少量溶液A置于试管中，加入KSCN溶液 　　　　  假设②不成立，假设①或③成立；反应的离子方程式是　　　　　  (3)乙同学继续探究溶液A的组成。 查阅资料：16HCl+2KMnO4==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O 实验过程：另取少量溶液A置于试管中，逐滴加入酸性KMnO4溶液，充分振荡，KMnO4溶液紫色褪去。 实验结论：　　　　　(填字母)。  a.可能有Fe2+　b.可能无Fe2+　c.一定有Fe2+ 根据你选择的实验结论，简述理由：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析：(1)铁在氯气中燃烧生成氯化铁，该反应的化学方程式为2Fe+3Cl22FeCl3。 (2)Fe3+可以和铁单质反应生成Fe2+，Fe3+具有氧化性，Fe2+既有氧化性又有还原性，氯气具有强氧化性，与铁反应生成Fe3+。将一定量的铁粉在氯气中充分燃烧后所得固体完全溶于稀盐酸，假如铁粉剩余，在所得溶液中铁粉可以把Fe3+还原为Fe2+，所以在溶液中可能含有的金属阳离子为①Fe3+、②Fe2+、③Fe3+和Fe2+。在溶液中检验Fe3+常使用KSCN溶液，因假设②不成立，说明溶液中至少含有Fe3+，所以加入KSCN溶液后溶液变为红色。 (3)向溶液A中加入酸性高锰酸钾溶液时，酸性高锰酸钾溶液可以氧化Fe2+，也可以氧化Cl-，故不能确定溶液中是否含有Fe2+。 答案：(1)2Fe+3Cl22FeCl3 (2)③含有Fe3+和Fe2+ 实验现象 实验结论及反应的离子方程式 溶液呈红色 Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3 (3)a　因为还原性Fe2+>Cl-，逐滴加入的酸性KMnO4溶液先将Fe2+氧化，从而使KMnO4紫色褪去，故可能含有Fe2+(或b　溶液中可能无Fe2+，加入的酸性KMnO4溶液将Cl-氧化，从而使KMnO4紫色褪去) 11.(15分)(2025·安徽安庆开学考试)研究性学习小组对Fe及其化合物的相关性质进行探究。 探究一：设计如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验(夹持仪器略)。 (1)A中加入碎瓷片的目的是　　　　　　。  (2)硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)装置D的作用是　　　　　　　　　　　　　。  探究二：确定探究一反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分。 (4)将硬质玻璃管中反应后的固体混合物全部取出置于烧杯中，加入足量的盐酸溶解并过滤，进行如下实验，请将下表补充完整： 步骤 现象 解释(用离子 方程式表示) 结论 Ⅰ.取少量滤液，滴加 KSCN 溶液 溶液不变红，为浅绿色 Fe3O4+8H+==Fe2++2Fe3++4H2O ①　　　　　　　　　　　　　。  滤液中的阳离子为 ③　　　　  Ⅱ.取少量滤液，滴加 NaOH 溶液 刚开始无明显现象，一段时间后先出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 ②　　　　　　。  Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓(白色)； 4Fe(OH)2+2H2O+O2==4Fe(OH)3 　探究三：利用如图所示装置制备Fe(OH)2。 (5)试剂X可选用植物油，其主要作用是　　　　　。  (6)实验开始时，打开分液漏斗塞子，关闭K3，依次打开K1、K2的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  一段时间后关闭K1，打开K3，可观察到的现象是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析：装置A提供水蒸气，给液体加热时容易发生暴沸现象，加入碎瓷片可防止暴沸；装置B中铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，碱石灰吸收水蒸气起到干燥氢气的作用，装置E中氢气还原黑色的氧化铜，反应生成红色的铜单质和水；(1)液体加热时很容易发生暴沸，加入碎瓷片是为了防止暴沸；(2)硬质玻璃管中是铁和水蒸气发生反应，化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；(3)装置E中为氢气还原氧化铜的反应，需要通入干燥洁净的氢气，所以装置D中碱石灰的作用是除去氢气中混有的水蒸气；(4)向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变红色，溶液中不存在铁离子，说明铁过量，生成的铁离子被铁还原生成亚铁离子，反应的离子方程式为2Fe3++Fe==3Fe2+；取样，滴加NaOH溶液，刚开始无明显现象，说明盐酸过量，首先发生中和反应，反应的离子方程式为H++OH-==H2O，根据离子方程式可知，有氢氧化亚铁沉淀生成，又因为氢氧化亚铁易被氧化，所以实验现象是一段时间后先出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，根据以上分析可知反应后的溶液中阳离子为H+、Fe2+；(5)试剂瓶中为NaOH，根据题意知此试剂瓶中发生的反应应该是生成氢氧化亚铁的反应，氢氧化亚铁很容易被氧化，所以需要用植物油隔绝空气，防止氢氧化亚铁被氧化；(6)因为氢氧化亚铁很容易被氧化，所以装置中不能存在空气，利用硫酸与铁粉反应生成的氢气先把装置中的空气从K1处的导管排出；待排尽空气后关闭K1，打开K3，锥形瓶中生成的氢气使瓶内压强增大，会把生成的硫酸亚铁溶液沿导管压入试剂瓶中与氢氧化钠反应，现象为2中浅绿色溶液流入3中，3中析出白色沉淀。 答案：(1)防止暴沸 (2)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 (3)除去氢气中混有的水蒸气 (4)①2Fe3++Fe==3Fe2+ ②H++OH-==H2O　③H+、Fe2+ (5)隔绝空气　(6)利用Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置中的空气排出　2中浅绿色溶液流入3中，3中析出白色沉淀 学科网（北京）股份有限公司 $$