13 第二部分 第3章 第13讲 铁及其化合物的转化与应用(能力课)-【名师导航】2026年高考化学一轮总复习课件（鲁科版）

第3章　物质的性质与转化(1)——金属及其化合物 第13讲　铁及其化合物的转化与应用(能力课) 第二部分　元素及其化合物 1.了解铁元素的“价—类”二维图和铁的三角转化关系。　2.掌握铁及其化合物的化工流程图的分析。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 2 考点一 01 考点二 02 高考真题演练 03 课时分层作业 04 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 3 考点一　铁及其化合物的转化关系 1．铁元素的“价—类”二维图 命题角度1 命题角度2 多维训练 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 4 说明：①横向变化体现同种价态、不同类物质的转化。 ②纵向变化体现不同价态、不同物质之间的转化，发生的是氧化还原反应。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 2．铁的三角转化关系 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 1．(双选)如图为铁元素的“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(　　) 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．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加酸溶解可实 现转化③ √ √ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 CD　[Fe与高温水蒸气反应生成Fe3O4，A错误；FeO在空气中受热转化为Fe3O4，B错误；C、D正确。] 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 2．A、B、C是中学所学过的三种单质，A、B、C及其他物质之间的反应关系如图所示，其中B、D、E、F的水溶液呈酸性。D＋C ―→E＋F且常温下只有B为气态，则A、B、C分别为(　　) A．Fe、Cl2、Cu　　　　 B．Fe、Cl2、H2 C．Cu、Cl2、Fe D．Fe、Cl2、Mg √ A　[B单质水溶液呈酸性，且常温下为气态，则B为Cl2，结合转化关系可推出，A、B、C、D、E、F分别为Fe、Cl2、Cu、FeCl3、CuCl2、FeCl2。] 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 3．常温时，将0.1 mol Fe(NO3)3和2 mol HCl溶于水得2 L混合溶液，然后向该溶液投入m g铁粉使其充分反应后，滴加KSCN溶液不变红色。下列有关说法正确的是(　　) A．由于氧化性Fe3＋>H＋，首先发生的反应是Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ B．当加入16.8 g铁粉时，可生成标准状况下6.72 L 气体 C．在铁粉充分反应后的溶液中，铁元素以Fe2＋和Fe3＋的形式存在 D．m≥28，反应过程中溶液的质量一直在减小 √ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 考点二　化工流程中含铁化合物的制备与回收 含铁化合物的制备与回收化工流程 (1)用废铁屑(含少量SiO2和氧化铁)制取绿矾 命题角度1 命题角度2 多维训练 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 12 (2)用烧渣(主要含FeO、Fe2O3，还有一定量的SiO2)制备绿矾 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 (3)废品中含铁化合物的制备 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 (4)刻蚀印刷电路板废液回收FeCl3和Cu 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 1．利用废铁屑(主要成分为Fe，还含有C、S、P等)制取高效净水剂K2FeO4的流程如图所示： 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 下列说法不正确的是(　　) A．废铁屑在酸溶前可用热的纯碱溶液除去油污 B．步骤②是将Fe2＋转化为Fe(OH)3 D．步骤④中反应能发生的原因是在相同条件下，K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4 √ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 2．某研究性学习小组从刻蚀印刷电路板的废液(含有FeCl2、FeCl3、CuCl2)中回收铜并制备氯化铁晶体，设计流程如下： 下列说法正确的是(　　) A．试剂a是铁，试剂b是稀硫酸 B．操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都用到玻璃棒引流 C．若试剂c是双氧水和盐酸，相应的离子反应为2Fe2＋＋H2O2＋　2H＋===2Fe3＋＋2H2O D．用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2＋ √ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 3．(2025·日照模拟)工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制备颜料铁红(Fe2O3)，具体生产流程如下： 试回答下列问题： (1)滤液X中含有的金属阳离子是________(填离子符号)。 (2)①步骤Ⅱ加入过量铁粉的目的是____________________________ _________________________________________________________。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 ②步骤Ⅲ中可选用________(填标号)调节溶液的pH。 a．次氯酸钙　　　 b．氨水 c．氢氧化钠溶液 d．高锰酸钾溶液 (3)①步骤Ⅳ加入NH4HCO3时的离子方程式为__________________ _________________________________________________________。 ②步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35 ℃以下，其目的是__________ _________________________________________________________。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 ③步骤Ⅳ中FeCO3沉淀完全后，溶液中含有少量Fe2＋，检验Fe2＋的方法是_____________________________________________________　__________________________________________________________。 (4)在空气中煅烧FeCO3生成产品氧化铁的化学方程式为__________　_________________________________________________________。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 高考真题演练 1．(2023·辽宁卷)某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3，已知焙烧后Cr元素以＋6价形式存在，下列说法错误的是(　　) A．“焙烧”中产生CO2 B．滤渣的主要成分为Fe(OH)2 D．淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用 √ 命题角度1 命题角度2 多维训练 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 25 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 2．(2022·山东卷)高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。 物质 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 开始沉淀的pH 1.9 4.2 6.2 沉淀完全的pH 3.2 6.7 8.2 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 下列说法错误的是(　　) A．固体X主要成分是Fe(OH)3和S；金属M为Zn B．浸取时，增大O2压强可促进金属离子浸出 C．中和调pH的范围为3.2～4.2 D．还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成 √ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 D　[CuS精矿(含Zn、Fe元素的杂质)在高压O2作用下，用硫酸浸取，CuS反应产物为CuSO4、S、H2O，Fe2＋被氧化为Fe3＋，然后通入NH3调节溶液pH，使Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀，而Cu2＋、Zn2＋仍以离子形式存在于溶液中，过滤得到的滤渣中含有S、Fe(OH)3；滤液中含有Cu2＋、Zn2＋；然后向滤液中通入高压H2，根据元素活动性：Zn>H>Cu，Cu2＋被还原为Cu单质，通过过滤分离出来；而Zn2＋仍然以离子形式存在于溶液中，再经一系列处理可得到Zn单质。经过上述分析可知固体X主要成分是S、Fe(OH)3，金属M为Zn。D项，在用高压H2还原Cu2＋变为Cu单质时，H2失去电子被氧化为H＋，与溶液中OH－结合形成H2O，若还原时增大溶液的酸度，c(H＋)增大，不利于H2失去电子还原Cu单质，因此不利于Cu的生成，D错误。] 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 3．(2022·湖南卷)为探究FeCl3的性质，进行了如下实验(FeCl3和Na2SO3溶液浓度均为0.1 mol·L－1)。 实验 操作与现象 ① 在5 mL水中滴加2滴FeCl3溶液，呈棕黄色；煮沸，溶液变红褐色 ② 在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴Na2SO3溶液，变红褐色；再滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀 ③ 在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴FeCl3溶液，变红褐色；将上述混合液分成两份，一份滴加 K3[Fe(CN)6]溶液，无蓝色沉淀生成；另一份煮沸，产生红褐色沉淀 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 依据上述实验现象，结论不合理的是(　　) A．实验①说明加热促进Fe3＋水解反应 B．实验②说明Fe3＋既发生了水解反应，又发生了还原反应 C．实验③说明Fe3＋发生了水解反应，但没有发生还原反应 √ 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 4．(2024·新课标卷)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下： 已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10－5 mol·L－1)时的pH： 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 回答下列问题： (1)“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是________________________ _________________________________________________________； “滤渣1”中金属元素主要为____________。 离子 Fe3＋ Fe2＋ Co3＋ Co2＋ Zn2＋ 开始沉淀的pH 1.5 6.9 － 7.4 6.2 沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 (2)“过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是____________________ _________________________________________________________。 取少量反应后的溶液，加入化学试剂________________________检验____________，若出现蓝色沉淀，需补加MnO2。 (3)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为_______________ _________________________________________________________、 _________________________________________________________。 (4)“除钴液”中主要的盐有____________(写化学式)，残留的Co3＋浓度为_________mol·L－1。 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 第3章　物质的性质与转化(1) ——金属及其化合物 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 B　[酸性条件下，NO有氧化性，因此首先发生的反应是Fe＋NO＋4H＋===NO↑＋Fe3＋＋2H2O，然后发生反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，A错误；当加入16.8 g铁粉时，刚好发生上述第一个反应，生成标准状况下6.72 L NO气体，B正确；滴加KSCN溶液不变红色说明溶液中不含Fe3＋，C错误；当恰好第二个反应结束时，根据方程式计算则至少消耗铁16.8 g＋(0.1 mol＋0.3 mol)××56 g·mol－1＝28 g，但反应过程中溶液的质量一直在增大，D错误。] C．步骤③中发生反应的离子方程式为2Fe(OH)3＋3ClO－===2FeO＋3Cl－＋4H＋＋H2O C　[纯碱是强碱弱酸盐，CO水解导致纯碱溶液呈碱性，碱性条件下油污水解生成高级脂肪酸盐和甘油，所以废铁屑在酸溶前可用热的纯碱溶液除去油污，故A正确；NaOH中和过量的酸，Fe2＋被H2O2氧化为Fe3＋，在碱性溶液中将Fe3＋转化为 Fe(OH)3，步骤②的目的是将溶液中的Fe2＋转化为 Fe(OH)3，故B正确；步骤③中发生的反应是在碱性条件下，反应的离子方程式为 2Fe(OH)3＋4OH－＋ 3ClO－===2FeO＋3Cl－＋5H2O，故C错误；步骤④中反应的化学方程式为2KOH＋Na2FeO4===K2FeO4＋2NaOH，溶解度大的能转化为溶解度小的物质，反应能发生的原因是K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小，故D正确。] C　[由最终得到FeCl3及流程图知试剂b为盐酸，若用硫酸，则会引入杂质SO，A错误；操作Ⅰ、Ⅱ为过滤，需用玻璃棒引流液体，操作Ⅲ涉及蒸发操作，需用玻璃棒搅拌，防止液体飞溅，B错误；H2O2可将Fe2＋氧化为Fe3＋，根据电荷守恒添加H＋配平，相应离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，C正确；溶液W中过量的盐酸与KMnO4也反应，故此处不能用KMnO4检验Fe2＋，D错误。] 答案：(1)Fe2＋、Fe3＋ (2)①将Fe3＋全部还原为Fe2＋　②b (3)①Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O ②防止NH4HCO3受热分解，减少Fe2＋的水解 ③取少量溶液，加入硫氰酸钾溶液，不显红色，然后滴加氯水，溶液变为红色 (4)4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2 C．滤液①中Cr元素的主要存在形式为CrO B　[“焙烧”的工序中，C元素转化成CO2，A说法正确；“焙烧”工序中有氧气参与，Fe元素应以高价态形式存在，故滤渣的主要成分为Fe(OH)3，B说法错误；滤液①中溶液环境为碱性，故Cr元素的主要存在形式为CrO，C说法正确；淀粉水解生成具有还原性的葡萄糖，葡萄糖将CrO还原为 Cr(OH)3，在“转化”过程中起还原作用，D说法正确。] D．整个实验说明SO对Fe3＋的水解反应无影响，但对还原反应有影响 D　[实验①中煮沸后溶液变红褐色[Fe(OH)3胶体]，说明加热促进 Fe3＋水解反应，A项正确；实验②中溶液变红褐色，说明生成了Fe(OH)3胶体，Fe3＋发生了水解反应，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中存在Fe2＋，Fe3＋发生了还原反应，B项正确；实验③中溶液变红褐色，说明Fe3＋发生了水解反应，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，无蓝色沉淀生成，说明Fe3＋没有发生还原反应，C项正确；实验①中煮沸后溶液变红褐色，实验③中溶液直接变红褐色，说明SO对Fe3＋的水解反应有影响，D项错误。] 解析：(1)在原料预处理过程中，粉碎固体原料能增大固体与液体的接触面积，从而加快酸浸的反应速率，提高浸取效率。(2)由题表中数据可知，当Fe3＋完全沉淀时，Co2＋未开始沉淀，而当Fe2＋完全沉淀时，Co2＋已有一部分沉淀，因此为了除去溶液中的铁元素且Co2＋不沉淀，应先将Fe2＋氧化为Fe3＋再调节pH使Fe3＋完全沉淀，则MnO2的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋。常用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2＋，若生成蓝色沉淀，则说明溶液中仍存在Fe2＋，需补加MnO2。(3)由流程分析可知，该过程发生两个氧化还原反应，结合电子守恒、电荷守恒和原子守恒可写出两个离子方程式：3Co2＋＋MnO＋7H2O === 3Co(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋、3Mn2＋＋2MnO＋2H2O=== 5MnO2↓＋4H＋。(4)由流程分析可知，“除钴液”中含有的金属阳离子主要是Zn2＋和K＋，而阴离子主要是“酸浸”步骤引入的SO，因此其中主要的盐有ZnSO4和K2SO4。当Co3＋恰好完全沉淀时，溶液中c(Co3＋)＝1.0×10－5 mol·L－1，此时溶液pH＝1.1，即c(OH－)＝10－1.1 mol·L－1，则c(OH－)＝＝10－12.9 mol·L－1，则 Ksp[Co(OH)3]＝1.0×10－5×(10－12.9)3＝10－43.7。“除钴液”的pH＝5，即c(H＋)＝ 10－5 mol·L－1，则 c(OH－)＝＝10－9 mol·L－1，此时溶液中 c(Co3＋)＝＝ mol·L－1＝10－16.7 mol·L－1。 答案：(1)增大固液接触面积，增大酸浸速率，提高浸取效率　Pb　(2)将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，以便在调pH时除去铁元素　K3[Fe(CN)6]　Fe2＋ (3)3Co2＋＋MnO＋7H2O===3Co(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋　3Mn2＋＋2MnO＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋　(4)ZnSO4、K2SO4　10－16.7 $$