12 第二部分 第三章 第12讲 铁及其化合物的转化及应用(能力课)-【名师导航】2026年高考化学一轮总复习课件（人教版）

第三章　金属及其化合物 第12讲　铁及其化合物的转化及应用(能力课) 第二部分　元素及其化合物 1.根据化合价的变化理解铁及其化合物的转化。 　2.掌握铁及其化合物的化工流程及物质制备。 第三章　金属及其化合物 2 考点一 01 考点二 02 高考真题演练 03 课时质量评价 04 第三章　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 第三章　金属及其化合物 4 (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)纵向变化体现了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)斜向变化体现了不同价态、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。 第三章　金属及其化合物 2．铁的三角转化关系 第三章　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(　　) 第三章　金属及其化合物 √ 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 D．由图可预测:高铁酸盐(Fe)具有强氧化性,可用于消毒,Fe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 CD　[A.Fe与H2O(g)在高温条件下，发生反应生成Fe3O4，错误；B.FeO在空气中加热转化为Fe3O4，错误；C、D正确。] √ 第三章　金属及其化合物 √ 2．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是(　　) A．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋ B．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋ C．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋ D．若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋ 第三章　金属及其化合物 D　[氧化性Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋，加入铁粉后有固体剩余，Fe3＋一定不存在；若剩余固体全部都是Cu，溶液中还可能有Cu2＋，也可能恰好被完全置换；若剩余固体是Cu和Fe，则溶液中不可能有Cu2＋和Fe3＋。] 第三章　金属及其化合物 3．化合物X由4种元素组成。某兴趣小组按如下流程进行实验： 实验Ⅰ 第三章　金属及其化合物 实验Ⅱ 第三章　金属及其化合物 请回答下列问题： (1)组成X的元素有________；X的化学式为________。 (2)溶液C中溶质的成分是_____________________________________ ____________________________________(用化学式表示)； 根据C→D→E的现象，给出相应微粒与阳离子结合由弱到强的排序：_____________________________________________________。 (3)X与足量Na反应生成固体F的化学方程式是___________________ _________________________________________________________。 第三章　金属及其化合物 解析：(1)C→D→E的现象说明X中含有Fe3+,结合固体F与水反应生成0.56 g固体H知,固体H为Fe,根据元素守恒得X中n(Fe3+)= =0.01 mol。白色沉淀B为BaSO4,说明X中含有S,且n(S) ==0.02 mol。2.49 g X中除Fe、S、O外,第四种元素的质量为2.49 g-0.56 g-0.02 mol×96 g·mol-1=0.01 g,结合化合物中各元素正、负化合价代数和为0,知第四种元素为H,且n(H+)=0.01 mol。X中n(Fe3+)∶n(H+)∶n(S)=0.01 mol∶0.01 mol∶0.02 mol=1∶1∶2,故X的化学式为FeH(SO4)2。(2)考虑到FeCl3溶于水时会电离为Fe3+ 第三章　金属及其化合物 和Cl-,且Fe3+在溶液中以水合铁离子形式存在,由FeCl3→Fe(H2O→ Fe(SCN)3→Fe(OH)3知相应微粒与Fe3+的结合能力:Cl-<H2O<SCN-<OH-。(3)依题意,FeH(SO4)2与足量金属Na反应生成的固体F溶于水得到Fe和不含S的溶液G,Na具有强还原性,说明X中的S被Na还原,还原产物应为Na2S,X中+1价的氢元素被Na还原为H2,结合元素守恒和电子守恒可写出X与Na反应的化学方程式。 第三章　金属及其化合物 答案：(1)Fe、S、O、H　FeH(SO4)2 (2)FeCl3、HCl、BaCl2　Cl－、H2O、SCN－、OH－ 第三章　金属及其化合物 4．高铁酸钠(Na2FeO4)为紫色固体，易溶于水，微溶于NaOH溶液，具有强氧化性，可以杀菌消毒，是一种新型、高效、多功能的水处理剂。某化学实验小组利用NaClO在碱性介质中与FeCl3溶液的反应制备Na2FeO4并探究其性质，实验装置如图所示。 第三章　金属及其化合物 请回答下列问题： (1)若去掉装置乙，其不足之处为______________________________ ___________________________________________________________。 (2)当装置丁中出现________现象时， 关闭K1；此时向装置丙中加入FeCl3溶液。 (3)装置丙中生成Na2FeO4的离子方程式为______________________。 (4)反应后，向装置丙中加入饱和的________(填化学式)溶液，析出紫色晶体，过滤、洗涤、干燥。 第三章　金属及其化合物 (5)取少量Na2FeO4晶体加入浑浊的泥浆水中，泥浆水很快澄清，同时产生气体。请结合化学方程式分析Na2FeO4的净水原理：_______ ____________________________________________________。 答案：(1)挥发出的氯化氢与氢氧化钠溶液反应，干扰Na2FeO4的制备　(2)溶液变为红色 (3)3ClO-+2Fe3++10OH- 2Fe+3Cl-+5H2O　(4)NaOH　 (5)Na2FeO4与水反应生成氢氧化铁胶体和氧气：4Na2FeO4＋10H2O ===4Fe(OH)3(胶体)＋3O2↑＋8NaOH，氢氧化铁胶体能吸附水中的泥浆达到净水的作用 第三章　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示例 1.用烧渣(主要含FeO、Fe2O3,还有一定量的SiO2)制备绿矾 命题角度1 命题角度2 多维训练 第三章　金属及其化合物 20 2.废品中含铁化合物的制备 第三章　金属及其化合物 3.刻蚀印刷电路板废液回收FeCl3和Cu 第三章　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： 第三章　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 C．步骤③中发生反应的离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO- 2Fe+3Cl-+4H++H2O 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 第三章　金属及其化合物 C　[纯碱是强碱弱酸盐,C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- 2Fe+3Cl-+5H2O,故C错误;步骤④中反应的化学方程式为2KOH+Na2FeO4 K2FeO4+2NaOH,溶解度大的物质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。] 第三章　金属及其化合物 √ 2．以废铁屑为原料制备硫酸亚铁晶体的过程如图所示。 下列说法正确的是(　　) A．取少量酸浸后的溶液，滴加硫氰化钾溶液，未变红色，说明废铁屑中不含＋3价铁元素 B．人体血红素是亚铁离子配合物，硫酸亚铁可用于治疗缺铁性贫血 C．过滤步骤说明硫酸亚铁晶体难溶于水 D．实验过程不直接蒸发结晶的原因是防止FeSO4水解生成Fe(OH)2 第三章　金属及其化合物 B　[废铁屑用稀硫酸酸浸后得到FeSO4溶液，FeSO4溶液经结晶、过滤得到硫酸亚铁晶体。取少量酸浸后的溶液，滴加硫氰化钾溶液，未变红色，说明酸浸后的溶液中不存在Fe3＋，但不能说明废铁屑中不含＋3价铁元素，因为废铁屑中若含＋3价铁元素，在酸浸时会被Fe还原成Fe2＋，A项错误；人体血红素是亚铁离子配合物，硫酸亚铁可提供亚铁离子，从而可用于治疗缺铁性贫血，B项正确；硫酸亚铁晶体溶于水，题给实验过程中是经结晶析出晶体后过滤，C项错误；实验过程不直接蒸发结晶的原因是防止硫酸亚铁被氧化、防止硫酸亚铁晶体失去结晶水，D项错误。] 第三章　金属及其化合物 √ 3．硫铁矿烧渣是生产硫酸的固体废弃物，用其制备高效絮凝剂聚合氯化硫酸铁铝，既能消除烧渣的危害，又能实现资源化。下列有关说法错误的是(　　) A．离心沉降与过滤都能实现固液分离 B．使用次氯酸钠氧化含铁溶液时发生反应：ClO－＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O C．水浴加热时应将温度计插入水浴锅液面下 D．聚合氯化硫酸铁铝可用于生活废水的杀菌消毒处理 第三章　金属及其化合物 D　[硫铁矿烧渣用硫酸处理后，可溶性物质进入溶液，难溶性的物质仍以固体形式存在，可以通过过滤的方法实现固液分离，也可以在离心力作用下，使分散在分散剂中的固相分散质分离出来，即采用离心沉降方法实现固体分离，A正确；次氯酸钠具有强氧化性，会将Fe2＋氧化为Fe3＋，ClO－被还原为Cl－，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得反应的离子方程式为ClO－＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O，B正确；水浴加热时要使用温度计测量水的温度，因此应将温度计插入水浴锅液面下，并且温度计不能接触锅壁或锅底，C正确；聚合氯化硫酸铁铝在水中能够水解产生氢氧化铝胶体、氢氧化铁胶体，这些胶体比表面积大，吸附力强，能够吸附水中悬浮的固体小颗粒，使之形成沉淀而除去，因此可用于生活废水的净化，但由于不具有强氧化性，因此不能起杀菌消毒作用，D错误。] 第三章　金属及其化合物 4．(2025·聊城模拟)某兴趣小组同学为探究黑木耳中含铁量，进行如下实验。 已知：ⅰ.黑木耳富含蛋白质、糖类、卵磷脂、铁及一些还原性物质(如维生素C)等。每100 g黑木耳含铁量高达185 mg。 ⅱ.紫色的KMnO4溶液在酸性条件下具有强氧化性，其还原产物是无色的Mn2＋。 ⅲ.Fe2＋与K3[Fe(CN)6]溶液反应会生成蓝色沉淀。 第三章　金属及其化合物 Ⅰ.为确定黑木耳中含有铁元素，甲同学设计实验方案如下。 (1)步骤②得到滤液A的操作是________。 (2)步骤④检验Fe3＋所用试剂是______溶液。 第三章　金属及其化合物 (3)下列有关上述实验得出的结论正确的是______(填标号)。 a．黑木耳中一定含Fe2＋和Fe3＋ b．滤液A中一定含Fe2＋和Fe3＋ c．白色沉淀中一定含Fe(OH)2 第三章　金属及其化合物 Ⅱ.为测定黑木耳中铁元素的含量，乙同学设计实验方案如下。 (4)可作为试剂B的物质是______(填标号)。 a．Na　 b．Zn　 c．Fe　 d．Cu (5)步骤⑦中观察到的实验现象是____________________________，反应的离子方程式是______________________________________。 (6)若乙同学实验操作规范，但测得的含铁量远大于实际的含量，其可能的原因是____________________________________________。 第三章　金属及其化合物 解析：Ⅰ.(1)不溶性固体和液体的分离可采用过滤的方法，因此步骤②得到滤液A的操作是过滤。(2)一般用KSCN溶液检验Fe3＋，实验现象是溶液显红色，则步骤④检验Fe3＋所用试剂是KSCN溶液。(3)根据步骤③中产生蓝色沉淀可知，滤液A中含有亚铁离子，则白色沉淀中含有Fe(OH)2；根据步骤④可知，滤液A中含有铁离子，由于在灼烧过程中亚铁离子可能被氧化为铁离子，所以黑木耳中不一定含有铁离子，故a错误，b、c正确。Ⅱ.(4)滤液A中含有铁离子，需要利用还原剂将其转化为亚铁离子，且不能再引入铁元素，也不能干扰亚铁离子与高锰酸钾的反应。金属钠在溶液中反应生成NaOH， 第三章　金属及其化合物 NaOH与铁离子反应生成沉淀,得不到亚铁离子,a错误;金属锌与铁离子、亚铁离子均反应,b错误;金属铁和铁离子反应生成亚铁离子,但引入了铁元素,c错误;金属铜与铁离子反应生成亚铁离子和铜离子,且不会影响亚铁离子与高锰酸钾的反应,d正确。(5)酸性高锰酸钾溶液与亚铁离子反应生成铁离子、锰离子和水,则步骤⑦中观察到的实验现象是酸性高锰酸钾溶液紫色褪去,反应的离子方程式是5Fe2++Mn+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。(6)由于黑木耳中含有其他还原性物质,如维生素C,导致消耗酸性高锰酸钾溶液的体积增加,所以测得的含铁量远大于实际的含量。 第三章　金属及其化合物 答案：(1)过滤　(2)KSCN　(3)bc　(4)d　(5)酸性高锰酸钾溶液紫色褪去　5Fe2++Mn+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O　(6)黑木耳中还含有其他还原性物质(或黑木耳中还含有维生素C) 第三章　金属及其化合物 高考真题演练 1．(2024·贵州卷)下列离子方程式书写错误的是(　　) A．用氢氟酸雕刻玻璃：SiO2＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2O B．用绿矾(FeSO4·7H2O)处理酸性废水中的Cr2:6Fe2++Cr2+ 14H+===6Fe3++2Cr3++7H2O C．用泡沫灭火器灭火的原理:Al3++3HC===Al(OH)3↓+3CO2↑ √ A　[氟化氢是弱酸，不能拆写成离子，用氢氟酸雕刻玻璃：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，A错误。] 命题角度1 命题角度2 多维训练 第三章　金属及其化合物 37 2．(2024·贵州卷节选)煤气化渣属于大宗固废，主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2及少量MgO等。一种利用“酸浸—碱沉—充钠”工艺，制备钠基正极材料NaFePO4和回收Al2O3的流程如下： 第三章　金属及其化合物 已知： ①25 ℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10－33，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12； 回答下列问题： (1)“滤渣”的主要成分为____________(填化学式)。 (2)25 ℃时，“碱沉”控制溶液pH至3.0，此时溶液中c(Fe3＋)＝________ mol·L－1。 (3)“除杂”时需加入的试剂X是________。 第三章　金属及其化合物 (4)“水热合成”中，NH4H2PO4作为磷源，“滤液2”的作用是________________，水热合成NaFePO4的离子方程式为__________ ____________________________________________________。 (5)“煅烧”得到的物质也能合成钠基正极材料NaFeO2，其工艺如下： 该工艺经碳热还原得到Fe3O4，“焙烧”生成NaFeO2的化学方程式为______________________________________________________。 第三章　金属及其化合物 第三章　金属及其化合物 第三章　金属及其化合物 答案：(1)SiO2　(2)2.8×10－6　(3)NaOH溶液 (4)提供Na＋和反应所需要的碱性环境 第三章　金属及其化合物 3．(2024·重庆卷)FeS2可用作锂电池和超级电容器的电极材料。制备FeS2的一种实验装置如图所示(加热及夹持装置略)。 第三章　金属及其化合物 (1)FeS2的制备 N2保护下，将溶有S的热二苯醚溶液注射到FeS热油胺溶液中(S过量)，继续加热回流2 h，冷却至室温，离心分离，经洗涤得产品FeS2。 ①仪器a的名称为________；N2保护的目的是___________________ ___________________________________________________________。 ②生成FeS2的化学方程式为____________________________。 ③为除去产品中残留的S，洗涤选用的试剂是______(填“H2O”或“CS2”)。 第三章　金属及其化合物 (2)FeS2的含量测定 产品先用王水溶解，再经系列处理后，在热盐酸条件下，以甲基橙为指示剂，用SnCl2溶液将Fe3＋还原至Fe2＋，终点为无色；用冰水迅速冷却，再以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2＋至终点。已知甲基橙的还原反应：氧化态(红色)＋ne－===还原态(无色) ①SnCl2比FeCl3易水解，且易被氧化。配制和保存SnCl2溶液需加入的试剂是________。 ②甲基橙指示终点的过程及作用原理是________________________ _______________________________________________________。 第三章　金属及其化合物 ③若称取的产品为a g，K2Cr2O7标准溶液浓度为c mol·L－1，用量为V mL，FeS2的摩尔质量为M g·mol－1，则产品中FeS2质量分数为___ ______________(写最简表达式)。 ④下列操作可能导致测定结果偏高的是______(填标号)。 A．还原Fe3＋时SnCl2溶液滴加过量 B．热的Fe2＋溶液在空气中缓慢冷却 C．滴定开始时滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后气泡消失 D．滴定前仰视读数，滴定后俯视读数 第三章　金属及其化合物 第三章　金属及其化合物 橙变为还原态。③Fe2+被K2Cr2O7氧化为Fe3+,Cr2被还原为Cr3+,关系式为6Fe2+~Cr2,n(FeS2)=n(Fe2+)=6n(K2Cr2O7)=6×c mol·L-1 ×10-3V L=6×10-3cV mol,产品中FeS2质量分数为×100%=%。④还原Fe3+时SnCl2溶液滴加过量,消耗的V(K2Cr2O7)偏大,导致测定值偏高,A正确;热的Fe2+溶液在空气中缓慢冷却,导致部分Fe2+被氧化为Fe3+,消耗的V(K2Cr2O7)偏小,B错误;滴定开始时滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失,消耗的V(K2Cr2O7)偏大,C正确;滴定前仰视读数,滴定后俯视读数,使V(K2Cr2O7)偏小,导致测定值偏低,D错误。 第三章　金属及其化合物 答案：(1)①三颈烧瓶　防止Fe2＋被氧气氧化 (2)①浓盐酸和锡粒　②当加入还原剂SnCl2后,甲基橙得电子,由氧化态变为还原态,颜色由红色变为无色且半分钟内不恢复原来的颜色　③%　④AC 第三章　金属及其化合物 (3)2FeH(SO4)2＋40Na2Fe＋H2↑＋4Na2S＋16Na2O D．工业电解饱和食盐水制烧碱和氯气：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ ②2Na[Al(OH)4](aq)Al2O3·3H2O(s)＋2NaOH(aq)。 解析：煤气化渣(主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2及少量MgO等)中加浓硫酸酸浸，SiO2不反应，也不溶解成为滤渣，即“滤渣”的主要成分为SiO2。(2)25 ℃时，“碱沉”控制溶液pH至3.0，即c(H＋)＝10－3 mol·L－1，则c(OH－)＝10－11 mol·L－1，此时溶液中c(Fe3＋)＝＝ mol·L－1＝2.8×10－6 mol·L－1。(3)“除杂”时需要沉淀镁离子、得Na[Al(OH)4]，所以加入的试剂X是NaOH溶液。(4)“水热合成”中，NH4H2PO4作为磷源，“滤液2”为NaOH溶液，其既可以提供合成NaFePO4所需要的Na＋，又可以提供反应 所需要的碱性环境，水热合成NaFePO4的离子方程式为Fe2＋＋NH＋3OH－＋Na＋＋H2PONaFePO4↓＋NH3↑＋3H2O。(5)“焙烧”时Fe3O4、Na2CO3和O2反应生成NaFeO2，其化学方程式为4Fe3O4＋6Na2CO3＋O212NaFeO2＋6CO2。 Fe2＋＋NH＋3OH－＋Na＋＋H2PONaFePO4↓＋NH3↑＋3H2O (5)4Fe3O4＋6Na2CO3＋O212NaFeO2＋6CO2 解析：(1)①仪器a的名称为三颈烧瓶；N2和FeS不反应，能防止Fe2＋被氧气氧化。②反应物是S、FeS，反应条件是加热，生成物是FeS2，化学方程式为FeS＋SFeS2。③S难溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，所以洗涤选用的试剂是CS2。(2)①SnCl2比FeCl3易水解，且易被氧化，因此需加入浓盐酸抑制SnCl2的水解，并投入锡粒防止SnCl2被氧化。②甲基橙的还原反应：氧化态(红色)＋ne－===还原态(无色)，产品先用王水溶解，再经系列处理后，在热盐酸条件下，以甲基橙为指示剂，溶液呈酸性，则甲基橙显红色，甲基橙为氧化态；加入SnCl2后，SnCl2溶液将Fe3＋还原至Fe2＋，溶液呈无色，则甲基 ②FeS＋SFeS2　③CS2 $$