第一节 铁及其化合物 （10大题型专项训练）化学人教版2019必修第一册

第一节 铁及其化合物 题型01 铁的性质 题型02 铁的氧化物的性质 题型03 铁的氢氧化物的制备 题型04 铁的氢氧化物的性质 题型05 铁盐、亚铁盐的检验 题型06 Fe3+和Fe2+的性质 题型07 Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化 题型08 铁及其化合物之间的价类二维图 题型09 工艺流程题中Fe2＋、Fe3＋的去除 题型10 守恒法在有关铁及其化合物计算中的应用 题型01 铁的性质 1．铁元素的存在 铁元素在地壳中的含量仅次于、和，居第位，主要以价和价化合物形式存在。 2．铁单质的性质 (1)物理性质：银白色金属，导电、导热性好，有延展性，能被磁铁吸引。 (2)化学性质(写出反应的化学方程式) ①与Cl2反应：。 ②与S反应：。 ③与稀H2SO4反应：。 ④与CuSO4溶液反应：。 结论：Fe在反应中作剂，遇到较强的剂(如Cl2等)生成价铁的化合物，遇到较弱的剂(如稀硫酸、S等)生成价铁的化合物。 (3)铁与水蒸气反应的实验探究 铁不能与冷水、热水反应，但红热的铁能与水蒸气发生反应，化学方程式为。 【典例1】铁是常见的金属材料。下列说法正确的是 A．铁是黑色的金属 B．铁与水蒸气反应生成三氧化二铁 C．可用铁制容器盛放浓硫酸，因为铁与浓硫酸反应 D．用铁作避雷针利用了铁的导电性 【变式1-1】打铁花是一种民间传统焰火，属于国家级非物质文化遗产，表演者用木棒将千余度高温的铁水击打到空中，形成十几米高的铁花，场面相当壮观。打铁花表演中，铁水被击打成微小铁屑后剧烈燃烧，其根本原因是 A．铁屑温度更高 B．氧气浓度增加 C．铁屑质量更小 D．铁与氧气接触面积增大 【变式1-2】下列物质能由两种单质直接化合生成的是 A．CuS B．FeCl2 C．Na2O2 D．SO3 【变式1-3】实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气的反应。下列说法错误的是 A．酒精灯点燃的顺序：先①后② B．用火柴点燃肥皂泡检验生成的 C．反应为 D．由此可知炽热的铁水注入模具之前，模具须干燥 题型02 铁的氧化物的性质 铁的氧化物的性质对比 名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 — 铁红 磁性氧化铁 颜色及状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 氧化物类别 碱性氧化物 碱性氧化物 复杂氧化物 与盐酸反应的离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O 【典例2】建筑用的红砖和青砖，其颜色是由其中含有的不同价态的铁的氧化物所致。我国古代砖瓦建筑能够保持到现在的，几乎无一例外是由青砖建成的。有人提出以下可能的原因：你认为合理的是： ①青砖中含的是FeO；②青砖中含的是Fe2O3；③Fe2O3遇长期酸雨侵蚀会风化溶解使砖瓦强度降低；④ Fe2O3性质稳定；⑤FeO性质稳定 A．①③⑤ B．②③④ C．③⑤ D．①②③④ 【变式2-1】在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，铁的冶炼技术极大促进了生产力的发展。赤铁矿和磁铁矿的主要成分分别是Fe2O3和Fe3O4。下列说法不正确的是 A．Fe2O3中铁元素的化合价为+3 B．Fe2O3和Fe3O4都属于氧化物 C．利用Fe2O3和CO炼铁的反应类型为置换反应 D．Fe3O4中铁元素的质量分数比Fe2O3的高 【变式2-2】下列有关铁及其化合物的说法正确的是 A．在自然界中，铁都以化合态形式存在 B．赤铁矿的主要成分是 C．是一种白色粉末 D．属于混合物 【变式2-3】下列关于钠和铁的氧化物叙述正确的是 A．钠和铁的氧化物均是碱性氧化物 B．铁的氧化物颜色均不相同 C．不稳定，在空气中加热转化成 D．不稳定，在空气里受热迅速被氧化成 题型03 铁的氢氧化物的制备 1.铁的氢氧化物的制备 Fe(OH)2 Fe(OH)3 操作 现象 产生白色絮状沉淀，迅速变为，最终变为 生成红褐色沉淀 化学方程式 实验 结论 均可由对应的可溶性盐与碱溶液反应制得；在空气中Fe(OH)2极易被氧化为Fe(OH)3，制备Fe(OH)2前尽可能使用不含氧气的溶液 2．Fe(OH)2制备的改进 Fe(OH)2具有强的还原性，极易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3，因此实验室在制备Fe(OH)2时，要注意隔绝空气。常采取以下方法： 方法一：有机覆盖层法 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，如右图所示 方法二：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，如右图所示 【典例3】如图所示，为了制得较纯净的Fe(OH)2，以下操作错误的是 A．煮沸并冷却NaOH溶液 B．煮沸并冷却FeSO4溶液 C．胶头滴管末端伸进液面下 D．使用煤油进行液封 【变式3-1】下列实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是 【变式3-2】一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示。下列说法错误的是 A．配制FeSO4溶液时需加入铁粉 B．实验时先注入稀硫酸，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液 C．装置N的作用是液封，并判断装置M中的空气是否排尽 D．用铁粉代替Na2CO3粉末，也能排尽空气 【变式3-3】如图所示装置可用来制取和观察在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。 填写下列空白: (1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是________，A中反应的离子方程式是______________________________________________。 (2)实验开始时先将止水夹E________(填“打开”或“关闭”)，C中收集到气体的主要成分是________。 (3)简述生成Fe(OH)2的操作过程： ________________________________________________________________________。 (4)拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出有关反应的化学方程式： ________________________________________________________________________。 题型04 铁的氢氧化物的性质 铁的氢氧化物的化学性质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 颜色、状态 白色固体 红褐色固体 溶解性 不溶于水 不溶于水 与H＋反应的离子方程式 稳定性 不稳定，易被O2氧化成红褐色的Fe(OH)3 不稳定、受热易分解： 【典例4】有关铁的氢氧化物的说法中，错误的是 A．Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化转变为红褐色固体 B．Fe(OH)2具有还原性，在空气中易被氧化为Fe(OH)3 C．Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性，受热能分解 D．Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能产生丁达尔现象 【变式4-1】将Fe(OH)2露置在空气中加热灼烧，所得到的固体为 A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe(OH)3 【变式4-2】铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量溶液，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是 A． B． C． D． 【变式4-3】在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。下列关于该反应的叙述不正确的是 A．生成物为氢氧化铁 B．该反应是化合反应 C．该反应是氧化还原反应 D．氢氧化亚铁作氧化剂 题型05 铁盐、亚铁盐的检验 1．只含Fe2＋或Fe3＋的溶液的检验 (1)直接观察法 (2)加NaOH溶液沉淀法 (3)加KSCN溶液显色法 [注意]　Fe3＋与SCN－作用后的“溶液”显红色，并不是生成沉淀。 (4)强氧化剂法 [注意]　(1)加KSCN溶液前，不能加氧化性试剂，防止Fe2＋被氧化，如H2O2、NO(H＋)等。 (2)氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液，因为酸性KMnO4溶液本身显紫红色，对Fe(SCN)3的红色有干扰。 (3)用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋时，注意阴离子Cl－的干扰。 2．同时含有Fe2＋和Fe3＋的溶液的检验 Fe2＋对检验Fe3＋无干扰，可以滴加KSCN溶液检验Fe3＋；Fe3＋对检验Fe2＋有干扰，不能先氧化再加KSCN溶液检验Fe2＋，通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去说明含有Fe2＋。 [注意]　Fe2＋与K3[Fe(CN)6]溶液反应产生蓝色沉淀，所以可以用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2＋的存在(尤其是Fe3＋溶液中是否含Fe2＋)。 【典例5】下列离子的检验方法合理的是 A．向某溶液中滴入KSCN溶液显红色，说明不含Fe2＋ B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋ C．向某溶液中加入NaOH溶液，得到红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋ D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明溶液中含有Fe2＋，不含有Mg2＋ 【变式5-1】向下列溶液中滴加KSCN溶液，能够出现红色的是 A．NaOH B．FeCl3 C．KNO3 D．MgCl2 【变式5-2】硫酸亚铁易被氧化而变质。为检验某补血剂中硫酸亚铁是否变质，可向该补血剂配成的溶液中加入 A．硝酸和硝酸银溶液 B．盐酸酸化的BaCl2溶液 C．KSCN溶液 D．硝酸酸化的Ba(NO3)2 【变式5-3】要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋进行如下实验操作时，最佳顺序为 ①加入足量氯水 ②加入足量酸性KMnO4溶液 ③加入少量NH4SCN溶液 A．①③ B．③② C．③① D．①②③ 题型06 Fe3+和Fe2+的性质 1．常见的铁盐有Fe2(SO4)3、FeCl3等，在溶液中为色，由Fe3＋的化合价可知铁盐具有氧化性。 2．常见的亚铁盐有FeSO4、FeCl2等，在溶液中为色，由Fe2＋的化合价可知亚铁盐既有性，又有性。 【典例6】苹果汁是人们喜爱的饮料，此饮料中含有Fe2＋，在空气中易转变为Fe3＋。若榨汁时加入维生素C，可有效防止这种现象的发生。这说明维生素C具有 A．还原性 B．氧化性 C．碱性 D．酸性 【变式6-1】刻制印刷电路板时用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。根据该反应判断下列说法不正确的是 A．铜是还原剂 B．Fe3＋具有氧化性 C．该反应是置换反应 D．该反应属于离子反应 【变式6-2】“铁肥”(主要含)常用于解决植物叶面变黄问题。已知溶液与反应生成蓝色沉淀，下列有关“铁肥”的说法错误的是 A．“铁肥”易因保存不当被空气氧化变质 B．可用溶液检验“铁肥”中的 C．为保证“铁肥”的效果，可向配制后的溶液中加入少量铁粉 D．可用KSCN溶液检验“铁肥”是否完全变质 【变式6-3】用KSCN溶液和溶液探究的还原性时出现异常现象，实验如下： 实验 ① ② ③ 操作和试剂 现象 溶液变红，大约10秒左右红色褪去，有气体生成(经检验为)。取褪色后溶液，滴加盐酸和溶液，产生白色沉淀。 溶液变红且不褪色，有气体生成(经检验为)，经检验有丁达尔效应。 溶液变红且不褪色，滴加盐酸和溶液，无白色沉淀，经检验无丁达尔效应。 下列说法不正确的是 A．对比①③，可判定酸性条件下可氧化 B．实验②中发生的氧化还原反应有两种 C．②中红色溶液中含有胶体 D．③中发生的氧化还原反应为： 题型07 Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化 1．Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化：“铁三角” 2．“铁三角”转化关系的应用 (1)含Fe2＋、Fe3＋的分离、除杂方法(括号内为杂质) ①FeCl3溶液(FeCl2)：加足量氯水或通入足量Cl2。 ②FeCl2溶液(FeCl3)：加足量铁粉，充分反应后过滤。 ③FeSO4溶液(CuSO4)：加足量铁粉，充分反应后过滤。 ④除去废水中Fe2＋，先将废水中的Fe2＋氧化为Fe3＋(如通入Cl2或加入H2O2)，再调节溶液的pH，使Fe3＋转化为红褐色的Fe(OH)3沉淀过滤除去。 (2)离子的共存问题 ①Fe3＋与I－、S2－等还原性离子不能大量共存。 ②Fe2＋与MnO(H＋)、NO(H＋)、ClO－等氧化性离子不能大量共存。 【典例7】在FeCl3和CuCl2混合溶液中，加入过量的铁粉，充分反应后，溶液中的金属离子是 A．Fe2＋ B．Fe3＋和Fe2＋ C．Cu2＋和Fe2＋ D．Cu2＋ 【变式7-1】某化学小组为验证Fe3＋与Fe2＋能够相互转化，进行如下实验。 实验操作 对应现象 ①向FeCl3溶液中加入过量铁粉 ⅰ.溶液由黄色变为浅绿色 ②滴加KSCN溶液 ⅱ.溶液无明显变化 ③再滴加几滴氯水 ⅲ.溶液变红 下列分析不合理的是 A．解释现象ⅰ的反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ B．实验②与③可以调换顺序 C．溶液变红涉及反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ D．氧化性：Cl2>Fe3＋>Fe2＋ 【变式7-2】含、各1mol的混合溶液中加入一定量铁粉，充分反应后仍有红色固体存在，则下列判断不正确的是 A．反应后的溶液中可能含 B．向反应后的溶液滴加少量酸性高锰酸钾一定褪色 C．反应后的溶液中阳离子为 D．氧化性： 【变式7-3】向100 mL FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁粉，其固体质量的变化如图所示，下列说法错误的是 A．向b点溶液中滴加NaOH溶液有蓝色沉淀生成 B．a点溶液中存在的金属阳离子有Fe2＋和Cu2＋ C．原混合溶液中c(Fe3＋)∶c(Cu2＋)＝2∶1 D．若不考虑溶液体积变化，c点溶液中c(Cl－)＝8.0 mol·L－I 题型08 铁及其化合物的价类二维图 1．铁元素的“价—类”二维图 2．从物质分类的角度理解铁及其化合物的性质 (1)FeO、Fe2O3是金属氧化物，分别溶于稀硫酸反应的离子方程式：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。 (2)Fe(OH)2和Fe(OH)3属于碱，分别溶于稀盐酸反应的离子方程式：Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O、Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O。 (3)FeCl2、Fe2(SO4)3都属于盐，能和碱发生反应生成氢氧化物沉淀。如：FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl；Fe2(SO4)3＋6NaOH===2Fe(OH)3↓＋3Na2SO4。 3．从化合价的角度理解铁及其化合物的性质 (1)Fe2O3具有氧化性。 如3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。 (2) 如：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－； 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O； ＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 (3) 如：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋； 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。 【典例8】部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是 A．通过化合反应和复分解反应均能直接得到d B．e不稳定，在空气中灼烧会最终转化为b C．h具有强氧化性，在日常生活中可用于生活用水的消毒与净化 D．a→f→g→d的每步转化均可一步实现 【变式8-1】部分含铁物质的类别与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是 A．可由化合反应制得d 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 【变式8-2】部分含铁物质的分类与相应化合价关系如下图甲所示。下列推断不合理的是 A．N在空气中不稳定，利用图乙装置制取N并可减缓其被氧化 B．X在高温下可与反应生成Z C．可存在的循环转化关系 D．若P为盐酸盐，滴到淀粉碘化钾试纸上，会出现蓝色现象 【变式8-3】如图是铁及其化合物的价类二维图，有关说法正确的是 A．物质X可能是，红棕色粉末，碱性氧化物 B．极易被氧化，现象为白色沉淀迅速变为灰绿色最后变为黑色沉淀 C．实验室制取胶体是将滴入沸水中持续加热并搅拌 D．既可用作水消毒剂，又可利用其还原产物进行净水 题型09 工艺流程题中Fe2＋、Fe3＋的去除 化工流程题中经常涉及阳离子的分离与除杂，若其他金属阳离子中混有Fe2＋、Fe3＋，一般选择合适氧化剂，将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后调节溶液的pH，使Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去。 具体方法如下： (1)除去Zn2＋(或Cu2＋、或Mg2＋)中混有的Fe3＋的方法。 向混合溶液中加入ZnO、ZnCO3、Zn(OH)2[或CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3][或MgO、MgCO3、Mg(OH)2]中的一种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除杂。 (2)除去Zn2＋(或Cu2＋、Mg2＋)中混有的Fe2＋的方法。 先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。 【典例9】从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下： 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、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器完全相同 C．试剂c是氯气，相应的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ D．用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2＋ 【变式9-1】用废铁屑制备磁性胶体粒子，制取过程如下： Fe3O4(胶体粒子) 下列说法不正确的是 A．加稀硫酸是为了使铁溶解生成FeSO4 B．通入N2是为了防止空气中的O2氧化Fe3＋ C．加适量的H2O2是为了将部分Fe2＋氧化为Fe3＋，离子方程式：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O D．溶液A为FeSO4和Fe2(SO4)3的混合液 【变式9-2】FeCl3溶液在工业上用于蚀刻铜箔电路板，从蚀刻后的废液中可回收铜并使蚀刻液再生，流程如图所示(省略部分物质)。 （1）写出 FeCl3蚀刻铜箔的反应的离子方程式 。 （2）若上述溶液充分反应后只含有Fe2+，欲检验Fe2+，不合理的操作是 。 A．加入氢氧化钠溶液观察现象 B．先加入足量氯水，再加入KSCN溶液 C．加入少量酸性KMnO4溶液观察现象 （3）操作Ⅰ的名称是___________。 A．蒸发 B．结晶 C．过滤 D．分液 （4）为了从固体中分离出铜，而加入的试剂X是___________。 A．HCl B．H2SO4 C．HNO3 D．NaOH 题型10 守恒法在有关铁及其化合物计算中的应用 第一步：守恒法在铁及其化合物计算中的应用，主要体现在以下几个方面： 1. 元素守恒（质量守恒） 原理：反应前后，元素的质量不变。 应用：适用于涉及铁元素在不同化合物之间转化的计算。 2. 电子守恒 原理：在氧化还原反应中，氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数。 应用：适用于涉及铁元素价态变化的氧化还原反应计算。 3. 电荷守恒 原理：在电解质溶液中，正电荷总数等于负电荷总数。 应用：适用于涉及铁及其化合物在溶液中反应的计算，特别是当溶液中存在多种离子时。 第二步：提炼守恒法应用的解题步骤 1. 审题：明确反应过程，找出关键反应物和生成物。 2. 确定守恒类型：根据题目特点，判断适用哪种守恒原理（元素守恒、电子守恒或电荷守恒）。 3. 建立守恒关系：根据确定的守恒类型，列出反应前后守恒量的数学表达式。 4. 求解：解方程，得出答案。 第三步：总结守恒法应用的注意事项 元素守恒：注意铁元素在不同化合物中的存在形式，确保不遗漏、不重复。 电子守恒：准确判断铁元素的价态变化，以及氧化剂、还原剂的电子转移情况。 电荷守恒：注意溶液中所有离子的电荷，确保不遗漏任何离子。 通过以上步骤，可以系统地掌握守恒法在铁及其化合物计算中的应用方法。 【典例10】在1L某混合溶液中，、、的物质的量浓度相等，其中的物质的量浓度为，该溶液最多能溶解铁粉的质量是 A．56g B．84g C．112g D．168g 【变式10-1】现有和的混合物，向其中加入的溶液恰好完全反应，若将该混合物用足量还原，所得金属单质质量为 A． B． C． D． 【变式10-2】1.4g铁全部溶于盐酸中，加入足量NaOH溶液，得红褐色沉淀，过滤后给红褐色沉淀加热(在空气中)，最后得到红色物质的质量是 A．2g B．1.6g C．1g D．1.8g 【变式10-3】向一定质量(设为m克)的CuO、组成的混合物中，加入500mL某浓度的硫酸溶液，混合物完全溶解。向溶解后的溶液中逐滴加入2.0mol/L NaOH溶液250mL时，恰好将溶液中的和完全沉淀。则该硫酸的物质的量浓度为 A．0.5mol/L B．1.0mol/L C．1.5mol/L D．2.0mol/L / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 铁及其化合物 题型01 铁的性质 题型02 铁的氧化物的性质 题型03 铁的氢氧化物的制备 题型04 铁的氢氧化物的性质 题型05 铁盐、亚铁盐的检验 题型06 Fe3+和Fe2+的性质 题型07 Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化 题型08 铁及其化合物之间的价类二维图 题型09 工艺流程题中Fe2＋、Fe3＋的去除 题型10 守恒法在有关铁及其化合物计算中的应用 题型01 铁的性质 1．铁元素的存在 铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位，主要以＋2价和＋3价化合物形式存在。 2．铁单质的性质 (1)物理性质：银白色金属，导电、导热性好，有延展性，能被磁铁吸引。 (2)化学性质(写出反应的化学方程式) ①与Cl2反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。 ②与S反应：Fe＋SFeS。 ③与稀H2SO4反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。 ④与CuSO4溶液反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。 结论：Fe在反应中作还原剂，遇到较强的氧化剂(如Cl2等)生成＋3价铁的化合物，遇到较弱的氧化剂(如稀硫酸、S等)生成＋2价铁的化合物。 (3)铁与水蒸气反应的实验探究 铁不能与冷水、热水反应，但红热的铁能与水蒸气发生反应，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 【典例1】铁是常见的金属材料。下列说法正确的是 A．铁是黑色的金属 B．铁与水蒸气反应生成三氧化二铁 C．可用铁制容器盛放浓硫酸，因为铁与浓硫酸反应 D．用铁作避雷针利用了铁的导电性 【答案】D 【详解】A．纯铁是银白色金属，表面氧化或处理后的铁可能呈黑色，但铁本身不是黑色，故A错误； B．铁与水蒸气高温下反应生成四氧化三铁（Fe3O4），而非三氧化二铁（Fe2O3），故B错误； C．铁制容器可盛放浓硫酸是因常温下浓硫酸使铁钝化形成致密氧化膜，而非铁与浓硫酸持续反应，故C错误； D．避雷针利用铁的优良导电性将电流导入地下，故D正确； 答案选D。 【变式1-1】打铁花是一种民间传统焰火，属于国家级非物质文化遗产，表演者用木棒将千余度高温的铁水击打到空中，形成十几米高的铁花，场面相当壮观。打铁花表演中，铁水被击打成微小铁屑后剧烈燃烧，其根本原因是 A．铁屑温度更高 B．氧气浓度增加 C．铁屑质量更小 D．铁与氧气接触面积增大 【答案】D 【详解】A．铁水被击打后分散成铁屑，温度并未显著升高，A错误； B．铁水被击打后分散成铁屑，周围环境中的氧气浓度并未改变，B错误； C．质量小并非根本原因，关键在表面积增大，C错误； D．铁水被击打成微小铁屑后，表面积增大，与氧气接触更充分，反应速率加快，D正确； 故答案为：D。 【变式1-2】下列物质能由两种单质直接化合生成的是 A．CuS B．FeCl2 C．Na2O2 D．SO3 【答案】C 【详解】A．铜与硫直接化合生成Cu2S而非CuS，A错误； B．铁在Cl2中燃烧生成FeCl3而非FeCl2，B错误； C．钠在氧气中燃烧可直接生成Na2O2，C正确； D．硫与氧气直接化合生成SO2而非SO3，D错误； 故选C。 【变式1-3】实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气的反应。下列说法错误的是 A．酒精灯点燃的顺序：先①后② B．用火柴点燃肥皂泡检验生成的 C．反应为 D．由此可知炽热的铁水注入模具之前，模具须干燥 【答案】C 【详解】A．选点燃①处酒精灯产生水主蒸汽，赶走空气，点燃②处酒精灯发生反应，A正确； B．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，B正确； C．反应为，C错误； D．炽热的铁水注入模具之前，模具必须充分干燥，否则铁与水蒸气反应生成氢气会有爆炸危险，D正确； 故选C。 题型02 铁的氧化物的性质 铁的氧化物的性质对比 名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 — 铁红 磁性氧化铁 颜色及状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 氧化物类别 碱性氧化物 碱性氧化物 复杂氧化物 与盐酸反应的离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O 【典例2】建筑用的红砖和青砖，其颜色是由其中含有的不同价态的铁的氧化物所致。我国古代砖瓦建筑能够保持到现在的，几乎无一例外是由青砖建成的。有人提出以下可能的原因：你认为合理的是： ①青砖中含的是FeO；②青砖中含的是Fe2O3；③Fe2O3遇长期酸雨侵蚀会风化溶解使砖瓦强度降低；④ Fe2O3性质稳定；⑤FeO性质稳定 A．①③⑤ B．②③④ C．③⑤ D．①②③④ 【答案】B 【详解】①青砖的形成需缺氧环境，通常含稳定性强的Fe3O4，而不是含有强还原性、易被氧化的FeO，①错误； ②青砖中含有的Fe元素的成分主要含有Fe3O4，在烧制青砖的过程中从窑顶不断淋水，使水慢慢渗过Fe2O3，形成了一个隔绝空气的缺氧环境，Fe2O3大部分被还原为Fe3O4，可能还有少部分Fe2O3未被还原，因此青砖中可能会含有Fe2O3，②正确； ③Fe2O3是疏松的氧化物，其长期被酸雨侵蚀会风化溶解使砖瓦强度降低，③正确； ④Fe2O3中Fe元素显+3价，在通常情况下，在非酸性条件下本身性质稳定，④正确； ⑤FeO性质极不稳定，极易被氧化。FeO中Fe显+2价，在加热时，遇空气会被空气中的O2变为性质稳定Fe3O4，可见FeO性质很不稳定，⑤错误； 综上所述可知：合理的是②③④，故合理选项是B。 【变式2-1】在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器，铁的冶炼技术极大促进了生产力的发展。赤铁矿和磁铁矿的主要成分分别是Fe2O3和Fe3O4。下列说法不正确的是 A．Fe2O3中铁元素的化合价为+3 B．Fe2O3和Fe3O4都属于氧化物 C．利用Fe2O3和CO炼铁的反应类型为置换反应 D．Fe3O4中铁元素的质量分数比Fe2O3的高 【答案】C 【详解】A．根据化合物中各元素化合价代数和为0，中铁元素的化合价为+3，A正确； B．和均由两种元素组成，且其中一种元素为氧元素，均为氧化物，B正确； C．和CO反应生成二氧化碳和铁单质，属于氧化还原反应，无单质参加反应，不属于置换反应，C错误； D．根据计算可知，中铁元素的质量分数：，中铁元素的质量分数：，D正确； 答案选C。 【变式2-2】下列有关铁及其化合物的说法正确的是 A．在自然界中，铁都以化合态形式存在 B．赤铁矿的主要成分是 C．是一种白色粉末 D．属于混合物 【答案】B 【详解】A．在自然界中，铁主要以化合态形式存在，但在陨铁中存在游离态的铁，A错误； B．赤铁矿的主要成分是，B正确； C．是一种黑色粉末，C错误； D．有固定组成，是化合物，则属于纯净物，D错误； 故选B。 【变式2-3】下列关于钠和铁的氧化物叙述正确的是 A．钠和铁的氧化物均是碱性氧化物 B．铁的氧化物颜色均不相同 C．不稳定，在空气中加热转化成 D．不稳定，在空气里受热迅速被氧化成 【答案】C 【详解】A．和均不是碱性氧化物，A错误； B．和均为黑色，B错误； C．不稳定，在空气中加热转化成，C正确； D．不稳定，在空气里受热迅速被氧化成，D错误； 故选C。 题型03 铁的氢氧化物的制备 1.铁的氢氧化物的制备 Fe(OH)2 Fe(OH)3 操作 现象 产生白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 生成红褐色沉淀 化学方程式 FeSO4＋2NaOH=== Fe(OH)2↓＋Na2SO4，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl 实验 结论 均可由对应的可溶性盐与碱溶液反应制得；在空气中Fe(OH)2极易被氧化为Fe(OH)3，制备Fe(OH)2前尽可能使用不含氧气的溶液 2．Fe(OH)2制备的改进 Fe(OH)2具有强的还原性，极易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3，因此实验室在制备Fe(OH)2时，要注意隔绝空气。常采取以下方法： 方法一：有机覆盖层法 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，如右图所示 方法二：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，如右图所示 【典例3】如图所示，为了制得较纯净的Fe(OH)2，以下操作错误的是 A．煮沸并冷却NaOH溶液 B．煮沸并冷却FeSO4溶液 C．胶头滴管末端伸进液面下 D．使用煤油进行液封 【答案】B 【详解】A．煮沸并冷却NaOH溶液，可以除去溶解氧，防止Fe(OH)2被氧化，A正确； B．煮沸FeSO4溶液易使亚铁离子被空气中的氧气氧化，B错误； C．胶头滴管末端伸进液面下，避免与空气中氧气接触，防止Fe(OH)2被氧化，C正确； D．使用煤油进行液封，可以隔绝空气，防止Fe(OH)2被氧化，D正确； 故选B。 【变式3-1】下列实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是 【答案】D 【详解】CCl4密度大，应在下层，不能长时间观察到白色沉淀，B错误；油密度小，在上层，可防止氧气氧化Fe(OH)2，能较长时间观察到白色沉淀，D正确。 【变式3-2】一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示。下列说法错误的是 A．配制FeSO4溶液时需加入铁粉 B．实验时先注入稀硫酸，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液 C．装置N的作用是液封，并判断装置M中的空气是否排尽 D．用铁粉代替Na2CO3粉末，也能排尽空气 【答案】D 【分析】分析装置可知，硫酸与Na2CO3反应产生CO2，通过小孔将装置内的O2排出，当空气排尽，紫色石蕊变红，滴加NaOH和FeSO4溶液反应产生Fe(OH)2沉淀，据此回答。 【详解】A．配制FeSO4溶液时需加入铁粉，防止Fe2+被氧化，A正确； B．实验时先注入稀硫酸，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液，B正确； C．装置N的作用是液封，并判断装置M中的空气是否排尽，C正确； D．用铁粉代替Na2CO3粉末产生H2，其密度比空气小，无法排出装置内的全部空气，D错误； 故选D。 【变式3-3】如图所示装置可用来制取和观察在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。 填写下列空白: (1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是________，A中反应的离子方程式是______________________________________________。 (2)实验开始时先将止水夹E________(填“打开”或“关闭”)，C中收集到气体的主要成分是________。 (3)简述生成Fe(OH)2的操作过程： ________________________________________________________________________。 (4)拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出有关反应的化学方程式： ________________________________________________________________________。 【答案】(1)铁屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2)打开　H2 (3)关闭止水夹E，使FeSO4溶液压入B瓶中进行反应 (4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 【详解】实验开始时先打开E，让H2把A、B装置中的空气排出，让Fe(OH)2在H2气氛中生成，以便较长时间观察的颜色。H2充满B后关闭E，A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B瓶，与NaOH反应。空气进入装置B后，Fe2＋被氧化为Fe3＋。 题型04 铁的氢氧化物的性质 铁的氢氧化物的化学性质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 颜色、状态 白色固体 红褐色固体 溶解性 不溶于水 不溶于水 与H＋反应的离子方程式 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 稳定性 不稳定，易被O2氧化成红褐色的Fe(OH)3 不稳定、受热易分解：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 【典例4】有关铁的氢氧化物的说法中，错误的是 A．Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化转变为红褐色固体 B．Fe(OH)2具有还原性，在空气中易被氧化为Fe(OH)3 C．Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性，受热能分解 D．Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能产生丁达尔现象 【答案】A 【详解】A．Fe(OH)2是一种白色固体，不稳定，在空气中易被氧化转变为红褐色固体Fe(OH)3：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，故A错误； B．Fe(OH)2具有还原性，在空气中易被氧化为Fe(OH)3，故B正确； C．Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性，受热能分解为相应的氧化物和水，故C正确； D．Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能产生丁达尔现象，故D正确； 故选A。 【变式4-1】将Fe(OH)2露置在空气中加热灼烧，所得到的固体为 A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe(OH)3 【答案】B 【详解】因Fe(OH)2极易被空气中的氧气氧化，当露置于空气中时，Fe(OH)2首先转化为Fe(OH)3，然后Fe(OH)3受热分解，生成Fe2O3和H2O。 【变式4-2】铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量溶液，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，向该溶液中加入溶液时生成氢氧化亚铁；氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化产生氢氧化铁，氢氧化铁加热时发生分解反应产生红棕色氧化铁，故白色沉淀是氢氧化亚铁，加热得到最后的残渣是氧化铁，故合理选项是B。 【变式4-3】在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。下列关于该反应的叙述不正确的是 A．生成物为氢氧化铁 B．该反应是化合反应 C．该反应是氧化还原反应 D．氢氧化亚铁作氧化剂 【答案】D 【详解】氢氧化亚铁易与氧气、水反应生成氢氧化铁，该反应既是化合反应，又是氧化还原反应，氢氧化亚铁是还原剂，氧气是氧化剂。 题型05 铁盐、亚铁盐的检验 1．只含Fe2＋或Fe3＋的溶液的检验 (1)直接观察法 (2)加NaOH溶液沉淀法 (3)加KSCN溶液显色法 [注意]　Fe3＋与SCN－作用后的“溶液”显红色，并不是生成沉淀。 (4)强氧化剂法 [注意]　(1)加KSCN溶液前，不能加氧化性试剂，防止Fe2＋被氧化，如H2O2、NO(H＋)等。 (2)氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液，因为酸性KMnO4溶液本身显紫红色，对Fe(SCN)3的红色有干扰。 (3)用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋时，注意阴离子Cl－的干扰。 2．同时含有Fe2＋和Fe3＋的溶液的检验 Fe2＋对检验Fe3＋无干扰，可以滴加KSCN溶液检验Fe3＋；Fe3＋对检验Fe2＋有干扰，不能先氧化再加KSCN溶液检验Fe2＋，通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去说明含有Fe2＋。 [注意]　Fe2＋与K3[Fe(CN)6]溶液反应产生蓝色沉淀，所以可以用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2＋的存在(尤其是Fe3＋溶液中是否含Fe2＋)。 【典例5】下列离子的检验方法合理的是 A．向某溶液中滴入KSCN溶液显红色，说明不含Fe2＋ B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋ C．向某溶液中加入NaOH溶液，得到红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋ D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明溶液中含有Fe2＋，不含有Mg2＋ 【答案】C 【详解】A．KSCN溶液显红色只能说明存在Fe3+，无法确定是否含有Fe2+，A错误； B．原溶液可能原本含有Fe3+，通入Cl2后无法排除Fe3+的干扰，不能证明Fe2+存在，B错误； C．红褐色沉淀是Fe(OH)3的特征，直接说明溶液中含有Fe3+，C正确； D．白色沉淀变为红褐色可证明Fe2+存在，但Mg2+的白色沉淀可能被红褐色掩盖，无法确定不含Mg2+，D错误； 选C。 【变式5-1】向下列溶液中滴加KSCN溶液，能够出现红色的是 A．NaOH B．FeCl3 C．KNO3 D．MgCl2 【答案】B 【详解】KSCN用于检验Fe3+，其与Fe3+反应生成血红色络合物Fe(SCN)3，FeCl3溶液会电离出Fe3+，故选B。 【变式5-2】硫酸亚铁易被氧化而变质。为检验某补血剂中硫酸亚铁是否变质，可向该补血剂配成的溶液中加入 A．硝酸和硝酸银溶液 B．盐酸酸化的BaCl2溶液 C．KSCN溶液 D．硝酸酸化的Ba(NO3)2 【答案】C 【详解】硝酸和硝酸银溶液，通常用于检验Cl－的存在，A不符合题意；盐酸酸化的BaCl2溶液，通常用于检验的存在，B不符合题意；KSCN溶液，通常用于检验Fe3＋的存在，C符合题意；硝酸酸化的Ba(NO3)2可用于检验不含的溶液中的存在，D为符合题意。 【变式5-3】要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋进行如下实验操作时，最佳顺序为 ①加入足量氯水 ②加入足量酸性KMnO4溶液 ③加入少量NH4SCN溶液 A．①③ B．③② C．③① D．①②③ 【答案】C 【详解】用NH4SCN溶液可以检验溶液中是否含有Fe3＋，故先向溶液中加入NH4SCN溶液，溶液不变红色，说明溶液中不含有Fe3＋；然后加入足量氯水，溶液呈红色，说明溶液中含Fe2＋，Cl2将Fe2＋氧化为Fe3＋，KMnO4溶液本身有颜色，同时KMnO4会将NH4SCN氧化，影响实验，因此不选用KMnO4溶液，故最佳顺序为③①。 题型06 Fe3+和Fe2+的性质 1．常见的铁盐有Fe2(SO4)3、FeCl3等，在溶液中为黄色，由Fe3＋的化合价可知铁盐具有氧化性。 2．常见的亚铁盐有FeSO4、FeCl2等，在溶液中为浅绿色，由Fe2＋的化合价可知亚铁盐既有氧化性，又有还原性。 【典例6】苹果汁是人们喜爱的饮料，此饮料中含有Fe2＋，在空气中易转变为Fe3＋。若榨汁时加入维生素C，可有效防止这种现象的发生。这说明维生素C具有 A．还原性 B．氧化性 C．碱性 D．酸性 【答案】A 【详解】饮料中的Fe2＋在空气中易被氧化为Fe3＋，加入维生素C，可有效防止这种现象的发生，则说明维生素C具有还原性。 【变式6-1】刻制印刷电路板时用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。根据该反应判断下列说法不正确的是 A．铜是还原剂 B．Fe3＋具有氧化性 C．该反应是置换反应 D．该反应属于离子反应 【答案】C 【详解】该反应中铜元素化合价升高，被氧化，为还原剂，A正确；铁元素化合价降低，被还原，Fe3＋为氧化剂，B正确；生成物中没有单质，不是置换反应，C错误；该反应为离子反应，D正确。 【变式6-2】“铁肥”(主要含)常用于解决植物叶面变黄问题。已知溶液与反应生成蓝色沉淀，下列有关“铁肥”的说法错误的是 A．“铁肥”易因保存不当被空气氧化变质 B．可用溶液检验“铁肥”中的 C．为保证“铁肥”的效果，可向配制后的溶液中加入少量铁粉 D．可用KSCN溶液检验“铁肥”是否完全变质 【答案】D 【详解】A．中具有还原性，易被空气中的氧气氧化而变质，A正确； B．溶液与反应生成蓝色沉淀，可用来检验“铁肥”中的，B正确； C．铁粉可与反应生成，从而保证“铁肥”的效果，C正确； D．需要验证不存在才能证明“铁肥”完全变质，D错误； 故选D。 【变式6-3】用KSCN溶液和溶液探究的还原性时出现异常现象，实验如下： 实验 ① ② ③ 操作和试剂 现象 溶液变红，大约10秒左右红色褪去，有气体生成(经检验为)。取褪色后溶液，滴加盐酸和溶液，产生白色沉淀。 溶液变红且不褪色，有气体生成(经检验为)，经检验有丁达尔效应。 溶液变红且不褪色，滴加盐酸和溶液，无白色沉淀，经检验无丁达尔效应。 下列说法不正确的是 A．对比①③，可判定酸性条件下可氧化 B．实验②中发生的氧化还原反应有两种 C．②中红色溶液中含有胶体 D．③中发生的氧化还原反应为： 【答案】B 【分析】实验①中，红色褪去，说明或者被消耗；滴加盐酸和溶液产生白色沉淀，说明溶液中产生了硫酸根，该物质的产生说明硫元素被氧化，因此被消耗。但由于体系中产生了，因此无法推断是还是氧化了。因此需要做对比实验分离变量单独探究氧化剂到底是哪种物质。 实验③中只有而未加入，溶液红色不褪去，加入盐酸和溶液也没有产生白色沉淀或胶体，说明在该实验条件下，无法氧化因此结合实验①和③能确定，该实验①条件下氧化了。 实验②中，溶液变红但不褪色，说明未被氧化。但有生成，结合性质可知，它能被催化分解，因此推断先将氧化为，然后再被其催化分解，而也可能继续氧化剩余的。因此可能不止发生了2种氧化还原反应。 【详解】A．由分析，结合实验①和③能确定，该实验条件下氧化了，A正确。； B．由分析，先将氧化为，然后再被其催化分解生成氧气，而也可能继续氧化剩余的，因此可能不止发生了2种氧化还原反应，B错误； C．胶体具有丁达尔效应，而溶液没有此现象，先将氧化为，铁离子生成氢氧化铁胶体产生丁达尔效应，C正确； D．实验①和③能确定，③在酸性条件下氧气氧化亚铁离子生成铁离子：，D正确； 故选B。 题型07 Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化 1．Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化：“铁三角” 2．“铁三角”转化关系的应用 (1)含Fe2＋、Fe3＋的分离、除杂方法(括号内为杂质) ①FeCl3溶液(FeCl2)：加足量氯水或通入足量Cl2。 ②FeCl2溶液(FeCl3)：加足量铁粉，充分反应后过滤。 ③FeSO4溶液(CuSO4)：加足量铁粉，充分反应后过滤。 ④除去废水中Fe2＋，先将废水中的Fe2＋氧化为Fe3＋(如通入Cl2或加入H2O2)，再调节溶液的pH，使Fe3＋转化为红褐色的Fe(OH)3沉淀过滤除去。 (2)离子的共存问题 ①Fe3＋与I－、S2－等还原性离子不能大量共存。 ②Fe2＋与MnO(H＋)、NO(H＋)、ClO－等氧化性离子不能大量共存。 【典例7】在FeCl3和CuCl2混合溶液中，加入过量的铁粉，充分反应后，溶液中的金属离子是 A．Fe2＋ B．Fe3＋和Fe2＋ C．Cu2＋和Fe2＋ D．Cu2＋ 【答案】A 【分析】在混合液中发生如下反应，①2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、②Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋。当铁过量时，Fe3＋和Cu2＋均完全反应，再由上述方程式可知，充分反应后溶液中只含Fe2＋一种金属离子。 【变式7-1】某化学小组为验证Fe3＋与Fe2＋能够相互转化，进行如下实验。 实验操作 对应现象 ①向FeCl3溶液中加入过量铁粉 ⅰ.溶液由黄色变为浅绿色 ②滴加KSCN溶液 ⅱ.溶液无明显变化 ③再滴加几滴氯水 ⅲ.溶液变红 下列分析不合理的是 A．解释现象ⅰ的反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ B．实验②与③可以调换顺序 C．溶液变红涉及反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ D．氧化性：Cl2>Fe3＋>Fe2＋ 【答案】B 【分析】向FeCl3溶液中加入过量铁粉，铁与Fe3＋反应生成Fe2＋，溶液由黄色变为浅绿色，A正确；先加氯水，Fe2＋被氧化为Fe3＋，再加KSCN溶液，溶液变红，无法检验Fe2＋，B错误；滴入氯水后，Fe2＋被氧化为Fe3＋，C正确；由反应方程式可知，氧化性：Cl2>Fe3＋>Fe2＋，D正确。 【变式7-2】含、各1mol的混合溶液中加入一定量铁粉，充分反应后仍有红色固体存在，则下列判断不正确的是 A．反应后的溶液中可能含 B．向反应后的溶液滴加少量酸性高锰酸钾一定褪色 C．反应后的溶液中阳离子为 D．氧化性： 【答案】A 【分析】当固体为铁、铜时，溶液中的Fe3+、 Cu2+全部参加反应生成Fe2+和Cu，充分反应后仍有红色固体存在，该固体为铜，反应方程式为：2FeCl3 + Fe = 3FeCl2、CuCl2+Fe= Cu + FeCl2，所以溶液中一定没有Fe3+，可能含有Cu2+，一定含有Fe2+。 【详解】A．结合分析可知，溶液中一定没有Fe3+，A错误； B．溶液一定含有Fe2+，可以被酸性高锰酸钾氧化，则滴加少量酸性高锰酸钾一定褪色，B正确； C．Fe3+完全反应生成1.5mol Fe2+，Cu2+无论是否部分反应，总阳离子数恒为2.5mol（Cu2+每减少x mol，Fe2+增加x mol，总量不变），C正确； D．向含、各1mol的混合溶液中加入一定量铁粉，先发生2FeCl3 + Fe = 3FeCl2，再发生CuCl2+Fe= Cu + FeCl2，则氧化性，D正确； 故选A。 【变式7-3】向100 mL FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁粉，其固体质量的变化如图所示，下列说法错误的是 A．向b点溶液中滴加NaOH溶液有蓝色沉淀生成 B．a点溶液中存在的金属阳离子有Fe2＋和Cu2＋ C．原混合溶液中c(Fe3＋)∶c(Cu2＋)＝2∶1 D．若不考虑溶液体积变化，c点溶液中c(Cl－)＝8.0 mol·L－I 【答案】A 【分析】氧化性Fe3＋>Cu2＋，则依次发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu，0～a段发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，所以加入0.1 mol Fe时固体质量不增加；a点氯化铁完全反应；a～b段发生反应为Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu，所以加入0.1 mol Fe置换出0.1 mol Cu，固体增加6.4 g，到b点氯化铜完全反应，据此解答。b点CuCl2完全反应，向b点溶液中滴加NaOH溶液，不会生成蓝色沉淀，故A错误；0～a段发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，则a点溶液中存在的阳离子有Fe2＋和Cu2＋，故B正确；0～a段和a～b段均消耗0.1 mol Fe，结合反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu可知，n(Fe3＋)＝0.2 mol，n(Cu2＋)＝0.1 mol，则c(Fe3＋)∶c(Cu2＋)＝2∶1，故C正确；根据电荷守恒可知，n(Cl－)＝3n(Fe3＋)＋2n(Cu2＋)＝0.2 mol×3＋0.1 mol×2＝0.8 mol，溶液体积为0.1 L，则c(Cl)＝8.0 mol·L－1，故D正确。故选A。 题型08 铁及其化合物的价类二维图 1．铁元素的“价—类”二维图 2．从物质分类的角度理解铁及其化合物的性质 (1)FeO、Fe2O3是金属氧化物，分别溶于稀硫酸反应的离子方程式：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。 (2)Fe(OH)2和Fe(OH)3属于碱，分别溶于稀盐酸反应的离子方程式：Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O、Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O。 (3)FeCl2、Fe2(SO4)3都属于盐，能和碱发生反应生成氢氧化物沉淀。如：FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl；Fe2(SO4)3＋6NaOH===2Fe(OH)3↓＋3Na2SO4。 3．从化合价的角度理解铁及其化合物的性质 (1)Fe2O3具有氧化性。 如3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。 (2) 如：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－； 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O； ＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 (3) 如：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋； 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。 【典例8】部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是 A．通过化合反应和复分解反应均能直接得到d B．e不稳定，在空气中灼烧会最终转化为b C．h具有强氧化性，在日常生活中可用于生活用水的消毒与净化 D．a→f→g→d的每步转化均可一步实现 【答案】B 【分析】根据铁元素化合价和分类，可以得知a是Fe，b是FeO，c是Fe2O3，d是Fe(OH)3，e是Fe(OH)2，f是Fe2+盐，g是Fe3+盐，h是盐，据此回答。 【详解】A．得到Fe(OH)3的方法或，即通过化合反应和复分解反应均能直接得到氢氧化铁，推断合理，A错误； B．e为Fe(OH)2，不稳定，在空气中灼烧时，先被氧化为Fe(OH)3，再分解为Fe2O3，推断不合理，B正确； C．高铁酸盐具有强氧化性，在日常生活中可用于生活用水的消毒与净化，推断合理，C错误； D．a→f为，f→g为，g→d为，故能实现a→f→g→d的转化关系，合理，D错误； 故选B。 【变式8-1】部分含铁物质的类别与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是 A．可由化合反应制得d 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 【答案】C 【分析】根据含铁物质的类别与相应化合价关系，a是Fe、b是亚铁盐、c是Fe(OH)2、d是Fe(OH)3、e是铁盐。 【详解】A．可由化合反应4Fe(OH)2+O2+2H2O= Fe(OH)3制备Fe(OH)3，故A正确； B．b中Fe显+2价，处于中间价态，既可被氧化，也可被还原，故B正确； C．将铁盐加入浓碱液中制得Fe(OH)3沉淀，故C错误； D．氯化亚铁和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁，氢氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，氯化铁和铁反应生成氯化亚铁，故D正确； 选C。 【变式8-2】部分含铁物质的分类与相应化合价关系如下图甲所示。下列推断不合理的是 A．N在空气中不稳定，利用图乙装置制取N并可减缓其被氧化 B．X在高温下可与反应生成Z C．可存在的循环转化关系 D．若P为盐酸盐，滴到淀粉碘化钾试纸上，会出现蓝色现象 【答案】B 【详解】A．N为氢氧化亚铁，制备氢氧化铁应在无氧条件下，图乙装置通过将导管伸入液体下部，避免氧气进入，故A正确； B．X为单质铁，Z为三氧化铁，单质铁在高温下可与反应生成四氧化三铁和氢气，故B错误； C．P为Fe3+，M为Fe(OH)3，Z为Fe2O3，P加NaOH得到M，加热M得到Z，Z加盐酸得到P，故C正确； D．FeCl3与KI反应生成I2，使淀粉碘化钾试纸出现蓝色现象，故D正确； 故答案为B。 【变式8-3】如图是铁及其化合物的价类二维图，有关说法正确的是 A．物质X可能是，红棕色粉末，碱性氧化物 B．极易被氧化，现象为白色沉淀迅速变为灰绿色最后变为黑色沉淀 C．实验室制取胶体是将滴入沸水中持续加热并搅拌 D．既可用作水消毒剂，又可利用其还原产物进行净水 【答案】D 【详解】A．物质X为氧化物，其中铁元素平均化合价介于价，可能是，黑色粉末，不是碱性氧化物，A错误； B．中的铁为+2价极易被氧化为氢氧化铁，现象为白色沉淀迅速变为灰绿色最后变为红褐色色沉淀，B错误； C．实验室制取胶体是将饱和溶液滴入沸水中加热至液体呈红褐色，不能搅拌防止胶体聚沉，C错误； D．中的铁为+6价具有强氧化性，可用作水消毒剂；还原产物为，水解生成氢氧化铁胶体，具有较大表面积较强吸附性，可用于净水，D正确； 故答案为：D。 题型09 工艺流程题中Fe2＋、Fe3＋的去除 化工流程题中经常涉及阳离子的分离与除杂，若其他金属阳离子中混有Fe2＋、Fe3＋，一般选择合适氧化剂，将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后调节溶液的pH，使Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去。 具体方法如下： (1)除去Zn2＋(或Cu2＋、或Mg2＋)中混有的Fe3＋的方法。 向混合溶液中加入ZnO、ZnCO3、Zn(OH)2[或CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3][或MgO、MgCO3、Mg(OH)2]中的一种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除杂。 (2)除去Zn2＋(或Cu2＋、Mg2＋)中混有的Fe2＋的方法。 先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。 【典例9】从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下： 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、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器完全相同 C．试剂c是氯气，相应的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ D．用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2＋ 【答案】C 【详解】根据工业废液的成分和制得氯化铁晶体对流程进行如下梳理： 试剂b若为硫酸，则会引入SO杂质离子，A错误；操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤，操作Ⅲ为在HCl氛围中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，所用仪器不完全相同，B错误；由分析可知，C正确；亚铁离子、氯离子都可以被酸性高锰酸钾溶液氧化而使溶液褪色，因此不能用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有亚铁离子，D错误。 【变式9-1】用废铁屑制备磁性胶体粒子，制取过程如下： Fe3O4(胶体粒子) 下列说法不正确的是 A．加稀硫酸是为了使铁溶解生成FeSO4 B．通入N2是为了防止空气中的O2氧化Fe3＋ C．加适量的H2O2是为了将部分Fe2＋氧化为Fe3＋，离子方程式：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O D．溶液A为FeSO4和Fe2(SO4)3的混合液 【答案】B 【详解】加入稀硫酸后，与铁反应生成FeSO4，A正确；通入N2是为了防止Fe2＋被空气中的O2全部氧化生成Fe3＋ ，B错误；加适量的H2O2将部分Fe2＋氧化为Fe3＋，离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，C正确；向溶液A中加入NaOH溶液，并通入N2，加热，得到Fe3O4胶体粒子，该过程不发生氧化还原反应，据此推知溶液A中含Fe2＋、Fe3＋，故溶液A为FeSO4和Fe2(SO4)3的混合液，D正确。 【变式9-2】FeCl3溶液在工业上用于蚀刻铜箔电路板，从蚀刻后的废液中可回收铜并使蚀刻液再生，流程如图所示(省略部分物质)。 （1）写出 FeCl3蚀刻铜箔的反应的离子方程式 。 （2）若上述溶液充分反应后只含有Fe2+，欲检验Fe2+，不合理的操作是 。 A．加入氢氧化钠溶液观察现象 B．先加入足量氯水，再加入KSCN溶液 C．加入少量酸性KMnO4溶液观察现象 （3）操作Ⅰ的名称是___________。 A．蒸发 B．结晶 C．过滤 D．分液 （4）为了从固体中分离出铜，而加入的试剂X是___________。 A．HCl B．H2SO4 C．HNO3 D．NaOH 【答案】（1）Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+ （2）B （3）C （4）A 【分析】FeCl3溶液与铜箔电路板发生反应：Cu+Fe3+=2Fe2++Cu2+，得到的废液中含有FeCl3、FeCl2、CuCl2，向其中加入过量铁粉，发生反应：2FeCl3+Fe=3FeCl2、CuCl2+Fe=FeCl2+Cu，然后过滤，向滤渣中加入稀HCl，发生反应：2HCl+Fe=FeCl2+H2↑，过滤，分离得到Cu单质，将两次滤液合并，向滤液中通入Cl2，发生反应：2FeCl2+Cl2=2FeCl3，使FeCl3溶液得到再生。 【解析】（1）FeCl3溶液蚀刻铜箔时会发生反应产生FeCl2、CuCl2，发生反应的离子方程式为：Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+； （2）A．上述反应后溶液中只含有Fe2+，向其中加入NaOH溶液，会发生反应产生Fe(OH)2白色沉淀，Fe(OH)2不稳定，会被空气中的氧气氧化产生红褐色的Fe(OH)3，因此能检验Fe2+的存在，A不符合题意； B．先加入足量氯水，会将溶液中可能存在的Fe2+氧化产生Fe3+，同时溶液中汗液含有Cl2、HClO等，Cl2具有强氧化性，会氧化KSCN，不能使溶液变为红色，因此不能确定原溶液中是否含有Fe2+，B符合题意； C．Fe2+具有还原性，能够被酸性KMnO4溶液氧化为Fe3+，酸性KMnO4溶液被还原产生无色Mn2+，因此会看到溶液变为无色，因此可用酸性KMnO4溶液判断Fe2+是否存在，C不符合题意； 故合理选项是B； （3）根据流程图可知：操作Ⅰ是分离难溶性固体与可溶性液体混合物的操作，因此该操作是过滤，故合理选项是C； （4）操作Ⅰ分离得到的固体中含有Fe、Cu，由于Cu位于金属活动性顺序表中H元素的后边，Fe位于H元素的前边，因此可以向其中加入稀盐酸，发生反应：2HCl+Fe=FeCl2+H2↑，Cu不发生反应，得到的溶液为FeCl2，与前边溶液合并，然后通入Cl2，使刻蚀液得到再生，故加入的试剂X是HCl，故合理选项是A。 题型10 守恒法在有关铁及其化合物计算中的应用 第一步：守恒法在铁及其化合物计算中的应用，主要体现在以下几个方面： 1. 元素守恒（质量守恒） 原理：反应前后，元素的质量不变。 应用：适用于涉及铁元素在不同化合物之间转化的计算。 2. 电子守恒 原理：在氧化还原反应中，氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数。 应用：适用于涉及铁元素价态变化的氧化还原反应计算。 3. 电荷守恒 原理：在电解质溶液中，正电荷总数等于负电荷总数。 应用：适用于涉及铁及其化合物在溶液中反应的计算，特别是当溶液中存在多种离子时。 第二步：提炼守恒法应用的解题步骤 1. 审题：明确反应过程，找出关键反应物和生成物。 2. 确定守恒类型：根据题目特点，判断适用哪种守恒原理（元素守恒、电子守恒或电荷守恒）。 3. 建立守恒关系：根据确定的守恒类型，列出反应前后守恒量的数学表达式。 4. 求解：解方程，得出答案。 第三步：总结守恒法应用的注意事项 元素守恒：注意铁元素在不同化合物中的存在形式，确保不遗漏、不重复。 电子守恒：准确判断铁元素的价态变化，以及氧化剂、还原剂的电子转移情况。 电荷守恒：注意溶液中所有离子的电荷，确保不遗漏任何离子。 通过以上步骤，可以系统地掌握守恒法在铁及其化合物计算中的应用方法。 【典例10】在1L某混合溶液中，、、的物质的量浓度相等，其中的物质的量浓度为，该溶液最多能溶解铁粉的质量是 A．56g B．84g C．112g D．168g 【答案】A 【详解】能溶解最多的铁粉时，溶液变为溶液。已知的物质的量浓度为，则最终溶液的浓度为。根据氯元素守恒，原溶液中各溶质的物质的量浓度均为，则原溶液中含有的铁元素的物质的量浓度为。根据铁元素守恒，则最多能溶解铁的物质的量为，即56g； 故答案选A。 【变式10-1】现有和的混合物，向其中加入的溶液恰好完全反应，若将该混合物用足量还原，所得金属单质质量为 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】的物质的量为1mol/L×0.1L=0.1mol，提供0.2mol H+。H⁺与氧化物中的O2-结合生成H2O，根据H元素守恒，共生成0.1mol H2O，根据氧元素守恒，7.6g和的混合物中含0.1mol O2-；若将该混合物用足量还原，所得金属单质质量为7.6g-0.1mol×16g/mol=6g，故选C。 【变式10-2】1.4g铁全部溶于盐酸中，加入足量NaOH溶液，得红褐色沉淀，过滤后给红褐色沉淀加热(在空气中)，最后得到红色物质的质量是 A．2g B．1.6g C．1g D．1.8g 【答案】A 【详解】1.4g铁，全部溶于盐酸中，Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，加入足量NaOH溶液，FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2↓+2NaCl，氢氧化亚铁在空气中易被氧化为氢氧化铁；4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，，最后得到红色物质是Fe2O3，根据铁元素守恒m(Fe2O3)=0.025mol××160g/mol=2g； 故选A。 【变式10-3】向一定质量(设为m克)的CuO、组成的混合物中，加入500mL某浓度的硫酸溶液，混合物完全溶解。向溶解后的溶液中逐滴加入2.0mol/L NaOH溶液250mL时，恰好将溶液中的和完全沉淀。则该硫酸的物质的量浓度为 A．0.5mol/L B．1.0mol/L C．1.5mol/L D．2.0mol/L 【答案】A 【详解】向一定质量(设为m克)的CuO、组成的混合物中，加入500mL某浓度的硫酸溶液，混合物完全溶解。向溶解后的溶液中逐滴加入2.0mol/L NaOH溶液250mL时，恰好将溶液中的和完全沉淀，此时溶液中溶质只有Na2SO4，根据Na、S元素守恒， n(H2SO4)=0.5n(NaOH)=0.5×2.0mol/L×0.25L=0.25mol。则该硫酸的物质的量浓度为，故选A。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $