第1节 铁的多样性 第3课时（同步讲义） 化学鲁科版2019必修第一册

第3章　物质的性质与转化 第1节 铁的多样性 第3课时 铁及其化合物之间的转化关系 教学目标 1. 能从物质类别和元素化合价的角度，预测铁及其化合物的转化，并能通过实验进行验证、分析和解释。 2．能从元素化合价的角度、依据氧化还原反应原理预测铁及其化合物的性质及其物质间的转化，设计实验进行验证，并能分析、解释有关现象。 3．能利用铁及其化合物的性质和转化关系，设计制备、分离、检验等简单任务的方案，并分析科学实验、生产、生活中的某些常见问题 ，说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法。 重点和难点 重点：含铁物质性质及物质间的转化关系 难点：通过反应实现含铁物质转化， ◆知识点一 铁及其化合物之间的转化 1、铁及其化合物的“价－类”二维图（写出对应的化学方程式及其反应类型） ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ 2. 铁及其化合物之间存在两种转化关系 含有相同价态铁元素的物质之间的转化，可借助________反应实现；含有不同价态铁元素的物质之间的转化，可借助________反应实现。 特别提醒 集成电路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。印刷电路板的原材料是覆铜板，制印刷电路板时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”。 (1)用化学方程式解释FeCl3溶液为什么能腐蚀铜而用于制造印刷电路板。 提示：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。 (2)由FeCl2生成Fe或FeCl3，你能写出其化学方程式吗？ 提示：FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe，2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。 即学即练 1．下列物质能通过化合反应制取的是（　　） ①FeCl2　②Fe2（SO4）3　③Fe3O4 ④Fe（OH）2　⑤Fe（OH）3　⑥FeS　⑦FeCl3 A．①②③④⑤⑥　　　 B．①③⑤⑥⑦ C．③⑤⑥⑦ D．③④⑤⑥⑦ 2．元素的“价—类”二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质类别为横坐标所绘制的二维平面图像。铁元素的“价—类”二维图如下，其中箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法错误的是（　　） A．铁与水蒸气在高温下反应可实现图中转化① B．向含Fe2＋的溶液中通入Cl2或滴加H2O2溶液均可实现图中转化④ C．由图可预测：高铁酸盐（FeO）具有强氧化性，可将Fe2＋转化为Fe3＋ D．FeO、Fe2O3、Fe3O4均可与酸反应，只生成一种盐和水 ◆知识点二 铁及其化合物之间的转化应用 1.实现Fe、Fe2＋、Fe3＋之间转化的反应物 列举①～⑥实现对应转化的反应物： ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ ________________________________________________ 2.含铁物质的分离与提纯 主要物质 杂质 除杂方法 反应原理 Fe2+ Fe3+ FeCl3 FeCl2 Fe2+ Cu2+ 3.亚铁盐的保存 保存亚铁盐溶液应加入少量_________________，目的是_________________。 利用FeCl3溶液腐蚀铜箔制造印刷电路板： __________________________________ 4.铁及其化合物的制备 例如，无水FeCl3可用铁屑和Cl2直接作用制得： __________________________________ 特别提醒 教材P88“如铁及其化合物的制备、亚铁盐溶液的保存等”实验室中如何保存硫酸亚铁？ 提示：为了防止亚铁离子被氧化、在配制硫酸亚铁时需要加入少量的铁粉。 即学即练 1.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.a可与e反应生成b 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 2.如图为铁及其化合物的“价－类”二维图。 (1)填写二维图缺失的类别①________和化学式②________。 (2)某同学利用以下试剂研究FeCl3性质，进行了如下预测： ①Cl2　②Fe　③NaOH　④H2SO4　⑤AgNO3 从物质类别上看，FeCl3属于________，可能与________发生反应(填序号)； 从化合价角度看，Fe3＋具有________性，可能与________发生反应(填序号)。 (3)某工厂用FeCl3溶液腐蚀镀有铜的绝缘板生产印刷电路，其化学原理为如下反应：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2 ①用单线桥表示电子转移。 _____________________________________________________ ②反应中FeCl3作________剂，理由是______________________________。 ③写出该反应的离子方程式___________________________________。 ◆知识点三 补铁剂中铁元素价态的检验 1.预测补铁剂中铁元素价态 补铁剂中铁元素价态有以下3种可能： ①可能为__________________________________； ②可能为__________________________________； ③可能既有＋2价，又有＋3价（Fe2＋和Fe3＋）。 2.补铁剂中铁元素价态的检验 实验步骤 实验现象 实验结论 取少量补铁口服液于试管中,滴入KSCN溶液 若出现现象A,向反应后的溶液中滴加氯水 若出现现象B,另取补铁剂滴加酸性KMnO4溶液 3．铁元素与人体健康 铁元素的 生理功能 铁元素是人体中含量最高的生命必需的_______，其中以血红蛋白的功能最为显著。血红蛋白分子中含有_______，使血红蛋白分子具有载氧功能。如果因为某种原因使血红蛋白分子中的＋2价铁被氧化成_______，这种血红蛋白分子就会丧失载氧能力。 缺铁的 危害 如果人体缺铁，会引起的疾病是缺铁性贫血；如果血红蛋白分子中的铁元素被氧化成高价态，会使人体出现_______症状 科学合理食用富铁食品及补铁 人体内的铁元素主要来源于食物。动物血、肝脏、骨髓以及蛋黄、菠菜、木耳、葡萄、红枣、大豆、芝麻等食物含有丰富的_______ 维生素C具有_______，可以将_______转化成人体可以吸收的_______，所以食用维生素C含量较高的食物有利于人体对铁元素的吸收 即学即练特别提醒 （1）在验证补铁口服液中是否含有Fe2＋的实验中，向溶液中加入酸性KMnO4溶液，若溶液紫红色褪去，则一定证明含有Fe2＋吗？ （2）能否用NaOH溶液检验补铁剂中铁元素的价态？为什么？ 提示：（1）不一定。因为补铁口服液中的抗氧化剂（维生素C）有还原性，也可以使酸性KMnO4溶液褪色。 提示：（2）不能。若补铁剂中含有Fe3＋，加入NaOH溶液立即产生红褐色沉淀，则无法检验Fe2＋的存在。 1.《开宝本草》中记载了中药铁华粉的制作方法:“取钢煅作叶如笏或团,平面磨错令光净,以盐水洒之,于醋瓮中阴处埋之一百日,铁上衣生,铁华成矣。”由此可知中药铁华粉的主要成分是(　　)。 A.氧化铁 B.氯化亚铁 C.氯化铁 D.醋酸亚铁 2.如果人体血液缺乏亚铁离子,就会造成缺铁性贫血。市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的铁粉,这些铁粉在人体胃酸(主要成分是HCl)作用下转化成亚铁盐。下列叙述错误的是(　　)。 A.铁粉具有还原性 B.铁元素是人体必需的微量元素 C.亚铁盐溶液呈浅绿色 D.Fe+2H+Fe3++H2↑ 一、铁及其化合物的“价－类”二维图 ①Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋(氧化还原反应) ②3Fe＋2O2Fe3O4(氧化还原反应) ③3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2(氧化还原反应) ④FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O (复分解反应) ⑤Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O (复分解反应) ⑥Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(复分解反应) ⑦4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(氧化还原反应) ⑧Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O (复分解反应) ⑨2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋(氧化还原反应) ⑩2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(氧化还原反应) ⑪Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(复分解反应) ⑫Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O (复分解反应) 　(1)相同价态铁元素的物质之间的转化为复分解反应。 (2)不同价态铁元素的物质之间的转化为氧化还原反应。 二、补铁剂中铁元素价态的检验 实验步骤 实验现象 实验结论 取少量补铁口服液于试管中,滴入KSCN溶液 A.不变红 无Fe3+ B.变红 有Fe3+ 若出现现象A,向反应后的溶液中滴加氯水 溶液变红 有Fe2+ 若出现现象B,另取补铁剂滴加酸性KMnO4溶液 紫红色褪去 有Fe2+ 紫红色不褪去 无Fe2+ 三、Fe2+、Fe3+、Fe之间的相互转化关系及其应用 1.铁、铜及其化合物在溶液中的共存规律 (1)Fe能与Fe3+、Cu2+发生反应,因而当溶液中有铁粉剩余时,溶液中不可能大量存在Fe3+、Cu2+。由于氧化性Fe3+>Cu2+,所以向含Fe3+、Cu2+的混合溶液中加入铁粉,铁先与Fe3+反应;由于还原性Fe>Cu,所以向含Fe3+的溶液中加入Fe、Cu混合物,Fe先反应。 (2)Cu能与Fe3+发生反应,因此当有Cu剩余时,溶液中不可能大量存在Fe3+。 (3)Fe2+与Fe3+、Cu2+、Fe、Cu均能大量共存。 2．铁元素与人体健康 (1)铁元素的生理功能：铁元素是人体中含量最高的生命必需的微量元素，其中以血红蛋白的功能最为显著。血红蛋白分子中含有＋2价铁离子，使血红蛋白分子具有载氧功能。如果因为某种原因使血红蛋白分子中的＋2价铁被氧化成＋3价铁，这种血红蛋白分子就会丧失载氧能力。 (2)人体缺铁的危害：如果人体缺铁，就会出现贫血。 (3)科学合理食用富铁食品及补铁：人体中铁元素主要来源于食物，动物血液、肝脏、骨髓以及菠菜、红枣等食物含铁丰富，可以多食用。由于维生素C具有还原性，可以将＋3价铁离子还原成人体可以吸收的＋2价铁离子，所以适量服用维生素C有利于铁元素的吸收。 特别提醒 已知溶液中离子之间发生复分解反应、发生氧化还原反应，生成络合物的离子之间不能共存。 ①与Fe3＋发生氧化还原反应而不能大量共存的离子具有什么特点？ 提示：与Fe3＋发生氧化还原反应而不能大量共存的离子应该是具有还原性的离子，如I－，S2－，HS－、SO、HSO。 ②与Fe2＋发生氧化还原反应而不能大量共存的离子具有什么特点？ 提示：与Fe2＋发生氧化还原反应而不能大量共存的离子应该是具有氧化性的离子，如MnO、NO(H＋)、ClO－等。 实践应用 1.在实验室进行的下列各组物质反应后的混合物中，再滴入KSCN溶液，显红色的是(　　) A．向CuCl2溶液中加入铁粉 B．向FeO粉末中加入稀硫酸 C．向Fe与过量稀盐酸反应后的溶液中加入少量氯水 D．向Fe(OH)3与过量稀盐酸反应后的溶液中加入过量铁粉 2．化学探究活动中提供下列任务，有关反应中不涉及铁元素价态变化的是(　　) A．用铁粉除去氯化亚铁溶液中的少许氯化铁杂质 B．铁在氧气中燃烧，其产物溶于热的浓盐酸中 C．氢氧化亚铁是白色固体，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 D．氢氧化铁受热分解 考点一 铁及其化合物的“价－类”二维图 【例1】研究不同价态铁元素之间的转化是合理利用铁元素的基本途径。铁及其化合物的“价—类”二维图及部分含铁物质的类别与相应化合价关系如图所示(f、g可溶于水)。下列推断不合理的是(　　) A.a与H2O(g)高温下反应可实现a转化为c B.g与Cu反应或b与H+反应,均可得到f C.可实现f→d→e→g→f的循环转化 D.由图可预测:高铁酸盐()具有强氧化性,可用于消毒 解题要点 Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 【变式1-1】根据框图分析，下列说法不正确的是（　　） A．E2＋的氧化性比M2＋的氧化性弱 B．若反应③中不加稀硫酸，则可能生成红褐色沉淀 C．反应④的离子方程式可表示为E3＋＋3SCN－===E（SCN）3↓ D．在反应①中用的硫酸只表现了酸性 【变式1-2】铁及其化合物之间的相互转化关系如图所示: Fe2+Fe3+Fe 回答下列有关问题: (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)化学方程式: Fe2O3+3NaClO+4KOH2K2FeO4+3NaCl+2H2O ①还原剂是　　　　,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 e-可生成　　　　 mol K2FeO4。  考点二 铁元素价态的检验 【例2】铁是人体必需的微量元素。食用富含铁元素的食品，可以补充人体所需的铁元素。菠菜中铁元素的检验包含以下步骤：剪碎→研磨→溶解→过滤→氧化→检验，下列表述不正确的是（　　） A．将菠菜剪碎后，可以在坩埚中进行研磨 B．过滤所需用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒 C．硝酸具有强氧化性，氧化时可选用稀硝酸或双氧水 D．菠菜中的铁元素主要以＋2价的形式存在 解题要点 坩埚不可用于研磨，一般用于灼烧固体等 【变式2-1】某兴趣小组进行某补血剂中铁元素含量的测定实验，流程如下： 下列说法不正确的是（　　） A．步骤①研磨时需要在研钵中进行 B．步骤②加入氨水的作用是将Fe2＋完全沉淀 C．步骤③多步操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却、称重 D．每片补血剂中铁元素的质量为0.07w g 【变式2-2】某补铁剂的主要成分为琥珀酸亚铁。某化学兴趣小组为了检验该药片中Fe2＋的存在并测定铁元素的含量，设计如下实验（假设反应过程无铁元素损耗）： 请回答下列问题： （1）写出Fe2O3的一种常见用途：__________________________________________。 （2）操作Ⅰ的名称是__________，试剂1是　 _____（填试剂名称）。 （3）证明药片中含有Fe2＋的依据：____________________________。 （4）淡红色溶液中加入氯水，发生反应的离子方程式为____________________________。 （5）该药片中铁元素的含量为_____________（用含有a、b的式子表示）。 考点三 Fe2+、Fe3+、Fe之间的相互转化关系及其应用 【例3】 用毛笔蘸取少量30%的FeCl3溶液在铜片上写“化学”两个字，放置片刻，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中，下列说法正确的是(　　) A．烧杯中的溶液呈棕黄色 B．铜片无任何变化 C．铜片上有凹陷的“化学”两个字 D．发生反应：Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋Fe2＋ 解题要点 该反应的离子方程式2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋铜片上反应掉的部分会有凹陷 【变式3-1】某物质A的水溶液有如图性质： 根据以上实验现象分析可得： (1)A是________，B是________，C是________。(填化学式) (2)通入氯气后溶液变为红色的离子方程式是____________________________。 【变式3-2】3．磁性氧化铁可以近似地看作是氧化亚铁和氧化铁的混合物，铁在磁性氧化铁中有两种化合价，磁性氧化铁溶于浓盐酸，得到的溶液中既有Fe2＋，又有Fe3＋。化学兴趣小组为探究Fe2＋、Fe3＋的性质进行了一系列试验。请回答下列问题： (1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·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2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明氯水可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为___________________________________。 (3) 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，发生反应的离子方程式为________________________。 (4)丁组同学取10 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，加入6 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，充分反应。取1 mL反应后溶液加入1 mL CCl4充分振荡、静置，观察到的现象是__________________________________。 (5)四个小组的同学通过实验探究，得出结论：Fe2＋有________性；Fe3＋、Cl2、I2的氧化性由大到小的顺序是_________________________________。 基础达标 1．金属及其化合物的转化关系是化学学习的重要内容之一、下列各组物质的转化不能全部通过一步反应直接完成的是 A． B． C． D． 2．下表中的各组物质之间通过一步反应就能实现如图所示转化的是 编号 a b c d ① ② ③ ④ A．②④ B．①④ C．②③ D．③④ 3．向和的混合溶液中逐渐加入铁粉，充分反应后溶液中固体剩余物的质量与加入铁粉的质量如图所示，忽略溶液体积的变化。下列说法错误的是 A．点时溶液中发生的反应为： B．点时溶液中的阳离子有： C．点时溶液中溶质的物质的量浓度为 D．原溶液中和的物质的量浓度之比为1：1 4．在西汉刘安组织编撰的《淮南万毕术》中，有“曾青(溶液)得铁则化为铜”的记载。下列关于该记载所涉及反应的说法中，正确的是 A．该反应的离子方程式是： B．该反应说明金属单质都能与盐发生反应 C．该反应属于氧化还原反应，反应中铁被还原 D．该反应说明铁的金属活动性比铜的强 5．向含有Fe3+、Fe2+、Cu2+的蚀刻铜箔回收液中，加入一定量铁粉，反应一段时间后，对反应后的混合物进行分析，下列说法错误的是 A．若有固体剩余，则该固体一定含有Cu B．若有固体剩余，则该溶液可能含有Cu2+ C．若无固体剩余，则该溶液不可能含有Fe3+ D．无论固体是否剩余，该溶液中一定含有Fe2+ 6．下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．不稳定，在空气中受热，迅速发生转化② C．中加稀(强氧化剂)可实现转化⑦ D．加热发生转化⑥，但加水不能转化为 7．铁、铜混合粉末加入溶液中，剩余固体质量为。下列说法正确的是 A．剩余固体是和 B．固体混合物中铜的质量是 C．反应后溶液中 D．反应后溶液中 8．高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，在水处理过程中，高铁酸钾转化为Fe(OH)3胶体，制备高铁酸钾的流程如图所示。下列叙述不正确的是    A．反应I的化学方程式是2Fe+3Cl22FeCl3 B．反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3 C．污水处理过程中产生的Fe(OH)3胶体使悬浮物聚沉，利用了胶体具有较强吸附能力的特点 D．K2FeO4可以把废水中的CN-转化为两种无毒气体，反应中CN-是还原剂 9．铁片投入下列溶液，溶液质量减轻，但无气体产生的是 A．盐酸 B．CuSO4溶液 C．稀硫酸 D．Na2SO4溶液 综合应用 10．FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是 A．溶液中一定含Cu2＋ B．溶液中一定含Fe2＋ C．加入KSCN溶液一定不变红色 D．剩余固体中一定含Cu 11．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验方案设计不合理的是    A．④ B．③ C．③④ D．①②③④⑤ 12．铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。下列有关铁及其化合物的说法，正确的是 A．赤铁矿的主要成分是 B．溶液可用来腐蚀电路板 C．除去溶液中的杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤 D．Fe与KSCN产生血红色沉淀 13．将一定量的金属铁、铜投入一定浓度的溶液中充分反应，下列对反应情况推断正确的是 A．当铁、铜均不剩余时，溶液中一定有、，一定无 B．当铁、铜均剩余时，溶液中一定有、，一定无 C．当铜剩余，铁不剩余时，溶液中一定有，一定无 D．当铜剩余，铁不剩余时，溶液中一定有，一定无、可能含有 14．下列说法不正确的是 A．铁在氧气中燃烧与或水蒸气反应的共同产物是 B．铁是人体必需微量元素中含量最多的一种 C．铁的化学性质活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在 D．可以通过化合反应制得 15．在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且a＞c，则下列说法正确的是 A．将残余固体加入到稀H2SO4中，有气泡 B．最后得到的溶液中可能含有Fe3+ C．残余固体是铜和铁 D．最后得到的溶液中一定含有Cu2+ 16．下列除杂的操作不正确的是 A．溶液中混有少量：加入足量镁充分反应后过滤 B．溶液中混有少量：加入过量铁粉充分反应后过滤 C．溶液中混有少量：加入NaOH溶液充分反应后过滤 D．溶液中混有少量：加入过量铁粉充分反应后过滤 17．已知氧化性：。向的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在。下列判断中正确的是 A．剩余固体中可能没有铜 B．反应后的溶液中可能含有 C．反应后的溶液中一定含有 D．反应后的溶液中一定含有 拓展培优 18．元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图象。铁元素的价类二维图如图，其中箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法错误的是 A．是一种黑色有磁性的铁的氧化物，可由Fe、水蒸气高温反应制得 B．为实现向的转化，可向含的溶液中通入或者滴加溶液 C．由图可预测：高铁酸盐()具有强氧化性，可将转化为 D．FeO、、均可与酸反应，只生成一种盐和水 19．电子工业中，常用溶液“腐蚀”覆铜板制作印刷电路板。某兴趣小组设计了印刷电路板腐蚀液再生和铜回收的新方法，具体步骤如下图所示。以下说法错误的是 A．腐蚀废液的成分是、和 B．滤渣③的成分是Cu C．④可以是稀盐酸，不能用稀硫酸 D．通入⑥时发生反应的离子方程式是： 20．利用铁元素“价–类”二维图可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系，请据此图回答问题： (1)属于 (填“碱性”“酸性”或“两性”)氧化物。 (2)从物质类别和元素价态视角，下列说法中不正确的是___________。 A．具有强氧化性，可以用作水体消毒剂 B．在空气中受热能迅速被氧化成 C．保存溶液时加入少量还原性铁粉，以防止溶液变质 D．过量的铁粉在氯气中燃烧可以实现的转化 (3)通过置换反应可以转化成，请写出该化学方程式 。 (4)电子工业常用的溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，从而制造印刷电路板，写出此过程的离子方程式 。某研究人员向上述印刷电路板的废液中加入一定量铁粉，充分反应后，准备过滤并收集滤渣。此时，滤渣的成分不可能是 。 A．只有        B．有和        C．只有 21．利用铁元素价类二维图可以多角度研究含铁物质的性质及转化关系，请完成下列问题。 (1)铁元素是组成人体必不可少的元素之一，以下几种常见的铁元素粒子，既有氧化性又有还原性的是 。 A．Fe          B．           C． (2)下列说法正确的是 。 A．是碱性氧化物 B．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化① C．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化② (3)取少量粉末于烧杯中，加入适量盐酸至完全溶解，发生反应的离子方程式为 ， (4)制备氢氧化亚铁时，现象由白色絮状沉淀最终转化为红褐色沉淀，请用化学方程式解释现象： 。 (5)人体血红蛋白分子中含有，正是这些使血红蛋白分子具有载氧功能。亚硝酸钠（）可将人体血红蛋白中的转化为，生成高铁血红蛋白而丧失与氧气的结合能力，反应过程中发生 反应，说明亚硝酸钠具有 性；误食亚硝酸钠中毒，可服维生素C缓解，说明维生素C具有 性。 22．某实验小组在实验室进行Fe2+与Fe3+相互转化的实验。 (1)向试管a中加入过量铁粉的离子方程式是 。 (2)试管b中的实验现象是 。 (3)试管c中产生白色沉淀，一段时间后部分沉淀变为红褐色。写出白色沉淀变为红褐色的化学方程式 。 (4)实验小组为探究反应物浓度对Fe(OH)2制备效果的影响，以Fe(OH)2沉淀白色持续时间(t)为指标，t越大，实验效果越好。部分实验数据如下(w表示质量分数)： 实验 序号 w(FeSO4)/% w(NaOH)/% t/s i 2.5 15 149 ii 5 15 138 iii 10 15 99 iv 5 25 142 v 5 35 180 ①实验i、ii、iii的目的是 。 ②小组同学通过实验得出结论：其他条件不变时，所用NaOH溶液的浓度越大，实验效果越好，推断的证据是 。 23．现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙以及物质D、E、F、G、H，它们之间的相互转化关系如图所示(图中有些反应的生成物和反应的条件没有标出)。 请根据以上信息完成下列各题： (1)写出下列物质的化学式：C ，丙 ，H 。 (2)写出③的化学方程式 。 (3)写出①的离子方程式 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3章　物质的性质与转化 第1节 铁的多样性 第3课时 铁及其化合物之间的转化关系 教学目标 1. 能从物质类别和元素化合价的角度，预测铁及其化合物的转化，并能通过实验进行验证、分析和解释。 2．能从元素化合价的角度、依据氧化还原反应原理预测铁及其化合物的性质及其物质间的转化，设计实验进行验证，并能分析、解释有关现象。 3．能利用铁及其化合物的性质和转化关系，设计制备、分离、检验等简单任务的方案，并分析科学实验、生产、生活中的某些常见问题 ，说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法。 重点和难点 重点：含铁物质性质及物质间的转化关系 难点：通过反应实现含铁物质转化， ◆知识点一 铁及其化合物之间的转化 1、铁及其化合物的“价－类”二维图（写出对应的化学方程式及其反应类型） ①Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋(氧化还原反应) ②3Fe＋2O2Fe3O4(氧化还原反应) ③3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2(氧化还原反应) ④FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O (复分解反应) ⑤Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O (复分解反应) ⑥Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(复分解反应) ⑦4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(氧化还原反应) ⑧Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O (复分解反应) ⑨2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋(氧化还原反应) ⑩2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(氧化还原反应) ⑪Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(复分解反应) ⑫Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O (复分解反应) 2. 铁及其化合物之间存在两种转化关系 含有相同价态铁元素的物质之间的转化，可借助复分解反应实现；含有不同价态铁元素的物质之间的转化，可借助氧化还原反应实现。 特别提醒 集成电路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。印刷电路板的原材料是覆铜板，制印刷电路板时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”。 (1)用化学方程式解释FeCl3溶液为什么能腐蚀铜而用于制造印刷电路板。 提示：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。 (2)由FeCl2生成Fe或FeCl3，你能写出其化学方程式吗？ 提示：FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe，2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。 即学即练 1．下列物质能通过化合反应制取的是（　　） ①FeCl2　②Fe2（SO4）3　③Fe3O4 ④Fe（OH）2　⑤Fe（OH）3　⑥FeS　⑦FeCl3 A．①②③④⑤⑥　　　 B．①③⑤⑥⑦ C．③⑤⑥⑦ D．③④⑤⑥⑦ 【答案】B 【解析】①FeCl2可通过化合反应2FeCl3＋Fe===3FeCl2制得；②Fe2（SO4）3不能通过化合反应制得；③Fe3O4 可通过化合反应3Fe＋2O2Fe3O4制得；④Fe（OH）2不能通过化合反应制得；⑤Fe（OH）3可以通过化合反应4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3制得；⑥FeS可通过化合反应Fe＋SFeS制得；⑦FeCl3可通过化合反应2Fe＋3Cl22FeCl3制得。综上，①③⑤⑥⑦符合题意。 2．元素的“价—类”二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质类别为横坐标所绘制的二维平面图像。铁元素的“价—类”二维图如下，其中箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法错误的是（　　） A．铁与水蒸气在高温下反应可实现图中转化① B．向含Fe2＋的溶液中通入Cl2或滴加H2O2溶液均可实现图中转化④ C．由图可预测：高铁酸盐（FeO）具有强氧化性，可将Fe2＋转化为Fe3＋ D．FeO、Fe2O3、Fe3O4均可与酸反应，只生成一种盐和水 【答案】D 【解析】解析：选D。铁单质与水蒸气在高温条件下发生反应3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2↑，可实现题图中转化①，故A说法正确；Fe2＋转化成Fe3＋，铁元素的化合价升高，需要加入氧化剂才能实现转化，如通入Cl2或滴加H2O2溶液等，故B说法正确；FeO中铁元素显＋6价，具有强氧化性，能将Fe2＋氧化成Fe3＋，故C说法正确；Fe3O4与盐酸反应生成氯化铁和氯化亚铁两种盐，故D说法错误。 ◆知识点二 铁及其化合物之间的转化应用 1.实现Fe、Fe2＋、Fe3＋之间转化的反应物 列举①～⑥实现对应转化的反应物： ①I2、S、H＋、Cu2＋、Fe3＋等； ②Cl2、O2、HNO3、KMnO4(H＋)等； ③Zn、CO、H2、C、Al等； ④Cl2、O2、HNO3、KMnO4(H＋)、H2O2等； ⑤Fe、Cu、I－、S2－、H2S等； ⑥C、CO、H2、Al等。 2.含铁物质的分离与提纯 主要物质 杂质 除杂方法 反应原理 Fe2+ Fe3+ 加过量铁粉 后过滤 Fe+2Fe3+3Fe2+ FeCl3 FeCl2 加氯水或 H2O2 2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- 或2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O Fe2+ Cu2+ 加过量铁粉 后过滤 Cu2++FeFe2++Cu 3.亚铁盐的保存 保存亚铁盐溶液应加入少量铁屑或铁粉，目的是防止Fe2＋被空气中的氧气氧化：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。 利用FeCl3溶液腐蚀铜箔制造印刷电路板： 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。 4.铁及其化合物的制备 例如，无水FeCl3可用铁屑和Cl2直接作用制得： 2Fe＋3Cl22FeCl3。 特别提醒 教材P88“如铁及其化合物的制备、亚铁盐溶液的保存等”实验室中如何保存硫酸亚铁？ 提示：为了防止亚铁离子被氧化、在配制硫酸亚铁时需要加入少量的铁粉。 即学即练 1.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.a可与e反应生成b 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 【解析】由图示可知,a为0价的单质Fe,b为亚铁盐,c为Fe(OH)2,d为Fe(OH)3,e为铁盐。Fe+2Fe3+3Fe2+,a可与e反应生成b,A项不符合题意;Fe2+为中间价态,既可被氧化,也可被还原,B项不符合题意;向铁盐e中加入浓碱液得到的是Fe(OH)3沉淀,C项符合题意;Fe2+Fe(OH)2Fe(OH)3Fe3+Fe2+,D项不符合题意。 2.如图为铁及其化合物的“价－类”二维图。 (1)填写二维图缺失的类别①________和化学式②________。 (2)某同学利用以下试剂研究FeCl3性质，进行了如下预测： ①Cl2　②Fe　③NaOH　④H2SO4　⑤AgNO3 从物质类别上看，FeCl3属于________，可能与________发生反应(填序号)； 从化合价角度看，Fe3＋具有________性，可能与________发生反应(填序号)。 (3)某工厂用FeCl3溶液腐蚀镀有铜的绝缘板生产印刷电路，其化学原理为如下反应：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2 ①用单线桥表示电子转移。 _____________________________________________________ ②反应中FeCl3作________剂，理由是______________________________。 ③写出该反应的离子方程式___________________________________。 【答案】(1)单质　Fe(OH)3　(2)盐　③⑤　氧化　② (3)① ②氧化　铁的化合价由正三价变为正二价　③Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 【解析】(1)Fe为金属单质，则①为单质；铁的氢氧化物有Fe(OH)2和Fe(OH)3两种，则②为Fe(OH)3； (2)从物质类别上看，FeCl3属于盐，可能与氢氧化钠和硝酸银反应；从化合价角度看，Fe3＋化合价处于最高价态，具有氧化性，可发生还原反应，可能与铁发生反应； (3)反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2为氧化还原反应，Cu失电子，化合价升高，发生氧化反应，作还原剂；Fe元素化合价由＋3价降低到＋2价，得电子，化合价降低，发生还原反应，FeCl3作氧化剂， ①用单线桥表示电子转移为 ②反应中FeCl3中Fe元素化合价由＋3价降低到＋2价，得电子，化合价降低，发生还原反应，作氧化剂； ③反应的离子方程式为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。 ◆知识点三 补铁剂中铁元素价态的检验 1.预测补铁剂中铁元素价态 补铁剂中铁元素价态有以下3种可能： ①可能为＋2价（Fe2＋）； ②可能为＋3价（Fe3＋）； ③可能既有＋2价，又有＋3价（Fe2＋和Fe3＋）。 2.补铁剂中铁元素价态的检验 实验步骤 实验现象 实验结论 取少量补铁口服液于试管中,滴入KSCN溶液 A.不变红 无Fe3+ B.变红 有Fe3+ 若出现现象A,向反应后的溶液中滴加氯水 溶液变红 有Fe2+ 若出现现象B,另取补铁剂滴加酸性KMnO4溶液 紫红色褪去 有Fe2+ 紫红色不褪去 无Fe2+ 3．铁元素与人体健康 铁元素的 生理功能 铁元素是人体中含量最高的生命必需的微量元素，其中以血红蛋白的功能最为显著。血红蛋白分子中含有＋2价铁离子，使血红蛋白分子具有载氧功能。如果因为某种原因使血红蛋白分子中的＋2价铁被氧化成＋3价铁，这种血红蛋白分子就会丧失载氧能力。 缺铁的 危害 如果人体缺铁，会引起的疾病是缺铁性贫血；如果血红蛋白分子中的铁元素被氧化成高价态，会使人体出现缺氧症状 科学合理食用富铁食品及补铁 人体内的铁元素主要来源于食物。动物血、肝脏、骨髓以及蛋黄、菠菜、木耳、葡萄、红枣、大豆、芝麻等食物含有丰富的铁元素 维生素C具有还原性，可以将Fe3＋转化成人体可以吸收的Fe2＋，所以食用维生素C含量较高的食物有利于人体对铁元素的吸收 即学即练特别提醒 （1）在验证补铁口服液中是否含有Fe2＋的实验中，向溶液中加入酸性KMnO4溶液，若溶液紫红色褪去，则一定证明含有Fe2＋吗？ （2）能否用NaOH溶液检验补铁剂中铁元素的价态？为什么？ 提示：（1）不一定。因为补铁口服液中的抗氧化剂（维生素C）有还原性，也可以使酸性KMnO4溶液褪色。 提示：（2）不能。若补铁剂中含有Fe3＋，加入NaOH溶液立即产生红褐色沉淀，则无法检验Fe2＋的存在。 1.《开宝本草》中记载了中药铁华粉的制作方法:“取钢煅作叶如笏或团,平面磨错令光净,以盐水洒之,于醋瓮中阴处埋之一百日,铁上衣生,铁华成矣。”由此可知中药铁华粉的主要成分是(　　)。 A.氧化铁 B.氯化亚铁 C.氯化铁 D.醋酸亚铁 【答案】D 【解析】根据题意分析可知,醋中含有醋酸,与铁反应生成醋酸亚铁和氢气,因此中药铁华粉的主要成分是醋酸亚铁。 2.如果人体血液缺乏亚铁离子,就会造成缺铁性贫血。市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的铁粉,这些铁粉在人体胃酸(主要成分是HCl)作用下转化成亚铁盐。下列叙述错误的是(　　)。 A.铁粉具有还原性 B.铁元素是人体必需的微量元素 C.亚铁盐溶液呈浅绿色 D.Fe+2H+Fe3++H2↑ 【答案】D 【解析】Fe可以失电子,具有还原性,A项正确; 铁元素参与形成血红蛋白,是人体必需的微量元素,B项正确;亚铁盐溶液呈浅绿色,C项正确;铁与稀盐酸反应生成亚铁离子,反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑,D项错误。 一、铁及其化合物的“价－类”二维图 ①Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋(氧化还原反应) ②3Fe＋2O2Fe3O4(氧化还原反应) ③3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2(氧化还原反应) ④FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O (复分解反应) ⑤Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O (复分解反应) ⑥Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(复分解反应) ⑦4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(氧化还原反应) ⑧Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O (复分解反应) ⑨2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋(氧化还原反应) ⑩2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(氧化还原反应) ⑪Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(复分解反应) ⑫Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O (复分解反应) 　(1)相同价态铁元素的物质之间的转化为复分解反应。 (2)不同价态铁元素的物质之间的转化为氧化还原反应。 二、补铁剂中铁元素价态的检验 实验步骤 实验现象 实验结论 取少量补铁口服液于试管中,滴入KSCN溶液 A.不变红 无Fe3+ B.变红 有Fe3+ 若出现现象A,向反应后的溶液中滴加氯水 溶液变红 有Fe2+ 若出现现象B,另取补铁剂滴加酸性KMnO4溶液 紫红色褪去 有Fe2+ 紫红色不褪去 无Fe2+ 三、Fe2+、Fe3+、Fe之间的相互转化关系及其应用 1.铁、铜及其化合物在溶液中的共存规律 (1)Fe能与Fe3+、Cu2+发生反应,因而当溶液中有铁粉剩余时,溶液中不可能大量存在Fe3+、Cu2+。由于氧化性Fe3+>Cu2+,所以向含Fe3+、Cu2+的混合溶液中加入铁粉,铁先与Fe3+反应;由于还原性Fe>Cu,所以向含Fe3+的溶液中加入Fe、Cu混合物,Fe先反应。 (2)Cu能与Fe3+发生反应,因此当有Cu剩余时,溶液中不可能大量存在Fe3+。 (3)Fe2+与Fe3+、Cu2+、Fe、Cu均能大量共存。 2．铁元素与人体健康 (1)铁元素的生理功能：铁元素是人体中含量最高的生命必需的微量元素，其中以血红蛋白的功能最为显著。血红蛋白分子中含有＋2价铁离子，使血红蛋白分子具有载氧功能。如果因为某种原因使血红蛋白分子中的＋2价铁被氧化成＋3价铁，这种血红蛋白分子就会丧失载氧能力。 (2)人体缺铁的危害：如果人体缺铁，就会出现贫血。 (3)科学合理食用富铁食品及补铁：人体中铁元素主要来源于食物，动物血液、肝脏、骨髓以及菠菜、红枣等食物含铁丰富，可以多食用。由于维生素C具有还原性，可以将＋3价铁离子还原成人体可以吸收的＋2价铁离子，所以适量服用维生素C有利于铁元素的吸收。 特别提醒 已知溶液中离子之间发生复分解反应、发生氧化还原反应，生成络合物的离子之间不能共存。 ①与Fe3＋发生氧化还原反应而不能大量共存的离子具有什么特点？ 提示：与Fe3＋发生氧化还原反应而不能大量共存的离子应该是具有还原性的离子，如I－，S2－，HS－、SO、HSO。 ②与Fe2＋发生氧化还原反应而不能大量共存的离子具有什么特点？ 提示：与Fe2＋发生氧化还原反应而不能大量共存的离子应该是具有氧化性的离子，如MnO、NO(H＋)、ClO－等。 实践应用 1.在实验室进行的下列各组物质反应后的混合物中，再滴入KSCN溶液，显红色的是(　　) A．向CuCl2溶液中加入铁粉 B．向FeO粉末中加入稀硫酸 C．向Fe与过量稀盐酸反应后的溶液中加入少量氯水 D．向Fe(OH)3与过量稀盐酸反应后的溶液中加入过量铁粉 【答案】C 【解析】铁粉与氯化铜溶液反应生成氯化亚铁和单质铜；FeO与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和水；Fe(OH)3与过量稀盐酸反应生成氯化铁和水，氯化铁与过量铁粉反应生成氯化亚铁，滴入KSCN溶液不会显红色，选项A、B、D错误；Fe与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，氯化亚铁与氯气反应生成氯化铁，滴入KSCN溶液，溶液显红色，选项C正确。 2．化学探究活动中提供下列任务，有关反应中不涉及铁元素价态变化的是(　　) A．用铁粉除去氯化亚铁溶液中的少许氯化铁杂质 B．铁在氧气中燃烧，其产物溶于热的浓盐酸中 C．氢氧化亚铁是白色固体，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 D．氢氧化铁受热分解 【答案】D 【解析】 A项，Fe＋2FeCl3===3FeCl2，铁的化合价由0价和＋3价变为＋2价；B项，3Fe＋2O2Fe3O4，铁的化合价由0价变为＋2价和＋3价；C项，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，铁的化合价由＋2价变为＋3价；D项，2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O，铁元素的化合价没有变，仍然为＋3价。 考点一 铁及其化合物的“价－类”二维图 【例1】研究不同价态铁元素之间的转化是合理利用铁元素的基本途径。铁及其化合物的“价—类”二维图及部分含铁物质的类别与相应化合价关系如图所示(f、g可溶于水)。下列推断不合理的是(　　) A.a与H2O(g)高温下反应可实现a转化为c B.g与Cu反应或b与H+反应,均可得到f C.可实现f→d→e→g→f的循环转化 D.由图可预测:高铁酸盐()具有强氧化性,可用于消毒 【答案】A 【解析】如图,根据含铁化合物的价态可知,a为铁单质,b为FeO,d为Fe(OH)2,f为亚铁盐,c为Fe2O3,e为Fe(OH)3,g为铁盐;高温下,Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气,A错误;Fe3+与Cu反应:2Fe3++Cu2+,FeO与H+反应:FeO+2H+Fe2++H2O,两个反应均能得到Fe2+,B正确;Fe2+和OH-反应生成Fe(OH)2沉淀,Fe(OH)2和氧气、H2O反应生成Fe(OH)3,Fe(OH)3和盐酸等反应生成Fe3+,Fe3+和铁等反应转化为Fe2+,C正确;高铁酸盐()中铁元素化合价是最高价态+6价,具有强氧化性,D正确。 解题要点 Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 【变式1-1】根据框图分析，下列说法不正确的是（　　） A．E2＋的氧化性比M2＋的氧化性弱 B．若反应③中不加稀硫酸，则可能生成红褐色沉淀 C．反应④的离子方程式可表示为E3＋＋3SCN－===E（SCN）3↓ D．在反应①中用的硫酸只表现了酸性 【答案】C 【解析】分析流程可知，M为铜，在酸性溶液中被过氧化氢氧化为CuSO4（溶液呈蓝色），依据Y加入KSCN溶液呈红色说明Y中有Fe3＋，和氨水反应生成红褐色氢氧化铁沉淀，说明X为硫酸亚铁溶液，推断E为Fe。Fe2＋的氧化性比Cu2＋的氧化性弱，A正确；若反应③中不加稀硫酸，则Fe2＋被H2O2氧化为Fe3＋，Fe3＋可能转化为Fe（OH）3沉淀，B正确；Fe（SCN）3不是沉淀，C错误；反应①中硫酸只是提供酸性环境，过氧化氢作为氧化剂氧化铜，D正确。 【变式1-2】铁及其化合物之间的相互转化关系如图所示: Fe2+Fe3+Fe 回答下列有关问题: (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)化学方程式: Fe2O3+3NaClO+4KOH2K2FeO4+3NaCl+2H2O ①还原剂是　　　　,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 e-可生成　　　　 mol K2FeO4。  【答案】(1)ab　(2)①Fe2O3　还原 ② ③ 4 考点二 铁元素价态的检验 【例2】铁是人体必需的微量元素。食用富含铁元素的食品，可以补充人体所需的铁元素。菠菜中铁元素的检验包含以下步骤：剪碎→研磨→溶解→过滤→氧化→检验，下列表述不正确的是（　　） A．将菠菜剪碎后，可以在坩埚中进行研磨 B．过滤所需用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒 C．硝酸具有强氧化性，氧化时可选用稀硝酸或双氧水 D．菠菜中的铁元素主要以＋2价的形式存在 【答案】A 【解析】坩埚不可用于研磨，一般用于灼烧固体等，A错误；过滤所需用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒，B正确；硝酸具有强氧化性，双氧水也有强氧化性，氧化时可选用稀硝酸或双氧水，C正确；由题意中的氧化一步可知，菠菜中的铁元素主要以＋2价的形式存在，D正确。 解题要点 坩埚不可用于研磨，一般用于灼烧固体等 【变式2-1】某兴趣小组进行某补血剂中铁元素含量的测定实验，流程如下： 下列说法不正确的是（　　） A．步骤①研磨时需要在研钵中进行 B．步骤②加入氨水的作用是将Fe2＋完全沉淀 C．步骤③多步操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却、称重 D．每片补血剂中铁元素的质量为0.07w g 【答案】B 【解析】步骤①是将补血剂磨成细粉，便于溶解，研磨时需要在研钵中进行，A正确；滤液中加入过氧化氢是将Fe2＋氧化为Fe3＋，步骤②中用过量氨水将Fe3＋完全转化为红褐色沉淀，B错误；步骤③是将氢氧化铁沉淀转化为氧化铁，通过测定氧化铁的质量，计算补血剂中铁元素的含量，所以多步操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却、称重，C正确；w g氧化铁中铁元素的质量即为10片补血剂中铁元素的质量，所以每片补血剂含铁元素的质量为＝0.07w g，D正确。 【变式2-2】某补铁剂的主要成分为琥珀酸亚铁。某化学兴趣小组为了检验该药片中Fe2＋的存在并测定铁元素的含量，设计如下实验（假设反应过程无铁元素损耗）： 请回答下列问题： （1）写出Fe2O3的一种常见用途：__________________________________________。 （2）操作Ⅰ的名称是__________，试剂1是　 _____（填试剂名称）。 （3）证明药片中含有Fe2＋的依据：____________________________。 （4）淡红色溶液中加入氯水，发生反应的离子方程式为____________________________。 （5）该药片中铁元素的含量为_____________（用含有a、b的式子表示）。 【答案】（1）作红色油漆（或红色颜料、涂料、油墨，答案合理即可） （2）过滤　硫氰酸钾溶液 （3）淡黄色溶液中加入KSCN溶液，溶液变为淡红色，再加入氯水，溶液变为红色 （4）2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　（5）×100% 【解析】（1）Fe2O3是红棕色粉末，常见用途是作红色油漆或红色颜料、涂料、油墨等。（2）操作Ⅰ是分离固体和溶液，名称是过滤；淡黄色溶液中加入试剂1后变为淡红色溶液，说明淡黄色溶液中含Fe3＋，试剂1为硫氰酸钾溶液。（3）淡黄色溶液中加入KSCN溶液，变为淡红色溶液，说明部分亚铁离子被氧化为铁离子，再加入氯水，溶液变为红色，说明亚铁离子全部被氧化生成铁离子。（5）根据铁元素质量守恒，a g药片中的铁元素最后全部转化为b g氧化铁中的铁元素，所以该药片中铁元素的含量为×100%＝×100%。 考点三 Fe2+、Fe3+、Fe之间的相互转化关系及其应用 【例3】 用毛笔蘸取少量30%的FeCl3溶液在铜片上写“化学”两个字，放置片刻，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中，下列说法正确的是(　　) A．烧杯中的溶液呈棕黄色 B．铜片无任何变化 C．铜片上有凹陷的“化学”两个字 D．发生反应：Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋Fe2＋ 【答案】C 【解析】FeCl3溶液与铜的反应为Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2，反应后的溶液中含有Cu2＋、Fe2＋，A错误；FeCl3溶液与铜反应，铜片上反应掉的部分会有凹陷，B错误，C正确；该反应的离子方程式 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，D错误。 解题要点 该反应的离子方程式2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋铜片上反应掉的部分会有凹陷 【变式3-1】某物质A的水溶液有如图性质： 根据以上实验现象分析可得： (1)A是________，B是________，C是________。(填化学式) (2)通入氯气后溶液变为红色的离子方程式是____________________________。 【答案】(1)FeCl2　AgCl　Fe(NO3)2　(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 【解析】A与Ag＋反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，说明沉淀为AgCl，A中必定含有Cl－。而往滤液C中加KSCN溶液后无现象，但通入氯气后溶液变为红色，说明通入氯气后溶液中生成了Fe3＋，说明原溶液中一定含有Fe2＋。 【变式3-2】3．磁性氧化铁可以近似地看作是氧化亚铁和氧化铁的混合物，铁在磁性氧化铁中有两种化合价，磁性氧化铁溶于浓盐酸，得到的溶液中既有Fe2＋，又有Fe3＋。化学兴趣小组为探究Fe2＋、Fe3＋的性质进行了一系列试验。请回答下列问题： (1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·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2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明氯水可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为___________________________________。 (3) 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，发生反应的离子方程式为________________________。 (4)丁组同学取10 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，加入6 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，充分反应。取1 mL反应后溶液加入1 mL CCl4充分振荡、静置，观察到的现象是__________________________________。 (5)四个小组的同学通过实验探究，得出结论：Fe2＋有________性；Fe3＋、Cl2、I2的氧化性由大到小的顺序是_________________________________。 【答案】(1)防止Fe2＋被氧化　(2)Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－　(3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　(4)溶液分层，上层溶液呈浅绿色，下层CCl4层呈紫红色　(5)还原　 Cl2＞Fe3＋＞I2 【解析】(1)铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是防止Fe2＋被氧化。(2)氯气具有氧化性能氧化氯化亚铁为氯化铁，反应的离子方程式为Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－。(3)过氧化氢在酸性条件下将亚铁离子氧化成棕黄色的铁离子，而本身被还原成水，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(4)由于KI过量，碘离子被铁离子氧化为碘单质而铁离子全部被还原为亚铁离子，向反应后溶液加入1 mL CCl4充分振荡、静置，发现溶液分层，上层呈浅绿色，下层CCl4层呈紫红色。(5)亚铁离子被空气中的氧气、氯水和过氧化氢氧化，所以亚铁具有还原性；由(4)可知氧化性：Fe3＋＞I2，由(2)可知氧化性：Cl2＞Fe3＋，综上所述氧化性：Cl2＞Fe3＋＞I2。 基础达标 1．金属及其化合物的转化关系是化学学习的重要内容之一、下列各组物质的转化不能全部通过一步反应直接完成的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．氧化铝不能一步反应生成氢氧化铝，需要先加酸转化为铝盐后，再加入碱才能生成氢氧化铝，A符合题意； B．钠与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠，碳酸钠与氯化钙反应生成氯化钠，各物质可通过一步反应完成，B不符题意； C．镁与盐酸反应生成氯化镁，氯化镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁，氢氧化镁与硫酸反应生成硫酸镁，各物质可通过一步反应完成，C不符题意； D．铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，硫酸亚铁与氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁在空气中被氧化生成氢氧化铁，各物质可通过一步反应完成，D不符题意； 答案选A。 2．下表中的各组物质之间通过一步反应就能实现如图所示转化的是 编号 a b c d ① ② ③ ④ A．②④ B．①④ C．②③ D．③④ 【答案】D 【详解】①不能一步生成，c→a无法一步转化，故错误； ②和氧气点燃生成，和少量氧气不完全燃烧生成CO，C与足量氧气完全燃烧生成CO2，和水反应生成，但不能一步生成CO，d→a无法一步转化，故错误； ③和硝酸银反应可转化为，Fe2O3与盐酸反应生成，氧化铁和稀硝酸反应生成，与NaOH溶液反应生成，加热分解生成Fe2O3，故正确； ④MgO和稀盐酸反应生成，Mg和氧气点燃生成MgO，Mg和稀盐酸反应生成，氯化镁与NaOH溶液反应生成，加热分解生成MgO，转化能一步实现，故正确； 故选D。 3．向和的混合溶液中逐渐加入铁粉，充分反应后溶液中固体剩余物的质量与加入铁粉的质量如图所示，忽略溶液体积的变化。下列说法错误的是 A．点时溶液中发生的反应为： B．点时溶液中的阳离子有： C．点时溶液中溶质的物质的量浓度为 D．原溶液中和的物质的量浓度之比为1：1 【答案】D 【分析】由氧化性的强弱及图象可知，0∼0.56gFe发生，0.56g∼1.68gFe时，剩余物为1.28g，而1.28gCu的物质的量为0.02mol，此时发生；加入铁粉从0.56g∼2.24g时，若发生反应，则生成1.92gCu，而由图示可得剩余物为1.84g，所以此时溶液中不含，以此来解答。 【详解】A．0∼0.56gFe发生点位于这之间，A正确； B．0.56g∼1.68gFe时，剩余物为1.28g，而1.28gCu的物质的量为0.02mol，此时发生，点位于加入铁0.56g∼1.68g之间，点溶液中的阳离子有：， B正确； C．加入铁粉为从1.68g∼2.24g时，加入铁粉的质量为0.56g，固体物增重量为1.84g-1.28g=0.56g，说明此过程中铁粉未参加反应生成铜单质，即c点的溶质为，加入铁粉0∼0.56gFe发生，生成的物质的量为0.03mol，加入铁粉0.56g∼1.68g发生，生成的物质的量为0.02mol，所以c点时溶液中溶质的物质的量浓度为，C正确； D．由上述分析可知原溶液中为0.02mol，则为0.01mol，为0.02mol，则为0.02mol，所以原溶液中和的物质的量浓度之比=物质的量之比为1:2，D错误； 故选D。 4．在西汉刘安组织编撰的《淮南万毕术》中，有“曾青(溶液)得铁则化为铜”的记载。下列关于该记载所涉及反应的说法中，正确的是 A．该反应的离子方程式是： B．该反应说明金属单质都能与盐发生反应 C．该反应属于氧化还原反应，反应中铁被还原 D．该反应说明铁的金属活动性比铜的强 【答案】D 【详解】A．该反应的离子方程式是：，A错误； B．该反应能够说明铁活泼性比铜强，但不能说明金属单质都能与盐发生反应，例如金通常不参与反应，且金属单质与盐溶液反应也不一定置换出金属，例如活泼金属钠，与金属盐溶液反应时不能置换出金属，B错误； C．该反应属于氧化还原反应，反应中铁被氧化为亚铁离子，C错误； D．该反应中铁可以置换出铜，说明铁的金属活动性比铜的强，D正确； 故选D。 5．向含有Fe3+、Fe2+、Cu2+的蚀刻铜箔回收液中，加入一定量铁粉，反应一段时间后，对反应后的混合物进行分析，下列说法错误的是 A．若有固体剩余，则该固体一定含有Cu B．若有固体剩余，则该溶液可能含有Cu2+ C．若无固体剩余，则该溶液不可能含有Fe3+ D．无论固体是否剩余，该溶液中一定含有Fe2+ 【答案】C 【分析】Fe3+的氧化性大于Cu2+，铁粉投入硫酸铜和硫酸铁混合溶液中，铁先与硫酸铁反应生成硫酸亚铁，再与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜。 【详解】A．若有固体剩余，有可能是铁将Fe3+完全反应后置换出的铜，也有可能是铁过量，剩余固体是置换出的铜和过量的铁，固体一定有铜，A正确； B．若铁不过量，铁将Fe3+完全反应后置换出部分铜，得到固体剩余，溶液中还有未反应的Cu2+，若铁过量则溶液中无Cu2+，B正确； C．若铁很少，未把Fe3+完全反应，则无固体剩余，溶液中还有Fe3+，C错误； D．无论固体是否剩余，原溶液中有Fe2+，铁单质参与反应也一定有Fe2+生成，该溶液中一定含有Fe2+，D正确； 故错误的选C。 6．下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．不稳定，在空气中受热，迅速发生转化② C．中加稀(强氧化剂)可实现转化⑦ D．加热发生转化⑥，但加水不能转化为 【答案】D 【详解】A．高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，不能实现上述转化①，故A错误； B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，部分被氧化生成Fe3O4，故B错误； C．具有强氧化剂，中加稀(强氧化剂)生成Fe(NO3)3，故C错误； D．Fe(OH)3加热生成Fe2O3，Fe2O3和水不反应，故D正确； 故选D。 7．铁、铜混合粉末加入溶液中，剩余固体质量为。下列说法正确的是 A．剩余固体是和 B．固体混合物中铜的质量是 C．反应后溶液中 D．反应后溶液中 【答案】B 【分析】铁的金属活动性强于Cu，Fe先与氯化铁反应，Fe反应完后Cu与氯化铁反应，离子方程式分别为Fe+2Fe3+=3Fe2+，Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，0.5molFe3+能消耗0.25molFe，质量为14g，0.5molFe3+能消耗Cu0.25mol，质量为16g，现剩余金属14.8g，说明两种金属都参与反应，Fe反应完，剩余固体为Cu，假设铁、铜混合物中参与反应的Fexmol，参与反应的Cu有ymol，则有56x+64y=14.8g，2x+2y=0.5mol，解得x=0.15mol，y=0.1mol。 【详解】A．由分析可知，剩余固体是，故A错误； B．由分析可知，固体混合物中参与反应的Cu有0.1mol，则原来含有的铜的质量是：0.1mol×64g/mol+3.2g=9.6g，故B正确； C．溶液中的=0.15mol+0.1mol+0.5mol=0.75mol，故C错误； D．由分析可知，铁、铜混合物中参与反应的Fe为0.15mol，故D错误； 故选B。 8．高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，在水处理过程中，高铁酸钾转化为Fe(OH)3胶体，制备高铁酸钾的流程如图所示。下列叙述不正确的是    A．反应I的化学方程式是2Fe+3Cl22FeCl3 B．反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3 C．污水处理过程中产生的Fe(OH)3胶体使悬浮物聚沉，利用了胶体具有较强吸附能力的特点 D．K2FeO4可以把废水中的CN-转化为两种无毒气体，反应中CN-是还原剂 【答案】B 【详解】A．铁与氯气反应生成氯化铁，化学方程式是2Fe+3Cl22FeCl3，A正确； B．反应Ⅱ中Cl元素化合价由+1价降低为-1价，Fe元素化合价由+3价升高到+6价，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2，B错误； C．胶体具有吸附性，可以吸附悬浮于水中的固体小颗粒而使其发生聚沉，C正确； D．K2FeO4处理废水中的CN-时生成两种无毒气体，根据原子守恒，两种无毒气体应该是N2和CO2，N元素和C元素的化合价均升高，故CN-是还原剂，D正确； 故选B。 9．铁片投入下列溶液，溶液质量减轻，但无气体产生的是 A．盐酸 B．CuSO4溶液 C．稀硫酸 D．Na2SO4溶液 【答案】B 【详解】A．铁片投入盐酸中，发生置换反应：Fe＋2HCl=FeCl2＋H2 ，消耗56 g Fe的同时生成2 g H2，溶液质量增重， A不符合题意； B．铁片投入CuSO4溶液中发生置换反应：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu，消耗56 g Fe的同时生成64 g Cu，溶液质量减轻，且无气体生成， B符合题意； C．铁片投入稀硫酸中，发生置换反应：Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2 ，消耗56 g Fe的同时生成2 g H2，溶液质量增重， C不符合题意； D．铁片投入Na2SO4溶液中，不发生反应，溶液质量不变化，也无气体产生，D不符合题意； 故选B。 综合应用 10．FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是 A．溶液中一定含Cu2＋ B．溶液中一定含Fe2＋ C．加入KSCN溶液一定不变红色 D．剩余固体中一定含Cu 【答案】A 【分析】加入铁粉后，因为Fe3＋氧化性强于Cu2＋，铁粉先与FeCl3反应，然后与CuCl2反应，充分反应后仍存在的固体一定含有Cu，可能含有Fe。 【详解】A．由分析知，若加入的铁粉与CuCl2恰好完全反应或者铁粉过量，溶液中都不会含Cu2＋，A符合题意； B．由于铁粉先与FeCl3反应，溶液中一定含Fe2＋，B不符合题意； C．由分析知，所得溶液中一定不含Fe3＋，一定含有Fe2＋，可能含Cu2＋，故加入KSCN一定不变红色，C不符合题意； D．剩余固体一定含有Cu，可能含有Fe，D不符合题意； 故选A。 11．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验方案设计不合理的是    A．④ B．③ C．③④ D．①②③④⑤ 【答案】C 【详解】Fe3＋与铁反应生成Fe2＋，使溶液显浅绿色，体现了Fe3＋的氧化性，①合理； Fe3＋与硫氰化钾反应使溶液显红色，据此能够检验Fe3＋，②合理；硫酸铜溶液与氯化铁溶液不反应，混合后溶液不会变成无色，③不合理；氯化铁溶液与硝酸银溶液反应生成白色氯化银沉淀，由于实际上Fe3＋没有参与反应，该现象不能体现Fe3＋的性质，④不合理； Fe3＋与氢氧化钠溶液反应生成红褐色氢氧化铁沉淀，据此可以检验是否存在Fe3＋，⑤合理。综上所述，不合理的是③④两项，C符合题意。 故选C。 12．铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。下列有关铁及其化合物的说法，正确的是 A．赤铁矿的主要成分是 B．溶液可用来腐蚀电路板 C．除去溶液中的杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤 D．Fe与KSCN产生血红色沉淀 【答案】C 【详解】A．用于炼铁的主要有磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿（Fe2O3）和菱铁矿（FeCO3），故A错误； B．氯化铁和铜生成氯化亚铁和氯化铜，故溶液可用来腐蚀电路板，故B错误； C．加入过量Fe单质除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质，方程式为2FeCl3+Fe=3FeCl2，故C正确； D．Fe3+与KSCN溶液产生红色的络合物，这种络合物是溶于水的，产生红色溶液，故D错误； 答案选C。 13．将一定量的金属铁、铜投入一定浓度的溶液中充分反应，下列对反应情况推断正确的是 A．当铁、铜均不剩余时，溶液中一定有、，一定无 B．当铁、铜均剩余时，溶液中一定有、，一定无 C．当铜剩余，铁不剩余时，溶液中一定有，一定无 D．当铜剩余，铁不剩余时，溶液中一定有，一定无、可能含有 【答案】D 【详解】A．因离子的氧化性强弱顺序为。当铁、铜均不剩余时，则将铁和铜全部氧化为和，可能剩余，故A错误； B．当铁、铜均剩余时，不足，Cu不参与反应，被全部还原，故溶液中不会存在和，故B错误； C．当铜剩余，铁不剩余时，被全部还原，溶液中一定无，一定有，可能有，故C错误； D．据C的分析可知，D正确； 故答案选D。 14．下列说法不正确的是 A．铁在氧气中燃烧与或水蒸气反应的共同产物是 B．铁是人体必需微量元素中含量最多的一种 C．铁的化学性质活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在 D．可以通过化合反应制得 【答案】C 【详解】A．铁与纯氧气反应生成四氧化三铁，在高温条件下Fe粉和水蒸气可以反应，生成产物为Fe3O4和H2，故A正确； B．铁是人体必需微量元素中含量最多的一种，故B正确； C．陨铁是单质铁，在自然界中以游离态存在的铁，故C错误； D．Fe和氯化铁反应生成氯化亚铁属于化合反应，故D正确； 15．在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且a＞c，则下列说法正确的是 A．将残余固体加入到稀H2SO4中，有气泡 B．最后得到的溶液中可能含有Fe3+ C．残余固体是铜和铁 D．最后得到的溶液中一定含有Cu2+ 【答案】D 【分析】在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，可认为Cu暂时不与Fe2(SO4)3反应，Fe先跟Fe2(SO4)3反应；当Fe完全溶解后，Cu再与Fe2(SO4)3反应。由于a＞c，所以有一部分Cu与Fe2(SO4)3发生反应，剩余固体全部为Cu。 【详解】A．由分析可知，残余固体为Cu，加入到稀H2SO4中，不发生反应，没有气泡产生，A不正确； B．因为固体Cu有剩余，所以最后得到的溶液中不含有Fe3+，B不正确； C．由分析可知，残余固体中只有铜，C不正确； D．因为Cu与一部分Fe2(SO4)3发生反应，所以最后得到的溶液中一定含有Cu2+，D正确； 故选D。 16．下列除杂的操作不正确的是 A．溶液中混有少量：加入足量镁充分反应后过滤 B．溶液中混有少量：加入过量铁粉充分反应后过滤 C．溶液中混有少量：加入NaOH溶液充分反应后过滤 D．溶液中混有少量：加入过量铁粉充分反应后过滤 【答案】C 【详解】A．镁与FeCl3反应生成FeCl2，过量镁可与氯化亚铁发生置换反应置换出Fe，可除去杂质，所以A选项是正确的； B．铁与FeCl3反应生成FeCl2，可除去杂质，所以B选项是正确的； C．加入NaOH溶液，Cu2＋、Fe3＋均转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求，故C错误； D．铁与反应生成FeCl2，可除去杂质，所以D选项是正确的。 故答案选C。 17．已知氧化性：。向的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在。下列判断中正确的是 A．剩余固体中可能没有铜 B．反应后的溶液中可能含有 C．反应后的溶液中一定含有 D．反应后的溶液中一定含有 【答案】D 【详解】A．氧化性：，还原性：，加入铁粉后，先与反应，该过程中没有固体生成，反应完后，再与反应生成和，故若充分反应后仍有固体存在，则该固体中一定含有铜，A错误； B．能和铁、铜反应，则反应后的溶液中不可能含有，B错误； C．若反应后的固体中有铁粉剩余，则反应后的溶液中不含，C错误； D．反应后的固体中必有铜，反应后的溶液中一定不含，一定含有，D正确。 故选D。 拓展培优 18．元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图象。铁元素的价类二维图如图，其中箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法错误的是 A．是一种黑色有磁性的铁的氧化物，可由Fe、水蒸气高温反应制得 B．为实现向的转化，可向含的溶液中通入或者滴加溶液 C．由图可预测：高铁酸盐()具有强氧化性，可将转化为 D．FeO、、均可与酸反应，只生成一种盐和水 【答案】D 【详解】A．Fe3O4是一种黑色有磁性的铁的氧化物，铁单质与水蒸气在高温下反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2↑，故A说法正确； B．Fe2+转化成Fe3+，铁元素的化合价升高，需要加入氧化剂才能实现转化，如加入O2、Cl2、H2O2等，故B说法正确； C．中铁元素显+6价，具有强氧化性，能将Fe2+氧化成Fe3+，故C说法正确； D．Fe3O4与盐酸反应生成氯化铁和氯化亚铁两种盐，故D说法错误； 答案为D。 19．电子工业中，常用溶液“腐蚀”覆铜板制作印刷电路板。某兴趣小组设计了印刷电路板腐蚀液再生和铜回收的新方法，具体步骤如下图所示。以下说法错误的是 A．腐蚀废液的成分是、和 B．滤渣③的成分是Cu C．④可以是稀盐酸，不能用稀硫酸 D．通入⑥时发生反应的离子方程式是： 【答案】B 【分析】溶液与Cu反应生成FeCl2、CuCl2，废液加入铁粉置换，滤液②为FeCl2，滤渣3为Cu和多余的Fe，加入过量的盐酸，除去多余的Fe，过滤获得Cu，滤液⑤为FeCl2，通入氯气氧化，获得FeCl3； 【详解】A．溶液与Cu反应生成FeCl2、CuCl2，和过量的，故A正确； B．加入过量Fe置换CuCl2为Cu，滤渣③的成分是Cu、Fe，故B错误； C．若④用稀硫酸，与铁反应生成FeSO4，会引入新杂质硫酸根离子，所以应选稀盐酸，故C正确； D．通入氯气氧化FeCl2获得FeCl3，反应的离子方程式是：，故D正确； 20．利用铁元素“价–类”二维图可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系，请据此图回答问题： (1)属于 (填“碱性”“酸性”或“两性”)氧化物。 (2)从物质类别和元素价态视角，下列说法中不正确的是___________。 A．具有强氧化性，可以用作水体消毒剂 B．在空气中受热能迅速被氧化成 C．保存溶液时加入少量还原性铁粉，以防止溶液变质 D．过量的铁粉在氯气中燃烧可以实现的转化 (3)通过置换反应可以转化成，请写出该化学方程式 。 (4)电子工业常用的溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，从而制造印刷电路板，写出此过程的离子方程式 。某研究人员向上述印刷电路板的废液中加入一定量铁粉，充分反应后，准备过滤并收集滤渣。此时，滤渣的成分不可能是 。 A．只有        B．有和        C．只有 【答案】(1)碱性 (2)D (3) (4) 【详解】（1）能与盐酸反应生成氯化铁和水，属于碱性氧化物。 （2）A．中铁元素显+6价，具有强氧化性，可以用作水体消毒剂，故A正确； B．具有还原性，在空气中受热能被氧气氧化成，故B正确； C．铁粉能还原氯化铁，保存溶液时加入少量还原性铁粉，以防止溶液变质，故C正确； D．过量的铁粉在氯气中燃烧生成FeCl3，故D错误； 答案选D。 （3）和水蒸气在高温条件下发生置换反应生成和氢气，反应的化学方程式为； （4）溶液和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应的离子方程式为。向印刷电路板的废液中加入一定量铁粉，充分反应后，由于铁的还原性大于铜，实验滤渣的成分不可能是只有，选C。 21．利用铁元素价类二维图可以多角度研究含铁物质的性质及转化关系，请完成下列问题。 (1)铁元素是组成人体必不可少的元素之一，以下几种常见的铁元素粒子，既有氧化性又有还原性的是 。 A．Fe          B．           C． (2)下列说法正确的是 。 A．是碱性氧化物 B．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化① C．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化② (3)取少量粉末于烧杯中，加入适量盐酸至完全溶解，发生反应的离子方程式为 ， (4)制备氢氧化亚铁时，现象由白色絮状沉淀最终转化为红褐色沉淀，请用化学方程式解释现象： 。 (5)人体血红蛋白分子中含有，正是这些使血红蛋白分子具有载氧功能。亚硝酸钠（）可将人体血红蛋白中的转化为，生成高铁血红蛋白而丧失与氧气的结合能力，反应过程中发生 反应，说明亚硝酸钠具有 性；误食亚硝酸钠中毒，可服维生素C缓解，说明维生素C具有 性。 【答案】(1)B (2)A (3) (4)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 (5) 氧化 氧化 还原 【详解】（1）A．Fe处于元素的最低价，只有还原性，故A不选； B．处于元素的最低价态，既有氧化性又有还原性，故B选； C．处于元素的最高价态，只有氧化性，故C不选； 答案为B； （2）A．Fe2O3能与盐酸反应生成氯化铁和水，Fe2O3是碱性氧化物，故A正确； B．铁与高温水蒸气的反应生成Fe3O4，故B错误； C．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速被氧化为Fe3O4，故C错误； 答案为A； （3）粉末与盐酸反应生成氯化铁和水，发生反应的离子方程式为； （4）制备氢氧化亚铁时，Fe(OH)2被氧气氧化为红褐色Fe(OH)3，由白色絮状沉淀最终转化为红褐色沉淀，反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3； （5）亚硝酸钠(NaNO2)可将人体血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+，生成高铁血红蛋白而丧失与氧气的结合能力，反应过程中Fe2+发生氧化反应，说明亚硝酸钠具有氧化性，误食亚硝酸钠中毒，可服维生素C缓解，说明维生素C具有还原性。 22．某实验小组在实验室进行Fe2+与Fe3+相互转化的实验。 (1)向试管a中加入过量铁粉的离子方程式是 。 (2)试管b中的实验现象是 。 (3)试管c中产生白色沉淀，一段时间后部分沉淀变为红褐色。写出白色沉淀变为红褐色的化学方程式 。 (4)实验小组为探究反应物浓度对Fe(OH)2制备效果的影响，以Fe(OH)2沉淀白色持续时间(t)为指标，t越大，实验效果越好。部分实验数据如下(w表示质量分数)： 实验 序号 w(FeSO4)/% w(NaOH)/% t/s i 2.5 15 149 ii 5 15 138 iii 10 15 99 iv 5 25 142 v 5 35 180 ①实验i、ii、iii的目的是 。 ②小组同学通过实验得出结论：其他条件不变时，所用NaOH溶液的浓度越大，实验效果越好，推断的证据是 。 【答案】(1) (2)高锰酸钾溶液褪色 (3) (4) 其他条件不变时，FeSO4浓度对Fe(OH)2制备效果的影响 沉淀持续的时间t 【详解】（1）过量铁粉与反应生成，反应的离子方程式为：，故答案为：； （2）具有强的还原性能将高锰酸钾还原为二价锰离子，因此能观察到高锰酸钾紫色褪去，故答案为：高锰酸钾溶液褪色； （3）试管c中产生白色沉淀为，在空气中易被氧化成，反应方程式为：，故答案为：； （4）①实验i、ii、iii中其他条件相同，FeSO4浓度的浓度逐渐增大，因此目的是探究其他条件不变时，FeSO4浓度对Fe(OH)2制备效果的影响，故答案为：其他条件不变时，FeSO4浓度对Fe(OH)2制备效果的影响； ②根据图中信息，其他条件不变时，所用NaOH溶液的浓度越大，沉淀持续的时间越长，说明制备的效果越好，故答案为：沉淀持续的时间t。 23．现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙以及物质D、E、F、G、H，它们之间的相互转化关系如图所示(图中有些反应的生成物和反应的条件没有标出)。 请根据以上信息完成下列各题： (1)写出下列物质的化学式：C ，丙 ，H 。 (2)写出③的化学方程式 。 (3)写出①的离子方程式 。 【答案】(1) Fe HCl Fe(OH)3 (2)2Al ＋ 2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋ 3H2↑ (3)2Na＋ 2H2O = 2Na+ ＋ 2OH－ ＋ H2↑ 【分析】金属A焰色为黄色，则A为Na，钠和水反应生成氢氧化钠(D)和氢气(气体甲)，氢氧化钠和Al(金属B)反应生成偏铝酸钠和氢气，氢气和黄绿色气体氯气(气体乙)反应生成氯化氢(气体丙)，HCl溶于水变为盐酸，根据D和G反应生成红褐色沉淀H，说明红褐色沉淀是氢氧化铁沉淀，则盐酸和铁(金属C)反应生成氯化亚铁，氯化亚铁和氯气反应生成氯化铁，氯化亚铁和氢氧化钠溶液在空气中长时间放置生成氢氧化铁。 【详解】（1）根据前面分析得到物质的化学式：C为Fe，丙为HCl，H为Fe(OH)3；故答案为：Fe；HCl；Fe(OH)3。 （2）③是铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，其反应的化学方程式2Al + 2Al ＋ 2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋ 3H2↑；故答案为：2Al ＋ 2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋ 3H2↑。 （3）①是钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，其反应的离子方程式2Na＋ 2H2O = 2Na+ ＋ 2OH－ ＋ H2↑；故答案为：2Na＋ 2H2O = 2Na+ ＋ 2OH－ ＋ H2↑。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $