第一节 铁及其化合物（专项训练）（浙江专用）化学人教版必修第一册

第一节 铁及其化合物 题型01 铁的单质 题型02 铁与水蒸气反应 题型03 铁的氧化物 题型04 铁的氢氧化物 题型05 铁的氢氧化物制法 题型06 “铁三角”的转化关系及应用 题型07 Fe2＋、Fe3＋的检验 题型08 铁的价类二维图 题型01 铁的单质 1．铁元素的存在 (1)游离态：铁在自然界中可以以_________的形态存在于_________中。 (2)化合态：铁主要以_________的形态存在，主要以_________价和_________价存在于矿石中，如黄铁矿(主要成分是_________2)、赤铁矿(主要成分_________)、磁铁矿(主要成分是_________)、菱铁矿(主要成分是_________)等。。 (3)含量：铁元素在地壳中含量仅次于_________、_________和_________，居第四位。 2．铁单质的物理性质 颜色状态 导电性、导热性、延展性 熔、沸点 特性 银_____色固体 良好(导电性不如_________和_________) 高 被磁铁吸引 3．铁单质的化学性质 通性 非金属单质 弱氧化剂 Fe＋S _________ 强氧化剂 2Fe＋3Cl2_________ (产生棕黄色的烟) 非氧化性酸 HCl 稀硫酸 Fe＋2H＋＝_________________ 盐 CuSO4溶液 Fe＋CuSO4＝____________ Fe＋Cu2＋＝_________ 水 高温水蒸气 3Fe＋4H2O(g) _________________ 特性 钝化 室温下，铁在浓硫酸、浓硝酸中，表面形成一层致密的氧化物膜，保护内部的金属不再与酸反应 【典例1】下列物质中，不能由单质直接化合生成的是( ) A．FeCl3 B．CuCl2 C．FeCl2 D．Fe3O4 【变式1-1】Fe在一定条件下与下列物质反应，产物中有+3价铁元素的是( ) A．Cl2 B．CuSO4 C．S D．H2SO4 【变式1-2】常温下，下列物质可用铁制容器盛装的是( ) A．稀硝酸 B．硫酸铜溶液 C．硝酸银溶液 D．浓硫酸 【变式1-3】下列离子方程式中，正确的是( ) A．铁与盐酸反应：2Fe＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2↑ B．氯气与氯化亚铁溶液反应：2FeCl2＋Cl2＝2FeCl3 C．氯化铁溶液与铁反应：Fe3＋＋Fe＝2Fe2＋ D．氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应：Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3↓ 题型02 铁与水蒸气反应 实验装置 产物验证 实验结论 用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了_________；试管内产物冷却后为_________晶体 铁不能与冷水、热水反应，但在高温下能与水蒸气反应，其化学方程式为____________________________ 【典例2】(2025·浙江省星辰联盟高一期中)用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验(部分夹持装置已略去)，下列有关说法不正确的是( ) A．装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气 B．装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰 C．若去掉上述装置中的C和D部分，可将气体导入肥皂液中并点燃 D．在此反应中铁单质全部被氧化成+3价的物质 【变式2-1】(2025·浙江省杭州地区(含周边)重点中学高一期中)实验室中利用如图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是( ) A．反应为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 B．酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好 C．用燃着的火柴点燃肥皂泡检验生成的氢气 D．炽热的铁水注入模具之前，模具必须充分干燥 【变式2-2】(2025·浙江宁波五校联盟高一期中)用如下装置研究铁粉与水蒸气的反应。下列说法不正确的是( ) A．湿棉花的作用是提供水蒸气 B．为检验生成的气体，可以用火柴点燃肥皂泡 C．实验结束时，先把导管移出肥皂液，再停止加热，以防倒吸 D．用稀硫酸溶解反应后试管中的固体，加入几滴KSCN溶液，溶液不变红，说明生成的固体产物是FeO 【变式2-3】(2025·浙江9+1联盟高二期中联考)已知纳米铁粉与水蒸气在低于时生成FeO，高于570℃时生成Fe3O4。某研究小组分别用图1和图2装置进行实验，下列说法不正确的是( ) A．图1中湿棉花用于提供反应所需的水蒸气 B．图1中肥皂液用于收集和检验反应产生的气体 C．图2实验时应该先点燃c处酒精灯，液体沸腾后再点燃a处酒精喷灯 D．取少量图2反应后的固体，盐酸溶解后滴加KSCN溶液未出现血红色，说明酒精喷灯火焰未达570℃ 题型03 铁的氧化物 物质 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4) 俗称 铁红 磁性氧化铁 颜色、状态 ____色粉末 _________色粉末 _____色晶体(有磁性) 溶解性 _____溶于水 铁的价态 _____ _____ __________ 与H＋反应的离子方程式 ____________________ ____________________ Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O 稳定性 6FeO＋O22Fe3O4 稳定 稳定 与CO、C、H2反应 生成单质_____及CO2或H2O 用途 Fe2O3常用作_____色油漆与涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是_____的原料 【典例3】(2025·浙江丽水市五校高中发展共同体高一期中)有铁的氧化物样品，用300mL 5mol·L-1的盐酸恰好使其完全溶解，所得溶液还能吸收标准状况下氯气3.36L，使其中的Fe2+全部转化为Fe3+，该样品可能的化学式是( ) A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．Fe5O7 D．Fe4O5 【变式3-1】铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为( ) A．FeO·3Fe2O3 B．2FeO·3Fe2O3 C．FeO·2Fe2O3 D．2FeO·Fe2O3 【变式3-2】(2025·浙江杭州学军中学高一期中)将铁和氧化铁的混合物7.76克加入到足量稀硫酸中，充分反应后，放出标准状况下的气体2.24L，向溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色。则下列判断正确的是( ) A．原混合物中铁和氧化铁的物质的量之比为1：1 B．原混合物中铁的质量为5.6克 C．对收集到的气体验纯，若听到尖锐的爆鸣声说明气体纯净 D．理论上向溶液中通入0.065molCl2，可以将Fe2+完全转化为Fe3+ 【变式3-3】用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)制备超顺磁性(平均直径25 nm)纳米Fe3O4的流程示意图如下： 下列叙述不正确的是( ) A．常用热的Na2CO3溶液除去钢铁表面的油污 B．步骤②中，主要反应的离子方程式是2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ C．步骤④中，反应完成后剩余的H2O2无需除去 D．步骤⑤中，为了验证得到的固体是超顺磁性的Fe3O4粒子，可将其均匀分散在水中，做丁达尔效应实验 题型04 铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 __________________ __________________ 溶解性 难溶于水 难溶于水 与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H＋=== _______________ Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 受热分解 － 2Fe(OH)3 __________________ 制法 可溶性亚铁盐与碱反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱反应：Fe3＋＋3OH－=== _________ 二者的关系 空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成_______绿色，最后变成_________色，化学方程式为________________________________ 【典例4】取少量FeCl3溶液，滴入NaOH溶液，观察到的现象是( ) A．产生白色沉淀 B．产生红褐色沉淀 C．形成红褐色溶液 D．形成无色溶液 【变式4-1】下列转化关系不能通过一步反应实现的是( ) A．Fe→FeCl2 B．Fe2O3→Fe(OH)3 C．FeCl3→FeCl2 D．Fe(OH)3→Fe2O3 【变式4-2】以下转化过程不可以通过化合反应一步实现的是( ) A．Fe→FeCl3 B．FeCl3→FeCl2 C．Fe2O3→Fe(OH)3 D．Fe(OH)2→Fe(OH)3 【变式4-3】(2025·浙江省杭州二中高一期中)下列有关铁和铁的化合物的叙述中，正确的是( ) A．铁的性质较活泼，因此铁在自然界中只能以化合态存在 B．Fe3O4是一种红棕色粉末，俗称铁红，常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料 C．溶液中生成的Fe(OH)2易被氧化，先转化为灰绿色沉淀，再转化为红褐色沉淀 D．高温下Fe能与水蒸气反应生成Fe2O3，故注入铁水的模具必须提前干燥 题型05 铁的氢氧化物制法 1．制备Fe(OH)2成功关键 (1)溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质； (2)制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。 2．一般制法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插入新制备的硫酸亚铁溶液的液面以下，缓慢挤出NaOH溶液。 3．制备Fe(OH)2的装置改进 【典例5】(2019·浙江4月卷，28)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。 请回答： (1)仪器1的名称__________。装置5的作用____________________。 (2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中____________________________。 (3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因________________________。 【变式5-1】下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( ) A．①②③④⑤ B．①②⑤ C．①②③④ D．②④⑤ 【变式5-2】如图所示装置，可用以制取Fe(OH)2且观察其在空气中被氧化时颜色的变化。下列说法错误的是( ) A．实验前，应先煮沸溶液除去溶解氧 B．装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气 C．关闭止水夹可观察到装置Ⅱ中溶液进入装置Ⅰ中 D．取下装置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化 【变式5-3】(2025·浙江宁波余姚中学高一期中)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。 已知：Fe(OH)2白色沉淀易被空气氧化，形成红褐色沉淀。 请回答： (1)装置5的作用是 ； (2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现无法让3中溶液进入4中，请为装置作一处改进，使溶液能进入4中，改进的方案是 ； (3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中立即析出了灰绿色沉淀，长时间后转变为红褐色，写出该过程的化学方程式 ；从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因是 ； 题型06 “铁三角”的转化关系及应用 Fe2＋和Fe3＋的转化关系 【典例6】(2025·浙江强基联盟学业考试模拟)一种以硫酸渣(主要含Fe2O3、SiO2等)为原料制备磁性纳米四氧化三铁的工艺流程如图： 已知：FeS2与H2SO4不反应。 下列说法不正确的是( ) A．酸溶时硫酸过量，可以提高Fe3+的浸出率 B．还原时发生的反应：FeS2+14Fe3++8H2O=2SO42-+15Fe3++16H+ C．滤液经一系列操作可得副产品芒硝(Na2SO410H2O) D．氧化时保持O2过量，使得Fe2+被完全氧化 【变式6-1】铁及其化合物的转化具有重要应用。在指定条件下，下列物质间转化能实现的是( ) A． B． C． D． 【变式6-2】(2025·浙江杭州滨江区高一期中)某实验室制备柠檬酸铁的流程如下： 已知：柠檬酸亚铁微溶于冷水，易溶于热水。下列说法不正确的是( ) A．步骤①的滤液中可回收Na2SO4 B．步骤③制备柠檬酸铁时，H2O2的作用是氧化剂 C．可用KSCN溶液检验步骤③中柠檬酸亚铁是否反应完全 D．步骤③控制温度既利于柠檬酸亚铁溶解，又避免温度过高造成H2O2分解 【变式6-3】(2025·浙江省县域教研联盟高三模拟考试) K2FeO4是一种新型绿色消毒剂，在碱性条件下稳定，在中性或酸性条件下不稳定。以K2FeO4为原料进行如下转化(所加试剂均过量，不考虑溶液的挥发)： 请回答： (1)混合气体A由两种单质组成，其成分为 。 (2)下列说法正确的是 。 A．K2FeO4作净水剂不仅可以杀菌消毒，还可以除去水中悬浮颗粒物 B．K2FeO4中Fe的价层轨道为全空结构，稳定性比Fe3+好 C．溶液B中的阳离子为Fe3+、K+，阴离子主要为 D．溶液C溶液呈碱性的原因是S2-的水解 (3)步骤Ⅱ的操作为：向足量Na2S溶液中逐滴滴入少量溶液B，发现沉淀D的主要成分为Fe2S3，从反应原理角度说明Fe3+几乎未被还原的原因 。 (4)以Fe为阳极电解KOH浓溶液可制备K2FeO4，写出该过程中阳极的电极反应式 。 (5)已知FeO42-显紫红色，设计实验证明：酸性溶液中氧化性FeO42-＞MnO4-： 。 题型07 Fe2＋、Fe3＋的检验 1．Fe3＋的检验 (1)观察法：溶液呈_________色，证明含有Fe3＋ (2)KSCN法：加入KSCN或其它可溶性硫氰化物溶液，溶液呈_________色，证明含有Fe3＋ 离子方程式：Fe3+＋3SCN－===_________ (3)碱液法：加入氨水或NaOH溶液，有_________色沉淀生成，证明含有Fe3＋ 离子方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀) (4)淀粉KI试纸法：能使淀粉KI试纸变_________，证明含有Fe3＋ 离子方程式：2Fe3+＋2I－===__________________ (5)铜片法：加入铜片，铜片溶解且溶液变为_________色，证明含有Fe3＋ 离子方程式：2Fe3+＋Cu==__________________ 2．Fe2+的检验 (1)观察法：溶液呈_________色，证明含有Fe2＋ (2)碱液法：加入氨水或NaOH溶液，产生_________色絮状沉淀，迅速变成_________色，最终变为_________色，证明有Fe2＋ 离子方程式：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀) 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(红褐色沉淀) (3)KMnO4法：加入少量酸性KMnO4溶液，能使KMnO4溶液的_________色变浅，证明有Fe2＋ 离子方程式：5Fe2+＋MnO4－＋8H+===5Fe3+＋Mn2+＋4H2O (4)KSCN法：先加入KSCN，溶液_________红，再加新制氯水溶液变_________色的为Fe2＋ 离子方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3 3．含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验 验Fe2＋和Fe3＋混合溶液时，要分两次分别检验Fe2＋和Fe3＋，检验Fe2＋时要选择酸性__________________溶液，检验Fe3＋时最好选择_________溶液。 答题模板：将混合溶液分成两份分别于两支试管中，向其中一支试管中加入酸性高锰酸钾溶液，若酸性高锰酸钾紫红色褪去，则说明含有Fe2＋；向另一支试管中加入KSCN溶液，若溶液变红，则说明含有Fe3＋。 【典例7】下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( ) 选项 操作和现象 结论或目的 A 向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液呈红色 红砖中含有氧化铁 B 向CO还原Fe2O3得到的黑色固体中加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液，溶液不显红色 黑色固体中没有Fe3O4 C 取少量Fe(NO3)2试样加水溶解，加稀H2SO4酸化，滴加KSCN溶液，溶液变为红色 该Fe(NO3)2试样已经变质 D 向某溶液中加入H2O2，然后再加入KSCN溶液变红色 原溶液中含有Fe2＋ 【变式7-1】证明某溶液只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是( ) A．依次滴加氯水和硫氰化钾溶液后，溶液显红色 B．先滴加硫氰化钾溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色 C．通入氨气，产生白色沉淀，无红褐色沉淀 D．加入锌片，片刻取出，质量减轻；加入铜片，片刻取出，质量不变 【变式7-2】向FeI2溶液中滴加适量氯水，将反应后溶液分成3份，甲试管中滴加淀粉溶液，乙试管滴加KSCN溶液，丙试管中滴加酸性高锰酸钾溶液，下列说法正确的是( ) A．若甲试管溶液呈蓝色，则乙试管溶液一定呈血红色 B．若甲试管溶液呈蓝色，则乙试管溶液可能无明显现象 C．乙试管溶液呈血红色，则甲试管溶液不可能呈蓝色 D．甲试管溶液呈蓝色，丙试管中紫红色退去，说明滴加氯水后的溶液中一定存在Fe3＋和Fe2＋ 【变式7-3】(2025·浙江省衢州、丽水、湖州三地市高三二模)某实验小组按照“研磨→灰化→溶解→过滤→检验”的步骤检验菠菜中铁元素(主要以难溶的FeC2O4存在)，下列说法不正确的是( ) A．向研磨后的菠菜汁中加入H2O2和KSCN溶液未观察到溶液变红，说明菠菜不含铁元素 B．灰化步骤能除去有机质且将铁元素转化为铁的氧化物，有利于后续检验 C．溶解步骤，可选用稀硝酸 D．检验步骤，加入K3[ Fe(CN)6]溶液后有蓝色沉淀生成说明菠菜中含有铁元素 题型08 铁的价类二维图 铁及其化合物的转化关系——铁的价类二维图 1．横向变化。体现了同价态不同类别(氧化物、碱、盐)之间的转化； (1)碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐； (2)Fe2＋、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。 【典例8】(2025·浙江丽水市五校高中发展共同体高一期中)价类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型。铁元素的价类二维图如图，下列有关说法不正确的是( ) A．自然界中有a存在 B．铁的氧化物只有b、c C．f可以作新型的绿色净水剂 D．d的某种硫酸盐，可作补铁剂 【变式8-1】(2025·浙江杭州学军中学高一期中)价类二维图在元素化合物学习和研究中具有广泛的应用价值，下图是铁元素的价类二维图，结合此图判断下列说法中不正确的是( ) A．a的单质某种存在状态可以与b的颜色相同 B．c在空气中能转化为f，转化过程中能看见灰绿色 C．b和e都属于碱性氧化物 D．若溶液中同时含有d和g，只加入KSCN溶液不能检验出g的存在 【变式8-2】(2025·浙江省嘉兴市等3地高一期中)下图是元素的价类二维图，下列说法不正确的是( ) A．a在高温下与H2O反应不能生成或 B．在转化过程中，每步转化都存在物质颜色的变化 C．在的水溶液中反应生成 D．在空气中加热，能迅速被氧化成 【变式8-3】(2025·浙江宁波中学高一期中)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，如图为铁元素的“价-类”二维图，箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是( ) A．铁与水蒸气在高温条件下反应可实现转化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．Na2FeO4和ClO2都作为水处理剂，其作用原理完全一致 D．向FeCl3溶液中滴加少量酸性高锰酸钾溶液，溶液不变紫红色，无法判断溶液中是否含Fe2+ 11 / 15 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 铁的单质 题型02 铁与水蒸气反应 题型03 铁的氧化物 题型04 铁的氢氧化物 题型05 铁的氢氧化物制法 题型06 “铁三角”的转化关系及应用 题型07 Fe2＋、Fe3＋的检验 题型08 铁的价类二维图 题型01 铁的单质 1．铁元素的存在 (1)游离态：铁在自然界中可以以单质的形态存在于陨铁中。 (2)化合态：铁主要以化合物的形态存在，主要以+2价和+3价存在于矿石中，如黄铁矿(主要成分是FeS2)、赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、磁铁矿(主要成分是Fe3O4)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)等。。 (3)含量：铁元素在地壳中含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。 2．铁单质的物理性质 颜色状态 导电性、导热性、延展性 熔、沸点 特性 银白色固体 良好(导电性不如铜和铝) 高 被磁铁吸引 3．铁单质的化学性质 通性 非金属单质 弱氧化剂 Fe＋SFeS 强氧化剂 2Fe＋3Cl22FeCl3(产生棕黄色的烟) 非氧化性酸 HCl 稀硫酸 Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑ 盐 CuSO4溶液 Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu 水 高温水蒸气 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 特性 钝化 室温下，铁在浓硫酸、浓硝酸中，表面形成一层致密的氧化物膜，保护内部的金属不再与酸反应 【典例1】下列物质中，不能由单质直接化合生成的是( ) A．FeCl3 B．CuCl2 C．FeCl2 D．Fe3O4 【答案】C 【解析】A项，Fe与Cl2反应可以直接生成FeCl3，A项错误；B项，Cu与Cl2反应直接生成CuCl2，故CuCl2能由单质直接化合生成，B项错误；C项，Fe与Cl2反应只生成FeCl3而不是FeCl2，故FeCl2不能由单质直接化合生成，C项正确；D项，铁丝在氧气中燃烧生成Fe3O4，故Fe3O4可以由单质直接化合生成，D项错误；故选C。 【变式1-1】Fe在一定条件下与下列物质反应，产物中有+3价铁元素的是( ) A．Cl2 B．CuSO4 C．S D．H2SO4 【答案】A 【解析】A项，Cl2与铁反应生成+3价铁：2Fe+3Cl22FeCl3，A项正确；B项，铁与硫酸铜反应生成+2价铁：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，B项错误；C项，硫与铁反应生成+2价铁：Fe+SFeS，C项错误；D项，铁与稀硫酸反应生成+2价铁：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，D项错误；故选A。 【变式1-2】常温下，下列物质可用铁制容器盛装的是( ) A．稀硝酸 B．硫酸铜溶液 C．硝酸银溶液 D．浓硫酸 【答案】D 【解析】A项，铁与稀硝酸反应，不能用铁制容器盛装，错误；B项，铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，不能用铁制容器盛装硫酸铜溶液，错误；C项，硝酸银溶液与铁反应，不能用铁制容器盛装硝酸银溶液，错误；D项，浓硫酸具有强的氧化性，能使铁钝化，常温下，可用铁制容器盛装浓硫酸，正确。 【变式1-3】下列离子方程式中，正确的是( ) A．铁与盐酸反应：2Fe＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2↑ B．氯气与氯化亚铁溶液反应：2FeCl2＋Cl2＝2FeCl3 C．氯化铁溶液与铁反应：Fe3＋＋Fe＝2Fe2＋ D．氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应：Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3↓ 【答案】D 【解析】A项，铁与盐酸反应生成的是Fe2＋，离子方程式为Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑，错误；B项，是化学方程式不是离子方程式，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－，错误；C项，电荷没有配平，离子方程式为2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋，错误；D项，氯化铁与氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀和氯化钠，反应的离子方程式为Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3↓，正确。 题型02 铁与水蒸气反应 实验装置 产物验证 实验结论 用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2；试管内产物冷却后为黑色晶体 铁不能与冷水、热水反应，但在高温下能与水蒸气反应，其化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2_ 【典例2】(2025·浙江省星辰联盟高一期中)用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验(部分夹持装置已略去)，下列有关说法不正确的是( ) A．装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气 B．装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰 C．若去掉上述装置中的C和D部分，可将气体导入肥皂液中并点燃 D．在此反应中铁单质全部被氧化成+3价的物质 【答案】D 【解析】装置A是将液态H2O加热转化为气态，与装置B中的铁粉在高温下发生反应生成氢气和四氧化三铁，C装置干燥氢气，D装置收集氢气。A．装置A是将液态H2O加热转化为气态，为实验提供持续不断的水蒸气，A正确；B．装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰，因生成的H2中含有较多的水蒸气，碱石灰不与H2反应，可以干燥H2，B正确；C．氢气具有可燃性，去掉上述装置中的C和D部分，可将气体导入肥皂液中并点燃，不纯的H2导入肥皂液在空气中点燃会出现爆鸣现象，C正确；D．铁与H2O(g)在高温下发生反应生成Fe3O4和H2，此反应中铁单质部分被氧化成+3价、部分被氧化为+2价，D错误；故选D。 【变式2-1】(2025·浙江省杭州地区(含周边)重点中学高一期中)实验室中利用如图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是( ) A．反应为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 B．酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好 C．用燃着的火柴点燃肥皂泡检验生成的氢气 D．炽热的铁水注入模具之前，模具必须充分干燥 【答案】B 【解析】A．铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，方程式正确，A正确；B．酒精灯放在铁粉下方加热可以产生高温，且不影响水的蒸发，若移至湿棉花下方则难以产生高温，则实验效果不好，B错误；C．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，C正确；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B。 【变式2-2】(2025·浙江宁波五校联盟高一期中)用如下装置研究铁粉与水蒸气的反应。下列说法不正确的是( ) A．湿棉花的作用是提供水蒸气 B．为检验生成的气体，可以用火柴点燃肥皂泡 C．实验结束时，先把导管移出肥皂液，再停止加热，以防倒吸 D．用稀硫酸溶解反应后试管中的固体，加入几滴KSCN溶液，溶液不变红，说明生成的固体产物是FeO 【答案】D 【解析】Fe与水蒸气在高温下反应产生Fe3O4和H2。A．湿棉花上含有水分，当加热时水气化变为水蒸气，为与Fe的反应提供反应物，A正确；B．Fe与水蒸气在高温下反应产生的气体是H2，H2是可燃性气体，因此可以用火柴点燃肥皂泡，若燃烧，就证明反应产生了H2，B正确；C．实验结束时，若先熄灭酒精灯，试管中气体由于温度降低，气体压强减小，肥皂液会沿着导气管进入热的试管，导致试管炸裂，所以应该先把导管移出肥皂液，然后再停止加热，这样就可以防倒吸现象的发生，C正确；D．用稀硫酸溶解反应后试管中的固体，加入几滴KSCN溶液，溶液不变红，说明该溶液中无Fe3+。这是由于Fe与水蒸气在高温下反应产生Fe3O4和H2时Fe反应不完全，反应产生的Fe3O4和稀H2SO4反应产生FeSO4、Fe2(SO4)3，其中过量的Fe又与Fe2(SO4)3发生反应：Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4，导致该溶液中只有Fe2+，而无Fe3+，因而加入KSCN溶液时不变红色，而不能说Fe与水蒸气在高温下反应生成的固体产物是FeO，D错误；故选D。 【变式2-3】(2025·浙江9+1联盟高二期中联考)已知纳米铁粉与水蒸气在低于时生成FeO，高于570℃时生成Fe3O4。某研究小组分别用图1和图2装置进行实验，下列说法不正确的是( ) A．图1中湿棉花用于提供反应所需的水蒸气 B．图1中肥皂液用于收集和检验反应产生的气体 C．图2实验时应该先点燃c处酒精灯，液体沸腾后再点燃a处酒精喷灯 D．取少量图2反应后的固体，盐酸溶解后滴加KSCN溶液未出现血红色，说明酒精喷灯火焰未达570℃ 【答案】D 【解析】A．图1中湿棉花用于提供反应所需的水蒸气，A正确；B．图1中将气体通入肥皂液可以鼓起得泡泡短时间内收集气体，点燃气泡通过爆鸣声检验H2，B正确；C．图2实验时应该先点燃c处酒精灯，排尽大试管内的空气后，再点燃图1中的酒精灯，C正确；D．取少量图2反应后得到的黑色粉末，放入另一试管中，加入少量盐酸，再滴加几滴KSCN溶液，溶液没有出现血红色，不能说明产物中不含有Fe3+，可能是过量的Fe将Fe3+还原，不能说明酒精喷灯火焰未达570℃，D错误。故选D。 题型03 铁的氧化物 物质 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4) 俗称 铁红 磁性氧化铁 颜色、状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性) 溶解性 不溶于水 铁的价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 与H＋反应的离子方程式 FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O 6H＋＋Fe2O3=2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O 稳定性 6FeO＋O22Fe3O4 稳定 稳定 与CO、C、H2反应 生成单质铁及CO2或H2O 用途 Fe2O3常用作红色油漆与涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料 【典例3】(2025·浙江丽水市五校高中发展共同体高一期中)有铁的氧化物样品，用300mL 5mol·L-1的盐酸恰好使其完全溶解，所得溶液还能吸收标准状况下氯气3.36L，使其中的Fe2+全部转化为Fe3+，该样品可能的化学式是( ) A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．Fe5O7 D．Fe4O5 【答案】D 【解析】300mL 5mol·L-1的盐酸物质的量为n(HCl)=0.3L×5mol/L=1.5mol，标准状况下氯气3.36L物质的量为n(Cl2)=，反应中HCl的H元素与铁的氧化物中O元素全部结合生成H2O，则氧化物中n(O)=×n(HCl)=0.75mol，反应后溶液成分为FeCl3，n(Cl-)=1.5mol+0.15mol×2=1.8mol，则n(Fe)=1.8mol×=0.6mol，所以：n(Fe)：n(O)=0.6mol：0.75mol=4：5，该氧化物的化学式为Fe4O5，故选D。 【变式3-1】铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为( ) A．FeO·3Fe2O3 B．2FeO·3Fe2O3 C．FeO·2Fe2O3 D．2FeO·Fe2O3 【答案】B 【解析】化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物，设化学式为nFeO·mFe2O3，则，解得n＝2，m＝3，该化合物可以表示为2FeO·3Fe2O3。 【变式3-2】(2025·浙江杭州学军中学高一期中)将铁和氧化铁的混合物7.76克加入到足量稀硫酸中，充分反应后，放出标准状况下的气体2.24L，向溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色。则下列判断正确的是( ) A．原混合物中铁和氧化铁的物质的量之比为1：1 B．原混合物中铁的质量为5.6克 C．对收集到的气体验纯，若听到尖锐的爆鸣声说明气体纯净 D．理论上向溶液中通入0.065molCl2，可以将Fe2+完全转化为Fe3+ 【答案】D 【解析】由于氧化性Fe3+>H+，所以当产生氢气时，氧化铁溶于盐酸生成的Fe3+已经全部被Fe还原为Fe2+，生成氢气的物质的量，根据反应Fe +2H+ == Fe2+ +H2↑可知，消耗Fe为0.1mol，混合物的总质量为7.76g，剩下总质量为7.76-0.1×56=2.16g，根据反应，根据反应中n(Fe)=n(Fe2O3)、m(Fe)+m(Fe2O3)=2.16g可知消耗Fe和Fe2O3的物质的量均为0.01mol，Fe总的物质的量为0.11mol，消耗Fe2O3的物质的量为0.01mol。A．由分析可知，原混合物中=0.11mol∶0.01mol=11∶1，A错误；B．Fe为0.11mol，质量为0.11mol×56g/mol=6.16g，B错误；C．有尖锐爆鸣声，说明氢气不纯净，C错误；D．反应后溶液中的溶质为FeCl2，物质的量为0.11+0.01×2=0.13mol，通入0.065mol Cl2，可以将Fe2+完全转化为Fe3+，D正确；故选D。 【变式3-3】用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)制备超顺磁性(平均直径25 nm)纳米Fe3O4的流程示意图如下： 下列叙述不正确的是( ) A．常用热的Na2CO3溶液除去钢铁表面的油污 B．步骤②中，主要反应的离子方程式是2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ C．步骤④中，反应完成后剩余的H2O2无需除去 D．步骤⑤中，为了验证得到的固体是超顺磁性的Fe3O4粒子，可将其均匀分散在水中，做丁达尔效应实验 【答案】C 【解析】A项，钢铁表面的油污在碱性条件下可以发生水解反应，Na2CO3是强碱弱酸盐，溶液显碱性，热的Na2CO3溶液可以让油脂水解而除去，正确；B项，滤液A溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的稀盐酸，加入铁粉还原铁离子和反应过量的盐酸：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，正确；C项，步骤④中，防止H2O2在步骤⑤中继续氧化＋2价铁，反应完成后需再加热一段时间除去剩余H2O2，错误；D项，超顺磁性的Fe3O4粒子平均直径25 nm，其分散到分散剂中形成胶体，可以做丁达尔效应实验，正确。 题型04 铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 白色固体 红褐色固体 溶解性 难溶于水 难溶于水 与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 受热分解 － 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 制法 可溶性亚铁盐与碱反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 二者的关系 空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 【典例4】取少量FeCl3溶液，滴入NaOH溶液，观察到的现象是( ) A．产生白色沉淀 B．产生红褐色沉淀 C．形成红褐色溶液 D．形成无色溶液 【答案】B 【解析】取少量FeCl3溶液，滴入NaOH溶液，两者发生复分解反应的化学方程式为FeCl3＋3NaOH=Fe(OH)3↓＋3NaCl，FeCl3溶液呈黄色，Fe(OH)3是红褐色沉淀，故选B。 【变式4-1】下列转化关系不能通过一步反应实现的是( ) A．Fe→FeCl2 B．Fe2O3→Fe(OH)3 C．FeCl3→FeCl2 D．Fe(OH)3→Fe2O3 【答案】B 【解析】A项，Fe和氯化铁反应生成FeCl2，A不符合；B项，Fe2O3不溶于水，不能直接转化为Fe(OH)3，B符合；C项，FeCl3和铁反应生成FeCl2，C不符合；D项，Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3，D不符合；故选B。 【变式4-2】以下转化过程不可以通过化合反应一步实现的是( ) A．Fe→FeCl3 B．FeCl3→FeCl2 C．Fe2O3→Fe(OH)3 D．Fe(OH)2→Fe(OH)3 【答案】C 【解析】A项，铁和氯气反应生成氯化铁，故能一步化合实现，A不符合题意；B项，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，故能一步化合实现，B不符合题意；C项，氧化铁不能和水发生化合反应得到氢氧化铁，故不能一步化合得到，C符合题意；D项，氢氧化亚铁和氧气、水反应生成氢氧化铁，能通过化合反应一步实，D不符合题意；故选C。 【变式4-3】(2025·浙江省杭州二中高一期中)下列有关铁和铁的化合物的叙述中，正确的是( ) A．铁的性质较活泼，因此铁在自然界中只能以化合态存在 B．Fe3O4是一种红棕色粉末，俗称铁红，常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料 C．溶液中生成的Fe(OH)2易被氧化，先转化为灰绿色沉淀，再转化为红褐色沉淀 D．高温下Fe能与水蒸气反应生成Fe2O3，故注入铁水的模具必须提前干燥 【答案】C 【解析】A．铁的化学性质比较活泼，铁在自然界中可以像陨铁中的铁那样以单质形态存在，但主要是以+2价和+3价化合物的形态存在，A错误；B．Fe2O3是一种红棕色粉末，俗称铁红，常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，Fe3O4是一种黑色晶体，俗称磁性氧化铁，B错误；C．Fe(OH)2在空气中容易被氧化，先转化为灰绿色沉淀，再转化为红褐色Fe(OH)3沉淀，C正确；D．高温下Fe能与水蒸气反应生成Fe3O4而不是Fe2O3，故注入铁水的模具必须提前干燥，D错误；故选C。 题型05 铁的氢氧化物制法 1．制备Fe(OH)2成功关键 (1)溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质； (2)制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。 2．一般制法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插入新制备的硫酸亚铁溶液的液面以下，缓慢挤出NaOH溶液。 3．制备Fe(OH)2的装置改进 【典例5】(2019·浙江4月卷，28)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。 请回答： (1)仪器1的名称__________。装置5的作用____________________。 (2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中____________________________。 (3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因________________________。 【答案】(1)分液漏斗 液封，防止空气进入装置4 (2)在装置2、3之间添加控制开关 (3)装置4内的空气没有排尽 【解析】(1)该反应需要置于无氧环境，注意这里跟防倒吸无关，可知装置5的作用是液封，防止空气进入装置4。 (2)如此操作，不行的原因在于仪器3产生的H2从左侧导管逸出，没有足够的压强将FeSO4溶液挤出，因而在装置2、3之间添加控制开关即可。 (3)灰绿色沉淀产生的原因是Fe(OH)2被空气氧化，因为装置4中空气没有完全排尽。 【变式5-1】下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( ) A．①②③④⑤ B．①②⑤ C．①②③④ D．②④⑤ 【答案】B 【解析】根据题中信息可知要较长时间保存Fe(OH)2沉淀，必须在制取过程中尽可能减少和空气接触，对比5个实验明显可以发现⑤加入有机物隔离空气，②中Fe和稀硫酸反应生成氢气能排出装置中的氧气，所以也能减少与氧气接触，①中导管口插入水中，铁与稀硫酸反应生成氢气可以排出装置中氧气，则能减少与氧气接触；③④生成的氢氧化亚铁能够与空气中氧气发生反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，导致不能长时间观察到氢氧化亚铁。 【变式5-2】如图所示装置，可用以制取Fe(OH)2且观察其在空气中被氧化时颜色的变化。下列说法错误的是( ) A．实验前，应先煮沸溶液除去溶解氧 B．装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气 C．关闭止水夹可观察到装置Ⅱ中溶液进入装置Ⅰ中 D．取下装置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化 【答案】C 【解析】溶液中会溶解少量氧气，氢氧化亚铁易被氧气氧化，所以实验前，应先煮沸溶液除去溶解氧，故A正确；铁和稀H2SO4反应生成FeSO4和H2，H2能排尽装置内的空气，故B正确；关闭止水夹可观察到装置Ⅰ中溶液进入装置Ⅱ中，故C错误；氢氧化亚铁具有还原性，能够被氧气氧化，所以取下装置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化，故D正确。 【变式5-3】(2025·浙江宁波余姚中学高一期中)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。 已知：Fe(OH)2白色沉淀易被空气氧化，形成红褐色沉淀。 请回答： (1)装置5的作用是 ； (2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现无法让3中溶液进入4中，请为装置作一处改进，使溶液能进入4中，改进的方案是 ； (3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中立即析出了灰绿色沉淀，长时间后转变为红褐色，写出该过程的化学方程式 ；从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因是 ； 【答案】(1)液封，防止空气进入装置4 (2)在装置2、3之间添加控制开关 (3)4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 装置4内的空气没有排尽 【解析】本实验为探究制备Fe(OH)2且能长时间观察到白色沉淀，实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，则装置3中发生反应：Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑，此时产生的H2将从装置2中逸出，容器内压强始终和大气压相等，故再打开K2，关闭K1，发现无法让3中溶液进入4中，在装置2、3之间增加一个控制开关K3后，关闭K2、K3，打开K1产生气体，使装置内压强增大，一段时间后关闭K1、K3，打开K2将装置2中液体压入装置4中，发生反应：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4。 (1)由题干信息可知，Fe(OH)2白色沉淀易被空气氧化，形成红褐色沉淀，结合分析可知，装置4中制备Fe(OH)2沉淀，则装置5的作用为液封，防止空气进入装置4； (2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中，为装置作一处改进，使溶液能进入4中，方法为在装置2、3之间添加控制开关； (3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中立即析出了灰绿色沉淀，长时间后转变为红褐色，即Fe(OH)2被空气中的O2氧化为了Fe(OH)3，该过程的化学方程式为：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因是装置4内的空气没有排尽。 题型06 “铁三角”的转化关系及应用 Fe2＋和Fe3＋的转化关系 【典例6】(2025·浙江强基联盟学业考试模拟)一种以硫酸渣(主要含Fe2O3、SiO2等)为原料制备磁性纳米四氧化三铁的工艺流程如图： 已知：FeS2与H2SO4不反应。 下列说法不正确的是( ) A．酸溶时硫酸过量，可以提高Fe3+的浸出率 B．还原时发生的反应：FeS2+14Fe3++8H2O=2SO42-+15Fe3++16H+ C．滤液经一系列操作可得副产品芒硝(Na2SO410H2O) D．氧化时保持O2过量，使得Fe2+被完全氧化 【答案】D 【解析】硫酸渣(主要含Fe2O3、SiO2等)加硫酸，生成硫酸铁，加入FeS2，发生反应FeS2+14Fe3++8H2O=2SO42-+15Fe3++16H+，SiO2与H2SO4不反应，为滤渣，加入碳酸钠沉铁，生成碳酸铁，在空气中氧化生成四氧化三铁，滤液为硫酸钠。A项，酸溶时需保持硫酸过量，提高Fe3+浸出率，A正确；B项，“还原”是将Fe3+转化为Fe2+，同时FeS2被氧化为SO42-，反应中S元素的化合价升高，SO42-为氧化产物，部分Fe元素的化合价降低，所以部分Fe2+为还原产物，离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O=2SO42-+15Fe3++16H+，B正确；C项，滤液中主要是硫酸钠，滤液经结晶、过滤可得副产品芒硝，C正确；D项，四氧化三铁中三价铁和二价铁的比例为2：1，应控制氧气用量，让Fe3+和Fe2+的比例接近2：1，提高产率，D错误；故选D。 【变式6-1】铁及其化合物的转化具有重要应用。在指定条件下，下列物质间转化能实现的是( ) A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A项，Fe2O3溶于稀盐酸生成FeCl3和水，FeCl3为挥发性酸的弱碱盐，蒸发时会发生水解，转化为Fe(OH)3沉淀，A不正确；B项，I2具有弱氧化性，只能将Fe氧化为FeI2，FeI2电离产生的Fe2+和I-都能被Cl2氧化，从而生成FeCl3和I2，B正确；C项，FeS2在高温条件下能被O2氧化，生成Fe2O3和SO2，但Fe2O3难溶于水，与水不能发生反应，C不正确；D项，Fe溶于盐酸生成FeCl2和H2，SO2具有弱氧化性，不能将Fe2+氧化为Fe3+，D不正确；故选B。 【变式6-2】(2025·浙江杭州滨江区高一期中)某实验室制备柠檬酸铁的流程如下： 已知：柠檬酸亚铁微溶于冷水，易溶于热水。下列说法不正确的是( ) A．步骤①的滤液中可回收Na2SO4 B．步骤③制备柠檬酸铁时，H2O2的作用是氧化剂 C．可用KSCN溶液检验步骤③中柠檬酸亚铁是否反应完全 D．步骤③控制温度既利于柠檬酸亚铁溶解，又避免温度过高造成H2O2分解 【答案】A 【解析】碳酸钠和硫酸亚铁生成碳酸亚铁和硫酸钠，碳酸亚铁与柠檬酸生成柠檬亚铁，通入过氧化氢生成柠檬酸铁。A项，根据分析可知，步骤①的滤液中可回收Na2SO4，A正确；B项，通过步骤③柠檬酸亚铁制成了柠檬酸铁，发生了氧化反应，所以H2O2的作用是氧化剂，B错误；C项，应用K3[ Fe(CN)6]检验Fe2+，KSCN检验Fe3+，C错误；D项，柠檬酸亚铁微溶于冷水，易溶于热水，温度过低，不利于溶解，同时反应物活化分子百分数低，反应速率慢，温度过高，H2O2会分解，D错误；故选A。 【变式6-3】(2025·浙江省县域教研联盟高三模拟考试) K2FeO4是一种新型绿色消毒剂，在碱性条件下稳定，在中性或酸性条件下不稳定。以K2FeO4为原料进行如下转化(所加试剂均过量，不考虑溶液的挥发)： 请回答： (1)混合气体A由两种单质组成，其成分为 。 (2)下列说法正确的是 。 A．K2FeO4作净水剂不仅可以杀菌消毒，还可以除去水中悬浮颗粒物 B．K2FeO4中Fe的价层轨道为全空结构，稳定性比Fe3+好 C．溶液B中的阳离子为Fe3+、K+，阴离子主要为 D．溶液C溶液呈碱性的原因是S2-的水解 (3)步骤Ⅱ的操作为：向足量Na2S溶液中逐滴滴入少量溶液B，发现沉淀D的主要成分为Fe2S3，从反应原理角度说明Fe3+几乎未被还原的原因 。 (4)以Fe为阳极电解KOH浓溶液可制备K2FeO4，写出该过程中阳极的电极反应式 。 (5)已知FeO42-显紫红色，设计实验证明：酸性溶液中氧化性FeO42-＞MnO4-： 。 【答案】(1)O2、Cl2 (2)AD (3)①碱性条件下Fe3+的氧化性减弱；②Fe3+和S2-生成沉淀的速率比氧化还原反应的快；③沉淀反应使溶液中的Fe3+被大量消耗，降低了Fe3+的氧化性和氧化还原反应速率(其他合理答案也可给分) (4) Fe-6e-+8OH-= FeO42-+4H2O (5)向K2FeO4溶液中加入足量MnSO4和稀硫酸，振荡后溶液显紫色，(另取一份K2FeO4溶液，向其中加入足量稀硫酸，溶液褪为无色)，说明氧化性FeO42-＞MnO4-(其他合理答案也可给分) 【解析】K2FeO4是一种新型绿色消毒剂，在碱性条件下稳定，在中性或酸性条件下不稳定，在酸性条件下发生氧化还原反应生成两种气体，应该是氯气和氧气；溶液B中应该含有还原产物三价铁离子，加硫化钠发生步骤Ⅱ得沉淀和溶液。结合小题(3)题干信息，可知沉淀为Fe2S3。 (1)混合气体A由两种单质组成，而且是K2FeO4和盐酸发生氧化还原反生成的两种气体，K2FeO4具有强氧化性，所以两种气体都应该是氧化产物，根据反应物的元素组成，气体A是：O2、Cl2；(2)A项，K2FeO4作净水剂，+6价铁有强氧化性不仅可以杀菌消毒，生成的Fe3+水解生成氢氧化铁胶体，可以除去水中悬浮颗粒物，A正确；B项，K2FeO4中Fe的价层轨道为3d1，不是稳定结构；Fe3+的3d轨道半充满，更稳定，B错误；C项，溶液B中的阳离子除Fe3+、K+外，还应该有H+，C错误；D项，溶液C溶液呈碱性的原因加入硫化钠溶液后，溶液中含S2-发生水解S2-+H2OHS-+OH-，D正确；故选AD；(3)步骤Ⅱ的操作为：向足量Na2S溶液中逐滴滴入少量溶液B，发现沉淀D的主要成分为Fe2S3，从反应原理角度说明Fe3+几乎未被还原的原因：①碱性条件下Fe3+的氧化性减弱；②Fe3+和S2-生成沉淀的速率比氧化还原反应的快；③沉淀反应使溶液中的Fe3+被大量消耗，降低了Fe3+的氧化性和氧化还原反应速率(其他合理答案也可给分)；(4)以Fe为阳极电解KOH浓溶液可制备K2FeO4，阳极铁发生氧化反应生成+6价铁，与溶液中的碱反应，阳极电极反应式为：Fe-6e-+8OH-= FeO42-+4H2O；(5)根据氧化剂的氧化性大于氧化产物，可以设计实验，用FeO42-作氧化剂生成MnO4-。向K2FeO4溶液中加入足量MnSO4和稀硫酸，振荡后溶液显紫色，(另取一份K2FeO4溶液，向其中加入足量稀硫酸，溶液褪为无色)，说明氧化性FeO42-＞MnO4-。 题型07 Fe2＋、Fe3＋的检验 1．Fe3＋的检验 (1)观察法：溶液呈棕黄色，证明含有Fe3＋ (2)KSCN法：加入KSCN或其它可溶性硫氰化物溶液，溶液呈血红色，证明含有Fe3＋ 离子方程式：Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3 (3)碱液法：加入氨水或NaOH溶液，有红褐色沉淀生成，证明含有Fe3＋ 离子方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀) (4)淀粉KI试纸法：能使淀粉KI试纸变蓝，证明含有Fe3＋ 离子方程式：2Fe3+＋2I－===2Fe2+＋I2 (5)⑤铜片法：加入铜片，铜片溶解且溶液变为蓝色，证明含有Fe3＋ 离子方程式：2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+ 2．Fe2+的检验 (1)观察法：溶液呈浅绿色，证明含有Fe2＋ (2)碱液法：加入氨水或NaOH溶液，产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe2＋ 离子方程式：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀) 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(红褐色沉淀) (3)KMnO4法：加入少量酸性KMnO4溶液，能使KMnO4溶液的紫红色变浅，证明有Fe2＋ 离子方程式：5Fe2+＋MnO4－＋8H+===5Fe3+＋Mn2+＋4H2O (4)KSCN法：先加入KSCN，溶液不变红，再加新制氯水溶液变红色的为Fe2＋ 离子方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3 3．含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验 验Fe2＋和Fe3＋混合溶液时，要分两次分别检验Fe2＋和Fe3＋，检验Fe2＋时要选择酸性高锰酸钾溶液，检验Fe3＋时最好选择KSCN溶液。 答题模板：将混合溶液分成两份分别于两支试管中，向其中一支试管中加入酸性高锰酸钾溶液，若酸性高锰酸钾紫红色褪去，则说明含有Fe2＋；向另一支试管中加入KSCN溶液，若溶液变红，则说明含有Fe3＋。 【典例7】下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( ) 选项 操作和现象 结论或目的 A 向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液呈红色 红砖中含有氧化铁 B 向CO还原Fe2O3得到的黑色固体中加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液，溶液不显红色 黑色固体中没有Fe3O4 C 取少量Fe(NO3)2试样加水溶解，加稀H2SO4酸化，滴加KSCN溶液，溶液变为红色 该Fe(NO3)2试样已经变质 D 向某溶液中加入H2O2，然后再加入KSCN溶液变红色 原溶液中含有Fe2＋ 【答案】A 【解析】B项中CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使黑色固体中有Fe3O4，其溶于盐酸后产生的Fe3＋与Fe发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，加入KSCN溶液也不显红色，错误；C项中NO(H＋)具有强氧化性，而Fe2＋具有还原性，两者发生氧化还原反应，有Fe3＋生成，遇KSCN溶液呈红色，不能证明样品是否变质，错误；D项中若原溶液中无Fe2＋而存在Fe3＋，也有此现象，错误。 【变式7-1】证明某溶液只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是( ) A．依次滴加氯水和硫氰化钾溶液后，溶液显红色 B．先滴加硫氰化钾溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色 C．通入氨气，产生白色沉淀，无红褐色沉淀 D．加入锌片，片刻取出，质量减轻；加入铜片，片刻取出，质量不变 【答案】B 【解析】A项，先滴加氯水，氯气将Fe2+氧化成Fe3+，即使原溶液不含Fe3+，滴加KSCN溶液后也显红色，无法证明原溶液是否含有Fe3+，故A错误； B项，KSCN与Fe3+作用使溶液显红色，与Fe2+作用无此现象，先滴加KSCN溶液，不显红色，说明原溶液不含有Fe3+，再滴加氯水后显红色，说明滴加氯水后溶液中有Fe3+，证明原溶液含有Fe2+，故B正确；C项，溶液中若含有Mg2+也有该现象，故C错误；D项，溶液中若含有Cu+，也有该现象，故D错误；故选B。 【变式7-2】向FeI2溶液中滴加适量氯水，将反应后溶液分成3份，甲试管中滴加淀粉溶液，乙试管滴加KSCN溶液，丙试管中滴加酸性高锰酸钾溶液，下列说法正确的是( ) A．若甲试管溶液呈蓝色，则乙试管溶液一定呈血红色 B．若甲试管溶液呈蓝色，则乙试管溶液可能无明显现象 C．乙试管溶液呈血红色，则甲试管溶液不可能呈蓝色 D．甲试管溶液呈蓝色，丙试管中紫红色退去，说明滴加氯水后的溶液中一定存在Fe3＋和Fe2＋ 【答案】B 【解析】还原性：I－＞Fe2＋，所以向FeI2溶液中滴加适量氯水，I－先被Cl2氧化为I2，如果Cl2有剩余，然后Fe2＋被Cl2氧化为Fe3＋，淀粉能使I2溶液变蓝色，KSCN能与Fe3＋反应生成络合物而使溶液呈血红色，高锰酸钾溶液能与I－、Fe2＋反应生成I2和Fe3＋。氯水先氧化I－后氧化Fe2＋，所以若甲试管溶液呈蓝色，说明氯水和I－反应生成I2，如果氯水少量时，没有Fe2＋被氧化生成Fe3＋，则乙试管溶液不呈血红色，A项错误，B项正确；C项，如果乙试管溶液呈血红色，说明有Fe3＋生成，则I－一定完全被氧化为I2，则甲试管溶液一定呈蓝色，错误；D项，甲试管溶液呈蓝色，丙试管中紫红色退去，说明FeI2和氯水反应生成I2，且溶液中还有Fe2＋，不一定有Fe3＋，错误。 【变式7-3】(2025·浙江省衢州、丽水、湖州三地市高三二模)某实验小组按照“研磨→灰化→溶解→过滤→检验”的步骤检验菠菜中铁元素(主要以难溶的FeC2O4存在)，下列说法不正确的是( ) A．向研磨后的菠菜汁中加入H2O2和KSCN溶液未观察到溶液变红，说明菠菜不含铁元素 B．灰化步骤能除去有机质且将铁元素转化为铁的氧化物，有利于后续检验 C．溶解步骤，可选用稀硝酸 D．检验步骤，加入K3[ Fe(CN)6]溶液后有蓝色沉淀生成说明菠菜中含有铁元素 【答案】A 【解析】A项，直接向研磨后的菠菜汁中加入H2O2和KSCN溶液未显红色，并不能说明不含铁元素。因为铁以难溶的FeC2O4形式存在，需通过灰化、溶解、过滤等步骤后再检验铁元素，A错误；B项，灰化过程中，有机物被燃烧掉，铁元素被转化为铁的氧化物，便于后续的溶解，有利于后续检验，B正确；C项，溶解步骤，可选用稀硝酸，稀硝酸可以将铁的氧化物溶解，并且将其转化为可溶性的铁盐，便于后续的检验，C正确；D项，K3[ Fe(CN)6]与Fe2+反应会生成蓝色的沉淀 ，可检验 Fe2+，因此检验步骤，加入K3[ Fe(CN)6]溶液后有蓝色沉淀生成说明菠菜中含有铁元素，D正确；故选A。 题型08 铁的价类二维图 铁及其化合物的转化关系——铁的价类二维图 1．横向变化。体现了同价态不同类别(氧化物、碱、盐)之间的转化； (1)碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐； (2)Fe2＋、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。 【典例8】(2025·浙江丽水市五校高中发展共同体高一期中)价类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型。铁元素的价类二维图如图，下列有关说法不正确的是( ) A．自然界中有a存在 B．铁的氧化物只有b、c C．f可以作新型的绿色净水剂 D．d的某种硫酸盐，可作补铁剂 【答案】B 【解析】图为铁元素的价类二维图。a为Fe，b为FeO，c为Fe2O3，d为亚铁盐，e为铁盐，f为高铁酸盐，g为Fe(OH)2，h为Fe(OH)3。A．自然界中有铁单质存在，A正确；B．铁的氧化物除了FeO、Fe2O3外还有Fe3O4，B错误；C．f为高铁酸盐，高铁酸根(+6价)常作新型的绿色净水剂，具有强氧化性，用于净水消毒杀菌，C正确；D．血红蛋白合成需要Fe2+，d为亚铁盐，硫酸亚铁可作补铁剂，D正确；故选B。 【变式8-1】(2025·浙江杭州学军中学高一期中)价类二维图在元素化合物学习和研究中具有广泛的应用价值，下图是铁元素的价类二维图，结合此图判断下列说法中不正确的是( ) A．a的单质某种存在状态可以与b的颜色相同 B．c在空气中能转化为f，转化过程中能看见灰绿色 C．b和e都属于碱性氧化物 D．若溶液中同时含有d和g，只加入KSCN溶液不能检验出g的存在 【答案】D 【解析】根据铁元素的价类二维图可知，a为Fe、b为FeO、c为Fe(OH)2、d为亚铁盐、e为Fe2O3、f为Fe(OH)3、g为铁盐。A．FeO为黑色固体，Fe单质在铁粉状态下为黑色固体，两者颜色可以相同，A正确；B．氢氧化亚铁为白色沉淀，氢氧化亚铁容易被空气中氧气氧化生成氢氧化铁，转化过程为白色沉淀转化为灰绿色，最终变为红褐色，B正确；C．FeO和Fe2O3都能与酸反应生成对应的盐和水，均属于碱性氧化物，C正确；D．若溶液中同时存在亚铁盐和铁盐，只加入KSCN溶液，只要溶液变血红色，就说明溶液中存在铁盐，能检验出铁盐的存在，D错误；故选D。 【变式8-2】(2025·浙江省嘉兴市等3地高一期中)下图是元素的价类二维图，下列说法不正确的是( ) A．a在高温下与H2O反应不能生成或 B．在转化过程中，每步转化都存在物质颜色的变化 C．在的水溶液中反应生成 D．在空气中加热，能迅速被氧化成 【答案】D 【解析】a：Fe元素化合价为0，是单质，即Fe。b：Fe元素化合价为+2价的氧化物，是FeO。c：Fe元素化合价为+2价的氯化物，是FeCl2。d：Fe元素化合价为+2价的碱，是Fe(OH)2。e：Fe元素化合价为+3价的碱，是Fe(OH)3。f：Fe元素化合价为+3价的氯化物，是FeCl3。g：Fe元素化合价为+3价的氧化物，是Fe2O3 。A．a(Fe)在高温下与H2O(g)反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 ，Fe3O4中Fe元素有+2价和+3价，不会生成+2价的碱d(Fe(OH)2)或+3价的碱e(Fe(OH)3)，A正确；B．b(FeO，黑色)→c(FeCl2，浅绿色溶液) ，c(FeCl2，浅绿色溶液)→d(Fe(OH)2，白色沉淀) ，d(Fe(OH)2，白色沉淀)→e(Fe(OH)3，红褐色沉淀) ，每步转化都存在物质颜色的变化 ，B正确；C．a(Fe)与f(FeCl3)溶液发生反应2FeCl3+Fe=3FeCl2，生成c(FeCl2)，C正确；D．在空气中加热b(FeO) ，FeO不稳定，在空气中加热时会被氧化，先生成四氧化三铁，四氧化三铁被进一步氧化生成氧化铁，不会迅速被氧化为氧化铁，D错误；故选D。 【变式8-3】(2025·浙江宁波中学高一期中)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，如图为铁元素的“价-类”二维图，箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是( ) A．铁与水蒸气在高温条件下反应可实现转化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．Na2FeO4和ClO2都作为水处理剂，其作用原理完全一致 D．向FeCl3溶液中滴加少量酸性高锰酸钾溶液，溶液不变紫红色，无法判断溶液中是否含Fe2+ 【答案】D 【解析】A．铁与水蒸气高温条件下反应生成四氧化三铁，不能实现上述转化①，A错误；B．氧化亚铁是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化生成黑色固体四氧化三铁，B错误；C．高铁酸钠中铁元素为+6价，具有强氧化性，可用于消毒，还原产物铁离子水解转化为氢氧化铁胶体，可以吸附悬浮物，ClO2具有强氧化性，可作为水处理剂，二者的作用原理不完全一致，C错误；D．由于溶液中的氯离子也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，因此无法判断溶液中是否含Fe2+，D正确；故选D。 13 / 22 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $