第一节 铁及其化合物（举一反三专项训练，北京专用）【上好课】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】下列物质中，在一定条件下与铁反应，且铁元素的化合价能变为＋3价的是( ) A．氯化铁溶液 B．硫酸铜溶液 C．氯气 D．稀盐酸 【答案】C 【解析】A项，氯化铁溶液与铁反应生成氯化亚铁，铁元素变为＋2价，不符合题意；B项，铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，铁元素变为＋2价，不符合题意；C项，氯气具有强氧化性，把变价金属氧化为最高价，铁与氯气加热反应生成氯化铁，铁元素变为＋3价，符合题意；D项，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，铁元素变为＋2价，不符合题意。 【变式1-2】把铁片投入下列溶液中，铁片质量减少，且没有气体产生，此溶液是(　　) A．FeSO4溶液 B．H2SO4溶液 C．Fe2(SO4)3溶液 D．AgNO3溶液 【答案】C 【解析】A项，铁与硫酸亚铁不反应，铁片质量不变，不符合题意；B．根据化学方程式Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，铁片质量减少，但有气体生成，不符合题意；C．铁与硫酸铁溶液反应，铁片质量减少，没有气体生成，符合题意；D．根据化学方程式Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag，铁片表面析出银，铁片质量增加，不符合题意。 【变式1-3】一定条件下，等量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气充分反应，则在相同的条件下产生氢气的体积比是( ) A．1∶1 B．3∶4 C．2∶3 D．4∶3 【答案】B 【解析】根据Fe+2HCl=FeCl2+H2↑、3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2可知，1 mol Fe与足量盐酸反应生成1 mol H2，1 mol Fe与足量水蒸气反应生成mol H2，故相同条件下产生H2的体积比是3∶4，故选B。 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·北京通州高一期末)某同学进行铁与水蒸气反应的实验装置如下图所示，下列说法正确的是( ) A．实验时试管口可高于试管底部 B．肥皂液出现气泡，不能证明反应产生H2 C．实验结束后应先熄灭酒精灯再撤出肥皂液中的导管 D．铁与水蒸气在高温条件下反应2Fe＋3H2O(g)Fe2O3＋3H2 【答案】B 【解析】加热时，湿棉花提供水蒸气，红热的铁粉与水蒸气发生反应，3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，肥皂液的主要作用是收集生成的H2，检验氢气的存在。A．为防止水倒流导致试管冷热不匀而破裂，实验时试管口不能高于试管底部，A错误；B．实验中先加热湿棉花，产生水蒸气，且空气受热膨胀，故肥皂液出现气泡，有可能是空气、水蒸气，不能证明反应产生H2，B正确；C．实验结束后为防止倒吸应该先撤出肥皂液中的导管后熄灭酒精灯，C错误；D．铁与水蒸气在高温条件下反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，D错误；选B。 【变式2-1】(2025·北京东城区高一期末)实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气的反应。红热的铁与水蒸气反应有Fe3O4生成，下列说法正确的是( ) A．实验结束时固体变为红棕色 B．点燃肥皂泡可检验生成的氢气 C．图中盛装肥皂液的仪器是坩埚 D．每消耗1molFe，转移3mol电子 【答案】B 【解析】由实验装置图可知，试管中湿棉花受热提供水蒸气，铁粉与水蒸气共热反应生成四氧化三铁和氢气，反应生成的氢气通入肥皂液中产生肥皂泡，点燃肥皂泡产生爆鸣声说明反应有氢气生成。A．由分析可知，铁粉与水蒸气共热反应生成四氧化三铁和氢气，四氧化三铁是黑色固体，故A错误；B．由分析可知，反应生成的氢气通入肥皂液中产生肥皂泡，点燃肥皂泡产生爆鸣声说明铁粉与水蒸气共热反应有氢气生成，故B正确；C．由实验装置图可知，图中盛装肥皂液的仪器是蒸发皿，故C错误；D．由分析可知，铁粉与水蒸气共热反应生成四氧化三铁和氢气，反应消耗3mol铁时，转移电子的物质的量为8mol，则消耗1mol铁时，转移电子的物质的量为mol，故D错误；故选B。 【变式2-2】已知：普通铁＋水蒸气铁的氧化物＋氢气，铁的氧化物＋氢气 “引火铁”＋水蒸气，“引火铁”为颗粒很细、反应活性很高的铁粉。某实验小组使用普通铁粉、20%的盐酸及其他试剂制备“引火铁”，装置(铁架台、铁夹、铁网、陶土网、加热仪器等略去)如图所示。 关于上述装置和实验，下列分析错误的是( ) A．A、I中加入普通铁粉，G中可加入碱石灰 B．A中生成磁性氧化铁，E中生成“引火铁” C．需要加热的仪器只有A、E D．D用于收集氢气 【答案】C 【解析】根据两套装置中各仪器的功能，可以判断出A中放置普通铁粉，B中放一定体积的水，持续加热提供水蒸气，C是安全瓶，用于防倒吸，D是利用排水集气法收集氢气。E中反应物为A中生成的四氧化三铁，I中放置普通铁粉，通过分液漏斗加入一定体积的盐酸制备H2，从I中逸出的气体中含有挥发出的氯化氢，经过G(内有碱石灰)除杂干燥后得到纯净的氢气，氢气进入E中和Fe3O4在一定温度下进行反应，得到“引火铁”，剩余的氢气在F处进行收集或其他处理。 【变式2-3】(2025·北京西城高一期末)某同学利用下图所示的装置进行铁与水蒸气反应的实验。 (1)铁与水蒸气反应的化学方程式是 。 (2)检验气密性后，加热试管，肥皂液中有气泡产生，该现象不能说明有H2生成。理由是 。 (3)为探究试管中固体的成分，继续实验：取少量反应后固体于试管中，加入过量盐酸，加热至固体完全溶解，再滴加KSCN溶液，若溶液变红，推测固体的成分： ；若溶液未变红，原因是 (用离子方程式表示)。 【答案】(1) 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (2)加热后试管中的空气也能使肥皂液产生气泡 (3) 一定有Fe3O4可能有Fe 2Fe3++Fe=3Fe2+ 【解析】湿棉花加热产生水蒸气与热的铁粉反应，生成Fe3O4和氢气，氢气通入肥皂泡中产生气泡，并用火柴点燃验证生成的氢气。 (1)铁与水蒸气反应的化学方程式是：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2； (2)检验气密性后，加热试管，肥皂液中有气泡产生，该现象不能说明有H2生成。理由是：加热后试管中的空气也能使肥皂液产生气泡； (3)Fe3O4与盐酸反应得到Fe3+和Fe2+，Fe3+遇到KSCN溶液显示红色，取少量反应后固体于试管中，加入过量盐酸，加热至固体完全溶解，再滴加KSCN溶液，若溶液变红，推测固体的成分一定有Fe3O4，可能有Fe；若未变红色，可能是Fe3+与Fe反应生成Fe2+，离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+。 题型03 铁的氧化物 1．物理性质 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗称 铁红 磁性氧化铁 色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水 铁的价态 +2价 +3价 +2价，+3价 分类 碱性氧化物 碱性氧化物 复杂氧化物 2．化学性质 (1)与盐酸反应的离子方程式为 ①FeO+2H+=Fe2++H2O； ②Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O； ③Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O。 (2)FeO的不稳定性：6FeO+O22Fe3O4。 3．用途 三氧化二铁常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料。 【典例3】某黑色粉末可能是Fe3O4或Fe3O4与FeO的混合物，为进一步确认该黑色粉末的成分，下列实验方案不可行的是( ) A．准确称量一定质量的黑色粉末，用H2充分还原，并用干燥剂收集所得水，获得水的准确质量，进行计算 B．准确称量一定质量的黑色粉末，溶解于足量盐酸，加热蒸干溶液并在空气中灼烧至质量不变，称量所得粉末质量，进行计算 C．准确称量一定质量的黑色粉末，用CO充分还原，在CO气流中冷却后准确称量剩余固体的质量，计算 D．准确称量一定质量的黑色粉末，与一定量铝粉混合后点燃，充分反应后冷却，准确称量剩余固体质量，进行计算 【答案】D 【解析】准确称量一定质量的黑色粉末，用H2充分还原，并用干燥剂收集所得水，获得水的准确质量，计算得到氧元素的质量和铁元素的质量，依据铁元素和氧元素物质的量之比确定化学式，能计算得到物质组成，故A不选；准确称量一定质量的黑色粉末，溶解于足量盐酸，加热蒸干溶液并在空气中灼烧至质量不变，称量所得粉末质量，即氧化铁的质量，依据铁元素和氧元素守恒计算铁元素和氧元素物质的量之比，判断氧化物的化学式，能计算得到物质组成，故B不选；准确称量一定质量的黑色粉末，用CO充分还原，在CO气流中冷却后准确称量剩余固体的质量，依据铁元素和氧元素质量守恒计算铁元素和氧元素物质的量之比，分析判断氧化物的存在形式，能计算得到物质组成，故C不选；准确称量一定质量的黑色粉末，与一定质量铝粉混合后点燃，充分反应后冷却，准确称量剩余固体质量，反应前后都是固体，反应前后固体质量不变，不能计算确定该黑色粉末的成分，故D选。 【变式3-1】某铁的氧化物(FexOy)1.52g溶于足量盐酸，向所得溶液中通入标准状况下112mLCl2，恰好将Fe2+完全氧化。该铁的氧化物的化学式为( ) A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe4O5 【答案】D 【解析】铁的氧化物(FexOy)1.52g溶于足量盐酸，向所得溶液含氯化亚铁和氯化铁，通入标准状况下112mLCl2，发生2Fe2++ Cl2=2Fe2++2Cl-，恰好将Fe2+完全氧化，则Cl2的物质的量为，Fe2+的物质的量为0.01mol，则原氧化物中”FeO”为，原氧化物中”Fe2O3”为1.52g-0.72g=0.80g、，”FeO”与”Fe2O3”物质的量之比为2：1，该铁的氧化物的化学式为2FeO·Fe2O3，D满足；故选D。 【变式3-2】有一粉末，它是由铁的氧化物中的一种或两种组成，取3.04 g 粉末加热，同时通入足量的CO使之完全反应，再用澄清石灰水把产生的气体充分吸收，产生沉淀5 g，则该粉末的组成可能是( ) A．只有Fe2O3 B．只有FeO C．等物质的量的FeO和Fe3O4 D．等物质的量的Fe2O3和Fe3O4 【答案】C 【解析】A项，用澄清石灰水把产生的气体充分吸收，产生沉淀5 g，则生成的CO2的物质的量为n(CO2)=n(CaCO3)==0.05 mol，设铁的氧化物化学式为FexOy，设铁的氧化物物质的量为n mol，则有： FexOy+yCOxFe+yCO2 1 y n 0.05 得n==，x∶y=4∶5，所以Fe和O的原子个数比为4∶5，选C。 【变式3-3】用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)制备超顺磁性纳米Fe3O4 (平均直径为25nm)的流程图如下(所加试剂均过量，部分步骤已省略)，下列叙述正确的是 A．滤液B的溶质主要为氯化铁 B．步骤②中发生的反应均为置换反应 C．为防止在步骤⑤中继续氧化亚铁离子，步骤④反应完成后剩余的H2O2需加热除去 D．将步骤⑤得到的纳米Fe3O4均匀分散在水中时，不能产生丁达尔效应 【答案】C 【解析】铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)与稀盐酸反应得到的滤液A中溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的盐酸；加入铁粉还原铁离子：2Fe3+ +Fe =3Fe2+，过量的盐酸和Fe反应：Fe+2HCl= FeCl2+H2↑，过滤过量的铁，滤液B的溶质主要为氯化亚铁；加入氢氧化钠溶液，生成Fe(OH)2；向浊液C中加入H2O2溶液，反应完成后需除去剩余的H2O2，再与氯化亚铁混合，经一系列操作后得到产品Fe3O4。A项，滤液B的溶质主要为氯化亚铁，A项错误；B项，加入铁粉还原铁离子的反应2Fe3+ +Fe =3Fe2+不是置换反应，铁单质与过量盐酸的反应，属于置换反应，B项错误；C项，为防止H2O2在步骤⑤中继续氧化亚铁离子，需除去剩余H2O2，C项正确；D项，超顺磁性纳米Fe3O4平均直径为25nm，其均匀分散在水中后得到胶体，能产生丁达尔效应，D项错误；故选C。 题型04 铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 物质类别 二元弱碱 三元弱碱 颜色状态 白色固体 红褐色固体 溶解性 不溶于水 不溶于水 与非氧化性强酸反应 Fe(OH)2＋2H＋=== Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 稳定性 Fe(OH)2FeO＋H2O(隔绝空气) 2Fe(OH)3 Fe2O3＋3H2O 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】(2025·北京房山高一期中)下列关于铁及其化合物的相关叙述不正确的是( ) A．FeCl2可由铁和氯气直接化合获得 B．可用稀盐酸除去铁锈 C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉 D．溶液中产生的Fe(OH)2不稳定，在空气中易被氧化为红褐色的Fe(OH)3 【答案】A 【解析】A项，Cl2的氧化性很强，铁丝在Cl2中燃烧只能生成FeCl3，不能直接生成FeCl2，A错误；B．铁锈的主要成分为Fe2O3，属于碱性氧化物，能与盐酸反应：Fe2O3 +6H+ ==2Fe3+ +3H2O，所以能用稀盐酸除去铁锈，B正确；C．Fe3+有强氧化性，能与Fe单质反应生成Fe2+：2Fe3++Fe=3Fe2+，所以可以用铁粉除去FeCl2溶液中混有的FeCl3杂质，C正确；D．Fe(OH)2极不稳定，暴露在空气中极易被氧气氧化：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，D正确；故选A。 【变式4-1】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4-2】(2025·高一北京市第一六六中学校考期末)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4-3】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。 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】(2025·北京师范中学附中高一期中)下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( ) A．①②④ B．①②③ C．①② D．②③④ 【答案】A 【解析】Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3沉淀，即发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3.想要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排出装置中的氧气或空气。①Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，故①选；②Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置内空气排出，且利用氢气的压力使硫酸亚铁与NaOH接触而反应，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，故②选；③没有隔绝空气，生成的氢氧化亚铁易被氧化，故③不选；④苯隔绝空气，可防止生成的氢氧化亚铁被氧化，故④选；综上所述①②④均符合题意。故选A。 【变式5-1】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溶液时需加入硫酸 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 【解析】实验时先注入稀硫酸，碳酸钠和硫酸反应放出二氧化碳，等烧杯内紫色石蕊试液变红，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液生成氢氧化亚铁。A项，FeSO4易水解，为防止FeSO4水解，配制FeSO4溶液时需加入硫酸，故A正确；B项，实验时先注入稀硫酸，等二氧化碳排出锥形瓶内的空气后再注入NaOH溶液和FeSO4溶液生成氢氧化亚铁，故B正确；C项，烧杯内紫色石蕊试液变红，说明锥形瓶内空气完全排出，同时装置N可以防止空气进入锥形瓶，故C正确；D项，氢气的密度比空气小，用铁粉代替Na2CO3粉末，不能排尽空气，故D错误；选D。 【变式5-2】某化学兴趣小组利用药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。下列有关说法不正确的是( ) A．仪器1中应该盛放稀硫酸 B．本实验通过控制A、B、C三个开关，将仪器中的空气排尽后，先关闭开关B，再打开开关A就可观察到氢氧化亚铁的颜色 C．反应一段时间后，可在仪器2中观察到白色沉淀 D．本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态 【答案】C 【解析】用如图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。提供化学药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，结合装置分析可知：开启B、C，关闭A，需要在三颈瓶2中加入铁单质，分液漏斗中是稀硫酸，利用反应生成氢气排净装置中的空气，可以收集C处的气体检验是否是纯净的氢气，将仪器中的空气排尽后，然后关闭B，开启A、C；利用生成的氢气在装置2中压强增大，把硫酸亚铁溶液压入装置3的氢氧化钠溶液中，反应生成白色氢氧化亚铁白色沉淀，可观察到氢氧化亚铁的颜色为白色沉淀。A项，此实验目的是制备氢氧化亚铁，先用铁和稀硫酸反应制备硫酸亚铁，此反应在装置2中进行，稀硫酸是溶液，应盛放在分液漏斗中，即应盛放在1中，A正确；B．打开B、C，关闭A，利用装置2中产生的氢气，把装置3中的空气排尽，使装置处于还原氛围，然后关闭B，打开开关A，产生气体压强增大，把装置2产生的FeSO4压入到装置3中，产生Fe(OH)2，B正确；C项，反应一段时间后，可在仪器3中FeSO4与NaOH溶液反应产生Fe(OH)2，故在装置3中观察到白色沉淀，C错误；D项，本实验利用反应生成氢气排净装置中的空气，使装置处于还原氛围，故制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态，D正确；故合理选项是C。 【变式5-3】醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题： (1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是__________，仪器a的名称是___________。 (2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置。打开K1、K2，关闭K3。 ①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为____________________________。 ②同时c中有气体产生，该气体的作用是____________________________________________。 (3)打开K3，关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d，d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是________、________、洗涤、干燥。 (4)指出装置d可能存在的缺点：__________________________________________________。 【答案】(1)除去水中溶解的氧气 分液漏斗 (2)①Zn ＋ 2Cr3＋===Zn2＋ ＋ 2Cr2＋ ②排尽装置c中的空气 (3)冷却结晶 过滤 (4)敞开体系，醋酸亚铬会与空气接触，且缺少氢气的处理装置 【解析】醋酸亚铬在气体分析中用作氧气吸收剂，说明亚铬离子具有强还原性，易与氧气反应，则制备实验中应避免接触氧气，实验时，将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置，打开K1、K2，关闭K3，盐酸与锌反应可生成氢气，可将装置内的空气排出，避免亚铬离子被氧化，且发生Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋，可观察到c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，打开K3，关闭K1和K2，c中压强增大，可使亮蓝色溶液流入d，可生成醋酸亚铬砖红色沉淀。 (1)为避免亚铬离子被氧化，应除去水中的溶解氧，实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是除去水中溶解的氧气。 (2)①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，说明生成亚铬离子，该反应的离子方程式为Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋。 ②盐酸与锌反应可生成氢气，可将装置内的空气排出，避免亚铬离子被氧化。 (3)打开K3，关闭K1和K2。c中压强增大，c中亮蓝色溶液流入d，d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 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·北京第五中学高一期中)硫铁矿矿渣(FeS2)周围的酸性废水中存在硫细菌和铁细菌，可促进FeS2的溶解，相关的物质转化如图，其中①~③均完全转化。下列说法不正确的是( ) A．反应①、②、③均属于氧化还原反应 B．硫细菌的存在可减少覆盖在硫铁矿矿渣表面的S C．温度越高，FeS2的溶解速率越大 D．一段时间后，废水中铁元素含量升高 【答案】C 【解析】A项，反应①中FeS2转化为S和Fe2+，铁、硫元素化合价改变；反应②中Fe2+与O2反应生成Fe3+，铁、氧元素化合价改变；反应③中S转化为SO42-，硫、氧元素化合价改变，因为这三个反应都有元素化合价的变化，所以均属于氧化还原反应，A正确；B．从图中可知，硫细菌能促进反应③的进行，即能将S转化为SO42-，所以硫细菌的存在可减少覆盖在硫铁矿矿渣表面的S，B正确；C．硫细菌和铁细菌可促进FeS2的溶解，而细菌生存需要适宜温度，温度过高会使细菌体内蛋白质变性，导致细菌失去活性，反而会降低FeS2的溶解速率，C错误；D．经过一系列反应，FeS2中的铁元素逐渐转化为Fe2+、Fe3+进入废水中，所以一段时间后，废水中铁元素含量升高 ，D正确；故选C。 【变式6-1】将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应，下列对反应情况设想的评价正确的是( ) 选项 反应情况设想 评价 A 当铁、铜均不剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，一定无Fe3＋ 正确，Fe3＋和Fe、Cu均可反应 B 当铁、铜均有剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，无Fe3＋ 正确，Fe和Cu与Fe3＋都反应，故有Fe2＋和Cu2＋，无Fe3＋ C 当铜有剩余，铁无剩余时，溶液中一定只有Fe2＋，无Cu2＋ 正确，Cu有剩余，故无Cu2＋ D 当铁有剩余，铜无剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋ 不正确，不可能有Fe剩余而无Cu剩余，因为Fe比Cu优先与Fe3＋反应 【答案】D 【解析】当铁、铜的量比较少时溶液中可能有Fe3＋存在，A项错误；当铁过量时，铜不与Fe3＋反应，无Cu2＋生成，此时溶液中不存在Cu2＋和Fe3＋，B项错误；铜有剩余则溶液中一定无Fe3＋，可能有Cu2＋，C项错误；铁比铜活泼，不可能铁剩余而铜无剩余，D项正确。故选D。 【变式6-2】(2025·北京第一次普通高中学业考试)由硫铁矿烧渣(含Fe2O3、FeO、SiO2等)制备铁红(Fe2O3)的一种工艺流程如图。 下列说法不正确的是( ) A．酸浸时，SiO2不与稀硫酸反应 B．酸浸后，溶液中的金属阳离子只有Fe2+ C．沉铁时，氨水提供了OH- D．煅烧时，发生的反应为 【答案】B 【解析】硫铁矿烧渣(含Fe2O3、FeO、SiO2等)用稀硫酸酸浸，溶液中含有Fe2+、Fe3+，SiO2不和稀硫酸反应存在于酸浸渣中，向滤液中加入H2O2和氨水将Fe2+氧化为Fe3+，且将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，煅烧Fe(OH)3得到Fe2O3。A．SiO2是酸性氧化物，酸浸时，SiO2不与稀硫酸反应，A正确；B．硫铁矿烧渣(含Fe2O3、FeO、SiO2等)用稀硫酸酸浸，溶液中含有Fe2+、Fe3+，B错误；C．用氨水沉淀铁时，氨水中NH3·H2O电离提供OH⁻，将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，C正确；D．Fe(OH)3煅烧分解得到Fe2O3和H2O，发生的反应为，D正确；故选B。 【变式6-3】(2025·北京第十一中学高一期中)某实验小组探究少量Cl2和FeBr2反应的过程。 资料：ⅰ．Fe3+遇KSCN溶液变为血红色，该反应常用于检验。 ⅱ．Fe3+可以氧化I-：2Fe3++2I-==I2+2Fe2+。 ⅲ．常在含Fe2+的溶液中加入铁粉，防止被氧化：2Fe3++Fe=3Fe2+。 (1)配制FeBr2溶液： Ⅰ．配制50mL1.0mol·L-1 FeBr2溶液； Ⅱ．上述溶液呈淡黄色。取少量此溶液，向其中滴入KSCN溶液，变为浅红色。 ①配制50mL1.0mol·L-1 FeBr2溶液需要的玻璃容器是 。 ②由ii可知，此FeBr2溶液呈淡黄色的原因是其中含有 。 (2)少量氯气和FeBr2反应实验操作及现象如下： 据此甲同学得出结论：少量Cl2既能和Fe2+又能和Br-发生氧化还原反应。 ①Cl2和发生反应的离子方程式是 。 ②乙同学认为上述实验不能证明Cl2和Br-发生了反应，理由是 。 ③乙同学改进实验如下：在上述FeBr2溶液中加入过量铁粉，振荡、静置，取上层清液2mL，向其中滴加3滴饱和氯水后，再加入CCl4，振荡后静置，观察现象。乙得出结论：少量Cl2只与反应，不与Br-反应。乙得出该结论的证据是 。 (3)丙同学继续设计实验，探究反应过程： ①转移到大试管前CCl4液体中呈红棕色的物质是 。 ②丙通过此实验可得出结论： 。 【答案】(1) 50mL的容量瓶、烧杯、量筒 Fe3+ (2) 2Fe2++ Cl2=2Fe3++2Cl- 溶液中含有的Fe3+可与I-反应生成I2使淀粉变蓝 静置后，上层溶液为黄色，下层溶液无色 (3) Br2 少量Cl2能与Br-反应，生成的Br2会继续氧化溶液中的Fe2+ 【解析】(1)①配制50mL1.0mol•L-1FeBr2溶液，步骤有计算，称量，溶解，转移，洗涤转移，定容，摇匀等，用到的玻璃容器有烧杯、量筒、50mL容量瓶；②Fe2+在溶液中易被空气中的氧气氧化为Fe3+，使溶液显淡黄色； (2)①Cl2氧化Fe2+生成Fe3+发生反应的离子方程式是2Fe2++ Cl2=2Fe3++2Cl-；②溶液中含有的Fe3+有强氧化性，也能氧化I-生成I2使淀粉变蓝，故不能证明Cl2和Br-发生反应；③如果静置后，看到上层溶液为黄色说明溶液中含有Fe3+，下层溶液无色说明无Br2； (3)①Br2的CCl4溶液呈红棕色，说明转移到大试管前CCl4液体中呈红棕色的物质是Br2；②丙实验中先有Br2生成，后利用Br2氧化Fe2+得到Fe3+，故丙实验可得结论是少量Cl2能与Br-反应，生成的Br2会继续氧化溶液中的Fe2+； 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】(2025·北京部分区高一联考)将等物质的量的Cu、Fe粉投入一定量的FeCl3溶液中充分反应，再取出部分溶液进行下列实验： (1)若滴加一滴KSCN溶液，溶液显红色，则溶液中可能存在的离子有 ； (2)若滴加一滴KSCN溶液，溶液不显红色，则溶液中一定存在的离子有 ，可能存在的金属粉末有 ； (3)若加入的金属全部溶解，则溶液中n(Cu2+) ：n(Fe2+)＝ 。 【答案】(1) Fe2+、Cu2+、Fe3+、Cl- (2) Fe2+、Cl- Cu、Fe (3)1：5 【解析】FeCl3溶液具有强氧化性，将等物质的量的Cu、Fe粉投入一定量的FeCl3溶液中，因Fe的还原性强于Cu，先发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+，再发生反应2Fe3++Cu==Cu2++2Fe2+。 (1)若滴加一滴KSCN溶液，溶液显红色，说明溶液中还有Fe3+，Cu、Fe完全反应，故溶液中存在的离子有Fe2+、Cu2+、Fe3+、Cl-。 (2)若滴加一滴KSCN溶液，溶液不显红色，说明溶液中没有Fe3+，由分析知，一定发生了2Fe3++Fe=3Fe2+，溶液中一定存在的离子有Fe2+、Cl-，可能存在的金属粉末有Cu、Fe。 (3)若加入的金属全部溶解，分别发生2Fe3++Fe=3Fe2+、2Fe3++Cu==Cu2++2Fe2+，设Fe、Cu分别为1 mol，则共生成n(Cu2+)=1mol，n(Fe2+)=5mol，n(Cu2+) ：n(Fe2+)=1：5。 【变式7-1】下列有关铁离子及亚铁离子检验的说法正确的是( ) A．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含Fe3＋ B．在溶液中加KSCN，溶液显红色，证明原溶液中有Fe3＋，无Fe2＋ C．证明某溶液只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿色，最后呈红褐色 D．向某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明原溶液中有Fe2＋，无Fe3＋ 【答案】C 【解析】向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，说明溶液中一定含有Fe2＋，故A项错误；在溶液中加KSCN，溶液显红色，证明原溶液中一定有Fe3＋，但不能确定是否含有Fe2＋，故B项错误；若溶液中只含有Fe2＋，Fe2＋与OH－反应生成具有还原性的Fe(OH)2白色沉淀，被空气中的氧气氧化迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，故C项正确；向某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明原溶液中含有Fe2＋，但不能说明无Fe3＋，故D项错误。 【变式7-2】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7-3】武夷山大红袍素有茶中之王的美誉。检验茶叶中是否含铁元素的操作方案如图所示，下列说法不正确的是( ) A．“操作①”应在烧杯中灼烧 B．“操作②”用热水或搅拌均可加速溶解 C．“操作③”用到的玻璃棒作用是引流 D．“操作④”若检验过程中加KSCN没有出现血红色溶液，则滤液中不含Fe3+ 【答案】A 【解析】由流程可知，灼烧后茶叶灰浸泡液过滤的滤液中可以加入KSCN溶液检验铁离子。A项，灼烧固体用坩埚，A错误；B项，使用热水，温度升高，可以加快溶解速率，搅拌也可加速溶解，B正确；C项，过滤用到的玻璃仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒，玻璃棒作用是引流，C正确；D项，加入KSCN没有出现血红色溶液，则滤液中不含Fe3+，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】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像。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．铁与氧气的燃烧反应可实现上述①转化 B．加热Fe(OH)3发生转化⑥，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OH)3 C．由图可预测：高铁酸盐(FeO42－)具有强氧化性，可用于饮用水的消毒 D．FeO是种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速被氧化成Fe2O3 【答案】C 【解析】A项，铁与氧气在加热条件下反应生成四氧化三铁，不能实现上述①转化，错误；B项，加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁，Fe2O3不溶于水，加水不溶解不可实现转化③，错误；C项，高铁酸盐具有强氧化性，与水反应生成Fe(OH)3胶体，其中Fe元素化合价由＋3价变为＋6价，则O元素化合价由−2价变为0价，即有氧气生成，可用于消毒，则反应的离子方程式为：4FeO42－＋10H2O＝4Fe(OH)3(胶体)＋3O2↑＋8OH−，生成的氢氧化铁胶体具有较大表面积，吸附悬浮杂质可以做净水剂，正确；D项，FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，部分被氧化，氧化生成Fe3O4，错误。 【变式8-1】部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列描述合理的是 A．c可由a在空气中燃烧得到 B．b溶于水可以得到e C．d粒子在纳米级别时可以产生丁达尔效应 D．f与g的相互转化均可通过化合反应来实现 【答案】D 【解析】根据化合价和物质类别分析，A为Fe，b为FeO，C为Fe2O3，e为Fe(OH)2、d为Fe(OH)3、f为亚铁盐、g为铁盐、h为FeO42-盐。A项，Fe在空气中不能燃烧，在氧气中燃烧生成Fe3O4，故A错误；B项，FeO难溶于水，故B错误；C项，Fe(OH)3在纳米级别时，分散中水中形成胶体，才可以产生丁达尔效应，故C错误；D项，亚铁盐与铁盐的相互转化均可通过化合反应来实现，反应的化学方程式，如2FeCl2+Cl2=2FeCl3、2FeCl3+Fe=3FeCl2，故D正确；故选D。 【变式8-2】化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价类”二维图。下图是铁元素的“价类”二维图，下列说法正确的是( ) A．常温下 Fe与水反应生成 Fe3O4 B．工业上用 CO 还原 Fe2O3炼铁，该反应属于置换反应 C．维生素C能将 Fe3+转化为 Fe2+，过程中维生素C做还原剂 D．Fe(OH)2浊液露置于空气中，白色迅速转变为红褐色 【答案】C 【解析】A项，Fe与水在高温条件下才反应生成Fe3O4，故A错误；B项，CO和Fe2O3均为化合物，不符合置换反应的形式，故B错误；C项，Fe3+转化为 Fe2+，Fe元素化合价降低被还原，说明维生素C做还原剂，故C正确；D项，Fe(OH)2浊液露置于空气中，白色迅速转变为灰绿色，最终变成红褐色，故D错误；故选C。 【变式8-3】物质分类与转化是学习化学的重要方法，如图为铁及其化合物的“价一类”二维图，请回答： (1)填写二维图中缺失的类别A___________和化学式B___________，物质B的颜色为___________。 (2)利用下述反应可实现转化①：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－＝2FeO42－＋3Cl－＋5H2O，用单线桥法标注电子转移情况__________________________________________，并指明氧化剂：___________(填化学式)。 (3)结合二维图中信息推测在转化②中FeO42－表现的性质为_________(填“还原性”或“氧化性”)。 (4)向FeCl2溶液试管底部加入NaOH溶液，放置一段时间后。观察到的实验现象为___________________________________________________________________________________。 【答案】(1)单质 Fe2O3 红棕色 (2) ClO－ (3)氧化性 (4)有白色絮状沉淀生成，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色沉淀 【解析】(1)根据二维图，Fe为单质，即A为单质，B为氧化物，且Fe元素为价态为＋3价，即B的化学式为Fe2O3；Fe2O3为红棕色固体；(2)Fe(OH)3中Fe的化合价由＋3价升高为＋6价，ClO－中Cl的价态由＋1降低为－1价，用单线桥表示形式为；氧化剂为ClO－；(3)转化②中Fe的化合价由＋6价降低为＋3价，高铁酸根离子表现氧化性；故答案为氧化性；(4)FeCl2与NaOH溶液反应生成白色絮状沉淀Fe(OH)2，Fe(OH)2容易被氧化成Fe(OH)3，现象为：有白色絮状沉淀生成，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色沉淀。 19 / 24 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_________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】下列物质中，在一定条件下与铁反应，且铁元素的化合价能变为＋3价的是( ) A．氯化铁溶液 B．硫酸铜溶液 C．氯气 D．稀盐酸 【变式1-2】把铁片投入下列溶液中，铁片质量减少，且没有气体产生，此溶液是(　　) A．FeSO4溶液 B．H2SO4溶液 C．Fe2(SO4)3溶液 D．AgNO3溶液 【变式1-3】一定条件下，等量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气充分反应，则在相同的条件下产生氢气的体积比是( ) A．1∶1 B．3∶4 C．2∶3 D．4∶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·北京通州高一期末)某同学进行铁与水蒸气反应的实验装置如下图所示，下列说法正确的是( ) A．实验时试管口可高于试管底部 B．肥皂液出现气泡，不能证明反应产生H2 C．实验结束后应先熄灭酒精灯再撤出肥皂液中的导管 D．铁与水蒸气在高温条件下反应2Fe＋3H2O(g)Fe2O3＋3H2 【变式2-1】(2025·北京东城区高一期末)实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气的反应。红热的铁与水蒸气反应有Fe3O4生成，下列说法正确的是( ) A．实验结束时固体变为红棕色 B．点燃肥皂泡可检验生成的氢气 C．图中盛装肥皂液的仪器是坩埚 D．每消耗1molFe，转移3mol电子 【变式2-2】已知：普通铁＋水蒸气铁的氧化物＋氢气，铁的氧化物＋氢气 “引火铁”＋水蒸气，“引火铁”为颗粒很细、反应活性很高的铁粉。某实验小组使用普通铁粉、20%的盐酸及其他试剂制备“引火铁”，装置(铁架台、铁夹、铁网、陶土网、加热仪器等略去)如图所示。 关于上述装置和实验，下列分析错误的是( ) A．A、I中加入普通铁粉，G中可加入碱石灰 B．A中生成磁性氧化铁，E中生成“引火铁” C．需要加热的仪器只有A、E D．D用于收集氢气 【变式2-3】(2025·北京西城高一期末)某同学利用下图所示的装置进行铁与水蒸气反应的实验。 (1)铁与水蒸气反应的化学方程式是 。 (2)检验气密性后，加热试管，肥皂液中有气泡产生，该现象不能说明有H2生成。理由是 。 (3)为探究试管中固体的成分，继续实验：取少量反应后固体于试管中，加入过量盐酸，加热至固体完全溶解，再滴加KSCN溶液，若溶液变红，推测固体的成分： ；若溶液未变红，原因是 (用离子方程式表示)。 题型03 铁的氧化物 1．物理性质 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗称 __________ __________ 色态 黑色粉末 __________粉末 黑色晶体 溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水 铁的价态 ________价 ________价 +2价，+3价 分类 __________ __________ 复杂氧化物 2．化学性质 (1)与盐酸反应的离子方程式为 ①FeO+2H+= __________________； ②Fe2O3+6H+=____________________； ③Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O。 (2)FeO的不稳定性：6FeO+O2__________。 3．用途 三氧化二铁常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的_______色颜料。 【典例3】某黑色粉末可能是Fe3O4或Fe3O4与FeO的混合物，为进一步确认该黑色粉末的成分，下列实验方案不可行的是( ) A．准确称量一定质量的黑色粉末，用H2充分还原，并用干燥剂收集所得水，获得水的准确质量，进行计算 B．准确称量一定质量的黑色粉末，溶解于足量盐酸，加热蒸干溶液并在空气中灼烧至质量不变，称量所得粉末质量，进行计算 C．准确称量一定质量的黑色粉末，用CO充分还原，在CO气流中冷却后准确称量剩余固体的质量，计算 D．准确称量一定质量的黑色粉末，与一定量铝粉混合后点燃，充分反应后冷却，准确称量剩余固体质量，进行计算 【变式3-1】某铁的氧化物(FexOy)1.52g溶于足量盐酸，向所得溶液中通入标准状况下112mLCl2，恰好将Fe2+完全氧化。该铁的氧化物的化学式为( ) A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe4O5 【变式3-2】有一粉末，它是由铁的氧化物中的一种或两种组成，取3.04 g 粉末加热，同时通入足量的CO使之完全反应，再用澄清石灰水把产生的气体充分吸收，产生沉淀5 g，则该粉末的组成可能是( ) A．只有Fe2O3 B．只有FeO C．等物质的量的FeO和Fe3O4 D．等物质的量的Fe2O3和Fe3O4 【变式3-3】用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)制备超顺磁性纳米Fe3O4 (平均直径为25nm)的流程图如下(所加试剂均过量，部分步骤已省略)，下列叙述正确的是 A．滤液B的溶质主要为氯化铁 B．步骤②中发生的反应均为置换反应 C．为防止在步骤⑤中继续氧化亚铁离子，步骤④反应完成后剩余的H2O2需加热除去 D．将步骤⑤得到的纳米Fe3O4均匀分散在水中时，不能产生丁达尔效应 题型04 铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 物质类别 ______元弱碱 ______元弱碱 颜色状态 ______色固体 ______色固体 溶解性 不溶于水 不溶于水 与非氧化性强酸反应 Fe(OH)2＋2H＋==________________ Fe(OH)3＋3H＋=== ________________ 稳定性 Fe(OH)2 ________ (隔绝空气) 2Fe(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______绿色，最后变成______色，化学方程式为_________________________ 【典例4】(2025·北京房山高一期中)下列关于铁及其化合物的相关叙述不正确的是( ) A．FeCl2可由铁和氯气直接化合获得 B．可用稀盐酸除去铁锈 C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉 D．溶液中产生的Fe(OH)2不稳定，在空气中易被氧化为红褐色的Fe(OH)3 【变式4-1】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4-2】(2025·高一北京市第一六六中学校考期末)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4-3】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 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】(2025·北京师范中学附中高一期中)下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( ) A．①②④ B．①②③ C．①② D．②③④ 【变式5-1】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溶液时需加入硫酸 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5-2】某化学兴趣小组利用药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。下列有关说法不正确的是( ) A．仪器1中应该盛放稀硫酸 B．本实验通过控制A、B、C三个开关，将仪器中的空气排尽后，先关闭开关B，再打开开关A就可观察到氢氧化亚铁的颜色 C．反应一段时间后，可在仪器2中观察到白色沉淀 D．本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态 【变式5-3】醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题： (1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是__________，仪器a的名称是___________。 (2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置。打开K1、K2，关闭K3。 ①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为____________________________。 ②同时c中有气体产生，该气体的作用是____________________________________________。 (3)打开K3，关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d，d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是________、________、洗涤、干燥。 (4)指出装置d可能存在的缺点：__________________________________________________。 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·北京第五中学高一期中)硫铁矿矿渣(FeS2)周围的酸性废水中存在硫细菌和铁细菌，可促进FeS2的溶解，相关的物质转化如图，其中①~③均完全转化。下列说法不正确的是( ) A．反应①、②、③均属于氧化还原反应 B．硫细菌的存在可减少覆盖在硫铁矿矿渣表面的S C．温度越高，FeS2的溶解速率越大 D．一段时间后，废水中铁元素含量升高 【变式6-1】将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应，下列对反应情况设想的评价正确的是( ) 选项 反应情况设想 评价 A 当铁、铜均不剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，一定无Fe3＋ 正确，Fe3＋和Fe、Cu均可反应 B 当铁、铜均有剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，无Fe3＋ 正确，Fe和Cu与Fe3＋都反应，故有Fe2＋和Cu2＋，无Fe3＋ C 当铜有剩余，铁无剩余时，溶液中一定只有Fe2＋，无Cu2＋ 正确，Cu有剩余，故无Cu2＋ D 当铁有剩余，铜无剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋ 不正确，不可能有Fe剩余而无Cu剩余，因为Fe比Cu优先与Fe3＋反应 【变式6-2】(2025·北京第一次普通高中学业考试)由硫铁矿烧渣(含Fe2O3、FeO、SiO2等)制备铁红(Fe2O3)的一种工艺流程如图。 下列说法不正确的是( ) A．酸浸时，SiO2不与稀硫酸反应 B．酸浸后，溶液中的金属阳离子只有Fe2+ C．沉铁时，氨水提供了OH- D．煅烧时，发生的反应为 【变式6-3】(2025·北京第十一中学高一期中)某实验小组探究少量Cl2和FeBr2反应的过程。 资料：ⅰ．Fe3+遇KSCN溶液变为血红色，该反应常用于检验。 ⅱ．Fe3+可以氧化I-：2Fe3++2I-==I2+2Fe2+。 ⅲ．常在含Fe2+的溶液中加入铁粉，防止被氧化：2Fe3++Fe=3Fe2+。 (1)配制FeBr2溶液： Ⅰ．配制50mL1.0mol·L-1 FeBr2溶液； Ⅱ．上述溶液呈淡黄色。取少量此溶液，向其中滴入KSCN溶液，变为浅红色。 ①配制50mL1.0mol·L-1 FeBr2溶液需要的玻璃容器是 。 ②由ii可知，此FeBr2溶液呈淡黄色的原因是其中含有 。 (2)少量氯气和FeBr2反应实验操作及现象如下： 据此甲同学得出结论：少量Cl2既能和Fe2+又能和Br-发生氧化还原反应。 ①Cl2和发生反应的离子方程式是 。 ②乙同学认为上述实验不能证明Cl2和Br-发生了反应，理由是 。 ③乙同学改进实验如下：在上述FeBr2溶液中加入过量铁粉，振荡、静置，取上层清液2mL，向其中滴加3滴饱和氯水后，再加入CCl4，振荡后静置，观察现象。乙得出结论：少量Cl2只与反应，不与Br-反应。乙得出该结论的证据是 。 (3)丙同学继续设计实验，探究反应过程： ①转移到大试管前CCl4液体中呈红棕色的物质是 。 ②丙通过此实验可得出结论： 。 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】(2025·北京部分区高一联考)将等物质的量的Cu、Fe粉投入一定量的FeCl3溶液中充分反应，再取出部分溶液进行下列实验： (1)若滴加一滴KSCN溶液，溶液显红色，则溶液中可能存在的离子有 ； (2)若滴加一滴KSCN溶液，溶液不显红色，则溶液中一定存在的离子有 ，可能存在的金属粉末有 ； (3)若加入的金属全部溶解，则溶液中n(Cu2+) ：n(Fe2+)＝ 。 【变式7-1】下列有关铁离子及亚铁离子检验的说法正确的是( ) A．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含Fe3＋ B．在溶液中加KSCN，溶液显红色，证明原溶液中有Fe3＋，无Fe2＋ C．证明某溶液只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿色，最后呈红褐色 D．向某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明原溶液中有Fe2＋，无Fe3＋ 【变式7-2】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7-3】武夷山大红袍素有茶中之王的美誉。检验茶叶中是否含铁元素的操作方案如图所示，下列说法不正确的是( ) A．“操作①”应在烧杯中灼烧 B．“操作②”用热水或搅拌均可加速溶解 C．“操作③”用到的玻璃棒作用是引流 D．“操作④”若检验过程中加KSCN没有出现血红色溶液，则滤液中不含Fe3+ 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】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像。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．铁与氧气的燃烧反应可实现上述①转化 B．加热Fe(OH)3发生转化⑥，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OH)3 C．由图可预测：高铁酸盐(FeO42－)具有强氧化性，可用于饮用水的消毒 D．FeO是种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速被氧化成Fe2O3 【变式8-1】部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列描述合理的是 A．c可由a在空气中燃烧得到 B．b溶于水可以得到e C．d粒子在纳米级别时可以产生丁达尔效应 D．f与g的相互转化均可通过化合反应来实现 【变式8-2】化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价类”二维图。下图是铁元素的“价类”二维图，下列说法正确的是( ) A．常温下 Fe与水反应生成 Fe3O4 B．工业上用 CO 还原 Fe2O3炼铁，该反应属于置换反应 C．维生素C能将 Fe3+转化为 Fe2+，过程中维生素C做还原剂 D．Fe(OH)2浊液露置于空气中，白色迅速转变为红褐色 【变式8-3】物质分类与转化是学习化学的重要方法，如图为铁及其化合物的“价一类”二维图，请回答： (1)填写二维图中缺失的类别A___________和化学式B___________，物质B的颜色为___________。 (2)利用下述反应可实现转化①：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－＝2FeO42－＋3Cl－＋5H2O，用单线桥法标注电子转移情况__________________________________________，并指明氧化剂：___________(填化学式)。 (3)结合二维图中信息推测在转化②中FeO42－表现的性质为_________(填“还原性”或“氧化性”)。 (4)向FeCl2溶液试管底部加入NaOH溶液，放置一段时间后。观察到的实验现象为___________________________________________________________________________________。 15 / 15 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $