3.1 铁及其化合物（7大题型专项训练，黑吉辽蒙专用）化学人教版必修第一册

3.1 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 铁的氢氧化物的性质及制备 题型04 铁盐、亚铁盐的检验及性质 题型05 Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化 题型06 铁元素的价类二维图 题型07 工艺流程题中Fe2＋、Fe3＋的去除 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，也有游离态（如陨铁以单质形态存在）。 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：Fe遇到强氧化剂(如Cl2等)生成＋3价的铁，遇弱氧化剂(如稀硫酸、S等)生成＋2价的铁。 ①与氯气：2Fe＋3Cl22FeCl3 常温下与氯气不反应，可用钢瓶储运液氯 ②与S:Fe＋SFeS。 ③与酸：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ ④与盐：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu ⑤3Fe＋2O2Fe3O4 火星四射，有黑色固体生成。 ⑥铁与水蒸气反应 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 现象：蒸发皿中产生大量肥皂泡，气体能燃烧或产生爆鸣声。 （1）湿棉花的作用：受热提供水蒸气 （2）防风罩加热效果更好，或改用酒精喷灯。 【典例1】（25-26高一上·吉林长春·阶段测试）某同学绘制了含铁元素的部分物质转化关系图(图中→”表示一种物质一步转化为另一种物质部分反应物、生成物及反应条件已略去)。下列说法中正确的是 A．铁丝能在空气中剧烈燃烧实现转化① B．转化②的反应类型一定为置换反应 C．转化③的过程不一定需要氧气参与 D．转化④中溶液的颜色变化情况不止一种 【变式1-1】（25-26高一上·内蒙古包头·阶段测试）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】（25-26高一上·辽宁大连·阶段测试）铁是人类应用早、用量大的金属。下列有关铁及其化合物的说法正确的是 A．Fe粉可做保存食品的脱氧剂 B．丹霞地貌岩层因含而呈红色 C．Fe与溶液反应生成和Cu D．工业炼铁的主要反应是C与的反应 【变式1-3】（24-25高一上·黑龙江哈尔滨·阶段测试）某化学兴趣小组利用如图装置(夹持装置已省略)进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列问题： (1)A装置的作用是 B中反应的化学方程式为 。 (2)D的作用是 。 (3)A、B两个装置中应先点燃 处的酒精灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是 。 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 可看成由FeO和Fe2O31∶1组合而成的复杂氧化物。 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】（25-26高一上·辽宁丹东·阶段测试）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】（25-26高一上·黑龙江大庆·阶段测试）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】（25-26高一上·吉林吉林市·随堂测试）下列说法不正确的是 A．Fe3O4与盐酸反应生成两种盐 B．FeO不稳定，在空气中受热被氧化为Fe3O4 C．Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性 D．Fe(OH)3比Fe(OH)2稳定 【变式2-3】（25-26高一上·内蒙古呼和浩特·阶段测试）我国歼-20S飞机的隐身涂层含碳纳米管(一种由碳原子构成、直径为纳米级的中空管状材料)与纳米磁性颗粒(主要成分为)。下列说法正确的是 A．碳纳米管是电解质 B．是红棕色固体 C．在中燃烧生成 D．激光照射碳纳米管能看到光亮“通路” 题型03 铁的氢氧化物的性质与制备 1.铁的氢氧化物的性质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 白色固体 红褐色固体 溶解性 不溶 不溶 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 2.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 3．Fe(OH)2制备（隔绝空气） ①配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要加热煮沸，以除去溶液中溶解的O2。 ②将盛有NaOH溶液的长胶头滴管伸入FeSO4溶液的液面以下，再挤出NaOH溶液。 ③滴入几滴煤油或植物油，隔绝空气；或利用还原性气体排出环境中的O2。 【典例3】（25-26高一上·黑龙江齐齐哈尔·阶段测试）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3-1】（2025高一上·吉林长春·阶段测试）多角度认识同一物质有利于培养模型认知素养。可能为 A． B． C． D． 【变式3-2】（25-26高一上·吉林白城·阶段测试）一种制备Fe(OH)2的改进装置如图。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】（25-26高一上·辽宁沈阳·阶段测试）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 铁盐、亚铁盐的性质及检验 1、 铁盐及亚铁盐的性质 铁盐（铁为+3价）具有氧化性，可以被还原剂（如铁、铜等）还原成亚铁盐： 2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋ (价态归中规律) 2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋（制印刷电路板） 亚铁盐（铁为+2价）具有还原性，能被氧化剂（如氯气、氧气、硝酸等）氧化成铁盐： 2Fe2+＋Cl2＝2Fe3+＋2Cl- 二、Fe2＋与Fe3＋的检验 1．只含Fe2＋或Fe3＋的溶液的检验 （1）Fe3+离子的检验： a.溶液呈黄色； b.加入KSCN(硫氰化钾)溶液变红色；Fe3＋溶液呈红色。Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 c.加入NaOH溶液反应生成红褐色沉淀[Fe(OH)3]。 （2）Fe2+离子的检验： a.溶液呈浅绿色； b.先在溶液中加入KSCN溶液，不变色，再加入氯水，溶液变红；Fe2＋溶液颜色无变化溶液变成红色 c.加入NaOH溶液反应先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色沉淀，最后变成红褐色沉淀。 2．Fe2＋和Fe3＋共存时的检验 ①滴加KSCN溶液检验Fe3＋；②向另一份取样的溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，紫色褪去说明含有Fe2＋。 注意：若溶液中含Cl-时，酸性KMnO4会因氧化Cl-而褪色，不能说明是否含Fe2＋（详见氯气的制备章节）。 【典例4】（25-26高一上·辽宁沈阳·阶段测试）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4-1】（25-26高一上·内蒙古通辽·阶段测试）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 【变式4-2】（25-26高一上·内蒙古锡林浩特·阶段测试）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4-3】（25-26高一上·吉林松原·阶段练习）某工业废液中含有、、，为实现资源的再利用，现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、b依次可以是锌粉和稀盐酸 B．加入试剂a过程中，有红色固体析出后，说明溶液中已经反应完全 C．滤液X的溶质为和未反应的 D．用酸性溶液可检验溶液W中是否含有 题型05 Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化 1．“铁三角” 2．转化应用 (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5】（25-26高一上·黑龙江鹤岗·阶段测试）铁是目前世界上用量最大的金属材料，有关铁及其化合物的说法不正确的是 A．磁铁矿的主要成分是Fe3O4 B．Fe3+遇KSCN溶液显红色 C．Fe可在纯氧中燃烧 D．Fe2+可被还原剂还原为Fe3+ 【变式5-1】某（25-26高一上·黑龙江齐齐哈尔·阶段测试）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5-2】（25-26高一上·辽宁葫芦岛·阶段测试）铁粉活化用于污水处理。活化方法如下：向一定量表面被部分氧化的铁粉中加入少量稀盐酸和H2O2(少量H2O2有利于铁粉活化)，搅拌。一段时间后，铁粉吸附Fe2+形成胶体。活化过程中，溶液中c(Fe2+)、c(Fe3+)随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．0~2.5 min，c(Fe3+)增大的主要原因是：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O B．0~2.5 min，溶液中c(H+)不断增大 C．反应至5 min时，已有部分Fe2+被铁粉吸附 D．5 min后，c(Fe2+)减小，可能是H2O2将Fe2+还原为Fe 【变式5-3】（25-26高一上·吉林四平·阶段测试）为探究铁和铁的化合物的一些化学性质，某实验小组学生设计了以下实验。 (1)往A、B溶液中分别滴入几滴KSCN溶液，溶液的颜色：A ，B 。 (2)写出上述过程中有关反应的化学方程式： Fe2O3→A： ； A→B： 。 (3)B→C可看到的现象是 。 (4)将A的饱和溶液滴入沸水中并不断加热，可制得 胶体；当光束通过该胶体时，可看到一条光亮的“通路”，这种现象称为 。 题型06 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6】（25-26高一上·内蒙古鄂尔多斯·阶段测试）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。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，下列说法不正确的是 A．虽然Fe3+具有较强氧化性，Fe2+具有较强还原性，但是它们在溶液中不反应 B．③⑤都能通过化合反应实现 C．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化① D．④中在FeSO4溶液中加入NaOH溶液时，生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 【变式6-1】（25-26高一上·吉林长春·阶段测试）阅读以下材料，完成下面小题。 有关铁及其化合物的价类二维关系，如下图所示： (1).下列物质转化不能一步实现的是 A． B． C． D． (2)．下列说法不正确的是 A．氯化铁溶液有酸性，可用于刻蚀电路板 B．铁粉具有还原性，可用作食品抗氧化剂 C．氢氧化铝具有弱碱性，可用于抗酸药物 D．钠钾合金熔点低且熔沸点差距大，可用作核反应堆的传热介质 (3)．杜甫诗句中“朱门酒肉臭，路有冻死骨”这里的“朱门”是指涂有的门 A． B． C． D． (4)．把一定量铁粉放入氯化铁溶液中，完全反应后，所得溶液中和的物质的量浓度恰好相等。则已反应的和未反应的的物质的量之比为 A． B． C． D． (5)．有铁的氧化物样品，用300mL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，使其中的全部转化为，该样品可能的化学式是 A． B． C． D． (6)．下列离子方程式中，不正确的是 A．铁与稀盐酸反应： B．氧化亚铁与稀盐酸反应： C．氯化铁溶液与铜反应： D．向氯化亚铁溶液中滴加双氧水： (7)．探究性学习小组利用如图所示方案制备沉淀。下列说法不正确的是 A．①装置中可能发生反应： B．②装置中苯的作用是隔绝空气中的氧气 C．③装置中长滴管的作用是防止滴入NaOH溶液时将空气中氧气带入溶液 D．④装置开始反应时应关闭止水夹a，一段时间后再打开止水夹a (8)．高铁酸钾()是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，在水处理过程中，高铁酸钾转化为胶体，制备高铁酸钾流程如图所示。下列叙述正确的是 A．红热的铁屑与干燥的氯气发生反应Ⅰ时，铁屑过量会生成和的混合物 B．在水溶液中，发生反应Ⅱ的离子方程式为： C．根据制备流程可知，高铁酸盐在水中的溶解度： D．高铁酸盐具有强氧化性可用于杀菌消毒，同时产生胶体具备絮凝净化功能 【变式6-2】（25-26高一上·辽宁大连·阶段测试）Ⅰ．铁元素的“价—类”二维图如图所示： (1)C的化学式是 ，E→F反应的化学方程式是 ，反应过程的现象为 。 (2)维生素C可将H转化为G，维生素C具有 (填“酸性”、“氧化性”或“还原性”)。 (3)在指定条件下，下列铁及其化合物之间的转化不能实现的是 。 A．AD    B．GH    C．EG (4)某小组同学设计如下实验，研究亚铁盐与H2O2溶液的反应。 试剂：酸化的0.5mol⋅L-1G溶液，5%H2O2溶液 操作 现象 取2mL酸化的G溶液于试管中，加入5滴5%H2O2溶液 溶液立即变为棕黄色，稍后，产生气泡。 向反应后的溶液中加入KSCN溶液 溶液变红 ①上述实验中H2O2溶液与G溶液反应的离子方程式是 。 ②产生气泡的原因是 。 Ⅱ． (5)实验室若要制备较纯净的，最重要的一点就是防止其被空气中的氧气氧化，具体方法是：用比水密度小的有机溶剂液封或者制备还原性气体先排除空气，即在无氧的环境下制备。基于上述理念选择可行的实验方案 (填序号) 【变式6-3】（25-26高一上·黑龙江哈尔滨·阶段测试）如图是铁及其化合物价类二维图，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07 工艺流程题中Fe2＋、Fe3＋的去除 (1)除去Fe3＋的方法。 将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去。 (2)除去Fe2＋的方法。 先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去。 【典例7】（25-26高一上·吉林通化·阶段测试）电子工业常用溶液腐蚀绝缘板上的铜箔，制作印刷电路板。从腐蚀废液(主要含)中回收铜，并重新获得溶液的流程如下： 下列说法错误的是 A．反应1和反应2都发生了氧化还原反应 B．滤渣a的成分是 C．物质X可以选用过氧化氢 D．反应2中铁元素被氧化 【变式7-1】（25-26高一上·辽宁朝阳·阶段测试）电子工业常用溶液腐蚀覆铜板上的铜箔，制造印刷电路板。从腐蚀废液(主要含、、)中回收铜，并重新获得溶液，处理流程如下： 下列说法不正确的是 A．溶液腐蚀铜箔的原理为2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+ B．反应1和反应2都发生了氧化还原反应 C．实验室中进行操作1时，用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒 D．滤渣a的主要成分是Cu，物质X可以选用氯气 【变式7-2】（25-26高一上·内蒙古乌兰浩特·阶段测试）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 【变式7-3】（25-26高一上·黑龙江牡丹江·阶段测试）某课外活动小组设计实验测定芹菜中铁元素的含量。 已知：芹菜中铁元素主要以草酸亚铁的形式存在，草酸亚铁难溶于水；草酸是一种二元有机弱酸，具有还原性。 ．芹菜的预处理 (1)“过滤”需要用到的玻璃仪器有烧杯、 。 (2)写出草酸亚铁溶于足量稀硫酸的离子方程式 。 (3)对“滤液”进行检验发现其中含有，产生的原因是 。 (4)“滤液”中加入的作用是 (用离子方程式表示)。 ．铁元素的含量测定 (5)比色法：利用色度传感器测得不同浓度标准液的吸收率如下图： 再用色度传感器测得待测液的吸收率为0.22，则该芹菜中铁元素的含量为 。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.1 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 铁的氢氧化物的性质及制备 题型04 铁盐、亚铁盐的检验及性质 题型05 Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化 题型06 铁元素的价类二维图 题型07 工艺流程题中Fe2＋、Fe3＋的去除 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，也有游离态（如陨铁以单质形态存在）。 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：Fe遇到强氧化剂(如Cl2等)生成＋3价的铁，遇弱氧化剂(如稀硫酸、S等)生成＋2价的铁。 ①与氯气：2Fe＋3Cl22FeCl3 常温下与氯气不反应，可用钢瓶储运液氯 ②与S:Fe＋SFeS。 ③与酸：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ ④与盐：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu ⑤3Fe＋2O2Fe3O4 火星四射，有黑色固体生成。 ⑥铁与水蒸气反应 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 现象：蒸发皿中产生大量肥皂泡，气体能燃烧或产生爆鸣声。 （1）湿棉花的作用：受热提供水蒸气 （2）防风罩使加热效果更好，或改用酒精喷灯。 【典例1】（25-26高一上·吉林长春·阶段测试）某同学绘制了含铁元素的部分物质转化关系图(图中→”表示一种物质一步转化为另一种物质部分反应物、生成物及反应条件已略去)。下列说法中正确的是 A．铁丝能在空气中剧烈燃烧实现转化① B．转化②的反应类型一定为置换反应 C．转化③的过程不一定需要氧气参与 D．转化④中溶液的颜色变化情况不止一种 【答案】D 【详解】A．铁丝在空气中不能剧烈燃烧，只能在氧气中燃烧生成Fe3O4，A错误； B．Fe3O4→Fe可通过CO还原（Fe3O4+4CO3Fe+4CO2），该反应不是置换反应，B错误； C．铁锈主要成分为Fe2O3·xH2O，Fe生成铁锈需O2和H2O参与，C错误； D．Fe→FeSO4的反应中，若与稀H2SO4（无色）反应，溶液由无色变浅绿色；若与CuSO4（蓝色）反应，溶液由蓝色变浅绿色；若与Fe2(SO4)3（黄色）反应，溶液由黄色变浅绿色，颜色变化情况不止一种，D正确； 故选D。 【变式1-1】（25-26高一上·内蒙古包头·阶段测试）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】（25-26高一上·辽宁大连·开学考试）铁是人类应用早、用量大的金属。下列有关铁及其化合物的说法正确的是 A．Fe粉可做保存食品的脱氧剂 B．丹霞地貌岩层因含而呈红色 C．Fe与溶液反应生成和Cu D．工业炼铁的主要反应是C与的反应 【答案】A 【详解】A．铁粉在空气中能与氧气反应，从而消耗包装内的氧气，防止食品氧化变质，铁粉常用于食品包装中作为脱氧剂，A正确； B．丹霞地貌的红色主要源于赤铁矿，其呈红褐色，（磁铁矿）为黑色，并非红色成因，B错误； C．铁与氯化铜溶液发生置换反应，生成氯化亚铁（FeCl2）和铜，C错误； D．工业炼铁（高炉炼铁）的主要反应是氧化铁被一氧化碳还原：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，碳（焦炭）主要用于生成还原剂 CO，而非直接与Fe2O3反应，D错误； 故选A。 【变式1-3】（24-25高一上·黑龙江哈尔滨·阶段练习）某化学兴趣小组利用如图装置(夹持装置已省略)进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质，请回答下列问题： (1)A装置的作用是 B中反应的化学方程式为 。 (2)D的作用是 。 (3)A、B两个装置中应先点燃 处的酒精灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是 。 【答案】(1) 产生水蒸气 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 (2)吸收未反应的水蒸气 (3) A 收集H2，并检验其纯度 【分析】A中用酒精灯加热产生水蒸气，水蒸气在B的玻璃管中和Fe反应生成四氧化三铁和氢气，通过D后水蒸气被吸收，氢气和E中氧化铜反应生成铜和水，据此解答； 【详解】（1）A装置的作用是产生水蒸气；水蒸气和铁在B装置的玻璃管中反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2； （2）由分析可知D的作用是吸收未反应的水蒸气； （3）A、B两个装置中应先点燃A处的酒精灯，通入一段时间的水蒸气后点燃B处酒精灯，以防B装置玻璃管中铁和氧气反应；氢气易燃易爆，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是收集H2，并检验其纯度。 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 可看成由FeO和Fe2O31∶1组合而成的复杂氧化物。 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】（25-26高一上·辽宁丹东·阶段测试）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】（25-26高一上·黑龙江大庆·阶段测试）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】（25-26高一上·吉林吉林市·随堂测试）下列说法不正确的是 A．Fe3O4与盐酸反应生成两种盐 B．FeO不稳定，在空气中受热被氧化为Fe3O4 C．Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性 D．Fe(OH)3比Fe(OH)2稳定 【答案】C 【详解】A．与盐酸反应的化学方程式为，生成了和两种盐，故A正确，不符合题意； B．不稳定，在空气中受热时，会被氧气氧化为，化学方程式为，故B正确，不符合题意； C．不稳定，容易被空气中的氧气等氧化，该反应的方程式为，所以具有较强的还原性，而不是氧化性，故C错误，符合题意； D．比稳定，在空气中易被氧化为，化学方程式为，故D正确，不符合题意； 故选C。 【变式2-3】（25-26高一上·内蒙古呼和浩特·阶段测试）我国歼-20S飞机的隐身涂层含碳纳米管(一种由碳原子构成、直径为纳米级的中空管状材料)与纳米磁性颗粒(主要成分为)。下列说法正确的是 A．碳纳米管是电解质 B．是红棕色固体 C．在中燃烧生成 D．激光照射碳纳米管能看到光亮“通路” 【答案】C 【详解】A．碳纳米管由碳原子构成，属于单质，而电解质是化合物，因此碳纳米管不是电解质，A错误； B．为黑色固体，红棕色固体是Fe2O3，B错误； C．铁在纯氧中燃烧生成Fe3O4（黑色固体），反应条件为点燃，描述正确，C正确； D．丁达尔效应是胶体的性质，需分散在分散剂中形成胶体分散系。题目中碳纳米管作为固体涂层材料，未提及分散系，因此无法观察到丁达尔效应，D错误； 答案选C。 题型03 铁的氢氧化物的性质与制备 1.铁的氢氧化物的性质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 白色固体 红褐色固体 溶解性 不溶 不溶 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 2.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 3．Fe(OH)2制备（隔绝空气） ①配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要加热煮沸，以除去溶液中溶解的O2。 ②将盛有NaOH溶液的长胶头滴管伸入FeSO4溶液的液面以下，再挤出NaOH溶液。 ③滴入几滴煤油或植物油，隔绝空气；或利用还原性气体排出环境中的O2。 【典例3】（25-26高一上·黑龙江齐齐哈尔·阶段测试）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 【分析】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，据此分析； 【详解】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3-1】（2025高一上·吉林长春·阶段测试）多角度认识同一物质有利于培养模型认知素养。可能为 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．只有还原性，没有氧化性，故不选A； B．是黑色固体，故不选B； C．是白色难溶于水的固体，铁元素显+2价，既有氧化性又有还原性，能与盐酸反应生成氯化亚铁和水，故选C； D．是红棕色易溶于水的固体，不能与酸反应，故不选D； 选C。 【变式3-2】（25-26高一上·吉林白城·阶段测试）一种制备Fe(OH)2的改进装置如图。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】（25-26高一上·辽宁沈阳·阶段测试）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 铁盐、亚铁盐的性质及检验 1、 铁盐及亚铁盐的性质 铁盐（铁为+3价）具有氧化性，可以被还原剂（如铁、铜等）还原成亚铁盐： 2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋ (价态归中规律) 2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋（制印刷电路板） 亚铁盐（铁为+2价）具有还原性，能被氧化剂（如氯气、氧气、硝酸等）氧化成铁盐： 2Fe2+＋Cl2＝2Fe3+＋2Cl- 二、Fe2＋与Fe3＋的检验 1．只含Fe2＋或Fe3＋的溶液的检验 （1）Fe3+离子的检验： a.溶液呈黄色； b.加入KSCN(硫氰化钾)溶液变红色；Fe3＋溶液呈红色。Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 c.加入NaOH溶液反应生成红褐色沉淀[Fe(OH)3]。 （2）Fe2+离子的检验： a.溶液呈浅绿色； b.先在溶液中加入KSCN溶液，不变色，再加入氯水，溶液变红；Fe2＋溶液颜色无变化溶液变成红色 c.加入NaOH溶液反应先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色沉淀，最后变成红褐色沉淀。 2．Fe2＋和Fe3＋共存时的检验 ①滴加KSCN溶液检验Fe3＋；②向另一份取样的溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，紫色褪去说明含有Fe2＋。 注意：若溶液中含Cl-时，酸性KMnO4会因氧化Cl-而褪色，不能说明是否含Fe2＋（详见氯气的制备章节）。 【典例4】（25-26高一上·辽宁沈阳·阶段测试）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4-1】（25-26高一上·内蒙古通辽·阶段测试）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。 【变式4-2】（25-26高一上·内蒙古锡林浩特·阶段测试）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4-3】（25-26高一上·吉林松原·阶段练习）某工业废液中含有、、，为实现资源的再利用，现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、b依次可以是锌粉和稀盐酸 B．加入试剂a过程中，有红色固体析出后，说明溶液中已经反应完全 C．滤液X的溶质为和未反应的 D．用酸性溶液可检验溶液W中是否含有 【答案】B 【分析】向含、、CuCl2废液中加过量的试剂a铁单质，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，铁和氯化铜反应置换出铜，过滤，滤渣Y含铜和铁，滤液X为氯化亚铁，滤渣Y中加盐酸溶解铁，过滤得金属铜，滤液Z为氯化亚铁溶液，滤液Z和滤液X混合后通入氯气，得溶液W氯化铁溶液，经过蒸发浓缩冷却结晶得到氯化铁晶体。 【详解】A．根据以上分析试剂a为铁粉，试剂b为稀盐酸，不能用锌粉，会引入杂质，A错误； B．加入铁，因为氧化性大于，铁先和反应，然后才和氯化铜反应生成红色铜，所以有红色固体析出后，说明溶液中已经反应完全，B正确； C．经分析滤液X的溶质为，C错误； D．溶液W为氯化铁溶液，酸性具有强氧化性，可以将氯离子氧化，不能用酸性溶液检验氯化铁溶液中是否含有，D错误； 故选B。 题型05 Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化 1．“铁三角” 2．转化应用 (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5】（25-26高一上·黑龙江鹤岗·阶段测试）铁是目前世界上用量最大的金属材料，有关铁及其化合物的说法不正确的是 A．磁铁矿的主要成分是Fe3O4 B．Fe3+遇KSCN溶液显红色 C．Fe可在纯氧中燃烧 D．Fe2+可被还原剂还原为Fe3+ 【答案】D 【详解】A．磁铁矿的主要成分是，A正确； B．与KSCN溶液反应生成红色络合物，B正确； C．铁在纯氧中点燃会剧烈燃烧生成，C正确； D．被还原剂还原时，化合价应降低，而的化合价更高，需被氧化剂氧化，D错误； 故选D。 【变式5-1】某（25-26高一上·黑龙江齐齐哈尔·阶段测试）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5-2】（25-26高一上·辽宁葫芦岛·阶段测试）铁粉活化用于污水处理。活化方法如下：向一定量表面被部分氧化的铁粉中加入少量稀盐酸和H2O2(少量H2O2有利于铁粉活化)，搅拌。一段时间后，铁粉吸附Fe2+形成胶体。活化过程中，溶液中c(Fe2+)、c(Fe3+)随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．0~2.5 min，c(Fe3+)增大的主要原因是：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O B．0~2.5 min，溶液中c(H+)不断增大 C．反应至5 min时，已有部分Fe2+被铁粉吸附 D．5 min后，c(Fe2+)减小，可能是H2O2将Fe2+还原为Fe 【答案】C 【详解】A．由图可知，0∼2.5 min，和同时产生，主要来源于被氧化的铁粉即Fe2O3和稀盐酸反应得到的，A错误； B．由图可知，0∼2.5 min，和不断产生，是由于Fe2O3和Fe都与稀盐酸反应，盐酸不断被消耗，酸性减弱，不断减小，B错误； C．题干给的条件是一段时间后，铁粉吸附形成胶体，5min之前未反应完的铁粉吸附部分Fe2+形成胶体，C正确； D．5 min后，减小是因为铁粉吸附Fe2+形成胶体，而具有氧化性，能氧化，D错误； 故选C。 【变式5-3】（25-26高一上·吉林四平·阶段测试）为探究铁和铁的化合物的一些化学性质，某实验小组学生设计了以下实验。 (1)往A、B溶液中分别滴入几滴KSCN溶液，溶液的颜色：A ，B 。 (2)写出上述过程中有关反应的化学方程式： Fe2O3→A： ； A→B： 。 (3)B→C可看到的现象是 。 (4)将A的饱和溶液滴入沸水中并不断加热，可制得 胶体；当光束通过该胶体时，可看到一条光亮的“通路”，这种现象称为 。 【答案】(1) 血红色 浅绿色 (2) Fe2O3＋6HCl=2FeCl3＋3H2O Fe＋2FeCl3=3FeCl2 (3)先生成白色絮状沉淀，然后逐步变为灰绿色，最终变成红褐色 (4) Fe(OH)3 丁达尔效应 【分析】由题给实验流程可知，向Fe2O3固体中加入稀盐酸，发生的反应为Fe2O3与稀盐酸反应生成氯化铁和水，向氯化铁溶液中加入过量铁粉发生的反应为氯化铁溶液与铁反应生成氯化亚铁，向氯化亚铁溶液中加入氢氧化钠溶液发生的反应为氯化亚铁溶与氢氧化钠溶液立即反应生成氢氧化亚铁白色沉淀和氯化钠，氢氧化亚铁白色沉淀被空气中氧气氧化为氢氧化铁，沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。 【详解】（1）由分析可知，A溶液为氯化铁溶液，向氯化铁溶液中滴入硫氰化钾溶液，氯化铁溶液与硫氰化钾溶液反应生成硫氰化铁，溶液变为血红色；B溶液为氯化亚铁溶液，向浅绿色氯化亚铁溶液滴入硫氰化钾溶液，氯化亚铁溶液与硫氰化钾溶液不反应，溶液的颜色没有变化，故答案为：血红色，浅绿色； （2）Fe2O3与稀盐酸反应生成氯化铁和水，Fe2O3＋6HCl=2FeCl3＋3H2O； 氯化铁溶液与铁反应生成氯化亚铁，Fe＋2FeCl3=3FeCl2； （3）氯化亚铁溶与氢氧化钠溶液立即反应生成氢氧化亚铁白色沉淀和氯化钠，氢氧化亚铁白色沉淀被空气中氧气氧化为氢氧化铁，沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，现象为：先生成白色絮状沉淀，然后逐步变为灰绿色，最终变成红褐色； （4）将氯化铁的饱和溶液滴入沸水中并不断加热，可制得氢氧化铁胶体，当光束通过氢氧化铁胶体时，可看到一条光亮的“通路”，这种现象称为丁达尔效应，故答案为：Fe(OH)3；丁达尔效应。 题型06 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6】（25-26高一上·内蒙古鄂尔多斯·阶段测试）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。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，下列说法不正确的是 A．虽然Fe3+具有较强氧化性，Fe2+具有较强还原性，但是它们在溶液中不反应 B．③⑤都能通过化合反应实现 C．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化① D．④中在FeSO4溶液中加入NaOH溶液时，生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 【答案】C 【详解】A．Fe元素的+2、+3价之间不存在中间价，虽然Fe3+具有较强氧化性，Fe2+具有较强还原性，但是它们在溶液中不反应，A正确； B．③⑤都能通过化合反应实现，如③：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3、⑤：2FeCl3+Fe=3FeCl2，B正确； C．铁与高温水蒸气反应生成，而不是生成，不能实现上述转化①，C错误； D．氢氧化亚铁易被氧化，则④中在FeSO4溶液中加入NaOH溶液时，生成的Fe(OH)2白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的Fe(OH)3，D正确； 故选C。 【变式6-1】（25-26高一上·吉林长春·阶段测试）阅读以下材料，完成下面小题。 有关铁及其化合物的价类二维关系，如下图所示： (1).下列物质转化不能一步实现的是 A． B． C． D． (2)．下列说法不正确的是 A．氯化铁溶液有酸性，可用于刻蚀电路板 B．铁粉具有还原性，可用作食品抗氧化剂 C．氢氧化铝具有弱碱性，可用于抗酸药物 D．钠钾合金熔点低且熔沸点差距大，可用作核反应堆的传热介质 (3)．杜甫诗句中“朱门酒肉臭，路有冻死骨”这里的“朱门”是指涂有的门 A． B． C． D． (4)．把一定量铁粉放入氯化铁溶液中，完全反应后，所得溶液中和的物质的量浓度恰好相等。则已反应的和未反应的的物质的量之比为 A． B． C． D． (5)．有铁的氧化物样品，用300mL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，使其中的全部转化为，该样品可能的化学式是 A． B． C． D． (6)．下列离子方程式中，不正确的是 A．铁与稀盐酸反应： B．氧化亚铁与稀盐酸反应： C．氯化铁溶液与铜反应： D．向氯化亚铁溶液中滴加双氧水： (7)．探究性学习小组利用如图所示方案制备沉淀。下列说法不正确的是 A．①装置中可能发生反应： B．②装置中苯的作用是隔绝空气中的氧气 C．③装置中长滴管的作用是防止滴入NaOH溶液时将空气中氧气带入溶液 D．④装置开始反应时应关闭止水夹a，一段时间后再打开止水夹a (8)．高铁酸钾()是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，在水处理过程中，高铁酸钾转化为胶体，制备高铁酸钾流程如图所示。下列叙述正确的是 A．红热的铁屑与干燥的氯气发生反应Ⅰ时，铁屑过量会生成和的混合物 B．在水溶液中，发生反应Ⅱ的离子方程式为： C．根据制备流程可知，高铁酸盐在水中的溶解度： D．高铁酸盐具有强氧化性可用于杀菌消毒，同时产生胶体具备絮凝净化功能 【答案】D A B A D D D D (1)．A．与加热可生成，可一步实现，A项不符合题意； B．与反应可生成和，可一步实现，B项不符合题意； C．在中完全燃烧可生成，可一步实现，C项不符合题意； D．先发生反应生成，再与发生反应生成，不能一步实现，D项符合题意； 答案选D； (2)．A．溶液可与印刷电路板中的发生反应，反应中体现氧化性，A项错误； B．粉容易与空气中的反应，从而表现出还原性，可以作食品抗氧化剂，B项正确； C．既有弱碱性，能与胃酸中的盐酸反应，故可以作抗酸药物，C项正确；； D．钠钾合金熔点低且熔沸点差距大，具有良好的导热性，可用作核反应堆的传热介质， D项正确； 答案选A； (3)．诗中“朱门”指古代王侯贵族府邸红色的大门，含铁的化合物中，红色的为，即“朱门”指涂有的门； 答案选B； (4)．反应涉及到的方程式为，根据方程式设已反应的的物质的量为2mol，则溶液中的的物质的量为3mol，因溶液中和的物质的量相等，所以未反应的的物质的量为3mol，因此已反应的和未反应的的物质的量之比为2:3； 答案选A； (5)．由题干可知，标况下氯气的物质的量，反应中里的H元素与铁的氧化物中的O结合生成，由此可知，反应后溶液中溶质为，其中，则，因此； 答案选D； (6)．A．与反应可生成和，离子反应为，A项正确； B．与稀发生复分解反应，生成和，离子方程式为，B项正确； C．与发生氧化还原反应，生成和，离子方程式为，C项正确； D．向溶液中滴加双氧水，发生氧化还原反应，离子方程式为，D项错误； 答案选D； (7)．A．装置①中与发生复分解反应，生成和，而很快又被氧气氧化生成，反应的离子方程式为，A项正确； B．装置②中，在溶液中滴加苯，苯的密度小于水，浮在溶液上层，可起到隔绝空气中的氧气的作用，B项正确； C．装置③中，铁粉可防止被氧化为，长滴管插入液面下，可防止在滴落时将空气中的氧气带入溶液中，C项正确； D．装置④中，反应开始时先打开止水夹a，当粉与稀硫酸反应一段时间生成较多，将体系中的空气排尽，一段时间后再关闭止水夹a，试管A中压强增大，将试管A中的溶液压入试管B中，与溶液反应，D项错误； 答案选D； (8)．A．氯气具有较强的氧化性，可将变价金属直接氧化到最高价态，因此反应I中只生成，A项错误； B．反应Ⅱ中，与和之间发生氧化还原反应，最终生成，结合电荷守恒、原子守恒可知，反应的离子方程式为，B项错误； C．根据流程中的信息可知，在饱和的溶液中最终转化为，因反应中总是溶解度大的物质转化为溶解度小的物质，由此可知溶解度，C项错误； D．高铁酸盐中铁为+6价，因此高铁酸盐具有强氧化性，可将细菌、病毒中的蛋白质氧化，使其变性而失去生理活性，因此可用高铁酸盐对饮用水进行消毒杀菌，在反应过程中+6价的铁被还原为，水解生成胶体，胶体表面积大，吸附能力强，可以吸附水中悬浮的固体小颗粒，因此生成的胶体具有絮凝作用，可净化水，D项正确； 答案选D。 【变式6-2】（25-26高一上·辽宁大连·阶段测试）Ⅰ．铁元素的“价—类”二维图如图所示： (1)C的化学式是 ，E→F反应的化学方程式是 ，反应过程的现象为 。 (2)维生素C可将H转化为G，维生素C具有 (填“酸性”、“氧化性”或“还原性”)。 (3)在指定条件下，下列铁及其化合物之间的转化不能实现的是 。 A．AD    B．GH    C．EG (4)某小组同学设计如下实验，研究亚铁盐与H2O2溶液的反应。 试剂：酸化的0.5mol⋅L-1G溶液，5%H2O2溶液 操作 现象 取2mL酸化的G溶液于试管中，加入5滴5%H2O2溶液 溶液立即变为棕黄色，稍后，产生气泡。 向反应后的溶液中加入KSCN溶液 溶液变红 ①上述实验中H2O2溶液与G溶液反应的离子方程式是 。 ②产生气泡的原因是 。 Ⅱ． (5)实验室若要制备较纯净的，最重要的一点就是防止其被空气中的氧气氧化，具体方法是：用比水密度小的有机溶剂液封或者制备还原性气体先排除空气，即在无氧的环境下制备。基于上述理念选择可行的实验方案 (填序号) 【答案】(1) Fe3O4 白色沉淀变为灰绿色，最终变为红褐色 (2)还原性 (3)A (4) 铁离子能催化过氧化氢生成氧气 (5)①②④ 【分析】由图可知，A为铁、B为氧化亚铁、C为四氧化三铁、D为氧化铁、E为氢氧化亚铁、F为氢氧化铁、G为亚铁盐、H为铁盐。 【详解】（1）C 为四氧化三铁，化学式是Fe3O4，E→F反应为氢氧化亚铁和氧气、水反应生成氢氧化铁，化学方程式是，反应过程的现象为白色沉淀变为灰绿色，最终变为红褐色； （2）维生素C可将铁离子还原为亚铁离子，体现维生素C具有还原性； （3）A．铁高温和水生成四氧化三铁，A符合题意； B．氯气能氧化亚铁离子生成铁离子，能实现，B不符合题意； C．氢氧化亚铁和盐酸反应生成氯化亚铁，能实现，C不符合题意； 故选A。 （4）①上述实验中H2O2溶液与G溶液反应为过氧化氢氧化亚铁离子生成铁离子，离子方程式是。 ②产生气泡的原因是铁离子能催化过氧化氢生成氧气气体； （5）①首先稀硫酸和铁粉生成硫酸亚铁和氢气，排净装置中空气，再滴入氢氧化钠溶液，反应生成氢氧化亚铁沉淀，可行； ②首先稀硫酸和铁粉生成硫酸亚铁和氢气，排净装置中空气，，然后关闭a，A试管中压强增大，将生成硫酸亚铁溶液压入B试管中和氢氧化钠生成氢氧化亚铁沉淀，可行； ③溶液直接暴露在空气中，反应生成氢氧化亚铁不能稳定存在，不可行； ④苯能隔绝空气中氧气的影响，生成氢氧化亚铁沉淀能较长时间存在，可行； 故选①②④。 【变式6-3】（25-26高一上·黑龙江哈尔滨·阶段测试）如图是铁及其化合物价类二维图，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07 工艺流程题中Fe2＋、Fe3＋的去除 (1)除去Fe3＋的方法。 将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去。 (2)除去Fe2＋的方法。 先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去。 【典例7】（25-26高一上·吉林通化·阶段测试）电子工业常用溶液腐蚀绝缘板上的铜箔，制作印刷电路板。从腐蚀废液(主要含)中回收铜，并重新获得溶液的流程如下： 下列说法错误的是 A．反应1和反应2都发生了氧化还原反应 B．滤渣a的成分是 C．物质X可以选用过氧化氢 D．反应2中铁元素被氧化 【答案】B 【分析】由题意及流程图，腐蚀废液中主要含、、，加入过量铁粉，铁与FeCl3、CuCl2反应得到FeCl2和Cu单质，过滤后向滤液中加氧化剂可得到FeCl3。 【详解】A．腐蚀废液中加入过量铁粉发生反应1，铁与FeCl3、CuCl2反应分别得到FeCl2、Cu单质，化学方程式为Fe+2FeCl3 = 3FeCl2、Fe+ CuCl2=Cu +FeCl2，两个反应都属于氧化还原反应，反应2为FeCl2和氧化剂反应生成FeCl3，属于氧化还原反应，选项A正确； B．加入过量铁粉，铁与FeCl3、CuCl2反应得到FeCl2和Cu单质，以及过量的Fe，故滤渣a的主要成分是Cu和Fe，选项B错误； C．物质X可以选用溶液，将Fe2+氧化生成Fe3+，选项C正确； D．反应2为物质X氧化Fe2+，铁元素被氧化，选项D正确； 故选B。 【变式7-1】（25-26高一上·辽宁朝阳·阶段测试）电子工业常用溶液腐蚀覆铜板上的铜箔，制造印刷电路板。从腐蚀废液(主要含、、)中回收铜，并重新获得溶液，处理流程如下： 下列说法不正确的是 A．溶液腐蚀铜箔的原理为2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+ B．反应1和反应2都发生了氧化还原反应 C．实验室中进行操作1时，用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒 D．滤渣a的主要成分是Cu，物质X可以选用氯气 【答案】D 【分析】腐蚀废液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)加入过量铁粉，将Fe3+转化为Fe2+、Cu2+转化为Cu，过滤，滤渣中为Cu与过量的Fe，滤液为FeCl2，加入氧化剂X，将FeCl2氧化为FeCl3，据此回答。 【详解】A．FeCl3溶液腐蚀铜箔的原理为：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+，A正确； B．根据分析可知，反应1和反应2都发生了氧化还原反应，B正确； C．实验室中进行操作1（过滤）时，用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒，C正确； D．根据分析可知，滤渣a的主要成分是Cu和Fe，X为氧化剂，物质X可以选用氯气，D错误； 故选D。 【变式7-2】（25-26高一上·内蒙古乌兰浩特·阶段测试）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。 【变式7-3】（25-26高一上·黑龙江牡丹江·阶段测试）某课外活动小组设计实验测定芹菜中铁元素的含量。 已知：芹菜中铁元素主要以草酸亚铁的形式存在，草酸亚铁难溶于水；草酸是一种二元有机弱酸，具有还原性。 ．芹菜的预处理 (1)“过滤”需要用到的玻璃仪器有烧杯、 。 (2)写出草酸亚铁溶于足量稀硫酸的离子方程式 。 (3)对“滤液”进行检验发现其中含有，产生的原因是 。 (4)“滤液”中加入的作用是 (用离子方程式表示)。 ．铁元素的含量测定 (5)比色法：利用色度传感器测得不同浓度标准液的吸收率如下图： 再用色度传感器测得待测液的吸收率为0.22，则该芹菜中铁元素的含量为 。 【答案】(1)玻璃棒、漏斗 (2) (3)部分被空气中氧化 (4) (5)28 【分析】预处理流程中通过灼烧得到芹菜灰，加入硫酸溶解后过滤，滤液用双氧水氧化后配成500mL待测液。 【详解】（1）“过滤”需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗； （2）草酸亚铁溶于足量稀硫酸的离子方程式：； （3）对“滤液”进行检验发现其中含有，产生的原因是：部分被空气中氧化生成Fe3+； （4）“滤液”中加入的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，离子方程式为：； （5）根据图可知，色度传感器吸收率为0.22时，Fe3+的浓度为0.0004(或)，400g芹菜中铁元素的含量为，所以该芹菜中铁元素的含量为=28。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $