第一节 铁及其化合物（举一反三专项训练，广东专用）【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 铁的性质 题型02 铁的氧化物的性质 题型03 铁的氢氧化物的制备 题型04 铁的氢氧化物的性质 题型05 铁盐、亚铁盐的性质和检验 题型06 Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化 题型07 铁及其化合物之间的价类二维图 题型08 工艺流程中的铁及其化合物 题型01 铁的性质 1．铁元素的存在 铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位，主要以＋2价和＋3价化合物形式存在。 2．铁单质的性质 (1)物理性质：银白色金属，导电、导热性好，有延展性，能被磁铁吸引。 (2)化学性质(写出反应的化学方程式) ①与Cl2反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。 ②与S反应：Fe＋SFeS。 ③与稀H2SO4反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。 ④与CuSO4溶液反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。 结论：Fe在反应中作还原剂，遇到较强的氧化剂(如Cl2等)生成＋3价铁的化合物，遇到较弱的氧化剂(如稀硫酸、S等)生成＋2价铁的化合物。 (3)铁与水蒸气反应的实验探究 铁不能与冷水、热水反应，但红热的铁能与水蒸气发生反应，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 【典例1】（24-25高一上·广东广州·期末）下列叙述正确的是 A．红热的铁与水蒸气反应，有红色固体生成 B．将钠粒投入水中，钠在水面游动，溶液变红色 C．将打磨过的铝片放入NaOH溶液中，一段时间后才产生气泡 D．向盛有4mLKI溶液的试管中加入1mL溴水，振荡后溶液变成棕黄色 【答案】D 【详解】A．红热的铁与水蒸气反应生成Fe3O4是黑色固体，而非红色固体，A项错误； B．钠与水反应生成NaOH和H2，溶液呈强碱性但不会自发变红，需加入无色酚酞溶液作指示剂，B项错误； C．打磨后的铝片已去除氧化膜，与NaOH溶液反应应迅速产生H2气泡，而非延迟，C项错误； D．溴水中的Br2将KI中的I-氧化为I2，溶液因I2的溶解呈现棕黄色，D项正确； 答案选D。 【变式1-1】（25-26高一上·广东·月考）下列有关离子方程式书写正确的是 A．铁粉与稀盐酸的反应： B．将硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液混合： C．向溶液中滴入溶液： D．与水反应： 【答案】C 【详解】A．铁与稀盐酸反应生成Fe2+而非Fe3+，正确的离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑，A错误； B．硫酸铜为可溶盐，应拆分为离子形式，正确的离子方程式为Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓，B错误； C．OH-与反应生成和H2O，符合实际反应，原离子方程式正确，C正确； D．原离子方程式中O原子不守恒，正确的离子方程式为2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑，D错误； 故答案为：C。 【变式1-2】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1-3】实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气的反应。下列说法错误的是 A．酒精灯点燃的顺序：先①后② B．用火柴点燃肥皂泡检验生成的 C．反应为 D．由此可知炽热的铁水注入模具之前，模具须干燥 【答案】C 【详解】A．选点燃①处酒精灯产生水主蒸汽，赶走空气，点燃②处酒精灯发生反应，A正确； B．用木柴点燃肥皂泡，若产生尖锐的爆鸣声，则可检验生成的气体为氢气，B正确； C．反应为，C错误； D．炽热的铁水注入模具之前，模具必须充分干燥，否则铁与水蒸气反应生成氢气会有爆炸危险，D正确； 故选C。 题型02 铁的氧化物的性质 铁的氧化物的性质对比 名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 — 铁红 磁性氧化铁 颜色及状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 氧化物类别 碱性氧化物 碱性氧化物 复杂氧化物 与盐酸反应的离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O 【典例2】（25-26高一上·广东江门·月考）下列物质在给定条件下的转化均能实现的是 A． B．溶液 C． D．溶液 【答案】D 【详解】A．Fe2O3高温下被CO还原生成Fe，Fe与HCl反应生成FeCl2，第二步反应不能发生，A不符合题意； B．CaCl2溶液与CO2不能发生反应生成碳酸钙（不符合强酸制弱酸的原理），第一步反应不能发生，B不符合题意； C．Na2CO3与HCl（1:1）反应生成NaHCO3，NaHCO3加热分解生成Na2CO3，第二步反应不能发生，C不符合题意； D．CuSO4溶液与Fe发生置换反应生成Cu，Cu与O2加热反应生成CuO，两步均能实现，D符合题意； 故答案选D。 【变式2-1】（24-25高一上·广东湛江·阶段练习）“光荣属于劳动者，幸福属于劳动者”。下列劳动项目与所述化学知识没有关联的是 选项 劳动项目 化学知识 A 可用于游泳池消毒 有强氧化性 B 利用半透膜进行血液透析可清除代谢废物 不同粒径的微粒透过半透膜时可以实现选择性分离 C 可用作呼吸面具的供氧剂 能与、反应生成 D 赤铁矿是中国传统红色颜料的重要来源 可与酸反应 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．有强氧化性能杀菌，所以可用于游泳池消毒，故A正确； B．胶体粒子不能透过半透膜，溶液中的粒子能透过半透膜，不同粒径的微粒透过半透膜时可以实现选择性分离，所以利用半透膜进行血液透析可清除代谢废物，故B正确； C．能与、反应生成，所以可用作呼吸面具的供氧剂，故C正确； D．赤铁矿是中国传统红色颜料的重要来源是因为氧化铁是红色粉末，与和酸反应无关，故D错误； 选D。 【变式2-2】（24-25高一上·广东惠州·期末）化学与生活密切相关，下列说法正确的是 A．烟花呈现的各种色彩是由于锂、钠、钾等单质燃烧呈现的 B．维生素C具有还原性，可用作食品抗氧化剂 C．Fe3O4俗称铁红，常用作涂料的红色颜料 D．Cl2用于自来水的杀菌消毒是由于其具有强氧化性 【答案】B 【详解】A．烟花颜色由金属元素的焰色反应产生，属于物理现象，并非单质燃烧的化学发光，A错误； B．维生素C具有还原性，可防止食品氧化变质，作用机制正确，B正确； C．Fe3O4为磁性氧化铁，呈黑色；铁红是Fe2O3的俗称，C错误； D．Cl2杀菌消毒主要依赖其与水反应生成的HClO的强氧化性，而非Cl2本身直接作用，D错误； 故答案选B。 【变式2-3】（24-25高一上·广东惠州·期末）近年我国在科技领域不断取得新成就，下列说法不正确的是 A．长征火箭使用的液氢燃料是常用的还原剂 B．北京冬奥会部分场馆用作制冷剂的干冰属于酸性氧化物 C．火星全球影像彩图显示了火星表土颜色，表土中赤铁矿主要成分为FeO D．“蛟龙”号载人器的外壳是超高压的钛合金，其硬度比金属钛大 【答案】C 【详解】A．液氢在燃烧反应中被氧化，作为还原剂，A正确； B．CO2属于酸性氧化物，与碱反应生成盐和水，B正确； C．赤铁矿主要成分是Fe2O3，FeO是氧化亚铁，C错误； D．合金硬度高于其成分金属，钛合金硬度大于纯钛，D正确； 故答案选C。 题型03 铁的氢氧化物的制备 1.铁的氢氧化物的制备 Fe(OH)2 Fe(OH)3 操作 现象 产生白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 生成红褐色沉淀 化学方程式 FeSO4＋2NaOH=== Fe(OH)2↓＋Na2SO4，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl 实验 结论 均可由对应的可溶性盐与碱溶液反应制得；在空气中Fe(OH)2极易被氧化为Fe(OH)3，制备Fe(OH)2前尽可能使用不含氧气的溶液 2．Fe(OH)2制备的改进 Fe(OH)2具有强的还原性，极易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3，因此实验室在制备Fe(OH)2时，要注意隔绝空气。常采取以下方法： 方法一：有机覆盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如右图所示 方法二：还原性气体保护法 用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如右图所示 【典例3】（24-25高一上·广东湛江·阶段练习）下列各图示中能较长时间看到白色沉淀的是 A．①②③ B．②③④ C．①②③④ D．①②④ 【答案】D 【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； 故答案为D。 【变式3-1】（24-25高一上·广东珠海·期中）利用饱和溶液与，反应制得的胶体的胶团结构如图所示，下列说法正确的是 A．胶体带正电荷 B．溶液、胶体与沉淀的本质区别是有没有丁达尔效应 C．在U形管中注入胶体，插入石墨电极通电（U形管上方用少量导电液使电极与胶体分开，避免胶体粒子与电极直接接触），一极周围颜色加深 D．利用半透膜渗析、丁达尔效应等方法均能够区分溶液和胶体 【答案】C 【详解】A．氢氧化铁胶粒带正电荷，氢氧化铁胶体为电中性不带正电荷，A错误； B．氯化铁溶液、氢氧化铁胶体、氢氧化铁沉淀三者的本质区别是分散质粒子直径的不同而不是有没有丁达尔效应，B错误； C．U形管中注入氢氧化铁胶体，插入石墨电极通电，氢氧化铁胶粒带正电荷向阴极移动，可观察到一极附近颜色加深，C正确； D．利用半透膜渗析是分离溶液和胶体，利用丁达尔效应区分溶液和胶体，D错误； 故答案选C。 【变式3-2】一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示。下列说法错误的是 A．配制FeSO4溶液时需加入铁粉 B．实验时先注入稀硫酸，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液 C．装置N的作用是液封，并判断装置M中的空气是否排尽 D．用铁粉代替Na2CO3粉末，也能排尽空气 【答案】D 【分析】分析装置可知，硫酸与Na2CO3反应产生CO2，通过小孔将装置内的O2排出，当空气排尽，紫色石蕊变红，滴加NaOH和FeSO4溶液反应产生Fe(OH)2沉淀，据此回答。 【详解】A．配制FeSO4溶液时需加入铁粉，防止Fe2+被氧化，A正确； B．实验时先注入稀硫酸，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液，B正确； C．装置N的作用是液封，并判断装置M中的空气是否排尽，C正确； D．用铁粉代替Na2CO3粉末产生H2，其密度比空气小，无法排出装置内的全部空气，D错误； 故选D。 【变式3-3】如图是某实验小组设计的制备的一种装置，使用的试剂有、稀硫酸、溶液。下列说法正确的是 A．实验前装置中装有氢氧化钠溶液，装置中是稀硫酸 B．实验时先关闭打开，一段时间后再关闭打开 C．装置的作用是液封，防止外界空气进入装置中 D．反应一段时间后，可在装置中观察到白色沉淀 【答案】C 【分析】氢氧化亚铁易被氧气氧化，应先排出装置中的空气，所以装置d的作用是液封，防止外界空气进入装置c中，实验过程为：打开分液漏斗a的活塞加入稀硫酸，三角烧瓶b中Fe和加入的稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，先关闭K1打开K2，氢气排出三角烧瓶c中空气，一段时间后再关闭K2打开K1，将反应生成的硫酸亚铁压入装置c中与氢氧化钠溶液中反应生成氢氧化亚铁沉淀，据此分析解答。 【详解】A．装置a中盛装稀硫酸，装置c中盛装氢氧化钠溶液，故A错误； B．制备时应该先排出装置的空气，则实验时先关闭K1打开K2，一段时间后再关闭K2打开K1，使生成的硫酸亚铁压入c中，故B错误； C．氢氧化亚铁易被氧气氧化，所以装置d的作用是液封，防止外界空气进入装置c中，故C正确； D．硫酸亚铁和c中氢氧化钠溶液中反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，所以应该在装置c中观察到白色沉淀，故D错误； 故选C。 题型04 铁的氢氧化物的性质 铁的氢氧化物的化学性质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 颜色、状态 白色固体 红褐色固体 溶解性 不溶于水 不溶于水 与H＋反应的离子方程式 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 稳定性 不稳定，易被O2氧化成红褐色的Fe(OH)3 不稳定、受热易分解：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 【典例4】（24-25高一上·广东惠州·期末）下列陈述Ⅰ和Ⅱ均正确且具有因果关系的是 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ A 久置空气中的漂白粉遇盐酸产生CO2 漂白粉的有效成分是CaCO3 B 利用含铝粉和氢氧化钠的“疏通剂”疏通管道 铝粉与NaOH溶液反应产生H2 C 将Na2O2加入酚酞溶液，最终溶液变为红色 Na2O2与水反应生成NaOH D Fe(OH)2露置在空气中变色 Fe(OH)2分解生成FeO和H2O A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．久置的漂白粉含CaCO3，遇盐酸产生CO2正确，但有效成分是Ca(ClO)2而非CaCO3，Ⅱ错误；故A不选； B．铝与NaOH反应生成H2，产生的气体可疏通管道，Ⅰ和Ⅱ均正确且因果关系成立；故B选； C．Na2O2与水反应生成NaOH(Ⅱ正确)，但强氧化性会使酚酞先变红后褪色，Ⅰ描述“最终变红”错误；故C不选； D．Fe(OH)2在空气中被氧化为Fe(OH)3(颜色变化)，而非分解为FeO和H2O，Ⅱ错误；故D不选； 答案选B。 【变式4-1】（24-25高一上·广东江门·期末）通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是 选项 操作、现象 解释 A 水蒸气与铁粉高温下反应生成黑色固体 反应生成了FeO B 生铁长时间放置于潮湿的空气中，表面出现红棕色的斑点 红棕色的斑点的主要成分是 C 向盐酸中加入少量铁粉，铁粉溶解 Fe被氧化为 D 新制露置于空气中，最终变成了红褐色沉淀 被氧化成 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．水蒸气与铁粉高温下反应生成黑色固体为四氧化三铁，故A错误； B．生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点为氧化铁，四氧化三铁为黑色固体，故B错误； C．Fe与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，而不是铁离子，故C错误； D．氢氧化亚铁易被空气中氧气氧化为，新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐色，故D正确； 故选D。 【变式4-2】（24-25高一上·广东广州·期中）以下物质间的转化，不能通过一步反应实现的是 A．S→SO3→H2SO4 B．Fe(OH)3→Fe2O3→Fe C．Cu→CuCl2→Cu(OH)2 D．Na→Na2O2→Na2CO3 【答案】A 【详解】A．S与O2点燃反应产生SO2，不能一步反应产生SO3，A符合题意； B．Fe(OH)3受热分解产生Fe2O3，Fe2O3与CO在高温下反应产生Fe单质和CO2，可见上述物质间的转化能通过一步反应实现，B不符合题意； C．Cu与Cl2在加热时反应产生CuCl2，向CuCl2溶液中加入NaOH溶液，反应产生Cu(OH)2沉淀和NaCl，可见上述物质间的转化能通过一步反应实现，C不符合题意； D．Na与O2在加热时反应产生Na2O2，Na2O2与CO2反应产生Na2CO3和O2，可见上述物质间的转化能通过一步反应实现，D不符合题意； 故合理选项是A。 【变式4-3】在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。下列关于该反应的叙述不正确的是 A．生成物为氢氧化铁 B．该反应是化合反应 C．该反应是氧化还原反应 D．氢氧化亚铁作氧化剂 【答案】D 【详解】氢氧化亚铁易与氧气、水反应生成氢氧化铁，该反应既是化合反应，又是氧化还原反应，氢氧化亚铁是还原剂，氧气是氧化剂。 题型05 铁盐、亚铁盐的性质和检验 1．常见的铁盐有Fe2(SO4)3、FeCl3等，在溶液中为黄色，由Fe3＋的化合价可知铁盐具有氧化性。 2．常见的亚铁盐有FeSO4、FeCl2等，在溶液中为浅绿色，由Fe2＋的化合价可知亚铁盐既有氧化性，又有还原性。 3．只含Fe2＋或Fe3＋的溶液的检验 (1)直接观察法 (2)加NaOH溶液沉淀法 (3)加KSCN溶液显色法 [注意]　Fe3＋与SCN－作用后的“溶液”显红色，并不是生成沉淀。 (4)强氧化剂法 [注意]　(1)加KSCN溶液前，不能加氧化性试剂，防止Fe2＋被氧化，如H2O2、NO(H＋)等。 (2)氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液，因为酸性KMnO4溶液本身显紫红色，对Fe(SCN)3的红色有干扰。 (3)用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋时，注意阴离子Cl－的干扰。 4．同时含有Fe2＋和Fe3＋的溶液的检验 Fe2＋对检验Fe3＋无干扰，可以滴加KSCN溶液检验Fe3＋；Fe3＋对检验Fe2＋有干扰，不能先氧化再加KSCN溶液检验Fe2＋，通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去说明含有Fe2＋。 [注意]　Fe2＋与K3[Fe(CN)6]溶液反应产生蓝色沉淀，所以可以用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2＋的存在(尤其是Fe3＋溶液中是否含Fe2＋)。 【典例5】（25-26高一上·广东广州·月考）常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量存在的是 A．加金属钠放出大量气体溶液： B．滴加石蕊溶液显红色的溶液： C．含有的酸性溶液中： D．无色透明溶液： 【答案】B 【详解】A．加金属钠放出大量气体的溶液可能呈酸性或碱性，在酸性中分与H+反应，在碱性中与OH-反应；在碱性中生成NH3，无法大量共存，A不符合题意； B．滴加石蕊显红色的溶液为酸性，Na+、Mg2+、、Cl-在酸性条件下不反应，可以大量共存，B符合题意； C．Fe2+在酸性条件下会被和氧化，发生氧化还原反应，无法大量共存，C不符合题意； D．Fe3+（黄色）和（紫色）使溶液显色，不符合“无色”条件，D不符合题意； 故选B。 【变式5-1】（24-25高一上·广东广州·期末）劳动创造美好生活。下列劳动项目对应的化学知识解释不正确的是 选项 劳动项目 化学知识 A 兴趣活动：新榨果汁提取液可使酸性KMnO4溶液褪色 果汁中含有还原性物质 B 生活探究：用KSCN溶液检验菠菜中是否含有铁元素 含Fe2+的溶液遇SCN-变为红色 C 家庭卫生：用“管道通”(含烧碱和铝粒)清通管道 使用过程中产生大量气体 D 日常洗衣：为增强漂白粉的漂白效果，加入适量白醋 醋酸酸性大于次氯酸 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．酸性KMnO4具有强氧化性，能被还原性物质（如维生素C）还原而褪色，A正确； B．KSCN只能与Fe3+结合显红色，Fe2+需先被氧化为Fe3+才能检测，B错误； C．铝与NaOH反应生成氢气（），C正确； D．醋酸（CH3COOH）酸性强于次氯酸（HClO），促使次氯酸钙转化为HClO，增强漂白效果，D正确； 故选B。 【变式5-2】（24-25高一上·广东佛山·开学考试）柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种补血剂，易溶于水，难溶于乙醇。某兴趣小组在实验室研究制备柠檬酸亚铁。 Ⅰ．制碳酸亚铁 用预处理后的硫铁矿烧渣(主要成分Fe2O3，含少量不溶性杂质)制备碳酸亚铁的流程如图： 已知：a．Na2CO3溶液呈碱性；b．FeSO4在碱性条件下生成Fe(OH)2沉淀。 (1)“酸浸”时，为提高铁元素的浸出率，可采取的措施是 (任写一条)。 (2)“还原”时，加入铁粉，溶液由黄色变为浅绿色，同时有无色气体生成。“酸浸”所得溶液中含有的阳离子是 (填离子符号)。“还原”中，化合价降低的元素是 。 (3)“操作X”可除去过量铁粉和不溶性杂质。“操作X”的名称是 。 (4)“沉铁”时，反应原理为。 ①实验时需将Na2CO3溶液滴入FeSO4溶液中，而不能反向滴加，其原因是 。 ②待FeSO4完全反应后，过滤，洗涤。洗涤前，FeCO3沉淀表面吸附的主要杂质是 (填化学式)。 Ⅱ．制柠檬酸亚铁 (5)用如图所示装置制备柠檬酸亚铁： 步骤1：FeCO3固体、少量铁粉及足量柠檬酸(C6H8O7)溶液如图装置中充分反应； 步骤2：所得溶液加热浓缩，加适量乙醇，静置，过滤，洗涤，干燥，得FeC6H6O7晶体。 ①制备原理为，物质X是 (填化学式)。 ②“步骤2”中，加入无水乙醇的目的是 。 ③实验所得柠檬酸亚铁的质量大于根据原理计算所得的质量，原因是 。 【答案】(1)将硫铁矿烧渣粉碎、适当升高温度、适当增大硫酸的浓度等(任写一条) (2) Fe3+、H+ Fe、H (3)过滤 (4) 若反向操作，溶液的碱性过强，易生成Fe(OH)2沉淀 Na2SO4 (5) CO2 降低FeC6H6O7的溶解度，便于结晶析出 有少量铁粉与柠檬酸反应生成FeC6H6O7 【分析】预处理后的硫铁矿烧渣(主要成分Fe2O3，含少量不溶性杂质)加入稀硫酸进行酸化，然后加入过量铁粉进行还原；过滤，滤渣为不溶性杂质和过量铁粉；将过滤所得的FeSO4溶液中加入Na2CO3溶液沉铁，得到FeCO3固体。 【详解】（1）“酸浸”时，可通过增大接触面积、升高温度、增大浓度等加快反应速率，提高铁元素的浸出率，可采取的措施是：将硫铁矿烧渣粉碎、适当升高温度、适当增大硫酸的浓度等(任写一条)。 （2）“还原”时，加入铁粉，Fe3+被还原为Fe2+，溶液由黄色变为浅绿色，同时有无色气体生成。“酸浸”所得溶液中含有的阳离子是Fe3+、H+。“还原”中，化合价降低的元素是Fe、H。 （3）“操作X”可除去过量铁粉和不溶性杂质，实现固、液分离，则“操作X”的名称是过滤。 （4）①Na2CO3溶液呈碱性，Fe2+易转化为Fe(OH)2沉淀，则实验时需将Na2CO3溶液滴入FeSO4溶液中，而不能反向滴加，其原因是：若反向操作，溶液的碱性过强，易生成Fe(OH)2沉淀。 ②待FeSO4完全反应后，过滤，洗涤。洗涤前，FeCO3沉淀表面吸附的主要杂质是Na2SO4。 （5）①制备原理为，依据质量守恒，可确定物质X是CO2。 ②柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)易溶于水，难溶于乙醇，则“步骤2”中，加入无水乙醇的目的是：降低FeC6H6O7的溶解度，便于结晶析出。 ③实验时加入的少量铁粉也可能与柠檬酸反应，所以实验所得柠檬酸亚铁的质量大于根据原理计算所得的质量，原因是：有少量铁粉与柠檬酸反应生成FeC6H6O7。 【变式5-3】（24-25高一上·广东广州·期末）铁盐和亚铁盐在一定条件下可以相互转化。 (1)溶液可用于除去烟气中的。某兴趣小组用晶体配制溶液，1h后发现溶液变黄。 ①取少量黄色溶液，滴入几滴 溶液后观察到溶液变 ，说明原溶液中有。 ②取黄色溶液加入铁粉振荡后，溶液变为浅绿色，反应的离子方程式为 。 ③溶液除去时，主要物质的转化如下图所示。下列说法不正确的是 (填标号)。 A．过程Ⅰ中被氧化 B．过程Ⅱ的反应中 C．烟气中的最终转化成 D．吸收后溶液中的离子只有、和 (2)工业上会用硫酸渣和含氯废气制备聚合氯化铁。硫酸渣是硫酸生产中的固体废料，主要含有、、等；含氯废气是海绵钛冶炼时产生的和HCl的混合气。实验室模拟该生产过程如下图所示。 已知：是难溶于水的酸性氧化物。 ①吸收过程中硫酸渣浆液中的FeO全部转化为，写出相关反应的离子方程式： 、 。 ②“制备”时生成聚合氯化铁的反应的化学方程式是 。 ③由图可知，其他条件相同时，硫酸渣浆液中水和硫酸渣的质量比为3：1和5：1时，铁元素利用率均较高。实际生产中选择了3：1，试分析其原因： 。 【答案】(1) KSCN 红 D (2) 铁元素利用率最高，溶液浓度适中，蒸发浓缩能耗较低，经济性好，操作简便，易于控制 【分析】（2）硫酸渣浆液中通入模拟含氯废气，氧化铁和稀盐酸反应生成FeCl3和H2O，氧化亚铁和稀盐酸反应生成FeCl2和H2O，FeCl2和Cl2反应生成FeCl3，二氧化硅和稀盐酸不发生反应，经过滤除杂后，所得废渣主要成分为二氧化硅，所得滤液为FeCl3溶液，蒸发浓缩后加入NaOH溶液，可得聚合氯化铁，据此回答。 【详解】（1）具有还原性，在空气中易被氧化成，溶液呈黄色，检验被氧化成的方法为加入KSCN溶液，现象是溶液变红；加入铁粉，溶液由黄色变为浅绿色，是因为具有氧化性，与铁粉发生了反应，方程式为；由图可知，过程I为变成，被氧化，A正确；过程II中Fe3+将SO2氧化为，自身被还原为，根据得失电子守恒，1mol SO2转化为失去2mol电子，1mol 转化为得到1mol电子，因此需要2mol 才能将1mol SO2氧化，即n():n(SO2)=2:1，B正确；从图中可以看出，SO2最终被氧化为，C正确；吸收SO2后，溶液中除了、和H⁺外，还可能含有未反应的或其他离子， D错误； （2）在吸收过程中，含氯废气中的Cl2和HCl与硫酸渣浆液中的FeO发生反应。FeO作为还原剂，被Cl2氧化为，Cl2被还原为Cl⁻。此外，HCl也会参与反应，生成和H₂O，因此吸收过程中硫酸渣浆液中的FeO全部转化为涉及的离子方程式有，，；在“制备”步骤中，经过蒸发浓缩后的溶液加入NaOH溶液，生成聚合氯化铁[Fe2(OH)nCl6-n]m，该反应涉及与OH⁻的中和反应，生成聚合物的方程式为；当水与硫酸渣质量比为5:1时，虽然铁元素利用率也较高，但水的比例过大，导致溶液过于稀释，后续蒸发浓缩的能耗增加，经济性较差，而质量比为3:1时，溶液浓度适中，蒸发浓缩的能耗相对较低，经济性较好，且操作简便，故原因为铁元素利用率最高，溶液浓度适中，蒸发浓缩能耗较低，经济性好，操作简便，易于控制。 题型06 Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化 1．Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化：“铁三角” 2．“铁三角”转化关系的应用 (1)含Fe2＋、Fe3＋的分离、除杂方法(括号内为杂质) ①FeCl3溶液(FeCl2)：加足量氯水或通入足量Cl2。 ②FeCl2溶液(FeCl3)：加足量铁粉，充分反应后过滤。 ③FeSO4溶液(CuSO4)：加足量铁粉，充分反应后过滤。 ④除去废水中Fe2＋，先将废水中的Fe2＋氧化为Fe3＋(如通入Cl2或加入H2O2)，再调节溶液的pH，使Fe3＋转化为红褐色的Fe(OH)3沉淀过滤除去。 (2)离子的共存问题 ①Fe3＋与I－、S2－等还原性离子不能大量共存。 ②Fe2＋与MnO(H＋)、NO(H＋)、ClO－等氧化性离子不能大量共存。 【典例6】（24-25高一上·广东深圳·阶段练习）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。 【变式6-1】（24-25高一上·广东茂名·期末）如表所列物质不能按如图关系(“→”表示一步完成)相互转化的是 选项 A B C D X Na Cl2 Fe Al Y Na2O HClO FeCl3 Al2O3 Z NaCl HCl FeCl2 Al(OH)3 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．钠和氧气反应生成氧化钠，钠和氯气反应生成氯化钠，氧化钠和盐酸反应生成氯化钠和水，故A不符合题意； B．氯气和水反应可以生成盐酸和次氯酸，次氯酸见光分解为盐酸，故B不符合题意； C．铁和氯气反应生成氯化铁，铁和盐酸反应生成氯化亚铁，氯化亚铁和氯气反应生成氯化铁，故C不符合题意； D．铝不能一步生成氢氧化铝，故D符合题意； 故选D。 【变式6-2】（24-25高一上·广东·期中）下列物质不能一步实现如图转化的是 选项 X Y Z A C B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．碳在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳，一氧化碳燃烧生成二氧化碳，碳与氧气完全燃烧直接生成二氧化碳，故A不选； B．Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3，Fe(OH)3与盐酸反应生成FeCl3，Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3，物质之间能一步转化，故B不选； C．不能直接转化为，故C选； D．氯气和氢气反应生成HCl，HCl与三氧化二铁生成氯化铁,氯气和铁反应生成氯化铁，物质之间能一步转化，故D不选； 故选C。 【变式6-3】（24-25高一上·广东佛山·阶段练习）下列各组物质中，不满足如图一步转化关系的选项是 X Y Z A B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3，Fe与FeCl3反应可生成FeCl2，FeCl2与Zn发生一步反应生成Fe，A不合题意； B．Cl2与水反应生成HClO，HClO见光分解生成HCl，浓HCl与二氧化锰加热反应生成Cl2，能发生X、Y、Z的一步转化，B不合题意； C．Al与O2反应得到Al2O3，Al2O3不能与H2O反应制得Al(OH)3，Al(OH)3也不能一步转化为Al，C符合题意； D．Na和水反应生成NaOH，NaOH和HCl反应生成NaCl，电解熔融NaCl得到Na，所以能实现转化，D不合题意； 故答案为：C。 题型07 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7】（24-25高一上·广东·期末）部分含铁物质的分类与相应化合价的关系如图所示。下列推断不合理的是 A．通过化合反应和复分解反应均能直接得到e B．b和g均为碱性氧化物 C．a在氧气中燃烧生成g D．存在c→d→e→f→c的转化关系 【答案】C 【分析】根据含铁物质的价类二维图关系可知a是Fe，b是FeO，c是亚铁盐，d是氢氧化亚铁，e是氢氧化铁，f是铁盐，g是氧化铁； 【详解】A．氢氧化亚铁和氧气、水生成氢氧化铁，氢氧化钠和氯化铁生成氢氧化铁沉淀，通过化合反应和复分解反应均能直接得到氢氧化铁，A正确；     B．氧化铁、氧化亚铁均可以和酸反应生成盐和水，氧化铁、氧化亚铁均属于碱性氧化物，B正确；   C．铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，C错误； D．氯化亚铁和氢氧化钠生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁和氧气、水生成氢氧化铁，氢氧化铁和盐酸生成氯化铁，氯化铁和铁生成氯化亚铁，D正确； 故选C。 【变式7-1】（24-25高一上·广东清远·阶段练习）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。如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．是一种黑色粉末，在空气中受热发生转化② B．溶液与溶液在酸性条件下反应，可实现转化⑦ C．由转化⑤可预测：高铁酸盐具有强还原性 D．加热Fe(OH)3发生转化⑥，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OH)3 【答案】B 【分析】由图可知，①表示铁单质缓慢氧化转化为Fe2O3，②表示FeO被氧化转化为Fe2O3的过程，③表示Fe(OH)3和稀盐酸等反应转化为Fe3+，④表示Fe(OH)2和稀盐酸等反应转化为Fe2+，⑤表示被还原为Fe3+，⑥表示Fe(OH)3加热分解生成Fe2O3和水，由此分析。 【详解】A．是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热能迅速发生转化生成，A错误； B．溶液具有氧化性，在酸性条件下能将氧化为，反应的离子方程式为，B正确； C．由转化⑤可知，此转化为，铁元素化合价由，化合价降低被还原，说明高铁酸盐具有强氧化性，C错误； D．加热发生分解，难溶于水，不能与水反应重新生成，D错误； 故答案为：B。 【变式7-2】（24-25高一上·广东·阶段练习）部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是 A．通过化合反应和复分解反应均能直接得到 d B．a→f→g→d的每步转化均可一步实现 C．h具有强氧化性，在日常生活中可用于生活用水的消毒与净化 D．可将g加入浓碱液中制得 d的胶体 【答案】D 【分析】根据铁元素化合价和分类，可以得知a是Fe，b是FeO，c是Fe2O3，d是Fe(OH)3，e是Fe(OH)2，f是Fe2+盐，g是Fe3+盐，f是盐。 【详解】A．得到Fe(OH)3的方法 或 ，即通过化合反应和复分解反应均能直接得到氢氧化铁，故A 合理； B．a→f： ，， ，故能实现a→f→g→d的转化关系，故B合理； C．高铁酸盐具有强氧化性，在日常生活中可用于生活用水的消毒与净化，故C合理； D．Fe3+盐与浓碱液反应生成 Fe(OH)3沉淀，制备 Fe(OH)3胶体操作为：向沸水中滴加饱和 FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，故D不合理； 答案为D。 【变式7-3】（24-25高一上·广东梅州·期末）部分含铁物质的分类与相应化合价关系如下图甲所示。下列推断不合理的是 A．X在高温下可与H2O(g)反应生成Z B．N在空气中不稳定，利用图乙装置制取N并可减缓其被氧化 C．可存在P→M→Z→P的循环转化关系 D．若P为盐酸盐，可将其饱和溶液逐滴滴入沸水中制备Fe(OH)3胶体 【答案】A 【分析】由题干铁的价类二维图可知，X为Fe、Y为FeO、Z为Fe2O3、M为Fe(OH)3、N为Fe(OH)2，Q为亚铁盐，P为铁盐，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，X为Fe、Z为Fe2O3，Fe在高温下可与H2O(g)反应生成Fe3O4，而不是Fe2O3，A错误； B．由分析可知，N为Fe(OH)2，Fe(OH)2不稳定，图乙装置生成的H2可排出装置中的空气，从而减缓Fe(OH)2被氧化，B正确； C．由分析可知，Z为Fe2O3、M为Fe(OH)3、P为铁盐，根据反应方程式，，可知，可存在P→M→Z→P的循环转化关系，C正确； D．由分析结合若P为盐酸盐可知，P为FeCl3，实验制备Fe(OH)3胶体的方法为：将烧杯中的蒸馏水加热煮沸后，向沸水中滴加5~6滴饱和氯化铁溶液，继续加热至溶液呈红褐色停止加热，即可制备Fe(OH)3胶体，D正确； 故答案为：A。 题型08 工艺流程题中的铁及其化合物 化工流程题中经常涉及阳离子的分离与除杂，若其他金属阳离子中混有Fe2＋、Fe3＋，一般选择合适氧化剂，将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后调节溶液的pH，使Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去。 具体方法如下： (1)除去Zn2＋(或Cu2＋、或Mg2＋)中混有的Fe3＋的方法。 向混合溶液中加入ZnO、ZnCO3、Zn(OH)2[或CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3][或MgO、MgCO3、Mg(OH)2]中的一种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除杂。 (2)除去Zn2＋(或Cu2＋、Mg2＋)中混有的Fe2＋的方法。 先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。 【典例8】（24-25高一上·广东广州·期末）利用废旧镀锌铁皮制备Fe3O4胶体粒子的流程图如下，已知：溶于强碱时生成可溶于水的。下列有关说法正确的是 A．用溶液处理废旧镀锌铁皮，主要目的是为处理上面的油污 B．“酸溶”的离子方程式为 C．“氧化”后溶液中存在的离子主要有、、、 D．最后一步反应中，通入的目的是部分还原+3价铁 【答案】C 【分析】由信息可知Zn能溶于强碱溶液，由流程可知，加入氢氧化钠溶液反应，锌溶解生成Na2[Zn(OH)4]和氢气，铁不溶解，过滤得到滤液含Na2[Zn(OH)4]，分离出不溶物为Fe；加入稀硫酸与Fe反应生成硫酸亚铁，再加入适量过氧化氢，部分亚铁离子被氧化为铁离子，得到含Fe2+、Fe3+的溶液；再通入氮气排出空气防止亚铁离子被氧化，加入氢氧化钠溶液生成四氧化三铁胶体粒子，据此分析作答。 【详解】A．由分析可知，溶液加入的主要目的是溶解锌层以分离锌和铁，并不是除去油污， A错误； B．“酸溶”的对象是过滤后含的滤渣，Fe与过量稀硫酸反应生成，离子方程式为， B错误； C．由分析可知，“酸溶”后溶液含、过量和，“氧化”中适量将部分氧化为，故氧化后溶液主要离子为、、、，C正确； D．由分析可知，通入是为排除空气，防止被氧化， D错误； 故答案选C。 【变式8-1】（24-25高一上·广东梅州·阶段练习）人们常用溶液腐蚀覆在绝缘板上的铜箔制造印刷电路板。为了从腐蚀废液中回收铜并重新获得溶液，可以采用下列步骤： 下列说法中正确的是 A．腐蚀铜电路板的反应为： B．③的物质只有Cu C．④的物质为稀硫酸 D．⑥的物质可用 【答案】D 【分析】废液为FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合物，加入过量铁粉后，Fe3+转化为Fe2+，Cu2+转化为Cu；过滤，所得滤液为FeCl2溶液，滤渣为Fe、Cu的混合物；往滤渣中加入过量盐酸，铜不溶解，盐酸与Fe反应生成FeCl2和H2，此时滤液为FeCl2、HCl的混合液；合并两份滤液，通入⑥可以是Cl2，将Fe2+氧化为Fe3+，从而得到FeCl3溶液，以此解答该题。 【详解】A．氧化性：，溶液腐蚀铜箔的离子方程式为：，选项A错误； B．由分析可知，③是Fe、Cu的混合物，选项B错误； C．④是盐酸，发生反应，用硫酸会产生新的杂质硫酸根，选项C错误； D．溶液也可以氧化，不带来其他杂质和污染，发生反应，选项D正确； 故选D。 【变式8-2】（24-25高一上·广东清远·阶段练习）实验室用废弃铁泥(主要成分是，含少量)制备的流程如图所示。下列有关说法不正确的是 A．“还原”的目的主要是将还原为 B．将在空气中煅烧后可制得 C．“除杂”这一步的操作为过滤 D．滤渣的主要成分是 【答案】B 【分析】铁泥(主要成分是，含少量) “酸浸”得到的溶液中含有Fe3+、Ca2+，加入过量铁粉将Fe3+还原为Fe2+，向“还原”后的滤液中加入NH4F使Ca2+转化为CaF2沉淀而除去；然后进行“沉铁”生成FeCO3，以此解答该题。 【详解】A．“还原”过程主要是将还原为，A正确； B．中二价铁有还原性，在空气中煅烧后可获得，无法获得，B错误； C．“除杂”这一步得到滤渣和滤液，操作为过滤，C正确； D．主要用来除去，因此滤渣为，D正确； 故选B。 【变式8-3】（24-25高一上·广东江门·阶段练习）粉煤灰是指从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。以粉煤灰(主要成分是、、、等)为原料，制备纳米。 (已知：能溶于溶液)其工艺流程如下： 请回答下列问题： (1)步骤①中发生的离子反应方程式为 。 (2)滤渣B的主要成分是 (填化学式)。 (3)检验滤液C中含有的方法是 。 (4)试剂a是 (填化学式)，步骤③中反应的离子方程式为 。 (5)浊液E转化为沉淀F的实验现象是白色沉淀迅速变为灰绿色沉淀，最终变为红褐色沉淀，请写出其转化的反应方程式 ，试剂b除了可以选用氧气还能选择 (填化学式)。 【答案】(1) (2)和 (3)向滤液C中加入溶液，若生成蓝色沉淀，证明含有 (4) 铁粉 (5) 或 【分析】粉煤灰(主要成分是、、、等)中加入过量溶液，其中可与溶液反应，生成,与反应生成，滤液A中含有和，滤渣B中含有和，在滤渣中加入过量的稀盐酸，反应后滤液C中存在和，加入试剂a后再加入过量的溶液，得到了浊液E，浊液E为白色沉淀，可知滤液D中为，可知试剂a为还原剂，为了不引入新杂质，可选择粉，浊液E()可被氧化剂氧化得到，试剂b为氧化剂，可选择或，最终滤液D可和沉淀F结合生成纳米。 【详解】（1）由分析可知可与溶液反应，生成，反应的离子方程式为； （2）由分析可知和可与溶液反应，而和不与溶液反应，故滤渣B的主要成分为和； （3）滤液C中存在和，向滤液C中加入溶液，若生成蓝色沉淀，证明含有； （4）由分析知滤液D中为，可知试剂a为还原剂，将滤液C中的还原为，为了不引入新杂质，可选择粉，即试剂a为铁粉；步骤③的离子方程式为； （5）浊液E为白色沉淀，被空气中的氧气氧化，颜色由白色迅速变为灰绿色，最终变为红褐色的，反应的方程式为；浊液E()可被氧化剂氧化得到，试剂b为氧化剂，为了不引入新的杂质，可选择或。 / 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 $ 第一节 铁及其化合物 题型01 铁的性质 题型02 铁的氧化物的性质 题型03 铁的氢氧化物的制备 题型04 铁的氢氧化物的性质 题型05 铁盐、亚铁盐的性质和检验 题型06 Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化 题型07 铁及其化合物之间的价类二维图 题型08 工艺流程中的铁及其化合物 题型01 铁的性质 1．铁元素的存在 铁元素在地壳中的含量仅次于____、____和____，居第____位，主要以____价和____价化合物形式存在。 2．铁单质的性质 (1)物理性质：银白色金属，导电、导热性好，有延展性，能被磁铁吸引。 (2)化学性质(写出反应的化学方程式) ①与Cl2反应：________________。 ②与S反应：________________。 ③与稀H2SO4反应：________________。 ④与CuSO4溶液反应：________________。 结论：Fe在反应中作____剂，遇到较强的____剂(如Cl2等)生成____价铁的化合物，遇到较弱的____剂(如稀硫酸、S等)生成____价铁的化合物。 (3)铁与水蒸气反应的实验探究 铁不能与冷水、热水反应，但红热的铁能与水蒸气发生反应，化学方程式为________________。 【典例1】（24-25高一上·广东广州·期末）下列叙述正确的是 A．红热的铁与水蒸气反应，有红色固体生成 B．将钠粒投入水中，钠在水面游动，溶液变红色 C．将打磨过的铝片放入NaOH溶液中，一段时间后才产生气泡 D．向盛有4mLKI溶液的试管中加入1mL溴水，振荡后溶液变成棕黄色 【变式1-1】（25-26高一上·广东·月考）下列有关离子方程式书写正确的是 A．铁粉与稀盐酸的反应： B．将硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液混合： C．向溶液中滴入溶液： D．与水反应： 【变式1-2】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1-3】实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气的反应。下列说法错误的是 A．酒精灯点燃的顺序：先①后② B．用火柴点燃肥皂泡检验生成的 C．反应为 D．由此可知炽热的铁水注入模具之前，模具须干燥 题型02 铁的氧化物的性质 铁的氧化物的性质对比 名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 — 铁红 磁性氧化铁 颜色及状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 氧化物类别 碱性氧化物 碱性氧化物 复杂氧化物 与盐酸反应的离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O 【典例2】（25-26高一上·广东江门·月考）下列物质在给定条件下的转化均能实现的是 A． B．溶液 C． D．溶液 【变式2-1】（24-25高一上·广东湛江·阶段练习）“光荣属于劳动者，幸福属于劳动者”。下列劳动项目与所述化学知识没有关联的是 选项 劳动项目 化学知识 A 可用于游泳池消毒 有强氧化性 B 利用半透膜进行血液透析可清除代谢废物 不同粒径的微粒透过半透膜时可以实现选择性分离 C 可用作呼吸面具的供氧剂 能与、反应生成 D 赤铁矿是中国传统红色颜料的重要来源 可与酸反应 A．A B．B C．C D．D 【变式2-2】（24-25高一上·广东惠州·期末）化学与生活密切相关，下列说法正确的是 A．烟花呈现的各种色彩是由于锂、钠、钾等单质燃烧呈现的 B．维生素C具有还原性，可用作食品抗氧化剂 C．Fe3O4俗称铁红，常用作涂料的红色颜料 D．Cl2用于自来水的杀菌消毒是由于其具有强氧化性 【变式2-3】（24-25高一上·广东惠州·期末）近年我国在科技领域不断取得新成就，下列说法不正确的是 A．长征火箭使用的液氢燃料是常用的还原剂 B．北京冬奥会部分场馆用作制冷剂的干冰属于酸性氧化物 C．火星全球影像彩图显示了火星表土颜色，表土中赤铁矿主要成分为FeO D．“蛟龙”号载人器的外壳是超高压的钛合金，其硬度比金属钛大 题型03 铁的氢氧化物的制备 1.铁的氢氧化物的制备 Fe(OH)2 Fe(OH)3 操作 现象 产生白色絮状沉淀，迅速变为_________，最终变为________ 生成________ 化学方程式 ________________________, ________________________ ________________________ 实验 结论 均可由对应的可溶性盐与碱溶液反应制得；在空气中Fe(OH)2极易被氧化为Fe(OH)3，制备Fe(OH)2前尽可能使用不含氧气的溶液 2．Fe(OH)2制备的改进 Fe(OH)2具有强的还原性，极易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3，因此实验室在制备Fe(OH)2时，要注意隔绝空气。常采取以下方法： 方法一：有机覆盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如右图所示 方法二：还原性气体保护法 用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如右图所示 【典例3】（24-25高一上·广东湛江·阶段练习）下列各图示中能较长时间看到白色沉淀的是 A．①②③ B．②③④ C．①②③④ D．①②④ 【变式3-1】（24-25高一上·广东珠海·期中）利用饱和溶液与，反应制得的胶体的胶团结构如图所示，下列说法正确的是 A．胶体带正电荷 B．溶液、胶体与沉淀的本质区别是有没有丁达尔效应 C．在U形管中注入胶体，插入石墨电极通电（U形管上方用少量导电液使电极与胶体分开，避免胶体粒子与电极直接接触），一极周围颜色加深 D．利用半透膜渗析、丁达尔效应等方法均能够区分溶液和胶体 【变式3-2】一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示。下列说法错误的是 A．配制FeSO4溶液时需加入铁粉 B．实验时先注入稀硫酸，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液 C．装置N的作用是液封，并判断装置M中的空气是否排尽 D．用铁粉代替Na2CO3粉末，也能排尽空气 【变式3-3】如图是某实验小组设计的制备的一种装置，使用的试剂有、稀硫酸、溶液。下列说法正确的是 A．实验前装置中装有氢氧化钠溶液，装置中是稀硫酸 B．实验时先关闭打开，一段时间后再关闭打开 C．装置的作用是液封，防止外界空气进入装置中 D．反应一段时间后，可在装置中观察到白色沉淀 题型04 铁的氢氧化物的性质 铁的氢氧化物的化学性质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 颜色、状态 白色固体 红褐色固体 溶解性 不溶于水 不溶于水 与H＋反应的离子方程式 ________________ ________________ 稳定性 不稳定，易被O2氧化成红褐色的Fe(OH)3 不稳定、受热易分解：________________ 【典例4】（24-25高一上·广东惠州·期末）下列陈述Ⅰ和Ⅱ均正确且具有因果关系的是 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ A 久置空气中的漂白粉遇盐酸产生CO2 漂白粉的有效成分是CaCO3 B 利用含铝粉和氢氧化钠的“疏通剂”疏通管道 铝粉与NaOH溶液反应产生H2 C 将Na2O2加入酚酞溶液，最终溶液变为红色 Na2O2与水反应生成NaOH D Fe(OH)2露置在空气中变色 Fe(OH)2分解生成FeO和H2O A．A B．B C．C D．D 【变式4-1】（24-25高一上·广东江门·期末）通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是 选项 操作、现象 解释 A 水蒸气与铁粉高温下反应生成黑色固体 反应生成了FeO B 生铁长时间放置于潮湿的空气中，表面出现红棕色的斑点 红棕色的斑点的主要成分是 C 向盐酸中加入少量铁粉，铁粉溶解 Fe被氧化为 D 新制露置于空气中，最终变成了红褐色沉淀 被氧化成 A．A B．B C．C D．D 【变式4-2】（24-25高一上·广东广州·期中）以下物质间的转化，不能通过一步反应实现的是 A．S→SO3→H2SO4 B．Fe(OH)3→Fe2O3→Fe C．Cu→CuCl2→Cu(OH)2 D．Na→Na2O2→Na2CO3 【变式4-3】在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。下列关于该反应的叙述不正确的是 A．生成物为氢氧化铁 B．该反应是化合反应 C．该反应是氧化还原反应 D．氢氧化亚铁作氧化剂 题型05 铁盐、亚铁盐的性质和检验 1．常见的铁盐有Fe2(SO4)3、FeCl3等，在溶液中为________色，由Fe3＋的化合价可知铁盐具有氧化性。 2．常见的亚铁盐有FeSO4、FeCl2等，在溶液中为________色，由Fe2＋的化合价可知亚铁盐既有________性，又有________性。 3．只含Fe2＋或Fe3＋的溶液的检验 (1)直接观察法 (2)加NaOH溶液沉淀法 (3)加KSCN溶液显色法 [注意]　Fe3＋与SCN－作用后的“溶液”显红色，并不是生成沉淀。 (4)强氧化剂法 [注意]　(1)加KSCN溶液前，不能加氧化性试剂，防止Fe2＋被氧化，如H2O2、NO(H＋)等。 (2)氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液，因为酸性KMnO4溶液本身显紫红色，对Fe(SCN)3的红色有干扰。 (3)用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋时，注意阴离子Cl－的干扰。 4．同时含有Fe2＋和Fe3＋的溶液的检验 Fe2＋对检验Fe3＋无干扰，可以滴加KSCN溶液检验Fe3＋；Fe3＋对检验Fe2＋有干扰，不能先氧化再加KSCN溶液检验Fe2＋，通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去说明含有Fe2＋。 [注意]　Fe2＋与K3[Fe(CN)6]溶液反应产生蓝色沉淀，所以可以用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2＋的存在(尤其是Fe3＋溶液中是否含Fe2＋)。 【典例5】（25-26高一上·广东广州·月考）常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量存在的是 A．加金属钠放出大量气体溶液： B．滴加石蕊溶液显红色的溶液： C．含有的酸性溶液中： D．无色透明溶液： 【变式5-1】（24-25高一上·广东广州·期末）劳动创造美好生活。下列劳动项目对应的化学知识解释不正确的是 选项 劳动项目 化学知识 A 兴趣活动：新榨果汁提取液可使酸性KMnO4溶液褪色 果汁中含有还原性物质 B 生活探究：用KSCN溶液检验菠菜中是否含有铁元素 含Fe2+的溶液遇SCN-变为红色 C 家庭卫生：用“管道通”(含烧碱和铝粒)清通管道 使用过程中产生大量气体 D 日常洗衣：为增强漂白粉的漂白效果，加入适量白醋 醋酸酸性大于次氯酸 A．A B．B C．C D．D 【变式5-2】（24-25高一上·广东佛山·开学考试）柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种补血剂，易溶于水，难溶于乙醇。某兴趣小组在实验室研究制备柠檬酸亚铁。 Ⅰ．制碳酸亚铁 用预处理后的硫铁矿烧渣(主要成分Fe2O3，含少量不溶性杂质)制备碳酸亚铁的流程如图： 已知：a．Na2CO3溶液呈碱性；b．FeSO4在碱性条件下生成Fe(OH)2沉淀。 (1)“酸浸”时，为提高铁元素的浸出率，可采取的措施是 (任写一条)。 (2)“还原”时，加入铁粉，溶液由黄色变为浅绿色，同时有无色气体生成。“酸浸”所得溶液中含有的阳离子是 (填离子符号)。“还原”中，化合价降低的元素是 。 (3)“操作X”可除去过量铁粉和不溶性杂质。“操作X”的名称是 。 (4)“沉铁”时，反应原理为。 ①实验时需将Na2CO3溶液滴入FeSO4溶液中，而不能反向滴加，其原因是 。 ②待FeSO4完全反应后，过滤，洗涤。洗涤前，FeCO3沉淀表面吸附的主要杂质是 (填化学式)。 Ⅱ．制柠檬酸亚铁 (5)用如图所示装置制备柠檬酸亚铁： 步骤1：FeCO3固体、少量铁粉及足量柠檬酸(C6H8O7)溶液如图装置中充分反应； 步骤2：所得溶液加热浓缩，加适量乙醇，静置，过滤，洗涤，干燥，得FeC6H6O7晶体。 ①制备原理为，物质X是 (填化学式)。 ②“步骤2”中，加入无水乙醇的目的是 。 ③实验所得柠檬酸亚铁的质量大于根据原理计算所得的质量，原因是 。 【变式5-3】（24-25高一上·广东广州·期末）铁盐和亚铁盐在一定条件下可以相互转化。 (1)溶液可用于除去烟气中的。某兴趣小组用晶体配制溶液，1h后发现溶液变黄。 ①取少量黄色溶液，滴入几滴 溶液后观察到溶液变 ，说明原溶液中有。 ②取黄色溶液加入铁粉振荡后，溶液变为浅绿色，反应的离子方程式为 。 ③溶液除去时，主要物质的转化如下图所示。下列说法不正确的是 (填标号)。 A．过程Ⅰ中被氧化 B．过程Ⅱ的反应中 C．烟气中的最终转化成 D．吸收后溶液中的离子只有、和 (2)工业上会用硫酸渣和含氯废气制备聚合氯化铁。硫酸渣是硫酸生产中的固体废料，主要含有、、等；含氯废气是海绵钛冶炼时产生的和HCl的混合气。实验室模拟该生产过程如下图所示。 已知：是难溶于水的酸性氧化物。 ①吸收过程中硫酸渣浆液中的FeO全部转化为，写出相关反应的离子方程式： 、 。 ②“制备”时生成聚合氯化铁的反应的化学方程式是 。 ③由图可知，其他条件相同时，硫酸渣浆液中水和硫酸渣的质量比为3：1和5：1时，铁元素利用率均较高。实际生产中选择了3：1，试分析其原因： 。 题型06 Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化 1．Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化：“铁三角” 2．“铁三角”转化关系的应用 (1)含Fe2＋、Fe3＋的分离、除杂方法(括号内为杂质) ①FeCl3溶液(FeCl2)：加足量氯水或通入足量Cl2。 ②FeCl2溶液(FeCl3)：加足量铁粉，充分反应后过滤。 ③FeSO4溶液(CuSO4)：加足量铁粉，充分反应后过滤。 ④除去废水中Fe2＋，先将废水中的Fe2＋氧化为Fe3＋(如通入Cl2或加入H2O2)，再调节溶液的pH，使Fe3＋转化为红褐色的Fe(OH)3沉淀过滤除去。 (2)离子的共存问题 ①Fe3＋与I－、S2－等还原性离子不能大量共存。 ②Fe2＋与MnO(H＋)、NO(H＋)、ClO－等氧化性离子不能大量共存。 【典例6】（24-25高一上·广东深圳·阶段练习）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 【变式6-1】（24-25高一上·广东茂名·期末）如表所列物质不能按如图关系(“→”表示一步完成)相互转化的是 选项 A B C D X Na Cl2 Fe Al Y Na2O HClO FeCl3 Al2O3 Z NaCl HCl FeCl2 Al(OH)3 A．A B．B C．C D．D 【变式6-2】（24-25高一上·广东·期中）下列物质不能一步实现如图转化的是 选项 X Y Z A C B C D A．A B．B C．C D．D 【变式6-3】（24-25高一上·广东佛山·阶段练习）下列各组物质中，不满足如图一步转化关系的选项是 X Y Z A B C D A．A B．B C．C D．D 题型07 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7】（24-25高一上·广东·期末）部分含铁物质的分类与相应化合价的关系如图所示。下列推断不合理的是 A．通过化合反应和复分解反应均能直接得到e B．b和g均为碱性氧化物 C．a在氧气中燃烧生成g D．存在c→d→e→f→c的转化关系 【变式7-1】（24-25高一上·广东清远·阶段练习）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。如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．是一种黑色粉末，在空气中受热发生转化② B．溶液与溶液在酸性条件下反应，可实现转化⑦ C．由转化⑤可预测：高铁酸盐具有强还原性 D．加热Fe(OH)3发生转化⑥，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OH)3 【变式7-2】（24-25高一上·广东·阶段练习）部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是 A．通过化合反应和复分解反应均能直接得到 d B．a→f→g→d的每步转化均可一步实现 C．h具有强氧化性，在日常生活中可用于生活用水的消毒与净化 D．可将g加入浓碱液中制得 d的胶体 【变式7-3】（24-25高一上·广东梅州·期末）部分含铁物质的分类与相应化合价关系如下图甲所示。下列推断不合理的是 A．X在高温下可与H2O(g)反应生成Z B．N在空气中不稳定，利用图乙装置制取N并可减缓其被氧化 C．可存在P→M→Z→P的循环转化关系 D．若P为盐酸盐，可将其饱和溶液逐滴滴入沸水中制备Fe(OH)3胶体 题型08 工艺流程题中的铁及其化合物 化工流程题中经常涉及阳离子的分离与除杂，若其他金属阳离子中混有Fe2＋、Fe3＋，一般选择合适氧化剂，将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后调节溶液的pH，使Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去。 具体方法如下： (1)除去Zn2＋(或Cu2＋、或Mg2＋)中混有的Fe3＋的方法。 向混合溶液中加入ZnO、ZnCO3、Zn(OH)2[或CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3][或MgO、MgCO3、Mg(OH)2]中的一种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除杂。 (2)除去Zn2＋(或Cu2＋、Mg2＋)中混有的Fe2＋的方法。 先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。 【典例8】（24-25高一上·广东广州·期末）利用废旧镀锌铁皮制备Fe3O4胶体粒子的流程图如下，已知：溶于强碱时生成可溶于水的。下列有关说法正确的是 A．用溶液处理废旧镀锌铁皮，主要目的是为处理上面的油污 B．“酸溶”的离子方程式为 C．“氧化”后溶液中存在的离子主要有、、、 D．最后一步反应中，通入的目的是部分还原+3价铁 【变式8-1】（24-25高一上·广东梅州·阶段练习）人们常用溶液腐蚀覆在绝缘板上的铜箔制造印刷电路板。为了从腐蚀废液中回收铜并重新获得溶液，可以采用下列步骤： 下列说法中正确的是 A．腐蚀铜电路板的反应为： B．③的物质只有Cu C．④的物质为稀硫酸 D．⑥的物质可用 【变式8-2】（24-25高一上·广东清远·阶段练习）实验室用废弃铁泥(主要成分是，含少量)制备的流程如图所示。下列有关说法不正确的是 A．“还原”的目的主要是将还原为 B．将在空气中煅烧后可制得 C．“除杂”这一步的操作为过滤 D．滤渣的主要成分是 【变式8-3】（24-25高一上·广东江门·阶段练习）粉煤灰是指从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。以粉煤灰(主要成分是、、、等)为原料，制备纳米。 (已知：能溶于溶液)其工艺流程如下： 请回答下列问题： (1)步骤①中发生的离子反应方程式为 。 (2)滤渣B的主要成分是 (填化学式)。 (3)检验滤液C中含有的方法是 。 (4)试剂a是 (填化学式)，步骤③中反应的离子方程式为 。 (5)浊液E转化为沉淀F的实验现象是白色沉淀迅速变为灰绿色沉淀，最终变为红褐色沉淀，请写出其转化的反应方程式 ，试剂b除了可以选用氧气还能选择 (填化学式)。 / 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 $