第一节 铁及其化合物（举一反三专项训练，江苏专用） 【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 铁的原子结构及其性质 题型02 铁的氧化物的性质 题型03 铁的氢氧化物的性质及其制备 题型04 铁盐、亚铁盐的性质 题型05 Fe3+和Fe2+的检验 题型06 铁及其化合物之间的价类二维图 题型07 工艺流程题中铁及其化合物 题型08 守恒法在有关铁及其化合物计算中的应用 题型01 铁的原子结构及其性质 1.铁原子的结构示意图 2.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。 3.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。 ⑤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。 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。 【典例1】（24-25高一下·江苏苏州·期中）在冶金行业中通常把铁称为“黑色金属”。下列说法正确的是 A．纯铁块呈黑色 B．生铁是铁矿石经热分解法冶炼而得的 C．铁制容器能贮存浓硝酸 D．铁用作避雷针是利用了铁的导热性 【变式1-1】（24-25高一下·江苏扬州·期中）下列说法不正确的是 A．铝热反应可冶炼钒、铬等熔点高的金属 B．生铁的熔点比纯铁的熔点低 C．实验室保存硫酸亚铁溶液时需加少量铁粉 D．常温下铁罐用来盛放浓硝酸，说明Fe与冷的浓硝酸不反应 【变式1-2】（23-24高一下·江苏·期中）常温下，下列物质可以用铁制容器盛装的是 A．硫酸铜溶液 B．浓硝酸 C．稀盐酸 D．稀硫酸 【变式1-3】（24-25高一上·江苏常州·期中）纳米铁粉(粒子直径为几十纳米的铁粉)对电磁波有特殊的吸收作用，可作为使用高性能毫米波的隐形材料，下列说法错误的是 A．纳米铁粉与少量的氯气反应生成FeCl2 B．纳米铁粉具有较强的吸氧能力，可用作食品抗氧化剂 C．纳米铁粉分散在空气中形成的分散系能产生丁达尔效应 D．纳米铁粉能被磁铁吸引 题型02 铁的氧化物的性质及其制备 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】（23-24高一下·江苏常州·期中）从炼钢粉尘(主要含、和)中提取锌的流程如下： 已知：“盐浸”使用的浸液为一定配比的氨水和的混合溶液；其中溶液呈酸性。盐浸过程中转化为，并有少量和浸出。下列说法不正确的是 A．“盐浸”过程若浸液下降，需补充 B．“氧化”过程分离得到滤渣的主要成分为 C．“沉锌”时发生的反应为 D．“沉锌”时应合理控制用量，以便滤液循环使用 【变式2-1】（24-25高一下·江苏淮安·期中）和FeO的热化学循环可以利用太阳能，其转化关系如图所示。 已知：反应可用来检验。下列叙述错误的是 A．分析过程I和Ⅱ，是该循环过程中的催化剂 B．过程Ⅱ的化学方程式为 C．用盐酸、溶液检验和FeO混合物中的FeO D．可利用该循环过程降低环境中的含量，减缓温室效应 【变式2-2】（22-23高一上·江苏海安·期中）用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和Fe)制备纳米(平均直径25nm)的流程示意图如下：    下列叙述错误的是 A．步骤①中，生成车间要禁止烟火 B．步骤②中，主要反应的离子方程式是 C．步骤④中应该过量 D．步骤⑤中，为验证得到固体是纳米态粒子，可将其形成分散系，做丁达尔效应实验 【变式2-3】（24-25高一下·江苏无锡·期中）铁红常用于油漆、橡胶等工业。用废铁皮制取铁红的某工艺流程示意图如图： 下列说法错误的是 A．操作X是过滤，需要用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯等 B．反应I的离子方程式为 C．反应II后的溶液中大量存在的离子有：、、、 D．可用KSCN溶液来检验反应I后的溶液中是否存在 题型03 铁的氢氧化物的性质及其制备 1.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 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 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 3．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高一下·江苏苏州·期中）某化学实验小组拟用铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液和如图所示的装置来制备氢氧化亚铁，下列说法不正确的是 A．装置甲中放入铁粉、稀硫酸，装置乙中盛放氢氧化钠溶液 B．装置甲中铁粉应稍过量，以防止被氧化 C．实验开始阶段，应把弹簧夹和都打开 D．一段时间后，关闭弹簧夹和，在乙中生成大量白色絮状沉淀 【变式3-1】（23-24高一上·江苏·期中）下列关于铁及其化合物的说法中正确的是 A．自然界中不存在游离态的铁 B．红热的Fe能与水蒸气发生反应，生成和 C．图中的实验现象：生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，过一段时间后还会有红褐色物质生成 D．受热分解生成的，俗称磁性氧化铁 【变式3-2】（23-24高一上·江苏南通·期中）在氩气气氛下，向KOH溶液中逐滴加入一定量的FeCl2溶液并持续搅拌，100℃下回流3h，得到成分为Fe和Fe3O4的黑色沉淀。将其过滤分离后，依次用沸水和乙醇洗涤，干燥后焙烧3h可得Fe/Fe3O4复合物产品。实验室制备Fe/Fe3O4复合物的部分装置如图所示。下列有关说法不正确的是 A．盛装 FeCl2溶液的恒压滴液漏斗可用于平衡气压，使液体顺利流下 B．若制备时将氩气换为空气，可以提高Fe/Fe3O4复合物产品的产率 C．用乙醇洗涤的目的是除去晶体表面水分，便于快速干燥 D．生成黑色沉淀的离子方程式为： 【变式3-3】（22-23高一上·江苏南通·期中）下列有关实验操作能达到实验目的的是 A．用如图装置制备 B．用稀H2SO4清洗做完焰色试验的铂丝 C．用饱和Na2CO3溶液除去CO2气体中混有的少量HCl D．用丁达尔效应鉴别NaCl溶液和溶液 题型04 铁盐、亚铁盐的性质 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。 【典例4】（24-25高一上·江苏南通·期中）溶液催化脱除烟气中的反应原理如图所示。下列说法正确的是 A．“反应Ⅰ”中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 B．“反应Ⅱ”的离子方程式为 C．反应一段时间后，溶液中保持不变 D．反应每脱除转移电子的物质的量为 【变式4-1】（23-24高一下·江苏常州·期中）铁铵矾[]常用于制备高铁酸盐。下列反应的离子方程式正确的是 A．铁铵矾溶液与氨水混合反应： B．向铁铵矾溶液中加入过量溶液： C．向铁铵溶液中滴加溶液： D．在强碱溶液中，铁铵矾与次氯酸钠反应生成： 【变式4-2】（23-24高一下·江苏盐城·期中）高铁酸钠)是一种新型绿色消毒剂。利用废金属屑(含有及少量)制备流程如下。下列说法不正确的是 A．滤液I主要成分为 B．步骤②中，试剂为适当过量的稀 C．系列操作Ⅲ包含蒸发结晶 D．步骤④可能涉及的反应： 【变式4-3】（24-25高一下·江苏扬州·期中）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 题型05 Fe3+和Fe2+的检验 1．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。 2．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】（24-25高一下·江苏苏州·期中）为探究某食品包装袋内一小包脱氧剂中的还原铁粉是否变质，取少量样品溶于盐酸，再进行下列实验，下列结论正确的是 A．若滴加KSCN溶液，溶液未变红，说明铁粉没有变质 B．若加入铜粉，充分反应后溶液变为蓝色，说明铁粉已经变质 C．若依次滴加氯水、KSCN溶液，溶液变红，说明铁粉部分变质 D．若滴加KSCN溶液，溶液未变红，再滴加氯水，溶液变红，说明铁粉全部变质 【变式5-1】（23-24高一下·江苏盐城·期中）检验溶液是否变质，可以选用的试剂是 A．KSCN溶液 B．石蕊溶液 C．溶液 D．氯气 【变式5-2】（24-25高一下·江苏·月考）要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+，进行如下实验的最佳顺序为 ①加入足量氯水  ②加入足量溶液  ③加少量入KSCN溶液 A．①③ B．③② C．③① D．①②③ 【变式5-3】（22-23高一下·江苏扬州·期中）根据下列实验操作和现象所得到的结论不正确的是 选项 实验操作和现象 结论 A 向沸水中滴加少量饱和 FeCl3 溶液，得到红褐色液体，用激光笔照射可观察到光亮的“通路” 所得红褐色液体是胶体 B 向 FeCl3 溶液中滴加 KI 溶液，再滴加淀粉溶液，溶液显蓝色 氧化性：Fe3+>I2 C 向酸性 KMnO4 溶液中加入 Fe3O4 粉末，紫色褪去 Fe3O4 中含 Fe(Ⅱ) D 向 Fe(NO3)2 溶液中滴加几滴稀硫酸，再滴加几滴KSCN 溶液，溶液显红色 Fe2+被完全氧化为Fe3+ A．A B．B C．C D．D 题型06 铁及其化合物相互转化 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＋。 4．Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化：“铁三角” 5．“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】（23-24高一下·江苏南京·期中）高铁酸钾(Fe为价)可用作净水剂。碱性条件下可用KClO制备，在水中不稳定，会生成胶体。下列有关铁及其化合物的相关转化，在指定条件下能实现的是 A． B． C． D． 【变式6-1】（23-24高一下·江苏淮安·期中）“价类”二维图体现了元素的分类观、转化观，下图是元素及其化合物的“价类”二维图。下列说法正确的是 A．a到b不可以一步实现 B．实验室保存d的溶液可以加入少量铜粉 C．b为黑色固体 D．d转化为c需要加入还原剂 【变式6-2】（22-23高一下·江苏淮安·期中）铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。下列有关铁及其化合物的说法，正确的是 A．赤铁矿的主要成分是 B．溶液可用来腐蚀电路板 C．除去溶液中的杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤 D．Fe3+与KSCN产生血红色沉淀 【变式6-3】（23-24高一下·江苏扬州·期中）部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示，下列推断错误的是 A．a与硫粉充分加热反应可生成b B．制备c时，应将胶头滴管伸入液面以下 C．c、d在空气中充分加热，均可得到氧化铁 D．b和e的混合溶液中，可先滴加KSCN溶液，再滴加少量新制氯水，证明溶液中含Fe2+ 题型07 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7】（25-26高一上·江苏南通·期中）工业上以铬铁矿渣(主要成分为，含有少量杂质)为原料制的工艺流程如图所示。 已知：中铁元素为+2价，煅烧后生成和 下列说法正确的是 A．“煅烧”时每消耗，则需消耗 B．“水浸”后分离出和MgO的实验操作须用到玻璃棒、容量瓶、烧杯 C．“酸化”时，发生的反应为氧化还原反应 D．“还原”时发生的反应为 【变式7-1】（24-25高一下·江苏苏州·期中）一种利用废旧镀锌铁皮制备磁性Fe3O4纳米粒子的工艺流程如图。 已知：。下列有关说法不正确的是 A．“碱洗”是为了去除废旧镀锌铁皮表面的油污和锌 B．“氧化”时应加入足量的NaClO溶液 C．“加热沉铁”时通入N2是防止空气中的O2对产品造成影响 D．用激光笔照射“加热沉铁”后所得分散系，产生丁达尔效应 【变式7-2】（24-25高一下·江苏常州·期中）纳米材料一直是人们研究的重要课题。实验室采用气相还原法制备纳米级Fe，其流程如图所示。 下列有关说法错误的是 A．高温制备纳米级Fe时，反应前通可以排尽装置内的空气，也可作保护气 B．固体加热脱水的过程需要在HCl气流中进行 C．高温还原后可以选择用磁铁将纳米级铁粉分离出来 D．纳米级Fe粉属于胶体，表面积大，还原性比Zn弱 【变式7-3】（24-25高一下·江苏扬州·期中）实验室用和制备硫酸亚铁铵晶体，硫代乙酰胺溶液和反应制取纳米硫化亚铁(FeS)，反应流程如图： 下列有关说法不正确的是 A．m、n存在关系式： B．“反应1”条件下，硫酸亚铁铵晶体的溶解度小于与 C．“反应2”需在一定pH条件下进行，酸性过强或碱性过强均不利于FeS的生成 D．若分别用和与铁粉反应制取等质量的FeS，理论上消耗和的质量比为1：4 题型08 守恒法在有关铁及其化合物计算中的应用 第一步：守恒法在铁及其化合物计算中的应用，主要体现在以下几个方面： 1. 元素守恒（质量守恒） 原理：反应前后，元素的质量不变。 应用：适用于涉及铁元素在不同化合物之间转化的计算。 2. 电子守恒 原理：在氧化还原反应中，氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数。 应用：适用于涉及铁元素价态变化的氧化还原反应计算。 3. 电荷守恒 原理：在电解质溶液中，正电荷总数等于负电荷总数。 应用：适用于涉及铁及其化合物在溶液中反应的计算，特别是当溶液中存在多种离子时。 第二步：提炼守恒法应用的解题步骤 1. 审题：明确反应过程，找出关键反应物和生成物。 2. 确定守恒类型：根据题目特点，判断适用哪种守恒原理（元素守恒、电子守恒或电荷守恒）。 3. 建立守恒关系：根据确定的守恒类型，列出反应前后守恒量的数学表达式。 4. 求解：解方程，得出答案。 第三步：总结守恒法应用的注意事项 元素守恒：注意铁元素在不同化合物中的存在形式，确保不遗漏、不重复。 电子守恒：准确判断铁元素的价态变化，以及氧化剂、还原剂的电子转移情况。 电荷守恒：注意溶液中所有离子的电荷，确保不遗漏任何离子。 通过以上步骤，可以系统地掌握守恒法在铁及其化合物计算中的应用方法。 【典例8】（24-25高一上·江苏泰州·月考）向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100mL1mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL(标准状况下)的气体。所得溶液中加入KSCN溶液无红色出现，混合物中铁元素的质量分数为 A．81.4% B．77.8% C．68.6% D．无法计算 【变式8-1】（23-24高一下·江苏苏州·期中）某研究性学习小组进行某补血剂中铁元素(价)含量测定的实验，其流程如下： 下列说法不正确的是 A．向过滤后的滤液中滴加溶液，溶液可能呈红色 B．可以用替代上述流程中的氯水 C．红褐色悬浊液经过滤、洗涤、干燥，得到氧化铁固体 D．每片补血剂中铁元素的质量为 【变式8-2】（22-23高一下·江苏苏州·期中）向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列说法不正确的是    A．OA段产生的是NO，BC段产生 B．原混合酸中物质的量浓度为 C．A点溶液中的溶质为和 D．原混合酸中物质的量浓度为 【变式8-3】（22-23高一下·江苏连云港·期中）铁在冷的稀硝酸中反应的主要还原产物为NO，而在热的稀硝酸中反应其主要还原产物为，当溶液更稀主要还原产物为，现向一定量的冷的稀硝酸中逐渐加入铁，如图为反应液中的浓度与产生的气体量随铁的物质的量的变化情况(假设在任一气体产生曲线段内只有一种还原产物)，下列有关说法不正确的是(已知：) A．若oa段与ab段铁的物质的量相等，则这两段所产生的气体的物质的量之比为2：1 B．bc段发生反应的离子方程式为： C．反应到达c点时，溶液中主要阳离子是 D．若反应到达d点时反应完全结束，c、d两点对应的铁的物质的量之比为2：3 / 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 铁的原子结构及其性质 题型02 铁的氧化物的性质 题型03 铁的氢氧化物的性质及其制备 题型04 铁盐、亚铁盐的性质 题型05 Fe3+和Fe2+的检验 题型06 铁及其化合物之间的价类二维图 题型07 工艺流程题中铁及其化合物 题型08 守恒法在有关铁及其化合物计算中的应用 题型01 铁的原子结构及其性质 1.铁原子的结构示意图 2.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。 3.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。 ⑤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。 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。 【典例1】（24-25高一下·江苏苏州·期中）在冶金行业中通常把铁称为“黑色金属”。下列说法正确的是 A．纯铁块呈黑色 B．生铁是铁矿石经热分解法冶炼而得的 C．铁制容器能贮存浓硝酸 D．铁用作避雷针是利用了铁的导热性 【答案】C 【解析】A．黑色金属，是指铁、锰、铬三种金属的统称，与黑色金属相对的是有色金属。事实上纯净的铁及铬是银白色的，A错误；B．铁矿石与一氧化碳反应冶炼生铁，为热还原法，B错误；C．铁遇冷的浓硝酸会产生钝化现象，所以可以铁制容器贮存浓硝酸，C正确；D．铁可以导电，可用作避雷针，D错误；故选C。 【变式1-1】（24-25高一下·江苏扬州·期中）下列说法不正确的是 A．铝热反应可冶炼钒、铬等熔点高的金属 B．生铁的熔点比纯铁的熔点低 C．实验室保存硫酸亚铁溶液时需加少量铁粉 D．常温下铁罐用来盛放浓硝酸，说明Fe与冷的浓硝酸不反应 【答案】D 【解析】A．铝热反应利用铝的强还原性，在高温下还原金属氧化物，释放大量热量使金属熔化，适合冶炼高熔点金属如钒、铬，A正确；B．生铁是铁碳合金，合金的熔点通常低于纯金属，因此生铁熔点比纯铁低，B正确；C．硫酸亚铁溶液中Fe2+易被氧化，加入铁粉可通过反应Fe + 2Fe3+ =3Fe2+防止氧化，C正确；D．铁在常温下遇浓硝酸会发生钝化（表面生成致密氧化膜）为化学变化，并非“不反应”，D错误；故答案选D。 【变式1-2】（23-24高一下·江苏·期中）常温下，下列物质可以用铁制容器盛装的是 A．硫酸铜溶液 B．浓硝酸 C．稀盐酸 D．稀硫酸 【答案】B 【解析】A．常温下硫酸铜和铁发生置换反应生成硫酸亚铁和Cu，不能用铁制容器盛装，A不符合题意；B．常温下，铁在浓硝酸中发生钝化现象，表面生成一层致密氧化物薄膜阻止反应进行，可以用铁制容器盛装，B符合题意；C．常温下稀盐酸和铁反应生成氯化亚铁和氢气，不能用铁制容器盛装，C不符合题意；D．常温下稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气，不能用铁制容器盛装，D不符合题意；故选B。 【变式1-3】（24-25高一上·江苏常州·期中）纳米铁粉(粒子直径为几十纳米的铁粉)对电磁波有特殊的吸收作用，可作为使用高性能毫米波的隐形材料，下列说法错误的是 A．纳米铁粉与少量的氯气反应生成FeCl2 B．纳米铁粉具有较强的吸氧能力，可用作食品抗氧化剂 C．纳米铁粉分散在空气中形成的分散系能产生丁达尔效应 D．纳米铁粉能被磁铁吸引 【答案】A 【解析】A．纳米铁粉与少量的氯气反应生成FeCl3，故A项错误；B．纳米铁粉具有较强的还原性，能被氧化，可用作抗氧化剂，故B项正确；C．纳米铁粉分散在空气中形成的分散系符合胶体特征，能产生丁达尔效应，故C项正确；D．磁铁能吸引铁粉，则纳米铁粉也能被磁铁吸引，故D项正确；答案选A。 题型02 铁的氧化物的性质及其制备 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】（23-24高一下·江苏常州·期中）从炼钢粉尘(主要含、和)中提取锌的流程如下： 已知：“盐浸”使用的浸液为一定配比的氨水和的混合溶液；其中溶液呈酸性。盐浸过程中转化为，并有少量和浸出。下列说法不正确的是 A．“盐浸”过程若浸液下降，需补充 B．“氧化”过程分离得到滤渣的主要成分为 C．“沉锌”时发生的反应为 D．“沉锌”时应合理控制用量，以便滤液循环使用 【答案】B 【分析】“盐浸”过程ZnO转化为，发生反应，根据题中信息可知，Fe2O3、Fe3O4只有少量溶解，通入空气氧化后Fe2+和Fe3+转化为Fe(OH)3；“沉锌”过程发生反应为：，经洗涤干燥后得到产物ZnS及滤液。 【解析】A．由分析可知，“盐浸”过程中消耗氨气，浸液pH下降，需补充，故A正确；B．由分析可知，“滤渣”的主要成分为Fe3O4和Fe2O3，只含少量的Fe(OH)3，故B错误；C．由分子可知，“沉锌”过程发生反应：，故C正确；D．沉锌”过程中应合理控制用量，得到的“滤液”中含NH4Cl，可循环利用，故D正确；故选B。 【变式2-1】（24-25高一下·江苏淮安·期中）和FeO的热化学循环可以利用太阳能，其转化关系如图所示。 已知：反应可用来检验。下列叙述错误的是 A．分析过程I和Ⅱ，是该循环过程中的催化剂 B．过程Ⅱ的化学方程式为 C．用盐酸、溶液检验和FeO混合物中的FeO D．可利用该循环过程降低环境中的含量，减缓温室效应 【答案】C 【分析】上述循环中，促进分解的关键物质是活性FeO，它也是中间产物，在太阳能作用下分解产生FeO，总反应分两步，先发生反应I，后发生反应Ⅱ，在反应I中参与反应，在反应Ⅱ中生成，故作总反应的催化剂，据此回答。 【解析】A．由分析知，是该循环过程中的催化剂，A正确；B．根据图示和分析，由元素守恒可知，过程Ⅱ的化学方程式为，B正确；C．和FeO溶于盐酸，发生的反应有、， 中也含+2价铁，无法检验混合物中的FeO，C错误；D．上述循环的总反应为，从绿色化学角度分析，该循环过程利用了太阳能，实现了的减排，并生成高附加值的活性炭，D正确； 故选C。 【变式2-2】（22-23高一上·江苏海安·期中）用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和Fe)制备纳米(平均直径25nm)的流程示意图如下：    下列叙述错误的是 A．步骤①中，生成车间要禁止烟火 B．步骤②中，主要反应的离子方程式是 C．步骤④中应该过量 D．步骤⑤中，为验证得到固体是纳米态粒子，可将其形成分散系，做丁达尔效应实验 【答案】C 【分析】铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和Fe)与稀盐酸反应得到的滤液A的溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的盐酸，加入铁粉还原铁离子：2Fe3++Fe=3Fe2+，过滤，分离出过量的铁，滤液B的溶质为氯化亚铁，加入氢氧化钠溶液，生成Fe(OH)2浑浊液，向浑浊液中加入双氧水氧化生成 Fe(OH)3，在与氯化亚铁加热搅拌发生反应生成Fe3O4，过滤、洗涤、干燥得产品Fe3O4，据此分析解答。 【解析】A．步骤①中铁与盐酸会反应放出氢气，因此生成车间要禁止烟火，故A正确；B．滤液A中溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的稀盐酸，加入铁粉还原铁离子和除去过量的盐酸：2Fe3++Fe=3Fe2+，故B正确；C．步骤④中，过量的在步骤⑤中会继续氧化+2价的铁，因此步骤④中不能过量，故C错误；D．纳米态Fe3O4的平均直径25nm，形成的分散系属于胶体，可以通过做丁达尔效应实验验证，故D正确；故选C。 【变式2-3】（24-25高一下·江苏无锡·期中）铁红常用于油漆、橡胶等工业。用废铁皮制取铁红的某工艺流程示意图如图： 下列说法错误的是 A．操作X是过滤，需要用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯等 B．反应I的离子方程式为 C．反应II后的溶液中大量存在的离子有：、、、 D．可用KSCN溶液来检验反应I后的溶液中是否存在 【答案】B 【分析】本题为工业制备铁红工业流程题，首先用盐酸和硝酸钠溶解废铁皮，随后再加入过量废铁皮将三价铁转化为二价铁，再通入空气将二价铁生成三价铁，用氢氧化钠调节pH得到氢氧化铁，再处理后得到铁红，以此解题。 【解析】A．根据流程可知，操作X后得到沉淀和溶液，故操作X为过滤，需要用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯等，故A正确；B．硝酸有强氧化性，可以将铁氧化为三价铁，则反应I的离子方程式为Fe+4H++=Fe3++2NO↑+2H2O，故B错误；C．反应Ⅱ通入的空气将二价铁氧化为三价铁，再结合反应I可知，反应后大量存在Fe3+、Na+、、Cl-，故C正确；D．Fe3+与KSCN溶液反应呈现血红色，用于检验Fe3+，故D正确；故答案为B。 题型03 铁的氢氧化物的性质及其制备 1.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 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 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 3．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高一下·江苏苏州·期中）某化学实验小组拟用铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液和如图所示的装置来制备氢氧化亚铁，下列说法不正确的是 A．装置甲中放入铁粉、稀硫酸，装置乙中盛放氢氧化钠溶液 B．装置甲中铁粉应稍过量，以防止被氧化 C．实验开始阶段，应把弹簧夹和都打开 D．一段时间后，关闭弹簧夹和，在乙中生成大量白色絮状沉淀 【答案】D 【分析】根据题干信息，利用左图制备硫酸亚铁，用右图装置制备氢氧化亚铁，则甲中药品为：铁粉和稀硫酸，B中为氢氧化钠溶液，结合装置分析可知，实验开始阶段，应把弹簧夹K1和K2都打开，利用反应生成氢气排净装置中的空气，可以收集K2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K1，利用生成的氢气在装置甲中压强增大，把硫酸亚铁溶液压入装置乙的氢氧化钠溶液中，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，据此分析解答。 【解析】A．结合装置分析可知，甲中药品为：铁粉和稀硫酸，乙中为氢氧化钠溶液，A正确；B．根据性质：，则在装置甲中铁粉稍过量时，可以有效防止被氧化，B正确；C．由于和都易被空气氧化，所以实验开始阶段，应把弹簧夹和都打开，利用反应生成氢气排净装置中的空气，C正确；D．要生成时，需要关闭弹簧夹K1，一段时间后生成的氢气使甲中压强增大，把硫酸亚铁溶液压入乙中，反应生成白色沉淀，但不能同时关闭弹簧夹K2，防止装置内压强过大发生爆炸产生危险，D错误；故答案为：D。 【变式3-1】（23-24高一上·江苏·期中）下列关于铁及其化合物的说法中正确的是 A．自然界中不存在游离态的铁 B．红热的Fe能与水蒸气发生反应，生成和 C．图中的实验现象：生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，过一段时间后还会有红褐色物质生成 D．受热分解生成的，俗称磁性氧化铁 【答案】C 【解析】A．来自太空中的陨铁是自然界中的铁单质，属于游离态的铁，A错误；B．红热的Fe能与水蒸气发生反应，生成的是四氧化三铁与氢气，B错误；C．氢氧化钠与硫酸亚铁发生反应生成白色的氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁沉淀易被氧化，最终转化为氢氧化铁，所以生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，过一段时间后还会有红褐色物质生成，C正确；D．受热分解生成的和水，俗称铁红，磁性氧化铁为四氧化三铁，D错误；故选C。 【变式3-2】（23-24高一上·江苏南通·期中）在氩气气氛下，向KOH溶液中逐滴加入一定量的FeCl2溶液并持续搅拌，100℃下回流3h，得到成分为Fe和Fe3O4的黑色沉淀。将其过滤分离后，依次用沸水和乙醇洗涤，干燥后焙烧3h可得Fe/Fe3O4复合物产品。实验室制备Fe/Fe3O4复合物的部分装置如图所示。下列有关说法不正确的是 A．盛装 FeCl2溶液的恒压滴液漏斗可用于平衡气压，使液体顺利流下 B．若制备时将氩气换为空气，可以提高Fe/Fe3O4复合物产品的产率 C．用乙醇洗涤的目的是除去晶体表面水分，便于快速干燥 D．生成黑色沉淀的离子方程式为： 【答案】B 【解析】A．盛装 FeCl2溶液的恒压滴液漏斗使三颈烧瓶与滴液漏斗相通，可用于平衡气压，使液体顺利流下，A正确；B．若制备时将氩气换为空气，O2会将Fe2+及生成的Fe氧化，不利于Fe/Fe3O4复合物产品的生成，B不正确；C．乙醇具有挥发性，用乙醇洗涤晶体后，可洗去晶体表面水分，乙醇自然挥发，便于快速干燥，C正确；D．Fe2+与碱在加热条件下反应，可生成Fe/Fe3O4黑色沉淀，离子方程式为：，D正确；故选B。 【变式3-3】（22-23高一上·江苏南通·期中）下列有关实验操作能达到实验目的的是 A．用如图装置制备 B．用稀H2SO4清洗做完焰色试验的铂丝 C．用饱和Na2CO3溶液除去CO2气体中混有的少量HCl D．用丁达尔效应鉴别NaCl溶液和溶液 【答案】A 【解析】A．易被氧化，煤油能隔绝空气，防止被氧化，故A正确；B．氯化物加热易挥发，用稀盐酸清洗做完焰色试验的铂丝，故B错误；C．用饱和NaHCO3溶液除去CO2气体中混有的少量HCl，故C错误；D．NaCl溶液和溶液都不能产生丁达尔效应，不能用丁达尔效应鉴别NaCl溶液和溶液，故D错误；选A。 题型04 铁盐、亚铁盐的性质 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。 【典例4】（24-25高一上·江苏南通·期中）溶液催化脱除烟气中的反应原理如图所示。下列说法正确的是 A．“反应Ⅰ”中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 B．“反应Ⅱ”的离子方程式为 C．反应一段时间后，溶液中保持不变 D．反应每脱除转移电子的物质的量为 【答案】B 【解析】A．由图可知，反应I的方程式为，该反应中氧气中氧元素化合价降低，氧化剂是氧气，铁元素化合价升高，还原剂是硫酸亚铁，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶4，A错误；B．反应Ⅱ是铁离子和二氧化硫发生氧化还原反应生成二价铁离子和硫酸的过程，反应的离子方程式为，B正确；C．由图示可知，总反应为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，硫酸的浓度会增大，C错误；D．没有标况，不能计算二氧化硫的物质的量，不确定转移电子的量，D错误；故选B。 【变式4-1】（23-24高一下·江苏常州·期中）铁铵矾[]常用于制备高铁酸盐。下列反应的离子方程式正确的是 A．铁铵矾溶液与氨水混合反应： B．向铁铵矾溶液中加入过量溶液： C．向铁铵溶液中滴加溶液： D．在强碱溶液中，铁铵矾与次氯酸钠反应生成： 【答案】C 【解析】A．一水合氨为弱碱，应以化学式表示，则铁铵矾溶液与氨水混合反应：，故A错误；B．向铁铵矾溶液中加入过量溶液：，故B错误；C．Fe3+将S2-氧化为S，Fe3+被还原为Fe2+，离子方程式为：，故C正确；D．在强碱溶液中，铁铵矾与次氯酸钠反应生成，离子方程式为：，故D错误；故选C 【变式4-2】（23-24高一下·江苏盐城·期中）高铁酸钠)是一种新型绿色消毒剂。利用废金属屑(含有及少量)制备流程如下。下列说法不正确的是 A．滤液I主要成分为 B．步骤②中，试剂为适当过量的稀 C．系列操作Ⅲ包含蒸发结晶 D．步骤④可能涉及的反应： 【答案】D 【分析】废金属屑(含有Fe、Cu及少量Fe2O3)中加入少量试剂a为稀硫酸，稀硫酸与氧化铁反应生成硫酸铁，生成的硫酸铁又与铁反应生成FeSO4，铜不与稀硫酸反应，过滤后，滤液Ⅰ为FeSO4溶液，滤渣Ⅰ为Fe、Cu；滤渣Ⅰ中加入足量稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成FeSO4，过滤得到滤渣Ⅱ为固体铜，滤液Ⅱ主要成分为FeSO4，合并滤液Ⅰ和Ⅱ，经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到FeSO4固体，固体中加入过氧化钠700℃条件下可制得Na2FeO4固体。 【解析】A．根据分析，滤液Ⅰ主要成分为FeSO4，A正确；B．步骤②中，加入适当过量的稀H2SO4，将Fe全部转化为FeSO4，B正确；C．合并滤液Ⅰ和Ⅱ得到FeSO4溶液，经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到FeSO4固体，即系列操作Ⅲ包含蒸发结晶，C正确；D．步骤④中，制备高铁酸钠发生反应，D错误；答案选D。 【变式4-3】（24-25高一下·江苏扬州·期中）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 【解析】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。 题型05 Fe3+和Fe2+的检验 1．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。 2．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】（24-25高一下·江苏苏州·期中）为探究某食品包装袋内一小包脱氧剂中的还原铁粉是否变质，取少量样品溶于盐酸，再进行下列实验，下列结论正确的是 A．若滴加KSCN溶液，溶液未变红，说明铁粉没有变质 B．若加入铜粉，充分反应后溶液变为蓝色，说明铁粉已经变质 C．若依次滴加氯水、KSCN溶液，溶液变红，说明铁粉部分变质 D．若滴加KSCN溶液，溶液未变红，再滴加氯水，溶液变红，说明铁粉全部变质 【答案】B 【分析】粉变质生成，盐酸与单质铁反应，反应生成氢气和亚铁离子，还原铁粉溶于稀盐酸时，溶液中含有或二者都有，用溶液检验，具有还原性，能被强氧化剂氧化，实验室采用酸性高锰酸钾溶液或者氯水等氧化，据此分析解答。 【解析】A．若滴加溶液，溶液未变红，说明溶液中无，但是铁粉有可能被已经变质生成，A错误；B．加入铜粉，充分反应后溶液变为蓝色，说明发生了反应：，由于盐酸与铁反应只能生成亚铁，说明铁粉已经变质成了，B正确；C．氯水具有强氧化性，可以把亚铁离子氧化为铁离子，亚铁离子来源可能是铁与盐酸反应，故不能确定是部分氧化还是全部氧化还是没有被氧化，C错误；D．若滴加溶液，溶液未变红，再滴加氯水，溶液变红，说明溶液中不含铁离子，含有亚铁离子，亚铁离子来源可能是铁与盐酸反应，D错误；故选B。 【变式5-1】（23-24高一下·江苏盐城·期中）检验溶液是否变质，可以选用的试剂是 A．KSCN溶液 B．石蕊溶液 C．溶液 D．氯气 【答案】A 【解析】A．如果溶液变质，变质后的物质是FeCl3，Fe3+能和SCN-生成络合物，使溶液呈现血红色现象这一反应是Fe3+的特征反应，所以可以用KSCN溶液，A正确；B．无论氯化亚铁是否变质，都是强酸弱碱盐溶液都显酸性，所以无法用石蕊溶液鉴别，B错误；C．和NaOH溶液反应先生成白色氢氧化亚铁沉淀，但迅速被氧化，颜色变为灰绿色再变成红褐色沉淀氧氢化铁，所以不能检验是否变质，C错误；D．氯气能将亚铁离子氧化为铁离子，故不能用来检验是否变质，D错误；答案选A。 【变式5-2】（24-25高一下·江苏·月考）要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+，进行如下实验的最佳顺序为 ①加入足量氯水  ②加入足量溶液  ③加少量入KSCN溶液 A．①③ B．③② C．③① D．①②③ 【答案】C 【解析】通常用KSCN溶液检验Fe3+，故先向溶液中加入KSCN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，溶液呈血红色，说明溶液中含Fe2+；氧化剂不选用KMnO4溶液的原因是：KMnO4溶液本身有颜色，同时KMnO4会将KSCN氧化影响实验；故证明某溶液中不含有Fe3＋而可能含有Fe2＋，进行实验操作时最佳顺序为③①；故选C。 【变式5-3】（22-23高一下·江苏扬州·期中）根据下列实验操作和现象所得到的结论不正确的是 选项 实验操作和现象 结论 A 向沸水中滴加少量饱和 FeCl3 溶液，得到红褐色液体，用激光笔照射可观察到光亮的“通路” 所得红褐色液体是胶体 B 向 FeCl3 溶液中滴加 KI 溶液，再滴加淀粉溶液，溶液显蓝色 氧化性：Fe3+>I2 C 向酸性 KMnO4 溶液中加入 Fe3O4 粉末，紫色褪去 Fe3O4 中含 Fe(Ⅱ) D 向 Fe(NO3)2 溶液中滴加几滴稀硫酸，再滴加几滴KSCN 溶液，溶液显红色 Fe2+被完全氧化为Fe3+ A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．得到红褐色液体，用激光笔照射可观察到光亮的“通路”， 从而制备得到的是红褐色液体为胶体，故A正确；B．FeCl3 溶液中滴加 KI 溶液，再滴加淀粉溶液，溶液显蓝色，说明生成了单质碘，则铁离子氧化碘离子得到单质，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性分析，氧化性：Fe3+>I2，故B正确；C．向酸性 KMnO4 溶液中加入 Fe3O4 粉末，紫色褪去，说明酸性高锰酸钾被还原，则说明四氧化三铁中含有亚铁离子，故C正确；D．再滴加几滴KSCN 溶液，溶液显红色，只能说明Fe2+被氧化为Fe3+，不能说完全被氧化，故D错误。综上所述，答案为D。 题型06 铁及其化合物相互转化 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＋。 4．Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化：“铁三角” 5．“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】（23-24高一下·江苏南京·期中）高铁酸钾(Fe为价)可用作净水剂。碱性条件下可用KClO制备，在水中不稳定，会生成胶体。下列有关铁及其化合物的相关转化，在指定条件下能实现的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A．铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气不能生成三氧化二铁，A不能实现；B．铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气不能生成氯化铁， B不能实现；C．氢氧化亚铁在空气中加热生成三氧化二铁不能生成氧化亚铁，C不能实现；D．碱性条件下可用KClO氧化制备，在水中不稳定，会生成胶体，铁元素化合价降低只有氧元素化合价能升高生成氧气，D能实现；故选D。 【变式6-1】（23-24高一下·江苏淮安·期中）“价类”二维图体现了元素的分类观、转化观，下图是元素及其化合物的“价类”二维图。下列说法正确的是 A．a到b不可以一步实现 B．实验室保存d的溶液可以加入少量铜粉 C．b为黑色固体 D．d转化为c需要加入还原剂 【答案】A 【分析】由“价类”二维图可知，a为Fe2O3、b为Fe(OH)3、c为Fe3+、d为Fe2+。 【解析】A．Fe2O3不能一步转化为Fe(OH)3，A正确；B．实验室保存d的溶液可以加入少量铁粉，防止Fe2+被氧化，B错误；C．Fe(OH)3为红褐色固体，C错误；D．Fe2+转化为Fe3+过程中，Fe元素化合价上升，需要加入氧化剂，D错误；故选A。 【变式6-2】（22-23高一下·江苏淮安·期中）铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。下列有关铁及其化合物的说法，正确的是 A．赤铁矿的主要成分是 B．溶液可用来腐蚀电路板 C．除去溶液中的杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤 D．Fe3+与KSCN产生血红色沉淀 【答案】C 【解析】A．用于炼铁的主要有磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿（Fe2O3）和菱铁矿（FeCO3），故A错误；B．氯化铁和铜生成氯化亚铁和氯化铜，故溶液可用来腐蚀电路板，故B错误；C．加入过量Fe单质除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质，方程式为2FeCl3+Fe=3FeCl2，故C正确；D．Fe3+与KSCN溶液产生红色的络合物，这种络合物是溶于水的，产生红色溶液，故D错误；答案选C。 【变式6-3】（23-24高一下·江苏扬州·期中）部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示，下列推断错误的是 A．a与硫粉充分加热反应可生成b B．制备c时，应将胶头滴管伸入液面以下 C．c、d在空气中充分加热，均可得到氧化铁 D．b和e的混合溶液中，可先滴加KSCN溶液，再滴加少量新制氯水，证明溶液中含Fe2+ 【答案】D 【分析】根据价类二维图可知，a为Fe，b为亚铁盐，c为Fe(OH)2，e为三价铁盐，d为Fe(OH)3，据此分析解答即可。 【解析】A．Fe与S加热反应生成FeS，故A正确；B．c为Fe(OH)2，容易被空气氧化，制备时应将胶头滴管伸入液面以下，故B正确；C．c为Fe(OH)2，d为Fe(OH)3，氢氧化铁在空气中受热分解生成氧化铁，氢氧化亚铁在空气中加热时，先与空气中的氧气和水蒸气反应生成氢氧化铁，氢氧化铁再受热分解生成氧化铁，则氢氧化亚铁和氢氧化铁在空气中充分加热均可得到氧化铁，故C正确；D．b为亚铁盐，e为三价铁盐，混合溶液中含有Fe3+，滴加KSCN溶液，溶液直接变红色，但要证明溶液中同时含Fe2+，为防止铁离子干扰，可取少量混合液中滴加铁氰化钾，会出现蓝色沉淀，故D错误。答案选D。 题型07 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7】（25-26高一上·江苏南通·期中）工业上以铬铁矿渣(主要成分为，含有少量杂质)为原料制的工艺流程如图所示。 已知：中铁元素为+2价，煅烧后生成和 下列说法正确的是 A．“煅烧”时每消耗，则需消耗 B．“水浸”后分离出和MgO的实验操作须用到玻璃棒、容量瓶、烧杯 C．“酸化”时，发生的反应为氧化还原反应 D．“还原”时发生的反应为 【答案】A 【分析】铬铁矿渣(主要成分为，含有少量杂质)加入碳酸钠和氧气煅烧后生成二氧化碳、MgO、和，加水除去不溶于水的MgO和，加入稀硫酸将转化为，加入过氧化氢后，+6价Cr被还原为+3价，即得到。 【解析】A．中铁元素为+2价、Cr为+3价，反应中Fe和Cr化合价均升高，因此“煅烧”中氧气为氧化剂，失去1+2×3=7mol电子，则氧气共得到7mol电子，每个氧原子得2个电子，则消耗氧气的物质的量为1.75mol，A正确；B．“水浸”过程为过滤操作，需使用玻璃棒、漏斗、烧杯，无需使用容量瓶，B错误；C．“酸化”为转化为，化合价均不变，非氧化还原反应，C错误；D．“还原”时，+6价Cr被还原为+3价，过氧化氢被氧化为氧气，离子方程式为，D错误；故答案为A。 【变式7-1】（24-25高一下·江苏苏州·期中）一种利用废旧镀锌铁皮制备磁性Fe3O4纳米粒子的工艺流程如图。 已知：。下列有关说法不正确的是 A．“碱洗”是为了去除废旧镀锌铁皮表面的油污和锌 B．“氧化”时应加入足量的NaClO溶液 C．“加热沉铁”时通入N2是防止空气中的O2对产品造成影响 D．用激光笔照射“加热沉铁”后所得分散系，产生丁达尔效应 【答案】B 【分析】向废旧镀锌铁皮中加入氢氧化钠溶液除去油污和锌，过滤向固体中加入稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，向硫酸亚铁溶液中加入次氯酸钠溶液，将一部分亚铁离子氧化为铁离子，发生反应：，先通入氮气排尽空气(防止后续生成的氢氧化亚铁被氧化)，加入氢氧化钠溶液产生氢氧化亚铁、氢氧化铁胶体，分离得到氢氧化亚铁和氢氧化铁，灼烧得到四氧化三铁，据此回答。 【解析】A．由分析可知，“碱洗”是为了除去油污和锌，生成，过滤得到铁单质，A正确；B．“氧化” 目的是将 氧化为，但需控制与比例（最终生成\Fe3O4，含和），若NaClO 过量，会将完全氧化为，无法得到Fe3O4，故不能加入足量NaClO 溶液，B错误；C．加热沉铁时，通入N2作保护气，防止空气中O2氧化，影响Fe3O4生成，C正确；D．“加热沉铁”后所得分散系为胶体，胶体可产生丁达尔效应，D正确；故选B。 【变式7-2】（24-25高一下·江苏常州·期中）纳米材料一直是人们研究的重要课题。实验室采用气相还原法制备纳米级Fe，其流程如图所示。 下列有关说法错误的是 A．高温制备纳米级Fe时，反应前通可以排尽装置内的空气，也可作保护气 B．固体加热脱水的过程需要在HCl气流中进行 C．高温还原后可以选择用磁铁将纳米级铁粉分离出来 D．纳米级Fe粉属于胶体，表面积大，还原性比Zn弱 【答案】D 【分析】由题给流程可知，一定条件下加热脱水、干燥得到无水氯化亚铁，氮气氛围中，氯化亚铁与氢气高温条件下反应制得纳米级铁。 【解析】A．由分析可知，氯化亚铁与氢气高温条件下反应制得纳米级铁，反应的化学方程式为，制备时，为了防止氢气与空气混合在加热时发生爆炸，反应前需向反应器中通入氮气，目的是排尽装置内的空气，防止加热时产生爆炸，同时制得的纳米铁易被空气中的氧气氧化，需用氮气作保护气，A正确；B．固体加热脱水的过程中，需要避免氧气氧化，否则无法得到纯净的无水FeCl2，B正确；C．磁铁可以吸引单质铁，C正确；D．纳米级Fe粉属于单质，不是胶体，铁的还原性弱于锌，D错误；故选D。 【变式7-3】（24-25高一下·江苏扬州·期中）实验室用和制备硫酸亚铁铵晶体，硫代乙酰胺溶液和反应制取纳米硫化亚铁(FeS)，反应流程如图： 下列有关说法不正确的是 A．m、n存在关系式： B．“反应1”条件下，硫酸亚铁铵晶体的溶解度小于与 C．“反应2”需在一定pH条件下进行，酸性过强或碱性过强均不利于FeS的生成 D．若分别用和与铁粉反应制取等质量的FeS，理论上消耗和的质量比为1：4 【答案】D 【分析】溶液中加入溶液，两者发生反应生成，与硫代乙酰胺溶液反应制取纳米硫化亚铁(FeS)，经分离得到纳米硫化亚铁(FeS)，据此回答。 【解析】A．硫酸亚铁铵晶体的分子式为，根据化合物的化合价代数和为0可知，，变换关系式得出n、m的等量关系式是2n-m = 2，A正确；B．反应1是用FeSO4、(NH4)2SO4制备硫酸亚铁铵晶体的过程，所以溶解度：FeSO4、(NH4)2SO4的溶解度均大于硫酸亚铁铵晶体的溶解度，B正确；C．“反应2”是 和硫代乙酰胺溶液反应制备FeS的过程，若酸性过强，则会有硫化氢气体溢出，降低了FeS的产率，同时也污染环境，若碱性过强，可铁元素会以沉淀形式损失，C正确；D．和与Fe反应生成FeS， S原子守恒，消耗和的物质的量比为1:4，质量比为(1×32×8):(4×32×2)= 1:1，D错误；故选D。 题型08 守恒法在有关铁及其化合物计算中的应用 第一步：守恒法在铁及其化合物计算中的应用，主要体现在以下几个方面： 1. 元素守恒（质量守恒） 原理：反应前后，元素的质量不变。 应用：适用于涉及铁元素在不同化合物之间转化的计算。 2. 电子守恒 原理：在氧化还原反应中，氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数。 应用：适用于涉及铁元素价态变化的氧化还原反应计算。 3. 电荷守恒 原理：在电解质溶液中，正电荷总数等于负电荷总数。 应用：适用于涉及铁及其化合物在溶液中反应的计算，特别是当溶液中存在多种离子时。 第二步：提炼守恒法应用的解题步骤 1. 审题：明确反应过程，找出关键反应物和生成物。 2. 确定守恒类型：根据题目特点，判断适用哪种守恒原理（元素守恒、电子守恒或电荷守恒）。 3. 建立守恒关系：根据确定的守恒类型，列出反应前后守恒量的数学表达式。 4. 求解：解方程，得出答案。 第三步：总结守恒法应用的注意事项 元素守恒：注意铁元素在不同化合物中的存在形式，确保不遗漏、不重复。 电子守恒：准确判断铁元素的价态变化，以及氧化剂、还原剂的电子转移情况。 电荷守恒：注意溶液中所有离子的电荷，确保不遗漏任何离子。 通过以上步骤，可以系统地掌握守恒法在铁及其化合物计算中的应用方法。 【典例8】（24-25高一上·江苏泰州·月考）向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100mL1mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL(标准状况下)的气体。所得溶液中加入KSCN溶液无红色出现，混合物中铁元素的质量分数为 A．81.4% B．77.8% C．68.6% D．无法计算 【答案】A 【解析】向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100mL1mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL(标准状况下)的气体，最终生成FeCl2、H2O、H2。n(H2)==0.01mol，n(FeCl2)==0.05mol，依据氢元素守恒，生成H2O的物质的量为-0.01mol=0.04mol，混合物中所含氧元素的质量为0.04mol×16g/mol=0.64g，含Fe元素的质量为0.05mol×56g/mol=2.8g，则混合物中铁元素的质量分数为≈81.4%，故选A。 【变式8-1】（23-24高一下·江苏苏州·期中）某研究性学习小组进行某补血剂中铁元素(价)含量测定的实验，其流程如下： 下列说法不正确的是 A．向过滤后的滤液中滴加溶液，溶液可能呈红色 B．可以用替代上述流程中的氯水 C．红褐色悬浊液经过滤、洗涤、干燥，得到氧化铁固体 D．每片补血剂中铁元素的质量为 【答案】C 【分析】加入足量稀硫酸溶解补血剂，过滤后，向滤液中加入氯水氧化二价铁，再加入足量氨水生成氢氧化铁，经过过滤、洗涤、干燥、灼烧得到氧化铁固体。 【解析】A．补血剂中的二价铁可能部分氧化为三价铁，所以向过滤后的滤液中滴加溶液，溶液可能呈红色，A正确；B．氯水与都可以氧化二价铁，B正确；C．红褐色悬浊液氢氧化铁经过滤、洗涤、干燥，得到氢氧化铁固体，再灼烧得到氧化铁固体，C错误；D．mg中铁元素质量为：，则根据铁元素守恒，10片补血剂中铁元素的质量为，则每片补血剂中铁元素的质量为，D正确；故选C。 【变式8-2】（22-23高一下·江苏苏州·期中）向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列说法不正确的是    A．OA段产生的是NO，BC段产生 B．原混合酸中物质的量浓度为 C．A点溶液中的溶质为和 D．原混合酸中物质的量浓度为 【答案】D 【分析】根据氧化性:： >>，则OA段发生：， AB段发生：，BC段发生：，由此分析： 【解析】A．由上述分析可知，OA段发生，BC段发生：，则OA段产生的是NO，BC段产生，A正确；B．OA段发生， OA段消耗11.2gFe，则，，B正确；C．OA段发生，A点被反应完，则A点溶液中溶质为和，C正确；D．OA段消耗的物质的量为0.2mol，故消耗的物质的量为0.8mol，BC段消耗5.6gFe，，故消耗的物质的量为0.2mol，总共被消耗1mol，则的浓度应该为5mol/L，由于的浓度为1mol/L，故原混合酸中物质的量浓度为，D错误；故选D。 【变式8-3】（22-23高一下·江苏连云港·期中）铁在冷的稀硝酸中反应的主要还原产物为NO，而在热的稀硝酸中反应其主要还原产物为，当溶液更稀主要还原产物为，现向一定量的冷的稀硝酸中逐渐加入铁，如图为反应液中的浓度与产生的气体量随铁的物质的量的变化情况(假设在任一气体产生曲线段内只有一种还原产物)，下列有关说法不正确的是(已知：) A．若oa段与ab段铁的物质的量相等，则这两段所产生的气体的物质的量之比为2：1 B．bc段发生反应的离子方程式为： C．反应到达c点时，溶液中主要阳离子是 D．若反应到达d点时反应完全结束，c、d两点对应的铁的物质的量之比为2：3 【答案】A 【分析】根据题意可知，题给出的图像可分为两部分，其一为H+浓度随n(Fe)的改变情况；其二为产生气体的体积随n(Fe)的改变情况，从题给条件知铁在冷稀HNO3中生成NO，在热稀HNO3中生成N2O，Fe与HNO3 反应为放热反应。故图像中：Oa段产物为NO；ab段产物为N2O；bc段产物为NH；cd段H+耗尽无气体产生，是Fe与Fe(NO3)3反应，气体总体积为一定值。 【解析】A．由分析可知，Oa段产物为NO，N元素由+5价下降到+2价，ab段产物为N2O，N元素由+5价下降到+1价，若oa段与ab段铁的物质的量相等，由得失电子守恒可知这两段所产生的气体的物质的量之比为=8：3，故A错误；B．由分析可知，bc段产物为NH，离子方程式为：，故B正确；C．由分析可知，反应到达c点时，溶液中主要阳离子是，cd段H+耗尽无气体产生，是Fe与Fe(NO3)3反应，故C正确；D．cd段H+耗尽无气体产生，是Fe(NO3)3反应Fe+2Fe3+=3Fe2+，d点时，反应完全结束，溶液中n(Fe2+)=nd(Fe)，c点溶液中n(Fe3+)=nc(Fe)，由方程式Fe+2Fe3+=3Fe2+，可知比=2：3，故D正确；故选A。 / 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 $