专题01 铁及其化合物之间的相互转化（重难点讲义）化学人教版必修第一册

本讲义聚焦高中化学铁及其化合物的相互转化核心知识点，系统梳理Fe、Fe²⁺、Fe³⁺的氧化还原特性及转化条件，通过“铁三角”模型呈现转化关系，结合价类二维图从物质类别和化合价角度整合知识，涵盖Fe²⁺/Fe³⁺检验方法及工业应用，构建从基础性质到实际应用的学习支架。 该资料以化学观念为统领，通过价类二维图体现“结构决定性质”，设计实验探究（如Fe(OH)₂氧化实验）和工业流程题（如高铁酸钾制备）培养科学探究与实践能力。题型含典例与对练，结合真实情境（茶叶中铁元素检验），课中辅助教师引导深化理解，课后帮助学生查漏补缺，提升知识迁移应用能力。

专题01 铁及其化合物之间的相互转化 重难目标 1.理解Fe、Fe2+、Fe3+的氧化还原特性。 2.掌握Fe(0)↔Fe(II)↔Fe(III)的相互转化条件及方程式。 3.设计实验验证转化路径，分析实验现象本质。 4.联系实际(如补铁剂、净水剂)，解决真实问题。 考情分析 围绕“铁的不同价态(0、+2、+3)之间的转化”展开，考查考生对氧化还原反应规律的理解、物质性质的掌握以及实验现象的分析能力。属于必考考点，常在工业流程题、实验探究题或化学反应原理题中出现，分值占比8-12分。考查趋势： 1．从单一物质的性质考查转向多种物质之间的转化关系； 2．结合工业生产、环境保护等真实情境，考查知识的迁移应用； 3．注重对实验现象和异常现象的分析，考查考生的科学探究能力； 4．常与电化学、化学计算等知识点结合，增强综合性。 一、铁及其化合物之间的转化——“铁三角” 从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知：Fe只有还原性，Fe3+通常只有氧化性，Fe2+既具有氧化性又具有还原性。上述微粒通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不同价态铁的相互转化，我们把这个相互转化设计成三角形，常称为铁三角。 1．Fe3+的形成 由于Fe3+的氧化性较强，要想生成Fe3+，需要强氧化剂，通常有：Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4、KMnO4(H+)。 与Cl2反应：2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl−、2Fe+3Cl22FeCl3； 与KMnO4反应：5Fe2++ MnO4-+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。 2．的形成 单质Fe的还原性较强，要想生成单质Fe，得需强还原剂，通常有：Al、Zn、CO、H2。 Fe2++Zn===Fe+Zn2+； FeO+Al(CO、H2)Fe+Al2O3(CO2、H2O) ； Fe2O3+Al(CO、H2)Fe+Al2O3(CO2、H2O)。 3．Fe2+的形成 Fe2+的氧化性、还原性都不强，所以，从Fe→Fe2+，弱氧化剂即可，通常有：S、H+、Cu2+、Fe3+；从Fe3+→Fe2+，能被Fe3+氧化的还原剂有：Fe、Cu、I−、S2−、HS−、SO2、SO32-。 (1)→Fe2+： Fe+2H+===Fe2++H2↑； Fe+Cu2+===Fe2++Cu(湿法炼铜)； Fe+SFeS。 (2)Fe3+→Fe2+： 2Fe3++Fe===3Fe2+(据此反应，用Fe可除去Fe2+溶液中的Fe3+；在FeSO4溶液中，常放少量铁粉，就是为了防止FeSO4被氧化)； 2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(据此反应，可用FeCl3溶液腐蚀Cu来制线路板：把一铜板粘在塑料板上，用油漆画出线路图，然后浸在FeCl3溶液中，Cu被FeCl3腐蚀，而用漆画过的线条留了下来，这就成了线路)。 4．从化合价的角度理解“铁三角” (1)Fe单质中铁元素化合价为0价，仅具有还原性 Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2H+H2↑+Fe2+；2Fe+3Cl22FeCl3；3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 (2)Fe2+化合价可以升高到+3价，表现为还原性，也可以降低到0价，表现为氧化性。 Fe2++ZnFe+Zn2+；2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－；5Fe2++MnO4－+8H+5Fe3++Mn2++4H2O (3)Fe(OH)2具有还原性，能被氧化为Fe(OH)3：4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 (4)Fe2O3中的铁元素为高价态，具有氧化性，因而可用还原剂将其还原为铁单质。 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 (5)Fe3+是铁元素的高价态，可以被还原剂还原为+2或0价，具有氧化性。 2Fe3++Zn(少量)2Fe2++Zn2+；2Fe3++3Zn(过量)2Fe+3Zn2+；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑ 二、铁及其化合物的价类二维图 从物质类别和物质所含核心元素的化合价两个角度总结、预测物质的性质是学习化学的重要方法之一。 1．横向变化。体现了同价态不同物质类别(氧化物、盐、碱)之间的转化： (1)Fe2O3、FeO都是碱性氧化物，能与酸反应生成盐和水。 Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O；FeO+2H+H2O+Fe2+。 (2)FeSO4和FeCl3都属于盐类，能和碱反应生成Fe(OH)2及Fe(OH)3。 Fe2++2OH－Fe(OH)2↓；Fe3++3OH－Fe(OH)3↓。 (3)Fe(OH)2和Fe(OH)3均属于碱，能与酸反应生成盐和水。 Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O；Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O。 2．纵向变化。体现不同价态同物质类别之间的转化，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、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。 三、Fe2+和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＋。 四、变价“铁”的常见考点 1．Fe2＋与Fe3＋的氧化还原性强弱顺序 氧化性：Cl2>Br2>Fe3＋>Cu2＋>I2>Fe2＋ 还原性：Cl－<Br－<Fe2＋<Cu<I－<S2－ 2．工业生产时溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去方法 (1)原理：Fe3＋、Fe2＋完全生成氢氧化物沉淀时，溶液的pH分别为pH≥3.7、pH≥9.6。 (2)步骤： ①除去溶液中的Fe3＋时，一般是加入能与酸反应的物质(但不能引入新的杂质)，调节溶液的pH≥3.7，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。 ②除去溶液中的Fe2＋时，先加入H2O2(或其他氧化剂，但不引入新杂质)，使Fe2＋转化为Fe3＋，然后调节溶液的pH≥3.7，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。 (3)示例： ①除去MgCl2溶液中的Fe3＋，可在加热搅拌条件下，加入足量MgO或MgCO3或Mg(OH)2，充分反应过滤除去。 ②除去CuCl2溶液中的Fe2＋，先加入H2O2(或通入Cl2)，然后在加热搅拌条件下，加入足量CuO或CuCO3或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，充分反应后过滤除去。 3．判断离子能否大量共存 (1)Fe2＋：与NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)不能大量共存(因发生氧化还原反应)。 (2)Fe3＋：与S2－、I－、SO、HS－不能大量共存(因发生氧化还原反应)。 4．含Fe2＋、Fe3＋溶液的配制要点 (1)配制FeCl3溶液时先将FeCl3固体溶于浓盐酸中(抑制FeCl3水解，防止生成沉淀而导致溶液变浑浊)，再加水稀释至所需浓度。 (2)配制FeCl2溶液时，为防止Fe2＋被空气氧化还需加入少量铁粉。 5．高铁酸钾的性质 高铁酸钾(K2FeO4)中的Fe显＋6价，它是一种高效复合水处理剂： (1)由于具有强氧化性能杀菌、消毒。 (2)由于反应后还原产物为Fe3＋，Fe3＋在溶液中水解生成氢氧化铁胶体，能吸附水中的悬浮杂质，起到净水的作用。 题型01 铁及其化合物的相互转化 【典例1】(2026·青海海东高一期末)下列物质在一定条件下的转化关系如图所示(部分反应物和生成物未列出)。E、G、Q、R、T均为固体，其中T 为红褐色固体。下列说法正确的是( ) A．E能导电，所以E是电解质 B．G、Q、R中所含的同种元素的化合价依次降低 C．可用酸性高锰酸钾溶液鉴别G、Q D．G的水溶液可与铜反应生成Q 【对练1】高铁酸钾K2FeO4(Fe为价)可用作净水剂。碱性条件下可用KClO制备K2FeO4，K2FeO4在水中不稳定，会生成Fe(OH)3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． 【对练2】(2026·湖南湘潭二模)铁及其化合物的部分转化关系如图所示。下列反应方程式错误的是( ) A．①为在稀硝酸中加入少量铁粉：Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O B．②为在硝酸铁溶液中加入铁粉：2Fe3++Fe=3Fe2+ C．③在Fe(NO3)2溶液中加入氨水并通入空气：4Fe2++8NH3·H2O+2H2O+O2=4Fe(OH)3↓+8NH4+ D．④为高温下Fe(OH)3和焦炭反应：4Fe(OH)3+3C4Fe+3CO↑＋6H2O↑ 题型02 铁的“价类二维图” 【典例2】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．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化① B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化②生成红棕色粉末 C．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③ D．由图可预测：高铁酸盐(FeO)具有强氧化性，可用于消毒，FeO42-与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可作净水剂 【对练1】2026·浙江杭州期中)铁及其化合物的“价-类”二维图如下图所示，每个坐标可以表示一种或多种物质。 已知一种H化合物的合成方程式为(未配平)：NaClO+FeCl3+NaOH→Na2FeO4+NaCl+H2O。下列说法不正确的是( ) A．A可以与非金属单质反应直接得到G B．C是一种红棕色粉末，可以用于油漆、涂料等颜料 C．E和F均不能直接通过化合反应得到 D．上述反应每产生1 molNa2FeO4，反应同时产生45gH2O 【对练2】元素的“价-类”二维图是学习元素及其化合物相关知识的重要模型，下图是铁元素的“价-类”二维图。 (1)激光打印机的碳粉中含有上述氧化物的化学式为 。反应⑥制备Fe(OH)3胶体结束时的实验现象为 。 (2)上述转化过程可能属于化合反应的是 (填序号)。 (3)试剂X为一种强酸，其溶液可实现反应②，则X的化学式为 ，该反应的离子方程式为 。 (4)碱性条件下利用次氯酸钠可实现反应⑦，反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。 题型03 铁及其重要化合物的转化探究 【典例3】(2026·浙江温州高一期末)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+ 【对练1】为了探究铁及其化合物的氧化性或还原性，某同学设计如下实验操作，对应的实验现象、实验结论及离子方程式均正确的是(　　) 选项 实验操作 实验现象 实验结论 离子方程式 A 向FeCl2溶液中加入Zn片 浅绿色溶液变为无色，有黑色固体生成 Fe2+具有还原性 Fe2+ + Zn == Fe + Zn2+ B 向FeCl2溶液中滴加新制氯水 浅绿色溶液变为棕黄色 Fe2+具有还原性 2Fe2++ Cl2=2Fe3++2Cl- C 向FeCl3溶液中加入铁粉 棕黄色溶液变为浅绿色 Fe具有还原性 Fe +Fe3+ == 2Fe2+ D 向FeCl3溶液中加入铜粉 蓝色溶液变为棕黄色 Fe2+具有还原性 Fe3++Cu==Cu2++Fe2+ 【对练2】高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效绿色消毒剂，主要用于饮用水及污水处理。一种制备K2FeO4的方法：①；②向Na2FeO4碱性溶液中加入KOH固体，析出K2FeO4。已知K2FeO4在酸性溶液中转化为Fe(OH)3。下列说法正确的是(　　) A．配制K2FeO4消毒液需在酸性溶液中 B．相同条件下，K2FeO4溶解度比Na2FeO4的大 C．K2FeO4作消毒剂利用其强氧化性 D．制备1.98 kg K2FeO4时，理论上转移80 mol电子 1．(2026·河北石家庄高二期末)工业上制备高铁酸钠的一种方法为：3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，下列说法错误的是( ) A．Na2FeO4处理水时，既能杀菌消毒，生成的Fe(OH)3胶体又能吸附水中的悬浮杂质 B．根据化合价，推测FeO42-能和SO2、H2S反应 C．单线桥法标出电子转移的数目和方向为： D．还原反应为ClO--2e-+H2O=Cl-+2OH- 2．(2026·天津武清模拟)黄铁矿(主要成分为FeS2)在酸性条件和催化剂作用下，可发生如图所示的转化。下列说法错误的是( ) A．该过程中Fe3+是催化剂，Fe2+是中间产物 B．反应Ⅲ中氧化剂与还原剂的物质的量比为1：4 C．反应I、Ⅱ、Ⅲ均属于氧化还原反应 D．反应I的离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+ 3．价类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型。铁元素的价类二维图如图，下列有关说法不正确的是(　　) A．a能导电，能被磁体吸引 B．物质c可以用于制备油漆的成分 C．e转化为f需加入氧化剂 D．制备b可以用g在空气中加热分解 4．研究不同价态铁元素之间的转化是合理利用铁元素的基本途径。铁及其化合物的“价－类”二维图及部分含铁物质的类别与相应化合价关系如图所示(f、g可溶于水)。下列推断不合理的是(　　) A．a与H2O(g)高温下反应可实现a转化为c B．g与Cu反应或b与反应，均可得到f C．可实现f→d→e→g→f的循环转化 D．由图可预测：高铁酸盐(FeO42-)具有强氧化性，可用于消毒 5．部分含铁物质的类别与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　) A．可由化合反应制得d B．b既可被氧化，也可被还原 C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体 D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系 6．铁元素部分价态的价类二维图如图所示，下列说法不正确的是( ) A．c→f和f→c的反应都有可能是化合反应 B．在g→f→e→d转化过程中，每步反应都存在物质颜色的变化 C．a和酸反应都能生成f D．b常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料 7．下图是元素的价类二维图，下列说法不正确的是( ) A．a在高温下与H2O反应不能生成或 B．在b→c→d→e转化过程中，每步转化都存在物质颜色的变化 C．在的水溶液中反应生成 D．在空气中加热，能迅速被氧化成 8．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 9．已知有以下物质相互转化。 下列说法错误的是(　　) A．C溶液为氢氧化钾溶液 B．配制B溶液时，常加入少量少量A C．F→G反应的离子方程式为Fe2O3+6H＋=2Fe3＋+3H2O D．E→F的反应类型，既是化合反应也属于氧化还原反应 10．高铁酸钾(K2FeO4，极易溶于水)是常见的水处理剂，制备高铁酸钾常用的反应原理为： 3KClO+2 Fe(OH)3+4KOH=2K2FeO4+3KCl+5H2O，K2FeO4处理水的原理如图。下列说法正确的是(　　) 【查阅资料】向胶体中加入电解质后，胶体因失去稳定性而发生离子的聚集以至沉淀，称为电解质对胶体的聚沉作用，简称胶体的聚沉。 A．用Fe(OH)3制备0.1molK2FeO4，则转移0.6mol电子 B．在碱性条件下，氧化性：ClO-＜FeO42- C．过程①②③均发生了化学变化 D．作水处理剂时，K2FeO4的作用为消毒杀菌、净水 11．用部分被氧化的金属屑A制备某工业常用的无水盐C的步骤如图所示。将C溶于水，向其中滴入NaOH溶液，出现白色沉淀，后逐渐变为红褐色，下列判断正确的是(　　) A．过滤所得的残渣中一定没有金属A B．滤液可能是CuSO4溶液 C．水合盐B可能是FeSO4•7H2O D．无水盐C可能是Fe2(SO4)3 12．实验小组研究二价铁的还原性，设计如下实验。 序号 实验方案 现象 Ⅰ 现象a：生成白色沉淀，3 min后沉淀基本变为红褐色 Ⅱ 现象b：生成白色沉淀，3 min后沉淀颜色几乎不变 (1)实验所用的FeSO4溶液由Fe2(SO4)3溶液和足量铁粉反应制得，反应的离子方程式是_______________。 (2)实验Ⅰ中沉淀变为红褐色的化学方程式是___________________________。 (3)关于实验Ⅱ中白色沉淀的组成，小组同学展开研究。①已知Fe(HCO3)2在水中不存在。对沉淀组成做出如下假设，请补充完整。 假设a：依据NaHCO3溶液显________性，推测白色沉淀可能为Fe(OH)2； 假设b：白色沉淀可能为________。 ②研究白色沉淀组成的实验如下： ⅰ.取少量白色沉淀，充分洗涤，向其中加入稀硫酸，沉淀完全溶解，产生无色气泡； ⅱ.向所得溶液中滴入KSCN试剂，溶液几乎不变红； ⅲ.向ⅱ溶液中再滴入少量H2O2，溶液立即变为红色。 由此说明，白色沉淀中一定含有______________________________(填离子)。 ③研究过程中发现白色沉淀在空气中久置，最终变为红褐色。则该沉淀比实验Ⅰ中所得的Fe(OH)2________(填“难”或“易”)被空气氧化。 13．(2026·湖北襄阳高一期末)高铁酸钾(化学式：K2FeO4)是一种暗紫色固体，具有强氧化性。在强碱性溶液中稳定，易溶于水，微溶于浓KOH溶液，难溶于异丙醇(一种有机溶剂)，在生活中常被用作水处理剂。某兴趣小组利用废铁屑(含少量Fe2O3杂质)制备高铁酸钾的工艺流程如图所示： 回答下列问题： (1)“氧化Ⅰ”反应的还原产物为_________。 (2)已知“转化”为复分解反应，“氧化Ⅱ”中NaClO被还原为NaCl，则“氧化Ⅱ”反应的离子方程式为_________________________________。 (3)K2FeO4晶体“洗涤”时，洗涤剂最好选用_________(填字母序号)。 A．H2O B．NaOH溶液 C．异丙醇 D．稀盐酸 (4)上述流程中“转化”的化学方程式为______________________________。 (5)用K2FeO4处理水时，消毒净化水投放5mgK2FeO4即可达到卫生标准。发生反应为：。消毒净化990L水按照卫生标准投入K2FeO4，则K2FeO4与水充分反应后产生的KOH质量为__________g。 (6)另一种制备K2FeO4的原理为： ①由该反应可知，氧化性：K2FeO4_________Cl2(填“>”或“<”)。 ②向K2FeO4溶液中滴加浓盐酸，能产生Cl2，这个反应表明K2FeO4和Cl2的氧化性强弱关系与①结论相反，原因可能是_________________________。 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 ( 2 / 12 )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 $ 专题01 铁及其化合物之间的相互转化 重难目标 1.理解Fe、Fe2+、Fe3+的氧化还原特性。 2.掌握Fe(0)↔Fe(II)↔Fe(III)的相互转化条件及方程式。 3.设计实验验证转化路径，分析实验现象本质。 4.联系实际(如补铁剂、净水剂)，解决真实问题。 考情分析 围绕“铁的不同价态(0、+2、+3)之间的转化”展开，考查考生对氧化还原反应规律的理解、物质性质的掌握以及实验现象的分析能力。属于必考考点，常在工业流程题、实验探究题或化学反应原理题中出现，分值占比8-12分。考查趋势： 1．从单一物质的性质考查转向多种物质之间的转化关系； 2．结合工业生产、环境保护等真实情境，考查知识的迁移应用； 3．注重对实验现象和异常现象的分析，考查考生的科学探究能力； 4．常与电化学、化学计算等知识点结合，增强综合性。 一、铁及其化合物之间的转化——“铁三角” 从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知：Fe只有还原性，Fe3+通常只有氧化性，Fe2+既具有氧化性又具有还原性。上述微粒通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不同价态铁的相互转化，我们把这个相互转化设计成三角形，常称为铁三角。 1．Fe3+的形成 由于Fe3+的氧化性较强，要想生成Fe3+，需要强氧化剂，通常有：Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4、KMnO4(H+)。 与Cl2反应：2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl−、2Fe+3Cl22FeCl3； 与KMnO4反应：5Fe2++ MnO4-+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。 2．的形成 单质Fe的还原性较强，要想生成单质Fe，得需强还原剂，通常有：Al、Zn、CO、H2。 Fe2++Zn===Fe+Zn2+； FeO+Al(CO、H2)Fe+Al2O3(CO2、H2O) ； Fe2O3+Al(CO、H2)Fe+Al2O3(CO2、H2O)。 3．Fe2+的形成 Fe2+的氧化性、还原性都不强，所以，从Fe→Fe2+，弱氧化剂即可，通常有：S、H+、Cu2+、Fe3+；从Fe3+→Fe2+，能被Fe3+氧化的还原剂有：Fe、Cu、I−、S2−、HS−、SO2、SO32-。 (1)→Fe2+： Fe+2H+===Fe2++H2↑； Fe+Cu2+===Fe2++Cu(湿法炼铜)； Fe+SFeS。 (2)Fe3+→Fe2+： 2Fe3++Fe===3Fe2+(据此反应，用Fe可除去Fe2+溶液中的Fe3+；在FeSO4溶液中，常放少量铁粉，就是为了防止FeSO4被氧化)； 2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(据此反应，可用FeCl3溶液腐蚀Cu来制线路板：把一铜板粘在塑料板上，用油漆画出线路图，然后浸在FeCl3溶液中，Cu被FeCl3腐蚀，而用漆画过的线条留了下来，这就成了线路)。 4．从化合价的角度理解“铁三角” (1)Fe单质中铁元素化合价为0价，仅具有还原性 Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2H+H2↑+Fe2+；2Fe+3Cl22FeCl3；3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 (2)Fe2+化合价可以升高到+3价，表现为还原性，也可以降低到0价，表现为氧化性。 Fe2++ZnFe+Zn2+；2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－；5Fe2++MnO4－+8H+5Fe3++Mn2++4H2O (3)Fe(OH)2具有还原性，能被氧化为Fe(OH)3：4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 (4)Fe2O3中的铁元素为高价态，具有氧化性，因而可用还原剂将其还原为铁单质。 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 (5)Fe3+是铁元素的高价态，可以被还原剂还原为+2或0价，具有氧化性。 2Fe3++Zn(少量)2Fe2++Zn2+；2Fe3++3Zn(过量)2Fe+3Zn2+；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑ 二、铁及其化合物的价类二维图 从物质类别和物质所含核心元素的化合价两个角度总结、预测物质的性质是学习化学的重要方法之一。 1．横向变化。体现了同价态不同物质类别(氧化物、盐、碱)之间的转化： (1)Fe2O3、FeO都是碱性氧化物，能与酸反应生成盐和水。 Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O；FeO+2H+H2O+Fe2+。 (2)FeSO4和FeCl3都属于盐类，能和碱反应生成Fe(OH)2及Fe(OH)3。 Fe2++2OH－Fe(OH)2↓；Fe3++3OH－Fe(OH)3↓。 (3)Fe(OH)2和Fe(OH)3均属于碱，能与酸反应生成盐和水。 Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O；Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O。 2．纵向变化。体现不同价态同物质类别之间的转化，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、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。 三、Fe2+和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＋。 四、变价“铁”的常见考点 1．Fe2＋与Fe3＋的氧化还原性强弱顺序 氧化性：Cl2>Br2>Fe3＋>Cu2＋>I2>Fe2＋ 还原性：Cl－<Br－<Fe2＋<Cu<I－<S2－ 2．工业生产时溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去方法 (1)原理：Fe3＋、Fe2＋完全生成氢氧化物沉淀时，溶液的pH分别为pH≥3.7、pH≥9.6。 (2)步骤： ①除去溶液中的Fe3＋时，一般是加入能与酸反应的物质(但不能引入新的杂质)，调节溶液的pH≥3.7，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。 ②除去溶液中的Fe2＋时，先加入H2O2(或其他氧化剂，但不引入新杂质)，使Fe2＋转化为Fe3＋，然后调节溶液的pH≥3.7，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。 (3)示例： ①除去MgCl2溶液中的Fe3＋，可在加热搅拌条件下，加入足量MgO或MgCO3或Mg(OH)2，充分反应过滤除去。 ②除去CuCl2溶液中的Fe2＋，先加入H2O2(或通入Cl2)，然后在加热搅拌条件下，加入足量CuO或CuCO3或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，充分反应后过滤除去。 3．判断离子能否大量共存 (1)Fe2＋：与NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)不能大量共存(因发生氧化还原反应)。 (2)Fe3＋：与S2－、I－、SO、HS－不能大量共存(因发生氧化还原反应)。 4．含Fe2＋、Fe3＋溶液的配制要点 (1)配制FeCl3溶液时先将FeCl3固体溶于浓盐酸中(抑制FeCl3水解，防止生成沉淀而导致溶液变浑浊)，再加水稀释至所需浓度。 (2)配制FeCl2溶液时，为防止Fe2＋被空气氧化还需加入少量铁粉。 5．高铁酸钾的性质 高铁酸钾(K2FeO4)中的Fe显＋6价，它是一种高效复合水处理剂： (1)由于具有强氧化性能杀菌、消毒。 (2)由于反应后还原产物为Fe3＋，Fe3＋在溶液中水解生成氢氧化铁胶体，能吸附水中的悬浮杂质，起到净水的作用。 题型01 铁及其化合物的相互转化 【典例1】(2026·青海海东高一期末)下列物质在一定条件下的转化关系如图所示(部分反应物和生成物未列出)。E、G、Q、R、T均为固体，其中T 为红褐色固体。下列说法正确的是( ) A．E能导电，所以E是电解质 B．G、Q、R中所含的同种元素的化合价依次降低 C．可用酸性高锰酸钾溶液鉴别G、Q D．G的水溶液可与铜反应生成Q 【答案】D 【解析】E、G、Q、R、T均为固体，其中T 为红褐色固体，故T是Fe(OH)3；R被O2氧化为T，故R是Fe(OH)2；Q与NaOH反应生成R，且Q可被Cl2氧化为G，G与E反应生成Q，E与Cl2反应生成G，故E为Fe，G为FeCl3，Q为FeCl2。A项，E是Fe单质，电解质必须为化合物，单质既不是电解质也不是非电解质，A错误；B项，FeCl3中Fe为+3价，FeCl2和Fe(OH)2中Fe均为+2价，Fe化合价不是依次降低，B错误；C项，G、Q溶液中均含Cl-，酸性条件下Cl-可被高锰酸钾氧化，二者均能使酸性高锰酸钾溶液褪色，无法鉴别，C错误；D项，FeCl3溶液中Fe3+有氧化性，可与Cu反应：2Fe3++Cu==Cu2++2Fe2+，生成FeCl2即Q，D正确；故选D。 【对练1】高铁酸钾K2FeO4(Fe为价)可用作净水剂。碱性条件下可用KClO制备K2FeO4，K2FeO4在水中不稳定，会生成Fe(OH)3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 FeCl3制备K2FeO4，K2FeO4在水中不稳定，会生成Fe(OH)3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。 【对练2】(2026·湖南湘潭二模)铁及其化合物的部分转化关系如图所示。下列反应方程式错误的是( ) A．①为在稀硝酸中加入少量铁粉：Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O B．②为在硝酸铁溶液中加入铁粉：2Fe3++Fe=3Fe2+ C．③在Fe(NO3)2溶液中加入氨水并通入空气：4Fe2++8NH3·H2O+2H2O+O2=4Fe(OH)3↓+8NH4+ D．④为高温下Fe(OH)3和焦炭反应：4Fe(OH)3+3C4Fe+3CO↑＋6H2O↑ 【答案】D 【解析】A项，稀硝酸中加入少量铁粉，硝酸过量，Fe被氧化为Fe3+，生成NO和水，离子方程式书写正确，A正确；B项，硝酸铁溶液中加入铁粉，Fe3+和Fe发生归中反应生成Fe2+，离子方程式书写正确，B正确；C项，Fe(NO3)2溶液中加入氨水先生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被空气中的O2氧化为Fe(OH)3，给出的离子方程式电子守恒、原子守恒，书写正确，C正确；D项，反应中Fe元素从+3价降为0价，C元素从0价升为+2价，该方程式电子不守恒，正确的方程式应为2Fe(OH)3+3C2Fe+3CO↑＋3H2O↑，D错误；故选D。 题型02 铁的“价类二维图” 【典例2】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．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化① B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化②生成红棕色粉末 C．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③ D．由图可预测：高铁酸盐(FeO)具有强氧化性，可用于消毒，FeO42-与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可作净水剂 【答案】D 【解析】铁与高温水蒸气的反应生成四氧化三铁和氢气，不能实现上述转化①，故A错误；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，不能发生转化②，故B错误；加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁，氢氧化铁不溶于水，加水溶解不可实现转化③，故C错误；高铁酸盐中铁为＋6价，具有强氧化性，可用于消毒，与水发生氧化还原反应后生成铁离子，铁离子与水反应生成Fe(OH)3胶体。 【对练1】2026·浙江杭州期中)铁及其化合物的“价-类”二维图如下图所示，每个坐标可以表示一种或多种物质。 已知一种H化合物的合成方程式为(未配平)：NaClO+FeCl3+NaOH→Na2FeO4+NaCl+H2O。下列说法不正确的是( ) A．A可以与非金属单质反应直接得到G B．C是一种红棕色粉末，可以用于油漆、涂料等颜料 C．E和F均不能直接通过化合反应得到 D．上述反应每产生1 molNa2FeO4，反应同时产生45gH2O 【答案】C 【解析】A项，A为单质Fe，与Cl2等强氧化性非金属单质可直接化合生成FeCl3等+3价铁盐(G)，A正确；B项，C为Fe2O3，是红棕色粉末，俗称铁红，可用于油漆、涂料等的颜料，B正确；C项，E为Fe(OH)₃，可通过化合反应4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3得到、F为亚铁盐，可通过化合反应2FeCl3+Fe=3FeCl2得到，二者均能直接通过化合反应得到，C错误；D项，配平反应得3NaClO+2FeCl3+10NaOH=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O，每生成1 molNa2FeO4，同时生成2.5 molH2O，质量为，D正确；故选C。 【对练2】元素的“价-类”二维图是学习元素及其化合物相关知识的重要模型，下图是铁元素的“价-类”二维图。 (1)激光打印机的碳粉中含有上述氧化物的化学式为 。反应⑥制备Fe(OH)3胶体结束时的实验现象为 。 (2)上述转化过程可能属于化合反应的是 (填序号)。 (3)试剂X为一种强酸，其溶液可实现反应②，则X的化学式为 ，该反应的离子方程式为 。 (4)碱性条件下利用次氯酸钠可实现反应⑦，反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。 【答案】(1) Fe3O4 溶液变得澄清透明，呈红褐色 (2)③④⑤⑧ (3) HI Fe2O3＋6H＋+2I-＝2Fe3＋＋I2+3H2O (4)3∶2 【解析】(1)激光打印机的碳粉为磁性氧化铁；制备Fe(OH)3胶体结束时的实验现象为溶液变得澄清透明，呈红褐色； (2)属于化合反应的是③铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，④氯化亚铁和氯气反应生成氯化铁，⑤氯化铁和铁反应生成氯化亚铁，⑧氢氧化亚铁和氧气和水反应生成氢氧化铁； (3)试剂X为一种强电解质，其溶液可实现反应②，则X的化学式为HI，该反应的离子方程式为Fe2O3＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2O； (4)反应⑦为2Fe(OH)3+3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，氢氧化铁做还原剂，次氯酸根做氧化剂，故氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2。 题型03 铁及其重要化合物的转化探究 【典例3】(2026·浙江温州高一期末)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。 【对练1】为了探究铁及其化合物的氧化性或还原性，某同学设计如下实验操作，对应的实验现象、实验结论及离子方程式均正确的是(　　) 选项 实验操作 实验现象 实验结论 离子方程式 A 向FeCl2溶液中加入Zn片 浅绿色溶液变为无色，有黑色固体生成 Fe2+具有还原性 Fe2+ + Zn == Fe + Zn2+ B 向FeCl2溶液中滴加新制氯水 浅绿色溶液变为棕黄色 Fe2+具有还原性 2Fe2++ Cl2=2Fe3++2Cl- C 向FeCl3溶液中加入铁粉 棕黄色溶液变为浅绿色 Fe具有还原性 Fe +Fe3+ == 2Fe2+ D 向FeCl3溶液中加入铜粉 蓝色溶液变为棕黄色 Fe2+具有还原性 Fe3++Cu==Cu2++Fe2+ 【答案】B 【解析】A．锌具有还原性，氯化亚铁溶液中+2价的铁具有氧化性，能氧化锌，A错误；B．氯化亚铁溶液为浅绿色，向氯化亚铁溶液中滴加新制氯水，+2价的铁被氯水氧化生成+3价的铁，溶液由浅绿色变为棕黄色，离子方程式正确，B正确；C．向FeCl3溶液中加入铁粉，发生反应生成氯化亚铁，棕黄色溶液变为浅绿色，离子方程式为Fe +2Fe3+ == 3Fe2+，C错误；D．反应前氯化铁溶液为棕黄色，Fe3+具有氧化性，与铜发生反应生成氯化亚铁和氯化铜蓝色溶液，离子方程式为2Fe3++Cu==Cu2++2Fe2+，D错误；故选B。 【对练2】高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效绿色消毒剂，主要用于饮用水及污水处理。一种制备K2FeO4的方法：①；②向Na2FeO4碱性溶液中加入KOH固体，析出K2FeO4。已知K2FeO4在酸性溶液中转化为Fe(OH)3。下列说法正确的是(　　) A．配制K2FeO4消毒液需在酸性溶液中 B．相同条件下，K2FeO4溶解度比Na2FeO4的大 C．K2FeO4作消毒剂利用其强氧化性 D．制备1.98 kg K2FeO4时，理论上转移80 mol电子 【答案】C 【解析】A．根据已知信息K2FeO4在酸性溶液中转化为Fe(OH)3，因此配制K2FeO4消毒液不能在酸性溶液中，而应该在碱性环境中，A错误；B．根据信息②向Na2FeO4碱性溶液中加入KOH固体，析出K2FeO4，说明在相同条件下，K2FeO4溶解度比Na2FeO4的小，B错误；C．K2FeO4中Fe元素为+6价，具有强氧化剂，其还原产物是Fe3+，Fe3+水解产生的Fe(OH)3胶体能够吸附水中悬浮的固体小颗粒，使之形成沉淀而析出，因此K2FeO4作水处理剂时作消毒剂、净化剂，无污染，是理想的水处理剂，其作消毒剂就是利用K2FeO4具有的强氧化性，C正确；D．在制备K2FeO4时发生反应、Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH，可得关系式：FeSO4～K2FeO4，根据第一个反应可知：每反应产生2 mol Na2FeO4，转移10 mol电子，第二个反应为复分解反应，则制取1 mol K2FeO4，转移5 mol电子，制备1.98 kg K2FeO4时，其物质的量为n(K2FeO4)==10 mol，则理论上转移电子的物质的量50 mol，D错误；故选C。 1．(2026·河北石家庄高二期末)工业上制备高铁酸钠的一种方法为：3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，下列说法错误的是( ) A．Na2FeO4处理水时，既能杀菌消毒，生成的Fe(OH)3胶体又能吸附水中的悬浮杂质 B．根据化合价，推测FeO42-能和SO2、H2S反应 C．单线桥法标出电子转移的数目和方向为： D．还原反应为ClO--2e-+H2O=Cl-+2OH- 【答案】D 【解析】A项，Na2FeO4具有强氧化性可杀菌消毒，其被还原生成的Fe3+水解得到Fe(OH)3胶体，可吸附水中悬浮杂质，A正确；B项，FeO42-具有强氧化性，二氧化硫和硫化氢具有还原性，所以能和SO2、H2S反应，B正确；C项，Fe3+具有还原性，是还原剂，被氧化成FeO42-，化合价从+3升高到+6，ClO-是氧化剂，被还原为Cl-，化合价降低，用单线桥法表示电子转移数目和方向，电子从还原剂Fe3+转移至氧化剂ClO-，Fe3+的化学计量数为2，所以转移电子数为6e-；C正确；D项，每个ClO-得2e-，为ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-，D错误；故选D。 2．(2026·天津武清模拟)黄铁矿(主要成分为FeS2)在酸性条件和催化剂作用下，可发生如图所示的转化。下列说法错误的是( ) A．该过程中Fe3+是催化剂，Fe2+是中间产物 B．反应Ⅲ中氧化剂与还原剂的物质的量比为1：4 C．反应I、Ⅱ、Ⅲ均属于氧化还原反应 D．反应I的离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+ 【答案】C 【解析】A项，由转化示意图可知，Fe3+在反应Ⅰ中被消耗，在反应Ⅲ中又生成，符合催化剂特征；Fe2+在反应Ⅰ中生成，反应Ⅱ中被消耗，属于中间产物，A正确；B项，反应Ⅲ中O2为氧化剂，1 molO2得到4 mol电子；=Fe(NO)2+为还原剂，1 mol =Fe(NO)2+失去1 mol电子，根据得失电子守恒，氧化剂与还原剂的物质的量比为1：4，B正确；C项，反应Ⅱ为Fe2++NO=Fe(NO)2+，反应中无元素化合价变化，不属于氧化还原反应，C错误；D项，反应I中FeS2中-1价的S被氧化为SO42-中的+6价S，Fe3+被还原为Fe2+，根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒，配平后可得离子方程式：FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+，D正确；故选C。 3．价类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型。铁元素的价类二维图如图，下列有关说法不正确的是(　　) A．a能导电，能被磁体吸引 B．物质c可以用于制备油漆的成分 C．e转化为f需加入氧化剂 D．制备b可以用g在空气中加热分解 【答案】D 【解析】根据铁元素的价类二维图，a是Fe、b是FeO、c是Fe2O3、d是亚铁盐、e是铁盐、f是高铁酸盐、g是Fe(OH)2、h是Fe(OH)3。A．Fe是金属单质能导电，铁能被磁体吸引，故A正确；B．Fe2O3是红色粉末，可以用于制备油漆的成分，故B正确；C．e转化为f，铁元素化合价升高发生氧化反应，需加入氧化剂，故C正确；D．Fe(OH)2在空气中加热分解，会被氧气氧化为Fe2O3，故D错误；选D。 4．研究不同价态铁元素之间的转化是合理利用铁元素的基本途径。铁及其化合物的“价－类”二维图及部分含铁物质的类别与相应化合价关系如图所示(f、g可溶于水)。下列推断不合理的是(　　) A．a与H2O(g)高温下反应可实现a转化为c B．g与Cu反应或b与反应，均可得到f C．可实现f→d→e→g→f的循环转化 D．由图可预测：高铁酸盐(FeO42-)具有强氧化性，可用于消毒 【答案】A 【解析】如图，根据含铁化合物的价态可知，a为铁单质，b为FeO，d为Fe(OH)2，f为Fe2+盐，c为Fe2O3，e为Fe(OH)3，g为Fe3+盐；A．高温下，Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，A错误； B．铁离子与Cu反应2Fe3++Cu==Cu2++2Fe2+，氧化亚铁与H+反应FeO+2H+=Fe2++H2O，两个反应均能得到Fe2+，B正确；C．亚铁离子和氢氧根离子生成氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁和氧气反应被氧化为氢氧化铁，氢氧化铁和盐酸等生成铁离子，铁离子和铁等反应转化为亚铁离子，C正确；D．高铁酸盐(FeO42-)中铁元素价态+6价，是铁元素中价态最高的，所以具有强氧化性，D正确；故选A。 5．部分含铁物质的类别与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　) A．可由化合反应制得d B．b既可被氧化，也可被还原 C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体 D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系 【答案】C 【解析】根据含铁物质的类别与相应化合价关系，a是Fe、b是亚铁盐、c是Fe(OH)2、d是Fe(OH)3、e是铁盐。A．可由化合反应4Fe(OH)2+O2+2H2O= Fe(OH)3制备Fe(OH)3，故A正确；B．b中Fe显+2价，处于中间价态，既可被氧化，也可被还原，故B正确；C．将铁盐加入浓碱液中制得Fe(OH)3沉淀，故C错误；D．氯化亚铁和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁，氢氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，氯化铁和铁反应生成氯化亚铁，故D正确；故选C。 6．铁元素部分价态的价类二维图如图所示，下列说法不正确的是( ) A．c→f和f→c的反应都有可能是化合反应 B．在g→f→e→d转化过程中，每步反应都存在物质颜色的变化 C．a和酸反应都能生成f D．b常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料 【答案】C 【解析】依据“价-类”二维图，可得出a、b、c、d、e、f、g分别为Fe、Fe2O3、含Fe3+的盐、Fe(OH)3、Fe(OH)2、含Fe2+的盐、FeO。A项，c→f可能为2FeCl3+Fe=3FeCl2，f→c可能为2FeCl2+Cl2=2FeCl3，则两反应都有可能是化合反应，A正确；B项，在g→f→e→d转化过程中，物质的颜色分别为黑色、浅绿色、白色、红褐色，则每步反应都存在物质颜色的变化，B正确；C项，a和非氧化性酸反应为Fe+2H+=Fe2++H2↑，都能生成f(含Fe2+的盐)，若酸为氧化性酸(如浓硝酸、浓硫酸)，则发生钝化，生成Fe3O4，若酸为稀硝酸，生成含Fe3+的盐，C不正确；D项，b为Fe2O3，呈红棕色，常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，D正确；故选C。 7．下图是元素的价类二维图，下列说法不正确的是( ) A．a在高温下与H2O反应不能生成或 B．在b→c→d→e转化过程中，每步转化都存在物质颜色的变化 C．在的水溶液中反应生成 D．在空气中加热，能迅速被氧化成 【答案】D 【解析】a：Fe元素化合价为0，是单质，即Fe。b：Fe元素化合价为+2价的氧化物，是FeO。c：Fe元素化合价为+2价的氯化物，是FeCl2。d：Fe元素化合价为+2价的碱，是Fe(OH)2。e：Fe元素化合价为+3价的碱，是Fe(OH)3。f：Fe元素化合价为+3价的氯化物，是FeCl3。g：Fe元素化合价为+3价的氧化物，是Fe2O3 。A项，a(Fe)在高温下与H2O(g)反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 ，Fe3O4中Fe元素有+2价和+3价，不会生成+2价的碱d(Fe(OH)2)或+3价的碱e(Fe(OH)3)，A正确；B项，b(FeO，黑色)→c(FeCl2，浅绿色溶液) ，c(FeCl2，浅绿色溶液)→d(Fe(OH)2，白色沉淀)，d(Fe(OH)2，白色沉淀)→e(Fe(OH)3，红褐色沉淀) ，每步转化都存在物质颜色的变化 ，B正确；C项，a(Fe)与f(FeCl3)溶液发生反应2FeCl3+Fe=3FeCl3，生成c(FeCl2)，C正确；D项，在空气中加热b(FeO) ，FeO不稳定，在空气中加热时会被氧化，先生成四氧化三铁，四氧化三铁被进一步氧化生成氧化铁，不会迅速被氧化为氧化铁，D错误；故选D。 8．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 【解析】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。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；故选A。 9．已知有以下物质相互转化。 下列说法错误的是(　　) A．C溶液为氢氧化钾溶液 B．配制B溶液时，常加入少量少量A C．F→G反应的离子方程式为Fe2O3+6H＋=2Fe3＋+3H2O D．E→F的反应类型，既是化合反应也属于氧化还原反应 【答案】C 【解析】根据题意可知，A为铁，B为氯化亚铁，C为氢氧化钾，D为氯化钾，E为氢氧化亚铁，F为氢氧化铁，G为氯化铁；A．根据上述分析可知，C溶液为氢氧化钾溶液，故A正确；B．配制B溶液时，常加入少量稀盐酸，防止氯化亚铁水解，故B正确；C．F→G反应的离子方程式为Fe((OH)3+3H＋=Fe3＋+3H2O，故C错误；D．E→F的反应类型，属于化合反应，也属于氧化还原反应，故D正确；故选C。 10．高铁酸钾(K2FeO4，极易溶于水)是常见的水处理剂，制备高铁酸钾常用的反应原理为： 3KClO+2 Fe(OH)3+4KOH=2K2FeO4+3KCl+5H2O，K2FeO4处理水的原理如图。下列说法正确的是(　　) 【查阅资料】向胶体中加入电解质后，胶体因失去稳定性而发生离子的聚集以至沉淀，称为电解质对胶体的聚沉作用，简称胶体的聚沉。 A．用Fe(OH)3制备0.1molK2FeO4，则转移0.6mol电子 B．在碱性条件下，氧化性：ClO-＜FeO42- C．过程①②③均发生了化学变化 D．作水处理剂时，K2FeO4的作用为消毒杀菌、净水 【答案】D 【解析】高铁酸钾氧化细菌后被还原为Fe3+，Fe3+在河水中生成Fe(OH)3胶体，胶体吸附河水中的悬浮性物质后发生聚沉，可净化河水。A．用Fe(OH)3制备0.1molK2FeO4，铁元素由+3价升高为+6，则转移0.3mol电子，A错误；B．根据反应方程式可知，碱性条件下，氧化剂为KClO，氧化产物为K2FeO4，氧化性：ClO- ＜FeO42-，B错误；C．根据分析，过程①②发生了化学变化，③为物理变化，C错误；D．K2FeO4具有强氧化性，能氧化细菌，其还原产物Fe3+可转化为氢氧化铁胶体，能净水，故作水处理剂时，K2FeO4的作用为消毒杀菌、净水，D正确；故选D。 11．用部分被氧化的金属屑A制备某工业常用的无水盐C的步骤如图所示。将C溶于水，向其中滴入NaOH溶液，出现白色沉淀，后逐渐变为红褐色，下列判断正确的是(　　) A．过滤所得的残渣中一定没有金属A B．滤液可能是CuSO4溶液 C．水合盐B可能是FeSO4•7H2O D．无水盐C可能是Fe2(SO4)3 【答案】C 【解析】将C溶于水，向其中滴入NaOH溶液，出现白色沉淀，后逐渐变为红褐色，该红褐色沉淀为氢氧化铁沉淀，说明C盐中含有亚铁离子，则A为部分氧化的铁屑，部分被氧化的金属屑A和硫酸反应，生成的硫酸亚铁，则滤液中可能含有硫酸亚铁，水合盐B可能是FeSO4•7H2O。A．“向其中滴入NaOH溶液，出现白色沉淀，后逐渐变为红褐色”知道C是亚铁盐，那么金属屑就是铁屑，在酸溶时可能有一些铁没有反应完，过滤后残渣中有金属A，故A错误；B．根据推断滤液是含铁的盐溶液，所以滤液可能是FeSO4溶液，故B错误；C．C盐中含有亚铁离子，则水合盐B可能是FeSO4•7H2O，故C正确；D．滴入NaOH溶液，先出现白色沉淀，后逐渐变为红褐色，说明C盐中含有亚铁离子，故D错误；故选C。 12．实验小组研究二价铁的还原性，设计如下实验。 序号 实验方案 现象 Ⅰ 现象a：生成白色沉淀，3 min后沉淀基本变为红褐色 Ⅱ 现象b：生成白色沉淀，3 min后沉淀颜色几乎不变 (1)实验所用的FeSO4溶液由Fe2(SO4)3溶液和足量铁粉反应制得，反应的离子方程式是_______________。 (2)实验Ⅰ中沉淀变为红褐色的化学方程式是___________________________。 (3)关于实验Ⅱ中白色沉淀的组成，小组同学展开研究。①已知Fe(HCO3)2在水中不存在。对沉淀组成做出如下假设，请补充完整。 假设a：依据NaHCO3溶液显________性，推测白色沉淀可能为Fe(OH)2； 假设b：白色沉淀可能为________。 ②研究白色沉淀组成的实验如下： ⅰ.取少量白色沉淀，充分洗涤，向其中加入稀硫酸，沉淀完全溶解，产生无色气泡； ⅱ.向所得溶液中滴入KSCN试剂，溶液几乎不变红； ⅲ.向ⅱ溶液中再滴入少量H2O2，溶液立即变为红色。 由此说明，白色沉淀中一定含有______________________________(填离子)。 ③研究过程中发现白色沉淀在空气中久置，最终变为红褐色。则该沉淀比实验Ⅰ中所得的Fe(OH)2________(填“难”或“易”)被空气氧化。 【答案】(1)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ (2)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 (3)①碱 FeCO3 ②Fe2＋和CO ③难 【解析】(1)Fe2(SO4)3与Fe反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 (2)实验Ⅰ中的沉淀Fe(OH)2，其变为红褐色的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 (3)①NaHCO3为小苏打，溶液显碱性，故可推测沉淀可能为Fe(OH)2；另一种猜测是生成了FeCO3沉淀。②由于溶于H2SO4后产生无色气泡，滴入KSCN溶液不变红，加入H2O2后变红，则证明白色沉淀中一定含有Fe2＋和CO。③由于白色沉淀久置后才变红褐色，故该沉淀难被空气氧化。 13．(2026·湖北襄阳高一期末)高铁酸钾(化学式：K2FeO4)是一种暗紫色固体，具有强氧化性。在强碱性溶液中稳定，易溶于水，微溶于浓KOH溶液，难溶于异丙醇(一种有机溶剂)，在生活中常被用作水处理剂。某兴趣小组利用废铁屑(含少量Fe2O3杂质)制备高铁酸钾的工艺流程如图所示： 回答下列问题： (1)“氧化Ⅰ”反应的还原产物为_________。 (2)已知“转化”为复分解反应，“氧化Ⅱ”中NaClO被还原为NaCl，则“氧化Ⅱ”反应的离子方程式为_________________________________。 (3)K2FeO4晶体“洗涤”时，洗涤剂最好选用_________(填字母序号)。 A．H2O B．NaOH溶液 C．异丙醇 D．稀盐酸 (4)上述流程中“转化”的化学方程式为______________________________。 (5)用K2FeO4处理水时，消毒净化水投放5mgK2FeO4即可达到卫生标准。发生反应为：。消毒净化990L水按照卫生标准投入K2FeO4，则K2FeO4与水充分反应后产生的KOH质量为__________g。 (6)另一种制备K2FeO4的原理为： ①由该反应可知，氧化性：K2FeO4_________Cl2(填“>”或“<”)。 ②向K2FeO4溶液中滴加浓盐酸，能产生Cl2，这个反应表明K2FeO4和Cl2的氧化性强弱关系与①结论相反，原因可能是_________________________。 【答案】(1)H2O (2)3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O (3)C (4)2KOH+Na2FeO4=K2FeO4+2NaOH (5)2.8 (6) < 溶液酸碱性不同 【解析】废铁屑酸溶得到Fe2+、Fe3+，经过氧化Ⅰ，Fe2+被H2O2氧化为Fe3+，离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；经过氧化Ⅱ，Fe3+被氧化为Na2FeO4，离子方程式为3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，再加饱和KOH溶液转化，经过过滤、洗涤、干燥得到K2FeO4。 (1)据分析，“氧化Ⅰ”反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，Fe的化合价由+2氧化为+3，O的化合价由-1还原为-2，故还原产物为H2O； (2)根据分析，“氧化Ⅱ”反应的离子方程式为3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O； (3)根据已知信息，高铁酸钾在强碱性溶液中稳定，易溶于水，微溶于浓KOH溶液，难溶于异丙醇，K2FeO4晶体“洗涤”时，洗涤剂最好选用异丙醇，选C； (4)根据分析，转化过程方程式为2KOH+Na2FeO4=K2FeO4+2NaOH； (5)根据已知，用K2FeO4处理水时，消毒净化1 L水投放5 mg K2FeO4即可达到卫生标准。消毒净化990 L水按照卫生标准投入K2FeO4，需要消耗K2FeO4的质量是990L×5mg/L=4950mg=4.95g，根据反应，K2FeO4与KOH的物质的量之比为4：8，则生成的KOH质量为：。 (6)①该反应中，Cl2是氧化剂、K2FeO4是氧化产物，所以氧化性：K2FeO4<Cl2。②向K2FeO4溶液中滴加浓盐酸，能产生Cl2，这个反应表明K2FeO4和Cl2的氧化性强弱关系与①结论相反，原因可能是溶液酸碱性不同。 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 ( 2 / 12 )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 $