第3章 第1节 第3课时 铁及其化合物之间的转化关系（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一化学必修第一册学习笔记（鲁科版 山东海南专版）

本讲义聚焦铁及其化合物的转化关系核心知识点，以“价—类”二维图为学习支架，系统梳理同价态含铁物质的复分解转化（如FeO与Fe²⁺、Fe₂O₃与Fe³⁺的转化）和不同价态的氧化还原转化（如Fe²⁺与Fe³⁺的相互转化），结合制备、保存、检验除杂等应用，构建完整知识脉络。 该资料特色在于融合科学思维与实践，通过“价—类”二维图培养模型认知，设计补铁剂价态检验实验（如硫氰酸钾与氯水法、酸性高锰酸钾法）提升科学探究能力，联系人体健康（如维生素C促进铁吸收）体现科学态度与责任。课中辅助教师实验教学，课后通过判断、计算等练习帮助学生查漏补缺。

第3课时　铁及其化合物之间的转化关系 [核心素养发展目标]　1.从物质类别、元素价态的角度，预测含铁物质性质及物质间的转化关系，并能通过实验进行验证、分析和解释，提升科学探究与创新意识以及证据推理与模型认知的能力。2.能根据含铁物质的性质，分析生产、生活中的实际问题，如补铁剂中铁元素价态的检验等，培养科学态度与社会责任。 一、铁及其重要化合物的转化关系 1.铁元素的“价—类”二维图 在图中适当位置填写含铁物质的化学式，完成铁及其化合物的“价—类”二维图，其中的箭头表示物质之间的转化关系。 按要求书写下列反应的化学方程式或离子方程式。 (1)同价态含铁物质之间的转化 ①FeO+2H+===Fe2++H2O。 ②Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓。 ③Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O。 ④Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O。 ⑤Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓。 ⑥Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O。 ⑦2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。 以上反应①②③④⑤⑥一般是通过复分解反应实现物质之间的转化。 (2)不同价态含铁物质之间的转化 ⑧Fe+2H+===Fe2++H2↑。 ⑨3Fe+2O2Fe3O4。 ⑩Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(答案合理即可)。 ⑪2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-(答案合理即可)。 ⑫2Fe3++Fe===3Fe2+(答案合理即可)。 ⑬4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。 以上反应一般都是通过氧化还原反应实现物质之间的转化。 2.铁及其化合物之间转化关系的应用 (1)铁及其化合物的制备，如工业炼铁，实验室制Fe(OH)2。 (2)亚铁盐溶液的保存，如为防止FeSO4被氧化，常向溶液中加入少量铁粉。 (3)物质的检验、除杂，如检验Fe2+、Fe3+。 思考　除去括号中的杂质，并写出反应的离子方程式。 (1)FeCl2(Fe3+)除去方法：加入过量铁粉，过滤，离子方程式：2Fe3++Fe===3Fe2+。 (2)FeCl3(FeCl2)除去方法：加入氯水或通入Cl2，离子方程式：2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。 (3)Fe2(SO4)3酸性溶液(FeSO4)除去方法：滴加H2O2溶液，离子方程式：2Fe2++H2O2+2H+===2H2O+2Fe3+。 (4)FeCl2(Cu2+)除去方法：加入过量铁粉，过滤，离子方程式：Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。 1.判断正误 (1)Fe(OH)2在空气中充分加热最终产生FeO和H2O(　　) (2)Fe(OH)3能由可溶性铁盐和碱通过复分解反应制得，也能通过化合反应制得(　　) (3)向溶液中加入NaOH溶液，生成红褐色沉淀，则溶液中一定含有Fe3+，一定不存在Fe2+和Mg2+(　　) (4)除去FeCl3溶液中少量的CuCl2杂质，可向溶液中加入过量铁粉，然后过滤(　　) (5)在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入Fe2O3，铜粉能够溶解(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　 2.下列反应中有三价铁生成的是(　　) ①铁丝在空气中生锈　②向FeBr2溶液中通入足量Cl2　③将铁片置于CuCl2溶液中　④Fe(OH)2暴露在空气中　⑤向FeSO4溶液中滴加双氧水　⑥高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4 A.①②③④⑤ B.②③④⑤ C.①②④⑤⑥ D.全部 答案　C 3.(2025·济宁高一期末)部分含铁物质的分类与相应化合价的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A.自然界中存在a B.b是碱性氧化物，能与水反应得到f C.若h、g为盐酸盐，则均可由单质间的化合反应得到 D.f在空气中转化为e时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4 答案　AD 二、补铁剂中铁元素价态的检验 1.实验：补铁剂中铁元素价态的检验 (1)预测补铁剂中铁元素价态 补铁剂中铁元素价态有以下3种可能： ①可能为+2价(Fe2+)； ②可能为+3价(Fe3+)； ③可能既有+2价，又有+3价(Fe2+和Fe3+)。 (2)实验方案 (3)实验操作、现象及结论 方案一： 实验操作 实验现象 实验结论 加入硫氰酸钾溶液，溶液颜色无变化；加入氯水后，溶液变为红色 含有Fe2+，不含Fe3+ 方案二： 实验操作 实验现象 实验结论 溶液颜色无变化 不含Fe3+ 紫红色褪去 含Fe2+ (4)实验结论分析 经过实验验证，补铁剂中铁元素价态为+2价，相关反应的离子方程式：2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-，Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3；Mn+5Fe2++8H+===Mn2++5Fe3++4H2O。 2.铁元素与人体健康 铁元素的生理功能 是人体中含量最高的生命必需微量元素，其中以血红蛋白的功能最为显著。血红蛋白分子中含有Fe2+，具有载氧功能 缺铁的危害 如果人体缺铁，就会出现贫血 科学合理食用 富铁食品及补铁 人体内的铁元素主要来源于食物，动物血、肝脏、骨髓以及菠菜、红枣等食物含有丰富的铁元素 维生素C具有还原性，可以将Fe3+还原成人体可以吸收的Fe2+，所以食用维生素C含量较高的食物有利于人体对铁元素的吸收 思考　(1)为什么补铁剂与维生素C一起服用效果更好？ (2)在验证补铁口服液中是否含有Fe2+的实验中，向溶液中加入酸性KMnO4溶液，紫红色褪色，则一定证明含有Fe2+吗？ (3)能否用NaOH溶液检验补铁剂中铁元素的价态？为什么？ 提示　(1)补铁剂中铁元素的化合价是+2价，具有还原性，因维生素C的还原性比Fe2+强，因此补铁剂与维生素C一起服用，可以防止补铁剂中的Fe2+被氧化。 (2)不一定。因为补铁口服液中的抗氧化剂(维生素C)有还原性，也可以使酸性KMnO4溶液褪色。 (3)不能。若补铁剂中含有Fe3+，加入NaOH溶液立即产生红褐色沉淀，则无法检验Fe2+的存在。 1.判断正误 (1)血红蛋白分子中的铁元素价态为+2价(　　) (2)食用富含维生素C的食物有利于人体对铁元素吸收，是利用维生素C的氧化性(　　) (3)向补铁口服液中滴加KSCN溶液，溶液变为红色，则补铁口服液中铁元素的价态只有+3价(　　) (4)为防止补铁口服液中的Fe2+被氧化为Fe3+，在饮用前，可向口服液中加入铁粉(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)× 2.(2025·清华附中高一期末)菠菜中含有比较丰富的铁元素，某研究小组设计如下方案测定其含量。 [铁元素的分离] (1)在坩埚中将m g 菠菜高温灼烧，使之完全灰化。用足量的酸充分溶解，过滤(滤渣中不含铁元素)，将滤液在100 mL容量瓶中定容，得溶液A。 其中铁元素的存在形式是 Fe2+、　　　。  [铁元素的测定] (2)研究小组提出如下三种测量方案。 ⅰ.沉淀法：取10 mL 溶液A，向其中加入足量NaOH 溶液，过滤、洗涤沉淀、灼烧、称量。请写出生成红褐色沉淀的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　。该方案误差较大。  ⅱ.比色法：另取10 mL溶液A，流程如下。 (3)用离子方程式解释加入H2O2的目的：　　　　　　　　　　　。  (4)写出加入 KSCN 后发生反应的离子方程式：　　　　　　　　　　　　。  (5)溶液颜色越深，光的透过能力越差，即透光率越小，含铁量越　　　　(填“高”或“低”)。  (6)若不加入H2O2，测出菠菜中铁元素的含量　　　　(填“偏大”或“偏小”)。  ⅲ.高锰酸钾滴定法： (7)另取10 mL溶液A，向其中加入足量X，X可能是　　　　　　　　　　(填字母)。  a.Na b.Mg c.Fe d.Cu 向溶液C中滴入b mol·L-1 KMnO4溶液，至反应完全，共消耗KMnO4溶液c mL。 (8)请写出Mn与Fe2+反应的离子方程式：　　　　。  (9)样品中铁元素的质量分数为　　　　。  答案　(1)Fe3+　(2)Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3　(3)H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O　(4)Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3　(5)高　(6)偏小 (7)d　(8)Mn+5Fe2++8H+===Mn2++5Fe3++4H2O　(9)×100% 课时对点练 [分值：100分] [1~8题，每小题6分] 题组一　铁及其化合物的转化 1.(2025·滨州高一期末)下列铁的化合物中不能通过化合反应一步生成的是(　　) A.Fe3O4 B.Fe(OH)3 C.FeCl2 D.Fe2S3 答案　D 2.(2024·山西大同期末)下列物质反应后一定有+3价铁生成的是(　　) ①过量的Fe与Cl2反应；②Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加入新制氯水；③Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中；④铁丝在氧气中燃烧后的产物溶于盐酸中；⑤铁粉与水蒸气反应的产物 A.①②③⑤ B.①②④⑤ C.①③④⑤ D.全部 答案　B 解析　①过量的Fe与Cl2反应只能生成FeCl3；②Fe与过量稀H2SO4反应生成FeSO4，再向其中加入新制氯水，Fe2+被氧化为Fe3+；③Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中，Fe3+可能被Fe还原为Fe2+；④铁丝在氧气中燃烧生成Fe3O4，产物溶于盐酸中生成Fe3+和Fe2+；⑤铁粉与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气；则一定有+3价铁生成的是①②④⑤，故选B。 3.(2024·宿州高一检测)下列有关Fe2O3的说法正确的是(　　) A.铝热剂就是单指Fe2O3粉末和铝粉的混合物 B.氧化铁和稀硫酸反应：Fe2O3+6H+===2Fe2++3H2O C.分别还原a mol Fe2O3所需H2、Al、CO的物质的量之比为3∶2∶3 D.检验从火星上带回来的红色物质是否含 Fe2O3的操作步骤：样品→粉碎→加水溶解→过滤→向滤液中滴加KSCN溶液 答案　C 解析　组成铝热剂的金属氧化物，并非只是氧化铁，活泼性比铝弱的金属氧化物都能组成铝热剂，A错误；氧化铁和稀硫酸反应生成Fe3+，B项错误；a mol Fe2O3被还原得到6a mol电子，则分别消耗H2、Al、 CO的物质的量之比为3a mol∶2a mol∶3a mol=3∶2∶3，C项正确；Fe2O3不溶于水，且和水不反应，应加入盐酸或稀硫酸溶解后再加 KSCN溶液，D项错误。 4.(2025·济宁高一期末)如图是地壳中含量第二的金属元素的“价—类”二维图，下列说法正确的是(　　) A.高温下a与沸水反应可实现转化① B. c溶于水可以实现转化② C.上述转化中需要加入氧化剂的是①③④⑤ D. h作水处理剂时生成Fe(OH)3胶体，具备净水和消毒双重功能 答案　D 题组二　生活中铁元素的检验 5.某兴趣小组进行某补血剂中铁元素含量的测定实验流程如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.步骤①研磨时需要在研钵中进行 B.步骤②加入过量NaOH溶液的作用是将Fe2+完全沉淀 C.步骤③多步操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却、称重 D.每片补血剂中铁元素的质量为0.07w g 答案　B 解析　步骤①是将补血剂磨成细粉，便于溶解，研磨时需要在研钵中进行，A正确；加入过氧化氢溶液将Fe2+氧化为Fe3+，然后用过量NaOH溶液将Fe3+完全沉淀为红褐色的氢氧化铁，B错误；步骤③是将氢氧化铁沉淀转化为氧化铁，通过测定氧化铁的质量，计算补血剂中铁元素的含量，所以操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却、称重，C正确；w g氧化铁中铁元素的质量即为10片补血剂中铁元素的质量，所以每片补血剂中含铁元素的质量为=0.07w g，D正确。 6.《神农本草经》记载：“神农尝百草，日遇七十二毒，得茶而解。”茶叶中铁元素的检验可经以下四个步骤完成，各步骤中选用的实验用品不能都用到的是(　　) A.将茶叶灼烧灰化，选用①②⑨ B.用浓盐酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释，选用④⑥⑦ C.过滤得到滤液，选用④⑤⑦ D.检验滤液中的Fe3+，选用③⑧⑩ 答案　B 解析　将茶叶灼烧灰化，应在坩埚中加热，①②⑨都能用到，A不符合题意；用浓盐酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释，应在烧杯中进行，可用玻璃棒搅拌，选用④和⑦，用不到⑥，B符合题意；过滤时需要用到漏斗、烧杯和玻璃棒，C不符合题意；检验滤液中的Fe3+，可取少量滤液于小试管中，用胶头滴管滴加KSCN溶液检验，③⑧⑩都能用到，D不符合题意。 题组三　铁及其化合物的相关计算 7.(2025·天津南开区高一期末)把1.0 mol·L-1CuCl2溶液和1.0 mol·L-1 FeCl3溶液等体积混合(假设混合溶液的体积等于前两种溶液的体积之和)，再向其中加入足量铁粉，经过足够长的时间后Fe2+的物质的量浓度是(　　) A.1.25 mol·L-1 B.1.5 mol·L-1 C.2.5 mol·L-1 D.3 mol·L-1 答案　A 解析　把1.0 mol·L-1CuCl2溶液和1.0 mol·L-1 FeCl3溶液等体积混合，设体积为V L，向其中加入足量铁粉反应后，溶液中溶质为FeCl2，根据Cl-守恒，混合后c(Cl-)= mol·L-1=2.5 mol·L-1，则c(Fe2+)=1.25 mol·L-1，故A正确。 8.(2025·吉林高一期末)有一包铁粉和铜粉均匀混合的粉末样品，为确定其组成，某同学将不同质量的该样品分别与40 mL 1 mol·L-1的FeCl3溶液反应，实验结果如下表所示(忽略反应前后溶液体积的微小变化)。 实验序号 ① ② ③ ④ m(粉末样品)/g 0.90 1.80 3.60 7.20 m(反应后剩余固体)/g 0 0.64 2.48 6.08 下列实验结论错误的是(　　) A.实验①反应后溶液中含有Fe3+、Fe2+、Cu2+ B.实验②③反应后剩余固体全部是Cu C.实验④的滤液中c(Fe2+)=1.5 mol·L-1 D.原粉末样品中m(Fe)∶m(Cu)=7∶8 答案　B 解析　Fe、Cu与FeCl3溶液反应的顺序为Fe先与FeCl3溶液反应，Fe反应完后Cu再与FeCl3溶液反应。在0.90 g样品的基础上再加入0.90 g样品，又溶解了0.26 g，说明实验①反应后溶液中含有Fe3+，一定也含有Fe2+、Cu2+，A项正确；40 mL 1 mol·L-1 FeCl3溶液中FeCl3的物质的量为0.04 mol，由化学方程式：2Fe3++Fe===3Fe2+可知，0.04 mol FeCl3完全反应消耗Fe的质量为1.12 g，由表格中③④的数据分析可知固体减少的质量为1.12 g，即减少的为金属铁，因此③④中Fe2+的物质的量为0.06 mol，浓度为1.5 mol·L-1，C项正确；表中②固体减少的质量为1.16 g，大于1.12 g，即减少的固体为铁和铜，可列方程组有 解得n(Fe)=0.015 mol，n(Cu)=0.005 mol， 则m(Fe)=0.84 g，m(Cu)=1.80 g-0.84 g=0.96 g。 即原粉末样品中m(Fe)∶m(Cu)=7∶8，D项正确；由此可知③中剩余的固体为铁和铜，B项错误。 [9~10题，每小题8分，有一个或两个选项符合题目要求] 9.已知有以下物质的相互转化。 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。配制B溶液时，常加入少量铁，防止Fe2+被氧化，故B正确；F→G反应的离子方程式为Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O，故C错误。 10.(2025·青岛高一期末)从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A.试剂a是铁粉，试剂b是稀硫酸 B.试剂c是氯气，在该流程中作氧化剂 C.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+ D.操作Ⅰ、操作Ⅱ均为过滤，操作Ⅲ需用到蒸发皿 答案　AC 11.(20分)(2025·合肥一中高一期末)黑木耳是一种营养丰富的食用菌，含有丰富的钙、铁、胡萝卜素、维生素等营养物质。某研究小组测定黑木耳中铁元素含量，实验方案如下，回答下列问题： (1)甲同学提出，可以用沉淀法测铁元素含量。 已知滤液中含有Ca2+、Fe2+和Fe3+。 ①灼烧是在　　　　　　　　(填仪器名称)中进行。  ②试剂X的选择可以为　　　　　　　(填字母)。  A.酸性高锰酸钾溶液 B.氯气 C.H2O2 ③一系列操作为过滤、洗涤、干燥、灼烧至恒重，固体质量为350 mg，则每100 g的黑木耳中铁元素质量为　　　　　mg。  ④乙同学认为甲同学的测定方法可能会使铁元素的含量偏高，原因是　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)乙同学提出可以用氧化还原反应的原理测铁元素含量。 ①可选做试剂Y的物质是　　　(填字母)。  A. Zn B. Fe C. Cu ②乙同学在溶解过程中若用足量盐酸代替稀硫酸，会使测定结果　　　　　　　(“偏高”“偏低”或者“无影响”)。  ③酸性高锰酸钾溶液测定铁元素含量时反应的离子方程式为　　　　　　　　　。  ④消耗0.10 mol·L-1酸性KMnO4溶液7.0 mL，则每100 g的黑木耳中铁元素质量为　　　 mg。  答案　(1) ①坩埚　②BC　③122.5　④滤液中含钙离子，氢氧化钙微溶于水　(2)①C　②偏高　 ③Mn+5Fe2++8H+===Mn2++5Fe3++4H2O　④98 12.(16分)(2025·洛阳高一期末)硫铁矿(主要成分为FeS2，其中铁元素为+2价)是工业制硫酸的主要原料。硫铁矿烧渣中含有Fe2O3、Fe3O4、Al2O3等成分，可用于制备绿矾(FeSO4·7H2O)，流程示意图如下。 已知：不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH不同。 (1)FeS2在“煅烧”过程中，发生氧化反应的元素有　　　　。  (2)“酸浸液”中主要的金属阳离子有Fe3+、Fe2+、Al3+，产生Fe3+的反应为Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O、　　　　(写离子方程式)。  (3)硫铁矿还原“酸浸液”中Fe3+时，主要产物为S，也有少量单质S生成。请写出生成单质S的离子方程式：　　　　。  (4)“结晶”过程：FeSO4溶液制取FeSO4·7H2O，需先加入少量稀硫酸再经过　　　　、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到绿矾晶体。在此过程中，为防止硫酸亚铁被氧化，可以加入少量　　　　，原因是　　　(用离子方程式表示)。 (5)测定制得晶体样品中Fe2+的质量分数：称取a g制得的晶体样品，加入适量水和稀硫酸溶解，滴入c mol·L-1的K2Cr2O7溶液，发生反应：6Fe2++Cr2+14H+===6Fe3++2Cr3++ 7H2O，恰好完全反应时，消耗K2Cr2O7溶液b mL，计算制得晶体样品中Fe2+的质量分数：　　　　(用含a、b、c的式子表示)。 答案　(1)Fe、S　(2)Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O　(3)FeS2+2Fe3+===3Fe2++2S　(4)蒸发浓缩　铁粉　2Fe3++Fe===3Fe2+　(5)% 学科网（北京）股份有限公司 $