3.1 铁及其化合物（6大题型，举一反三题型专练，浙江专用）化学人教版必修第一册

第一节 铁及其化合物(题型专练·举一反三) 题型01 铁单质 题型02 铁的氧化物 题型03 铁的氢氧化物 题型04 铁盐、亚铁盐的性质与检验 题型05 铁及其化合物之间的相互转化及其应用 题型06 守恒法在有关铁及其化合物计算中的应用 ▌题型01 铁单质 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。铁元素在元素周期表中位于第_______周期_______族。 2．铁的物理性质 纯铁具有_______色金属光泽，质软，有良好的延展性，能被_______吸引。 3．铁的化学性质(写出反应的化学方程式) (1)与Cl2反应：2Fe＋3Cl2______________。 (2)与S反应：Fe＋S______________。 (3)与稀H2SO4反应：Fe＋H2SO4===______________。 (4)与CuSO4溶液反应：Fe＋CuSO4===______________。 (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)______________。 【特别提醒】(1)Fe在反应中作还原剂，遇到Cl2无论用量多少都生成＋3价铁的氯化物，遇到较弱的氧化剂(如稀硫酸、S等)生成＋2价铁的化合物。 (2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分为_______，而在纯氧气中燃烧产物则为______________。 【典例1】(2025·浙江省星辰联盟高一期中)用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验(部分夹持装置已略去)，下列有关说法不正确的是( ) A．装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气 B．装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰 C．若去掉上述装置中的C和D部分，可将气体导入肥皂液中并点燃 D．在此反应中铁单质全部被氧化成+3价的物质 【变式1-1】(2026·浙江台州高一开学考试)往AgNO3、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2的混合溶液中加入一些铁粉，待反应完成后再过滤，不可能存在的情况是( ) A．滤纸上有Ag，滤液中有Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe2+ B．滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Cu2+、Zn2+、Fe2+ C．滤纸上有Ag、Cu、Fe，滤液中有Zn2+、Fe2+ 【变式1-2】(2025·浙江宁波五校联盟高一期中)制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”。铜被氯化铁溶液腐蚀的方程式为2FeCl3+Cu＝2FeCl2+CuCl2；FeCl3溶液也能与铁反应2FeCl3+Fe＝3FeCl2；当向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，烧杯底部不可能出现的是( ) A．有铁无铜 B．有铜无铁 C．有铁有铜 D．无铁无铜 【变式1-3】(2026·浙江温州高一期中)某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验，并检验产物，回答下列问题： (1)①仪器a名称为_______，②放碎瓷片的作用为_______。 (2)B装置中发生的反应方程式_______。 (3)装置C的作用是_______。 (4)某同学做了如下实验：取少量B中反应后的黑色固体，加足量稀盐酸微热溶解，若溶液呈浅绿色且有气泡；再滴加KSCN溶液，若不变红，则反应后的黑色固体没有Fe3O4。请判断该同学的结论是否正确，并说明原因_______。 ▌题型02 铁的氧化物 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 名称(俗称) 氧化亚铁 氧化铁(铁红) 四氧化三铁(磁性氧化铁) 物质类别 碱性氧化物 碱性氧化物 —— 色态 _______色粉末 _______色粉末 _______色晶体 溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水 铁的价态 ＋2价 ＋3价 ＋2价，＋3价 与H＋反应的离子方程式 FeO＋2H＋===______________ Fe2O3＋6H＋==______________ Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O 共性 高温时，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，生成单质铁 与CO反应：FexOy＋y COx Fe＋y CO2 【典例2】(2026·浙江嘉兴一模)下列有关FeO和Fe2O3的说法不正确的是( ) A．都能与盐酸反应 B．都不溶于水 C．FeO不稳定，在空气中受热能迅速被氧化成Fe3O4 D．高温下铁粉与水蒸气反应生成Fe2O3 【变式2-1】(2026·浙江金华高一阶段检测)关于反应6FeO+O22Fe3O4，下列说法不正确的是( ) A．O2是氧化剂 B．FeO中的Fe失电子 C．Fe3O4既是氧化产物也是还原产物 D．氧化剂与还原剂的物质的量之比是1：6 【变式2-2】(2026·浙江杭州高一期中)高磷鲕状赤铁矿(主要含有Fe2O3，还含有少量Al2O3、CaO、SiO2等)是我国一种重要的沉积型铁矿资源，以高磷鲕状赤铁矿为原料制备纯度较高的铁红，其流程如图所示。 已知：Fe2+遇K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀。下列说法错误的是( ) A．铁红常用作油漆、油墨的红色颜料 B．酸浸液遇K3[Fe(CN)6]溶液可生成蓝色沉淀 C．洗涤滤渣时，不能用玻璃棒搅拌 D．氧化时不能选用试剂H2O2溶液 【变式2-3】(2026·浙江强基联盟高一联考)铁是日常生活中使用量最大、最广泛的金属元素，存在多种氧化物。 (1)Fe3O4的俗称为___________。 (2)在Fe2O3与硫酸反应后的溶液中滴加硫氰化钾溶液，溶液出现___________色。 (3)某同学在探究某铁的氧化物性质时，先用浓盐酸将其溶解，后滴加高锰酸钾溶液，发现高锰酸钾紫色褪去，由此得出结论：该铁的氧化物中含有Fe2+。该结论是否正确？___________(填“是”或“否”)，请解释原因：___________。 ▌题型03 铁的氢氧化物 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 _______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＋===_________ Fe(OH)3＋3H＋==______________ 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)3_______ 2．铁的氢氧化物的制备 Fe(OH)2 Fe(OH)3 操作 现象 产生______絮状沉淀，迅速变为______，最终变为_______ 生成_______沉淀 化学方程式 FeSO4＋2NaOH=== Fe(OH)2↓＋Na2SO4，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===______________ 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】(2026·浙江浙南名校高一开学考试)探究性学习小组利用如图所示方案制备Fe(OH)2沉淀。下列说法不正确的是( ) ① ② ③ ④ A．①装置中可能发生反应：4Fe2++8OH-+2H2O+O2=4Fe(OH)3↓ B．②装置中苯的作用是隔绝空气 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FeSO4溶液 D．④装置开始反应时应打开止水夹a，一段时间后再关闭止水夹a 【变式3-1】(2024·浙江省宁波市效实中学高一期末)下列各图示中能较长时间看到 Fe(OH)2白色沉淀的是( ) (已知：苯为难溶于水且密度比水小的液体) A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 【变式3-2】(2026·浙江衢州二中高一期中)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溶液时需加入硫酸 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】(2024·浙江省杭州市源清中学高一期末)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。 已知：Fe(OH)2白色沉淀易被空气氧化，形成红褐色沉淀。 请回答： (1)装置5的作用是 ； (2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现无法让3中溶液进入4中，请为装置作一处改进，使溶液能进入4中，改进的方案是 ； (3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中立即析出了灰绿色沉淀，长时间后转变为红褐色，写出该过程的化学方程式 ；从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因是 ； ▌题型04 铁盐、亚铁盐的性质与检验 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较强的_______性。 【注明】①Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO等具有较强还原性的离子_______大量共存。 ②利用Fe3＋与铜单质的反应特点，可利用铁盐腐蚀印刷电路板上的铜箔。 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。 【特别提醒】1．Fe2＋常常表现为较强的还原性，如Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：____________________________。 2． Fe2＋与MnO(H＋)、NO(H＋)、ClO－等氧化性离子不能大量共存。 3．Fe2＋或Fe3＋的溶液的检验 (1)Fe2＋的检验 方法1 观察法：_______色 方法2 无现象溶液变红色，证明含有Fe2＋ 方法3 产生_______色絮状沉淀，迅速变成_______色，最终变为_______色，证明含有Fe2＋ 方法4 生成_______色沉淀，证明含有Fe2＋ (2)Fe3＋的检验 方法1 观察法：_______色 方法2 溶液变_______色，证明含有Fe3＋ 方法3 产生_______色沉淀，证明含有Fe3＋ 【特别提醒】Fe3＋与SCN－作用后的“溶液”显红色，并不是生成沉淀。 (3)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。 (3)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＋。 【拓展】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4】(2026·浙江台州中学高一期中)高铁酸钠(Na2FeO4))是一种新型绿色消毒剂。利用废金属屑(含有Fe、Cu及少量Fe2O3)制备流程如下。下列说法不正确的是( ) A．滤液I主要成分为FeSO4 B．步骤②中，试剂a为适当过量的稀H2SO4 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4-1】(2024·浙江省杭州学军中学高一期末)茶叶中铁元素的检验可经过选项中四个步骤完成，各步骤中选用的实验用品不能都用到的是( ) A．将茶叶灼烧成灰，选用①、②和⑨ B．用浓盐酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释，选用④和⑦ C．过滤得到滤液，选用④、⑤、⑥和⑦ D．检验滤液中的Fe3+，选用③、⑧和⑩ 【变式4-2】(2024·浙江省杭州市源清中学高一期末)在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且a＞c，则下列说法正确的是( ) A．将残余固体加入到稀H2SO4中，有气泡 B．最后得到的溶液中可能含有Fe3+ C．残余固体是铜和铁 D．最后得到的溶液中一定含有Cu2+ 【变式4-3】(2024·浙江省宁波市高一期末)某同学以铁屑(含少量Fe2O3)为原料，制备硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)，实验流程如下。 请回答下列问题： (1)加入试剂①后，溶液中反应的离子方程式有Fe+2H+=Fe2++H2↑、 。 (2)过滤前，操作Ⅰ为蒸发浓缩、 。 (3)硫酸亚铁易被氧化，为确定硫酸亚铁溶液已被完全氧化，应选择的最佳试剂是_____________。 A．铜片 B．KSCN溶液 C．NaOH溶液 D．KMnO4溶液 (4)将硫酸亚铁溶液调节至碱性，加入H2O2溶液生成FeO(OH)红棕色悬浊液，FeO(OH)与Fe2+共沉淀可以获得纳米Fe3O4，生成FeO(OH)的离子方程式为 。 ▌题型05 铁及其化合物之间的相互转化及其应用 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 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＋，可先将废水中的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。 【典例5】(2026·浙江宁波高一期末)如图是铁元素的部分物质“价—类”二维图(“盐”为盐酸盐)，下列说法正确的是( ) A．a分别与Cl2、盐酸反应都能得到g B．e可通过化合反应得到d C．b在空气中受热能迅速生成c D．在g中加入适量a，充分反应后溶液中c(Fe3+)=c(Fe2+)，则消耗的n(a)：n(g)=1：5 【变式5-1】(2026·浙江宁波高一期末)根据含铁物质的转化关系图，判断下列说法正确的是( ) A．在上述标号的反应中有3个非氧化还原反应 B．反应①可表示铁与水蒸气在高温下的反应 C．Fe(OH)3、Fe(OH)2在空气中灼烧至恒重，其产物分别是Fe2O3和FeO D．高铁酸钾作为水处理剂的原理为：4FeO42-+10H2O=8OH-+3O2↑+4 Fe(OH)3(胶体) 【变式5-2】(2026·浙江衢州高一期中)H2S是一种有毒气体。一种处理某废气中H2S的方法是将废气与空气混合通入FeCl2、CuCl2、FeCl3的混合溶液中，其转化流程如图所示。下列说法正确的是( ) A．过程Ⅰ中每有2.24 L O2参与反应，就转移0.4mol电子 B．转化过程有三种元素的化合价发生了变化 C．还原性由强到弱的顺序：Fe2+>S2- D．过程Ⅱ中发生的反应为：S2-+Cu2+=CuS↓ 【变式5-3】(2026·浙江四校联考高一联合质检)某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和较多的Cu2+、Fe3+。为了减少污染并促进废物利用，工厂计划从该废水中回收FeSO4和金属铜。根据以下流程图，回答下列问题： (1)A的主要成分是_________(填化学式)。试剂Y的名称为_________(注意用量)。 (2)取少量溶液D，加入足量氢氧化钠溶液，产生的现象是_________，此现象对应的化学方程式为_________。 (3)下列说法正确的是_________。 A．操作1和操作2均为过滤 B．可用KSCN溶液来检验FeSO4·7H2O是否变质 C．操作3可以采用蒸发结晶 D．试剂X可以选用铜 (4)用FeSO4·7H2O处理含Cr2O72-的酸性工业废水，将Cr2O72-离子转化为Cr3+，写出该反应的离子方程式_________。 ▌题型06 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)电子转移守恒 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。 电子转移守恒：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6】(2025·浙江衢州五校联盟高一期中)把含有氧化铁的铁片投入到足量的稀硫酸中，直到铁片完全溶解，经分析，该溶液中无 Fe3+，且生成的 Fe2+与反应生成的H2的物质的量之比为 3：1，则原混合物中Fe2O3与Fe的物质的量之比为 A．1：1 B．2：5 C．4：1 D．3：1 【变式6-1】(2025·浙江省温州环大罗山联盟高一期中)向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中通入过量的CO在高温下充分反应，固体质量减少0.96 g。若向相同质量的该混合物中加入40 mL一定物质的量浓度的盐酸，恰好能使混合物完全溶解，且所得溶液中不含Fe3+，下列说法错误的是 A．混合物中铜的质量为1.28 g B．盐酸浓度为2 mol·L-1 C．混合物中Fe2O3的质量是3.2 g D．Cu和Fe2O3的物质的量之比为1：1 【变式6-2】2026·浙江宁波学业考试模拟)在由Fe、FeO和Fe2O3组成的混合物中加入100mL 1.6mol·L-1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，并放出448mL气体(标况下)。向该溶液中加入KSCN溶液，无明显现象。假设溶液体积不发生变化，求： (1)放出气体的物质的量为______。 (2)反应后溶液中溶质的物质的量浓度为______。 (3)原混合物的总质量为______。 【变式6-3】(2026·浙江衢州高一期末)将8.0 g Cu和Fe2O3的混合物完全溶解在100 mL稀盐酸中，然后向溶液中加铁粉，剩余固体质量与加入铁粉物质的量的关系如图所示。 请回答： (1)混合物中Cu的质量为________g。 (2)X=_________。 (3)稀盐酸的物质的量浓度为________mol·L-1。 1 / 2 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 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(题型专练·举一反三) ▌题型01 铁单质 【典例1】D 【变式1-1】D 【变式1-2】A 【变式1-3】(1) 圆底烧瓶 防止水暴沸 (2)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (3)冷凝未反应的水蒸气 (4)不正确。因为Fe3+可能被过量Fe还原 ▌题型02 铁的氧化物 【典例2】D 【变式2-1】D 【变式2-2】D 【变式2-3】(1)磁性氧化铁 (2)红 (3)否 酸性条件下Cl-也会被高锰酸钾氧化使其褪色 ▌题型03 铁的氢氧化物 【典例3】C 【变式3-1】B 【变式3-2】D 【变式3-3】(1)液封，防止空气进入装置4 (2)在装置2、3之间添加控制开关 (3)4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 装置4内的空气没有排尽 ▌题型04 铁盐、亚铁盐的性质与检验 【典例4】D 【变式4-1】C 【变式4-2】D 【变式4-3】(1) Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、2Fe3++Fe=3Fe2+ (2)冷却结晶 (3)D (4) 2Fe2＋＋4OH-＋H2O2===2FeO(OH)↓＋2H2O(或2Fe(OH)2-＋H2O2===2FeO(OH)↓＋2H2O) ▌题型05 铁及其化合物之间的相互转化及其应用 【典例5】B 【变式5-1】D 【变式5-2】B 【变式5-3】(1) Fe、Cu 足量稀硫酸 (2) 先生成白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，一段时间后变为红褐色沉淀 FeSO4+2NaOH= Fe(OH)2↓+Na2SO4；4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 (3)AB (4)Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O ▌题型06 守恒法在有关铁及其化合物计算中的应用 【典例6】B 【变式6-1】B 【变式6-2】(1)0.02mol (2)0.8mol·L-1 (3)5.44g 【变式6-3】(1)1.6 (2)0.015 (3)2.6 1 / 2 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 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(题型专练·举一反三) 题型01 铁单质 题型02 铁的氧化物 题型03 铁的氢氧化物 题型04 铁盐、亚铁盐的性质与检验 题型05 铁及其化合物之间的相互转化及其应用 题型06 守恒法在有关铁及其化合物计算中的应用 ▌题型01 铁单质 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。铁元素在元素周期表中位于第四周期VIII族。 2．铁的物理性质 纯铁具有银白色金属光泽，质软，有良好的延展性，能被磁铁吸引。 3．铁的化学性质(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。 【特别提醒】(1)Fe在反应中作还原剂，遇到Cl2无论用量多少都生成＋3价铁的氯化物，遇到较弱的氧化剂(如稀硫酸、S等)生成＋2价铁的化合物。 (2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分为氧化铁，而在纯氧气中燃烧产物则为四氧化三铁。 【典例1】(2025·浙江省星辰联盟高一期中)用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验(部分夹持装置已略去)，下列有关说法不正确的是( ) A．装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气 B．装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰 C．若去掉上述装置中的C和D部分，可将气体导入肥皂液中并点燃 D．在此反应中铁单质全部被氧化成+3价的物质 【答案】D 【解析】装置A是将液态H2O加热转化为气态，与装置B中的铁粉在高温下发生反应生成氢气和四氧化三铁，C装置干燥氢气，D装置收集氢气。A．装置A是将液态H2O加热转化为气态，为实验提供持续不断的水蒸气，A正确；B．装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰，因生成的H2中含有较多的水蒸气，碱石灰不与H2反应，可以干燥H2，B正确；C．氢气具有可燃性，去掉上述装置中的C和D部分，可将气体导入肥皂液中并点燃，不纯的H2导入肥皂液在空气中点燃会出现爆鸣现象，C正确；D．铁与H2O(g)在高温下发生反应生成Fe3O4和H2，此反应中铁单质部分被氧化成+3价、部分被氧化为+2价，D错误；故选D。 【变式1-1】(2026·浙江台州高一开学考试)往AgNO3、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2的混合溶液中加入一些铁粉，待反应完成后再过滤，不可能存在的情况是( ) A．滤纸上有Ag，滤液中有Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe2+ B．滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Cu2+、Zn2+、Fe2+ C．滤纸上有Ag、Cu、Fe，滤液中有Zn2+、Fe2+ D．滤纸上有Ag、Cu、Fe、Zn，滤液中有Zn2+、Fe2+ 【答案】D 【解析】A项，当铁粉量极少，仅与部分AgNO3发生反应时，滤纸上只有Ag，滤液中含有剩余的Ag+、未参与反应的Cu2+、不与铁反应的Zn2+以及反应生成的Fe2+，该情况可能存在，A不符合题意；B项，当铁粉将AgNO3完全反应，且仅与部分Cu(NO3)2反应时，滤纸上有生成的Ag和部分Cu，滤液中含有剩余的Cu2+、Zn2+以及反应生成的Fe2+，该情况可能存在，B不符合题意；C项，当铁粉过量，将AgNO3、Cu(NO3)2完全反应后仍有剩余时，滤纸上有Ag、Cu以及过量的Fe，滤液中仅含有不参与反应的Zn2+和反应生成的Fe2+，该情况可能存在，C不符合题意；D项，铁的金属活动性弱于锌，无法与Zn(NO3)2发生置换反应生成Zn，因此滤纸上不可能存在Zn，该情况不可能存在，D符合题意；故选D。 【变式1-2】(2025·浙江宁波五校联盟高一期中)制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”。铜被氯化铁溶液腐蚀的方程式为2FeCl3+Cu＝2FeCl2+CuCl2；FeCl3溶液也能与铁反应2FeCl3+Fe＝3FeCl2；当向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，烧杯底部不可能出现的是( ) A．有铁无铜 B．有铜无铁 C．有铁有铜 D．无铁无铜 【答案】A 【解析】根据反应2FeCl3+Cu＝2FeCl2+CuCl2、2FeCl3+Fe＝3FeCl2判断还原剂，得出铁的还原性大于铜，再利用多种还原剂和一种氧化剂反应的时候，还原性强的物质优先反应来分析解答。由2FeCl3+Cu＝2FeCl2+CuCl2可知还原剂为Cu，2FeCl3+Fe＝3FeCl2中还原剂为Fe，根据金属活动顺序，铁的化学活动性大于铜，因此铁的还原性大于铜。则向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，一定是铁优先与铁离子反应，则①有铁必须有铜，②当铁完全反应后，铜开始反应，③氯化铁过量时，铁和铜都完全反应，即不会出现有铁无铜的情况，故选A。 【变式1-3】(2026·浙江温州高一期中)某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验，并检验产物，回答下列问题： (1)①仪器a名称为_______，②放碎瓷片的作用为_______。 (2)B装置中发生的反应方程式_______。 (3)装置C的作用是_______。 (4)某同学做了如下实验：取少量B中反应后的黑色固体，加足量稀盐酸微热溶解，若溶液呈浅绿色且有气泡；再滴加KSCN溶液，若不变红，则反应后的黑色固体没有Fe3O4。请判断该同学的结论是否正确，并说明原因_______。 【答案】(1) 圆底烧瓶 防止水暴沸 (2)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (3)冷凝未反应的水蒸气 (4)不正确。因为Fe3+可能被过量Fe还原 【解析】整体实验逻辑：A 产生水蒸气→B中水蒸气与铁高温反应生成H2→C冷凝多余水蒸气→D燥H2→E中H2还原CuO，检验H2的生成；据此分析解题。 (1)仪器a为常见反应容器圆底烧瓶；加热液体时加入碎瓷片，作用是防止液体加热时剧烈暴沸； (2)B装置中，还原铁粉在高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，注意反应物水为气态，反应条件为高温：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2； (3)B出来的氢气混有大量未反应的水蒸气，装置C可以让水蒸气冷凝，除去氢气中的水蒸气； (4)Fe3O4与盐酸反应会生成Fe3+，但如果反应后铁粉过量，过量铁粉会发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+，将Fe3+还原为Fe2+，滴加KSCN也不会变红，因此该同学结论错误。 ▌题型02 铁的氧化物 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 名称(俗称) 氧化亚铁 氧化铁(铁红) 四氧化三铁(磁性氧化铁) 物质类别 碱性氧化物 碱性氧化物 —— 色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水 铁的价态 ＋2价 ＋3价 ＋2价，＋3价 与H＋反应的离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O 共性 高温时，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，生成单质铁 与CO反应：FexOy＋y COx Fe＋y CO2 【典例2】(2026·浙江嘉兴一模)下列有关FeO和Fe2O3的说法不正确的是( ) A．都能与盐酸反应 B．都不溶于水 C．FeO不稳定，在空气中受热能迅速被氧化成Fe3O4 D．高温下铁粉与水蒸气反应生成Fe2O3 【答案】D 【解析】A项，FeO和Fe2O3均为碱性氧化物，均可与盐酸反应生成对应的盐和水，A正确；B项，FeO和Fe2O3都属于难溶于水的金属氧化物，B正确；C项，FeO中Fe为+2价，具有较强还原性，不稳定，在空气中受热会迅速被氧化为Fe3O4，C正确；D项，高温下铁粉与水蒸气反应的产物为Fe3O4和H2，并非Fe2O3，D错误；故选D。 【变式2-1】(2026·浙江金华高一阶段检测)关于反应6FeO+O22Fe3O4，下列说法不正确的是( ) A．O2是氧化剂 B．FeO中的Fe失电子 C．Fe3O4既是氧化产物也是还原产物 D．氧化剂与还原剂的物质的量之比是1：6 【答案】D 【解析】A项，O2中O元素化合价从0价降低为-2价，得电子发生还原反应，是氧化剂，A正确；B项，FeO中的Fe元素为+2价，反应后部分Fe化合价升高为+3价，失电子，B正确；C项，Fe3O4中含化合价升高得到的+3价Fe，也含化合价降低得到的-2价O，因此既是氧化产物也是还原产物，C正确；D项，1molO2作氧化剂共得到4mol电子，每个被氧化的Fe失1个电子，只有4mol FeO中的Fe被氧化作还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：4，不是1：6，D错误；故选D。 【变式2-2】(2026·浙江杭州高一期中)高磷鲕状赤铁矿(主要含有Fe2O3，还含有少量Al2O3、CaO、SiO2等)是我国一种重要的沉积型铁矿资源，以高磷鲕状赤铁矿为原料制备纯度较高的铁红，其流程如图所示。 已知：Fe2+遇K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀。下列说法错误的是( ) A．铁红常用作油漆、油墨的红色颜料 B．酸浸液遇K3[Fe(CN)6]溶液可生成蓝色沉淀 C．洗涤滤渣时，不能用玻璃棒搅拌 D．氧化时不能选用试剂H2O2溶液 【答案】D 【解析】铁矿石和炭粉焙烧，C还原铁矿石中的Fe2O3生成Fe，加入硫酸，可除去不溶物SiO2、炭粉、CaSO4等，酸浸液中含有Al3+、Fe2+等，加入氨水调节pH生成氢氧化铝，通过氧化将Fe2+转化为Fe3+，调节pH生成氢氧化铁，洗涤、干燥、灼烧可生成铁红。A项，铁红(Fe2O3)为红棕色固体，常用作油漆、油墨的红色颜料，A正确；B项，焙烧时加入炭粉，Fe2O3被还原，酸浸后溶液中含有Fe2+，Fe2+遇K3[Fe(CN)6]会生成蓝色沉淀，B正确；C项，洗涤滤渣在过滤器的滤纸上进行，用玻璃棒搅拌容易戳破滤纸，导致实验失败，因此不能搅拌，C正确；D项，H2O2可以将Fe2+氧化为Fe3+，还原产物为水，不会引入新杂质，氧化时可以选用Na2SiO3溶液，D错误；故选D。 【变式2-3】(2026·浙江强基联盟高一联考)铁是日常生活中使用量最大、最广泛的金属元素，存在多种氧化物。 (1)Fe3O4的俗称为___________。 (2)在Fe2O3与硫酸反应后的溶液中滴加硫氰化钾溶液，溶液出现___________色。 (3)某同学在探究某铁的氧化物性质时，先用浓盐酸将其溶解，后滴加高锰酸钾溶液，发现高锰酸钾紫色褪去，由此得出结论：该铁的氧化物中含有Fe2+。该结论是否正确？___________(填“是”或“否”)，请解释原因：___________。 【答案】(1)磁性氧化铁 (2)红 (3)否 酸性条件下Cl-也会被高锰酸钾氧化使其褪色 【解析】(1)四氧化三铁是具有磁性的黑色晶体，俗称为磁性氧化铁，是磁铁矿的主要成分； (2)Fe2O3与硫酸反应生成硫酸铁，溶液中存在Fe3+，Fe3+遇硫氰化钾会生成血红色络合物，因此溶液显血红色； (3)该结论错误，因为实验用浓盐酸溶解氧化物，浓盐酸电离出的Cl-本身具有还原性，可被酸性高锰酸钾氧化，同样能使高锰酸钾紫色褪去，因此无法证明原氧化物中一定含有Fe2+。 ▌题型03 铁的氢氧化物 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】(2026·浙江浙南名校高一开学考试)探究性学习小组利用如图所示方案制备Fe(OH)2沉淀。下列说法不正确的是( ) ① ② ③ ④ A．①装置中可能发生反应：4Fe2++8OH-+2H2O+O2=4Fe(OH)3↓ B．②装置中苯的作用是隔绝空气 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FeSO4溶液 D．④装置开始反应时应打开止水夹a，一段时间后再关闭止水夹a 【答案】C 【解析】A项，装置①中NaOH与FeSO4发生复分解反应，生成Fe(OH)2和Na2SO4，而Fe(OH)2很易被空气中氧气氧化生成Fe(OH)3，反应的离子方程式为：4Fe2++8OH-+2H2O+O2=4Fe(OH)3↓，A正确；B项，装置②中，在FeSO4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正确；C项，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，排出了装置中的空气，试管中不存在空气，长滴管的作用是将NaOH溶液滴入硫酸亚铁溶液中生成Fe(OH)2沉淀，而不是为了防止滴入NaOH溶液时将空气中氧气带入FeSO4溶液，C错误；D项，装置④中，反应开始时先打开止水夹a，当Fe粉与稀硫酸反应一段时间生成较多H2，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FeSO4溶液压入试管B中，与NaOH溶液反应生成氢氧化亚铁沉淀，D正确；故选C。 【变式3-1】(2024·浙江省宁波市效实中学高一期末)下列各图示中能较长时间看到 Fe(OH)2白色沉淀的是( ) (已知：苯为难溶于水且密度比水小的液体) A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 【答案】B 【解析】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；故选B。 【变式3-2】(2026·浙江衢州二中高一期中)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溶液时需加入硫酸 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 【解析】实验时先注入稀硫酸，碳酸钠和硫酸反应放出二氧化碳，等烧杯内紫色石蕊试液变红，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液生成氢氧化亚铁。A项，FeSO4易水解，为防止FeSO4水解，配制FeSO4溶液时需加入硫酸，故A正确；B项，实验时先注入稀硫酸，等二氧化碳排出锥形瓶内的空气后再注入NaOH溶液和FeSO4溶液生成氢氧化亚铁，故B正确；C项，烧杯内紫色石蕊试液变红，说明锥形瓶内空气完全排出，同时装置N可以防止空气进入锥形瓶，故C正确；D项，氢气的密度比空气小，用铁粉代替Na2CO3粉末，不能排尽空气，故D错误；选D。 【变式3-3】(2024·浙江省杭州市源清中学高一期末)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。 已知：Fe(OH)2白色沉淀易被空气氧化，形成红褐色沉淀。 请回答： (1)装置5的作用是 ； (2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现无法让3中溶液进入4中，请为装置作一处改进，使溶液能进入4中，改进的方案是 ； (3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中立即析出了灰绿色沉淀，长时间后转变为红褐色，写出该过程的化学方程式 ；从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因是 ； 【答案】(1)液封，防止空气进入装置4 (2)在装置2、3之间添加控制开关 (3)4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 装置4内的空气没有排尽 【解析】本实验为探究制备Fe(OH)2且能长时间观察到白色沉淀，实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，则装置3中发生反应：Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑，此时产生的H2将从装置2中逸出，容器内压强始终和大气压相等，故再打开K2，关闭K1，发现无法让3中溶液进入4中，在装置2、3之间增加一个控制开关K3后，关闭K2、K3，打开K1产生气体，使装置内压强增大，一段时间后关闭K1、K3，打开K2将装置2中液体压入装置4中，发生反应：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4。 (1)由题干信息可知，Fe(OH)2白色沉淀易被空气氧化，形成红褐色沉淀，结合分析可知，装置4中制备Fe(OH)2沉淀，则装置5的作用为液封，防止空气进入装置4； (2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中，为装置作一处改进，使溶液能进入4中，方法为在装置2、3之间添加控制开关； (3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中立即析出了灰绿色沉淀，长时间后转变为红褐色，即Fe(OH)2被空气中的O2氧化为了Fe(OH)3，该过程的化学方程式为：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因是装置4内的空气没有排尽。 ▌题型04 铁盐、亚铁盐的性质与检验 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较强的氧化性。 【注明】①Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO等具有较强还原性的离子不能大量共存。 ②利用Fe3＋与铜单质的反应特点，可利用铁盐腐蚀印刷电路板上的铜箔。 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。 【特别提醒】1．Fe2＋常常表现为较强的还原性，如Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 2． Fe2＋与MnO(H＋)、NO(H＋)、ClO－等氧化性离子不能大量共存。 3．Fe2＋或Fe3＋的溶液的检验 (1)Fe2＋的检验 方法1 观察法：浅绿色 方法2 无现象溶液变红色，证明含有Fe2＋ 方法3 产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明含有Fe2＋ 方法4 生成蓝色沉淀，证明含有Fe2＋ (2)Fe3＋的检验 方法1 观察法：棕黄色 方法2 溶液变红色，证明含有Fe3＋ 方法3 产生红褐色沉淀，证明含有Fe3＋ 【特别提醒】Fe3＋与SCN－作用后的“溶液”显红色，并不是生成沉淀。 (3)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。 (3)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＋。 【拓展】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4】(2026·浙江台州中学高一期中)高铁酸钠(Na2FeO4))是一种新型绿色消毒剂。利用废金属屑(含有Fe、Cu及少量Fe2O3)制备流程如下。下列说法不正确的是( ) A．滤液I主要成分为FeSO4 B．步骤②中，试剂a为适当过量的稀H2SO4 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 【解析】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。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4-1】(2024·浙江省杭州学军中学高一期末)茶叶中铁元素的检验可经过选项中四个步骤完成，各步骤中选用的实验用品不能都用到的是( ) A．将茶叶灼烧成灰，选用①、②和⑨ B．用浓盐酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释，选用④和⑦ C．过滤得到滤液，选用④、⑤、⑥和⑦ D．检验滤液中的Fe3+，选用③、⑧和⑩ 【答案】C 【解析】A.将茶叶灼烧成灰，应在坩埚中加热，用到的仪器有①、②、⑨和三脚架或带铁圈的铁架台，A项所选实验用品都能用到；B项，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，B项所选实验用品都能用到；C项，过滤时不需要用容量瓶，C项所选实验用品不能都用到；D项，检验滤液中的Fe3+，可取少量滤液于试管中，用胶头滴管滴入KSCN溶液，用到的实验用品有③、⑧和⑩，D项所选实验用品都能用到；故选C。 【变式4-2】(2024·浙江省杭州市源清中学高一期末)在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且a＞c，则下列说法正确的是( ) A．将残余固体加入到稀H2SO4中，有气泡 B．最后得到的溶液中可能含有Fe3+ C．残余固体是铜和铁 D．最后得到的溶液中一定含有Cu2+ 【答案】D 【解析】在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，可认为Cu暂时不与Fe2(SO4)3反应，Fe先跟Fe2(SO4)3反应；当Fe完全溶解后，Cu再与Fe2(SO4)3反应。由于a＞c，所以有一部分Cu与Fe2(SO4)3发生反应，剩余固体全部为Cu。A项，残余固体为Cu，加入到稀H2SO4中，不发生反应，没有气泡产生，A不正确；B项，因为固体Cu有剩余，所以最后得到的溶液中不含有Fe3+，B不正确；C项，残余固体中只有铜，C不正确；D项，因为Cu与一部分Fe2(SO4)3发生反应，所以最后得到的溶液中一定含有Cu2+，D正确；故选D。 【变式4-3】(2024·浙江省宁波市高一期末)某同学以铁屑(含少量Fe2O3)为原料，制备硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)，实验流程如下。 请回答下列问题： (1)加入试剂①后，溶液中反应的离子方程式有Fe+2H+=Fe2++H2↑、 。 (2)过滤前，操作Ⅰ为蒸发浓缩、 。 (3)硫酸亚铁易被氧化，为确定硫酸亚铁溶液已被完全氧化，应选择的最佳试剂是_____________。 A．铜片 B．KSCN溶液 C．NaOH溶液 D．KMnO4溶液 (4)将硫酸亚铁溶液调节至碱性，加入H2O2溶液生成FeO(OH)红棕色悬浊液，FeO(OH)与Fe2+共沉淀可以获得纳米Fe3O4，生成FeO(OH)的离子方程式为 。 【答案】(1) Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、2Fe3++Fe=3Fe2+ (2)冷却结晶 (3)D (4) 2Fe2＋＋4OH-＋H2O2===2FeO(OH)↓＋2H2O(或2Fe(OH)2-＋H2O2===2FeO(OH)↓＋2H2O) 【解析】由流程图可知，最终制得硫酸亚铁晶体，可知铁屑用硫酸溶解，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氧化铁和硫酸反应生成硫化铁和水，硫酸铁和铁反应生成硫酸亚铁，溶液B为硫酸亚铁溶液，硫酸亚铁溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得硫酸亚铁晶体。 (1)试剂①为硫酸，加入硫酸后，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氧化铁和硫酸反应生成硫化铁和水，硫酸铁和铁反应生成硫酸亚铁，反应的离子方程式有Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、2Fe3++Fe=3Fe2+。 (2)硫酸亚铁溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得硫酸亚铁晶体，过滤前，操作Ⅰ为蒸发浓缩、冷却结晶。 (3)硫酸亚铁易被氧化，Fe2+具有还原性，能使高锰酸钾溶液褪色，若加入高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液不褪色，证明硫酸亚铁溶液已被完全氧化，应选择的最佳试剂是KMnO4溶液，选D。 (4)将硫酸亚铁溶液调节至碱性，加入H2O2溶液，硫酸亚铁被氧化为FeO(OH)，反应的离子方程式为2Fe2＋＋4OH-＋H2O2===2FeO(OH)↓＋2H2O。 ▌题型05 铁及其化合物之间的相互转化及其应用 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 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＋，可先将废水中的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。 【典例5】(2026·浙江宁波高一期末)如图是铁元素的部分物质“价—类”二维图(“盐”为盐酸盐)，下列说法正确的是( ) A．a分别与Cl2、盐酸反应都能得到g B．e可通过化合反应得到d C．b在空气中受热能迅速生成c D．在g中加入适量a，充分反应后溶液中c(Fe3+)=c(Fe2+)，则消耗的n(a)：n(g)=1：5 【答案】B 【解析】根据铁元素的化合价以及物质种类可知，a为铁单质，b为FeO，c为Fe2O3，d为Fe(OH)3，e为Fe(OH)2，f为FeCl2，g为FeCl3。A项，a为铁单质，在点燃后与氯气反应可生成氯化铁；与盐酸反应产物为氯化亚铁，A错误；B项，e为氢氧化亚铁，可被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，该反应是化合反应，B正确；C项，b为氧化亚铁，在空气中受热迅速生成四氧化三铁，C错误；D项，a与g反应的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+，设向过量的xmol的g中加入了ymol的a，反应结束后即，故有x=5y，即初始物质的量比值为，但消耗比为，D错误；故选B。 【变式5-1】(2026·浙江宁波高一期末)根据含铁物质的转化关系图，判断下列说法正确的是( ) A．在上述标号的反应中有3个非氧化还原反应 B．反应①可表示铁与水蒸气在高温下的反应 C．Fe(OH)3、Fe(OH)2在空气中灼烧至恒重，其产物分别是Fe2O3和FeO D．高铁酸钾作为水处理剂的原理为：4FeO42-+10H2O=8OH-+3O2↑+4 Fe(OH)3(胶体) 【答案】D 【解析】A项，氧化还原反应中元素的化合价会发生变化，非氧化还原反应中元素的化合价不发生变化；图中反应④、⑥、⑦、⑩中Fe的化合价均不发生变化，故有4个非氧化还原反应，A错误；B项，铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4，而非Fe2O3，B错误；C项，空气中的氧气具有氧化性，Fe(OH)2会被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3，灼烧Fe(OH)2后得到的也是Fe2O3，C错误；D项，高铁酸钾中Fe显+6价，具有强氧化性，Fe由+6价被还原为+3价，同时O由-2价升高到0价，生成Fe(OH)3胶体粒子带电，可吸附水中的杂质后沉降，可用作水处理剂，D正确；故选D。 【变式5-2】(2026·浙江衢州高一期中)H2S是一种有毒气体。一种处理某废气中H2S的方法是将废气与空气混合通入FeCl2、CuCl2、FeCl3的混合溶液中，其转化流程如图所示。下列说法正确的是( ) A．过程Ⅰ中每有2.24 L O2参与反应，就转移0.4mol电子 B．转化过程有三种元素的化合价发生了变化 C．还原性由强到弱的顺序：Fe2+>S2- D．过程Ⅱ中发生的反应为：S2-+Cu2+=CuS↓ 【答案】B 【解析】分析转化流程，可知过程Ⅰ为O2氧化Fe2+，生成Fe3+的过程；过程Ⅱ为Cu2+与H2S反应，生成CuS的过程；过程Ⅲ为Fe3+与CuS反应，生成Cu2+、Fe2+和S的过程。A项，题中未注明是否为标准状况下，因此不能直接用标准状况下的气体摩尔体积进行计算，A错误；B项，由分析可知，转化过程有Fe、O、S三种元素的化合价发生了变化，B正确；C项，由过程Ⅲ可知，Fe3+与CuS发生氧化还原反应，生成Cu2+、S和Fe2+，根据还原剂的还原性大于还原产物的还原性，可知还原性：S2->Fe2+，C错误；D项，H2S为弱酸，书写离子反应时不能拆分，因此过程Ⅱ中发生的反应为：H2S+Cu2+=CuS↓+2H+，D错误；故选B。 【变式5-3】(2026·浙江四校联考高一联合质检)某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和较多的Cu2+、Fe3+。为了减少污染并促进废物利用，工厂计划从该废水中回收FeSO4和金属铜。根据以下流程图，回答下列问题： (1)A的主要成分是_________(填化学式)。试剂Y的名称为_________(注意用量)。 (2)取少量溶液D，加入足量氢氧化钠溶液，产生的现象是_________，此现象对应的化学方程式为_________。 (3)下列说法正确的是_________。 A．操作1和操作2均为过滤 B．可用KSCN溶液来检验FeSO4·7H2O是否变质 C．操作3可以采用蒸发结晶 D．试剂X可以选用铜 (4)用FeSO4·7H2O处理含Cr2O72-的酸性工业废水，将Cr2O72-离子转化为Cr3+，写出该反应的离子方程式_________。 【答案】(1) Fe、Cu 足量稀硫酸 (2) 先生成白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，一段时间后变为红褐色沉淀 FeSO4+2NaOH= Fe(OH)2↓+Na2SO4；4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 (3)AB (4)Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O 【解析】工业废水中含大量FeSO4及较多Cu2+、Fe3+，加入铁粉，即试剂X，发生反应：2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe + Cu2+ == Fe2+ + Cu，经过滤，即操作1分离，得到固体A(Fe、Cu混合物)和溶液B(FeSO4溶液)。向A中加入足量稀硫酸，即试剂Y，发生反应：Fe +H2SO4 == FeSO4+H2↑，经过滤，即操作2分离，得到固体C(金属Cu)和溶液D(FeSO4溶液)。将溶液B与D合并，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，即操作3得到FeSO4·7H2O。 (1)试剂X为铁粉，铁粉与Fe3+、Cu2+反应后，固体A为未反应的Fe和生成的Cu；试剂Y需溶解Fe、不溶解Cu，故为足量稀硫酸，发生反应Fe +H2SO4 == FeSO4+H2↑，分离得到Cu和FeSO4溶液； (2)溶液D为FeSO4溶液，加入足量NaOH溶液，先发生反应FeSO4+2NaOH= Fe(OH)2↓+Na2SO4，生成白色絮状 Fe(OH)2沉淀，后 Fe(OH)2被空气中O2氧化，发生反应4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色； (3)A项，操作1、2均为分离固体与溶液的过滤操作，A符合题意；B项，FeSO4·7H2O变质会生成Fe3+，KSCN溶液遇Fe3+显血红色，可检验是否变质，B符合题意；C项，FeSO4·7H2O受热易失去结晶水且Fe2+易被氧化，不能采用蒸发结晶，应采用蒸发浓缩、冷却结晶，C不符合题意；D项，若试剂X选用铜，仅发生反应2Fe3++Cu==Cu2++2Fe2+，无法除去Cu2+且引入新杂质，D不符合题意；故选AB； (4)酸性条件下，Cr2O72-将Fe2+氧化为Fe3+，自身被还原为Cr3+，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平，离子方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。 ▌题型06 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)电子转移守恒 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。 电子转移守恒：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6】(2025·浙江衢州五校联盟高一期中)把含有氧化铁的铁片投入到足量的稀硫酸中，直到铁片完全溶解，经分析，该溶液中无 Fe3+，且生成的 Fe2+与反应生成的H2的物质的量之比为 3：1，则原混合物中Fe2O3与Fe的物质的量之比为 A．1：1 B．2：5 C．4：1 D．3：1 【答案】B 【解析】在溶液中发生以下反应：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4、Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，从而得出以下关系式：Fe2O3—Fe—3Fe2+、Fe—Fe2+—H2，现在溶液中生成的 Fe2+与反应生成的H2的物质的量之比为 3：1。可令H2的物质的量为1，则溶液中共含Fe2+3mol，则生成H2的Fe及生成的Fe2+为1mol，Fe2O3发生的转化中生成Fe2+的物质的量为2mol，则参加反应的Fe2O3、与Fe3+反应的Fe都为mol，从而求出n(Fe2O3)=mol，共消耗Fe的物质的量为n(Fe)=mol+1mol=mol，n(Fe2O3)：n(Fe)=： =2：5，故选B。 【变式6-1】(2025·浙江省温州环大罗山联盟高一期中)向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中通入过量的CO在高温下充分反应，固体质量减少0.96 g。若向相同质量的该混合物中加入40 mL一定物质的量浓度的盐酸，恰好能使混合物完全溶解，且所得溶液中不含Fe3+，下列说法错误的是 A．混合物中铜的质量为1.28 g B．盐酸浓度为2 mol·L-1 C．混合物中Fe2O3的质量是3.2 g D．Cu和Fe2O3的物质的量之比为1：1 【答案】B 【解析】由题得：向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中通入过量的CO发生反应：、Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2，减少的固体质量是氧化铁中氧元素的质量，n(O)=0.96g÷16g/mol=0.06mol，m(Fe2O3)=0.02mol×160g/mol=3.2g；向相同质量的该混合物中加入40 mL一定物质的量浓度的盐酸，恰好能使混合物完全溶解，且所得溶液中不含Fe3+，发生反应的化学方程式为Fe2O3 +6H+ ==2Fe3+ +3H2O，2Fe3++Cu==Cu2++2Fe2+，且反应完全，可计算出混合物中含0.02molCu。A．混合物中铜的质量为m(Cu)=0.02mol×64g/mol=1.28g，A项正确；B．盐酸浓度为c(HCl)=0.02mol×6÷0.04L=3mol/L，B项错误；C．混合物中Fe2O3的质量是m(Fe2O3)=0.02mol×160g/mol=3.2g，C项正确；D．Cu和Fe2O3的物质的量之比为n(Cu)：n(Fe2O3)=0.02：0.02=1：1，D项正确；故选B。 【变式6-2】2026·浙江宁波学业考试模拟)在由Fe、FeO和Fe2O3组成的混合物中加入100mL 1.6mol·L-1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，并放出448mL气体(标况下)。向该溶液中加入KSCN溶液，无明显现象。假设溶液体积不发生变化，求： (1)放出气体的物质的量为______。 (2)反应后溶液中溶质的物质的量浓度为______。 (3)原混合物的总质量为______。 【答案】(1)0.02mol (2)0.8mol·L-1 (3)5.44g 【解析】反应后的溶液中加入KSCN溶液，无明显现象，说明溶液中没有Fe3+，混合物恰好与盐酸完全反应且全部溶解，说明盐酸先将FeO和Fe2O3全部溶解后，Fe3+再与Fe反应生成Fe2+，且Fe过量，Fe3+全部被消耗后，剩余的Fe又与HCl反应产生H2，因此反应后的溶液中只有FeCl2，根据Cl元素守恒可计算出溶质的物质的量浓度，根据Fe元素守恒和HCl中的H元素守恒可算出原混合物的总质量，据此计算解答。 (1)标况下气体摩尔体积，，则； (2)，Cl-全部进入FeCl2 ，则，溶液体积为0.1L，故； (3)根据元素守恒，原混合物中总Fe的物质的量等于反应后FeCl2中Fe的物质的量，即，； HCl中H一部分生成H2，一部分生成H2O(O全部来自原混合物的氧化物)，，中，故H2O中，，； 总质量。 【变式6-3】(2026·浙江衢州高一期末)将8.0 g Cu和Fe2O3的混合物完全溶解在100 mL稀盐酸中，然后向溶液中加铁粉，剩余固体质量与加入铁粉物质的量的关系如图所示。 请回答： (1)混合物中Cu的质量为________g。 (2)X=_________。 (3)稀盐酸的物质的量浓度为________mol·L-1。 【答案】(1)1.6 (2)0.015 (3)2.6 【解析】(1)将8.0 g Cu和Fe2O3的混合物完全溶解在100 mL稀盐酸中，发生反应：Fe2O3 +6H+ ==2Fe3+ +3H2O、 2Fe3++Cu==Cu2++2Fe2+，根据氧化性顺序(Fe3+＞Cu2+＞H+＞Fe2+)结合图像可知，0~a阶段发生反应：2Fe3++Fe=3Fe2+，ab段发生反应：Fe + Cu2+ == Fe2+ + Cu，bc段剩余固体质量不变，此时加入的铁粉仅与过量H+反应：Fe +2H+ == Fe2+ +H2↑，c点之后加入的铁粉不发生任何反应。根据铜元素守恒，1.6g固体全部为Cu，则原混合物中Cu的质量就是1.6 g； (2)原混合物中的，ab段发生反应Fe + Cu2+ == Fe2+ + Cu，消耗Fe的物质的量等于生成铜的物质的量，即，因此； (3)原混合物中Fe2O3的质量为，，与Fe2O3反应的HCl物质的量为；bc段发生反应Fe +2H+ == Fe2+ +H2↑，消耗HCl物质的量为；总，故。 1 / 2 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 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $