3.1 铁的多样性 第3课时（讲义）化学鲁科版必修第一册

第三章 物质的性质与转化 第一节 铁的多样性 第3课时 铁及其化合物之间的转化关系 课标要点 1.能利用铁及其化合物的性质和转化关系设计制备、分离、检验等简单任务的方案，能从物质类别和元素价态变化的视角说明有关物质的转化路径。 2.能根据铁及其化合物的性质，分析实验室生产、生活及环境中的某些常见问题。 学习重难点 重点： 1.铁及其化合物的性质和转化关系。 难点： 1.铁的转化在实验室生产、生活及环境中的应用。 知识点 铁及其化合物之间的转化 1.铁的转化关系 (1)如图为铁元素的“价—类”二维图 写出有关反应的化学方程式或离子方程式： ① ； ②Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋； ③ ； ④Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O； ⑤Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓； ⑥ ； ⑦Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓； ⑧Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋； ⑨ ； ⑩Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O； ⑪Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋； ⑫4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 (2)两种转化关系与反应类型 转化关系 反应类型 含有相同价态铁元素的物质之间的转化 含有不同价态铁元素的物质之间的转化 2.铁及其化合物转化的应用 (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的铁粉。 (3)物质的检验、除杂，如检验Fe2＋、Fe3＋。 随学随练 1.以下转化过程不可以通过化合反应一步实现的是(　　) A.Fe→FeCl3 B.Fe→FeCl2 C.Fe2O3→Fe(OH)3 D.Fe(OH)2→Fe(OH)3 知识点 补铁剂中铁元素价态的检验 实验步骤 实验现象 实验结论 ①取少量补铁口服液于试管中，滴入KSCN溶液 a.不变红 b.变红 ②若出现现象a，向反应后的溶液中滴加氯水 溶液变红 ③若出现现象b，另取少量补铁口服液于试管中，滴加酸性KMnO4溶液 紫红色褪去 紫红色不褪去 随学随练 1.为了检验某FeCl2溶液是否变质，可向溶液中加入(　　) A.NaOH溶液 B.铁片 C.KSCN溶液 D.紫色石蕊溶液 拓展 铁三角转化关系和应用 1.“铁三角”转化关系 Fe只具有还原性，可以被氧化成Fe2＋和Fe3＋，还原Fe2＋和Fe3＋又可得到Fe；Fe2＋既具有氧化性又具有还原性，主要表现为还原性，遇到强氧化剂时，被氧化为Fe3＋，遇到还原剂时，被还原为Fe；Fe3＋具有较强的氧化性，可被还原剂还原为Fe2＋或Fe。它们之间的相互转化关系(常称为“铁三角”)如图所示。 (1)Fe(还原性)Fe2＋ (2)Fe(还原性)Fe3＋ (3)Fe2＋(弱氧化性)Fe (4)Fe2＋(还原性) Fe3＋ (5)Fe3＋(氧化性)Fe2＋ (6)Fe3＋(氧化性)Fe 2.“铁三角”的应用 (1)判断与Fe3＋、Fe2＋有关的离子共存问题 ①Fe3＋与I－、S2－、HS－、SO、HSO等因发生氧化还原反应而不能大量共存。 ②Fe2＋与MnO(H＋)、NO(H＋)、ClO－等因发生氧化还原反应而不能大量共存。 (2)解答除杂问题(括号内物质为杂质) 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溶液)，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。 活学活用 1.某化学小组为验证Fe3＋与Fe2＋能够相互转化，进行如下实验。 实验操作 对应现象 ①向FeCl3溶液中加入过量铁粉； ②滴加KSCN溶液； ③再滴加几滴氯水 ⅰ.溶液由棕黄色变为浅绿色； ⅱ.溶液无明显变化； ⅲ.溶液变红 下列分析不合理的是(　　) A.解释现象ⅰ的反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ B.实验②与③可以调换顺序 C.溶液变红涉及反应：Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋ D.氧化性：Cl2＞Fe3＋＞Fe2＋ 2.已知HNO3可把Fe2＋氧化成Fe3＋。一定能实现铁元素之间相互转化的措施是(　　) A.实现①的转化，用比铁活泼的金属 B.实现②的转化，加入稀盐酸 C.实现③的转化，加入少量稀硝酸 D.实现④的转化，加入过量氯气 题型 　铁及其化合物的转化 ▌例1 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．高温下铁与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．转化⑦发生反应的类型是化合反应 ▌对点练1-1 部分含铁物质的“价—类”二维图关系如图所示。下列推断不合理的是(　　) A．c既可被氧化，也可被还原 B．a可与f反应生成c C．通过化合反应或复分解反应均能直接得到e D．g→e的转化能由一步反应实现 ▌对点练1-2 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．a可与e反应生成b B．a与盐酸反应可生成e C．b既可被氧化，也可被还原 D．c是白色沉淀，可转化为红褐色沉淀d 题型 生活中铁元素的检验 ▌例2 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下： 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 ▌对点练1-1 《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 ▌对点练1-2 某化学实验室产生的废液中含有Fe3＋、Cu2＋、Ag＋三种金属离子，甲同学设计了如图所示的方案对废液进行处理，以回收金属，保护环境。据此分析，下列说法正确的是(　　) A．沉淀A中含有2种金属单质 B．可用KSCN溶液来检验溶液B中所含的金属离子 C．溶液A若只经过操作③最终将无法得到沉淀C D．操作①②③中都需要用到玻璃棒、漏斗 题型 铁及其化合物的相关计算 ▌例3 将适量铁粉加入氯化铁溶液中，完全反应后，溶液中的Fe3＋和Fe2＋浓度相等。则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比是(　　) A．2∶3 B．3∶2 C．1∶2 D．1∶1 ▌对点练1-1 向200 mL 0.1 mol·L－1 Fe(NO3)2溶液中加入适量的NaOH溶液，使Fe2＋恰好完全沉淀，过滤，小心加热沉淀，直到水分蒸干，再灼烧到质量不再变化，此时固体的质量为(　　) A．1.44 g B．4.36 g C．2.82 g D．1.6 g ▌对点练1-2 有铁的氧化物样品，用300 mL 5 mol·L-1的盐酸恰好使其完全溶解，所得溶液还能吸收标准状况下3.36 L氯气，使其中的Fe2+全部转化为Fe3+，该样品可能的化学式是(　　) A.Fe2O3 B.Fe3O4 C.Fe5O7 D.Fe4O5 基础通关 1.在给定条件下，下列物质间的转化不能实现的是(　　) A.铁与硫加热生成硫化亚铁 B.铁与稀硫酸常温下反应生成硫酸亚铁 C.铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁 D.常温下，铁在潮湿的空气中与水反应生成四氧化三铁 2.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 3.某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和较多的Cu2+。为减少污染并变废为宝，工厂计划从该废水中回收FeSO4和金属铜，流程如图所示。下列说法正确的是(　　) A.试剂⑤是铁粉，试剂⑦是稀盐酸 B.①的成分为Fe、Cu C.滤液②、④合并后在空气中蒸干溶液即可获得FeSO4·7H2O晶体 D.操作⑥和⑧不同 4.已知A为常见的金属单质，存在如图所示的关系，下列叙述正确的是(　　) A.A为Fe，B为FeO B.C→D溶液的颜色变化：由浅绿色到棕黄色 C.④的离子方程式：Fe+Fe3+===2Fe2+ D.⑤的离子方程式：4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 5.如图是铁与其他物质之间的转化关系(“—”表示相连物质间能发生反应，“→”表示两种物质间的转化关系，部分物质和反应条件已略去)，下列有关说法正确的是(　　) A.反应①的过程中，固体的质量逐渐减小 B.反应②中有固体析出 C.反应③可通过细铁丝在空气中燃烧实现 D.反应④可能是2Fe+6HCl===2FeCl3+3H2↑ 6.向300 mL 0.2 mol·L-1的FeCl2溶液中加入足量的NaOH溶液，使Fe2+完全沉淀，过滤、小心加热沉淀直到水分蒸干，再灼烧到质量不再变化，此时固体的质量为(　　) A.5.4 g B.4.32 g C.4.8 g D.6.42 g 7.部分含铁物质的类别与相应化合价的关系如图所示。下列推断不合理的是(　　) A.a可与e反应生成b B.b既可被氧化，也可被还原 C.可将e加入稀氨水中制得d的胶体 D.a在氯气中燃烧，产物只有1种 8.“价—类”二维图在元素化合物学习和研究中具有广泛的应用价值，如图是铁元素的“价—类”二维图，结合此图判断下列说法不正确的是(　　) A.a的单质某种存在状态可以与b的颜色相同 B.在水溶液中，c能转化为f，转化过程中有颜色变化 C.加入Cl2， 可将d转化为g D.向长期敞口放置的含d的溶液中加入KSCN，无明显现象 9.（25-26高一上·湖南衡阳·期末）价类二维图是学习元素化合物很好的工具，如图是铁及其部分化合物的价类二维图。下列有关说法错误的是 A．常温下，纯铁是一种银白色固体，有延展性 B．铁在少量的氧气中点燃，生成产物是X C．均可一步完成 D．均可通过化合反应得到 10.（25-26高一下·甘肃·期末）将一定量的Fe、、CuO的混合物放入体积为100mL、浓度为2.2mol/L的溶液中，充分反应后生成气体0.04mol(标准状况)，得到不溶固体0.02mol。过滤后，滤液中的金属离子只有(假设滤液体积仍为100mL)。向滤液中滴加2mol/LNaOH溶液，直至40mL时开始出现沉淀。则下列说法正确的是 A．1.28g固体成分为Fe和Cu B．未滴加NaOH溶液前滤液中的物质的量浓度为1.8mol/L C．原混合物中Fe与物质的量之比为 D．原混合物中CuO无法计算 素养提升11.氢能被誉为“21世纪终极能源”，也是在“碳达峰”“碳中和”的大背景下，加速开发利用的一种清洁能源。利用铁及其氧化物循环制氢原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A.唐三彩陶器的黄、褐色主要是因为添加了着色剂Fe3O4 B.反应器Ⅱ中氧化产物与还原产物的物质的量之比为4∶1 C.反应器Ⅲ中生成1 mol Fe2O3时，转移1 mol电子 D.含CO和H2各1 mol的混合气体通过该方法制氢，理论上可获得 mol H2 12.向FeI2和FeCl2的混合溶液中不断通入Cl2，溶液中n(含碘的某微粒)和n(含铁的某微粒)随n(Cl2)的变化曲线如图所示。(已知：①Cl2可将I-氧化成I2；②5Cl2+I2+6H2O===2HIO3+10HCl，HIO3为强酸)下列说法正确的是(　　) A.还原性：I-<Fe2+ B.a点时已通入标准状况下氯气的总体积为39.2 L C.b点溶液中n(I2)=0.3 mol D.c点溶液中阴离子的个数为17NA 13.验证Fe3+与Fe2+能够相互转化： 实验一 实验二 按下列顺序实验 对应现象 按下列顺序实验 对应现象 ①向FeCl3溶液中加入铁粉 溶液由黄色变为浅绿色 ④向FeCl3溶液中加入少量KI溶液 溶液呈黄色(有I2生成) ②滴加KSCN溶液 溶液无明显变化 ③再滴加几滴氯水 溶液变红 — — 下列分析不合理的是(　　) A.实验①发生的离子反应为2Fe3++Fe===3Fe2+ B.实验②与③可以调换顺序 C.实验④发生的离子反应为2Fe3++2I-===2Fe2++I2 D.实验④说明氧化性:Fe3+>I2 14.将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol·L-1的氯化铁溶液中充分反应后，其结果是(　　) A.铁粉完全溶解，Cl-浓度基本不变 B.往溶液中滴入KSCN溶液，无现象 C.Fe2+和Fe3+的物质的量之比为5∶1 D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1 15.某同学用含有铁锈(Fe2O3)的废铁屑来制取氯化铁晶体的装置(省略夹持装置，气密性已检查)如图所示。下列推断不合理的是(　　) 已知:H2O2有较强的氧化性。 A.烧杯中H2O2溶液的作用是将Fe2+氧化为Fe3+ B.A中存在氧化铁与盐酸生成氯化铁的反应 C.B中收集到的气体的主要成分是氢气 D.将反应后的溶液放入烧杯中再加入少量铁粉，则溶液颜色立即由棕黄色变为浅绿色 16.在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量之比为3∶2∶1，现加入适量铁粉，使溶液中三种离子的物质的量之比变为1∶2∶4，则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为(　　) A.2∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4 15.（25-26高一上·内蒙古赤峰·期末）元素的“价一类”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，如图为铁元素的“价一类”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．加热发生转化②，加水溶解可转化为 B．转化④可用于自来水处理，其原理与明矾净水原理相同 C．铁与高温水蒸气的反应可实现上述①转化 D．可通过化合反应实现转化③ 20.（25-26高一上·海南海口·期末）价—类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型和工具。如下图(左)为某常见金属单质及其部分化合物的价—类二维图。下列推断正确的是 A．B在空气中受热可以生成C B．如上图(右)可以较长时间观察到产生的D物质 C．F和G对应的氯化物均可以通过化合反应实现制备 D．H具有净水和消毒双重功能，两者所利用的原理相同 迁移创新 19．黑木耳是常见食品，可以补充人体所必需的微量元素铁。某化学兴趣小组设计实验，检验黑木耳中的铁元素，实验流程如下： (1)灼烧黑木耳必须用到下列仪器中的_______________________________________________ (填字母)。 (2)灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物，酸浸的目的是____________。 (3)取少许滤液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，显红色，说明滤液中含有____________；另取滤液检验，滤液能使酸性KMnO4溶液紫色褪去，说明滤液中存在具有________(填“氧化性”或“还原性”)的粒子。 (4)为进一步探究Fe3＋和Fe2＋的氧化性和还原性，该小组设计并进行如下实验，记录现象，完成实验报告。 实验操作 实验现象 离子方程式 实验结论 向FeCl2溶液中滴加新制氯水 溶液由浅绿色变为黄色 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ ①_____________ 向FeCl3溶液中加入足量的铁粉 铁粉逐渐溶解，溶液由黄色变为浅绿色 ②__________________________________ Fe3＋具有氧化性 (5)实验结束，离开实验室之前，下列做法正确的是________(填字母)。 A．废弃药品直接倒入水池冲走 B．药品仪器归放 C．清洁实验仪器，打扫实验室卫生 D．离开实验室时，开着门窗让实验室通风透气 20．利用废旧铁铜粉可以制备补血剂原料碳酸亚铁和杀菌剂胆矾，流程如图所示： 回答下列问题： (1)“滤液1”中一定含有的金属阳离子：________________________________________， 写出检验该金属阳离子的方法：_____________________________________________________。 (2)过滤用到的玻璃仪器是____________________。 (3)“溶解1”过程温度不宜过高的原因是__________________________________________________。 (4)向纯净的碳酸亚铁固体中加入足量乳酸溶液，在70 ℃下搅拌使其充分反应，可得到补铁剂乳酸亚铁。为防止乳酸亚铁变质，在反应体系中应加入少量____________________。 (5)写出沉淀过程中发生反应的离子方程式：_________________________________________________。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 物质的性质与转化 第一节 铁的多样性 第3课时 铁及其化合物之间的转化关系 课标要点 1.能利用铁及其化合物的性质和转化关系设计制备、分离、检验等简单任务的方案，能从物质类别和元素价态变化的视角说明有关物质的转化路径。 2.能根据铁及其化合物的性质，分析实验室生产、生活及环境中的某些常见问题。 学习重难点 重点： 1.铁及其化合物的性质和转化关系。 难点： 1.铁的转化在实验室生产、生活及环境中的应用。 知识点 铁及其化合物之间的转化 1.铁的转化关系 (1)如图为铁元素的“价—类”二维图 写出有关反应的化学方程式或离子方程式： ①3Fe＋2O2Fe3O4； ②Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋； ③FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O； ④Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O； ⑤Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓； ⑥Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O； ⑦Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓； ⑧Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋； ⑨2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－； ⑩Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O； ⑪Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋； ⑫4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 (2)两种转化关系与反应类型 转化关系 反应类型 含有相同价态铁元素的物质之间的转化 复分解反应 含有不同价态铁元素的物质之间的转化 氧化还原反应 2.铁及其化合物转化的应用 (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的铁粉。 (3)物质的检验、除杂，如检验Fe2＋、Fe3＋。 随学随练 1.以下转化过程不可以通过化合反应一步实现的是(　　) A.Fe→FeCl3 B.Fe→FeCl2 C.Fe2O3→Fe(OH)3 D.Fe(OH)2→Fe(OH)3 【答案】C 【解析】铁和氯气反应生成氯化铁，故能一步化合实现，所以A选项不符合题意；铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，故能一步化合实现，所以B选项不符合题意；氧化铁不能和水发生化合反应得到氢氧化铁，故不能一步化合得到，所以C选项符合题意；氢氧化亚铁和氧气、水反应生成氢氧化铁，能通过化合反应一步实现，所以D选项不符合题意。 知识点 补铁剂中铁元素价态的检验 实验步骤 实验现象 实验结论 ①取少量补铁口服液于试管中，滴入KSCN溶液 a.不变红 无Fe3＋ b.变红 有Fe3＋ ②若出现现象a，向反应后的溶液中滴加氯水 溶液变红 有Fe2＋ ③若出现现象b，另取少量补铁口服液于试管中，滴加酸性KMnO4溶液 紫红色褪去 有Fe2＋ 紫红色不褪去 无Fe2＋ 随学随练 1.为了检验某FeCl2溶液是否变质，可向溶液中加入(　　) A.NaOH溶液 B.铁片 C.KSCN溶液 D.紫色石蕊溶液 【答案】C 【解析】FeCl2变质会被氧化为FeCl3，Fe3＋遇KSCN溶液变红色，故可用KSCN溶液检验溶液是否变红色，来判断FeCl2是否变质。 拓展 铁三角转化关系和应用 1.“铁三角”转化关系 Fe只具有还原性，可以被氧化成Fe2＋和Fe3＋，还原Fe2＋和Fe3＋又可得到Fe；Fe2＋既具有氧化性又具有还原性，主要表现为还原性，遇到强氧化剂时，被氧化为Fe3＋，遇到还原剂时，被还原为Fe；Fe3＋具有较强的氧化性，可被还原剂还原为Fe2＋或Fe。它们之间的相互转化关系(常称为“铁三角”)如图所示。 (1)Fe(还原性)Fe2＋ (2)Fe(还原性)Fe3＋ (3)Fe2＋(弱氧化性)Fe (4)Fe2＋(还原性) Fe3＋ (5)Fe3＋(氧化性)Fe2＋ (6)Fe3＋(氧化性)Fe 2.“铁三角”的应用 (1)判断与Fe3＋、Fe2＋有关的离子共存问题 ①Fe3＋与I－、S2－、HS－、SO、HSO等因发生氧化还原反应而不能大量共存。 ②Fe2＋与MnO(H＋)、NO(H＋)、ClO－等因发生氧化还原反应而不能大量共存。 (2)解答除杂问题(括号内物质为杂质) 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溶液)，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。 活学活用 1.某化学小组为验证Fe3＋与Fe2＋能够相互转化，进行如下实验。 实验操作 对应现象 ①向FeCl3溶液中加入过量铁粉； ②滴加KSCN溶液； ③再滴加几滴氯水 ⅰ.溶液由棕黄色变为浅绿色； ⅱ.溶液无明显变化； ⅲ.溶液变红 下列分析不合理的是(　　) A.解释现象ⅰ的反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ B.实验②与③可以调换顺序 C.溶液变红涉及反应：Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋ D.氧化性：Cl2＞Fe3＋＞Fe2＋ 【答案】B 【解析】向FeCl3溶液中加入过量铁粉，铁与Fe3＋反应生成Fe2＋，溶液由棕黄色变为浅绿色，A正确；先加氯水，Fe2＋被氧化为Fe3＋，再加KSCN溶液，溶液变红，无法检验Fe2＋，B错误；滴加氯水后，Fe2＋被氧化为Fe3＋，C正确；由反应方程式可知，氧化性：Cl2＞Fe3＋＞Fe2＋，D正确。 2.已知HNO3可把Fe2＋氧化成Fe3＋。一定能实现铁元素之间相互转化的措施是(　　) A.实现①的转化，用比铁活泼的金属 B.实现②的转化，加入稀盐酸 C.实现③的转化，加入少量稀硝酸 D.实现④的转化，加入过量氯气 【答案】B 【解析】金属钠活泼性很强，但是金属钠加入氯化亚铁溶液中，会生成氢氧化亚铁白色沉淀和氢气，不能置换出铁，A错误；铁可以与稀盐酸反应生成Fe2＋和H2，B正确；过量的铁与少量的稀硝酸反应生成Fe2＋，C错误；铁离子变为亚铁离子，应加入还原剂(如铁粉)，不能加入氧化剂(如氯气)，D错误。 题型 　铁及其化合物的转化 ▌例1 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．高温下铁与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．转化⑦发生反应的类型是化合反应 【答案】D 【解析】①表示铁单质缓慢氧化转化为Fe2O3，高温下铁与水蒸气反应生成四氧化三铁，不能实现转化①，故A不符合题意；②表示FeO被氧化转化为Fe2O3的过程，FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热迅速转化为四氧化三铁，不能发生转化②，故B不符合题意；⑥表示Fe(OH)3加热分解生成Fe2O3和水，③表示Fe(OH)3和稀盐酸等反应转化为Fe3＋和水，氢氧化铁不溶于水，则加水溶解不能实现转化③，故C不符合题意；⑦表示Fe(OH)2与氧气和水反应生成Fe(OH)3，为多种物质生成一种物质，属于化合反应，故D符合题意。 ▌对点练1-1 部分含铁物质的“价—类”二维图关系如图所示。下列推断不合理的是(　　) A．c既可被氧化，也可被还原 B．a可与f反应生成c C．通过化合反应或复分解反应均能直接得到e D．g→e的转化能由一步反应实现 【答案】D 【解析】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，据此解答。亚铁离子既有氧化性也有还原性，因此c既可被氧化，也可被还原，A正确；单质铁和铁离子反应生成亚铁离子，即a可与f反应生成c，B正确；氢氧化亚铁可与氧气和水发生化合反应生成氢氧化铁，铁盐和强碱可发生复分解反应生成氢氧化铁，C正确；氧化铁不溶于水，不能直接转化为氢氧化铁，即g→e的转化不能由一步反应实现，D错误。 ▌对点练1-2 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．a可与e反应生成b B．a与盐酸反应可生成e C．b既可被氧化，也可被还原 D．c是白色沉淀，可转化为红褐色沉淀d 【答案】B 【解析】由价—类图可知，a为铁，b为亚铁盐，c为氢氧化亚铁，d为氢氧化铁，e为铁盐。铁可以与铁盐反应生成亚铁盐，A正确；铁与盐酸反应生成亚铁盐，不能生成铁盐，B错误；亚铁盐中铁的化合价为＋2价，既可以升高又可以降低，既可以被氧化又可以被还原，C正确；氢氧化亚铁为白色沉淀，可以被氧化为红褐色的氢氧化铁沉淀，D正确。 题型 生活中铁元素的检验 ▌例2 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下： 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】加入过氧化氢溶液是将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后用过量NaOH溶液将Fe3＋完全沉淀，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，所以每片补血剂中铁元素的质量为＝0.07w g，D正确。 ▌对点练1-1 《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，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，用到试管、KSCN溶液和胶头滴管，D不符合题意。 ▌对点练1-2 某化学实验室产生的废液中含有Fe3＋、Cu2＋、Ag＋三种金属离子，甲同学设计了如图所示的方案对废液进行处理，以回收金属，保护环境。据此分析，下列说法正确的是(　　) A．沉淀A中含有2种金属单质 B．可用KSCN溶液来检验溶液B中所含的金属离子 C．溶液A若只经过操作③最终将无法得到沉淀C D．操作①②③中都需要用到玻璃棒、漏斗 【答案】B 【解析】废液中含有Fe3＋、Cu2＋、Ag＋三种金属离子，加入过量的铁屑后，Fe3＋被还原为Fe2＋，Cu2＋被还原成金属铜，Ag＋被还原成银，所以在第①步得到的沉淀中含有金属铜、银和过量的铁，A项错误；溶液B中含有的金属阳离子为Fe3＋，因为Fe3＋遇SCN－发生反应：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3，溶液呈红色，所以溶液中滴入KSCN溶液后变红，说明该溶液中含有Fe3＋，B项正确；溶液A含Fe2＋，加入碱生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁易被氧化生成氢氧化铁，C项错误；操作②加入过氧化氢，为亚铁离子的氧化过程，不需要漏斗，D项错误。 题型 铁及其化合物的相关计算 ▌例3 将适量铁粉加入氯化铁溶液中，完全反应后，溶液中的Fe3＋和Fe2＋浓度相等。则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比是(　　) A．2∶3 B．3∶2 C．1∶2 D．1∶1 【答案】A 【解析】设参加反应的Fe3＋物质的量为x，未参加反应的Fe3＋物质的量为y，由化学方程式2FeCl3＋Fe===3FeCl2可知，生成的Fe2＋的物质的量为，即y＝，x∶y＝x∶＝2∶3。 ▌对点练1-1 向200 mL 0.1 mol·L－1 Fe(NO3)2溶液中加入适量的NaOH溶液，使Fe2＋恰好完全沉淀，过滤，小心加热沉淀，直到水分蒸干，再灼烧到质量不再变化，此时固体的质量为(　　) A．1.44 g B．4.36 g C．2.82 g D．1.6 g 【答案】D 【解析】在实验过程中发生反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，加热、灼烧时又会发生下列变化：Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3，根据反应前后铁元素质量守恒可得所得固体的质量为1.6 g。 ▌对点练1-2 有铁的氧化物样品，用300 mL 5 mol·L-1的盐酸恰好使其完全溶解，所得溶液还能吸收标准状况下3.36 L氯气，使其中的Fe2+全部转化为Fe3+，该样品可能的化学式是(　　) A.Fe2O3 B.Fe3O4 C.Fe5O7 D.Fe4O5 【答案】D 【解析】300 mL 5 mol·L-1的盐酸的物质的量n(HCl)=0.3 L×5 mol·L-1=1.5 mol，标准状况下3.36 L氯气物质的量n(Cl2)==0.15 mol，反应中HCl的H元素与铁的氧化物中O元素全部结合生成H2O，则氧化物中n(O)=×n(HCl)=0.75 mol，反应后溶液中溶质为FeCl3，n(Cl-)=1.5 mol+0.15 mol×2=1.8 mol，则n(Fe)=1.8 mol×=0.6 mol，所以n(Fe)∶n(O)=0.6 mol∶0.75 mol=4∶5，该氧化物的化学式为Fe4O5。 基础通关 1.在给定条件下，下列物质间的转化不能实现的是(　　) A.铁与硫加热生成硫化亚铁 B.铁与稀硫酸常温下反应生成硫酸亚铁 C.铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁 D.常温下，铁在潮湿的空气中与水反应生成四氧化三铁 【答案】D 【解析】硫的氧化性较弱，铁与硫加热生成硫化亚铁，A正确；铁与稀硫酸常温下反应生成硫酸亚铁，B正确；铁在氧气中燃烧生成黑色的四氧化三铁，C正确；红热的铁与水蒸气反应生成四氧化三铁，D错误。 2.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F；⑤铁粉与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气；一定有+3价铁生成的是①②④⑤，故选B。 3.某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和较多的Cu2+。为减少污染并变废为宝，工厂计划从该废水中回收FeSO4和金属铜，流程如图所示。下列说法正确的是(　　) A.试剂⑤是铁粉，试剂⑦是稀盐酸 B.①的成分为Fe、Cu C.滤液②、④合并后在空气中蒸干溶液即可获得FeSO4·7H2O晶体 D.操作⑥和⑧不同 【答案】B 【解析】工业废水中含大量的FeSO4和较多的Cu2+，从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜，结合流程可知，试剂⑤为Fe，操作⑥为过滤，则②中主要含硫酸亚铁，①中含Cu、Fe，加入试剂⑦为H2SO4，溶解过量的Fe，操作⑧为过滤，得到③为Cu，④中主要含FeSO4，滤液②、④合并后，在隔绝空气的条件下，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤操作，可得到FeSO4·7H2O，以此解答该题。由上述分析知，⑤为Fe，试剂⑦为H2SO4，故A不符合题意；由上述分析知，①中含Cu、Fe，故B符合题意；滤液②、④合并后，在隔绝空气的条件下，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤操作，可得到FeSO4·7H2O，故C不符合题意；操作⑥和⑧均为过滤，故D不符合题意。 4.已知A为常见的金属单质，存在如图所示的关系，下列叙述正确的是(　　) A.A为Fe，B为FeO B.C→D溶液的颜色变化：由浅绿色到棕黄色 C.④的离子方程式：Fe+Fe3+===2Fe2+ D.⑤的离子方程式：4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 【答案】B 【解析】由红褐色固体可知，F是Fe(OH)3，从而推出A为Fe，黑色晶体B为Fe3O4，继而推出C为FeCl2，D为FeCl3，E为Fe(OH)2。④的离子方程式：Fe+2Fe3+===3F，⑤的离子方程式：2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。 5.如图是铁与其他物质之间的转化关系(“—”表示相连物质间能发生反应，“→”表示两种物质间的转化关系，部分物质和反应条件已略去)，下列有关说法正确的是(　　) A.反应①的过程中，固体的质量逐渐减小 B.反应②中有固体析出 C.反应③可通过细铁丝在空气中燃烧实现 D.反应④可能是2Fe+6HCl===2FeCl3+3H2↑ 【答案】B 【解析】由题图可知，反应①为Fe+CuSO4===FeSO4+Cu，反应②为Fe+2AgNO3===Fe(NO3)2+2Ag。反应①中，M(Fe)=56 g·mol-1，M(Cu)=64 g·mol-1，随反应进行，固体质量逐渐增大，A错误；反应②中生成了Ag固体，B正确；铁丝在空气中不能燃烧，在纯氧中能燃烧，C错误；Fe与HCl反应生成FeCl2，D错误。 6.向300 mL 0.2 mol·L-1的FeCl2溶液中加入足量的NaOH溶液，使Fe2+完全沉淀，过滤、小心加热沉淀直到水分蒸干，再灼烧到质量不再变化，此时固体的质量为(　　) A.5.4 g B.4.32 g C.4.8 g D.6.42 g 【答案】C 【解析】300 mL 0.2 mol·L-1的FeCl2溶液中加入足量的NaOH溶液，使Fe2+完全沉淀，则生成氢氧化亚铁的物质的量为300 mL×0.2 mol·L-1×10-3 L·mL-1=0.06 mol，过滤、加热并灼烧得到氧化铁，根据铁元素守恒分析，得到氧化铁的物质的量为0.03 mol，则质量为0.03 mol×160 g·mol-1=4.8 g，C正确。 7.部分含铁物质的类别与相应化合价的关系如图所示。下列推断不合理的是(　　) A.a可与e反应生成b B.b既可被氧化，也可被还原 C.可将e加入稀氨水中制得d的胶体 D.a在氯气中燃烧，产物只有1种 【答案】C 【解析】图中所示铁元素不同化合价的物质：a为Fe，b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(Ⅱ)的盐类物质，c为Fe(OH)2，e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(Ⅲ)的盐类物质，d为Fe(OH)3。Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质，如Fe+2FeCl3===3FeCl2，A合理；Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此b既可被氧化，也可被还原，B合理；Fe(Ⅲ)的盐类物质与稀氨水反应生成Fe(OH)3沉淀，C不合理；铁在氯气中燃烧，只能生成氯化铁，D合理。 8.“价—类”二维图在元素化合物学习和研究中具有广泛的应用价值，如图是铁元素的“价—类”二维图，结合此图判断下列说法不正确的是(　　) A.a的单质某种存在状态可以与b的颜色相同 B.在水溶液中，c能转化为f，转化过程中有颜色变化 C.加入Cl2， 可将d转化为g D.向长期敞口放置的含d的溶液中加入KSCN，无明显现象 【答案】D 【解析】由图可知，a为Fe，b为FeO，e为Fe2O3，c为Fe(OH)2，f为Fe(OH)3 ，d为亚铁盐，g为铁盐。向长期敞口放置的含d的溶液中加入KSCN，溶液变红色，故选D。 9.（25-26高一上·湖南衡阳·期末）价类二维图是学习元素化合物很好的工具，如图是铁及其部分化合物的价类二维图。下列有关说法错误的是 A．常温下，纯铁是一种银白色固体，有延展性 B．铁在少量的氧气中点燃，生成产物是X C．均可一步完成 D．均可通过化合反应得到 【答案】B 【解析】铁是一种银白色金属，具有延展性，A正确；铁在少量的氧气中点燃生成，B错误；氯化铁和铁反应生成氯化亚铁，氯化亚铁和碱反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁隔绝空气加热得到氧化亚铁，C正确；铁和氯气化合生成氯化铁，氯化铁和铁化合可得氯化亚铁，D正确。故选B。 10.（25-26高一下·甘肃·期末）将一定量的Fe、、CuO的混合物放入体积为100mL、浓度为2.2mol/L的溶液中，充分反应后生成气体0.04mol(标准状况)，得到不溶固体0.02mol。过滤后，滤液中的金属离子只有(假设滤液体积仍为100mL)。向滤液中滴加2mol/LNaOH溶液，直至40mL时开始出现沉淀。则下列说法正确的是 A．1.28g固体成分为Fe和Cu B．未滴加NaOH溶液前滤液中的物质的量浓度为1.8mol/L C．原混合物中Fe与物质的量之比为 D．原混合物中CuO无法计算 【答案】B 【解析】滴加NaOH溶液40 mL才开始出现沉淀，说明反应后硫酸过量，Fe能与过量硫酸反应，因此1.28 g不溶固体只有Cu，不含Fe，A错误；过量的硫酸消耗的NaOH物质的量为，则过量；根据硫酸根守恒，滤液中，因此，B正确；生成0.04 mol消耗Fe的物质的量为0.04 mol，置换出0.02 molCu，消耗Fe的物质的量为0.02 mol，设原混合物中物质的量为x，反应消耗Fe的物质的量为x，则原混合物中Fe总物质的量为，与物质的量之比为，C错误；不溶固体为Cu，物质的量为0.02 mol，根据铜元素守恒，原混合物中，可以计算，D错误；故选B。 素养提升 11.氢能被誉为“21世纪终极能源”，也是在“碳达峰”“碳中和”的大背景下，加速开发利用的一种清洁能源。利用铁及其氧化物循环制氢原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A.唐三彩陶器的黄、褐色主要是因为添加了着色剂Fe3O4 B.反应器Ⅱ中氧化产物与还原产物的物质的量之比为4∶1 C.反应器Ⅲ中生成1 mol Fe2O3时，转移1 mol电子 D.含CO和H2各1 mol的混合气体通过该方法制氢，理论上可获得 mol H2 【答案】D 【解析】唐三彩的着色剂主要是氧化铁，故A错误；反应器Ⅱ中发生的反应为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，氧化产物为Fe3O4、还原产物为H2，物质的量之比为1∶4，故B错误；反应器Ⅲ中发生的反应为4Fe3O4+O2===6Fe2O3，生成6 mol Fe2O3时，转移4 mol电子，则生成1 mol Fe2O3时，转移mol电子，故C错误；3CO+Fe2O33CO2+2Fe、3H2+Fe2O33H2O+2Fe，CO和H2各1 mol参与反应可生成Fe共mol，反应器Ⅱ中发生反应：3Fe+4H2O(g)4H2+Fe3O4， mol Fe参与反应理论上可获得×4 mol= mol H2，故D正确。 12.向FeI2和FeCl2的混合溶液中不断通入Cl2，溶液中n(含碘的某微粒)和n(含铁的某微粒)随n(Cl2)的变化曲线如图所示。(已知：①Cl2可将I-氧化成I2；②5Cl2+I2+6H2O===2HIO3+10HCl，HIO3为强酸)下列说法正确的是(　　) A.还原性：I-<Fe2+ B.a点时已通入标准状况下氯气的总体积为39.2 L C.b点溶液中n(I2)=0.3 mol D.c点溶液中阴离子的个数为17NA 【答案】B 【解析】从图可以看出，当通入氯气为0时，混合溶液中的Fe2+为3 mol，I-为2 mol，则混合溶液中的FeI2为1 mol，FeCl2为2 mol，当通入氯气为1 mol时，I-被全部氧化为I2，n(I2)=1 mol，Fe2+没有变化，当通入氯气从1 mol到2.5 mol时，溶液中的Fe2+全部被氧化为Fe3+，a点为Fe2+被氧化了一半时的点，此时Fe2+和Fe3+各为1.5 mol，通入的氯气从2.5 mol到7.5 mol时，I2全部被氧化为HIO3，此过程消耗了5 mol氯气，据此分析解答。由图可以看出，当通入Cl2为1 mol时，溶液中的Fe2+没有变化，I-由2 mol到0，则还原性：I->Fe2+，故A错误；经分析，a点为Fe2+被氧化了一半时的点，此时Fe2+和Fe3+各为1.5 mol，根据Cl2+2Fe2+===2Fe3++2Cl-可知，此过程消耗了0.75 mol氯气，加上之前通入的氯气总计1.75 mol，标准状况下体积为39.2 L，故B正确；从图中可以看出，氯气从2.5 mol到b点时，通入氯气的量为1.5 mol，发生了反应：5Cl2+I2+6H2O===2HIO3+10HCl，根据反应计量数，可知此时溶液中有0.3 mol的I2被氧化，则剩余的n(I2)=1 mol-0.3 mol=0.7 mol，故C错误；经分析，c点时I2全部被氧化为HIO3， c点溶液中含有的阴离子为Cl-和，其中n()=n(I-)=2 mol，n(Cl-)=2n(Cl2)+2n(FeCl2)=2×7.5 mol+2×2 mol=19 mol，故c点溶液中阴离子的个数为(2 mol+19 mol)×NA mol-1=21NA，故D错误。 13.验证Fe3+与Fe2+能够相互转化： 实验一 实验二 按下列顺序实验 对应现象 按下列顺序实验 对应现象 ①向FeCl3溶液中加入铁粉 溶液由黄色变为浅绿色 ④向FeCl3溶液中加入少量KI溶液 溶液呈黄色(有I2生成) ②滴加KSCN溶液 溶液无明显变化 ③再滴加几滴氯水 溶液变红 — — 下列分析不合理的是(　　) A.实验①发生的离子反应为2Fe3++Fe===3Fe2+ B.实验②与③可以调换顺序 C.实验④发生的离子反应为2Fe3++2I-===2Fe2++I2 D.实验④说明氧化性:Fe3+>I2 【答案】B 【解析】实验①中，Fe3+被Fe还原生成Fe2+，发生的离子反应为2Fe3++Fe===3Fe2+，A正确；若实验②与③调换，滴加KSCN溶液后，溶液立即变红，不能说明实验①中生成了Fe2+，B错误；实验④中有I2生成，Fe3+被还原生成Fe2+，发生的离子反应为2Fe3++2I-===2Fe2++I2，C正确；由2Fe3++2I-===2Fe2++I2可知，Fe3+将I-氧化，氧化性为Fe3+>I2，D正确。 14.将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol·L-1的氯化铁溶液中充分反应后，其结果是(　　) A.铁粉完全溶解，Cl-浓度基本不变 B.往溶液中滴入KSCN溶液，无现象 C.Fe2+和Fe3+的物质的量之比为5∶1 D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1 【答案】A 【解析】1.12 g即=0.02 mol铁粉，加入25 mL 2 mol·L-1即0.025 L×2 mol·L-1=0.05 mol的氯化铁溶液中，充分反应后FeCl3过量，参与反应的FeCl3的物质的量为0.04 mol，过量的FeCl3为0.05 mol-0.04 mol=0.01 mol，生成的FeCl2的物质的量为0.06 mol，据此分析解题。由分析可知，FeCl3过量，即铁粉完全溶解，反应过程中Cl-未参与反应，则Cl-浓度基本不变，A正确；由分析可知，FeCl3过量，往反应后的溶液中滴入KSCN溶液，可观察到溶液变为红色，B错误；由分析可知，Fe2+和Fe3+的物质的量之比为0.06 mol∶0.01 mol=6∶1，C错误；由反应Fe+2Fe3+===3Fe2+可知，氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2，D错误。 15.某同学用含有铁锈(Fe2O3)的废铁屑来制取氯化铁晶体的装置(省略夹持装置，气密性已检查)如图所示。下列推断不合理的是(　　) 已知:H2O2有较强的氧化性。 A.烧杯中H2O2溶液的作用是将Fe2+氧化为Fe3+ B.A中存在氧化铁与盐酸生成氯化铁的反应 C.B中收集到的气体的主要成分是氢气 D.将反应后的溶液放入烧杯中再加入少量铁粉，则溶液颜色立即由棕黄色变为浅绿色 【答案】D 【解析】双氧水具有氧化性，可将Fe2+氧化为Fe3+，A正确；氧化铁为碱性氧化物，可与盐酸反应生成氯化铁和水，B正确；A中铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，C正确；因H2O2溶液足量，所以烧杯中加入少量铁粉，生成的Fe2+还会被氧化生成Fe3+，溶液颜色不发生变化，D错误。 16.在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量之比为3∶2∶1，现加入适量铁粉，使溶液中三种离子的物质的量之比变为1∶2∶4，则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为(　　) A.2∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4 【答案】C 【解析】根据三种离子物质的量的变化可知，Cu2+的物质的量并没有发生变化，说明没有参加反应，则反应的离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+，设溶液中Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol，根据离子方程式可知Fe3+的物质的量减少2 mol，则需消耗1 mol铁粉，Fe2+的物质的量增加3 mol，故参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为1∶3，C正确。 15.（25-26高一上·内蒙古赤峰·期末）元素的“价一类”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，如图为铁元素的“价一类”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．加热发生转化②，加水溶解可转化为 B．转化④可用于自来水处理，其原理与明矾净水原理相同 C．铁与高温水蒸气的反应可实现上述①转化 D．可通过化合反应实现转化③ 【答案】D 【解析】加热分解生成可实现转化②，但难溶于水，不能与水反应生成，A项错误；转化④中具有强氧化性，可杀菌消毒，其还原产物水解生成氢氧化铁胶体可吸附杂质；明矾净水原理是铝离子水解生成氢氧化铝胶体吸附悬浮物，无杀菌消毒作用，二者原理不同，B项错误；铁与高温水蒸气反应生成，不能实现①中转化为的过程，C项错误；转化③可通过反应实现，该反应属于化合反应，D项正确；答案选D。 20.（25-26高一上·海南海口·期末）价—类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型和工具。如下图(左)为某常见金属单质及其部分化合物的价—类二维图。下列推断正确的是 A．B在空气中受热可以生成C B．如上图(右)可以较长时间观察到产生的D物质 C．F和G对应的氯化物均可以通过化合反应实现制备 D．H具有净水和消毒双重功能，两者所利用的原理相同 【答案】C 【分析】根据价-类二维图对应物质：该金属为，A为，B为，C为，D为，E为，F为亚铁盐，G为铁盐，H为高铁酸盐，由此解答； 【解析】在空气中受热会被氧化为，不能生成，A错误；右图装置中，右侧盛放Fe和稀硫酸的具支试管与空气直接相连，产生的氢气无法排出左边装置内的空气，也不能将生成的硫酸亚铁压入左侧与氢氧化钠反应，无法制备沉淀，B错误；可通过化合反应制备，可通过化合反应制备，二者对应的氯化物均可通过化合反应得到，C正确；高铁酸盐消毒利用其强氧化性，净水是因为其还原产物可以生成胶体吸附杂质，二者原理不同，D错误；故选C。 迁移创新 19．黑木耳是常见食品，可以补充人体所必需的微量元素铁。某化学兴趣小组设计实验，检验黑木耳中的铁元素，实验流程如下： (1)灼烧黑木耳必须用到下列仪器中的_______________________________________________ (填字母)。 (2)灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物，酸浸的目的是____________。 (3)取少许滤液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，显红色，说明滤液中含有____________；另取滤液检验，滤液能使酸性KMnO4溶液紫色褪去，说明滤液中存在具有________(填“氧化性”或“还原性”)的粒子。 (4)为进一步探究Fe3＋和Fe2＋的氧化性和还原性，该小组设计并进行如下实验，记录现象，完成实验报告。 实验操作 实验现象 离子方程式 实验结论 向FeCl2溶液中滴加新制氯水 溶液由浅绿色变为黄色 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ ①_____________ 向FeCl3溶液中加入足量的铁粉 铁粉逐渐溶解，溶液由黄色变为浅绿色 ②__________________________________ Fe3＋具有氧化性 (5)实验结束，离开实验室之前，下列做法正确的是________(填字母)。 A．废弃药品直接倒入水池冲走 B．药品仪器归放 C．清洁实验仪器，打扫实验室卫生 D．离开实验室时，开着门窗让实验室通风透气 【答案】(1)A (2)将铁的氧化物溶解 (3)Fe3＋　还原性 (4)①Fe2＋具有还原性　②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ (5)BC 【解析】黑木耳在坩埚中进行灼烧，烧成灰烬后用稀硫酸酸浸，再过滤得到滤渣和滤液。(2)灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物，酸浸的目的是将铁的氧化物溶解。(3)取少许滤液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，显红色，说明滤液中含有Fe3＋；另取滤液检验，滤液能使酸性KMnO4溶液紫色褪去，酸性高锰酸钾具有强氧化性，说明滤液中存在具有还原性的粒子。(5)实验结束，离开实验室之前，废弃药品不能直接倒入水池冲走，要进行无污染化处理；将用后的药品、仪器及时归放到原位置；清洁实验仪器，整理桌面，打扫实验室卫生；最后及时关闭水电、门窗。 20．利用废旧铁铜粉可以制备补血剂原料碳酸亚铁和杀菌剂胆矾，流程如图所示： 回答下列问题： (1)“滤液1”中一定含有的金属阳离子：________________________________________， 写出检验该金属阳离子的方法：_____________________________________________________。 (2)过滤用到的玻璃仪器是____________________。 (3)“溶解1”过程温度不宜过高的原因是__________________________________________________。 (4)向纯净的碳酸亚铁固体中加入足量乳酸溶液，在70 ℃下搅拌使其充分反应，可得到补铁剂乳酸亚铁。为防止乳酸亚铁变质，在反应体系中应加入少量____________________。 (5)写出沉淀过程中发生反应的离子方程式：_________________________________________________。 【答案】(1)Fe2＋　取少量溶液于试管中，滴加KSCN溶液，不变色，滴入氯水，如果溶液变红色，则溶液中含有Fe2＋(或取少量溶液于试管中，滴加酸性高锰酸钾溶液，若溶液褪色，则溶液中含有Fe2＋，答案合理即可) (2)漏斗、玻璃棒、烧杯 (3)防止H2O2受热分解 (4)铁(或Fe) (5)Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑ 【解析】用稀硫酸溶解废旧铁铜粉，Fe与稀硫酸发生反应生成FeSO4和H2，完全反应后过滤，滤渣1为不溶于稀硫酸的Cu，利用H2O2在酸性条件下溶解得到硫酸铜溶液，再蒸发浓缩、冷却结晶即可获得CuSO4·5H2O；向含有硫酸亚铁的滤液1中加入NH4HCO3溶液，有FeCO3沉淀生成，同时生成CO2和(NH4)2SO4，过滤洗涤沉淀即可得到FeCO3，而所得滤液2中主要含(NH4)2SO4，据此分析解题。(3)温度过高H2O2分解，不利于反应进行，溶解1过程温度不宜过高的原因是防止H2O2受热分解。(5)“沉淀”步骤是向硫酸亚铁溶液中加入NH4HCO3溶液，有FeCO3沉淀生成，同时生成CO2和(NH4)2SO4，发生反应的化学方程式为FeSO4＋2NH4HCO3===FeCO3↓＋CO2↑＋(NH4)2SO4＋H2O，所以反应的离子方程式为Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $