3.1 铁及其化合物（10大题型，举一反三题型专练，黑吉辽蒙专用）化学人教版必修第一册

第一节 铁及其化合物（题型突破·举一反三） ▌题型01 铁单质的性质 1．铁元素的存在与物理性质 (1)自然界中铁的存在形态 在地壳中的含量仅次于O、Si和Al，主要以＋2价和＋3价化合物形式存在。 (2)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。 (3)工业炼铁高炉内发生的主要化学反应为Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2或Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2。 2．化学性质(写出反应的化学方程式) (1)与非金属单质反应 ①与Cl2反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。 ②与S反应：Fe＋SFeS。 (2)与酸反应 如与稀H2SO4反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。 (3)与盐溶液反应 如与CuSO4溶液反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。 (4)铁与水蒸气反应 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。 【归纳总结】　 铁在氧气中燃烧或与水蒸气反应生成既有＋2价又有＋3价铁元素的氧化物Fe3O4。 【典例1】C 【变式1-1】C 【变式1-2】B 【变式1-3】B ▌题型02 铁的氧化物的性质 1.铁的氧化物的性质 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 用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料 2.铁及其氧化物性质的归纳 (1)Fe被腐蚀生成铁锈的主要成分为Fe2O3·xH2O。 (2)Fe的常见化合价有＋2价和＋3价，Fe3O4可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比为1∶1组合而成的复杂氧化物。 (3)FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物。 (4)Fe3O4与盐酸反应的化学方程式可看作Fe2O3、FeO分别与盐酸反应，然后把两个化学方程式相加。 (5)Fe2O3、Fe3O4较稳定；FeO不稳定，在空气中受热可转化为Fe3O4。 (6)在加热条件下，铁的氧化物能被CO、C、H2还原生成单质铁及CO2或H2O。 【典例2】B 【变式2-1】D 【变式2-2】D 【变式2-3】C ▌题型03 铁的氢氧化物的制备 1.制备方法 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。 2．注意事项 (1)Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。 (2)为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2。 (3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。 (4)为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物（苯），以隔绝空气。如下图： 【典例3】D 【变式3-1】C 【变式3-2】D 【变式3-3】B ▌题型04 铁的氢氧化物的性质 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 【典例4】D 【变式4-1】D 【变式4-2】D 【变式4-3】A ▌题型05 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5】A 【变式5-1】D 【变式5-2】A 【变式5-3】C ▌题型06 Fe3+和Fe2+的检验 (1)检验溶液中Fe3＋的化学方法 (2)检验溶液中Fe2＋的化学方法 ①加KSCN溶液及氧化剂 ②加酸性高锰酸钾溶液(或溴水) 反应原理 ＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O 【易错】若溶液中含有其他还原性离子，如、I－、Cl－等，也会与酸性KMnO4溶液反应，干扰Fe2＋的检验。 (或2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－) 现象：溶液紫色(或橙红色)褪去。 ③加NaOH溶液 现象：产生白色絮状沉淀，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。 (3)含Fe2＋和Fe3＋的混合溶液中检验Fe2＋的方法 ①通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液(在特定环境中使用该方法)，溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋(注意：Cl－等还原性的离子对Fe2＋的检验有干扰)。 ②溶液产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋。有关反应离子方程式为===KFe[Fe(CN)6]↓(K3[Fe(CN)6]名称为铁氰化钾。该方法可靠，无干扰)。 【典例6】D 【变式6-1】B 【变式6-2】B 【变式6-3】C ▌题型07 Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化及应用 1．从氧化还原反应视角分析“铁三角”转化关系 铁元素的常见价态有0价、＋2价和＋3价，这三种价态的铁在一定条件下可相互转化，我们称之为“铁三角”： (1)Fe只具有还原性，被氧化成Fe2＋或Fe3＋。 (2)Fe2＋既有氧化性又具有还原性 [注意]　虽然Fe2＋既有氧化性又有还原性，但以还原性为主。 (3)Fe3＋具有较强的氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe [注意]　金属阳离子被还原不一定得到金属单质，如Fe3＋被还原时可能得到的是Fe2＋。 2．“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7】B 【变式7-1】D 【变式7-2】A 【变式7-3】D ▌题型08 铁及其化合物之间的价类二维图 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) (2) 【典例8】D 【变式8-1】B 【变式8-2】B 【变式8-3】B ▌题型09 工艺流程题中Fe3+和Fe2+的去除 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。 【典例9】D 【变式9-1】(1)烧杯、玻璃棒和漏斗 (2)BD (3)溶液变为红色 (4) (5)SO 【变式9-2】(1) 溶液 (2)排饱和食盐水或向上排空气法 (3) (4) ▌题型10 守恒法在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。 【典例10】A 【变式10-1】B 【变式10-2】C 【变式10-3】A / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 铁及其化合物（题型突破·举一反三） 题型01 铁单质的性质 题型02 铁的氧化物的性质 题型03 铁的氢氧化物的制备 题型04 铁的氢氧化物的性质 题型05 铁盐、亚铁盐的性质 题型06 Fe3+和Fe2+的检验 题型07 Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化及应用 题型08 铁及其化合物之间的价类二维图 题型09 工艺流程题中Fe3+和Fe2+的去除 题型10 守恒法在铁及其化合物计算中的应用 ▌题型01 铁单质的性质 1．铁元素的存在与物理性质 (1)自然界中铁的存在形态 在地壳中的含量仅次于O、Si和Al，主要以 价和 价化合物形式存在。 (2)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。 (3)工业炼铁高炉内发生的主要化学反应为Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2或Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2。 2．化学性质(写出反应的化学方程式) (1)与非金属单质反应 ①与Cl2反应： 。 ②与S反应： 。 (2)与酸反应 如与稀H2SO4反应： 。 (3)与盐溶液反应 如与CuSO4溶液反应： 。 (4)铁与水蒸气反应 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 。 【归纳总结】　 铁在氧气中燃烧或与水蒸气反应生成既有＋2价又有＋3价铁元素的氧化物Fe3O4。 【典例1】（25-26高一上·吉林长春·期末）用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法不正确的是 A．实验时先点燃酒精灯，再点燃酒精喷灯 B．装置A的作用是提供水蒸气 C．硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为 D．D中收集到的气体点燃或加热前需验纯 【变式1-1】（25-26高一上·吉林·期末）下列物质在一定条件下能与单质铁反应，且产物中铁元素化合价全部变为+3价的是 A．溶液 B． C． D．溶液 【变式1-2】下列关于铁的性质的叙述不正确的是 A．铁在氧气中燃烧生成的氧化物的主要成分是 B．铁丝不论在空气中还是在纯氧中都不会燃烧 C．因为铁在潮湿的空气中生成的氧化物非常疏松，不能保护内层的金属，故铁制品需要涂保护层 D．铁与稀硫酸反应的离子方程式： 【变式1-3】下列物质反应后一定有+3价铁生成的是 ①过量的Fe与反应；②Fe与过量稀反应后，再向其中加入新制氯水；③Fe和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 ▌题型02 铁的氧化物的性质 1.铁的氧化物的性质 名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 — 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 用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料 2.铁及其氧化物性质的归纳 (1)Fe被腐蚀生成铁锈的主要成分为Fe2O3·xH2O。 (2)Fe的常见化合价有＋2价和＋3价，Fe3O4可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比为1∶1组合而成的复杂氧化物。 (3)FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物。 (4)Fe3O4与盐酸反应的化学方程式可看作Fe2O3、FeO分别与盐酸反应，然后把两个化学方程式相加。 (5)Fe2O3、Fe3O4较稳定；FeO不稳定，在空气中受热可转化为Fe3O4。 (6)在加热条件下，铁的氧化物能被CO、C、H2还原生成单质铁及CO2或H2O。 【典例2】（24-25高一上·黑龙江大庆·期末）下列有关铁的氧化物的叙述中正确的是 A．、、都是黑色固体 B．、都不能与水反应 C．、都有磁性 D．、都只有氧化性 【变式2-1】下列有关FeO和的说法不正确的是 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 D．高温下铁粉与水蒸气反应生成 【变式2-2】下列有关铁的氧化物的说法正确的是 A．、、都能与稀反应生成盐和水，所以都是碱性氧化物 B．俗称铁红，红褐色粉末，常用作油漆或涂料 C．俗称磁性氧化铁，黑色晶体，可以写成，属于混合物 D．不稳定，在空气中受热易转化为稳定的 【变式2-3】以下有关铁的氧化物的叙述中正确的是 A．常见的铁的氧化物、、都是黑色的 B．铁的氧化物中、都有磁性 C．、属于碱性氧化物 D．铁的氧化物、都只有氧化性 ▌题型03 铁的氢氧化物的制备 1.制备方法 Fe(OH)2 Fe(OH)3 操作 现象 产生白色絮状沉淀，迅速变为 ，最终变 为 生成红褐色沉淀 化学方程式 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。 2．注意事项 (1)Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。 (2)为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2。 (3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。 (4)为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物（苯），以隔绝空气。如下图： 【典例3】（24-25高一上·内蒙古鄂尔多斯·期末）某同学欲利用如图装置制取能较长时间存在的，实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是 A．X可以是稀硫酸但不能是稀盐酸 B．实验开始时应先关闭止水夹a、打开止水夹b C．最终在蒸馏烧瓶中观察到白色沉淀 D．实验结束后，将抽滤瓶露置于空气中，最终观察到红褐 【变式3-1】（24-25高一上·内蒙古赤峰·期末）同学们设计了如图所示实验装置(夹持装置已省略)来制备较纯净的。下列说法错误的是 A．配制稀硫酸和NaOH溶液的蒸馏水应先煮沸，冷却至室温后再使用 B．将稀硫酸滴入盛放铁粉的试管中，铁粉溶解并有气泡产生，溶液变为浅绿色 C．实验开始时，应先打开，同时关闭，一段时间后再打开 D．尾气的主要成分是 【变式3-2】某小组设计如图装置制备较纯净的并保持较长时间。已知：苯难溶于水，密度小于水。 下列叙述错误的是 A．图1中添加苯，起隔离空气作用 B．利用图1装置制备时将胶头滴管插入液面下再挤压胶头 C．图2装置中铁粉需要稍过量 D．图2装置操作方法是先关闭止水夹a，一段时间后再打开a 【变式3-3】（23-24高一上·黑龙江绥化·期末）已知密度(苯)，下列实验操作能够制取并能较长时间观察到白色沉淀的是 A． B． C． D． ▌题型04 铁的氢氧化物的性质 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 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： 【典例4】下列关于Fe(OH)2和Fe(OH)3的说法中，正确的是 A．两者都是可溶性碱 B．加热Fe(OH)3可得到Fe3O4 C．Fe(OH)2与盐酸反应生成FeCl3 D．Fe(OH)3与盐酸反应生成FeCl3 【变式4-1】把少量的废铁屑溶于过量的稀硫酸中，先加入适量氯水，再加入过量氨水，有红褐色沉淀生成。过滤，将滤渣灼烧，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别为 A．Fe2O3和Fe3O4 B．Fe(OH)2和Fe(OH)3 C．Fe(OH)3和Fe3O4 D．Fe(OH)3和Fe2O3 【变式4-2】向溶液加入氢氧化钠溶液，现象是 A．有白色沉淀 B．有红褐色沉淀 C．先有白色沉淀后变成红褐色沉淀 D．先有白色沉淀很快变成灰绿色最后变成红褐色沉淀 【变式4-3】下列有关铁及其化合物的叙述正确的是 A．高温下用CO还原铁的氧化物制铁 B．FeO在空气中受热，能迅速被氧化为 C．不稳定，具有较强的氧化性 D．受热不会分解 ▌题型05 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 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 色，由Fe2＋的化合价可知亚铁盐既有 性，又有 性。 【典例5】（25-26高三上·黑龙江·期中）下列关于和的说法正确的是 A．和均可以通过化合反应制得 B．和溶液的保存均需加入少量铁粉和盐酸防止变质 C．可以通过能否使酸性溶液褪色来鉴别两物质的溶液 D．向溶液加入溶液，久置后沉淀仍保持白色 【变式5-1】向和的混合溶液中加入一定量的铁粉，下列说法中正确的是 A．若铁粉有剩余，则溶液中可能有 B．若铁粉有剩余，则溶液中的金属阳离子一定有和 C．若铁粉无剩余，则溶液中一定有 D．若铁粉无剩余，且溶液中无，则溶液中一定有，一定无 【变式5-2】把KMnO4溶液滴入一含有铁离子的酸性水溶液中，KMnO4颜色消失，试推断溶液中含有铁离子的种类，最可能的情况是 A．含有Fe2+，但不能确定是否含有Fe3+ B．只含有Fe2+ C．Fe2+和Fe3+都有 D．含有Fe3+，但不能确定是否含有Fe2+ 【变式5-3】为探究铁及其化合物的氧化性或还原性，某探究小组进行了如下实验。 ①在FeCl2溶液中加入锌片，观察到溶液由浅绿色变为无色 ②在FeCl2溶液中加入氯水，观察到溶液由浅绿色变为棕黄色 ③在FeCl3溶液中加入足量铁粉，发现铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色 ④在FeCl3溶液中加入铜片，发现铜片逐渐溶解，溶液由棕黄色逐渐变为蓝绿色 根据以上实验现象及金属活动顺序，下列有关说法错误的是 A．实验①②说明，Fe2+既有氧化性又有还原性 B．实验③说明，Fe3+具有氧化性，Fe具有还原性 C．实验④中相关反应的离子方程式为：Fe3++Cu=Fe2++Cu2+ D．氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+ ▌题型06 Fe3+和Fe2+的检验 (1)检验溶液中Fe3＋的化学方法 (2)检验溶液中Fe2＋的化学方法 ①加KSCN溶液及氧化剂 ②加酸性高锰酸钾溶液(或溴水) 反应原理 ＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O 【易错】若溶液中含有其他还原性离子，如、I－、Cl－等，也会与酸性KMnO4溶液反应，干扰Fe2＋的检验。 (或2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－) 现象：溶液紫色(或橙红色)褪去。 ③加NaOH溶液 现象：产生白色絮状沉淀，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。 (3)含Fe2＋和Fe3＋的混合溶液中检验Fe2＋的方法 ①通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液(在特定环境中使用该方法)，溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋(注意：Cl－等还原性的离子对Fe2＋的检验有干扰)。 ②溶液产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋。有关反应离子方程式为===KFe[Fe(CN)6]↓(K3[Fe(CN)6]名称为铁氰化钾。该方法可靠，无干扰)。 【典例6】室温下，探究0.1 mol·L-1 FeSO4溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的的是 选项 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含有Fe3+ 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液颜色变化 B Fe2+是否有氧化性 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色变化 C Fe2+是否完全变质 向2 mL FeSO4溶液中滴加2~3滴KSCN溶液，观察溶液颜色变化 D Fe2+是否有还原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴新制氯水，观察溶液颜色变化 A．A B．B C．C D．D 【变式6-1】下列说法正确的是 A．硫酸亚铁溶液久置后出现红褐色沉淀发生的反应为6FeSO4+O2+2H2O=2Fe2(SO4)3+2Fe(OH)2↓ B．可用KSCN溶液检验FeSO4是否变质 C．FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红色 D．某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀，原溶液中有Fe2+，无Fe3+ 【变式6-2】向、CuO的混合粉末中加入过量的稀盐酸，充分反应后，加入铁粉，滴加KSCN溶液，溶液不显红色(氧化性：)，下列判断正确的是 A．溶液中有红色固体析出 B．溶液中一定有，一定无 C．若溶液中不存在，则存在 D．溶液中的阳离子可能只有和 【变式6-3】某化学兴趣小组利用铁元素的性质设计了“魔法实验”，如图所示。 【资料】 a．茶水中含有鞣酸，与亚铁离子结合成无色的鞣酸亚铁，进而变为蓝黑色的鞣酸铁。 b．鞣酸、维生素C均具有还原性。 下列分析不正确的是 A．①→②，铁元素被氧气氧化生成了鞣酸铁 B．由③→④→⑤，可推知③中含二价鉄 C．由①、③、④几乎颜色相同，可推知其所含粒子种类相同 D．④→⑤，至少有两种粒子被氧化 ▌题型07 Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化及应用 1．从氧化还原反应视角分析“铁三角”转化关系 铁元素的常见价态有0价、＋2价和＋3价，这三种价态的铁在一定条件下可相互转化，我们称之为“铁三角”： (1)Fe只具有还原性，被氧化成Fe2＋或Fe3＋。 (2)Fe2＋既有氧化性又具有还原性 [注意]　虽然Fe2＋既有氧化性又有还原性，但以还原性为主。 (3)Fe3＋具有较强的氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe [注意]　金属阳离子被还原不一定得到金属单质，如Fe3＋被还原时可能得到的是Fe2＋。 2．“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7】有关铁及其化合物的部分转化关系如图所示。下列说法正确的是 A．①可通过铁与少量加热实现 B．②可通过加入维生素C实现，说明维生素C的还原性大于 C．③可通过铁与水在常温下反应实现 D．④中和的物质的量之比为2：1 【变式7-1】铁器久置于空气中会与空气中的水蒸气、氧气作用产生铁锈，铁锈能与酸反应生成铁盐和水。某同学利用下述一系列反应实现了含铁元素物质的转化（如下图所示），则下列说法正确的是 A．④一定为复分解反应 B．⑤一定为置换反应 C．铁锈属于盐 D．乙可能为氧化铁 【变式7-2】将铁粉加入的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是 A．铁粉完全溶解，Cl-浓度基本不变 B．往溶液中滴入溶液，无现象 C．和的物质的量之比为5：1 D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2：1 【变式7-3】向溶液中同时加入铁粉和铜粉，充分反应。下列说法错误的是 A．会发生反应： B．反应后溶液中一定有 C．若反应后固体中有铜无铁，则溶液中一定没有 D．反应后固体中可能出现有铁无铜 ▌题型08 铁及其化合物之间的价类二维图 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) (2) 【典例8】铁元素的“价一类”二维图如图所示。下列说法正确的是 A．a在纯中燃烧可直接转化为e B．检验含d溶液中金属阳离子的方法为先加入氯水，再加入KSCN溶液 C．c在空气中直接加热可转化为b D．在不同条件下，g可能分别转化为f沉淀或胶体 【变式8-1】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 【变式8-2】元素价态和物质类别是研究元素化合物性质的两个重要认识视角。下图为铁元素的价类二维图，其中h为高铁酸根（）对应的盐，下列说法中错误的是 A．c属于碱性氧化物 B．b是一种黑色粉末，在空气中受热迅速转化为c C．a→f→g→e的每步转化均可一步实现 D．若用NaClO与e共同制备h，则n（氧化剂）：n（还原剂）=3：2 【变式8-3】下图为含元素物质的分类与相应化合价关系。下列推断合理的是 A．能够与反应转化为 B．在转化过程中，一定存在物质颜色的变化 C．向的饱和溶液中加入，一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系 D．加热能够获得、两种物质 ▌题型09 工艺流程题中Fe3+和Fe2+的去除 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。 【典例9】欲从FeCl3腐蚀铜后所得的废液A中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，设计实验方案如图： 下列说法错误的是 A．试剂①为Fe，若溶解1molFe，则生成Fe2+的物质的量≤3mol B．试剂②、试剂③可能为稀盐酸、Cl2 C．滤渣①的成分为Fe和Cu D．若废液A中含有amolCuCl2和bmolFeCl3，则最终可获得含(a+1.5b)molFeCl3的溶液 【变式9-1】无水常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程，以废铁屑(含有少量碳和杂质)为原料制备无水(s)。 已知：氯化亚砜()熔点-101℃，沸点76℃，与水反应可生成和HCl气体。 请回答问题： (1)操作①是过滤，用到的玻璃仪器有___________。 (2)为避免引入新的杂质，试剂B可以选用___________(填字母)。 A．溶液 B．氯水 C．溴水 D．溶液 (3)取少量D晶体，溶于水并滴加KSCN溶液，现象是___________。 (4)反应D→E的化学方程式为___________。 (5)由D转化成E的过程中可能产生少量亚铁盐，写出另一种可能产生的离子的化学式：___________。 【变式9-2】某工理师为了从使用过的腐蚀废液（主要含）中回收铜，并重新获得纯净的溶液，准备采用下列步骤： (1)请写出上述实验中加入的有关物质的化学式： ①______________，④______________。 (2)实验室收集制取出的黄绿色气体⑥的方法是______________。 (3)写出向②⑤的混合液中通入⑥的离子方程式______________。 (4)将铜片放入溶液中，反应一段时间后取出铜片，溶液中，则此时溶液中的与的物质的量之比为______________。 ▌题型10 守恒法在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。 【典例10】某FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，Fe3+、Cu2+和Fe2+的物质的量浓度之比为4∶2∶1，向其中加入适量铁粉，使溶液中三种离子的物质的量浓度之比变为1：1∶2，则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为 A．1∶4 B．1∶3 C．1∶2 D．3∶2 【变式10-1】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10-2】将铜片放入一定体积1溶液(记为甲溶液)中浸泡，一段时间后取出铜片称重，铜片质量减轻了6.4g，反应后的溶液(记为乙溶液)中。忽略溶液体积的变化，则下列说法错误的是 A．乙溶液中与的物质的量之比为1∶3 B．甲溶液中的物质的量为1.5mol C．乙溶液最多可溶解8.4g Fe D．溶液的体积为500mL 【变式10-3】在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量浓度之比为4∶2∶1，现加入适量的铁粉，充分反应后使溶液中三种离子的物质的量浓度之比变为1∶3∶9，则参与反应的铁粉与原溶液中Fe2+的物质的量之比为 A．5∶3 B．5∶4 C．5∶6 D．4∶5 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 铁及其化合物（题型突破·举一反三） 题型01 铁单质的性质 题型02 铁的氧化物的性质 题型03 铁的氢氧化物的制备 题型04 铁的氢氧化物的性质 题型05 铁盐、亚铁盐的性质 题型06 Fe3+和Fe2+的检验 题型07 Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化及应用 题型08 铁及其化合物之间的价类二维图 题型09 工艺流程题中Fe3+和Fe2+的去除 题型10 守恒法在铁及其化合物计算中的应用 ▌题型01 铁单质的性质 1．铁元素的存在与物理性质 (1)自然界中铁的存在形态 在地壳中的含量仅次于O、Si和Al，主要以＋2价和＋3价化合物形式存在。 (2)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。 (3)工业炼铁高炉内发生的主要化学反应为Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2或Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2。 2．化学性质(写出反应的化学方程式) (1)与非金属单质反应 ①与Cl2反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。 ②与S反应：Fe＋SFeS。 (2)与酸反应 如与稀H2SO4反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。 (3)与盐溶液反应 如与CuSO4溶液反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。 (4)铁与水蒸气反应 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。 【归纳总结】　 铁在氧气中燃烧或与水蒸气反应生成既有＋2价又有＋3价铁元素的氧化物Fe3O4。 【典例1】（25-26高一上·吉林长春·期末）用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法不正确的是 A．实验时先点燃酒精灯，再点燃酒精喷灯 B．装置A的作用是提供水蒸气 C．硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为 D．D中收集到的气体点燃或加热前需验纯 【答案】C 【详解】A．实验时先点燃酒精灯产生水蒸气，排出装置中的空气，再点燃酒精喷灯，A正确； B．铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，所以装置A的作用是提供水蒸气，B正确； C．硬质玻璃管中Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，反应方程式为：，C错误； D．D中收集到的是生成的H2，H2是可燃性气体，点燃或加热前需验纯，防止发生爆炸，D正确； 故选C。 【变式1-1】（25-26高一上·吉林·期末）下列物质在一定条件下能与单质铁反应，且产物中铁元素化合价全部变为+3价的是 A．溶液 B． C． D．溶液 【答案】C 【详解】A．铁与发生反应：，产物中铁元素为+2价，故A不符合题意； B．高温下铁与水蒸气反应：，中铁元素化合价为+2和+3价，并非全部+3价，故B不符合题意； C．氯气为强氧化剂，与铁反应：，产物中铁元素为+3价，故C符合题意； D．铁与硫酸铜发生置换反应：，产物中铁元素为+2价，故D不符合题意； 故答案选C。 【变式1-2】下列关于铁的性质的叙述不正确的是 A．铁在氧气中燃烧生成的氧化物的主要成分是 B．铁丝不论在空气中还是在纯氧中都不会燃烧 C．因为铁在潮湿的空气中生成的氧化物非常疏松，不能保护内层的金属，故铁制品需要涂保护层 D．铁与稀硫酸反应的离子方程式： 【答案】B 【详解】A．铁在氧气中燃烧生成的氧化物主要成分为，A正确； B．铁丝在空气中不燃烧，在纯氧中可以剧烈燃烧生成，B错误； C．铁在潮湿空气中生成的铁锈（主要成分为）结构疏松，无法隔绝空气保护内层金属，因此铁制品需要涂保护层，C正确； D．铁与稀硫酸发生置换反应生成硫酸亚铁和氢气，对应的离子方程式为，D正确； 答案选B。 【变式1-3】下列物质反应后一定有+3价铁生成的是 ①过量的Fe与反应；②Fe与过量稀反应后，再向其中加入新制氯水；③Fe和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 【详解】①过量的Fe与反应只能生成FeCl3； ②Fe与过量稀反应生成硫酸亚铁，再向其中加入新制氯水，Fe2+被氧化为Fe3+； ③Fe和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四氧化三铁，产物溶于盐酸中生成氯化铁和氯化亚铁； ⑤铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气； 一定有+3价铁生成的是①②④⑤，选B。 ▌题型02 铁的氧化物的性质 1.铁的氧化物的性质 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 用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料 2.铁及其氧化物性质的归纳 (1)Fe被腐蚀生成铁锈的主要成分为Fe2O3·xH2O。 (2)Fe的常见化合价有＋2价和＋3价，Fe3O4可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比为1∶1组合而成的复杂氧化物。 (3)FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物。 (4)Fe3O4与盐酸反应的化学方程式可看作Fe2O3、FeO分别与盐酸反应，然后把两个化学方程式相加。 (5)Fe2O3、Fe3O4较稳定；FeO不稳定，在空气中受热可转化为Fe3O4。 (6)在加热条件下，铁的氧化物能被CO、C、H2还原生成单质铁及CO2或H2O。 【典例2】（24-25高一上·黑龙江大庆·期末）下列有关铁的氧化物的叙述中正确的是 A．、、都是黑色固体 B．、都不能与水反应 C．、都有磁性 D．、都只有氧化性 【答案】B 【详解】A．、为黑色固体，为红棕色固体，A错误； B．、均难溶于水，与水不反应，B正确； C．又称磁性氧化铁，具有磁性，无磁性，C错误； D． 中铁元素为+3价、+2价，既有氧化性，又有还原性；中铁元素为+3价，具有氧化性，D错误； 故答案为：B。 【变式2-1】下列有关FeO和的说法不正确的是 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 D．高温下铁粉与水蒸气反应生成 【答案】D 【详解】A．和均为碱性氧化物，均可与盐酸反应生成对应的盐和水，A正确； B．和都属于难溶于水的金属氧化物，B正确； C．中为价，具有较强还原性，不稳定，在空气中受热会迅速被氧化为，C正确； D．高温下铁粉与水蒸气反应的产物为和，并非，D错误； 故选D。 【变式2-2】下列有关铁的氧化物的说法正确的是 A．、、都能与稀反应生成盐和水，所以都是碱性氧化物 B．俗称铁红，红褐色粉末，常用作油漆或涂料 C．俗称磁性氧化铁，黑色晶体，可以写成，属于混合物 D．不稳定，在空气中受热易转化为稳定的 【答案】D 【详解】A．是复杂的氧化物，不属于碱性氧化物，A错误； B．为红棕色粉末，B错误； C．属于纯净物，C错误； D．不稳定，在空气中受热易转化为稳定的，D正确； 故答案选D。 【变式2-3】以下有关铁的氧化物的叙述中正确的是 A．常见的铁的氧化物、、都是黑色的 B．铁的氧化物中、都有磁性 C．、属于碱性氧化物 D．铁的氧化物、都只有氧化性 【答案】C 【详解】A．、为黑色固体，为红棕色固体，并非都是黑色，A错误； B．铁的氧化物中只有有磁性，无磁性，B错误； C．、均能与酸反应只生成对应的盐和水，符合碱性氧化物的定义，C正确； D．中元素有+2、+3两种价态，+2价可被氧化，因此既有氧化性又有还原性，并非只有氧化性，D错误； 故答案选C。 ▌题型03 铁的氢氧化物的制备 1.制备方法 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。 2．注意事项 (1)Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。 (2)为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2。 (3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。 (4)为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物（苯），以隔绝空气。如下图： 【典例3】（24-25高一上·内蒙古鄂尔多斯·期末）某同学欲利用如图装置制取能较长时间存在的，实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是 A．X可以是稀硫酸但不能是稀盐酸 B．实验开始时应先关闭止水夹a、打开止水夹b C．最终在蒸馏烧瓶中观察到白色沉淀 D．实验结束后，将抽滤瓶露置于空气中，最终观察到红褐 【答案】D 【详解】A．X可以是稀硫酸也可以是稀盐酸，A错误； B．先打开止水夹a与b、分液漏斗旋塞，利用稀硫酸和铁反应生成的氢气排除装置内的空气，验纯后关闭止水夹a，B错误； C．一段时间后，蒸馏烧瓶中压强增大，将液体压入抽滤瓶中，抽滤瓶中观察到有白色沉淀生成，C错误； D．反应结束后，将抽滤瓶露置于空气中，极易被氧化，最终得到红褐色沉淀，D项正确； 故答案选D。 【变式3-1】（24-25高一上·内蒙古赤峰·期末）同学们设计了如图所示实验装置(夹持装置已省略)来制备较纯净的。下列说法错误的是 A．配制稀硫酸和NaOH溶液的蒸馏水应先煮沸，冷却至室温后再使用 B．将稀硫酸滴入盛放铁粉的试管中，铁粉溶解并有气泡产生，溶液变为浅绿色 C．实验开始时，应先打开，同时关闭，一段时间后再打开 D．尾气的主要成分是 【答案】C 【分析】该装置为制备的装置，实验开始时应先打开和，利用生成的排尽装置内的空气，一段时间后需要关闭和，生成的使左侧试管压强升高，将溶液通过另一条导管压入右侧溶液中反应生成，在氢气的气氛下可以防止其氧化为，由此解答； 【详解】A．煮沸蒸馏水可除去其中溶解的，避免和后续生成的被氧化，A正确； B．稀硫酸与铁粉反应生成和，在溶液中显浅绿色，因此现象为铁粉溶解、有气泡产生、溶液变为浅绿色，B正确； C．由分析可知，实验开始时应先打开和，一段时间后需要关闭和，C错误； D．反应过程中生成的气体为，尾气的主要成分是，D正确； 故选C。 【变式3-2】某小组设计如图装置制备较纯净的并保持较长时间。已知：苯难溶于水，密度小于水。 下列叙述错误的是 A．图1中添加苯，起隔离空气作用 B．利用图1装置制备时将胶头滴管插入液面下再挤压胶头 C．图2装置中铁粉需要稍过量 D．图2装置操作方法是先关闭止水夹a，一段时间后再打开a 【答案】D 【分析】图1中苯的密度比水小且难溶于水，可隔离空气，长胶头滴管伸入硫酸亚铁溶液可制备；图2中a处止水夹打开，铁和稀硫酸反应产生的氢气将装置中的空气排干净，关闭a处止水夹，左侧试管中压强增大，将硫酸亚铁溶液压入氢氧化钠溶液中，从而制备。 【详解】A．制备纯关键是排除干扰，苯的密度比水小，可隔离空气和硫酸亚铁接触，避免空气中氧化，A正确； B．将长胶头滴管伸入液面下，上层液体起液封作用，B正确； C．铁粉过量，能使稀硫酸完全反应产生足够的排尽装置内空气，且，避免生成铁离子，C正确； D．图2装置中有两个作用：一是利用氢气排出装置内空气，二是利用氢气产生气压将溶液由左侧试管压入右侧试管，与反应生成，操作是先打开止水夹，利用氢气排空气，后关闭止水夹，利用压强将硫酸亚铁溶液压入右侧试管中，D错误； 故选D。 【变式3-3】（23-24高一上·黑龙江绥化·期末）已知密度(苯)，下列实验操作能够制取并能较长时间观察到白色沉淀的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】四个选项试剂都可制备氢氧化亚铁，根据ρ(CCl4)>ρ(H2O)>ρ(苯)可知，苯在硫酸亚铁溶液的上层，可以隔绝空气；四氯化碳在氯化亚铁溶液的下层，不能隔绝空气，则加有苯的试管能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀； 故选B。 ▌题型04 铁的氢氧化物的性质 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 【典例4】下列关于Fe(OH)2和Fe(OH)3的说法中，正确的是 A．两者都是可溶性碱 B．加热Fe(OH)3可得到Fe3O4 C．Fe(OH)2与盐酸反应生成FeCl3 D．Fe(OH)3与盐酸反应生成FeCl3 【答案】D 【详解】A．和均为难溶性碱，不属于可溶性碱，A错误； B．受热分解的产物为和，无法得到，B错误； C．与盐酸发生复分解反应时元素化合价不变，产物为，不会生成，C错误； D．与盐酸发生复分解反应，元素保持价，生成和，D正确； 故选D。 【变式4-1】把少量的废铁屑溶于过量的稀硫酸中，先加入适量氯水，再加入过量氨水，有红褐色沉淀生成。过滤，将滤渣灼烧，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别为 A．Fe2O3和Fe3O4 B．Fe(OH)2和Fe(OH)3 C．Fe(OH)3和Fe3O4 D．Fe(OH)3和Fe2O3 【答案】D 【详解】把少量的废铁屑溶于过量的稀硫酸中，发生离子反应：Fe+2H+=Fe2++H2↑，然后向反应后的溶液中加入适量氯水，又发生反应：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，再向反应后的溶液中加入过量氨水，进一步发生反应：Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3；将反应产生的Fe(OH)3的沉淀过滤出来，然后灼烧，Fe(OH)3发生分解反应：2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O，得到固体残渣是Fe2O3，可见上述沉淀成分是Fe(OH)3，残渣成分是Fe2O3，故合理选项是D。 【变式4-2】向溶液加入氢氧化钠溶液，现象是 A．有白色沉淀 B．有红褐色沉淀 C．先有白色沉淀后变成红褐色沉淀 D．先有白色沉淀很快变成灰绿色最后变成红褐色沉淀 【答案】D 【详解】A．和反应生成的白色沉淀会迅速被氧化，不会只存在白色沉淀，A错误； B．反应初始生成的是白色，不会直接生成红褐色沉淀，B错误； C．氧化过程中会先变为灰绿色的中间态，再转化为红褐色，该选项缺少灰绿色过渡步骤的描述，C错误； D．与反应首先生成白色沉淀，被溶液中溶解的氧化，很快变为灰绿色，最终生成红褐色，现象描述正确，D正确； 故答案选D。 【变式4-3】下列有关铁及其化合物的叙述正确的是 A．高温下用CO还原铁的氧化物制铁 B．FeO在空气中受热，能迅速被氧化为 C．不稳定，具有较强的氧化性 D．受热不会分解 【答案】A 【详解】A．高温下用CO还原铁的氧化物生成铁是工业炼铁的常用方法，如发生反应：，A正确； B．FeO在空气中受热能迅速被氧化为，不是，B错误； C．不稳定是因为其具有较强的还原性，易被氧化为，而不是具有较强的氧化性，C错误； D．受热时，会分解生成和，D错误； 故选A。 ▌题型05 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5】（25-26高三上·黑龙江·期中）下列关于和的说法正确的是 A．和均可以通过化合反应制得 B．和溶液的保存均需加入少量铁粉和盐酸防止变质 C．可以通过能否使酸性溶液褪色来鉴别两物质的溶液 D．向溶液加入溶液，久置后沉淀仍保持白色 【答案】A 【详解】A．Fe与氯化铁反应生成氯化亚铁，方程式：，Fe与氯气反应生成氯化铁，方程式：，都可以通过化合反应生成，A正确； B．保存：亚铁离子易被氧化为铁离子，加铁粉，铁离子能与铁反应生成亚铁离子，可以防止氧化变质；保存：Fe3+会发生水解：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，加入少量盐酸，增大溶液中的c(H+)，可抑制Fe3+的水解，B错误； C．由于氯离子也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，所以不能用酸性KMnO4溶液区分FeCl2和FeCl3溶液，C错误； D．向溶液加入溶液，产生白色沉淀，迅速变为灰绿，最终变为红褐色沉淀，D错误； 故选A。 【变式5-1】向和的混合溶液中加入一定量的铁粉，下列说法中正确的是 A．若铁粉有剩余，则溶液中可能有 B．若铁粉有剩余，则溶液中的金属阳离子一定有和 C．若铁粉无剩余，则溶液中一定有 D．若铁粉无剩余，且溶液中无，则溶液中一定有，一定无 【答案】D 【详解】A．铁和反应生成，若铁粉有剩余，则溶液不可能有，故A错误； B．铁和反应生成铜，若铁粉有剩余，则溶液中的金属阳离一定没有，故B错误； C．若铁粉无剩余，则溶液中可能有，故C错误； D．氧化性大于，若铁粉无剩余，且溶液中无，则溶液中一定有，一定无，故D正确； 选D。 【变式5-2】把KMnO4溶液滴入一含有铁离子的酸性水溶液中，KMnO4颜色消失，试推断溶液中含有铁离子的种类，最可能的情况是 A．含有Fe2+，但不能确定是否含有Fe3+ B．只含有Fe2+ C．Fe2+和Fe3+都有 D．含有Fe3+，但不能确定是否含有Fe2+ 【答案】A 【分析】紫红色的酸性KMnO4溶液具有强氧化性，能够被强还原性微粒还原成Mn2+。KMnO4颜色消失，说明溶液中含有Fe2+等强还原性微粒。Fe3+具有强氧化性，不能使酸性KMnO4溶液褪色。 【详解】A．在酸性的条件下，高锰酸钾氧化亚铁离子后，生成近乎无色的二价锰离子Mn2+，比高锰酸钾本身的紫色要淡得多，所以表现为“褪色”即KMnO4颜色消失现象。高锰酸钾具有强氧化性，会把二价铁离子氧化为稳定的三价铁离子，但由于高锰酸钾本身就是深紫红色液体，所以与亚铁离子反应后的现象是溶液的紫红色变淡。Fe3+的存在与否不影响上述现象，故含有Fe2+，但不能确定是否含有Fe3+，故A选项正确； B．Fe3+的存在与否不影响题干现象，确定含有Fe2+，但不能确定是否含有Fe3+。存在Fe3+也不影响题干现象，只含Fe2+的描述过于绝对，故B选项错误； C．根据题干确定含有Fe2+，但不能确定是否含有Fe3+。Fe2+和Fe3+都有的描述错误，故C选项错误； D．根据题干确定含有Fe2+，但不能确定是否含有Fe3+，故D选项错误； 故答案选A。 【变式5-3】为探究铁及其化合物的氧化性或还原性，某探究小组进行了如下实验。 ①在FeCl2溶液中加入锌片，观察到溶液由浅绿色变为无色 ②在FeCl2溶液中加入氯水，观察到溶液由浅绿色变为棕黄色 ③在FeCl3溶液中加入足量铁粉，发现铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色 ④在FeCl3溶液中加入铜片，发现铜片逐渐溶解，溶液由棕黄色逐渐变为蓝绿色 根据以上实验现象及金属活动顺序，下列有关说法错误的是 A．实验①②说明，Fe2+既有氧化性又有还原性 B．实验③说明，Fe3+具有氧化性，Fe具有还原性 C．实验④中相关反应的离子方程式为：Fe3++Cu=Fe2++Cu2+ D．氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+ 【答案】C 【详解】A．实验①中Fe2+被Zn还原，体现氧化性；实验②中Fe2+被Cl2氧化，体现还原性，因此Fe2+既有氧化性又有还原性，A正确； B．实验③中Fe3+被Fe还原，体现氧化性；Fe被氧化，体现还原性，B正确； C．实验④中反应的离子方程式应为2Fe3+ + Cu =2Fe2+ + Cu2+，选项中的方程式未配平（电荷不守恒），C错误； D．根据实验④，Fe3+能氧化Cu，说明氧化性Fe3+ > Cu2+；结合金属活动顺序（Fe比Cu活泼，Fe能还原Cu2+），说明氧化性Cu2+ > Fe2+，因此氧化性顺序为Fe3+ > Cu2+ > Fe2+，D正确； 故选C。 ▌题型06 Fe3+和Fe2+的检验 (1)检验溶液中Fe3＋的化学方法 (2)检验溶液中Fe2＋的化学方法 ①加KSCN溶液及氧化剂 ②加酸性高锰酸钾溶液(或溴水) 反应原理 ＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O 【易错】若溶液中含有其他还原性离子，如、I－、Cl－等，也会与酸性KMnO4溶液反应，干扰Fe2＋的检验。 (或2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－) 现象：溶液紫色(或橙红色)褪去。 ③加NaOH溶液 现象：产生白色絮状沉淀，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。 (3)含Fe2＋和Fe3＋的混合溶液中检验Fe2＋的方法 ①通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液(在特定环境中使用该方法)，溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋(注意：Cl－等还原性的离子对Fe2＋的检验有干扰)。 ②溶液产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋。有关反应离子方程式为===KFe[Fe(CN)6]↓(K3[Fe(CN)6]名称为铁氰化钾。该方法可靠，无干扰)。 【典例6】室温下，探究0.1 mol·L-1 FeSO4溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的的是 选项 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含有Fe3+ 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液颜色变化 B Fe2+是否有氧化性 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色变化 C Fe2+是否完全变质 向2 mL FeSO4溶液中滴加2~3滴KSCN溶液，观察溶液颜色变化 D Fe2+是否有还原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴新制氯水，观察溶液颜色变化 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．向溶液中先滴加新制氯水，会将氧化为，无论原溶液是否含，后续滴加溶液均会变红，无法检验原溶液中是否有，A不符合题意； B．酸性溶液具有强氧化性，与反应时作还原剂，体现还原性，无法验证的氧化性，B不符合题意； C．滴加溶液只能检验溶液中是否存在，可判断是否变质，但无法检验是否还有剩余，不能验证是否完全变质，C不符合题意； D．新制氯水具有氧化性，可将氧化为，溶液由浅绿色变为棕黄色，可证明具有还原性，D符合题意； 故选D。 【变式6-1】下列说法正确的是 A．硫酸亚铁溶液久置后出现红褐色沉淀发生的反应为6FeSO4+O2+2H2O=2Fe2(SO4)3+2Fe(OH)2↓ B．可用KSCN溶液检验FeSO4是否变质 C．FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红色 D．某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀，原溶液中有Fe2+，无Fe3+ 【答案】B 【详解】A．FeSO4溶液久置后出现的棕黄色沉淀应为Fe(OH)3，而不是Fe(OH)2，发生的反应为12FeSO4+3O2+6H2O4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3↓，A项错误； B．FeSO4溶液变质有Fe3+生成，KSCN与Fe3+会形成红色物质，故可用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质，B项正确； C．FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象，C项错误； D．Fe2+遇K3[Fe(CN)6]溶液能够产生蓝色沉淀，因此原溶液中一定含有Fe2+，但是否含有Fe3+无法确定，若要确定Fe3+的存在，则需要向溶液中加入KSCN溶液，观察溶液是否变为红色，D项错误； 故选B。 【变式6-2】向、CuO的混合粉末中加入过量的稀盐酸，充分反应后，加入铁粉，滴加KSCN溶液，溶液不显红色(氧化性：)，下列判断正确的是 A．溶液中有红色固体析出 B．溶液中一定有，一定无 C．若溶液中不存在，则存在 D．溶液中的阳离子可能只有和 【答案】B 【分析】、和过量稀盐酸反应，生成、，还有剩余；再加入铁粉，根据氧化性顺序，铁粉优先还原，再还原，最后还原；滴加KSCN溶液不显红色，说明溶液中已经不存在，所有都被铁粉还原为； 【详解】A．铁粉先和反应，完全消耗后，铁粉才会置换得到Cu。题目只能确定已经耗尽，无法判断铁粉是否足量到可以还原，不一定能析出红色Cu固体，A错误； B．KSCN不变红，证明不存在；和盐酸生成的被Fe还原生成，加入的铁粉反应后也生成，因此溶液一定含有，B正确； C．若无，说明已经全部被铁粉还原为Cu；铁粉可以继续和反应，有可能将也恰好完全消耗，此时溶液中无，C错误； D．最初盐酸是过量的，即使前面的金属离子反应一部分，体系中一定含有，所以阳离子不可能只存在与，D错误； 故选B。 【变式6-3】某化学兴趣小组利用铁元素的性质设计了“魔法实验”，如图所示。 【资料】 a．茶水中含有鞣酸，与亚铁离子结合成无色的鞣酸亚铁，进而变为蓝黑色的鞣酸铁。 b．鞣酸、维生素C均具有还原性。 下列分析不正确的是 A．①→②，铁元素被氧气氧化生成了鞣酸铁 B．由③→④→⑤，可推知③中含二价鉄 C．由①、③、④几乎颜色相同，可推知其所含粒子种类相同 D．④→⑤，至少有两种粒子被氧化 【答案】C 【分析】已知a．茶水中含有鞣酸，与亚铁离子结合成无色的鞣酸亚铁，进而变为蓝黑色的鞣酸铁。证明了鞣酸亚铁易被氧气氧化为鞣酸铁，已知维生素C具有还原性，证明了维生素C能将鞣酸铁还原成鞣酸亚铁，加入KSCN溶液是检验三价铁离子是否存在，H2O2氧化Fe2+生成Fe3+； 【详解】A．①→②过程中，鞣酸转化为鞣酸亚铁，鞣酸亚铁发生氧化反应生成蓝黑色的鞣酸铁，故A正确； B．③→④的过程中加入KSCN，无现象，说明不含有Fe3+，④→⑤的过程中加入H2O2时生成了红色的Fe(SCN)3，说明③中含二价铁，故B正确； C．①中含有鞣酸，①→③的过程中加入了FeSO4、维生素C，③→④的过程中又加入了KSCN，所以①、③、④中所含粒子种类不相同，故C错误； D．④中含有维生素C、鞣酸、鞣酸亚铁或Fe2+等粒子，均具有还原性，则④→⑤的过程中至少有两种粒子被氧化，故D正确； 故选：C。 ▌题型07 Fe、Fe3+和Fe2+的相互转化及应用 1．从氧化还原反应视角分析“铁三角”转化关系 铁元素的常见价态有0价、＋2价和＋3价，这三种价态的铁在一定条件下可相互转化，我们称之为“铁三角”： (1)Fe只具有还原性，被氧化成Fe2＋或Fe3＋。 (2)Fe2＋既有氧化性又具有还原性 [注意]　虽然Fe2＋既有氧化性又有还原性，但以还原性为主。 (3)Fe3＋具有较强的氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe [注意]　金属阳离子被还原不一定得到金属单质，如Fe3＋被还原时可能得到的是Fe2＋。 2．“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7】有关铁及其化合物的部分转化关系如图所示。下列说法正确的是 A．①可通过铁与少量加热实现 B．②可通过加入维生素C实现，说明维生素C的还原性大于 C．③可通过铁与水在常温下反应实现 D．④中和的物质的量之比为2：1 【答案】B 【详解】A．根据反应①，Fe需要转化为FeCl2，Cl2是强氧化剂，Fe与Cl2反应无论量多少，均生成FeCl3，而不是FeCl2，A错误； B．反应②中将Fe3+还原为Fe2+，可通过加入维生素C实现，说明维生素C具有还原性，根据氧化还原反应规律，还原剂的还原性应大于还原产物。因此维生素C的还原性大于，B正确； C．Fe在常温下与水不反应，只有在高温下才能和水蒸气反应生成Fe3O4，C错误； D．反应④是FeCl2和FeCl3在NaOH溶液中反应生成Fe3O4。Fe3O4可看作FeO·Fe2O3，其中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1:2，因此和的物质的量之比应为1:2，D错误； 故答案选B。 【变式7-1】铁器久置于空气中会与空气中的水蒸气、氧气作用产生铁锈，铁锈能与酸反应生成铁盐和水。某同学利用下述一系列反应实现了含铁元素物质的转化（如下图所示），则下列说法正确的是 A．④一定为复分解反应 B．⑤一定为置换反应 C．铁锈属于盐 D．乙可能为氧化铁 【答案】D 【详解】A．反应④为转化为乙，若受热分解生成和，属于分解反应，不一定是复分解反应，A错误； B．反应⑤为乙转化为，若乙为，用还原得到，该反应无单质参与，不属于置换反应，B错误； C．铁锈的主要成分为，属于氧化物，不属于盐，C错误； D．受热分解可生成（氧化铁）和水，因此乙可能为氧化铁，D正确； 故选D。 【变式7-2】将铁粉加入的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是 A．铁粉完全溶解，Cl-浓度基本不变 B．往溶液中滴入溶液，无现象 C．和的物质的量之比为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 【分析】将即=0.02mol铁粉加入即0.025L×2mol/L=0.05mol的氯化铁溶液中，充分反应2FeCl3+Fe=3FeCl2后，FeCl3过量，参与反应的FeCl3的物质的量为0.04mol，过量的FeCl3为0.05mol-0.04mol=0.01mol，生成的FeCl2的物质的量为0.06mol，据此分析解题。 【详解】A. 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，则浓度基本不变，选项A正确； B. 由分析可知，FeCl3过量，往反应后的溶液中滴入溶液，可观察到溶液变为血红色，选项B错误； C. 由分析可知，和的物质的量之比为0.06mol：0.01mol=，选项C错误； D. 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，选项D错误； 答案选A。 【变式7-3】向溶液中同时加入铁粉和铜粉，充分反应。下列说法错误的是 A．会发生反应： B．反应后溶液中一定有 C．若反应后固体中有铜无铁，则溶液中一定没有 D．反应后固体中可能出现有铁无铜 【答案】D 【详解】A．还原性，优先和反应，对应离子方程式为，A正确； B．和、反应的产物均含，无论反应物用量如何，反应后溶液中一定有，B正确； C．若反应后固体有铜无铁，说明已完全反应，由于可与发生反应，因此有剩余时溶液中一定没有，C正确； D．还原性，优先与反应，若固体中有剩余，说明已被完全消耗，未参与反应，因此固体中一定同时存在，不可能出现有铁无铜的情况，D错误； 故选D。 ▌题型08 铁及其化合物之间的价类二维图 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) (2) 【典例8】铁元素的“价一类”二维图如图所示。下列说法正确的是 A．a在纯中燃烧可直接转化为e B．检验含d溶液中金属阳离子的方法为先加入氯水，再加入KSCN溶液 C．c在空气中直接加热可转化为b D．在不同条件下，g可能分别转化为f沉淀或胶体 【答案】D 【分析】由图可知，a为铁单质，b为氧化亚铁，c为氢氧化亚铁，d为亚铁盐，e为氧化铁，f为氢氧化铁，g为铁盐。 【详解】A．铁在纯氧气中燃烧生成四氧化三铁，A错误； B．检验亚铁离子的方法是先加KSCN溶液，无现象，在加入氯水，溶液变为红色，B错误； C．氢氧化亚铁直接加热，被氧气氧化为氧化铁，不能得到氧化亚铁，C错误； D．铁盐与氢氧化钠反应生成氢氧化铁，饱和氯化铁溶液滴到沸水中可以制得氢氧化铁胶体，D正确； 故选D。 【变式8-1】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 【详解】A．铁是一种银白色金属，具有延展性，A正确； B．铁在少量的氧气中点燃生成，B错误； C．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； D．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。 【变式8-2】元素价态和物质类别是研究元素化合物性质的两个重要认识视角。下图为铁元素的价类二维图，其中h为高铁酸根（）对应的盐，下列说法中错误的是 A．c属于碱性氧化物 B．b是一种黑色粉末，在空气中受热迅速转化为c C．a→f→g→e的每步转化均可一步实现 D．若用NaClO与e共同制备h，则n（氧化剂）：n（还原剂）=3：2 【答案】B 【分析】本题以铁元素价类二维图为情境，先按价态与物质类别确定各字母对应的物质：a为Fe、b为FeO、c为Fe2O3、d为Fe(OH)2、e为Fe(OH)3、f为亚铁盐、g为铁盐、h为高铁酸盐。 【详解】A．c为Fe2O3，Fe2O3能与酸反应生成盐和水，属于碱性氧化物，A正确； B．b为FeO，FeO是黑色粉末，但在空气中受热被氧化生成Fe3O4而不是Fe2O3，B错误； C．a→f、f→g、g→e的转化可分别通过Fe与盐酸反应、Fe2+被Cl2氧化、Fe3+与碱溶液反应一步实现：、、，C正确； D．若用NaClO与Fe(OH)3（e）共同制备高铁酸盐，反应的离子方程式为，由方程式可知氧化剂（ClO−）与还原剂（Fe(OH)3）的物质的量之比为3：2，D正确； 故答案为B。 【变式8-3】下图为含元素物质的分类与相应化合价关系。下列推断合理的是 A．能够与反应转化为 B．在转化过程中，一定存在物质颜色的变化 C．向的饱和溶液中加入，一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系 D．加热能够获得、两种物质 【答案】B 【分析】a为、b为、c为铁盐、d为、e为、f为亚铁盐、g为，由此解答； 【详解】A．和氯气反应生成，无法直接生成亚铁盐，A错误； B．含的溶液浅绿色，为白色沉淀，为红褐色沉淀，因此在转化过程中，存在物质颜色的变化，B正确； C．向饱和的铁盐溶液中，加入可能会直接产生红褐色沉淀，不会产生胶体，C错误； D．加热可以生成、无法生成，D错误； 故选B。 ▌题型09 工艺流程题中Fe3+和Fe2+的去除 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。 【典例9】欲从FeCl3腐蚀铜后所得的废液A中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，设计实验方案如图： 下列说法错误的是 A．试剂①为Fe，若溶解1molFe，则生成Fe2+的物质的量≤3mol B．试剂②、试剂③可能为稀盐酸、Cl2 C．滤渣①的成分为Fe和Cu D．若废液A中含有amolCuCl2和bmolFeCl3，则最终可获得含(a+1.5b)molFeCl3的溶液 【答案】D 【分析】由流程可知，腐蚀废液中含有氯化铜、氯化亚铁，加入过量①为Fe，与氯化铜反应生成金属铜和氯化亚铁，经过滤所得滤液①含氯化亚铁，滤渣①是金属铜和过量的铁，铜不能盐酸反应，而金属铁可以，加入过量②为盐酸可以将铜分离，得到的滤液②为氯化亚铁，滤液合并后通入试剂③为氯气，能将亚铁离子氧化生成氯化铁，以此解答该题。 【详解】A．由分析可知，试剂①为Fe，加入Fe后发生反应：2Fe3++Fe=3Fe2+、Cu2++Fe=Cu+Fe2+，若溶解1molFe，若只发生2Fe3++Fe=3Fe2+，则生成3mol Fe2+，若只发生Cu2++Fe=Cu+Fe2+，则生成1mol Fe2+，2Fe3++Fe=3Fe2+一定发生，Cu2++Fe=Cu+Fe2+可能发生，生成Fe2+的物质的量≤3mol，故A正确； B．由分析可知，试剂②、试剂③可能为稀盐酸、Cl2，故B正确； C．由分析可知，滤渣①的成分为Fe和Cu，故C正确； D．废液中加入过量铁粉，发生反应、，滤渣①含有铁和铜.若废液中含有和，则废液中加入过量铁粉生成，滤渣①中加入过量稀盐酸也会生成，则滤液①和滤液②合并后含有的的物质的量大于，通入后生成的的物质的量大于，故D错误； 故选D。 【变式9-1】无水常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程，以废铁屑(含有少量碳和杂质)为原料制备无水(s)。 已知：氯化亚砜()熔点-101℃，沸点76℃，与水反应可生成和HCl气体。 请回答问题： (1)操作①是过滤，用到的玻璃仪器有___________。 (2)为避免引入新的杂质，试剂B可以选用___________(填字母)。 A．溶液 B．氯水 C．溴水 D．溶液 (3)取少量D晶体，溶于水并滴加KSCN溶液，现象是___________。 (4)反应D→E的化学方程式为___________。 (5)由D转化成E的过程中可能产生少量亚铁盐，写出另一种可能产生的离子的化学式：___________。 【答案】(1)烧杯、玻璃棒和漏斗 (2)BD (3)溶液变为红色 (4) (5)SO 【分析】废铁屑(含有少量碳和SiO2杂质)加入盐酸，铁粉反应生成氯化亚铁，过滤除去少量碳和SiO2杂质，A(氯化亚铁)加入氧化剂B生成C(氯化铁)，蒸发结晶生成FeCl3·6H2O，通入SOCl2生成无水FeCl3。 【详解】（1）过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗； （2）A．KMnO4溶液引入新的杂质离子钾离子、锰离子，且酸性高锰酸钾溶液能氧化氯离子生成氯气，故A错误； B．氯气和氯化亚铁反应生成氯化铁，且不引入新的杂质，故B正确； C．溴水与Fe2+反应生成Fe3+和Br-，会引入新的杂质离子溴离子，故C错误； D．H2O2和亚铁离子生成铁离子和水，不会引入新杂质，故D正确； 故答案为：BD； （3）Fe3+遇KSCN溶液会变为红色； （4）根据已知信息氯化亚砜(SOCl2)易水解，生成SO2和HCl，SOCl2与FeCl3•6H2O加热可失去结晶水得到无水FeCl3，反应的化学方程式为； （5）反应中生成的二氧化硫将氯化铁还原为氯化亚铁，可能的还原剂是SO2，若二氧化硫作还原剂，则氧化产物为SO。 【变式9-2】某工理师为了从使用过的腐蚀废液（主要含）中回收铜，并重新获得纯净的溶液，准备采用下列步骤： (1)请写出上述实验中加入的有关物质的化学式： ①______________，④______________。 (2)实验室收集制取出的黄绿色气体⑥的方法是______________。 (3)写出向②⑤的混合液中通入⑥的离子方程式______________。 (4)将铜片放入溶液中，反应一段时间后取出铜片，溶液中，则此时溶液中的与的物质的量之比为______________。 【答案】(1) 溶液 (2)排饱和食盐水或向上排空气法 (3) (4) 【分析】印刷电路的废腐蚀液中的CuCl2、FeCl3与铁粉反应生成Fe2+、Cu，因此滤液中为氯化亚铁溶液；滤渣中含有Fe和Cu，若要除去其中的Fe选用盐酸，然后过滤，所得滤液⑤主要为FeCl2的溶液；向氯化亚铁溶液中通入氯气得到三氯化铁溶液； 【详解】（1）上述分析判断 ①为Fe，④为HCl溶液； （2）实验室收集制取出的黄绿色气体氯气的方法是：排饱和食盐水或向上排空气法； （3）向②⑤的混合液氯化亚铁溶液中通入⑥氯气生成氯化铁，反应的离子方程式：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-； （4）反应后溶液中，设生成的Fe2+为3mol，溶液中的Fe3+为2mol，由2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+可知，反应生成的Cu2+为1.5mol，且浓度之比等于物质的量之比，则反应后溶液中Cu2+与Fe3+的物质的量之比为1.5mol：2mol=3：4，故答案为：3：4。 ▌题型10 守恒法在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。 【典例10】某FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，Fe3+、Cu2+和Fe2+的物质的量浓度之比为4∶2∶1，向其中加入适量铁粉，使溶液中三种离子的物质的量浓度之比变为1：1∶2，则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为 A．1∶4 B．1∶3 C．1∶2 D．3∶2 【答案】A 【分析】根据氧化性顺序：Fe3+＞Cu2+可知，溶液中加入适量铁粉，发生的反应可以是：Fe+2Fe3+=3Fe2+，Fe+Cu2+=Cu+Fe2+,原Fe3+、Cu2+和Fe2+的物质的量浓度之比为4∶2∶1，加入铁粉后使溶液中三种离子的物质的量浓度之比变为1：1∶2，说明Fe3+有剩余，则Cu2+未参与反应，铁粉只与Fe3+发生反应Fe+2Fe3+=3Fe2+，据此分析解答。 【详解】根据上述分析可设原Fe3+、Cu2+和Fe2+的物质的量分别为4mol、2mol、1mol，由反应以后的物质的量浓度关系可知，反应后三者的物质的量分别变为2mol、2mol、4mol，即反应消耗的Fe3+的物质的量为4mol-2mol=2mol，生成的Fe2+为4mol-1mol=3mol，根据方程式Fe+2Fe3+=3Fe2+可知，消耗的铁粉为1mol，所以参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为1mol：4mol=1：4，A项符合题意。 答案选A。 【变式10-1】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 【分析】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： ，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 ，，且反应完全，可计算出混合物中含0.02molCu，据此分析解答。 【详解】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； 故答案为B。 【变式10-2】将铜片放入一定体积1溶液(记为甲溶液)中浸泡，一段时间后取出铜片称重，铜片质量减轻了6.4g，反应后的溶液(记为乙溶液)中。忽略溶液体积的变化，则下列说法错误的是 A．乙溶液中与的物质的量之比为1∶3 B．甲溶液中的物质的量为1.5mol C．乙溶液最多可溶解8.4g Fe D．溶液的体积为500mL 【答案】C 【分析】设原溶液中的体积为xL，依题意知参与反应的铜片的物质的量为0.1mol，则，解得x=0.5，故可得乙溶液中c(Fe3+)=0.6，c(Fe2+)=0.4，c(Cu2+)=0.2。 【详解】A．乙溶液中与的物质的量之比为1∶3，A正确； B．甲溶液中的物质的量为，B正确； C．还可以再溶解铁的质量由两部分组成：①铁置换溶液中的，②铁与溶液中的反应，故还可以再溶解铁的质量为，C项错误； D．溶液的体积为0.5L=500mL，D正确； 故选择C。 【变式10-3】在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量浓度之比为4∶2∶1，现加入适量的铁粉，充分反应后使溶液中三种离子的物质的量浓度之比变为1∶3∶9，则参与反应的铁粉与原溶液中Fe2+的物质的量之比为 A．5∶3 B．5∶4 C．5∶6 D．4∶5 【答案】A 【详解】因氧化性∶Fe3+＞Cu2+＞Fe2+，混合溶液中加入适量的铁粉，充分反应后使溶液中三种离子的物质的量浓度之比变为1∶3∶9，溶液中仍然含有Fe3+，说明Cu2+未参与反应，加入Fe粉仅与反应Fe3+，设原Fe3+、Cu2+和Fe2+的物质的量分别为4amol、2amol、amol，反应消耗Fe的物质的量为x，根据方程式Fe+2Fe3+=3Fe2+可知，消耗Fe3+的物质的量为2xmol，，生成Fe2+的物质的量为3xmol，则(4a-2x) ∶2a∶(a+3x)=1∶3∶9，化简可得x=amol，则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为amol∶amol=5∶3，答案选A。 / 学科网（北京）股份有限公司 $