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第10讲 铁及其重要化合物（讲义）-备战2024年高考化学一轮复习精品课件+讲义+练习（新教材新高考）
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第10讲 铁及其重要化合物 目录 考情分析 网络构建 考点一 铁及其氧化物 【夯基·必备基础知识梳理】 知识点1 铁 知识点2 铁的重要化合物 【提升·必考题型归纳】 考向1 考查铁及其化合物的性质与应用 考向2 考查氢氧化亚铁的制备 考向3 考查铁及其化合物的有关计算 考点二 铁及其化合物的转化及应用 【夯基·必备基础知识梳理】 知识点1 亚铁盐的性质及应用 知识点2 铁盐的性质及应用 知识点3 Fe2＋和Fe3＋的检验 知识点4 “铁三角”的转化关系及其应用 【提升·必考题型归纳】 考向1 考查Fe2＋、Fe3＋ 的性质及其检验 考向2 考查“铁三角”的转化及应用 考向3 实验探究铁及其重要化合物的转化关系 真题感悟 考点一 铁及其氧化物 知识点1 铁 1.存在及位置： （1）存在：主要以化合态（陨石除外）的形式存在，在地壳中的含量居第四位，铁矿石有赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）、黄铁矿（FeS2）等。 （2）位置：铁位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。 2.结构 3.铁的物理性质：银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。 4.铁的化学性质 铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。 （1）与非金属单质的反应 ①与O2的反应： 常温：铁在潮湿的空气中被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。 点燃：3Fe＋2O2eq \o(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4。 ②与Cl2的反应：2Fe＋3Cl2eq \o(=====,\s\up7(点燃))2FeCl3。 ③与S的反应：Fe＋SFeS。 ④与I2的反应：Fe＋I2FeI2 （2）与水的反应 常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)eq \o(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2。 （3）与酸的反应 （4）与某些盐溶液反应 ①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。 ②与FeCl3溶液反应的离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 【易错提醒】①Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。 ②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。 ③铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3＋。 ④在电化学中铁作负极时电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋。 5.铁的冶炼 （1）原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。 （2）设备：高炉。 （3）主要反应： ①还原剂的生成：C＋O2eq \o(=====,\s\up7(高温))CO2，CO2＋Ceq \o(=====,\s\up7(高温))2CO； ②铁的生成：Fe2O3＋3COeq \o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。 知识点2 铁的重要化合物 1.铁的氧化物 1）铁的氧化物物理性质 2）铁的氧化物化学性质 ①FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为 FeO＋2H＋= Fe2＋＋H2O， Fe2O3＋6H＋= 2Fe3＋＋3H2O， Fe3O4＋8H＋= 2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。 ②Fe3O4分别与HNO3和HI反应的离子方程式为 3Fe3O4＋28H＋＋NO3-=9Fe3＋＋NO↑＋14H2O； Fe3O4＋8H＋＋2I－=3Fe2＋＋I2＋4H2O。 ③FeO与HNO3反应时，除考虑与H＋的反应外，还要考虑Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋。 3FeO＋6H＋＋NO3-=3Fe3＋＋NO↑＋3H2O； ④Fe2O3与HI反应时，除考虑与H＋的反应外，还要考虑Fe3＋被I-还原成Fe2＋ Fe2O3＋6H＋＋2I－=2Fe2＋＋I2＋3H2O。 ⑤高温时,都能被C、CO、Al等还原剂还原,生成单质铁 2.铁的氢氧化物 1)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红褐色，方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 2)Fe(OH)3是红褐色、难溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3·xH2O)，受热易分解，方程式为2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。 3)二者之间的关系：在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 【易错提醒】①Fe(OH)2与硝酸反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应3Fe(OH)2＋10HNO3=3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O。 ②Fe(OH)3与氢碘酸(HI)反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应2Fe(OH)3＋6HI=2FeI2＋I2＋6H2O。 4)制法 （1）可溶性亚铁盐与强碱或氨水反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓或Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓+2NH4+。 注意：空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，防止Fe(OH)2氧化的方法： A.将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。 B.将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。 C.在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。 D.在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。 E.常见的制备Fe(OH)2的装置： 说明：①②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③中液面加苯阻止了空气进入；④中阳极为铁，阴极为石墨，利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀。 （2）可溶性铁盐与强碱或氨水反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓或Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH4+。 考向1 考查铁及其重要化合物的性质与应用 例1．（2023·江苏徐州·统考三模）下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 A．能与盐酸反应，可用于制作红色颜料 B．具有氧化性，可用于除去水中悬浮杂质 C．铁粉具有还原性，可用于食品袋中的抗氧化剂 D．FeS难溶于水，可用于除去废水中的 【解析】A．为红棕色固体，可用于红色颜料，与其能与盐酸反应无关，故A错误；B．可用于除去水中悬浮杂质是利用其能水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性，与其氧化性无关，故B错误；C．铁粉用于食品袋中的抗氧化剂，是因铁粉是活泼金属具有强的还原性，故C正确；D．FeS可与铜离子反应生成更难溶的CuS，因此可除去废水中的，与FeS的溶解性无关，故D错误；故选：C。 【答案】C 【变式训练1】（2023·广东汕头·统考二模）铁及其化合物在生活中应用广泛，下列有关离子方程式书写正确的是 A．将铁片投入到稀硝酸中： B．向溶液中通入少量： C．用铁氰化钾溶液检验： D．往溶液中加入过量粉： 【解析】A．铁片与稀硝酸反应生成一氧化氮，不生成氢气，故A错误；B．具有较强的氧化性，可将还原为硫单质，离子方程式为；故B正确；C．铁氰化钾溶于水可拆为离子的形式，离子方程式为，故C错误；D．过量将还原为铁单质，离子方程式为；故D错误；故答案选B。 【答案】B 【变式训练2】（2023·上海黄浦·统考二模）把铁条放入盛有过量稀硫酸的试管中，下列改变不能加快氢气产生速率的是 A．改铁条为镁条 B．滴加少量CuSO4溶液 C．改稀硫酸为98%的硫酸 D．升高溶液的温度 【答案】C 【解析】A．镁比铁更活泼，与稀硫酸反应速率更快，能加快氢气产生速率，A正确；B．滴加少量CuSO4，Fe与CuSO4反应生成Cu，Fe、Cu和稀硫酸构成原电池，加快反应速率，B正确；C．常温下，铁在浓硫酸中发生钝化，无法产生氢气，C错误；D．升高溶液温度，反应速率加快，D正确；故答案选C。 考向2 考查氢氧化亚铁的制备 例2．（2022秋·湖南邵阳·高三湖南省邵东市第一中学校考）某化学兴趣小组利用药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。下列有关说法不正确的是。 A．仪器1中应该盛放稀硫酸 B．本实验通过控制A、B、C三个开关，将仪器中的空气排尽后，先关闭开关B，再打开开关A就可观察到氢氧化亚铁的颜色 C．反应一段时间后，可在仪器2中观察到白色沉淀 D．本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态 【分析】用如图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。提供化学药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，结合装置分析可知：开启B、C，关闭A，需要在三颈瓶2中加入铁单质，分液漏斗中是稀硫酸，利用反应生成氢气排净装置中的空气，可以收集C处的气体检验是否是纯净的氢气，将仪器中的空气排尽后，然后关闭B，开启A、C；利用生成的氢气在装置2中压强增大，把硫酸亚铁溶液压入装置3的氢氧化钠溶液中，反应生成白色氢氧化亚铁白色沉淀，可观察到氢氧化亚铁的颜色为白色沉淀，以此分析解答。 【解析】A．此实验目的是制备氢氧化亚铁，先用铁和稀硫酸反应制备硫酸亚铁，此反应在装置2中进行，稀硫酸是溶液，应盛放在分液漏斗中，即应盛放在1中，A正确； B．打开B、C，关闭A，利用装置2中产生的氢气，把装置3中的空气排尽，使装置处于还原氛围，然后关闭B，打开开关A，产生气体压强增大，把装置2产生的FeSO4压入到装置3中，产生Fe(OH)2，B正确；C．反应一段时间后，可在仪器3中FeSO4与NaOH溶液反应产生Fe(OH)2，故在装置3中观察到白色沉淀，C错误；D．本实验利用反应生成氢气排净装置中的空气，使装置处于还原氛围，故制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态，D正确；故合理选项是C。 【答案】C 【变式训练1】（2022·全国·高三专题练习）实验室可以用如图所示装置制备氢氧化亚铁，下列说法错误的是 A．实验前应把稀硫酸和氢氧化钠溶液均煮沸处理 B．实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开 C．一段时间后，关闭弹簧夹C和D，在B中生成白色絮状沉淀 D．实验结束后关闭弹簧夹D，可以长时间保存氢氧化亚铁 【分析】用右图装置制备氢氧化亚铁，A中药品为：铁粉和稀硫酸，B中为氢氧化钠溶液，结合装置分析可知，实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开，利用反应生成氢气排净装置中的空气，可以收集D处的气体检验是否是纯净的氢气，将仪器中的空气排尽后，然后关闭C，利用生成的氢气在装置A中压强增大，把硫酸亚铁溶液压入装置B的氢氧化钠溶液中，反应生成白色氢氧化亚铁白色沉淀，可观察到氢氧化亚铁的颜色为白色沉淀。 【解析】A．氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，所以制备氢氧化亚铁时应将稀硫酸和氢氧化钠溶液预先煮沸，使溶解的空气逸出，故A正确；B．氢氧化亚铁具有强还原性，易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，故实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开，A中反应产生氢气，排除空气，防止亚铁离子被氧气氧化，故B正确；C．一段时间后，关闭弹簧夹C，但不能关闭弹簧夹D，可利用生成的氢气在装置A中压强增大，把硫酸亚铁溶液压入装置B的氢氧化钠溶液中，反应生成白色氢氧化亚铁白色沉淀，故C错误；D．本实验利用反应生成氢气排净装置中的空气，使装置处于还原氛围，故实验结束后关闭弹簧夹D，可以长时间保存氢氧化亚铁，故D正确；故选：C。 【答案】C 【变式训练2】（2023·全国·高三专题练习）用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。 实验步骤如下： Ⅰ.检查装置气密性后，关闭K2、K5，打开K1、K3、K4，使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽B中空气。 Ⅱ.待B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将A中溶液压入B中并观察现象。 Ⅲ.关闭K1、K2，打开K5，使C中气体通入B中并观察现象。 回答下列问题： (1)仪器a的名称是_______，B中长玻璃管的作用是_______。 (2)装置A中金属离子的检验方法是_______。 (3)步骤 Ⅲ 装置B中的现象是_______，其发生反应的化学方程式为_______。 【分析】仪器a为恒压滴液漏斗，目的是连通内外压强使液体能顺利流下，仪器B为三颈烧瓶，B中的玻璃管为平衡装置气压，氢氧化亚铁溶液被空气中的氧气氧化变为氢氧化铁，故排除装置B的空气防止氧化，稀硫酸与金属铁发生反应生成亚铁离子，加入硫氰化钾溶液无红色出现，再加入过氧化氢溶液溶液变为红色，装置C会产生氧气，氢氧化亚铁与氧气发生反应生成氢氧化铁的沉淀，现象为白色沉淀变为灰绿色最终变为红褐色，据此答题。 【解析】（1）①仪器a的名称为恒压滴液漏斗，其作用为连通内外压强使液体能顺利流下； ②装置B为三颈烧瓶，氢氧化亚铁在空气中极易被氧化，因此打开K1、K3、K4，关闭K2和K5，装置A中产生H2，装置B中的玻璃管是为了排除装置内的空气； （2）装置A为金属铁与稀硫酸反应生成亚铁离子，其化学方程式为：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，亚铁离子的检验：取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无红色出现，再滴加H2O2，溶液变为红色，则证明存在Fe2+； （3）①步骤 Ⅲ装置B中，关闭K1、K2，打开K5，使C中产生的氧气通入装置B，氢氧化亚铁为白色沉淀，氢氧化铁为红褐色沉淀，观察到的现象为：白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色； ②发生的化学方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。 【答案】(1)恒压滴液漏斗 平衡气压，辅助排出装置B中的空气 (2)取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无红色出现，再滴加H2O2，溶液变为红色，则证明存在Fe2+ (3)白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 考向3 考查铁及其化合物的有关计算 例3．（2023·山东烟台·校联考模拟预测）实验室对某铁的氧化物(FexO)进行如下实验。下列说法错误的是 A． B．溶液A为和混合溶液 C．反应②生成标准状况下1.12 L D．Zn至少参加了3个氧化还原反应 【分析】反应①为硫酸和铁的氧化物反应，根据硫酸的物质的量n(H2SO4)=0.15L×1mol/L=0.15mol结合O原子守恒可知，FexO的物质的量小于等于0.15mol，故有n(FexO)×(56x+16)=6.08g，解得n(FexO)=0.1mol时，x=0.8，设FexO中+2价的铁为a个，则+3价的铁为(0.8-a)个，根据化合价之和等于0可知，2a+3(0.8-a)=2，解得a=0.4，即含有Fe2+为0.4，Fe3+为0.4，故6.08gFexO中含有Fe2+为0.04mol，Fe3+为0.04mol，反应①后剩余H2SO4为0.15mol-0.1mol=0.05mol，故反应②为Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+、Zn+2H+=Zn2++H2↑、Zn+Fe2+=Zn2++Fe，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，，A正确；B．由分析可知，反应②为Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+、Zn+2H+=Zn2++H2↑、Zn+Fe2+=Zn2++Fe，根据硫酸根守恒可知，若溶液A为ZnSO4溶液则溶解的Zn的质量为0.15mol×65g/mol=9.75g，即Zn过量，说明溶液A中不可能含有FeSO4，B错误；C．由分析可知，反应①后剩余H2SO4为0.15mol-0.1mol=0.05mol，反应②中：，解得V=1.12L，即生成标准状况下1.12 L ，C正确；D．由分析可知，反应②为Zn+Fe3+=Zn2++Fe2+、Zn+2H+=Zn2++H2↑、Zn+Fe2+=Zn2++Fe，Zn至少参加了3个氧化还原反应，D正确；故答案为：B。 【答案】B 【变式训练1】盐X由三种常见元素组成，某科学兴小组称取盐X进行实验，数据和现象如下： 已知：①气体B为两种气体的混合物，能被水完全吸收。 ②取D溶液，用的溶液滴定，消耗溶液。 下列说法错误的是 A．试剂Y可能为溶液 B．盐X的化学式为 C．用的溶液滴定溶液D时可用酚酞作指示剂 D．若在X的稀溶液中通入足量气体，发生反应的离子方程式为： 【分析】A溶于盐酸后得到黄色溶液C，C加入Y得到血红色溶液E，则Y为溶液，C中含有铁离子，A为1.6g氧化铁（为0.01mol）；红棕色气体B和得到强酸D，则B为二氧化氮和氧气混合气，二氧化氮和氧气、水生成硝酸，HNO3为×÷×1L=0.06mol；则X中含有铁、氮元素分别为0.2mol（1.12g）、0.6mol（0.84g），则含有氧4.84g-1.12g-0.84g=2.88g，为0.18mol；三者物质的量之比为1:3:9，X为； 【解析】A．由分析可知，Y可能为溶液， A正确；B．盐X的化学式为，B正确；C．D为硝酸溶液，用的溶液滴定溶液D时可用酚酞作指示剂，当最后一滴氢氧化钠溶液加入后，溶液变红色且半分钟不褪色说明达到滴定终点，C正确；D．若在X的稀溶液中通入足量气体，硝酸根离子具有强氧化性，也会把二氧化硫氧化为硫酸根离子同时生成一氧化氮气体，，D错误；故选D。 【答案】D 【变式训练2】（2022·浙江舟山·浙江省普陀中学校考模拟预测）取48.0gFe2O3，一定温度下加热，残留固体47.36g。将该剩余固体溶于足量盐酸，此过程没有气体产生；所得溶液中再加入足量KI溶液。请计算： (1)生成I2的物质的量_____。 (2)若分解产物为Fe3O4，求Fe2O3的分解率_____。 【解析】(1)根据题意可知Fe2O3分解生成Fe3O4，48.0gFe2O3的物质的量为=0.3mol，加热后残留固体47.36g，减少的质量为O元素质量，n(O)==0.04mol，则此过程中被还原的n(Fe)=0.04mol×2=0.08mol，所以剩余n(Fe3+)=0.3mol×2-0.08mol=0.52mol，根据方程式2Fe3++2I-=2Fe2++I2，可知被氧化生成的碘单质的物质的量为0.52mol÷2=0.26mol； (2)加热过程中，被还原的n(Fe)=0.04mol×2=0.08mol，即产生了0.08molFe2+，则生成的n(Fe3O4)=0.08mol，消耗了n(Fe2O3)==0.12mol，所以分解率为×100%=40%。 【答案】(1)0.26mol(2)40% 【归纳总结】基于物质类别和元素化合价,认识铁及其化合物的性质 (1)从物质类别看,铁是活泼金属单质,FeO和Fe2O3是碱性氧化物,Fe(OH)2和Fe(OH)3都是碱,都能与酸发生反应。 (2)从Fe元素化合价看,Fe具有还原性,Fe2O3和Fe(OH)3中Fe元素显+3价,处于最高价态,具有氧化性;FeO和Fe(OH)2中Fe元素显+2价,处于中间价态,具有氧化性和还原性。 (3)基于物质类别和元素价态,设计铁及其化合物间转化的途径。 考点二 铁及其化合物的转化及应用 知识点1 亚铁盐的性质及应用 1.Fe2＋的氧化性和还原性 ①含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NOeq \o\al(－,3)(H＋)等均表现为还原性。 ②Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 ③向FeSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色。反应的离子方程式：MnOeq \o\al(－,4)＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 2.可水解 Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化。 知识点2 铁盐的性质及应用 1.氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S、SOeq \o\al(2－,3)等均表现为氧化性。 ①Fe3＋与S2－、I－、HS－、SOeq \o\al(2－,3)等具有较强还原性的离子不能大量共存。 ②Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。 2.易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。 ①利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。 ②利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子。 ③利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度。 ④Fe3＋与HCOeq \o\al(－,3)、[Al(OH)4]－、COeq \o\al(2－,3)、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。 3.特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN时变成血红色，含有Fe3＋的盐溶液遇到酚类物质时变成紫色。 知识点3 Fe2＋和Fe3＋的检验 1.Fe2＋的检验 2.Fe3＋的检验 3.混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验 ①Fe3＋的检验 a.eq \x(混合溶液)eq \o(――→,\s\up7(滴加KSCN溶液))溶液变血红色，说明含有Fe3＋ b.eq \x(混合溶液)eq \o(――→,\s\up7(淀粉/KI试纸))试纸变蓝色，说明含有Fe3＋ ②Fe2＋的检验 a.eq \x(混合溶液)eq \o(――→,\s\up11(滴加酸性),\s\do4(KMnO4溶液))KMnO4溶液褪色，说明含有Fe2＋ b.eq \x(混合溶液)eq \o(――→,\s\up7(滴加溴水))溴水褪色，说明含有Fe2＋ c.eq \x(混合溶液)eq \o(――→,\s\up7(滴加K3[Fe(CN)6]溶液))生成蓝色沉淀，说明含有Fe2＋ 【易错提醒】检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项 (1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)，检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。 (2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。 知识点4 “铁三角”的转化关系及其应用 1.“铁三角”的转化 用离子方程式表现转化 ①2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋ ②2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋4H＋＋SOeq \o\al(2－,4) ③3Fe2＋＋4H＋＋NOeq \o\al(－,3)===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑ ④5Fe2＋＋MnOeq \o\al(－,4)＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O ⑤2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 2.应用 (1)判断离子共存 ①Fe2＋与NOeq \o\al(－,3)(H＋)、ClO－、MnOeq \o\al(－,4)(H＋)发生氧化还原反应，不能大量共存； ②Fe3＋与S2－、I－、SOeq \o\al(2－,3)发生氧化还原反应，不能大量共存； ③Fe2＋、Fe3＋与HCOeq \o\al(－,3)、COeq \o\al(2－,3)等水解相互促进生成沉淀，不能大量共存。 (2)除杂 (3)盐溶液的配制与保存 (4)物质的制备 (5)铁及其化合物的转化关系——铁的价类二维图 说明： 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碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐； ②Fe2＋、Fe3＋与碱(OH－)反应生成对应的碱； ③难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。 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。 考向1 考查Fe2＋、Fe3＋ 的性质及其检验 例1．（2023·山东烟台·校联考模拟预测）茶叶中铁元素的检验可经过以下四步完成：灼烧灰化→6mol•L⁻¹硝酸溶解→过滤→检测滤液中的铁元素。下列说法正确的是 A．“灼烧灰化”选用的玻璃仪器有①②③ B．④用于配制6mol•L⁻¹硝酸时需洗净并烘干 C．“过滤”时需沿②向⑤中转移液体并小心搅拌 D．检测铁元素时，⑥悬垂于⑦的上方滴加KSCN溶液 【解析】A．将茶叶灼烧灰化，应在坩埚中加热进行，不能在①烧杯中进行灼烧，用到的仪器有②和③，缺少必要的坩埚，需要时还可用到三脚架或铁架台等，故A错误；B．④容量瓶用于配制溶液时，洗干净即可，不要求烘干，故B错误；C．“过滤”时需沿②玻璃棒向⑤漏斗中转移液体，待液体自然流下进行过滤，不能进行搅拌，以防戳破滤纸导致过滤失败，故C错误；D．经过硝酸溶解后，滤液中的铁元素主要以Fe3+形式存在，检验滤液中的Fe3+，可用胶头滴管取少量滤液于小试管中，滴加KSCN溶液检验，使用胶头滴管时，需垂直悬在仪器上方进行滴加，故D正确；故选：D。 【答案】D 【变式训练1】（2023·广东茂名·统考二模）菠菜营养丰富，富含铁元素，同时含有草酸，实验小组通过以下实验探究菠菜的成分，下列说法正确的是 A．灼烧在蒸发皿中进行 B．操作a需用到分液漏斗 C．加入活性炭目的是吸附色素 D．取溶液B向其中加入酸性溶液可检验 【答案】C 【解析】A．固体在坩埚中进行，A错误；B．操作a得到沉淀物和溶液，为过滤操作，用漏斗而不是分液漏斗，B错误；C．活性炭具有吸附性，可以吸附色素，C正确；D．菠菜中的草酸也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以不能加入酸性高锰酸钾溶液检验溶液中的，D错误；故选C。 【变式训练2】（2023·浙江·校联考三模）可与等配体形成使溶液呈浅紫色的、红色的、无色的配离子。某同学按如下步骤完成实验： 已知：向的溶液中加入KSCN溶液生成蓝色的配离子：不能与形成配离子。下列说法不正确的是 A．溶液I中溶液呈黄色可能是由水解产物的颜色造成 B．溶液Ⅱ、Ⅲ的颜色分别为红色和无色，说明其中不存在 C．可用和溶液检验溶液中是否含有 D．中的键角大于分子中的键角 【解析】A．I中溶于水后，发生部分水解生成等，使溶液呈黄色，A项正确；B．与的反应存在平衡：,溶液Ⅱ，Ⅲ分别存在平衡：, ,因此溶液Ⅱ，Ⅲ的颜色分别为红色和无色，不能说明其中不存在，只能说明的量少，B项错误；C．先往溶液中加入足量的NaF溶液，再加入KSCN溶液，若溶液呈蓝色，则表明含有，否则不含，C项正确；D．中分子内O原子最外层只存在一对孤对电子，对H-O-H中O-H的排斥作用减小，所以键角比分子中H-O-H的键角大，D项正确；答案选B。 【答案】B 【易错警示】检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项 (1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液；也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN－)。 (2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。 考向2 考查“铁三角”的转化及应用 例2．（2023·上海金山·统考二模）如图所示是铁及其化合物的价类二维图，下列有关叙述正确的是 A．物质X是Fe3O4 B．Fe2O3→Fe的转化，Fe2O3发生氧化反应 C．在空气中Z→Y的现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 D．可通过复分解反应实现FeCl2和FeCl3的相互转化 【解析】A．物质X是FeO，故A错误；B．Fe2O3→Fe的转化，铁化合价降低，因此Fe2O3发生还原反应，故B错误；C．在空气中Z→Y是氢氧化亚铁与氧气、水反应生成氢氧化铁，其现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，故C正确；D．FeCl2和FeCl3中铁的化合价发生了改变，只能通过氧化还原反应实现相互转化，不能通过复分解反应实现FeCl2和FeCl3的相互转化，故D错误。综上所述，答案为C。 【答案】C 【变式训练1】（2023·广东广州·统考二模）下列关于铁及其化合物之间转化反应的方程式书写正确的是 A．(g)通过灼热铁粉： B．过量铁粉加入稀硝酸中： C．氢氧化铁中加入氢碘酸： D．溶液中加入酸性溶液： 【解析】A．Fe与H2O(g)高温反应生成Fe3O4和H2，A错误；B．稀硝酸有强氧化性，能把Fe氧化成Fe3+，过量铁粉与Fe反应生成Fe2+，总反应产物应是Fe2+而不是Fe3+，B错误；C．Fe3+具有强氧化性，I-具有强还原性，两者能发生氧化还原反应，分别生成Fe2+和I2，C错误；D．酸性KMnO4具有强氧化性，可把Fe2+氧化成Fe3+，本身被还原生成Mn2+，D正确；故选D。 【答案】D 【变式训练2】（2023·河北石家庄·校联考模拟预测）废料利用是节能减排的重要方式，以硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、等)为原料来制备铁红(Fe2O3)的生产流程如图。下列说法错误的是 A．将硫铁矿烧渣粉碎，有利于提高浸出率 B．加入过量铁粉的目的是将全部还原为 C．步骤Ⅳ的反应温度越高，越有利于提高反应速率和产率 D．“煅烧”步骤的化学方程式为 【答案】C 【分析】硫酸矿烧渣酸浸、过滤得到的滤液X中含Fe3+和Fe2+，调节pH值为1并加入过量的铁粉，将Fe3+全部还原为Fe2+，调节pH值过滤得到滤液Y，加入碳酸氢铵反应后得到碳酸亚铁固体，煅烧得到氧化铁。 【解析】A．矿渣粉碎，能增大与酸的接触面积，有利于提高浸出率，A正确；B．要生成，需将全部还原为，所以要加入过量铁粉，B正确；C．反应温度不能太高，防止分解，减少的水解，C错误： D．“煅烧”步骤中，Fe由＋2价氧化为＋3价，反应的化学方程式为，D正确；故选C。 【题后归纳】价类二维图在铁及其化合物转化中的应用 (1)横向变化体现了同价态不同类别(氧化物、碱、盐)之间的转化； (2)纵向变化体现不同价态同类别物质之间的转化，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、不同类别之间物质的转化，主要体现物质的氧化物和还原性。 考向3 实验探究铁及其重要化合物的转化关系 例3．（2023·河南安阳·统考三模）某化学实验小组设计如下实验探究Zn与溶液中Fe3+发生反应的原理。 下列说法错误的是 A．实验I说明Fe3+被还原为Fe2+ B．可用酸性高锰酸钾溶液检验实验I得到的溶液中含有Fe2+ C．实验Ⅱ发生了置换反应和复分解反应 D．实验说明Fe3+、H+与Zn的反应与离子浓度有关 【解析】A．实验I黄色溶液很快变浅，固体中未检出铁单质，说明Fe3+被还原为Fe2+，黄色溶液很快变浅，选项A正确；B．FeCl3溶液中的Cl-也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，干扰Fe2+的检验，故不能用酸性高锰酸钾溶液检验实验I得到的溶液中含有Fe2+，选项B错误；C．FeCl3溶液中加入过量锌粉，很快有大量气体产生，是氯化铁溶液水解产生的盐酸与锌粉反应产生氯化锌和氢气，反应为置换反应；出现红褐色浑浊，是氯化铁水解生成氢氧化铁，属于复分解反应；产生少量铁单质，是锌置换出铁，属于置换反应，选项C正确；D．根据上述实验可知，实验开始时Fe3+浓度较大，先与锌发生氧化还原反应生成氯化锌和氯化亚铁，当Fe3+浓度较低，H+浓度较大时，H+与锌反应生成锌盐和氢气，故实验说明Fe3+、H+与Zn的反应与离子浓度有关，选项D正确；答案选B。 【答案】B 【变式训练】（2023·北京西城·统考二模）探究Cu与溶液的反应，进行如下实验。 实验①：向10mL0.2mol/L溶液(pH≈1)中加入0.1gCu粉，振荡后静置，取上层清液，滴加溶液，有蓝色沉淀产生。6h后，溶液由棕黄色变为蓝绿色。实验过程中未见有气泡产生，溶液的pH几乎不变。 实验②：在密闭容器中向10mL0.6mol/L溶液中加入0.1gCu粉，10h后溶液变为淡蓝色。 实验③：在密闭容器中向10mL0.6mol/L溶液中分别加入0.1gCu粉和0.1g固体，0.5h溶液变黄，3h溶液变为黄绿色。下列说法不正确的是 A．实验①中发生了反应： B．推测实验②的离子方程式是： C．对比实验①和②，①中溶解Cu的主是 D．对比实验②和③，与反应的速率大于与Cu反应的速率 【解析】A．实验①中取上层清液，滴加溶液，有蓝色沉淀产生，说明产生了亚铁离子。6h后，溶液由棕黄色变为蓝绿色，说明有铜离子生成，故发生了反应：，A正确；B．实验②溶液变为淡蓝色，说明生成了铜离子，则推测实验②的离子方程式是：，B正确；C．对比实验①和②，①中溶解Cu的主是铁离子，不是硝酸根离子，C错误；D．对比实验②和③，③中显生成铁离子，后生成铜离子，说明与反应的速率大于与Cu反应的速率，D正确；故选C。 【答案】C 1．（2023·浙江·高考真题）物质的性质决定用途，下列两者对应关系不正确的是 A．能使某些色素褪色，可用作漂白剂 B．金属钠导热性好，可用作传热介质 C．溶液呈碱性，可用作消毒剂 D．呈红色，可用作颜料 【答案】C 【解析】A．SO2具有漂白性，能使某些色素褪色，选项A正确；B．钠导热性好，液态钠可用作核反应堆的传热介质，选项B正确；C．NaClO溶液可用于杀菌消毒，并不是由于其具有碱性，而是因为其具有强氧化性，选项C不正确；D．Fe2O3的颜色是红色,可用作红色颜料，选项D正确；答案选C。 2．（2023·上海·统考高考真题）下列物质中，能通过化学氧化法去除石油开采过程中伴生的的是 A．氨水 B．双氧水 C．溶液 D．NaOH溶液 【答案】B 【解析】A．氨水中的一水合氨可以和硫化氢反应生成硫化铵，该反应不是氧化还原反应，A错误；B．双氧水可以将硫化氢中-2价硫氧化为单质硫，从而出去硫化氢，B正确；C．硫化氢可以和硫化氢反应生成氢氧化亚铁沉淀，该反应不是氧化还原反应，C错误；D．氢氧化钠可以和硫化氢反应生成硫化钠和水，该反应不是氧化还原反应，D错误；故选B。 3．（2023·上海·统考高考真题）月球土壤中富含铁元素，主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，但嫦娥五号取回的微陨石撞击处的月壤样品中存在大量的三价铁，有可能是以下哪个原因造成的 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．月球表面的铁元素以铁单质和亚铁离子形式存在，FeO中Fe为+2价，FeO可能反应生成Fe和Fe3O4，Fe3O4中含有三价铁，A正确；B．Fe3O4分解生成Fe2O3和FeO，虽然Fe2O3中含有三价铁，但是四氧化三铁中含有较多三价铁，无法体现月球表面的铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，B错误；C．月球表面没有氧气，FeO无法被氧化生成Fe2O3，C错误；D．月球表面铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，Fe2O3中Fe为+3价，D错误；故答案选A。 4．（2022·海南·统考高考真题）依据下列实验，预测的实验现象正确的是 【答案】D 【解析】A．MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至过量，两者发生反应产生白色沉淀，白色沉淀为氢氧化镁，氢氧化镁为中强碱，其不与过量的NaOH溶液发生反应，因此，沉淀不消失，A不正确；B．FeCl3溶液中滴加 KSCN洛液，溶液变血红色，实验室通常用这种方法检验的Fe3+存在；FeCl2溶液中滴加 KSCN洛液，溶液不变色，B不正确；C．AgI的溶解度远远小于AgCl，因此，向AgI悬浊液中滴加 NaCl溶液至过量，黄色沉淀不可能全部转化为白色沉淀，C不正确；D．酸性KMnO4溶液呈紫红色，其具有强氧化性，而乙醇具有较强的还原性，因此，酸性KMnO4溶液中滴加乙醇至过量后溶液紫红色褪去，D正确；综上所述，依据相关实验预测的实验现象正确的是D，本题选D。 5．（2022·广东·高考真题）为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是 A．加入溶液产生沉淀 B．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现 C．加入溶液无红色出现 D．加入溶液无蓝色沉淀生成 【答案】D 【分析】镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀，则将其放入到酸化的3%NaCl溶液中，会构成原电池，由于锌比铁活泼，作原电池的负极，而铁片作正极，溶液中破损的位置会变大，铁也会继续和酸化的氯化钠溶液反应产生氢气，溶液中会有亚铁离子生成，据此分析解答。 【解析】A．氯化钠溶液中始终存在氯离子，所以加入硝酸银溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，故A不符合题意；B．淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质与碘化钾发生反应，故B不符合题意；C．KSCN溶液可检测铁离子的存在，上述现象中不会出现铁离子，所以无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN溶液后，均无红色出现，故C不符合题意；D．K3[Fe(CN)6]是用于检测Fe2+的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成亚铁离子，则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，故D符合题意。综上所述，答案为D。 考点要求考题统计考情分析 铁及其化合物的性质及应用2023浙江1月卷4题，2分 2022广东卷6题，3分 2021河北卷1题，3分分析近三年高考试题,从分值来看，铁所占的比重最大，除铁是重要的金属元素外，还取决于铁元素与生产生活的紧密联系，Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的转化，以及所承载的氧化还原反应等重要知识点。考查内容主要集中在“铁三角”，Fe与酸的反应，铁的变价、Fe(OH)2和Fe(OH)3的性质等。考查内容能在多种题型中出现，选择、简答、实验、推断、计算都有。 预测新的一年高考可能会在选择题中考查铁及其化合物的性质和应用与转化,在化工流程题或综合实验题中考查铁及其化合物的转化。Fe2＋、Fe3＋的检验2023湖南卷7题，3分 2022广东卷11题，3分 2021湖南卷3题，3分铁及其化合物的转化2023浙江1月卷16题，2分 2021广东卷10题，2分酸化学方程式或现象稀H2SO4Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑稀HNO3Fe不足Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2OFe过量3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O浓HNO3、浓H2SO4常温下钝化化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称铁红磁性氧化铁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价方法1eq \a\vs4\al(样品溶液)eq \o(―――――――→,\s\up7(滴加KSCN溶液))无现象eq \o(―――――――→,\s\up11(滴加氯水),\s\do4(或双氧水))溶液变红色，证明含有Fe2＋方法2eq \a\vs4\al(样品溶液)eq \o(――――――――→,\s\up7(加入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，证明含有Fe2＋方法3eq \a\vs4\al(样品溶液)eq \o(―――――――――→,\s\up7(加入K3[Fe(CN)6]溶液))生成蓝色沉淀，证明含有Fe2＋方法1eq \a\vs4\al(样品溶液)eq \o(――――――――→,\s\up7(滴加KSCN溶液))溶液变红色，证明含有Fe3＋方法2eq \a\vs4\al(样品溶液)eq \o(―――――――→,\s\up7(加入NaOH溶液))产生红褐色沉淀，证明含有Fe3＋方法3eq \a\vs4\al(样品溶液)eq \o(―――――――――→,\s\up7(加入K4[Fe(CN)6]溶液))生成蓝色沉淀，证明含有Fe3＋溶液杂质除杂方法FeCl2FeCl3加过量铁粉后过滤FeCl3FeCl2加氯水或H2O2FeCl2CuCl2加过量铁粉后过滤实验试剂现象I2 mL0.1 mol· L-1FeCl3溶液、过量锌粉黄色溶液很快变浅，接着有无色气泡产生，固体中未检出铁单质Ⅱ2 mL1 mol· L-1FeCl3溶液(pH≈0.70)、过量锌粉很快有大量气体产生，出现红褐色浑浊，30 min左右产生红褐色沉淀，溶液颜色变浅，产生少量铁单质选项实验内容预测的实验现象A溶液中滴加NaOH溶液至过量产生白色沉淀后沉淀消失B溶液中滴加KSCN溶液溶液变血红色CAgI悬浊液中滴加NaCl溶液至过量黄色沉淀全部转化为白色沉淀D酸性溶液中滴加乙醇至过量溶液紫红色褪去
第10讲 铁及其重要化合物 目录 考情分析 网络构建 考点一 铁及其氧化物 【夯基·必备基础知识梳理】 知识点1 铁 知识点2 铁的重要化合物 【提升·必考题型归纳】 考向1 考查铁及其化合物的性质与应用 考向2 考查氢氧化亚铁的制备 考向3 考查铁及其化合物的有关计算 考点二 铁及其化合物的转化及应用 【夯基·必备基础知识梳理】 知识点1 亚铁盐的性质及应用 知识点2 铁盐的性质及应用 知识点3 Fe2＋和Fe3＋的检验 知识点4 “铁三角”的转化关系及其应用 【提升·必考题型归纳】 考向1 考查Fe2＋、Fe3＋ 的性质及其检验 考向2 考查“铁三角”的转化及应用 考向3 实验探究铁及其重要化合物的转化关系 真题感悟 考点一 铁及其氧化物 知识点1 铁 1.存在及位置： （1）存在：主要以化合态（陨石除外）的形式存在，在地壳中的含量居第四位，铁矿石有赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）、黄铁矿（FeS2）等。 （2）位置：铁位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。 2.结构 3.铁的物理性质：银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。 4.铁的化学性质 铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。 （1）与非金属单质的反应 ①与O2的反应： 常温：铁在潮湿的空气中被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。 点燃：3Fe＋2O2eq \o(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4。 ②与Cl2的反应：2Fe＋3Cl2eq \o(=====,\s\up7(点燃))2FeCl3。 ③与S的反应：Fe＋SFeS。 ④与I2的反应：Fe＋I2FeI2 （2）与水的反应 常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)eq \o(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2。 （3）与酸的反应 （4）与某些盐溶液反应 ①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。 ②与FeCl3溶液反应的离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 【易错提醒】①Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。 ②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。 ③铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3＋。 ④在电化学中铁作负极时电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋。 5.铁的冶炼 （1）原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。 （2）设备：高炉。 （3）主要反应： ①还原剂的生成：C＋O2eq \o(=====,\s\up7(高温))CO2，CO2＋Ceq \o(=====,\s\up7(高温))2CO； ②铁的生成：Fe2O3＋3COeq \o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。 知识点2 铁的重要化合物 1.铁的氧化物 1）铁的氧化物物理性质 2）铁的氧化物化学性质 ①FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为 FeO＋2H＋= Fe2＋＋H2O， Fe2O3＋6H＋= 2Fe3＋＋3H2O， Fe3O4＋8H＋= 2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。 ②Fe3O4分别与HNO3和HI反应的离子方程式为 3Fe3O4＋28H＋＋NO3-=9Fe3＋＋NO↑＋14H2O； Fe3O4＋8H＋＋2I－=3Fe2＋＋I2＋4H2O。 ③FeO与HNO3反应时，除考虑与H＋的反应外，还要考虑Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋。 3FeO＋6H＋＋NO3-=3Fe3＋＋NO↑＋3H2O； ④Fe2O3与HI反应时，除考虑与H＋的反应外，还要考虑Fe3＋被I-还原成Fe2＋ Fe2O3＋6H＋＋2I－=2Fe2＋＋I2＋3H2O。 ⑤高温时,都能被C、CO、Al等还原剂还原,生成单质铁 2.铁的氢氧化物 1)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红褐色，方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 2)Fe(OH)3是红褐色、难溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3·xH2O)，受热易分解，方程式为2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。 3)二者之间的关系：在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 【易错提醒】①Fe(OH)2与硝酸反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应3Fe(OH)2＋10HNO3=3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O。 ②Fe(OH)3与氢碘酸(HI)反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应2Fe(OH)3＋6HI=2FeI2＋I2＋6H2O。 4)制法 （1）可溶性亚铁盐与强碱或氨水反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓或Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓+2NH4+。 注意：空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，防止Fe(OH)2氧化的方法： A.将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。 B.将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。 C.在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。 D.在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。 E.常见的制备Fe(OH)2的装置： 说明：①②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③中液面加苯阻止了空气进入；④中阳极为铁，阴极为石墨，利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀。 （2）可溶性铁盐与强碱或氨水反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓或Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH4+。 考向1 考查铁及其重要化合物的性质与应用 例1．（2023·江苏徐州·统考三模）下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 A．能与盐酸反应，可用于制作红色颜料 B．具有氧化性，可用于除去水中悬浮杂质 C．铁粉具有还原性，可用于食品袋中的抗氧化剂 D．FeS难溶于水，可用于除去废水中的 【解析】A．为红棕色固体，可用于红色颜料，与其能与盐酸反应无关，故A错误；B．可用于除去水中悬浮杂质是利用其能水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性，与其氧化性无关，故B错误；C．铁粉用于食品袋中的抗氧化剂，是因铁粉是活泼金属具有强的还原性，故C正确；D．FeS可与铜离子反应生成更难溶的CuS，因此可除去废水中的，与FeS的溶解性无关，故D错误；故选：C。 【答案】C 【变式训练1】（2023·广东汕头·统考二模）铁及其化合物在生活中应用广泛，下列有关离子方程式书写正确的是 A．将铁片投入到稀硝酸中： B．向溶液中通入少量： C．用铁氰化钾溶液检验： D．往溶液中加入过量粉： 【解析】A．铁片与稀硝酸反应生成一氧化氮，不生成氢气，故A错误；B．具有较强的氧化性，可将还原为硫单质，离子方程式为；故B正确；C．铁氰化钾溶于水可拆为离子的形式，离子方程式为，故C错误；D．过量将还原为铁单质，离子方程式为；故D错误；故答案选B。 【答案】B 【变式训练2】（2023·上海黄浦·统考二模）把铁条放入盛有过量稀硫酸的试管中，下列改变不能加快氢气产生速率的是 A．改铁条为镁条 B．滴加少量CuSO4溶液 C．改稀硫酸为98%的硫酸 D．升高溶液的温度 【答案】C 【解析】A．镁比铁更活泼，与稀硫酸反应速率更快，能加快氢气产生速率，A正确；B．滴加少量CuSO4，Fe与CuSO4反应生成Cu，Fe、Cu和稀硫酸构成原电池，加快反应速率，B正确；C．常温下，铁在浓硫酸中发生钝化，无法产生氢气，C错误；D．升高溶液温度，反应速率加快，D正确；故答案选C。 考向2 考查氢氧化亚铁的制备 例2．（2022秋·湖南邵阳·高三湖南省邵东市第一中学校考）某化学兴趣小组利用药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。下列有关说法不正确的是。 A．仪器1中应该盛放稀硫酸 B．本实验通过控制A、B、C三个开关，将仪器中的空气排尽后，先关闭开关B，再打开开关A就可观察到氢氧化亚铁的颜色 C．反应一段时间后，可在仪器2中观察到白色沉淀 D．本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态 【分析】用如图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。提供化学药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，结合装置分析可知：开启B、C，关闭A，需要在三颈瓶2中加入铁单质，分液漏斗中是稀硫酸，利用反应生成氢气排净装置中的空气，可以收集C处的气体检验是否是纯净的氢气，将仪器中的空气排尽后，然后关闭B，开启A、C；利用生成的氢气在装置2中压强增大，把硫酸亚铁溶液压入装置3的氢氧化钠溶液中，反应生成白色氢氧化亚铁白色沉淀，可观察到氢氧化亚铁的颜色为白色沉淀，以此分析解答。 【解析】A．此实验目的是制备氢氧化亚铁，先用铁和稀硫酸反应制备硫酸亚铁，此反应在装置2中进行，稀硫酸是溶液，应盛放在分液漏斗中，即应盛放在1中，A正确； B．打开B、C，关闭A，利用装置2中产生的氢气，把装置3中的空气排尽，使装置处于还原氛围，然后关闭B，打开开关A，产生气体压强增大，把装置2产生的FeSO4压入到装置3中，产生Fe(OH)2，B正确；C．反应一段时间后，可在仪器3中FeSO4与NaOH溶液反应产生Fe(OH)2，故在装置3中观察到白色沉淀，C错误；D．本实验利用反应生成氢气排净装置中的空气，使装置处于还原氛围，故制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态，D正确；故合理选项是C。 【答案】C 【变式训练1】（2022·全国·高三专题练习）实验室可以用如图所示装置制备氢氧化亚铁，下列说法错误的是 A．实验前应把稀硫酸和氢氧化钠溶液均煮沸处理 B．实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开 C．一段时间后，关闭弹簧夹C和D，在B中生成白色絮状沉淀 D．实验结束后关闭弹簧夹D，可以长时间保存氢氧化亚铁 【分析】用右图装置制备氢氧化亚铁，A中药品为：铁粉和稀硫酸，B中为氢氧化钠溶液，结合装置分析可知，实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开，利用反应生成氢气排净装置中的空气，可以收集D处的气体检验是否是纯净的氢气，将仪器中的空气排尽后，然后关闭C，利用生成的氢气在装置A中压强增大，把硫酸亚铁溶液压入装置B的氢氧化钠溶液中，反应生成白色氢氧化亚铁白色沉淀，可观察到氢氧化亚铁的颜色为白色沉淀。 【解析】A．氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，所以制备氢氧化亚铁时应将稀硫酸和氢氧化钠溶液预先煮沸，使溶解的空气逸出，故A正确；B．氢氧化亚铁具有强还原性，易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，故实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开，A中反应产生氢气，排除空气，防止亚铁离子被氧气氧化，故B正确；C．一段时间后，关闭弹簧夹C，但不能关闭弹簧夹D，可利用生成的氢气在装置A中压强增大，把硫酸亚铁溶液压入装置B的氢氧化钠溶液中，反应生成白色氢氧化亚铁白色沉淀，故C错误；D．本实验利用反应生成氢气排净装置中的空气，使装置处于还原氛围，故实验结束后关闭弹簧夹D，可以长时间保存氢氧化亚铁，故D正确；故选：C。 【答案】C 【变式训练2】（2023·全国·高三专题练习）用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。 实验步骤如下： Ⅰ.检查装置气密性后，关闭K2、K5，打开K1、K3、K4，使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽B中空气。 Ⅱ.待B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将A中溶液压入B中并观察现象。 Ⅲ.关闭K1、K2，打开K5，使C中气体通入B中并观察现象。 回答下列问题： (1)仪器a的名称是_______，B中长玻璃管的作用是_______。 (2)装置A中金属离子的检验方法是_______。 (3)步骤 Ⅲ 装置B中的现象是_______，其发生反应的化学方程式为_______。 【分析】仪器a为恒压滴液漏斗，目的是连通内外压强使液体能顺利流下，仪器B为三颈烧瓶，B中的玻璃管为平衡装置气压，氢氧化亚铁溶液被空气中的氧气氧化变为氢氧化铁，故排除装置B的空气防止氧化，稀硫酸与金属铁发生反应生成亚铁离子，加入硫氰化钾溶液无红色出现，再加入过氧化氢溶液溶液变为红色，装置C会产生氧气，氢氧化亚铁与氧气发生反应生成氢氧化铁的沉淀，现象为白色沉淀变为灰绿色最终变为红褐色，据此答题。 【解析】（1）①仪器a的名称为恒压滴液漏斗，其作用为连通内外压强使液体能顺利流下； ②装置B为三颈烧瓶，氢氧化亚铁在空气中极易被氧化，因此打开K1、K3、K4，关闭K2和K5，装置A中产生H2，装置B中的玻璃管是为了排除装置内的空气； （2）装置A为金属铁与稀硫酸反应生成亚铁离子，其化学方程式为：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，亚铁离子的检验：取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无红色出现，再滴加H2O2，溶液变为红色，则证明存在Fe2+； （3）①步骤 Ⅲ装置B中，关闭K1、K2，打开K5，使C中产生的氧气通入装置B，氢氧化亚铁为白色沉淀，氢氧化铁为红褐色沉淀，观察到的现象为：白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色； ②发生的化学方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。 【答案】(1)恒压滴液漏斗 平衡气压，辅助排出装置B中的空气 (2)取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无红色出现，再滴加H2O2，溶液变为红色，则证明存在Fe2+ (3)白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 考向3 考查铁及其化合物的有关计算 例3．（2023·山东烟台·校联考模拟预测）实验室对某铁的氧化物(FexO)进行如下实验。下列说法错误的是 A． B．溶液A为和混合溶液 C．反应②生成标准状况下1.12 L D．Zn至少参加了3个氧化还原反应 【分析】反应①为硫酸和铁的氧化物反应，根据硫酸的物质的量n(H2SO4)=0.15L×1mol/L=0.15mol结合O原子守恒可知，FexO的物质的量小于等于0.15mol，故有n(FexO)×(56x+16)=6.08g，解得n(FexO)=0.1mol时，x=0.8，设FexO中+2价的铁为a个，则+3价的铁为(0.8-a)个，根据化合价之和等于0可知，2a+3(0.8-a)=2，解得a=0.4，即含有Fe2+为0.4，Fe3+为0.4，故6.08gFexO中含有Fe2+为0.04mol，Fe3+为0.04mol，反应①后剩余H2SO4为0.15mol-0.1mol=0.05mol，故反应②为Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+、Zn+2H+=Zn2++H2↑、Zn+Fe2+=Zn2++Fe，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，，A正确；B．由分析可知，反应②为Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+、Zn+2H+=Zn2++H2↑、Zn+Fe2+=Zn2++Fe，根据硫酸根守恒可知，若溶液A为ZnSO4溶液则溶解的Zn的质量为0.15mol×65g/mol=9.75g，即Zn过量，说明溶液A中不可能含有FeSO4，B错误；C．由分析可知，反应①后剩余H2SO4为0.15mol-0.1mol=0.05mol，反应②中：，解得V=1.12L，即生成标准状况下1.12 L ，C正确；D．由分析可知，反应②为Zn+Fe3+=Zn2++Fe2+、Zn+2H+=Zn2++H2↑、Zn+Fe2+=Zn2++Fe，Zn至少参加了3个氧化还原反应，D正确；故答案为：B。 【答案】B 【变式训练1】盐X由三种常见元素组成，某科学兴小组称取盐X进行实验，数据和现象如下： 已知：①气体B为两种气体的混合物，能被水完全吸收。 ②取D溶液，用的溶液滴定，消耗溶液。 下列说法错误的是 A．试剂Y可能为溶液 B．盐X的化学式为 C．用的溶液滴定溶液D时可用酚酞作指示剂 D．若在X的稀溶液中通入足量气体，发生反应的离子方程式为： 【分析】A溶于盐酸后得到黄色溶液C，C加入Y得到血红色溶液E，则Y为溶液，C中含有铁离子，A为1.6g氧化铁（为0.01mol）；红棕色气体B和得到强酸D，则B为二氧化氮和氧气混合气，二氧化氮和氧气、水生成硝酸，HNO3为×÷×1L=0.06mol；则X中含有铁、氮元素分别为0.2mol（1.12g）、0.6mol（0.84g），则含有氧4.84g-1.12g-0.84g=2.88g，为0.18mol；三者物质的量之比为1:3:9，X为； 【解析】A．由分析可知，Y可能为溶液， A正确；B．盐X的化学式为，B正确；C．D为硝酸溶液，用的溶液滴定溶液D时可用酚酞作指示剂，当最后一滴氢氧化钠溶液加入后，溶液变红色且半分钟不褪色说明达到滴定终点，C正确；D．若在X的稀溶液中通入足量气体，硝酸根离子具有强氧化性，也会把二氧化硫氧化为硫酸根离子同时生成一氧化氮气体，，D错误；故选D。 【答案】D 【变式训练2】（2022·浙江舟山·浙江省普陀中学校考模拟预测）取48.0gFe2O3，一定温度下加热，残留固体47.36g。将该剩余固体溶于足量盐酸，此过程没有气体产生；所得溶液中再加入足量KI溶液。请计算： (1)生成I2的物质的量_____。 (2)若分解产物为Fe3O4，求Fe2O3的分解率_____。 【解析】(1)根据题意可知Fe2O3分解生成Fe3O4，48.0gFe2O3的物质的量为=0.3mol，加热后残留固体47.36g，减少的质量为O元素质量，n(O)==0.04mol，则此过程中被还原的n(Fe)=0.04mol×2=0.08mol，所以剩余n(Fe3+)=0.3mol×2-0.08mol=0.52mol，根据方程式2Fe3++2I-=2Fe2++I2，可知被氧化生成的碘单质的物质的量为0.52mol÷2=0.26mol； (2)加热过程中，被还原的n(Fe)=0.04mol×2=0.08mol，即产生了0.08molFe2+，则生成的n(Fe3O4)=0.08mol，消耗了n(Fe2O3)==0.12mol，所以分解率为×100%=40%。 【答案】(1)0.26mol(2)40% 【归纳总结】基于物质类别和元素化合价,认识铁及其化合物的性质 (1)从物质类别看,铁是活泼金属单质,FeO和Fe2O3是碱性氧化物,Fe(OH)2和Fe(OH)3都是碱,都能与酸发生反应。 (2)从Fe元素化合价看,Fe具有还原性,Fe2O3和Fe(OH)3中Fe元素显+3价,处于最高价态,具有氧化性;FeO和Fe(OH)2中Fe元素显+2价,处于中间价态,具有氧化性和还原性。 (3)基于物质类别和元素价态,设计铁及其化合物间转化的途径。 考点二 铁及其化合物的转化及应用 知识点1 亚铁盐的性质及应用 1.Fe2＋的氧化性和还原性 ①含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NOeq \o\al(－,3)(H＋)等均表现为还原性。 ②Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 ③向FeSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色。反应的离子方程式：MnOeq \o\al(－,4)＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 2.可水解 Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化。 知识点2 铁盐的性质及应用 1.氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S、SOeq \o\al(2－,3)等均表现为氧化性。 ①Fe3＋与S2－、I－、HS－、SOeq \o\al(2－,3)等具有较强还原性的离子不能大量共存。 ②Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。 2.易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。 ①利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。 ②利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子。 ③利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度。 ④Fe3＋与HCOeq \o\al(－,3)、[Al(OH)4]－、COeq \o\al(2－,3)、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。 3.特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN时变成血红色，含有Fe3＋的盐溶液遇到酚类物质时变成紫色。 知识点3 Fe2＋和Fe3＋的检验 1.Fe2＋的检验 2.Fe3＋的检验 3.混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验 ①Fe3＋的检验 a.eq \x(混合溶液)eq \o(――→,\s\up7(滴加KSCN溶液))溶液变血红色，说明含有Fe3＋ b.eq \x(混合溶液)eq \o(――→,\s\up7(淀粉/KI试纸))试纸变蓝色，说明含有Fe3＋ ②Fe2＋的检验 a.eq \x(混合溶液)eq \o(――→,\s\up11(滴加酸性),\s\do4(KMnO4溶液))KMnO4溶液褪色，说明含有Fe2＋ b.eq \x(混合溶液)eq \o(――→,\s\up7(滴加溴水))溴水褪色，说明含有Fe2＋ c.eq \x(混合溶液)eq \o(――→,\s\up7(滴加K3[Fe(CN)6]溶液))生成蓝色沉淀，说明含有Fe2＋ 【易错提醒】检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项 (1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)，检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。 (2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。 知识点4 “铁三角”的转化关系及其应用 1.“铁三角”的转化 用离子方程式表现转化 ①2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋ ②2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋4H＋＋SOeq \o\al(2－,4) ③3Fe2＋＋4H＋＋NOeq \o\al(－,3)===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑ ④5Fe2＋＋MnOeq \o\al(－,4)＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O ⑤2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 2.应用 (1)判断离子共存 ①Fe2＋与NOeq \o\al(－,3)(H＋)、ClO－、MnOeq \o\al(－,4)(H＋)发生氧化还原反应，不能大量共存； ②Fe3＋与S2－、I－、SOeq \o\al(2－,3)发生氧化还原反应，不能大量共存； ③Fe2＋、Fe3＋与HCOeq \o\al(－,3)、COeq \o\al(2－,3)等水解相互促进生成沉淀，不能大量共存。 (2)除杂 (3)盐溶液的配制与保存 (4)物质的制备 (5)铁及其化合物的转化关系——铁的价类二维图 说明： 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碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐； ②Fe2＋、Fe3＋与碱(OH－)反应生成对应的碱； ③难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。 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。 考向1 考查Fe2＋、Fe3＋ 的性质及其检验 例1．（2023·山东烟台·校联考模拟预测）茶叶中铁元素的检验可经过以下四步完成：灼烧灰化→6mol•L⁻¹硝酸溶解→过滤→检测滤液中的铁元素。下列说法正确的是 A．“灼烧灰化”选用的玻璃仪器有①②③ B．④用于配制6mol•L⁻¹硝酸时需洗净并烘干 C．“过滤”时需沿②向⑤中转移液体并小心搅拌 D．检测铁元素时，⑥悬垂于⑦的上方滴加KSCN溶液 【解析】A．将茶叶灼烧灰化，应在坩埚中加热进行，不能在①烧杯中进行灼烧，用到的仪器有②和③，缺少必要的坩埚，需要时还可用到三脚架或铁架台等，故A错误；B．④容量瓶用于配制溶液时，洗干净即可，不要求烘干，故B错误；C．“过滤”时需沿②玻璃棒向⑤漏斗中转移液体，待液体自然流下进行过滤，不能进行搅拌，以防戳破滤纸导致过滤失败，故C错误；D．经过硝酸溶解后，滤液中的铁元素主要以Fe3+形式存在，检验滤液中的Fe3+，可用胶头滴管取少量滤液于小试管中，滴加KSCN溶液检验，使用胶头滴管时，需垂直悬在仪器上方进行滴加，故D正确；故选：D。 【答案】D 【变式训练1】（2023·广东茂名·统考二模）菠菜营养丰富，富含铁元素，同时含有草酸，实验小组通过以下实验探究菠菜的成分，下列说法正确的是 A．灼烧在蒸发皿中进行 B．操作a需用到分液漏斗 C．加入活性炭目的是吸附色素 D．取溶液B向其中加入酸性溶液可检验 【答案】C 【解析】A．固体在坩埚中进行，A错误；B．操作a得到沉淀物和溶液，为过滤操作，用漏斗而不是分液漏斗，B错误；C．活性炭具有吸附性，可以吸附色素，C正确；D．菠菜中的草酸也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以不能加入酸性高锰酸钾溶液检验溶液中的，D错误；故选C。 【变式训练2】（2023·浙江·校联考三模）可与等配体形成使溶液呈浅紫色的、红色的、无色的配离子。某同学按如下步骤完成实验： 已知：向的溶液中加入KSCN溶液生成蓝色的配离子：不能与形成配离子。下列说法不正确的是 A．溶液I中溶液呈黄色可能是由水解产物的颜色造成 B．溶液Ⅱ、Ⅲ的颜色分别为红色和无色，说明其中不存在 C．可用和溶液检验溶液中是否含有 D．中的键角大于分子中的键角 【解析】A．I中溶于水后，发生部分水解生成等，使溶液呈黄色，A项正确；B．与的反应存在平衡：,溶液Ⅱ，Ⅲ分别存在平衡：, ,因此溶液Ⅱ，Ⅲ的颜色分别为红色和无色，不能说明其中不存在，只能说明的量少，B项错误；C．先往溶液中加入足量的NaF溶液，再加入KSCN溶液，若溶液呈蓝色，则表明含有，否则不含，C项正确；D．中分子内O原子最外层只存在一对孤对电子，对H-O-H中O-H的排斥作用减小，所以键角比分子中H-O-H的键角大，D项正确；答案选B。 【答案】B 【易错警示】检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项 (1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液；也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN－)。 (2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。 考向2 考查“铁三角”的转化及应用 例2．（2023·上海金山·统考二模）如图所示是铁及其化合物的价类二维图，下列有关叙述正确的是 A．物质X是Fe3O4 B．Fe2O3→Fe的转化，Fe2O3发生氧化反应 C．在空气中Z→Y的现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 D．可通过复分解反应实现FeCl2和FeCl3的相互转化 【解析】A．物质X是FeO，故A错误；B．Fe2O3→Fe的转化，铁化合价降低，因此Fe2O3发生还原反应，故B错误；C．在空气中Z→Y是氢氧化亚铁与氧气、水反应生成氢氧化铁，其现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，故C正确；D．FeCl2和FeCl3中铁的化合价发生了改变，只能通过氧化还原反应实现相互转化，不能通过复分解反应实现FeCl2和FeCl3的相互转化，故D错误。综上所述，答案为C。 【答案】C 【变式训练1】（2023·广东广州·统考二模）下列关于铁及其化合物之间转化反应的方程式书写正确的是 A．(g)通过灼热铁粉： B．过量铁粉加入稀硝酸中： C．氢氧化铁中加入氢碘酸： D．溶液中加入酸性溶液： 【解析】A．Fe与H2O(g)高温反应生成Fe3O4和H2，A错误；B．稀硝酸有强氧化性，能把Fe氧化成Fe3+，过量铁粉与Fe反应生成Fe2+，总反应产物应是Fe2+而不是Fe3+，B错误；C．Fe3+具有强氧化性，I-具有强还原性，两者能发生氧化还原反应，分别生成Fe2+和I2，C错误；D．酸性KMnO4具有强氧化性，可把Fe2+氧化成Fe3+，本身被还原生成Mn2+，D正确；故选D。 【答案】D 【变式训练2】（2023·河北石家庄·校联考模拟预测）废料利用是节能减排的重要方式，以硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、等)为原料来制备铁红(Fe2O3)的生产流程如图。下列说法错误的是 A．将硫铁矿烧渣粉碎，有利于提高浸出率 B．加入过量铁粉的目的是将全部还原为 C．步骤Ⅳ的反应温度越高，越有利于提高反应速率和产率 D．“煅烧”步骤的化学方程式为 【答案】C 【分析】硫酸矿烧渣酸浸、过滤得到的滤液X中含Fe3+和Fe2+，调节pH值为1并加入过量的铁粉，将Fe3+全部还原为Fe2+，调节pH值过滤得到滤液Y，加入碳酸氢铵反应后得到碳酸亚铁固体，煅烧得到氧化铁。 【解析】A．矿渣粉碎，能增大与酸的接触面积，有利于提高浸出率，A正确；B．要生成，需将全部还原为，所以要加入过量铁粉，B正确；C．反应温度不能太高，防止分解，减少的水解，C错误： D．“煅烧”步骤中，Fe由＋2价氧化为＋3价，反应的化学方程式为，D正确；故选C。 【题后归纳】价类二维图在铁及其化合物转化中的应用 (1)横向变化体现了同价态不同类别(氧化物、碱、盐)之间的转化； (2)纵向变化体现不同价态同类别物质之间的转化，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、不同类别之间物质的转化，主要体现物质的氧化物和还原性。 考向3 实验探究铁及其重要化合物的转化关系 例3．（2023·河南安阳·统考三模）某化学实验小组设计如下实验探究Zn与溶液中Fe3+发生反应的原理。 下列说法错误的是 A．实验I说明Fe3+被还原为Fe2+ B．可用酸性高锰酸钾溶液检验实验I得到的溶液中含有Fe2+ C．实验Ⅱ发生了置换反应和复分解反应 D．实验说明Fe3+、H+与Zn的反应与离子浓度有关 【解析】A．实验I黄色溶液很快变浅，固体中未检出铁单质，说明Fe3+被还原为Fe2+，黄色溶液很快变浅，选项A正确；B．FeCl3溶液中的Cl-也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，干扰Fe2+的检验，故不能用酸性高锰酸钾溶液检验实验I得到的溶液中含有Fe2+，选项B错误；C．FeCl3溶液中加入过量锌粉，很快有大量气体产生，是氯化铁溶液水解产生的盐酸与锌粉反应产生氯化锌和氢气，反应为置换反应；出现红褐色浑浊，是氯化铁水解生成氢氧化铁，属于复分解反应；产生少量铁单质，是锌置换出铁，属于置换反应，选项C正确；D．根据上述实验可知，实验开始时Fe3+浓度较大，先与锌发生氧化还原反应生成氯化锌和氯化亚铁，当Fe3+浓度较低，H+浓度较大时，H+与锌反应生成锌盐和氢气，故实验说明Fe3+、H+与Zn的反应与离子浓度有关，选项D正确；答案选B。 【答案】B 【变式训练】（2023·北京西城·统考二模）探究Cu与溶液的反应，进行如下实验。 实验①：向10mL0.2mol/L溶液(pH≈1)中加入0.1gCu粉，振荡后静置，取上层清液，滴加溶液，有蓝色沉淀产生。6h后，溶液由棕黄色变为蓝绿色。实验过程中未见有气泡产生，溶液的pH几乎不变。 实验②：在密闭容器中向10mL0.6mol/L溶液中加入0.1gCu粉，10h后溶液变为淡蓝色。 实验③：在密闭容器中向10mL0.6mol/L溶液中分别加入0.1gCu粉和0.1g固体，0.5h溶液变黄，3h溶液变为黄绿色。下列说法不正确的是 A．实验①中发生了反应： B．推测实验②的离子方程式是： C．对比实验①和②，①中溶解Cu的主是 D．对比实验②和③，与反应的速率大于与Cu反应的速率 【解析】A．实验①中取上层清液，滴加溶液，有蓝色沉淀产生，说明产生了亚铁离子。6h后，溶液由棕黄色变为蓝绿色，说明有铜离子生成，故发生了反应：，A正确；B．实验②溶液变为淡蓝色，说明生成了铜离子，则推测实验②的离子方程式是：，B正确；C．对比实验①和②，①中溶解Cu的主是铁离子，不是硝酸根离子，C错误；D．对比实验②和③，③中显生成铁离子，后生成铜离子，说明与反应的速率大于与Cu反应的速率，D正确；故选C。 【答案】C 1．（2023·浙江·高考真题）物质的性质决定用途，下列两者对应关系不正确的是 A．能使某些色素褪色，可用作漂白剂 B．金属钠导热性好，可用作传热介质 C．溶液呈碱性，可用作消毒剂 D．呈红色，可用作颜料 【答案】C 【解析】A．SO2具有漂白性，能使某些色素褪色，选项A正确；B．钠导热性好，液态钠可用作核反应堆的传热介质，选项B正确；C．NaClO溶液可用于杀菌消毒，并不是由于其具有碱性，而是因为其具有强氧化性，选项C不正确；D．Fe2O3的颜色是红色,可用作红色颜料，选项D正确；答案选C。 2．（2023·上海·统考高考真题）下列物质中，能通过化学氧化法去除石油开采过程中伴生的的是 A．氨水 B．双氧水 C．溶液 D．NaOH溶液 【答案】B 【解析】A．氨水中的一水合氨可以和硫化氢反应生成硫化铵，该反应不是氧化还原反应，A错误；B．双氧水可以将硫化氢中-2价硫氧化为单质硫，从而出去硫化氢，B正确；C．硫化氢可以和硫化氢反应生成氢氧化亚铁沉淀，该反应不是氧化还原反应，C错误；D．氢氧化钠可以和硫化氢反应生成硫化钠和水，该反应不是氧化还原反应，D错误；故选B。 3．（2023·上海·统考高考真题）月球土壤中富含铁元素，主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，但嫦娥五号取回的微陨石撞击处的月壤样品中存在大量的三价铁，有可能是以下哪个原因造成的 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．月球表面的铁元素以铁单质和亚铁离子形式存在，FeO中Fe为+2价，FeO可能反应生成Fe和Fe3O4，Fe3O4中含有三价铁，A正确；B．Fe3O4分解生成Fe2O3和FeO，虽然Fe2O3中含有三价铁，但是四氧化三铁中含有较多三价铁，无法体现月球表面的铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，B错误；C．月球表面没有氧气，FeO无法被氧化生成Fe2O3，C错误；D．月球表面铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，Fe2O3中Fe为+3价，D错误；故答案选A。 4．（2022·海南·统考高考真题）依据下列实验，预测的实验现象正确的是 【答案】D 【解析】A．MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至过量，两者发生反应产生白色沉淀，白色沉淀为氢氧化镁，氢氧化镁为中强碱，其不与过量的NaOH溶液发生反应，因此，沉淀不消失，A不正确；B．FeCl3溶液中滴加 KSCN洛液，溶液变血红色，实验室通常用这种方法检验的Fe3+存在；FeCl2溶液中滴加 KSCN洛液，溶液不变色，B不正确；C．AgI的溶解度远远小于AgCl，因此，向AgI悬浊液中滴加 NaCl溶液至过量，黄色沉淀不可能全部转化为白色沉淀，C不正确；D．酸性KMnO4溶液呈紫红色，其具有强氧化性，而乙醇具有较强的还原性，因此，酸性KMnO4溶液中滴加乙醇至过量后溶液紫红色褪去，D正确；综上所述，依据相关实验预测的实验现象正确的是D，本题选D。 5．（2022·广东·高考真题）为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是 A．加入溶液产生沉淀 B．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现 C．加入溶液无红色出现 D．加入溶液无蓝色沉淀生成 【答案】D 【分析】镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀，则将其放入到酸化的3%NaCl溶液中，会构成原电池，由于锌比铁活泼，作原电池的负极，而铁片作正极，溶液中破损的位置会变大，铁也会继续和酸化的氯化钠溶液反应产生氢气，溶液中会有亚铁离子生成，据此分析解答。 【解析】A．氯化钠溶液中始终存在氯离子，所以加入硝酸银溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，故A不符合题意；B．淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质与碘化钾发生反应，故B不符合题意；C．KSCN溶液可检测铁离子的存在，上述现象中不会出现铁离子，所以无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN溶液后，均无红色出现，故C不符合题意；D．K3[Fe(CN)6]是用于检测Fe2+的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成亚铁离子，则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，故D符合题意。综上所述，答案为D。 考点要求考题统计考情分析 铁及其化合物的性质及应用2023浙江1月卷4题，2分 2022广东卷6题，3分 2021河北卷1题，3分分析近三年高考试题,从分值来看，铁所占的比重最大，除铁是重要的金属元素外，还取决于铁元素与生产生活的紧密联系，Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的转化，以及所承载的氧化还原反应等重要知识点。考查内容主要集中在“铁三角”，Fe与酸的反应，铁的变价、Fe(OH)2和Fe(OH)3的性质等。考查内容能在多种题型中出现，选择、简答、实验、推断、计算都有。 预测新的一年高考可能会在选择题中考查铁及其化合物的性质和应用与转化,在化工流程题或综合实验题中考查铁及其化合物的转化。Fe2＋、Fe3＋的检验2023湖南卷7题，3分 2022广东卷11题，3分 2021湖南卷3题，3分铁及其化合物的转化2023浙江1月卷16题，2分 2021广东卷10题，2分酸化学方程式或现象稀H2SO4Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑稀HNO3Fe不足Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2OFe过量3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O浓HNO3、浓H2SO4常温下钝化化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称铁红磁性氧化铁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价方法1eq \a\vs4\al(样品溶液)eq \o(―――――――→,\s\up7(滴加KSCN溶液))无现象eq \o(―――――――→,\s\up11(滴加氯水),\s\do4(或双氧水))溶液变红色，证明含有Fe2＋方法2eq \a\vs4\al(样品溶液)eq \o(――――――――→,\s\up7(加入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，证明含有Fe2＋方法3eq \a\vs4\al(样品溶液)eq \o(―――――――――→,\s\up7(加入K3[Fe(CN)6]溶液))生成蓝色沉淀，证明含有Fe2＋方法1eq \a\vs4\al(样品溶液)eq \o(――――――――→,\s\up7(滴加KSCN溶液))溶液变红色，证明含有Fe3＋方法2eq \a\vs4\al(样品溶液)eq \o(―――――――→,\s\up7(加入NaOH溶液))产生红褐色沉淀，证明含有Fe3＋方法3eq \a\vs4\al(样品溶液)eq \o(―――――――――→,\s\up7(加入K4[Fe(CN)6]溶液))生成蓝色沉淀，证明含有Fe3＋溶液杂质除杂方法FeCl2FeCl3加过量铁粉后过滤FeCl3FeCl2加氯水或H2O2FeCl2CuCl2加过量铁粉后过滤实验试剂现象I2 mL0.1 mol· L-1FeCl3溶液、过量锌粉黄色溶液很快变浅，接着有无色气泡产生，固体中未检出铁单质Ⅱ2 mL1 mol· L-1FeCl3溶液(pH≈0.70)、过量锌粉很快有大量气体产生，出现红褐色浑浊，30 min左右产生红褐色沉淀，溶液颜色变浅，产生少量铁单质选项实验内容预测的实验现象A溶液中滴加NaOH溶液至过量产生白色沉淀后沉淀消失B溶液中滴加KSCN溶液溶液变血红色CAgI悬浊液中滴加NaCl溶液至过量黄色沉淀全部转化为白色沉淀D酸性溶液中滴加乙醇至过量溶液紫红色褪去
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