第3课时 铁及其化合物的转化关系
综合融通(一)——利用“价—类”二维图认识铁及其化合物的转化关系
导学设计
化学小组绘制了铁及其化合物的“价—类”二维图，并表示各物质之间的转化关系，示例如下：
1．写出不同类别含铁物质之间转化的离子(化学)方程式。
(1)Fe2O3→Fe3＋→Fe(OH)3→Fe3＋
离子方程式：________________________________________________________；
________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________。
(2)Fe→Fe2＋→Fe3＋→Fe2＋
离子方程式：______________________________________________________________；
________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________。
(3)Fe(OH)2→Fe(OH)3
化学方程式：_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．铁及其化合物之间存在两种转化关系。
(1)含有相同价态铁元素的物质之间的转化，可以借助____________反应等实现。
(2)含有不同价态铁元素的物质之间的转化，可以借助____________反应实现。
[系统融通知能]
铁及其化合物的“价—类”二维图分析
(1)横向变化体现同价态不同类别(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性和还原性。
[题点多维训练]
1．以化合价为纵坐标，物质类别为横坐标的图像称为“价—类”二维图，在地壳中的含量仅次于铝，居第四位的元素“价—类”二维图如图所示，下列说法错误的是( )
A．a与水在常温下几乎不发生反应，但在高温下可发生置换反应
B．b和c可分别与水发生反应生成e和d
C．e在潮湿的空气中容易转变为d
D．h的某种盐是具备净水和消毒双重功能的水处理剂
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．b既可被氧化，也可被还原
C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体
D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
3．化学实验室产生的废液中含有大量会污染环境的物质，为了保护环境，这些废液必须经处理后才能排放。某化学实验室产生的废液中含有两种金属离子：Fe3＋、Cu2＋，化学小组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。
(1)步骤①中得到固体A和溶液A的操作名称是________。
(2)固体A中含有的金属单质有________。
(3)步骤②中观察到的实验现象是_______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)写出步骤①②③中涉及的离子方程式。
①________________________________________________________________________，
②________________________________________________________________________，
③________________________________________________________________________。
(5)要证明溶液B中含Fe3＋，可以用________检验，现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．铁及其化合物之间的相互转化可用下式表示：
Fe2＋Fe3＋FeO
(1)Fe与过量盐酸反应可以制取FeCl2，若用反应所得的酸性溶液，实现上述①④的转化，要求产物纯净，可分别选用________(填字母)。
a．Cl2 b．Fe c．Cu d．KMnO4
(2)如下化学方程式中：
Fe2O3＋3NaClO＋4KOH熔融,2K2FeO4(高铁酸钾)＋3NaCl＋2H2O
①Fe2O3是________，具有________性。
②用单线桥表示该反应的电子转移情况。
③每转移12 mol电子可生成______ mol K2FeO4。
综合融通(二)——通过实验融通铁及其化合物的相关性质
1．铁单质的还原性
实验 现象 化学方程式
在一支试管中加入2 mL CuSO4溶液，再将一段铁丝放入CuSO4溶液中。过一会儿，取出铁丝 铁丝表面____________________
2．铁盐的氧化性
实验 现象 化学方程式或
离子方程式
取3 mL FeCl3稀溶液加入试管中，加入几小块铜片，振荡 铜片被腐蚀，溶液由______色变为______
在一支盛有3 mL水的试管中滴加几滴FeCl3稀溶液，再滴加3滴KI溶液 溶液由______色变成____，然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液，溶液______
3．亚铁盐的氧化性和还原性
实验 现象 化学方程式
取3 mL FeCl2溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡 溶液变为______
在一支试管中加入少量酸性KMnO4溶液，然后向试管中加入少量FeSO4溶液，观察溶液的颜色变化。当溶液紫红色褪去时，再滴加2滴KSCN溶液 溶液变________
[题点多维训练]
(2024·福建龙岩期末)某学习小组欲探究氯气与铁的反应及产物中铁元素的价态，设计并实施了以下实验：
已知：FeCl3的熔点为306 ℃，沸点为315 ℃，易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气里的水分而潮解。
Ⅰ.氯气与铁的反应
按如图连接装置并进行制备实验。
(1)按上图连接好装置，在进行______________操作后，在各仪器中装入对应的试剂；开始反应时，应先点燃______装置的酒精灯(填“A”或“D”)。
(2)写出A中反应的离子方程式：_________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)装置B的作用是____________________。F应连接的装置是________(选择其中一个装置，填相应的字母)。
Ⅱ.产物中铁元素价态探究
反应结束后，将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡)，充分反应后，该小组设计了以下实验探究产物中铁元素的价态。
(4)步骤ⅱ添加的试剂X为________________。
(5)步骤ⅲ中所发生反应的离子方程式为___________________________________
________________________________________________________________________。
第3课时 铁及其化合物的转化关系
综合融通(一)
[导学设计]
1．提示：(1)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
(2)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(或2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O)
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋(或2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋等)
(3)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2．提示：(1)复分解 (2)氧化还原
[题点多维训练]
1．选B 根据“价—类”二维图可知a为Fe，b为FeO，c为Fe2O3，d为Fe(OH)3，e为Fe(OH)2，f为亚铁盐，g为铁盐，h为高铁酸盐(FeO)，FeO、Fe2O3与水均不反应，B错误。
2．选C 由题图可知，a为Fe，b中含有Fe2＋，c为Fe(OH)2，d为Fe(OH)3，e中含有Fe3＋。Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，a可与e反应生成b，A推断合理；Fe2＋既可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe，B推断合理；可将饱和的Fe3＋溶液加入沸水中制得Fe(OH)3胶体，而不是加入浓碱液中，C推断不合理；可存在Fe2＋OH－,Fe(OH)2O2,Fe(OH)3H＋,Fe3＋Fe,Fe2＋的循环转化关系，D推断合理。
3．(1)过滤 (2)Fe、Cu (3)溶液由浅绿色变为棕黄色
(4)①2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋ ②2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
③Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
(5)KSCN溶液 溶液变红色
4．(1)a、b (2)①还原剂 还原
②＋4KOH2K2FeO4(高铁酸钾)＋3NaCl＋2H2O ③4
综合融通(二)
1．有红色固体析出 CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu
2．棕黄 蓝绿色 Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2 淡黄 棕色 变蓝
2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
3．无色 FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe 红色 10FeSO4＋2KMnO4＋8H2SO4===5Fe2(SO4)3＋2MnSO4＋8H2O＋K2SO4、Fe2(SO4)3＋6KSCN===2Fe(SCN)3＋3K2SO4
[题点多维训练]
解析：本实验的目的探究氯气与铁的反应及产物；首先利用浓盐酸和二氧化锰共热制取氯气，生成的氯气中混有HCl气体，可用饱和食盐水除去，之后用浓硫酸干燥，通入硬质玻璃管中与铁粉反应，产物在收集器中冷凝，三氯化铁易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气中的水分而潮解，所以收集之后需要连接干燥管防止空气中的水蒸气进入。(1)一套装置组装完后首先应该进行装置气密性检查；装置中含有空气，首先应该用氯气排出装置中的空气，则应先点燃A装置的酒精灯；(2)装置A中浓盐酸和二氧化锰加热反应制备氯气，离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－△,Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O；(3)由分析可知，装置B的作用是除去氯气中的HCl气体；在反应结束后要防止氯气进入空气中，同时产品应具有吸水性，防止空气中的水蒸气进入装置E中，则F应连接的装置是c；(4)试剂X可以检验三价铁，则试剂X为KSCN溶液或硫氰化钾溶液；(5)步骤ⅲ二价铁被氧化为三价铁，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
答案：(1)装置气密性检查 A
(2)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
(3)除去氯气中的HCl气体 c
(4)KSCN溶液或硫氰化钾溶液
(5)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O(共69张PPT)
第3课时 铁及其化合物的转化关系
目录
综合融通(一)——利用“价—类”二维图认识铁及
其化合物的转化关系
综合融通(二)——通过实验融通铁及其化合物的相关
性质
课时跟踪检测
利用“价—类”二维图认识铁及其化合物的转化关系
综合融通(一)
导学设计
化学小组绘制了铁及其化合物的“价—类”二维图，并表示各物质之间的转化关系，示例如下：
1．写出不同类别含铁物质之间转化的离子(化学)方程式。
(1)Fe2O3→Fe3＋→Fe(OH)3→Fe3＋
离子方程式：____________________________；
______________________________；
______________________________。
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
(2)Fe→Fe2＋→Fe3＋→Fe2＋
离子方程式：_______________________________________；
__________________________________________________________；
__________________________________________________。
(3)Fe(OH)2→Fe(OH)3
化学方程式：________________________________。
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(或2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O)
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋(或2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋等)
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2．铁及其化合物之间存在两种转化关系。
(1)含有相同价态铁元素的物质之间的转化，可以借助_______反应等实现。
(2)含有不同价态铁元素的物质之间的转化，可以借助_________反应实现。
复分解
氧化还原
[系统融通知能]
铁及其化合物的“价—类”二维图分析
(1)横向变化体现同价态不同类别(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性和还原性。
[题点多维训练]
1．以化合价为纵坐标，物质类别为横坐标的图像称为“价—类”二维图，在地壳中的含量仅次于铝，居第四位的元素“价—类”二维图如图所示，下列说法错误的是( )
A．a与水在常温下几乎不发生反应，
但在高温下可发生置换反应
B．b和c可分别与水发生反应生成e和d
C．e在潮湿的空气中容易转变为d
D．h的某种盐是具备净水和消毒双重功能的水处理剂
√
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．b既可被氧化，也可被还原
C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体
D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
√
3．化学实验室产生的废液中含有大量会污染环境的物质，为了保护环境，这些废液必须经处理后才能排放。某化学实验室产生的废液中含有两种金属离子：Fe3＋、Cu2＋，化学小组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。
(1)步骤①中得到固体A和溶液A的操作名称是______。
(2)固体A中含有的金属单质有________。
(3)步骤②中观察到的实验现象是_________________________。
过滤
Fe、Cu
溶液由浅绿色变为棕黄色
(4)写出步骤①②③中涉及的离子方程式。
①__________________________________________，
②___________________________________，
③_________________________。
(5)要证明溶液B中含Fe3＋，可以用_____________检验，现象是____________。
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
KSCN溶液
溶液变红色
4．铁及其化合物之间的相互转化可用下式表示：
(1)Fe与过量盐酸反应可以制取FeCl2，若用反应所得的酸性溶液，实现上述①④的转化，要求产物纯净，可分别选用________(填字母)。
a．Cl2 b．Fe
c．Cu d．KMnO4
a、b
(2)如下化学方程式中：
①Fe2O3是________，具有________性。
②用单线桥表示该反应的电子转移情况。
③每转移12 mol电子可生成______ mol K2FeO4。
还原剂
还原
4
通过实验融通铁及其化合物的相关性质
综合融通(二)
1．铁单质的还原性
实验 现象 化学方程式
在一支试管中加入2 mL CuSO4 溶液，再将一段铁丝放入CuSO4溶液中。过一会儿，取出铁丝 铁丝表面
有红色固体
析出
CuSO4＋Fe===
FeSO4＋Cu
2．铁盐的氧化性
实验 现象 化学方程式或离子方程式
取3 mL FeCl3稀溶液加入试管中，加入几小块铜片，振荡 铜片被腐蚀，溶液由____ 色变为_______
在一支盛有3 mL水的试管中滴加几滴FeCl3稀溶液，再滴加3滴KI溶液 溶液由 色变成 ，然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液，溶液_____
棕黄
蓝绿色
淡黄
Cu＋2FeCl3===
2FeCl2＋CuCl2
棕色
变蓝
2Fe3＋＋2I－===
2Fe2＋＋I2
3．亚铁盐的氧化性和还原性
实验 现象 化学方程式
取3 mL FeCl2溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡 溶液变为 _____
在一支试管中加入少量酸性KMnO4溶液，然后向试管中加入少量FeSO4溶液，观察溶液的颜色变化。当溶液紫红色褪去时，再滴加2滴KSCN溶液 溶液变 _____
无色
红色
FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe
10FeSO4＋2KMnO4＋
8H2SO4===5Fe2(SO4)3＋
2MnSO4＋8H2O＋K2SO4
Fe2(SO4)3＋6KSCN===
2Fe(SCN)3＋3K2SO4
、
[题点多维训练]
(2024·福建龙岩期末)某学习小组欲探究氯气与铁的反应及产物中铁元素的价态，设计并实施了以下实验：
已知：FeCl3的熔点为306 ℃，沸点为315 ℃，易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气里的水分而潮解。
Ⅰ.氯气与铁的反应
按如图连接装置并进行制备实验。
(1)按上图连接好装置，在进行__________________操作后，在各仪器中装入对应的试剂；开始反应时，应先点燃______装置的酒精灯(填“A”或“D”)。
解析：本实验的目的探究氯气与铁的反应及产物；首先利用浓盐酸和二氧化锰共热制取氯气，生成的氯气中混有HCl气体，可用饱和食盐水除去，之后用浓硫酸干燥，通入硬质玻璃管中与铁粉反应，产物在收集器中冷凝，三氯化铁易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气中的水分而潮解，所以收集之后需要连接干燥管防止空气中的水蒸气进入。
装置气密性检查
A
解析：一套装置组装完后首先应该进行装置气密性检查；装置中含有空气，首先应该用氯气排出装置中的空气，则应先点燃A装置的酒精灯；
(2)写出A中反应的离子方程式：
__________________________________________。
(3)装置B的作用是_____________________。F应连接的装置是___(选择其中一个装置，填相应的字母)。
解析：由分析可知，装置B的作用是除去氯气中的HCl气体；在反应结束后要防止氯气进入空气中，同时产品应具有吸水性，防止空气中的水蒸气进入装置E中，则F应连接的装置是c；
除去氯气中的HCl气体
c
Ⅱ.产物中铁元素价态探究
反应结束后，将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡)，充分反应后，该小组设计了以下实验探究产物中铁元素的价态。
(4)步骤ⅱ添加的试剂X为__________________________。
解析：试剂X可以检验三价铁，则试剂X为KSCN溶液或硫氰化钾溶液；
(5)步骤ⅲ中所发生反应的离子方程式为
___________________________________。
解析：步骤ⅲ二价铁被氧化为三价铁，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
KSCN溶液或硫氰化钾溶液
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
课时跟踪检测
(选择题第1～7小题，每小题3分，第10小题5分，本检测满分70分)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
√
1．向某溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后，混合溶液变成红色，则下列结论错误的是( )
A．该溶液中一定含有SCN－
B．氧化性：Fe3＋>Cl2
C．Fe2＋与SCN－不能形成红色物质
D．Fe2＋被氧化为Fe3＋
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
解析：溶液中的Fe2＋与加入的新制氯水发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，故氧化性：Fe3＋1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
3
√
2．(2024·合肥期末)铁元素是人体重要的微量元素，参与人体血红蛋白的形成，Fe2＋易被人体吸收，下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )
A．缺铁性贫血症可以服用维生素C将难吸收的Fe3＋氧化为Fe2＋，促进铁元素的吸收
B．高温下红热的铁与水蒸气反应，可得到红色的氧化铁
C．将过氧化钠投入氯化亚铁溶液中，最终生成白色沉淀
D．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3
1
2
4
5
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7
8
9
10
11
3
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
3
√
3．下列反应不涉及铁元素价态变化的是( )
A．用铁粉除去FeCl2溶液中的少许FeCl3杂质
B．铁在氧气中燃烧
C．氢氧化亚铁是白色固体，在空气中会迅速变成灰绿色，最终变成红褐色
D．氢氧化铁受热分解
1
2
4
5
6
7
8
9
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11
3
1
2
4
5
6
7
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10
11
3
√
4．自来水厂利用铁屑及FeCl2溶液处理泄漏的Cl2，下列有关说法不正确的是( )
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
3
解析：Cl2和水反应生成HCl和HClO，A正确；Fe2＋具有较强的还原性，可以和强氧化性的氯气反应生成Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋，B正确；铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2，生成的FeCl2可以继续吸收氯气，C正确； Fe2＋具有较强的还原性，会与强氧化性的ClO－反应，二者不能大量共存，D错误。
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
3
5．(2024·泉州校级期末)铁粉具有平肝镇心，消痛解毒之功效，主治惊痫、癫狂、脚气冲心、贫血等。某兴趣小组探究用氢气和碳酸亚铁制取铁粉并检验反应产物，实验装置如图。下列说法不正确的是( )
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
3
A．本实验不可以用稀盐酸代替稀硫酸制备氢气
B．装置①的作用是干燥氢气
C．装置②、③中的试剂分别是无水硫酸铜、碱石灰
D．④中澄清石灰水的作用是检验产生的CO2
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
3
解析：锌与稀盐酸反应生成氢气中含有氯化氢，氯化氢会与碳酸亚铁反应，本实验不可以用稀盐酸代替稀硫酸制备氢气，故A正确；①装置盛有浓硫酸干燥H2，防止对后面产物的检验产生干扰，故B正确；由分析可知，②为检验产物H2O的装置，可盛装白色的无水硫酸铜固体，③装置的主要目的是吸收H2O并防止④中的H2O进入②装置中造成干扰，可以是无水CaCl2或无水硫酸铜，但碱石灰会吸收CO2，不能选碱石灰，故C错误；④为检验CO2的装置，故D正确。
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2
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10
11
3
√
6．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
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2
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6
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10
11
3
解析：根据三种离子物质的量的变化可知，Cu2＋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，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。
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
3
√
7．(2024·石家庄期末)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中，加入100 mL 1 mol·L－1盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224 mL(标准状况)的气体，所得溶液中加入KSCN溶液未出现红色，那么，若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，所得铁的质量为( )
A．11.2 g B．5.6 g
C．2.8 g D．无法计算
1
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8
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11
3
1
2
4
5
6
7
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10
11
3
8．(12分)(2024·北京顺义区期末)铁及其化合物的“价—类”二维图如下。
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
3
回答下列问题：
(1)预测Fe2＋既有氧化性又有还原性，依据是_________________
________________________。
解析：Fe2＋的化合价为＋2，可以升高也可以降低，所以既有氧化性又有还原性；
Fe2＋的化合价为
＋2，可以升高也可以降低
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
3
(2)检验溶液中是否含有Fe3＋，常用的试剂是______________(填化学式)。
解析：Fe3＋与KSCN溶液显红色，所以检验溶液中的Fe3＋，常用的试剂是KSCN溶液；
KSCN溶液
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
3
(3)Fe粉高温和水蒸气反应的化学方程式为
_____________________________。
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
3
(4)白色的Fe(OH)2在空气中极不稳定，最终变为红褐色物质，用化学用语解释其原因_________________________________。
解析：白色的Fe(OH)2在空气中被氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
3
(5)利用FeCl3溶液和覆铜板制作图案：实验操作为取一小块覆铜板，用油性笔在覆铜板上画上设计好的图案，然后浸入盛有FeCl3溶液的小烧杯中。过一段时间后，取出覆铜板并用水清洗干净。
反应的离子方程式为__________________________。
解析：在覆铜板上制作出“化学”图案过程中发生反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
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9．(12分)一定量的铁粉在氯气中充分燃烧后，将所得固体完全溶于稀盐酸，制得溶液A。
(1)铁在氯气中燃烧的化学方程式是_______________________。
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(2)推测溶液A中可能含有的金属阳离子：①只有Fe3＋；②只有Fe2＋；③________________。甲同学为探究溶液的组成，实验如下：
实验步骤 实验现象 实验结论及反应的离子方程式
取少量溶液A置于 试管中，加入KSCN溶液 ____________ 假设②不成立，假设①或③成立；反应的离子方程式是__________________________
含有Fe3＋和Fe2＋
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
溶液呈红色
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解析：Fe3＋可以和铁单质反应生成Fe2＋，Fe3＋具有氧化性，Fe2＋既有氧化性又有还原性，氯气具有强氧化性，与铁反应生成Fe3＋。将一定量的铁粉在氯气中充分燃烧后所得固体完全溶于稀盐酸，假如铁粉剩余，在所得溶液中铁粉可以把Fe3＋还原为Fe2＋，所以在溶液中可能含有的金属阳离子为①Fe3＋、②Fe2＋、③Fe3＋和Fe2＋。在溶液中检验Fe3＋常使用KSCN溶液，因假设②不成立，说明溶液中至少含有Fe3＋，所以加入KSCN溶液后溶液变为红色。
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(3)乙同学继续探究溶液A的组成。
查阅资料：16HCl＋2KMnO4===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
实验过程：另取少量溶液A置于试管中，逐滴加入酸性KMnO4溶液，充分振荡，KMnO4溶液紫色褪去。
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解析：向溶液A中加入酸性高锰酸钾溶液时，酸性高锰酸钾溶液可以氧化Fe2＋，也可以氧化Cl－，故不能确定溶液中是否含有Fe2＋。
实验结论：___(填字母)。
a．可能有Fe2＋ b．可能无Fe2＋ c．一定有Fe2＋
根据你选择的实验结论，简述理由：_______________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
。
a
因为还原性Fe2＋>Cl－，
逐滴加入的酸性KMnO4溶液先将Fe2＋氧化，从而使KMnO4紫色褪去，
故可能含有Fe2＋(或b 溶液中可能无Fe2＋，加入的酸性KMnO4溶液
将Cl－氧化，从而使KMnO4紫色褪去)
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高阶思维训练(选做题)
10．(2024·山东聊城高一期末)利用废旧镀锌铁皮制备Fe3O4胶体粒子的流程图如图，已知：Zn溶于强碱时生成可溶于水的[Zn(OH)4]2－。下列有关说法正确的是( )
A．Fe3O4是碱性氧化物，是具有磁性的黑色晶体
B．滤液中存在的离子有Na＋、[Zn(OH)4]2－、OH－
C．“酸溶”的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
D．“氧化”的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋
√
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解析：Fe3O4是一种复杂的化合物，是具有磁性的黑色晶体，故A错误；Zn溶于强碱时生成可溶于水的[Zn(OH)4]2－，Fe与NaOH溶液不反应，则滤液含过量NaOH，存在的离子有Na＋、[Zn(OH)4]2－、OH－，故B正确；“酸溶”的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，故C错误；由流程可知，过氧化氢只氧化部分亚铁离子，故D错误。
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11．(20分)(2024·安徽安庆开学考试)研究性学习小组对Fe及其化合物的相关性质进行探究。
探究一：设计如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验(夹持仪器略)。
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(1)A中加入碎瓷片的目的是__________。
解析：装置A提供水蒸气，给液体加热时容易发生暴沸现象，加入碎瓷片可防止暴沸；装置B中铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，碱石灰吸收水蒸气起到干燥氢气的作用，装置E中氢气还原黑色的氧化铜，反应生成红色的铜单质和水；(1)液体加热时很容易发生暴沸，加入碎瓷片是为了防止暴沸；
防止暴沸
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(2)硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为
______________________________。
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(3)装置D的作用是________________________。
探究二：确定探究一反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分。
解析：装置E中为氢气还原氧化铜的反应，需要通入干燥洁净的氢气，所以装置D中碱石灰的作用是除去氢气中混有的水蒸气；
除去氢气中混有的水蒸气
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(4)将硬质玻璃管中反应后的固体混合物全部取出置于烧杯中，加入足量的盐酸溶解并过滤，进行如下实验，请将下表补充完整：
步骤 现象 解释(用离子方程式表示) 结论
Ⅰ.取少量滤液，滴加KSCN 溶液 溶液不变红，为浅绿色 Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O ①__________________。 滤液中的阳离子为③__________
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
H＋、Fe2＋
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Ⅱ.取少量滤液，滴加NaOH溶液 刚开始无明显现象， 一段时间后先出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 ②__________________。
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
(白色)；
4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
续表
H＋＋OH－===H2O
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探究三：利用如图所示装置制备Fe(OH)2。
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解析：向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变红色，溶液中不存在铁离子，说明铁过量，生成的铁离子被铁还原生成亚铁离子，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；取样，滴加NaOH溶液，刚开始无明显现象，说明盐酸过量，首先发生中和反应，反应的离子方程式为H＋＋OH－===H2O，根据离子方程式可知，有氢氧化亚铁沉淀生成，又因为氢氧化亚铁易被氧化，所以实验现象是一段时间后先出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，根据以上分析可知反应后的溶液中阳离子为H＋、Fe2＋；
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(5)试剂X可选用植物油，其主要作用是__________。
解析：试剂瓶中为NaOH，根据题意知此试剂瓶中发生的反应应该是生成氢氧化亚铁的反应，氢氧化亚铁很容易被氧化，所以需要用植物油隔绝空气，防止氢氧化亚铁被氧化；
隔绝空气
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(6)实验开始时，打开分液漏斗塞子，关闭K3，依次打开K1、K2的目的是_________________________________________________。
一段时间后关闭K1，打开K3，可观察到的现象是
_______________________________________。
利用Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置中的空气排出
2中浅绿色溶液流入3中，3中析出白色沉淀
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解析：因为氢氧化亚铁很容易被氧化，所以装置中不能存在空气，利用硫酸与铁粉反应生成的氢气先把装置中的空气从K1处的导管排出；待排尽空气后关闭K1，打开K3，锥形瓶中生成的氢气使瓶内压强增大，会把生成的硫酸亚铁溶液沿导管压入试剂瓶中与氢氧化钠反应，现象为2中浅绿色溶液流入3中，3中析出白色沉淀。课时跟踪检测(二十三) 铁及其化合物的转化关系
(选择题第1～7小题，每小题3分，第10小题5分，本检测满分70分)
1．向某溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后，混合溶液变成红色，则下列结论错误的是( )
A．该溶液中一定含有SCN－
B．氧化性：Fe3＋>Cl2
C．Fe2＋与SCN－不能形成红色物质
D．Fe2＋被氧化为Fe3＋
2．(2024·合肥期末)铁元素是人体重要的微量元素，参与人体血红蛋白的形成，Fe2＋易被人体吸收，下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )
A．缺铁性贫血症可以服用维生素C将难吸收的Fe3＋氧化为Fe2＋，促进铁元素的吸收
B．高温下红热的铁与水蒸气反应，可得到红色的氧化铁
C．将过氧化钠投入氯化亚铁溶液中，最终生成白色沉淀
D．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3
3．下列反应不涉及铁元素价态变化的是( )
A．用铁粉除去FeCl2溶液中的少许FeCl3杂质
B．铁在氧气中燃烧
C．氢氧化亚铁是白色固体，在空气中会迅速变成灰绿色，最终变成红褐色
D．氢氧化铁受热分解
4．自来水厂利用铁屑及FeCl2溶液处理泄漏的Cl2，下列有关说法不正确的是( )
A．Cl2和水反应的离子方程式为H2O＋Cl2??Cl－＋HClO＋H＋
B．吸收泄漏氯气的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋
C．铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2
D．铁屑耗尽时溶液中可能大量存在：Fe2＋、Fe3＋、ClO－、Cl－
5．(2024·泉州校级期末)铁粉具有平肝镇心，消痛解毒之功效，主治惊痫、癫狂、脚气冲心、贫血等。某兴趣小组探究用氢气和碳酸亚铁制取铁粉并检验反应产物，实验装置如图。下列说法不正确的是( )
A．本实验不可以用稀盐酸代替稀硫酸制备氢气
B．装置①的作用是干燥氢气
C．装置②、③中的试剂分别是无水硫酸铜、碱石灰
D．④中澄清石灰水的作用是检验产生的CO2
6．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
7．(2024·石家庄期末)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中，加入100 mL 1 mol·L－1盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224 mL(标准状况)的气体，所得溶液中加入KSCN溶液未出现红色，那么，若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，所得铁的质量为( )
A．11.2 g B．5.6 g
C．2.8 g D．无法计算
8.(12分)(2024·北京顺义区期末)铁及其化合物的“价—类”二维图如下。
回答下列问题：
(1)预测Fe2＋既有氧化性又有还原性，依据是_______________________________
________________________________________________________________________。
(2)检验溶液中是否含有Fe3＋，常用的试剂是______________(填化学式)。
(3)Fe粉高温和水蒸气反应的化学方程式为________________________________
________________________________________________________________________。
(4)白色的Fe(OH)2在空气中极不稳定，最终变为红褐色物质，用化学用语解释其原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)利用FeCl3溶液和覆铜板制作图案：实验操作为取一小块覆铜板，用油性笔在覆铜板上画上设计好的图案，然后浸入盛有FeCl3溶液的小烧杯中。过一段时间后，取出覆铜板并用水清洗干净。
反应的离子方程式为__________________________________________________。
9.(12分)一定量的铁粉在氯气中充分燃烧后，将所得固体完全溶于稀盐酸，制得溶液A。
(1)铁在氯气中燃烧的化学方程式是____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)推测溶液A中可能含有的金属阳离子：①只有Fe3＋；②只有Fe2＋；③____________________。甲同学为探究溶液的组成，实验如下：
实验步骤 实验现象 实验结论及反应的离子方程式
取少量溶液A置于试管中， 加入KSCN溶液 __________ 假设②不成立，假设①或③成立；反应的离子方程式是____________
(3)乙同学继续探究溶液A的组成。
查阅资料：16HCl＋2KMnO4===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
实验过程：另取少量溶液A置于试管中，逐滴加入酸性KMnO4溶液，充分振荡，KMnO4溶液紫色褪去。
实验结论：__________(填字母)。
a．可能有Fe2＋ b．可能无Fe2＋ c．一定有Fe2＋
根据你选择的实验结论，简述理由：_____________________________________________
________________________________________________________________________。
高阶思维训练(选做题)
10．(2024·山东聊城高一期末)利用废旧镀锌铁皮制备Fe3O4胶体粒子的流程图如图，已知：Zn溶于强碱时生成可溶于水的[Zn(OH)4]2－。下列有关说法正确的是( )
A．Fe3O4是碱性氧化物，是具有磁性的黑色晶体
B．滤液中存在的离子有Na＋、[Zn(OH)4]2－、OH－
C．“酸溶”的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
D．“氧化”的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋
11.(20分)(2024·安徽安庆开学考试)研究性学习小组对Fe及其化合物的相关性质进行探究。
探究一：设计如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验(夹持仪器略)。
(1)A中加入碎瓷片的目的是____________。
(2)硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为_______________________________
________________________________________________________________________。
(3)装置D的作用是__________________________。
探究二：确定探究一反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分。
(4)将硬质玻璃管中反应后的固体混合物全部取出置于烧杯中，加入足量的盐酸溶解并过滤，进行如下实验，请将下表补充完整：
步骤 现象 解释(用离子方程式表示) 结论
Ⅰ.取少量滤液，滴加KSCN 溶液 溶液不变红，为浅绿色 Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O ①__________________。 滤液中的阳离子为③__________
Ⅱ.取少量滤液，滴加NaOH溶液 刚开始无明显现象，一段时间后先出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 ②____________。 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)； 4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
探究三：利用如图所示装置制备Fe(OH)2。
(5)试剂X可选用植物油，其主要作用是__________。
(6)实验开始时，打开分液漏斗塞子，关闭K3，依次打开K1、K2的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
一段时间后关闭K1，打开K3，可观察到的现象是
________________________________________________________________________。
课时跟踪检测(二十三)
1．选B 溶液中的Fe2＋与加入的新制氯水发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，故氧化性：Fe3＋2．选A 维生素C具有还原性，将难吸收的Fe3＋氧化为Fe2＋，促进铁元素的吸收，可以治疗缺铁性贫血症，故A正确；高温下红热的铁与水蒸气反应，可得到黑色的四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)高温,Fe3O4＋4H2，故B错误；Na2O2与水反应生成氢氧化钠和O2，且Na2O2具有强氧化性，所以将过氧化钠投入氯化亚铁溶液中，最终生成红褐色沉淀Fe(OH)3，故C错误；FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe3O4，故D错误。
3．选D 铁粉可将Fe3＋还原为Fe2＋，Fe元素的价态发生了变化，A不符合题意；Fe在氧气中燃烧，生成Fe3O4，Fe元素的价态发生了变化，B不符合题意； Fe(OH)2具有还原性，在空气中发生反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe元素的价态发生了变化，C不符合题意；Fe(OH)3受热分解：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O，Fe元素的价态没有发生变化，D符合题意。
4．选D Cl2和水反应生成HCl和HClO，A正确；Fe2＋具有较强的还原性，可以和强氧化性的氯气反应生成Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋，B正确；铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2，生成的FeCl2可以继续吸收氯气，C正确； Fe2＋具有较强的还原性，会与强氧化性的ClO－反应，二者不能大量共存，D错误。
5．选C 锌与稀盐酸反应生成氢气中含有氯化氢，氯化氢会与碳酸亚铁反应，本实验不可以用稀盐酸代替稀硫酸制备氢气，故A正确；①装置盛有浓硫酸干燥H2，防止对后面产物的检验产生干扰，故B正确；由分析可知，②为检验产物H2O的装置，可盛装白色的无水硫酸铜固体，③装置的主要目的是吸收H2O并防止④中的H2O进入②装置中造成干扰，可以是无水CaCl2或无水硫酸铜，但碱石灰会吸收CO2，不能选碱石灰，故C错误；④为检验CO2的装置，故D正确。
6．选C 根据三种离子物质的量的变化可知，Cu2＋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，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。
7．选C 用盐酸溶解后，得到的产物加 KSCN 溶液，无红色出现，说明得到的产物是氯化亚铁，即混合物中的铁元素全在氯化亚铁中，盐酸的物质的量为1 mol·L－1×0.1 L＝0.1 mol，根据氯元素守恒，则n(Fe)＝n(FeCl2)＝×n(HCl)＝0.05 mol，则混合物中Fe元素的质量为m(Fe)＝0.05 mol×56 g·mol－1＝2.8 g，若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是2.8 g。
8．解析：(1)Fe2＋的化合价为＋2，可以升高也可以降低，所以既有氧化性又有还原性；(2)Fe3＋与KSCN溶液显红色，所以检验溶液中的Fe3＋，常用的试剂是KSCN溶液；(3)高温下Fe与H2O(g)反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)高温,Fe3O4＋4H2；(4)白色的Fe(OH)2在空气中被氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；(5)在覆铜板上制作出“化学”图案过程中发生反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
答案：(1)Fe2＋的化合价为＋2，可以升高也可以降低
(2)KSCN溶液 (3)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(5)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
9．解析：(1)铁在氯气中燃烧生成氯化铁，该反应的化学方程式为2Fe＋3Cl22FeCl3。
(2)Fe3＋可以和铁单质反应生成Fe2＋，Fe3＋具有氧化性，Fe2＋既有氧化性又有还原性，氯气具有强氧化性，与铁反应生成Fe3＋。将一定量的铁粉在氯气中充分燃烧后所得固体完全溶于稀盐酸，假如铁粉剩余，在所得溶液中铁粉可以把Fe3＋还原为Fe2＋，所以在溶液中可能含有的金属阳离子为①Fe3＋、②Fe2＋、③Fe3＋和Fe2＋。在溶液中检验Fe3＋常使用KSCN溶液，因假设②不成立，说明溶液中至少含有Fe3＋，所以加入KSCN溶液后溶液变为红色。
(3)向溶液A中加入酸性高锰酸钾溶液时，酸性高锰酸钾溶液可以氧化Fe2＋，也可以氧化Cl－，故不能确定溶液中是否含有Fe2＋。
答案：(1)2Fe＋3Cl22FeCl3 (2)③含有Fe3＋和Fe2＋
实验现象 实验结论及反应的离子方程式
溶液呈红色 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
(3)a 因为还原性Fe2＋>Cl－，逐滴加入的酸性KMnO4溶液先将Fe2＋氧化，从而使KMnO4紫色褪去，故可能含有Fe2＋(或b 溶液中可能无Fe2＋，加入的酸性KMnO4溶液将Cl－氧化，从而使KMnO4紫色褪去)
10．选B Fe3O4是一种复杂的化合物，是具有磁性的黑色晶体，故A错误；Zn溶于强碱时生成可溶于水的[Zn(OH)4]2－，Fe与NaOH溶液不反应，则滤液含过量NaOH，存在的离子有Na＋、[Zn(OH)4]2－、OH－，故B正确；“酸溶”的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，故C错误；由流程可知，过氧化氢只氧化部分亚铁离子，故D错误。
11．解析：装置A提供水蒸气，给液体加热时容易发生暴沸现象，加入碎瓷片可防止暴沸；装置B中铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，碱石灰吸收水蒸气起到干燥氢气的作用，装置E中氢气还原黑色的氧化铜，反应生成红色的铜单质和水；(1)液体加热时很容易发生暴沸，加入碎瓷片是为了防止暴沸；(2)硬质玻璃管中是铁和水蒸气发生反应，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；(3)装置E中为氢气还原氧化铜的反应，需要通入干燥洁净的氢气，所以装置D中碱石灰的作用是除去氢气中混有的水蒸气；(4)向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变红色，溶液中不存在铁离子，说明铁过量，生成的铁离子被铁还原生成亚铁离子，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；取样，滴加NaOH溶液，刚开始无明显现象，说明盐酸过量，首先发生中和反应，反应的离子方程式为H＋＋OH－===H2O，根据离子方程式可知，有氢氧化亚铁沉淀生成，又因为氢氧化亚铁易被氧化，所以实验现象是一段时间后先出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，根据以上分析可知反应后的溶液中阳离子为H＋、Fe2＋；(5)试剂瓶中为NaOH，根据题意知此试剂瓶中发生的反应应该是生成氢氧化亚铁的反应，氢氧化亚铁很容易被氧化，所以需要用植物油隔绝空气，防止氢氧化亚铁被氧化；(6)因为氢氧化亚铁很容易被氧化，所以装置中不能存在空气，利用硫酸与铁粉反应生成的氢气先把装置中的空气从K1处的导管排出；待排尽空气后关闭K1，打开K3，锥形瓶中生成的氢气使瓶内压强增大，会把生成的硫酸亚铁溶液沿导管压入试剂瓶中与氢氧化钠反应，现象为2中浅绿色溶液流入3中，3中析出白色沉淀。
答案：(1)防止暴沸 (2)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(3)除去氢气中混有的水蒸气 (4)①2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
②H＋＋OH－===H2O ③H＋、Fe2＋
(5)隔绝空气 (6)利用Fe与稀硫酸反应生成的氢气将装置中的空气排出 2中浅绿色溶液流入3中，3中析出白色沉淀
