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第三章
铁 金属材料
习题课5 铁及其化合物的转化
目 标 导 航
学习目标 知识体系
1. 掌握铁及其化合物之间的相互转化 2. 能写出相应转化的化学方程式及其离子方程式
纲要笔记
铁及其化合物的转化关系
1
①________________________________________________________________；
②________________________________________________________________；
③________________________________________________________________；
④________________________________________________________________；
⑤________________________________________________________________；
⑥________________________________________________________________；
⑦________________________________________________________________；
⑧________________________________________________________________；
⑨________________________________________________________________；
FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O
Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O
Fe3O4＋8HCl===FeCl2＋2FeCl3＋4H2O
2FeCl2＋Cl2===2FeCl3(或2FeCl2＋H2O2＋2HCl===2FeCl3＋2H2O)
2FeCl3＋Fe===3FeCl2(或2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2)
FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
⑩________________________________________________________________；
________________________________________________________________；
________________________________________________________________；
________________________________________________________________；
________________________________________________________________；
铁元素的价类二维图
2
铁元素的相互转化
3
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(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。
(2024·佛山)如图所示的是铁元素的价类二维图。下列关于铁元素的单质及其化合物说法正确的是( )
A. a能和水蒸气反应生成b
B. d常用作红色颜料
C. a→d→e→f均可通过一步反应实现转化
D. a与f的阳离子反应生成1 mol c的阳离子，转移的电子数为NA
1
B
铁泥是一种常见的工业废料(主要成分为Fe2O3、FeO、Fe及杂质，杂质与酸不反应，难溶于水)，可用于生产柠檬酸铁铵或磁性氧化铁，具体工艺流程如图所示：
2
回答下列问题：
(1) “溶解”时，Fe2O3与硫酸反应的离子方程式为_____________________ ___________。
(2) 制备柠檬酸铁铵
①写出“氧化”时发生反应的离子方程式并在反应物中标出该反应的电子转移
情况：______________________________。
②“氧化”时控制温度不超过90 ℃的原因是________________________。
(3) 制备磁性氧化铁
①“还原”时，加入的试剂X为______(填化学式)。
②“操作1”为沉淀、______、洗涤、干燥得到FeC2O4·2H2O。
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
防止H2O2受热分解
Fe
过滤
黑木耳是常见食品，可以补充人体所必需的微量元素铁。某兴趣小组设计实验，检验黑木耳中的铁元素，实验流程如下：
3
(1) 灼烧黑木耳必须用到下列仪器中的___(填字母)。
A
(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。
溶解铁的氧化物
Fe3＋
还原性
(4) 为进一步探究Fe3＋和Fe2＋的氧化性或还原性，该兴趣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 向FeCl2溶液中通入Cl2 向FeCl3溶液中加入足量铁粉
实验现象 溶液由浅绿色变为棕黄色 铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色
离子方程式 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ _______________________________
实验结论 _________________________ Fe3＋具有氧化性
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
Fe2＋具有还原性
(5) 实验结束，离开实验室前，下列做法不正确的有___(填字母)。
A. 废弃试剂直接倒入水池冲走
B. 试剂仪器归位
C. 清洁实验仪器、打扫实验室卫生
D. 关闭水电、门窗
A
配套新练案
1. 下列试剂不能使Fe2＋转化为Fe3＋的是( )
①氯水 ②NaCl溶液 ③酸性KMnO4溶液 ④H2O2溶液 ⑤盐酸 ⑥NaNO3溶液
A. ①②③ B. ①③④
C. ②④⑤ D. ②⑤⑥
【解析】将Fe2＋转化为Fe3＋需要加入强氧化剂，氯水、酸性KMnO4溶液、H2O2溶液均具有强氧化性，可以使Fe2＋转化为Fe3＋，而NaCl溶液、盐酸、NaNO3溶液不具有强氧化性，不能使Fe2＋转化为Fe3＋，D正确。
D
2. 部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列说法不正确的是 ( )
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是白色絮状沉淀，可转化为红褐色沉淀d
【解析】铁与盐酸反应生成FeCl2，B错误。
B
3. (2024·广州)价类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型。铁元素的价类二维图如图所示。下列说法不正确的是( )
A. a能导电，能被磁体吸引
B. 物质c可以用于制备油漆的成分
C. e转化为f需加入氧化剂
D. 制备d可以用g在空气中加热分解
D
【解析】由题可知，a为Fe，b为FeO，c为Fe2O3，d为亚铁盐，e为铁盐，f为高铁酸盐，g为Fe(OH)2，h为Fe(OH)3。Fe单质能导电，能被磁体吸引，A正确；Fe2O3与某些油料混合可以制成防锈油漆，B正确；e为铁盐，f为高铁酸盐，铁盐转化为高铁酸盐，铁元素化合价由＋3升高到＋6，需加入氧化剂，C正确；Fe(OH)2在空气中易被氧化，无法分解生成FeO，D错误。
4. 用废铁屑制备磁性胶体粒子的过程如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污
B. 通入N2是防止空气中的O2氧化Fe2＋
C. 加适量的H2O2是为了将部分Fe2＋氧化为Fe3＋，涉及反应：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
D. 溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为2∶1
D
【解析】用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污，A正确；Fe2＋容易被O2氧化，故通入N2排出空气，防止空气中的O2氧化Fe2＋，B正确；利用H2O2的氧化性，可以将部分Fe2＋氧化成Fe3＋，C正确；Fe3O4中Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为1∶2，故溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度之比为1∶2，D错误。
5. 已知溶液中可以发生反应：
①2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋I2＋2KCl；
②Cl2＋2FeCl2===2FeCl3。
下列说法不正确的是( )
A. 反应①属于氧化还原反应，其中FeCl3作氧化剂
B. 由上述化学方程式可知氧化性顺序：Cl2>Fe3＋>I2
C. I－也可以被Cl2氧化
D. 向2 mL 0.1 mol/L FeI2溶液中先滴入几滴新制氯水，再滴加几滴KSCN溶液，溶液变红
D
【解析】还原性：I－>Fe2＋，向2 mL 0.1 mol/L FeI2溶液中滴入几滴新制氯水，I－首先被氧化为单质碘，新制氯水不足，无Fe3＋产生，故再滴加几滴KSCN溶液，溶液不会变红，D错误。
6. 碳酸亚铁与砂糖混用可用作补血剂。实验室用如图所示的装置和步骤可以制备FeCO3(FeCO3易被氧化)。
步骤一：实验中先关闭活塞2，打开活塞1和3；
步骤二：一段时间后，关闭活塞3，打开活塞2，在c瓶中得到产品。下列说法错误的是( )
A. 步骤一的目的是排尽装置中的空气，防止Fe2＋被氧化
B. 步骤二可使FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合
D. 装置d的主要作用：吸收尾气，防止污染空气
D
【解析】步骤一中先关闭活塞2，打开活塞1和3，利用Fe与稀硫酸反应生成的氢气排出装置中的空气，防止Fe2＋被氧化，A正确；关闭活塞3，打开活塞2，生成的氢气使装置b中气压增大，将装置b中的FeSO4溶液压入装置c中，B正确；装置c中FeSO4溶液和NH4HCO3发生反应制备FeCO3，C正确；装置d的主要作用是防止空气中的氧气进入装置c中将FeCO3氧化，该实验没有污染气体产生，D错误。
7. 向铜粉、少量FeCl3、稀盐酸混合物中通入空气制备CuCl2的原理如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A. 过程Ⅰ中的还原剂为Cu
B. 过程Ⅱ反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
C. 过程总反应为Cu＋2HCl＋O2===CuCl2＋2H2O
D. 从图推理，将FeCl3改为FeCl2也可制得CuCl2
C
【解析】过程 Ⅰ 中的还原剂为Cu，A正确；过程 Ⅱ 反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，B正确；过程 Ⅰ 中反应为Cu＋2FeCl3=== CuCl2＋2FeCl2、过程 Ⅱ 反应为4FeCl2＋O2＋4HCl===4FeCl3＋2H2O，二者相加可得总反应为2Cu＋4HCl＋O2===2CuCl2＋2H2O，C错误；FeCl2可被氧化为FeCl3，故可将FeCl3改为FeCl2，D正确。
8. 硫酸铁铵[化学式为NH4Fe(SO4)2]可用作分析试剂等。某兴趣小组利用铁矿石(主要成分为FeO、Fe2O3)制硫酸铁铵的流程如图所示：
回答下列问题：
(1) 溶液A中所含金属阳离子有_______________。
(2) 写出FeO与稀硫酸反应的离子方程式：__________________________。
(3) 加入H2O2的作用是____________________。
Fe2＋、Fe3＋
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
将Fe2＋氧化为Fe3＋
9. 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，居第四位的元素的价类二维图如图所示，下列说法错误的是 ( )
A. a与水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
B
【解析】由题可知，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。Fe与水常温下几乎不发生反应，但在高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，该反应属于置换反应，A正确；FeO和Fe2O3均不溶于水，也均不能直接与水反应生成Fe(OH)2和Fe(OH)3，B错误；Fe(OH)2在潮湿的空气中容易转变为Fe(OH)3，C正确；高铁酸盐中的铁元素的化合价为＋6，具有强氧化性，能够杀菌消毒，同时，铁元素被还原成Fe3＋，Fe3＋易水解形成氢氧化铁胶体吸附悬浮杂质，故可以作净水剂，D正确。
10. 铁和铜部分物质的价类关系如图所示。下列说法正确的是( )
A. a和d不能发生化合反应
B. 高温条件下，a与水蒸气反应可制得c和氢气
C. b、e都是黑色固体，d溶液和h溶液都是透明溶液
D. 从元素价态来看，b和f既可以表现氧化性，又可以表现还原性
D
【解析】由图可知，a为Fe，b为FeO，c为Fe(OH)3，d为铁盐，e为Cu，f为Cu2O，g为Cu(OH)2，h为铜盐。Fe可以与FeCl3溶液发生化合反应生成FeCl2，A错误；高温条件下，Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，B错误；单质铜为紫红色固体，C错误；FeO中铁元素的化合价为＋2，Cu2O中铜元素的化合价为＋1，主要元素的化合价均处于该元素的中间价态，均能表现出一定的氧化性和还原性，D正确。
11. 铁元素的价类二维图如图所示：
(1) C的化学式是_________，E→F反应的化学方程式是____________________ _______________，反应过程的现象为_______________________________________ _____________。
(2) 维生素C可将H转化为G，维生素C具有_________(填“酸性”“氧化性”或“还原性”)。
(3) 在指定条件下，下列铁及其化合物之间的转化不能实现的是___(填标号)。
Fe3O4
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O ===4Fe(OH)3
白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀
还原性
Ⅰ
(4) 某小组同学设计如表实验，研究亚铁盐与H2O2溶液的反应。
试剂：酸化的0.5 mol/L G溶液，5% H2O2溶液
操作 现象
取2 mL酸化的G溶液于试管中，加入5滴5% H2O2溶液 溶液立即变为棕黄色，稍后，产生气泡
向反应后的溶液中加入KSCN溶液 溶液变红
①上述实验中H2O2溶液与G溶液反应的离子方程式是____________________ __________________。
②产生气泡的原因是__________________________________________________ ____________________________。
2H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
反应放热，温度升高，H2O2受热分解，产生氧气，且生成的Fe3＋能催化H2O2分解
【解析】(1) 由题可知，A为Fe，B为FeO，C为Fe3O4，D为Fe2O3，E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，G为亚铁盐，H为铁盐。E→F反应的化学方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，反应过程的现象为白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀。(2) 维生素C可将H转化为G，铁元素的化合价降低，被还原，故维生素C具有还原性。(3) Fe可以和高温水蒸气反应生成Fe3O4和H2，不能生成Fe2O3，Ⅰ错误；FeCl2溶液中通入Cl2，生成FeCl3，Ⅱ正确；FeO溶于稀硫酸生成硫酸亚铁和水，可以实现转化，Ⅲ正确。
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学习目标 知识体系
1. 掌握铁及其化合物之间的相互转化2. 能写出相应转化的化学方程式及其离子方程式
铁及其化合物的转化关系
①FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O；
②Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O；
③Fe3O4＋8HCl===FeCl2＋2FeCl3＋4H2O；
④2FeCl2＋Cl2===2FeCl3(或2FeCl2＋H2O2＋2HCl===2FeCl3＋2H2O)；
⑤2FeCl3＋Fe===3FeCl2(或2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2)；
⑥FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl；
⑦4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；
⑧FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl；
⑨Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；
⑩2Fe＋3Cl22FeCl3；
Fe＋SFeS；
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(或Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe)；
3Fe＋2O2Fe3O4(或3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2)；
Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2(或3Fe3O4＋8Al9Fe＋4Al2O3)。
铁元素的价类二维图
铁元素的相互转化
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(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。
4. →，需加入弱氧化剂，而→需加入强氧化剂。
5. 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。
(2024·佛山)如图所示的是铁元素的价类二维图。下列关于铁元素的单质及其化合物说法正确的是(B)
A. a能和水蒸气反应生成b
B. d常用作红色颜料
C. a→d→e→f均可通过一步反应实现转化
D. a与f的阳离子反应生成1 mol c的阳离子，转移的电子数为NA
【解析】由题可知，a为Fe，b为FeO，c为亚铁盐，d为Fe2O3，e为Fe(OH)3，f为铁盐，Fe和水蒸气反应可得到Fe3O4，而b为FeO，A错误；氧化铁呈红色，常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的颜料，B正确；氧化铁与水不反应，则Fe2O3→Fe(OH)3不能一步实现转化，C错误；a与f的阳离子反应的离子方程式是2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，生成1 mol Fe2＋转移的电子数为1 mol××NA mol－1≈0.67NA，D错误。
铁泥是一种常见的工业废料(主要成分为Fe2O3、FeO、Fe及杂质，杂质与酸不反应，难溶于水)，可用于生产柠檬酸铁铵或磁性氧化铁，具体工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1) “溶解”时，Fe2O3与硫酸反应的离子方程式为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。
(2) 制备柠檬酸铁铵
①写出“氧化”时发生反应的离子方程式并在反应物中标出该反应的电子转移情况：
。
②“氧化”时控制温度不超过90 ℃的原因是防止H2O2受热分解。
(3) 制备磁性氧化铁
①“还原”时，加入的试剂X为Fe(填化学式)。
②“操作1”为沉淀、过滤、洗涤、干燥得到FeC2O4·2H2O。
黑木耳是常见食品，可以补充人体所必需的微量元素铁。某兴趣小组设计实验，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A(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。酸浸的目的是溶解铁的氧化物。
(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KMnO4溶液紫色褪去，说明滤液中存在具有还原性(填“氧化性”或“还原性”)的粒子。
(4) 为进一步探究Fe3＋和Fe2＋的氧化性或还原性，该兴趣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 向FeCl2溶液中通入Cl2 向FeCl3溶液中加入足量铁粉
实验现象 溶液由浅绿色变为棕黄色 铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色
离子方程式 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
实验结论 Fe2＋具有还原性 Fe3＋具有氧化性
(5) 实验结束，离开实验室前，下列做法不正确的有A(填字母)。
A. 废弃试剂直接倒入水池冲走
B. 试剂仪器归位
C. 清洁实验仪器、打扫实验室卫生
D. 关闭水电、门窗
配套新练案
1. 下列试剂不能使Fe2＋转化为Fe3＋的是(D)
①氯水 ②NaCl溶液 ③酸性KMnO4溶液 ④H2O2溶液 ⑤盐酸 ⑥NaNO3溶液
A. ①②③ B. ①③④
C. ②④⑤ D. ②⑤⑥
【解析】将Fe2＋转化为Fe3＋需要加入强氧化剂，氯水、酸性KMnO4溶液、H2O2溶液均具有强氧化性，可以使Fe2＋转化为Fe3＋，而NaCl溶液、盐酸、NaNO3溶液不具有强氧化性，不能使Fe2＋转化为Fe3＋，D正确。
2. 部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列说法不正确的是(B)
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是白色絮状沉淀，可转化为红褐色沉淀d
【解析】铁与盐酸反应生成FeCl2，B错误。
3. (2024·广州)价类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型。铁元素的价类二维图如图所示。下列说法不正确的是(D)
A. a能导电，能被磁体吸引
B. 物质c可以用于制备油漆的成分
C. e转化为f需加入氧化剂
D. 制备d可以用g在空气中加热分解
【解析】由题可知，a为Fe，b为FeO，c为Fe2O3，d为亚铁盐，e为铁盐，f为高铁酸盐，g为Fe(OH)2，h为Fe(OH)3。Fe单质能导电，能被磁体吸引，A正确；Fe2O3与某些油料混合可以制成防锈油漆，B正确；e为铁盐，f为高铁酸盐，铁盐转化为高铁酸盐，铁元素化合价由＋3升高到＋6，需加入氧化剂，C正确；Fe(OH)2在空气中易被氧化，无法分解生成FeO，D错误。
4. 用废铁屑制备磁性胶体粒子的过程如图所示。下列说法不正确的是(D)
A. 用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污
B. 通入N2是防止空气中的O2氧化Fe2＋
C. 加适量的H2O2是为了将部分Fe2＋氧化为Fe3＋，涉及反应：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
D. 溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为2∶1
【解析】用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污，A正确；Fe2＋容易被O2氧化，故通入N2排出空气，防止空气中的O2氧化Fe2＋，B正确；利用H2O2的氧化性，可以将部分Fe2＋氧化成Fe3＋，C正确；Fe3O4中Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为1∶2，故溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度之比为1∶2，D错误。
5. 已知溶液中可以发生反应：
①2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋I2＋2KCl；
②Cl2＋2FeCl2===2FeCl3。
下列说法不正确的是(D)
A. 反应①属于氧化还原反应，其中FeCl3作氧化剂
B. 由上述化学方程式可知氧化性顺序：Cl2>Fe3＋>I2
C. I－也可以被Cl2氧化
D. 向2 mL 0.1 mol/L FeI2溶液中先滴入几滴新制氯水，再滴加几滴KSCN溶液，溶液变红
【解析】还原性：I－>Fe2＋，向2 mL 0.1 mol/L FeI2溶液中滴入几滴新制氯水，I－首先被氧化为单质碘，新制氯水不足，无Fe3＋产生，故再滴加几滴KSCN溶液，溶液不会变红，D错误。
6. 碳酸亚铁与砂糖混用可用作补血剂。实验室用如图所示的装置和步骤可以制备FeCO3(FeCO3易被氧化)。
步骤一：实验中先关闭活塞2，打开活塞1和3；
步骤二：一段时间后，关闭活塞3，打开活塞2，在c瓶中得到产品。下列说法错误的是(D)
A. 步骤一的目的是排尽装置中的空气，防止Fe2＋被氧化
B. 步骤二可使FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合
C. 装置c中发生反应的离子方程式为Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O
D. 装置d的主要作用：吸收尾气，防止污染空气
【解析】步骤一中先关闭活塞2，打开活塞1和3，利用Fe与稀硫酸反应生成的氢气排出装置中的空气，防止Fe2＋被氧化，A正确；关闭活塞3，打开活塞2，生成的氢气使装置b中气压增大，将装置b中的FeSO4溶液压入装置c中，B正确；装置c中FeSO4溶液和NH4HCO3发生反应制备FeCO3，C正确；装置d的主要作用是防止空气中的氧气进入装置c中将FeCO3氧化，该实验没有污染气体产生，D错误。
7. 向铜粉、少量FeCl3、稀盐酸混合物中通入空气制备CuCl2的原理如图所示。下列说法不正确的是(C)
A. 过程Ⅰ中的还原剂为Cu
B. 过程Ⅱ反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
C. 过程总反应为Cu＋2HCl＋O2===CuCl2＋2H2O
D. 从图推理，将FeCl3改为FeCl2也可制得CuCl2
【解析】过程 Ⅰ 中的还原剂为Cu，A正确；过程 Ⅱ 反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，B正确；过程 Ⅰ 中反应为Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2、过程 Ⅱ 反应为4FeCl2＋O2＋4HCl===4FeCl3＋2H2O，二者相加可得总反应为2Cu＋4HCl＋O2===2CuCl2＋2H2O，C错误；FeCl2可被氧化为FeCl3，故可将FeCl3改为FeCl2，D正确。
8. 硫酸铁铵[化学式为NH4Fe(SO4)2]可用作分析试剂等。某兴趣小组利用铁矿石(主要成分为FeO、Fe2O3)制硫酸铁铵的流程如图所示：
NH4Fe(SO4)2
回答下列问题：
(1) 溶液A中所含金属阳离子有Fe2＋、Fe3＋。
(2) 写出FeO与稀硫酸反应的离子方程式：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O。
(3) 加入H2O2的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋。
9. 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，居第四位的元素的价类二维图如图所示，下列说法错误的是(B)
A. a与水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
【解析】由题可知，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。Fe与水常温下几乎不发生反应，但在高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，该反应属于置换反应，A正确；FeO和Fe2O3均不溶于水，也均不能直接与水反应生成Fe(OH)2和Fe(OH)3，B错误；Fe(OH)2在潮湿的空气中容易转变为Fe(OH)3，C正确；高铁酸盐中的铁元素的化合价为＋6，具有强氧化性，能够杀菌消毒，同时，铁元素被还原成Fe3＋，Fe3＋易水解形成氢氧化铁胶体吸附悬浮杂质，故可以作净水剂，D正确。
10. 铁和铜部分物质的价类关系如图所示。下列说法正确的是(D)
A. a和d不能发生化合反应
B. 高温条件下，a与水蒸气反应可制得c和氢气
C. b、e都是黑色固体，d溶液和h溶液都是透明溶液
D. 从元素价态来看，b和f既可以表现氧化性，又可以表现还原性
【解析】由图可知，a为Fe，b为FeO，c为Fe(OH)3，d为铁盐，e为Cu，f为Cu2O，g为Cu(OH)2，h为铜盐。Fe可以与FeCl3溶液发生化合反应生成FeCl2，A错误；高温条件下，Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，B错误；单质铜为紫红色固体，C错误；FeO中铁元素的化合价为＋2，Cu2O中铜元素的化合价为＋1，主要元素的化合价均处于该元素的中间价态，均能表现出一定的氧化性和还原性，D正确。
11. 铁元素的价类二维图如图所示：
(1) C的化学式是Fe3O4，E→F反应的化学方程式是4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，反应过程的现象为白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀。
(2) 维生素C可将H转化为G，维生素C具有还原性(填“酸性”“氧化性”或“还原性”)。
(3) 在指定条件下，下列铁及其化合物之间的转化不能实现的是Ⅰ(填标号)。
Ⅰ. AD
Ⅱ. GH
Ⅲ. EG
(4) 某小组同学设计如表实验，研究亚铁盐与H2O2溶液的反应。
试剂：酸化的0.5 mol/L G溶液，5% H2O2溶液
操作 现象
取2 mL酸化的G溶液于试管中，加入5滴5% H2O2溶液 溶液立即变为棕黄色，稍后，产生气泡
向反应后的溶液中加入KSCN溶液 溶液变红
①上述实验中H2O2溶液与G溶液反应的离子方程式是2H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
②产生气泡的原因是反应放热，温度升高，H2O2受热分解，产生氧气，且生成的Fe3＋能催化H2O2分解。
【解析】(1) 由题可知，A为Fe，B为FeO，C为Fe3O4，D为Fe2O3，E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，G为亚铁盐，H为铁盐。E→F反应的化学方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，反应过程的现象为白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀。(2) 维生素C可将H转化为G，铁元素的化合价降低，被还原，故维生素C具有还原性。(3) Fe可以和高温水蒸气反应生成Fe3O4和H2，不能生成Fe2O3，Ⅰ错误；FeCl2溶液中通入Cl2，生成FeCl3，Ⅱ正确；FeO溶于稀硫酸生成硫酸亚铁和水，可以实现转化，Ⅲ正确。习题课5 铁及其化合物的转化
学习目标 知识体系
1. 掌握铁及其化合物之间的相互转化2. 能写出相应转化的化学方程式及其离子方程式
铁及其化合物的转化关系
①__________________________________；
②__________________________________；
③__________________________________；
④__________________________________；
⑤__________________________________；
⑥__________________________________；
⑦__________________________________；
⑧__________________________________；
⑨__________________________________；
⑩__________________________________；
__________________________________；
__________________________________；
__________________________________；
__________________________________。
铁元素的价类二维图
铁元素的相互转化
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(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。
4. →，需加入弱氧化剂，而→需加入强氧化剂。
5. 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。
(2024·佛山)如图所示的是铁元素的价类二维图。下列关于铁元素的单质及其化合物说法正确的是( )
A. a能和水蒸气反应生成b
B. d常用作红色颜料
C. a→d→e→f均可通过一步反应实现转化
D. a与f的阳离子反应生成1 mol c的阳离子，转移的电子数为NA
铁泥是一种常见的工业废料(主要成分为Fe2O3、FeO、Fe及杂质，杂质与酸不反应，难溶于水)，可用于生产柠檬酸铁铵或磁性氧化铁，具体工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1) “溶解”时，Fe2O3与硫酸反应的离子方程式为___________________________________________。
(2) 制备柠檬酸铁铵
①写出“氧化”时发生反应的离子方程式并在反应物中标出该反应的电子转移情况：
________________________________________________________________________。
②“氧化”时控制温度不超过90 ℃的原因是____________________________。
(3) 制备磁性氧化铁
①“还原”时，加入的试剂X为________(填化学式)。
②“操作1”为沉淀、________、洗涤、干燥得到FeC2O4·2H2O。
黑木耳是常见食品，可以补充人体所必需的微量元素铁。某兴趣小组设计实验，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)。
,A) ,B) ,C) ,D)
(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＋的氧化性或还原性，该兴趣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 向FeCl2溶液中通入Cl2 向FeCl3溶液中加入足量铁粉
实验现象 溶液由浅绿色变为棕黄色 铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色
离子方程式 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ ___________________________________________
实验结论 _____________________________ Fe3＋具有氧化性
(5) 实验结束，离开实验室前，下列做法不正确的有________(填字母)。
A. 废弃试剂直接倒入水池冲走
B. 试剂仪器归位
C. 清洁实验仪器、打扫实验室卫生
D. 关闭水电、门窗
配套热练
习题课5 铁及其化合物的转化
1. 下列试剂不能使Fe2＋转化为Fe3＋的是( )
①氯水 ②NaCl溶液 ③酸性KMnO4溶液
④H2O2溶液 ⑤盐酸 ⑥NaNO3溶液
A. ①②③ B. ①③④
C. ②④⑤ D. ②⑤⑥
2. 部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列说法不正确的是( )
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是白色絮状沉淀，可转化为红褐色沉淀d
3. (2024·广州)价类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型。铁元素的价类二维图如图所示。下列说法不正确的是( )
A. a能导电，能被磁体吸引
B. 物质c可以用于制备油漆的成分
C. e转化为f需加入氧化剂
D. 制备d可以用g在空气中加热分解
4. 用废铁屑制备磁性胶体粒子的过程如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污
B. 通入N2是防止空气中的O2氧化Fe2＋
C. 加适量的H2O2是为了将部分Fe2＋氧化为Fe3＋，涉及反应：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===
2Fe3＋＋2H2O
D. 溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为2∶1
5. 已知溶液中可以发生反应：
①2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋I2＋2KCl；
②Cl2＋2FeCl2===2FeCl3。
下列说法不正确的是( )
A. 反应①属于氧化还原反应，其中FeCl3作氧化剂
B. 由上述化学方程式可知氧化性顺序：
Cl2>Fe3＋>I2
C. I－也可以被Cl2氧化
D. 向2 mL 0.1 mol/L FeI2溶液中先滴入几滴新制氯水，再滴加几滴KSCN溶液，溶液变红
6. 碳酸亚铁与砂糖混用可用作补血剂。实验室用如图所示的装置和步骤可以制备FeCO3(FeCO3易被氧化)。
步骤一：实验中先关闭活塞2，打开活塞1和3；
步骤二：一段时间后，关闭活塞3，打开活塞2，在c瓶中得到产品。下列说法错误的是( )
A. 步骤一的目的是排尽装置中的空气，防止Fe2＋被氧化
B. 步骤二可使FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合
C. 装置c中发生反应的离子方程式为Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O
D. 装置d的主要作用：吸收尾气，防止污染空气
7. 向铜粉、少量FeCl3、稀盐酸混合物中通入空气制备CuCl2的原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 过程Ⅰ中的还原剂为Cu
B. 过程Ⅱ反应的离子方程式为
4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
C. 过程总反应为
Cu＋2HCl＋O2===CuCl2＋2H2O
D. 从图推理，将FeCl3改为FeCl2也可制得CuCl2
8. 硫酸铁铵[化学式为NH4Fe(SO4)2]可用作分析试剂等。某兴趣小组利用铁矿石(主要成分为FeO、Fe2O3)制硫酸铁铵的流程如图所示：
NH4Fe(SO4)2
回答下列问题：
(1) 溶液A中所含金属阳离子有________。
(2) 写出FeO与稀硫酸反应的离子方程式：_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(3) 加入H2O2的作用是________________________________________________。
9. 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，居第四位的元素的价类二维图如图所示，下列说法错误的是( )
A. a与水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
10. 铁和铜部分物质的价类关系如图所示。下列说法正确的是( )
A. a和d不能发生化合反应
B. 高温条件下，a与水蒸气反应可制得c和氢气
C. b、e都是黑色固体，d溶液和h溶液都是透明溶液
D. 从元素价态来看，b和f既可以表现氧化性，又可以表现还原性
11. 铁元素的价类二维图如图所示：
(1) C的化学式是________，E→F反应的化学方程式是______________________________，反应过程的现象为______________________________。
(2) 维生素C可将H转化为G，维生素C具有________(填“酸性”“氧化性”或“还原性”)。
(3) 在指定条件下，下列铁及其化合物之间的转化不能实现的是________(填标号)。
Ⅰ. AD
Ⅱ. GH
Ⅲ. EG
(4) 某小组同学设计如表实验，研究亚铁盐与H2O2溶液的反应。
试剂：酸化的0.5 mol/L G溶液，5% H2O2溶液
操作 现象
取2 mL酸化的G溶液于试管中，加入5滴5% H2O2溶液 溶液立即变为棕黄色，稍后，产生气泡
向反应后的溶液中加入KSCN溶液 溶液变红
①上述实验中H2O2溶液与G溶液反应的离子方程式是_______________________________________。
②产生气泡的原因是_______________________________________________。
