文档内容
第 7 讲 铁及其化合物
【学科核心素养】
1.宏观辨识与微观探析：认识铁及其化合物的性质及应用，能以“铁三角”转化关系理解变价元素的
转化条件。
2.科学态度与社会责任：利用铁及其化合物的性质，科学认识铁及其化合物的提纯和制备工艺流程，
形成严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识。
3.科学探究与创新意识：能提出有价值的氢氧化亚铁及其他铁的化合物的制备方案，并进行实验探
究。
【核心素养发展目标】
1.能从物质类别和铁元素化合价的角度认识铁及其化合物的性质，理清铁元素不同价态之间的转化关
系，增强证据推理与模型认知的能力。
2.会设计实验制备氢氧化亚铁，检验Fe3＋，探究Fe3＋、Fe2＋的氧化性与还原性，增强科学探究与创新
意识。
【知识点解读】
知识点一 铁及其重要化合物的性质
1．铁
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。
(1)结构
(2)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。
(3)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
常温 铁锈(成分为Fe O·xHO)
2 3 2
与O 反应
2
点燃 3Fe＋2O=====Fe O
2 3 4
与Cl 反应 点燃 2Fe＋3Cl=====2FeCl
2 2 3
与S、I 反应 Fe＋S=====FeS、Fe＋I=====FeI
2 2 2
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＋4HO(g)=====Fe O＋4H。
2 3 4 2
③与酸的反应
与H＋反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H↑
2
过
Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2HO
量 2
与稀HNO 反应
3
少
3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4HO
量 2
与浓HSO 、浓HNO 反应 常温下钝化，加热分别生成SO 、NO
2 4 3 2 2
④与某些盐溶液反应
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
【归纳总结】
①Fe与Cl 反应无论用量多少都生成FeCl ，而Fe与盐酸反应生成FeCl 。
2 3 2
②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe O，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe O。
2 3 3 4
③铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl 、CuSO 、I 等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl、
3 4 2 2
Br 、HNO、浓HSO 等)反应时被氧化为Fe3＋。
2 3 2 4
④在电化学中铁作负极时电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。
(3)铁的冶炼
冶炼原理：Fe O＋3CO=====2Fe＋3CO
2 3 2
2．铁的氧化物
化学式 FeO Fe O Fe O
2 3 3 4
俗名 铁红 磁性氧化铁
颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性)溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水
铁的化合价 ＋2 ＋3 ＋2，＋3
稳定性 不稳定 稳定 稳定
与H＋反应的 FeO＋2H＋=== Fe 2 O 3 ＋6H＋=== Fe O＋8H＋===Fe2＋
3 4
离子方程式 Fe2＋＋HO 2Fe3＋＋3HO ＋2Fe3＋＋4H 2 O
2 2
3.铁的氢氧化物
(1)Fe(OH) 是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH) ，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红
2 3
褐色，方程式为4Fe(OH) ＋O＋2HO===4Fe(OH) 。
2 2 2 3
(2)Fe(OH) 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(Fe O·xHO)，受热易分
3 2 3 2
解，方程式为2Fe(OH) =====Fe O＋3HO；制取Fe(OH) 用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe3＋＋
3 2 3 2 3
3OH－===Fe(OH) ↓。
3
4．亚铁盐
(1)Fe2＋的氧化性和还原性
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Br 、Cl、HO、NO(H＋)等均表现为还原性。
2 2 2 2
Fe2＋的酸性溶液与HO 反应的离子方程式：2Fe2＋＋HO＋2H＋===2Fe3＋＋2HO。
2 2 2 2 2
(2)可水解
Fe(OH) 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
2
水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化。
5．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、HS等均表现为氧化
2
性。
①Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO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) 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
3
中。
①利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用FeCl 滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：
3
FeCl ＋3HO=====Fe(OH) (胶体)＋3HCl。
3 2 3
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HCO、[Al(OH) ]－、CO、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。
4知识点二 Fe2＋和Fe3＋的检验
1．亚铁盐
(1)Fe2＋的氧化性和还原性
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Br 、Cl、HO、NO(H＋)、MnO(H＋)等均表现为还原性。
2 2 2 2
Fe2＋的酸性溶液与HO 反应的离子方程式：2Fe2＋＋2H＋＋HO===2Fe3＋＋2HO
2 2 2 2 2
向FeCl 溶液中滴加酸性KMnO 溶液，溶液褪色。反应的离子方程式：MnO＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋
2 4
Mn2＋＋4HO。
2
(2)可水解
Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液因水解呈酸性。
2．铁盐
(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、HS等均表现为氧化性。
2
如用FeCl 溶液腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式2Fe3＋＋Cu===2Fe3＋＋Cu2＋。
3
(2)易水解：Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。
3．Fe2＋、Fe3＋的检验方法
(1)Fe2＋的检验
方法1 ―――――――→无现象―――――――→溶液变红色，证明含有Fe2＋
――――――――→产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证
方法2
明含有Fe2＋
方法3 ―――――――――→生成蓝色沉淀，证明含有Fe2＋
(2)Fe3＋的检验
方法1 ――――――――→溶液变红色，证明含有Fe3＋
方法2 ―――――――→产生红褐色沉淀，证明含有Fe3＋
(3)混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验
①Fe3＋的检验
a.――→溶液变血红色，说明含有Fe3＋
b.――→试纸变蓝色，说明含有Fe3＋
②Fe2＋的检验
a.――→KMnO 溶液褪色，说明含有Fe2＋
4
b.――→溴水褪色，说明含有Fe2＋
c.――→生成蓝色沉淀，说明含有Fe2＋
4．亚铁盐、铁盐性质应用(1)盐溶液的配制与保存
(2)物质的制备
(3)判断离子能否共存
Fe2＋NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)
Fe3＋S2－、I－、SO
Fe3＋HCO、CO等水解相互促进的离子
【典例剖析】
高频考点一 铁及其化合物的性质
例1.（高考组合题）下列有关物质性质的叙述错误的是（ ）
A. （2021·浙江卷）铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨
B．（2019·天津卷）将废铁屑加入FeCl 溶液中，可用于除去工业废气中的Cl
2 2
C．（2020·江苏卷）室温下，Fe与浓HSO 反应生成FeSO
2 4 4
D. （2018·江苏卷）Cu与FeCl 溶液反应可生成CuCl
3 2
【答案】AC
【解析】铝粉与氧化铁发生铝热反应时放出大量的热，因此，生成的铁是液态的，其可以将两段铁轨
焊接在一起，故其可用于焊接铁轨，但是，铁粉与氧化铝不能发生铝热反应，A错误；铁和亚铁能将氯气
还原为氯离子，从而除去工业废气中的氯气，B正确；室温下，铁在浓硫酸中发生钝化，C错误； Cu与
FeCl 溶液反应生成CuCl 和FeCl ，反应的化学方程式为Cu+2FeCl =CuCl +2FeCl ，D正确。
3 2 2 3 2 2
【变式探究】（高考组合题）下列观点的叙述正确的是（ ）
A.（2021·浙江卷）将生铁进一步炼制减少含碳量，能得到耐腐蚀的钢
Cl 2 N aO H( aq)
B.（2017·江苏卷）Fe 点燃 FeCl Fe(OH)
2 2
C.（2018·江苏卷）D.（2017·新课标II卷）向2 mL 0.1 mol·L－1的FeCl 溶液中加足量铁粉，振荡，加1滴KSCN溶液，黄
3
色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变，说明还原性：Fe>Fe2+
【答案】AD
【解析】将生铁进一步炼制可以减少碳含量，在使用这种钢材时可以减少电化学腐蚀过程，这样的钢
材更耐腐蚀，A正确；铁与氯气反应只能生成氯化铁，B错误；Al与Fe O 高温发生铝热反应生成Al O 和
2 3 2 3
Fe，Fe与HCl反应生成FeCl 和H，第二步反应不能实现，C错误；加入过量的铁粉，黄色消失，加入
2 2
KSCN溶液，溶液不变色，说明Fe3＋完全被消耗，即Fe＋2Fe3+=3Fe2+，根据氧化还原反应规律，还原剂的
还原性大于还原产物得还原性，Fe元素化合价升高，Fe为还原剂，Fe2+即使还原产物又是氧化产物，因此
还原性Fe>Fe2+，D正确。
高频考点二 铁及其化合物的转化与计算
例2．在给定条件下，下列物质间的转化不能实现的是( )
A．Fe――→FeCl B．Fe――→FeSO
3 4
C．Fe――→Fe O D．Fe――→FeCl
3 4 2
【答案】B
【解析】Fe和Cl 在加热条件下发生反应生成FeCl ：2Fe＋3Cl=====2FeCl ，物质间的转化能实现，
2 3 2 3
故A不符合；常温下Fe在浓硫酸中发生钝化不能继续反应，物质间的转化不能实现，故B符合；Fe和
HO(g)在高温条件下发生反应生成Fe O 和H ：3Fe＋4HO(g)=====Fe O ＋4H ，物质间的转化能实现，故
2 3 4 2 2 3 4 2
C不符合；Fe和FeCl 溶液反应生成FeCl ：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，物质间的转化能实现，故D不符合。
3 2
【变式探究】含有agHNO 的稀硝酸与bg铁恰好反应，铁全部溶解，生成NO。已知有gHNO 被还
3 3
原，则a∶b不可能是( )
A．3∶1 B．3∶2 C．4∶1 D．9∶2
【答案】B
【解析】若生成硝酸亚铁：
3Fe＋8HNO===3Fe(NO)＋2NO↑＋4HO
3 3 2 2
168 2×63＝126
b
＝
a∶b＝3∶1
若生成硝酸铁：
Fe＋4HNO===Fe(NO)＋NO↑＋2HO
3 3 3 2
56 63b
＝
a∶b＝9∶2
还可能生成硝酸铁和硝酸亚铁的混合物，所以3∶1≤a∶b≤9∶2之间，不符合题意的只有B项。
【方法技巧】数轴法分析铁与稀硝酸反应的产物
一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断。根据化学方程式：
HNO 过量：Fe＋4HNO(稀)===Fe(NO)＋NO↑＋2HO；
3 3 3 3 2
Fe过量：Fe＋2Fe(NO )===3Fe(NO)；
3 3 3 2
两者相加得总方程式：3Fe＋8HNO(稀)===3Fe(NO)＋2NO↑＋4HO；
3 3 2 2
可以用数轴表示：
解题时需注意量的范围：
①≤，产物仅有Fe(NO )，稀HNO 可能有剩余；②≥，产物仅有Fe(NO )，Fe可能有剩余；③＜
3 3 3 3 2
＜，产物为Fe(NO ) 和Fe(NO )，Fe和稀HNO 都完全反应。
3 3 3 2 3
高频考点三、铁及其化合物的实验探究
例3.（2019·新课标Ⅰ卷）硫酸铁铵[NH Fe(SO )·xHO]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为
4 4 2 2
宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下:
回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是 。
(2)步骤②需要加热的目的是 ，
温度保持80~95 ℃，采用的合适加热方式是 。铁屑中含有少量硫化物，反应产生
的气体需要净化处理，合适的装置为 (填标号)。
A B C D
(3)步骤③中选用足量的HO，理由是 。分批加入
2 2HO，同时为了 ， 溶液要保持pH小于0.5。
2 2
(4)步骤⑤的具体实验操作有 ，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水，
失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 。
【解析】 (1)油污在热的碱性条件下易水解，故去除废铁屑表面的油污的方法是碱煮水洗。(2)适当加
热可加快反应速率。加热温度为80~95 ℃，低于100 ℃，可用热水浴加热。铁屑中含有少量硫化物，与
HSO 反应生成HS气体，HS易与NaOH溶液反应，为防倒吸，故选C装置。(3)足量的HO 可充分将
2 4 2 2 2 2
Fe2+氧化为Fe3+，且不会引入新的杂质。Fe3+易水解，故溶液应保持一定的pH，防止Fe3+水解。(4)在过程④
后溶液中存在大量的Fe3+、NH+、SO2-，从溶液中提取晶体的操作有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、
4 4
1.5×18
干燥等。(5)硫酸铁铵[NH Fe(SO )·xHO]晶体失去1.5个结晶水，失重5.6%，可知
4 4 2 2 266+18x
×100%=5.6%，解得x=12，硫酸铁铵晶体的化学式为NH Fe(SO )·12HO。
4 4 2 2
【答案】(1)碱煮水洗
(2)加快反应 热水浴 C
(3)将Fe2+全部氧化为Fe3+；不引入杂质 防止Fe3+水解
(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
(5)NH Fe(SO )·12HO
4 4 2 2
【变式探究】（2018·北京卷）实验小组制备高铁酸钾（KFeO）并探究其性质。
2 4
资料：KFeO 为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O，在
2 4 2
碱性溶液中较稳定。
（1）制备KFeO（夹持装置略）
2 4
①A为氯气发生装置。A中反应方程式是________________（锰被还原为Mn2+）。
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl 发生的反应有3Cl+2Fe(OH) +10KOH===2KFeO+6KCl+8H O，
2 2 3 2 4 2
另外还有________________。（2）探究KFeO 的性质
2 4
①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl。为证明是否
2
KFeO 氧化了Cl－而产生Cl，设计以下方案：
2 4 2
方案Ⅰ 取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色。
用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将KFeO 溶出，得到紫色溶液
方案Ⅱ 2 4
b。取少量b，滴加盐酸，有Cl 产生。
2
Ⅰ．由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有______离子，但该离子的产生不能判断一定是KFeO 将Cl－氧
2 4
化，还可能由________________产生（用方程式表示）。
Ⅱ．方案Ⅱ可证明KFeO 氧化了Cl－。用KOH溶液洗涤的目的是________________。
2 4
②根据KFeO 的制备实验得出：氧化性Cl________ （填“＞”或“＜”），而方案Ⅱ实验表
2 4 2 FeO2−
4
明，Cl 和 的氧化性强弱关系相反，原因是________________。
2 FeO2−
4
③资料表明，酸性溶液中的氧化性 ＞ ，验证实验如下：将溶液b滴入MnSO 和足量HSO
FeO2− MnO− 4 2 4
4 4
的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色，该现象能否证明氧化性 ＞ 。若能，请说明理由；若不
FeO2− MnO−
4 4
能，进一步设计实验方案。理由或方案：________________。
【解析】（1）①A为氯气发生装置，KMnO 与浓盐酸反应时，锰被还原为Mn2+，浓盐酸被氧化成
4
Cl，KMnO 与浓盐酸反应生成KCl、MnCl 、Cl 和HO，根据得失电子守恒和原子守恒，反应的化学方程
2 4 2 2 2
式为2KMnO +16HCl（浓）=2KCl+2MnCl +5Cl↑+8H O，离子方程式2MnO -+10Cl-+16H+=2Mn2+
4 2 2 2 4
+5Cl↑+8H O。
2 2
②由于盐酸具有挥发性，所得Cl 中混有HCl和HO（g），HCl会消耗Fe（OH）、KOH，用饱和食
2 2 3
盐水除去HCl，除杂装置B为 。
③ C中Cl 发生的反应有3Cl+2Fe（OH）+10KOH=2K FeO+6KCl+8H O，还有Cl 与KOH的反应，
2 2 3 2 4 2 2
Cl 与KOH反应的化学方程式为Cl+2KOH=KCl+KClO+H O，反应的离子方程式为Cl+2OH-=Cl-+ClO-
2 2 2 2
+H O。
2（2）①根据上述制备反应，C的紫色溶液中含有KFeO、KCl，还可能含有KClO等。
2 4
I.方案I加入KSCN溶液，溶液变红说明a中含Fe3+。但Fe3+的产生不能判断KFeO 与Cl-发生了反
2 4
应，根据题意KFeO 在酸性或中性溶液中快速产生O，自身被还原成Fe3+，根据得失电子守恒、原子守恒
2 4 2
和电荷守恒，可能的反应为4FeO2-+20H+=3O ↑+4Fe3++10H O。
4 2 2
II.产生Cl 还可能是ClO-+Cl-+2H+=Cl↑+H O，即KClO的存在干扰判断；KFeO 微溶于KOH溶液，用
2 2 2 2 4
KOH溶液洗涤的目的是除去KClO、排除ClO-的干扰，同时保持KFeO 稳定存在。
2 4
②制备KFeO 的原理为3Cl+2Fe（OH）+10KOH=2K FeO+6KCl+8H O，在该反应中Cl元素的化合
2 4 2 3 2 4 2
价由0价降至-1价，Cl 是氧化剂，Fe元素的化合价由+3价升至+6价，Fe（OH） 是还原剂，KFeO 为氧
2 3 2 4
化产物，根据同一反应中，氧化性：氧化剂>氧化产物，得出氧化性Cl>FeO2-；方案II的反应为2FeO2-
2 4 4
+6Cl-+16H+=2Fe3++3Cl↑+8H O，实验表明，Cl 和FeO2-氧化性强弱关系相反；对比两个反应的条件，制备
2 2 2 4
KFeO 在碱性条件下，方案II在酸性条件下；说明溶液的酸碱性的不同影响物质氧化性的强弱。
2 4
③该小题为开放性试题。若能，根据题意KFeO 在足量HSO 溶液中会转化为Fe3+和O，最后溶液中
2 4 2 4 2
不存在FeO2-，溶液振荡后呈浅紫色一定是MnO -的颜色，说明FeO2-将Mn2+氧化成MnO -，所以该实验方
4 4 4 4
案能证明氧化性FeO2->MnO -。（或不能，因为溶液b呈紫色，溶液b滴入MnSO 和HSO 的混合溶液
4 4 4 2 4
中，c（FeO2-）变小，溶液的紫色也会变浅；则设计一个空白对比的实验方案，方案为：向紫色溶液b中
4
滴加过量稀HSO ，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色）。
2 4
【答案 (1)2KMnO+16HCl==2MnCl +2KCl +5Cl ↑+8H O
4 2 2 2
Cl +2OH−==Cl−+ClO−+H O （2）Ⅰ. Fe3+ 4FeO2−+20H+==4Fe3++3O ↑+10H O Ⅱ．排除ClO−的
2 2 4 2 2
干扰 > 溶液的酸碱性不同 若能，理由：FeO2−在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O，溶液
4 2
浅紫色一定是MnO −的颜色（若不能，方案：向紫色溶液b中滴加过量稀HSO ，观察溶液紫色快速褪去
4 2 4
还是显浅紫色）
高频考点四 氢氧化亚铁制备方法的实验创新改进
例4.下列各图示中能较长时间看到Fe（OH） 白色沉淀的是 （填序号）。
2【答案】①②③⑤
【解析】Fe（OH） 在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe（OH），即发生反应：4Fe（OH）＋O＋
2 3 2 2
2HO===4Fe（OH）。因此要较长时间看到Fe（OH） 白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①②原
2 3 2
理一样，都是先用铁与稀硫酸反应产生的氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe（OH） 处在氢气的保
2
护中；③的原理为铁做阳极产生Fe2＋，与阴极产生的OH－结合生成Fe（OH），且液面用汽油保护，能防
2
止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于空气中的氧气能迅速将Fe（OH） 氧化，因而不能较
2
长时间看到白色沉淀。
【方法技巧】制备Fe（OH） 常用的三种方法
2
（1）有机层覆盖法
将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油（不能用CCl ），以防止
4
空气与Fe（OH） 接触发生反应，如图1所示。
2
（2）还原性气体保护法
用H 将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可较长时间观察到白色沉淀，如图
2
2所示。（3）电解法
用铁做阳极，电解NaCl（或NaOH）溶液，并在液面上覆盖苯（或煤油），如图3所示。
另外，反应液要现用现配，且配制亚铁盐溶液和碱溶液所用的蒸馏水都需要加热煮沸除氧。
【变式探究】如图所示，此装置可用来制取和观察Fe（OH） 在空气中被氧化的颜色变化。实验时必
2
须使用铁屑和6mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：
（1）B中盛有一定量的NaOH溶液，A中烧瓶内应预先加入的药品是 。A中反应的离子方程
式是_________________________________________________________________________________。
（2）实验开始时先将止水夹a （填“打开”或“关闭”）。
（3）简述生成Fe（OH） 的操作过程：___________________________________________________。
2
（4）实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B中发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
【解析】Fe＋2H＋===Fe2＋＋H↑，产生的H 将Fe2＋压入B中，发生反应：Fe2＋＋2OH－==Fe(OH) ↓；
2 2 2
Fe(OH) 在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH) ，即发生反应：4Fe(OH) ＋O＋2HO=4Fe(OH) 。
2 3 2 2 2 3
【答案】（1）铁屑 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H↑
2
（2）打开
（3）待A装置反应一段时间后关闭止水夹a，产生的H 将FeSO 溶液压入B中进行反应
2 4
（4）4Fe（OH）＋O＋2HO===4Fe（OH）
2 2 2 3
高频考点五 考查Fe2＋、Fe3＋ 检验与计算
例5.向含有1 mol HNO 和1 mol H SO 的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子a、b与
3 2 4
所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是( )A．a表示Fe3＋的关系曲线
B．n＝0.75
1
C．P点时，n(Fe2＋)＝0.562 5 mol
D．向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解12.2 g
【答案】CD
【解析】该反应可以看作两步：①Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2HO，NO过量，H＋不足；②2Fe3
2
＋＋Fe===3Fe2＋。a表示Fe3＋的关系曲线，A正确；溶液中共有3 mol H＋参加反应，消耗铁为 0.75 mol，B
正确；P点n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，二者均为0.45 mol，C错误；P点剩余0.45 mol Fe3＋，消耗0.225 mol铜，质
量为14.4 g，D错误。
【举一反三】某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol/L 的溶液。在FeCl 溶液中需加入少量铁
2
屑，其目的是___________________________________________。
(2)甲组同学取2 mL FeCl 溶液，加入几滴氯水，再加入1滴 KSCN溶液，溶液变红，说明Cl 可将Fe2
2 2
＋氧化。FeCl 溶液与氯水反应的离子方程式为_____________________。
2
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl 溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下
2
依 次 加 入 几 滴 氯 水 和 1 滴 KSCN 溶 液 ， 溶 液 变 红 ， 煤 油 的 作 用 是
_____________________________________。
(4)丙组同学取10 mL 0.1 mol/L KI溶液，加入6 mL 0.1 mol/L FeCl 溶液混合。分别取2 mL此溶液于3
3
支试管中进行如下实验：
①第一支试管中加入1 mL CCl 充分振荡、静置，CCl 层显紫色；
4 4
②第二支试管中加入1滴K[Fe(CN) ] 溶液，生成蓝色沉淀；
3 6
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。
实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有
______(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为____________________。
【解析】(1)Fe2＋具有还原性，FeCl 溶液易被氧化而变质，配制FeCl 溶液时加入少量铁屑，目的是防
2 2
止Fe2＋被氧化。(2)溶液变红，说明有Fe3＋生成，则FeCl 溶液与氯水反应生成FeCl ，离子方程式为2Fe2＋
2 3＋Cl===2Fe3＋＋2Cl－。(3)甲组实验中，FeCl 易被空气中的O 氧化生成FeCl ，因此实验不够严谨。加入
2 2 2 3
煤油，煤油的密度比水小，可以起到隔绝空气的作用，从而排除氧气对实验的影响。(4)实验②中
K[Fe(CN) ]溶液的作用是检验Fe2＋。根据实验①，CCl 层显紫色，说明有I 生成，根据实验②，生成蓝色
3 6 4 2
沉淀，说明有Fe2＋生成，根据实验③，溶液变红，说明有Fe3＋剩余，在I－过量的情况下，溶液中仍含有
Fe3＋，由此可以证明该反应为可逆反应。
【答案】(1)防止Fe2＋被氧化
(2)2Fe2＋＋Cl===2Fe3＋＋2Cl－
2
(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
(4)Fe2＋ Fe3＋ 可逆反应
【方法技巧】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（新制氯水可以氧化SCN－）。
（2）当溶液浓度较稀时，利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2＋和Fe3＋的存在。
（3）Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO 溶液检验Fe2＋（Cl－能还原酸性KMnO ，有干
4 4
扰）。
（4）检验Fe2＋、Fe3＋的其他方法
①检验Fe2＋最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾K[Fe（CN）]。
3 6
②检验Fe3＋也可用苯酚（C HOH），在FeCl 溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。
6 5 3
【变式探究】要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作时，最佳顺序为( )
①加入足量氯水 ②加入足量酸性KMnO 溶液 ③加入少量NH SCN溶液
4 4
A．①③ B．③②
C．③① D．①②③
【答案】C
【解析】在该溶液中先加入少量NH SCN溶液，溶液不变红色，证明无Fe3＋存在，再加入氯水，将
4
Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液变为红色。KMnO 溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不能用酸性KMnO
4 4
溶液代替氯水检验。
高频考点六 铁及其化合物的转化
例6.（2021·广东高考真题）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． 可与 反应生成
B． 既可被氧化，也可被还原
C．可将 加入浓碱液中制得 的胶体
D．可存在 的循环转化关系
【答案】C
【解析】图中所示铁元素不同化合价的物质：a为Fe，b为FeCl 、FeSO 、Fe(NO ) 等Fe(II)的盐类物
2 4 3 2
质，c为Fe(OH) ，e为FeCl 、Fe (SO )、Fe(NO ) 等Fe(III)的盐类物质，d为Fe(OH) 。Fe与Fe(III)的盐类
2 3 2 4 3 3 3 3
物质可发生反应生成Fe(II)的盐类物质，如Fe+2FeCl =3FeCl ，故A不选；Fe(II)为铁元素的中间价态，既
3 2
有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，故B不选；Fe(III)的盐类物质与浓碱液反应生成
Fe(OH) 沉淀，制备Fe(OH) 胶体操作为：向沸水中滴加饱和FeCl 溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止
3 3 3
加热，故C选； 转化如
，故D不选；综上所述，答案为C。
【举一反三】（2018·高考全国卷Ⅰ）磷酸亚铁锂（LiFePO ）电池是新能源汽车的动力电池之一。采
4
用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如图所示：
下列叙述错误的是（ ）
A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
B.从“正极片”中可回收的金属元素Al、Fe、Li
C.“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋
D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
【答案】D
【解析】废旧电池中含有的金属、电解质溶液会对水体和土壤等造成污染，处理废旧电池有利于资源再利用，同时能够降低环境污染，保护环境，A项正确；从流程图看出，正极材料涉及了铝、铁、锂等金
属，B项正确；因流程中加入的有HNO，故在含Li、P、Fe等滤液中加碱液，发生“沉淀”反应的金属离
3
子为Fe3＋，C项正确；因为锂及其化合物的性质与镁相似，由硫酸镁易溶于水推知，硫酸锂易溶于水，由
碳酸镁微溶于水推知，碳酸锂微溶于水，所以不能用硫酸钠代替碳酸钠，D项错误。
【变式探究】（2019·全国卷Ⅰ）硫酸铁铵[NH Fe（SO ）·xHO]是一种重要铁盐。为充分利用资源，
4 4 2 2
变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：
回答下列问题：
（1）步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是 。
（2）步骤②需要加热的目的是 ，温度保持80～95℃，采用的合适加热方式是
。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为 （填标号）。
（3）步骤③中选用足量的HO，理由是______________________________________
2 2
________________________________________________________________________。
分批加入HO，同时为了 ，溶液要保持pH小于0.5。
2 2
（4）步骤⑤的具体实验操作有______________________________________________，
经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
（5）采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150℃时失掉1.5个结晶
水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 。
【解析】（1）除去铁屑表面油污的方法是用热纯碱溶液清洗铁屑，再用水洗。（2）铁与稀硫酸反应
时加热，可提高反应速率。温度低于水的沸点，可以用热水浴加热，受热均匀且便于控制。含少量硫化物
的铁屑与稀硫酸反应有硫化氢生成。氢气不与碱溶液反应，而硫化氢能与碱溶液反应，硫化氢在水中溶解
度小，故氢气中混有的硫化氢用烧碱溶液除去，又因为硫化氢与碱反应较快，容易引起倒吸，C装置倒置
漏斗能防倒吸。故宜选择C装置吸收硫化氢。（3）铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，加入足量双氧
水的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，发生反应为2Fe2＋＋HO＋2H＋===2Fe3＋＋2HO，从生成物看，又不
2 2 2
引入杂质。铁离子对双氧水分解起催化作用，分批加入双氧水，避免反应过快、放出热量较多，减少双氧
水分解，以免造成氧化剂损失；铁离子易水解，保持溶液呈强酸性，避免铁离子发生水解反应生成氢氧化铁。（4）步骤⑤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体，故实验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）。
（5）失重5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为NH Fe（SO ）·xHO，由题意知＝，解得x＝12。
4 4 2 2
【答案】（1）碱煮水洗
（2）加快反应 热水浴 C
（3）将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入杂质 防止Fe3＋水解
（4）加热浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）
（5）NH Fe（SO ）·12H O
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