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专题（4）铁三角的转化
重难点 题型 分值
1. Fe、Fe2+和Fe3+之间相互转化
重点
2. Fe2+和Fe3+的检验方法
选择与填空 6-8分
难点 Fe、Fe2+和Fe3+之间相互转化
核心知识点一：
一、“铁三角”
1. Fe、Fe2+和Fe3+之间相互转化
从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知：Fe只有还原性，Fe3+通常只有氧化性，Fe2+既具有氧化
性又具有还原性。上述微粒通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不
同价态的铁相互转化，如下图（常称为铁三角）：
（1）Fe→Fe2+或Fe3+
①与弱氧化剂反应生成Fe2+
与S、Fe3+、Cu2+、H+等弱氧化剂反应生成+2价的铁，例如：
Fe+2Fe3+=3 Fe2+
Fe+ Cu2+= Cu+ Fe2+
第1页Fe+2 H+= Fe2++ H ↑
2
②与强氧化剂反应生成Fe3+
与Cl、Br 、HNO（浓、稀）等强氧化剂反应生成+3价的铁，例如：
2 2 3
2Fe+3Cl 2FeCl
2 3
Fe+4HNO （稀）=Fe（NO ）+NO↑+2HO
3 3 3 2
（2）Fe2+→Fe3+或Fe
①与氧化剂反应生成Fe3+
与Cl、HNO（浓、稀）等强氧化剂反应生成+3价的铁，例如：
2 3
2Fe2++Cl=2Fe3++2Cl-
2
②与还原剂反应生成Fe
与C、Al、Zn、CO、S2-等还原剂反应生成铁单质，例如：
Fe2++ Zn= Zn2+ + Fe
（3）Fe3+→Fe或Fe2+
①与还原剂反应生成Fe
与C、Al、CO等还原剂反应生成铁单质，例如：
Fe O+3CO 2Fe+3CO
2 3 2
②与还原剂反应生成Fe2+
与Fe、Cu、I-、S2-等还原剂反应生成Fe2+，例如：
2Fe3++ Cu= 2Fe2+ + Cu2+
注意：Fe3+、Fe2+、Fe的相互转化，可以应用于试剂的保存、配制和除杂，如配制硫酸
亚铁溶液时加入少量的铁粉以防止Fe2+被氧化。
2. “铁三角”的应用：
（1）判断离子共存：Fe2+与（H+）、ClO−、（H+），Fe3+与S2−、I−、HS−、在溶液中因
发生氧化还原反应而不能大量共存。
（2）除杂方法（括号内为杂质）：Fe2+（Fe3+）：加过量铁粉，过滤；FeCl
3
（FeCl ）：加氯水或HO；FeCl （CuCl ）：加过量铁粉，过滤；Fe（Al）、Fe O
2 2 2 2 2 2 3
（Al O、SiO）：加过量强碱溶液，过滤；
2 3 2
（3）盐溶液的保存：亚铁盐溶液——加入少量铁屑以防止Fe2+被氧化。铁盐溶液——
加入少量相应的酸溶液以防止Fe3+水解。
核心知识点二：
二、Fe2+和Fe3+的检验方法
1. 直接观察颜色
第2页Fe2+的溶液→浅绿色； Fe3+的溶液→棕黄色
2. 用KSCN溶液和氯水
（1）流程
Fe2+：加入KSCN溶液，无明显现象，加入氯水，溶液变为红色。
Fe3+：加入KSCN溶液，溶液变为红色。
（2）有关离子方程式
Fe3++3SCN- =Fe（SCN）（红色）
3
2Fe2++Cl=2Fe3++2Cl-
2
3. 用NaOH溶液
（1）流程
Fe2+：加入氢氧化钠溶液，先生成白色沉淀，变为灰绿色，变为红褐色沉淀。
Fe3+：加入氢氧化钠溶液，生成红褐色沉淀。
（2）有关离子方程式
Fe3++3OH-= Fe（OH）↓（红褐色沉淀）
3
Fe2++2OH-= Fe（OH）↓（白色沉淀）
2
Fe（OH）+O +2H O=4 Fe（OH）
2 2 2 3
4. 利用Fe3+的氧化性
（1）Fe2+的溶液+ Cu片→无明显现象；
Fe3+的溶液+ Cu片→Cu片溶解，溶液变成蓝绿色；
有关离子方程式： 2Fe3++ Cu= 2Fe2+ + Cu2+。
（2）Fe2+的溶液+淀粉碘化钾试纸→试纸不变色；
Fe3+的溶液+淀粉碘化钾试纸→试纸变蓝；
有关离子方程式：2Fe3++ I-= 2Fe2+ + I
2
5. 利用Fe2+的还原性
（1）Fe2+的溶液+ 酸性KMnO 溶液→溶液紫红色褪去
4
Fe3+的溶液+酸性KMnO 溶液→溶液不变色
4
（2）Fe2+的溶液+ 氯水→溶液为棕黄色
Fe3+的溶液+氯水→无明显现象
离子方程式：2Fe2++Cl=2Fe3++2Cl-
2
注意：以上方法中以KSCN溶液鉴别最常用
6. 利用Fe2+与K[Fe（CN）]反应
3 6
（1）Fe2+与K[Fe（CN）]反应生成蓝色沉淀。
3 6
（2）Fe3+与K[Fe（CN）]不反应。
3 6
第3页核心知识点一：
1. 下列能大量共存于溶液中的一组离子是（ ）
A. Fe3+、K+、SCN-、SO 2-
4
B. Fe3+、Fe2+、H+、S2-
C. Mg2+、Fe2+、OH-、NO -
3
D. Na+、Fe3+、NO -、Cl-
3
【答案】D
【解析】Fe3+与SCN-发生反应，不能大量共存的，A项错误；Fe3+、Fe2+、与S2-均发生
反应，不能大量共存，B项错误；Mg2+、Fe2+和OH-反应生成沉淀，不能大量共存，C项错
误。
【考点】离子共存
2. 要除去FeCl 溶液中的少量FeCl 可行的办法（ ）
2 3
A. 滴入KSCN溶液
B. 通入Cl
2
C. 加入铜粉
D. 加入铁粉
【答案】D
【解析】滴入KSCN溶液，不能除去Fe3+，且引入了K+、SCN-等，A项错误；通入氯
气，发生反应2Fe2++Cl=2Fe3++2Cl-，不能除去Fe3+，B项错误；加入铜粉，发生反应
2
Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，可以除去Fe3+，但引入了Cu2+，C项错误；加入铁粉，发生反应
Fe+2Fe3+=3Fe2+，可以除去Fe3+，且没有引入新杂质，D项正确。
已知A为淡黄色固体，T、R为两种常见的用途很广的金属单质，D是具有磁性的黑色
晶体，C是无色无味的气体，H是白色沉淀，且在潮湿空气中迅速变为灰绿色，最终变为
红褐色固体．
第4页（1）写出下列物质的化学式：
A： D： R： ．
（2）按要求写下列反应方程式：
H在潮湿空气中变成M的化学方程式： ；
D与盐酸反应的离子方程式： 。
（3）检验气体C的方法： 。
【答案】（1）NaO；Fe O；Al；
2 2 3 4
4Fe（OH）+O +2H O=4 Fe（OH）；Fe O+8H+=Fe2++2Fe3++4H O；
2 2 2 3 3 4 2
用带火星的木条伸入试管口，若带火星的木条复燃，说明有氧气生成。
【解析】A为淡黄色固体，且A能和水反应生成无色无味气体C，则A是NaO，C是
2 2
O、B是NaOH；D是具有磁性的黑色晶体，则D是Fe O，金属T在氧气中燃烧生成四氧
2 3 4
化三铁，则T是Fe，四氧化三铁与足量的盐酸、足量的Fe反应得到E，E与B（NaOH）
反应得到白色沉淀H，则E为FeCl ，H是Fe（OH），H在潮湿的空气中得到M为Fe
2 2
（OH），M与HCl反应生成W是FeCl ，金属R和氧气反应生成氧化物Q，R与Q都能
3 3
和NaOH溶液反应生成N，则R是Al、Q是Al O、N是NaAlO 。
2 3 2
（1）通过以上分析知，A是NaO，D是Fe O，R是Al
2 2 3 4
（2）H在潮湿空气中变成M的化学方程式：4Fe（OH）+O +2H O=4 Fe（OH），D
2 2 2 3
与盐酸反应的离子方程式：Fe O+8H+=Fe2++2Fe3++4H O，
3 4 2
（3）检验气体C（氧气）的方法：用带火星的木条伸入试管口，若带火星的木条复燃，
说明有氧气生成。
【考点】物质的转化
核心知识点二：
证明某溶液中含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法（ ）
①先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色；②先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴
第5页加氯水后显红色；③滴加NaOH溶液，先产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最后呈红
褐色；④滴加KSCN溶液，不显红色
A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④
【答案】B
【解析】先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色，只能证明加氯水后的溶液中含有
Fe3+，无法确定加氯水前的溶液中是否含有Fe2+、Fe3+，①不正确；先滴加KSCN溶液，不
显红色，证明不含有Fe3+，再滴加氯水后显红色，证明滴加氯水前的溶液中含有Fe2+，②
正确；滴加NaOH溶液，产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最后呈红褐色，这是
Fe2+的特征反应现象，能证明原溶液中含有Fe2+而不含有Fe3+，③正确；滴加KSCN溶液，
不显红色，只能证明原溶液中不含有Fe3+，不能证明含有Fe2+，④不正确
为了检验某未知溶液中是否含有Fe2+，一位同学设计了以下实验方案：向一支装有该
未知溶液的试管中先通入Cl，再滴加KSCN溶液，溶液呈红色，证明该未知溶液中含有
2
Fe2+。回答以下问题：
（1）你认为此方案是否合理 （填“合理”或“不合理”），若不合理，
—————————
要检验Fe2+应如何操作 （若填“合理”，则此空可
——————————————————————————————
不答）。
（2）现向一支装有FeCl 溶液的试管中滴加NaOH溶液，可观察到的现象是
2
，有关反应的化学方程式为 。
———————————————————————— —————————
（3）实验室在保存FeCl 溶液时为了防止FeCl 变质，常向其中加入铁粉，其原因是
2 2
（用离子方程式表示）。
———————
【答案】（1）不合理 先滴加KSCN溶液，无明显现象，再通入Cl，溶液变红色，
2
则原未知溶液中含有Fe2+ （2）出现白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色
FeCl +2NaOH=Fe（OH）↓+2NaCl 4Fe（OH）+O +2H O=4Fe（OH）
2 2 2 2 2 3
（3）2Fe3+ +Fe=3Fe2+
【解析】（1）若先向溶液中通入Cl，再滴加KSCN溶液，溶液呈红色，说明通入Cl
2 2
后的溶液中含有Fe3+，不能证明原未知溶液中含有Fe2+，若为含Fe3+不含Fe2+的溶液，现象
与上述实验完全相同，故应先滴加KSCN，若无明显的现象，再通入Cl，溶液变红色，证
2
明原未知溶液中含有Fe2+。（2）向FeCl 溶液中滴加NaOH溶液，生成Fe（OH） 白色絮
2 2
状沉淀，因Fe（OH） 易被溶解在溶液中的O 氧化为Fe（OH），故生成物会迅速变为灰
2 2 3
绿色，最终变为红褐色的Fe（OH）。
3
【考点】铁盐、亚铁盐的转化
第6页（答题时间：25分钟）
一、选择题
1. 下列除杂的操作不正确的是
A. MgCl 溶液中混有少量FeCl ：加入足量镁充分反应后过滤
2 3
B. FeCl 溶液中混有少量FeCl ：加入过量铁粉充分反应后过滤
2 3
C. CuCl 溶液中混有少量FeCl ：加入足量锌粉充分反应后过滤
2 3
D. CaCl 溶液中混有少量FeCl ：先加入HO 将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CaCO 充分
2 2 2 2 3
反应后过滤
2. 硫酸亚铁易被氧化而变质。为检验某补血剂中硫酸亚铁是否变质，可向该补血剂配成
的溶液中加入
A. 硝酸和硝酸银溶液 B. 盐酸酸化的BaCl 溶液
2
C. KSCN溶液 D. 硝酸酸化的Ba（NO ）
3 2
3. 铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空
气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是
A. Fe（OH） Fe O B. Fe（OH） Fe O
3 2 3 2 2 3
C. Fe（OH） Fe（OH） D. Fe（OH） Fe O
2 3 2 3 4
4. 将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol·L－1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是
A. 铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本保持不变
B. Fe2＋和Fe3＋物质的量之比为5∶1
C. 往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色
D. 氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶5
5. A、B、C三种物质中均含有同一种元素M，它们之间有如图所示的转化关系。A为一
种金属单质，其产量直接关系国民经济命脉。反应①②③均为化合反应，反应④为置换反
应。下列有关说法不正确的是
A. ①中所加试剂可能是氯气
B. ③中需要加具有氧化性的试剂
C. A与稀硝酸反应一定能实现元素M在①中发生的价态变化
D. 元素M在②中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现
第7页二、填空题
6. 将FeCl 、CuCl 混合溶液加入一定质量的铁粉中充分反应，所加混合溶液的体积与反
3 2
应后剩余固体质量如图所示。已知原混合溶液中Cu2＋浓度为0.140 mol·L－1，经检测M点
时溶液中无Cu2＋。
求：（1）c（FeCl ）＝______mol·L－1。
3
（2）铁粉的质量为____g。
7. 无水FeCl 呈棕红色，极易潮解，100 ℃左右时升华，工业上常用作有机合成催化剂。
3
实验室可用下列装置（夹持仪器略去）制备并收集无水FeCl 。
3
（1）装置A中反应的离子方程式为________________。
（2）装置C中所加的试剂为____________。
（3）导管b的作用为___________；装置G的作用为________。
（4）实验时应先点燃A处的酒精灯，反应一会儿后，再点燃D处的酒精灯，是因为
_____。
（5）为检验所得产品为FeCl ，可进行如下实验：取E中收集的产物少许，加水溶解，
3
向所得溶液中加入____________，___________（填试剂和现象）。
第8页1. 【答案】C
【解析】FeCl 溶液中存在水解平衡：FeCl ＋3HO Fe（OH）＋3HCl，加入Mg
3 3 2 3
与H＋反应，平衡右移，使Fe3＋转化成Fe（OH） 而除去，A正确；加入过量铁粉，FeCl
3 3
与Fe反应生成FeCl 而达到除杂的目的，B正确；C项中加入足量锌粉，Cu2＋、Fe3＋均与
2
Zn反应，不符合除杂要求，错误；先用HO 将Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl 的水解，加
2 2 3
入CaCO 与H＋反应将Fe3＋转化成Fe（OH） 而除去，D正确。
3 3
2. 【答案】C
【解析】A选项 硝酸和硝酸银溶液，通常用于检验Cl-的存在；B. 盐酸酸化的BaCl
2
溶液，通常用于检验SO 2-的存在；C. KSCN溶液，通常用于检验Fe3+的存在，符合题意；
4
D. 硝酸酸化的Ba（NO ） 可用于检验不含SO 2-的溶液中SO 2-的存在。
3 2 3 4
3. 【答案】B
【解析】铁与稀硫酸反应生成FeSO ，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe（OH），
4 2
在空气中加热Fe（OH），铁元素被氧化为＋3价，最后所得红棕色残渣为Fe O。
2 2 3
4. 【答案】C
将1.12g铁粉加入到25mL2mol·L-1的氯化铁溶液中，铁粉的物质的量n=
，氯化铁的物质的量n=c×V=2mol·L-1×0.025L=0.05mol，铁粉与氯
化铁的离子反应方程式为：Fe+2Fe3+=3Fe2+，根据反应的物质的量之比等于计量数之比知，
0.02mol铁粉完全反应需要0.04mol氯化铁，所以氯化铁剩余0.01mol，生成的Fe2+的物质的
量为0.06mol。
A. 氯化铁剩余了0.01mol，铁完全反应，故A错误；
B. Fe2+的物质的量为0.06mol，氯化铁的物质的量为0.01mol，所以Fe2+和Fe3+的物质的
量之比为6：1，故B错误；
C. 由于氯化铁剩余，向溶液中滴入无色KSCN溶液，显血红色，故C正确；
D. 氧化产物与还原产物的物质的量之比是1：2，故D错误；答案选C。
5. 【答案】C
【解析】根据转化关系可确定A为变价金属，应为Fe，反应①加入氯气能实现，B为
FeCl ，C为FeCl ，A项正确；反应③中铁元素由+2价升高到+3价，需要加具有氧化性的
3 2
试剂，B项正确；过量的铁与稀硝酸反应时，生成硝酸亚铁，C项错误；Fe3+能将I−氧化成
I，自身被还原成Fe2+，D项正确。
2
考点：铁及其化合物的转化
6. 【答案】0.04 8.96
【解析】根据上述分析可知：
第9页（1）1L溶液内氯化铜的物质的量为0.140 mol，设铁离子的物质的量为x mol，则
（0.140+0.5x）mol 56g/mol=0.140 64g/mol，解得x=0.04，则c（FeCl ）＝
3
=0.04 mol·L－1，故答案为：0.04；
（2）加入8.0 L溶液时固体全部溶解，说明铁只与铁离子反应，则铁离子的物质的量
为0.04 mol·L－1 8.0 L=0.32 mol，则根据2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋可知，铁的物质的量为
56g/mol=8.96 g，故答案为：8.96。
7. 【答案】MnO ＋4H＋＋2Cl－ Mn2＋＋Cl↑＋2HO 浓硫酸（或浓HSO ）
2 2 2 2 4
平衡压强（或使浓盐酸顺利流下） 吸收多余的Cl 排尽实验装置中的空气
2
KSCN溶液 溶液变红
【解析】（1）加热条件下，浓盐酸和二氧化锰反应生成氯化锰、氯气和水，反应的化
学方程式为：MnO ＋4H＋＋2Cl－ Mn2＋＋Cl↑＋2HO；
2 2 2
（2）氯气中有氯化氢和水杂质，为制备并收集无水FeCl ，B装置中装饱和食盐水，
3
除去氯气中的氯化氢， C装置中装浓硫酸干燥氯气，
（3）导管b的作用为平衡装置压强，是盐酸能顺利流下；装置G为尾气处理装置，未
反应的氯气有毒，不能排放到空气中，作用为吸收多余的Cl。
2
（4）实验时由于装置中有空气中的水蒸气，会与铁反应，也会使产物氯化铁潮解，导
致制备产品不纯，所以要先排除装置中的空气，因此实验时应先点燃A处的酒精灯，反应
一会儿后，排尽装置中的空气，再点燃D处的酒精灯。
（5）为检验所得产品为FeCl ，可进行如下实验：取E中收集的产物少许，加水溶解，
3
向所得溶液中加入KSCN溶液，溶液变红说明含有三价铁离子。
第10页
