第02 讲 铁及其重要化合物
目录
01
考情解码·命题预警
02 体系构建·思维可视...........................................................................................................................
03 核心突破·靶向攻坚...........................................................................................................................
考点一 铁及铁的氧化物和氢氧化物......................................................................................................
知识点1 铁的单质...............................................................................................................................................................
知识点2 铁的重要化合物.................................................................................................................................................
考向1 考查铁及其化合物的性质与应用......................................................................................................................
思维建模 基于物质类别和元素化合价,认识铁及其化合物的性质
考向2 考查铁的氢氧化物的制备................................................................................................................
思维建模 Fe(OH)2制备的三种思维方法
考点二 亚铁盐和铁盐、含铁物质的转化..........................................................................................
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”的转化关系及应用..........................................................................................................
考向1 考查Fe2+、Fe3+的检验及除杂..........................................................................................................
考向2 考查铁三角的
“
”
转化关系...................................................................................................................
思维建模 分析铁及其化合物的价态
“
-类别二维图的
”
3 个维度
考向3 铁及其化合物的转化关系及应用.......................................................................................................................
思维建模 铁及其化合物的转化关系及应用
04 真题溯源·考向感知............................................................................................................................
考点要求
考察形式
2025 年
2024 年
2023 年
铁及其重要化合
物的性质
选择题
非选择题
广东卷T1,2 分
山东卷T2,2 分
浙江6 月卷T3,3 分
亚铁盐和铁盐、
含铁物质的转化
选择题
非选择题
安徽卷T8 (D
项),2 分
河南卷T4,3 分
广西卷T1,3 分;
全国新课标卷T3 ,3
分;·广东卷T14,3 分;
安徽卷T4,3 分;浙江6
月卷T2,3 分
辽宁卷T4,3 分
北京卷T3,3 分;
浙江省1 月卷T16,3
分;江苏卷T11,3 分
考情分析:
1.从命题题型和内容上看,近三年高考试题,铁及其化合物所占分值相对较大,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。主要涉及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。考查形式集中在选择题题中对某一选项进行分析,简答、实验、推断、计算偶而也
会出现。
2.从命题思路上看,高考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。包括金属离子如Fe3+、Fe2+等的检验、金属及其化合物的化学方程式
的书写或正误判断、金属化合物性质的实验探究、用含多种金属元素的矿物制备某种金属化合物、有关
金属及其化合物的计算等。
预计2026 年会继续保持主要在选择题中呈现,应特别注意含铁物质在生活中的应用为背景,以物质的
制备、分离提纯流程为载体,与其他金属元素或非金属元素相结合,综合考查物质元素与化合物的性
质、实验操作等知识及学生分析、应用的能力,综合考查物质制备、转化、分离提纯等内容。
复习目标:
1.能列
、描述、辨
及其化合物重要的物理和化学性
及
象。
识铁
质
验
举
实
现
2.能根据
及其化合物的性
分析
室、生
、生活及
境中的某些常
,
明妥善保存、合理使
铁
质
验
实
产
环
见问题说
用化学品的常
方法。
见
3.能
明
及其化合物的
用
社会
展的价
、
境的影响。
铁
应
说
对
发
值对环
考点
一
铁及铁的氧化物
氢氧化物
和
派67
知识点1 铁的单质
1.在周期表的位置及自然界的存在
(1)周期表中的位置: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)自然界的存在: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.物理性质
颜色、状态
导电性、导热性
特性
熔点
银白色固体
良好
能被磁铁吸引
1 535 ℃
【易错提醒】
纯铁具有银白色金属光泽和良好的延展性,是电和热的良导体,具有能被磁体吸引的特性,纯铁有很强的
抗腐蚀能力。
3.化学性质
铁的原子结构示意图为
,最外层有2 个电子,在反应中易失去电子,故铁具有较强的还原性。
(1)与非金属单质反应:
非金属
反应条件
现象
化学方程式
O2
常温、潮
湿空气中
因发生吸氧腐蚀生成疏松的暗红色铁锈Fe2O3· xH
2O
—
点燃
剧烈燃烧,火星四射,放出大量的热,生成黑色固
体
3Fe
+
2O
2=====
Fe
3O4
S
加热
引发反应后停止加热,混合物保持红热,反应持续
进行,生成黑色固体
Fe
+
S ====
FeS
I2
加热
—
Fe
+
I 2====
Fe
I 2
Cl2
加热
反应剧烈,产生棕褐色的烟
2Fe
+
3Cl
2====
2FeCl
3
(2)铁与冷水、热水均不能发生反应,但在高温下能与水蒸气反应:3Fe
+
4H
2O(g)
=====
Fe
3O4+
4H
2。
(3)铁与氧化性较弱的氧化剂(如:盐酸、硫酸铜溶液等)反应,铁原子失去2 个电子生成+
2 价铁的化合
物;铁与氧化性较强的氧化剂(如:氯气、硝酸等)反应,铁原子则失去3 个电子生成+
3 价铁的化合物。
①与稀盐酸、稀硫酸等非氧化性酸发生置换反应:Fe
+
2H
+ ==
=Fe
2 + +
H 2↑。
②与强氧化性酸(浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸)反应
常温下
铁在浓H2SO4、浓HNO3中发生钝化,表面会生成一层致密的氧化膜,阻止
了内层铁的继续反应。
加热条件下
与浓硫酸:2Fe
+
6H
2SO4( 浓
) ====
Fe
2(SO4)3+
3SO
2↑ +
6H
2O。
与浓硝酸:Fe
+
6HNO
3( 浓
) ====
Fe(NO
3)3+
3NO
2↑ +
3H
2O。
与稀硝酸
Fe 与过量稀HNO3的反应:Fe
+
NO
+
4H
+ ==
=Fe
3 + +
NO↑
+
2H
2O。
Fe 与少量稀HNO3的反应:3Fe
+
2NO
+
8H
+ ==
=3Fe
2 + +
2NO↑
+
4H
2O。
(4)铁与某些盐溶液反应:
Fe 与FeCl3溶液的反应(离子方程式):Fe
+
2Fe
3 + ==
=3Fe
2 + 。
Fe 与CuSO4溶液反应(离子方程式):Fe
+
Cu
2 + ==
=Fe
2 + +
Cu
。
(5)利用铝热反应焊接无缝钢轨:2Al
+
Fe
2O3=====
2Fe
+
Al
2O3。
得分速记
Fe
①
与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3,而Fe 与盐酸反应生成FeCl2。
铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是
②
Fe2O3,而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
铁与一般氧化剂
③
(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe
2 + ,铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、
HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe
3 + 。
在电化学中铁作负极时电极反应式为
④
Fe
-
2e
- =Fe
2 + 。
4.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+O2=====CO2,CO2+
C =====
2CO
;
②铁的生成:Fe2O3+
3CO
=====
2Fe
+
3CO
2。
③炉渣的形成:CaCO3=====CaO+CO2↑、 CaO
+
SiO
2=====
CaSiO
3 。
知识点2 铁的重要化合物
1.铁的氧化物
(1)物理性质:
名称
氧化亚铁
氧化铁
四氧化三铁
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
铁红
磁性氧化铁
物质类别
碱性氧化物
碱性氧化物
复杂氧化物
颜色状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体(有磁性)
化合价
+2
+3
+2、+3
溶解性
都不溶于水,但都能溶于酸溶液
(2)化学性质:
①稳定性
a.FeO 不稳定,在空气中受热易被氧化为Fe3O4:6FeO
+
O 2====
2Fe
3O4
b.Fe2O3和Fe3O4很稳定
②与非氧化性酸(如:稀盐酸、稀硫酸)的反应
氧化亚铁和氧化铁属于碱性氧化物,与非强氧化性酸反应生成Fe2+和Fe3+
a.FeO 与盐酸反应:FeO
+
2 H Cl
==
= Fe
Cl
2+
H 2O
b.Fe2O3与盐酸反应:Fe2O3+
6 H Cl
==
=2FeCl
3+
3H
2O
c.Fe3O4与盐酸反应:Fe3O4+
8 H Cl
==
= Fe
Cl
2+
2FeCl
3+
4H
2O
③与氧化性酸(如:硝酸、浓硫酸)的反应
a.FeO 与稀硝酸反应:3FeO
+
10HNO
3==
= 3Fe(NO
3)3+
NO↑
+
5H
2O
b.Fe2O3与稀硝酸反应:Fe2O3+
6 HNO
3==
=2
Fe(NO
3)3+
3H
2O
c.Fe3O4与稀硝酸反应:3Fe3O4+
28HNO
3==
= 9Fe(NO
3)3+
NO↑
+
14H
2O
④与还原性酸(如:HI)的反应
a.FeO 与HI 反应:FeO
+
2HI
==
=FeI
2+
H 2O
b.Fe2O3与HI 反应:Fe2O3+
6HI
==
=2FeI
2+
I 2+
3H
2O
c.Fe3O4与HI 反应:Fe3O4+
8HI
==
=3FeI
2+
I 2+
4H
2O
2.铁的氢氧化物
名称
氢氧化亚铁
氢氧化铁
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色、态,水溶性
白色固体,难溶于水
红褐色固体,难溶于水
与非氧化性酸
(如:稀盐酸、稀
硫酸)的反应
Fe(OH)2+
2H
+ ==
=Fe
2 + +
2H
2O
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
与氧化性酸(如:
硝酸、浓硫酸)的
反应
3 Fe(OH)
2+
10HNO
3==
= 3Fe(NO
3)3+
NO↑
+
8 H 2O
Fe(OH)3+3HNO3===Fe(NO3)3+3H2O
与还原性酸(如:
HI)的反应
Fe(OH)2+2HI===FeI2+H2O
2Fe(OH)3+
6HI
==
=2FeI
2+
I 2+
6H
2O
受热分解
Fe(OH)2====FeO+H2O (隔绝空气生
2Fe(OH)3====
Fe
2O3+
3H
2O
成FeO,在空气中最终转化为Fe2O3:
4Fe(OH)2+
O 2====
2Fe
2O3+
4H
2O
稳定性
不稳定,易被空气中的氧气氧化,颜
色由白色→灰绿色→红褐色:
4Fe(OH)2+
O 2+
2H
2O ==
=4Fe(OH)
3
较稳定,在空气中久置会部分失水成
铁锈,受热易分解:
2Fe(OH)3====
Fe
2O3+
3H
2O
制取
新制FeSO4溶液与NaOH 溶液隔绝空
气反应:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
铁盐与可溶性碱反应:
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
二者的关系
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,反应方程式为:
4Fe(OH)2+
O 2+
2H
2O ==
=4Fe(OH)
3
得分速记
Fe(OH)
①
2与稀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。
离子方程式:3 Fe(OH)
2+
10H
+ + NO
= 3 Fe
3+ +
NO
↑ +
8H
2O。
Fe(OH)
②
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。
离子方程式:2 Fe(OH)
3+
6H
+ +2
I - = 2 Fe
2+ +
I 2+
6H
2O。
3.铁的氢氧化物的制备
(1)氢氧化铁的制备
实验原理
可溶性铁盐[FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3]与碱(强碱或弱碱)反应
实验装置
实验操作
** 错误的表达式 **将NaOH 溶液滴入FeCl3溶液中:Fe
3 + +
3OH
- ==
Fe(OH)3↓
** 错误的表达式 **将氨水滴入Fe2(SO4)3溶液中:Fe
3+ +
3NH
3·H2O ==
Fe(OH)3↓ +
3NH
4
+
实验现象
有红褐色沉淀生成
(2)氢氧化亚铁的制备
①有机化合物覆
盖层法
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CCl4),以
防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图所示
②还原性气体保
护法
用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与
NaOH 溶液混合,可长时间观察到白色沉淀,如
图所示
③电解法
用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液
面上覆盖苯或煤油,如图所示
得分速记
①制备Fe(OH)2成功的关键:溶液中不含O2等氧化性物质;制备过程中,保证生成的Fe(OH)2在密闭、隔
绝空气的体系中。
Fe
②
2+极易被氧化,所以FeSO4溶液要现用现配,并放入少量的铁粉以防止Fe2+被氧化成Fe3+。
为了防止
③
Fe2+被氧化,配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH 溶液要煮沸,尽可能除去O2。还可以向盛有
FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油、苯或其他密度小于水而不溶于水的有机物,以隔绝空气。
为了防止滴加
④
NaOH 溶液时带入空气,可将吸有NaOH 溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下,再挤出
NaOH 溶液,这样做的目的是防止生成的Fe(OH)2与空气中的氧气接触而被氧化。
考向1 考查铁及其重要化合物的性质及应用
例1 (2025·四川•押题卷)中国古代书籍文字中,诸多记载都能感受到化学学科的久远与魅力。下列有关
说法正确的是
A.硝石“强烧之,紫青烟起”,说明
可分解
B.“丹砂烧之成水银”,发生了置换反应
C.“慈石,色轻紫,可吸连针铁”,慈石的主要成分为
D.“自元时始创其法,用浓酒和糟入甑,蒸令气上”,“法”是指蒸馏
【答案】D
【解析】A.硝石(KNO3)灼烧时产生的“紫青烟”是钾元素的焰色反应,属于物理现象,并非KNO3分
解导致,A 错误;B.丹砂(HgS)受热分解生成水银(Hg)和硫(S),反应类型为分解反应,而非置换
反应,B 错误;C.Fe3O4具有磁性,慈石(磁石)的主要成分是Fe3O4,而不是Fe2O3,Fe2O3无磁性,C 错
误;D.用浓酒和糟入甑,蒸令气上描述的是通过加热使酒精汽化再冷凝收集的蒸馏法,符合蒸馏原理,
则“法”是指蒸馏,D 正确;故选D。
思维建模 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。
【变式训练1·变题型】 (2025·四川•三模)某小组为了探究紫红色K2FeO4与草酸反应的产物,设计实验如
下(夹持装置及尾气处理装置已略去):
按如图装置进行实验,观察到装置a 中剧烈反应,产生大量气泡和黑色固体,用带火星的木条放在e 管口
处,木条复燃;装置b 中澄清石灰水变浑浊。已知CaC2O4难溶于水。下列叙述正确的是
A.装置c 中的现象是溶液变蓝色
B.由装置b 中现象可推知,有CO2生成
C.由e 处现象可证明草酸被氧化
D.可用稀硝酸、KSCN 溶液确定装置a 中产生黑色固体的成分
【答案】A
【解析】a 中H2C2O4和K2FeO4发生氧化还原反应生成CO2、O2和黑色固体,CO2中混有挥发出来的H2C2O4
也可使b 中的澄清石灰水变浑浊,c 中O2和KI 反应生成I2和H2O,溶液变蓝色,d 中浓硫酸干燥O2,据此
解答。A.装置a 中产生氧气,装置c 中发生的反应为4H++O2+4I-=2I2+2H2O,溶液变蓝色,A 正确;C.草
酸会挥发,能与澄清石灰水产生CaC2O4沉淀,不能说明有CO2产生,B 错误;C.木条复燃,说明H2C2O4
和K2FeO4发生氧化还原反应生成了O2,不能说明H2C2O4中O 元素化合价上升,不能证明草酸被氧化,C
错误;D.硝酸会氧化亚铁离子,不能确定黑色固体中是否含+2 价、+3 价铁,D 错误;故选A。
【变式训练2·变考法】(2025·浙江宁波选考模拟预测)铁及其化合物的转化关系如图。NA为阿伏加德罗常数
的值,下列说法正确的是
A.FeCl3溶液中通入SO2可实现转化①,说明氧化性:Fe3+>SO2
B.转化②中每生成0.1 molFe3O4,转移的电子数为0.9NA
C.转化③中FeCl3和FeCl2的物质的量之比为1∶2
D.过量Fe 在氯气中燃烧生成FeCl2
【答案】A
【解析】Fe 与盐酸反应得到FeCl2,与Cl2反应得到FeCl3,FeCl2与FeCl3二者可以相互转化,二者的混合
物与NaOH 在一定条件下反应得到Fe3O4,Fe 与水蒸气或氧气反应也能得到Fe3O4。A 项,氧化剂的氧化性
大于还原剂的氧化性,FeCl3溶液中通入SO2可生成FeCl2,FeCl3为氧化剂,SO2为还原剂,说明氧化性:
Fe3+>SO2,A 正确;B 项,Fe 与O2或水蒸气反应生成Fe3O4,生成1molFe3O4转移8mol 电子,每生成0.1
molFe3O4,转移的电子数为0.8NA,B 错误;C 项,转化③的化学方程式为:2FeCl3+FeCl2+8NaOH
Fe3O4+8NaCl+4H2O,转化③中FeCl3和FeCl2的物质的量之比为2 1∶,C 错误;D 项,Fe 与Cl2反
应生成FeCl3,化学方程式为:2Fe+3Cl2====2FeCl3,无论Fe 过量还是少量,Fe 在氯气中燃烧都生成
FeCl3,D 错误;故选A。
【变式训练3·变载体】(2024·湖北省黄冈中学调研)在中学化学中经常提到的铁的氧化物有FeO、Fe2O3
和Fe3O4,在一定条件下它们之间可以相互转化,在超过1 400 ℃的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失
去氧,生成Fe3O4。下列说法错误的是
A.热稳定性:Fe3O4>Fe2O3
B.FeO 和Fe2O3都是碱性氧化物,都能与稀盐酸反应
C.Fe3O4为黑色固体,其中+2 价铁与+3 价铁的物质的量之比为1∶2
D.由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物中,铁元素与氧元素的质量比可能为7∶3
【答案】D
【解析】在超过1 400 ℃的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4,则热稳定性:Fe3O4>
Fe2O3,A 正确;Fe3O4为黑色固体,可以写成FeO·Fe2O3,则+2 价铁与+3 价铁的物质的量之比为1 2
∶
,C
正确;在FeO 中,铁元素与氧元素的质量比为7 2∶,在Fe2O3 中,铁元素与氧元素的质量比为7 3∶,则
FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物中,铁元素与氧元素的质量比可能在7 2∶和7 3∶之间,D 错误。
考向2 考查铁的氢氧化物的制备
例2 (2024·重庆市巴蜀中学月考)为了长时间观察到Fe(OH)2是一种白色固体,设计下列4 个实验,说
法不正确的是
A.实验 Ⅰ 先打开K,旋转活塞使稀硫酸滴入与铁反应产生氢气,排尽装置内的空气后关闭K
B.实验 Ⅱ 铁粉与滴入的稀硫酸反应产生的氢气可以排尽装置内的空气,再挤压长胶头滴管
C.4 个实验中,相对而言,实验 Ⅲ 看到白色沉淀时间较短
D.实验Ⅳ,FeSO4溶液上方的苯层可以隔绝空气,可以把苯换成四氯化碳
【答案】D
【解析】实验 Ⅰ 先打开K,旋转活塞使稀硫酸滴入与铁反应产生氢气,让铁与稀硫酸反应生成的氢气将
装置中空气排净,避免后来生成的Fe(OH)2被氧化,A 正确;实验 Ⅱ 铁粉与滴入的稀硫酸反应产生的氢气
可以排尽装置内的空气,再挤压长胶头滴管,生成Fe(OH)2白色沉淀,避免后来生成的Fe(OH)2被氧化,B
正确;空气中的氧气能进入 Ⅲ 的溶液中,4 个实验中,相对而言,实验 Ⅲ 看到白色沉淀时间较短,C
正确;四氯化碳的密度比水大,会在FeSO4溶液下方,不能隔绝空气,故不能把苯换成四氯化碳,D 错误。
思维建模 Fe(OH)2制备的三种思维方法
(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
CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图1 所示。
图1 图2 图3
(2)还原性气体保护法:用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH 溶液混合,这样可长时间观
察到白色沉淀,如图2 所示。
(3)电解法:用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆盖一层苯(或煤油),如图3 所示。
【变式训练1·变载体】实验室用FeCl2溶液和烧碱制备Fe(OH)2,为使生成的产物不被氧化,下列采取的措
施错误的是
A.配制FeCl2溶液和烧碱溶液所用的蒸馏水要煮沸
B.可在FeCl2溶液的上面加一层苯,以隔绝空气
C.向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,胶头滴管尖嘴不能伸入试管中
D.产生Fe(OH)2沉淀后,不能振荡试管
【答案】C
【解析】A 项,FeCl2溶液和烧碱溶液要现用现配,且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去氧气,确保Fe(OH)2
不被氧化,正确;B 项,苯浮在FeCl2溶液上面,可隔绝空气,正确;C 项,向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液
时,要将胶头滴管的尖嘴伸入FeCl2 溶液中,防止氢氧化钠溶液在滴入时溶有氧气,错误;D 项,产生
Fe(OH)2沉淀后,若振荡试管,会增大沉淀与空气接触的机会,使沉淀更易被氧化,正确。
【变式训练2·变考法】(2024·辽宁沈阳市郊联体联考)某化学兴趣小组的同学利用药品: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A,再打开开关B 就可观察
到氢氧化亚铁的颜色
C.实验时为防止仪器2 中铁粉通过导管进入仪器3 中,可在仪器2 底部放上一块吸铁石
D.本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间地保持白色状态
【答案】B
【解析】仪器1 中应该盛放的试剂是稀硫酸,三颈烧瓶2 中盛有铁粉,A 正确;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,就可观察到反应产生的Fe(OH)2的颜
色,B 错误;Fe 可以被磁铁吸引,实验时为防止仪器2 中铁粉通过导管进入仪器3 中,可在仪器2 底部放
上一块吸铁石,这样铁粉就不能随FeSO4溶液进入仪器3 中,C 正确;Fe(OH)2是白色固体,具有强的还原
性,由于整个装置处于H2的还原性环境,因此就可以防止Fe(OH)2被氧化为红褐色Fe(OH)3沉淀,因此可
以相对较长时间地保持白色状态,D 正确。
【变式训练3·变题型】某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答:
(1)仪器1 的名称__________,装置5 的作用______________________________________。
(2)实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现3 中溶液不能进入4
中。请为装置作一处改进,使溶液能进入4 中__________________________________________。
(3)装置改进后,将3 中反应后溶液压入4 中,在4 中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生
白色沉淀的原因________________________________。
【答案】(1)分液漏斗 液封,防止空气进入装置4 (2)在装置2、3 之间添加控制开关 (3)装置4
内的空气没有排尽
【解析】(1)该反应需要置于无氧环境,注意这里跟防倒吸无关,可知装置5 的作用是液封,防止空气
进入装置4;(2)如此操作,不行的原因在于仪器3 产生的H2从左侧导管逸出,没有足够的压强将FeSO4
溶液挤出,因而在装置2、3 之间添加控制开关即可;(3)灰绿色沉淀产生的原因是Fe(OH)2被空气氧
化,因为装置4 中空气没有完全排尽。
考点
二
亚铁盐
铁盐、
铁物质的转化
和
含
知识点1 亚铁盐的性质及应用
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,但以还原性为主,如遇
Br2、Cl2、H2O2、NO(H+)等均表现为还原性。
1.Fe2+的氧化性
(1)Fe2+与Zn 反应的离子方程式:Fe
2 + +
Zn
==
Fe
+
Zn
2 +
(2)Fe2+的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式:2Fe
2 + +
H 2O2+
2H
+ ==
2Fe
3 + +
2H
2O
2.Fe2+还原性
Fe2+遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H+)等均表现还原性。
(1)Fe2+与Cl2反应的离子方程式:2Fe
2 + +
Cl
2==
2Fe
3 + +
2Cl
-
(2)FeCl2溶液与HNO3溶液反应的离子方程式:3Fe
2 + +
NO
+
4H
+ ==
3Fe
3 + +
NO↑
+
2H
2O
2.Fe2+的水解反应
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.Fe3+的氧化性
含有Fe3+的溶液呈棕黄色,Fe3+处于铁的高价态,遇Fe、Cu、HI、H2S 等均表现为氧化性。
(1)Fe3+可腐蚀印刷电路板上的铜箔,反应的离子方程式:2Fe
3 + +
Cu
==
2Fe
2 + +
Cu
2 +
(2)FeCl3溶液滴入淀粉-KI 溶液,溶液变蓝,离子方程式:2Fe
3 + +
2I
-
2Fe
2 + +
I 2
2.特性
检验
—
Fe3+
含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN 溶液时变成红色,Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3 (血红色溶液)
3.Fe3+的水解反应
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,实验室可将饱和FeCl3溶液滴入沸水中制取氢氧化铁胶体,反应的化学方程
式为:FeCl3+
3H
2O ====
Fe(OH)
3( 胶体
) +
3HCl
(2)利用Fe3+易水解的性质,工业上常用调节pH 的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
(4)Fe3+与HCO、AlO、CO 等水解呈碱性的离子不能大量共存
4.其它重要的铁盐及应用
绿矾(FeSO4·7H2O)
用作补血剂及植物补铁剂
高铁酸钾(K2FeO4)
用作水处理剂或制作高能电池
莫尔盐(或摩尔盐)[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]
用于冶金、电镀及织物媒染剂
赤血盐K3[Fe(CN)6]
用于检验Fe2+
知识点3 Fe3+、Fe2+的检验
1.检验Fe2+、Fe3+的常用方法
观察法
溶液呈棕黄色,证明含有Fe3+
KSCN 法
加入KSCN 或其它可溶性硫氰化物溶液,溶液呈血红色,证明含有Fe3+
。离子方程式:Fe
3+ +
3SCN
- ==
=Fe(SCN)
3
碱液法
加入氨水或NaOH 溶液,有红褐色沉淀生成,证明含有Fe3+
离子方程式:Fe
3 + +
3OH
- ==
=Fe(OH)
3↓(红褐色沉淀)
淀粉KI 试纸法
能使淀粉KI 试纸变蓝,证明含有Fe3+。
离子方程式:2Fe
3+ +
2I
-
2Fe
2+ +
I 2
铜片法
加入铜片,铜片溶解且溶液变为蓝色,证明含有Fe3+。
Fe3+
离子方程式:2Fe
3+ +
Cu
==
= 2Fe
2+ +
Cu
2+
苯酚法
加入苯酚溶液,溶液呈紫色,证明含有Fe3+。离子方程式:
Fe3++6C6H5OH
[Fe(C6H5O)6]3-(紫色溶液)+6H+
H2S 法
通入H2S 气体或加入氢硫酸,有浅黄色沉淀析生成,证明含有Fe3+。离
子方程式:2Fe
3 + +
H 2S ==
2Fe
2 + +
2H
+ +
S↓
Fe2+
观察法:
溶液呈浅绿色,证明含有Fe2+
铁氰化钾
[K3Fe(CN)6]法
加入铁氰化钾溶液,有蓝色沉淀生成,证明含有Fe2+ 。
离子方程式:3 Fe
2+ +
2 FeCN)
6
3—
==
Fe
3[ FeCN)
6]2↓(蓝色沉淀)
碱液法
加入氨水或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,证明有Fe2+。离子方程式:
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓(白色沉淀)
4Fe(OH)2+
O 2+
2H
2O ==
=4Fe(OH)
3(红褐色沉淀)
KMnO4法
加入少量酸性KMnO4 溶液,能使KMnO4 溶液的紫红色变浅,证明有
Fe2+。离子方程式:5Fe
2+ +
MnO
4
- +
8H
+ ==
= 5Fe
3+ +
Mn
2+ +
4H
2O
KSCN 法
先加入KSCN,溶液不变红,再加新制氯水溶液变红色的为Fe2+。
离子方程式:2Fe
2 + +
Cl
2==
=2Fe
3 + +
2Cl
- 、
Fe
3+ +
3SCN
- ==
=Fe(SCN)
3
2.含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验
(1)方法:检验Fe2+和Fe3+混合溶液时,要分两次分别检验Fe2+和Fe3+,检验Fe2+时可选择铁氰化钾溶
液或酸性高锰酸钾溶液,检验Fe3+时最好选择KSCN 溶液。
(2)操作:将混合溶液分成两份分别于两支试管中,向其中一支试管中加入酸性高锰酸钾溶液,若酸性
高锰酸钾紫红色褪去,则说明含有Fe2+;向另一支试管中加入KSCN 溶液,若溶液变红,则说明含有
Fe
3 + 。
得分速记
检验
①
Fe2+时不能先加氯水后加KSCN 溶液,也不能将加KSCN 后的混合溶液加入到足量的新制氯水中
(新制氯水可能氧化SCN-)。
当溶液浓度较稀时,用观察法或加
②
NaOH 溶液的方法都不宜检验Fe2+和Fe3+的存在。
Fe
③
3+、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”的转化关系及应用
1.铁及其化合物的“价态-类别”二维图
从物质类别和铁元素化合价两个维度总结、归纳铁及其重要化合物的性质与转化关系是掌握该部分内容的
重要方法之一。
根据上图中物质的转化关系,相应的离子方程式:
(1)向铁粉中加入稀盐酸制取H2:Fe
+
2H
+ ==
=Fe
2 + +
H 2↑。
(2)向FeCl2溶液中滴加新制氯水:2Fe
2 + +
Cl
2==
=2Fe
3 + +
2Cl
- 。
(3)向FeCl3溶液中加入铜片:2Fe
3 + +
Cu
==
=2Fe
2 + +
Cu
2 + 。
(4)将FeCl3溶液滴入KI-淀粉溶液中,溶液变蓝:2I
- +
2Fe
3 + ==
=I
2+
2Fe
2 + 。
(5)向酸性FeCl2溶液中滴加H2O2溶液:2Fe
2 + +
H 2O2+
2H
+ ==
=2Fe
3 + +
2H
2O。
2.从物质类别和元素价态角度建构“铁三角”转化关系模型
根据上图中物质的转化关系,有关离子方程式:
(1)铁与足量稀硝酸反应生成Fe3+:Fe
+
NO
+
4H
+ ==
=Fe
3 + +
NO
↑
+
2H
2O
(2)《淮南万毕术》中“曾青得铁则化为铜”:Fe
+
Cu
2 + ==
=Fe
2 + +
Cu
(3)将H2S 通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀:H2S +
2Fe
3 + ==
=S
↓
+
2Fe
2 + +
2H
+
(4)FeSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液:5Fe
2 + +
MnO
+
8H
+ ==
=Mn
2 + +
5Fe
3 + +
4H
2O
3.应用
(1)含Fe2+、Fe3+的除杂问题
溶液
杂质
除杂方法
FeCl2
FeCl3
加过量铁粉后过滤
FeCl3
FeCl2
加氯水或H2O2
FeCl2
CuCl2
加过量铁粉后过滤
Fe
Al
加过量强碱溶液,过滤
Fe2O3
Al2O3、SiO2
加过量强碱溶液,过滤
CuCl2
FeCl3
加过量CuO 或Cu(OH)2或CuCO3 或Cu2(OH)2CO3 后过滤
CaCl2
FeCl3
加过量CaCO3 后过滤
MgCl2
FeCl3
加过量MgO 或Mg(OH)2或MgCO3 后过滤
(2)工业生产中溶液中Fe3+、Fe2+除去方法。
①原理:Fe3+、Fe2+完全生成氢氧化物沉淀时,溶液的pH 分别为pH≥3.7、pH≥9.6。
②步骤:a.除去溶液中的Fe3+时,一般是加入能与酸反应的物质(但不能引入新的杂质),使溶液的pH 至
3~4,使Fe3+水解生成Fe(OH)3而除去。
b.除去溶液中的Fe2+时,先加入H2O2(或其他氧化剂,但不引入新杂质),然后调节溶液的pH 至3~4,使
Fe2+转化为Fe3+水解生成Fe(OH)3 而除去。
③示例:a.除去MgCl2溶液中的Fe3+可在加热搅拌条件下,加入足量MgO 或MgCO3或Mg(OH)2,搅拌充
分反应后过滤除去。
b.除去CuCl2溶液中的Fe2+,先加入H2O2(或Cl2),然后在加热搅拌条件下,加入足量CuO 或CuCO3或
Cu(OH)2,搅拌充分反应后过滤除去。
(3)判断离子能否共存
Fe
①
2+与NO(H+)、ClO-、MnO、H2O2、Cl2、Br2、Cr2O 在溶液中均因发生氧化还原反应不能大量共存。
Fe
②
3+与S2-、I-、HS-、SO、HSO、H2SO3、H2S 在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。
Fe
③
3+与SCN-发生络合反应不能大量共存。
Fe
④
2+、Fe3+均易水解,与HCO、AlO、CO 等因双
水解
相互促进,在溶液中均不能大量共存。
(4)盐溶液的配制与保存
①亚铁盐溶液:加入少量铁屑以防止Fe2+被氧化,滴入少量相应的酸溶液,以防止Fe2+水解。
②铁盐溶液:加入少量相应的酸溶液,以防止Fe3+水解。
(5)物质制备:
①制备无水FeCl3:在HCl 气氛中加热蒸干FeCl3溶液。
②制备Fe(OH)3胶体:向沸水中滴入几滴饱和
FeCl
3溶液并煮沸至溶液呈红褐色。
考向1 Fe3+、Fe2+ 的性质及检验
例1 能验证某溶液中含有Fe2+,不含Fe3+的实验事实是
A.向溶液中滴加KSCN 溶液,溶液变红
B.向溶液中滴加KSCN 溶液,无明显变化;再滴加几滴氯水,溶液变红
C.向溶液中依次滴加氯水、KSCN 溶液,溶液变红
D.向溶液中滴加少量NaOH 溶液,产生红褐色沉淀
【答案】B
【解析】向溶液中滴加KSCN 溶液,溶液变红,说明含Fe3+,A 错误;向溶液中滴加KSCN 溶液,无明显
变化,说明不含Fe3+,再滴加几滴氯水,溶液变红,说明含有Fe2+,B 正确;氯水能把Fe2+氧化为Fe3+,
向溶液中依次滴加氯水,KSCN 溶液,溶液变红,说明溶液中含有Fe2+或Fe3+,C 错误;Fe3+和OH-反应
生成红褐色氢氧化铁沉淀,向溶液中滴加少量NaOH 溶液,产生红褐色沉淀,证明含有Fe3+,D 错误。
思维建
模
检验Fe2+和Fe3+的三个易错警示
【变式训练1·变考法】(2023·江苏·高考真题)室温下,探究
溶液的性质,下列实验方案
能达到探究目的的是
选项
探究目的
实验方案
A
溶液中是否含有Fe3+
向2mLFeSO4溶液中滴加几滴新制氯水,再滴加KSCN 溶液,观察
溶液颜色变化
B
Fe2+是否有还原性
向2mLFeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,观察溶液颜色变化
C
Fe2+是否水解
向2mLFeSO4溶液中滴加2~3 滴酚酞试液,观察溶液颜色变化
D
Fe2+能否催化H2O2分解
向2mL5%H2O2溶液中滴加几滴
溶液,观察气泡产生情况
A.A
B.B
C.C
D.D
【答案】B
【解析】A.检验溶液中是否含有Fe3+应直接向待测液中滴加KSCN 溶液,向待测液中滴加氯水会将
Fe2+氧化为Fe3+干扰实验,A 错误;B.向2mLFeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,若观察溶液紫色褪
去,说明Fe2+有还原性,B 正确;C.Fe2+发生水解反应Fe2++2H2O
2H++Fe(OH)2使溶液显酸性,应向
2mLFeSO4溶液中滴加2~3 滴石蕊试液,观察溶液颜色变化,C 错误;D.向2mL5%H2O2溶液中滴加几滴
FeSO4溶液,若产生气泡有可能是Fe3+的催化作用,D 错误。 故选B。
【变式训练2·变载体】【化学与生活的结合】某化学小组的同学欲测定某补铁剂中铁元素的价
态,设计并进行了如下实验:
已知:该补铁剂不溶于水,但能溶于人体中的胃液(含盐酸),KSCN 中的硫元素为-2 价。下列说法不正确
的是
A.试剂1 是盐酸,试剂2 是KSCN 溶液
B.加入H2O2溶液后,溶液由浅红色变为深红色,说明溶液②中含有Fe2+
C.深红色溶液③迅速变为无色溶液④的原因,可能是溶液中的SCN-与H2O2发生了化学反应
D.取少量无色溶液④于试管中,滴入KSCN 溶液,溶液变红,证明补铁剂中只含有Fe3+
【答案】D
【解析】试剂1 是盐酸,试剂2 是KSCN 溶液,A 正确;加入H2O2溶液后,溶液由浅红色变为深红色,说
明溶液②中含有Fe2+,H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+浓度增大,颜色加深,B 正确;KSCN 中的硫元素为
-2 价,具有还原性,H2O2具有氧化性,深红色溶液③迅速变为无色溶液④的原因可能是溶液中的SCN-
与H2O2发生了化学反应,C 正确;加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,故取少量无色溶液④于试管中,滴入
KSCN 溶液,溶液变红,不能证明补铁剂中只含有Fe3+,D 错误。
【变式训练3·变题型】某化学兴趣小组利用下列试剂:铁粉、锌粉、0.1 mol·L-1 FeCl3 溶液,0.1
mol·L-1 FeCl2溶液、KSCN 溶液、新制氯水、5% H2O2溶液,探究Fe2+、Fe3+的氧化性、还原性,并利用实验结
论解决一些问题。
(1)设计实验方案,完成下列表格。
探究内容
Fe3+具有氧化性
Fe2+具有还原性
实验方案
取少量0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,往溶液中加
入足量铁粉,再加入少量KSCN 溶液
④取少量0.1 mol·L-1 FeCl2溶液,往溶液中
加入少量KSCN 溶液,再加入
实验现象
①加入铁粉后,溶液 ;
②加入KSCN 溶液后,溶液
加入
⑤
KSCN 溶液后,溶液 ;
加入你选的试剂后
⑥
,溶液
解释
③体现Fe3+具有氧化性的离子方程式:
体现
⑦
Fe2+具有还原性的离子方程式:
(2)该兴趣小组为说明“Fe2+具有氧化性”,提出了向FeCl2溶液中加入锌粉,观察实验现象的方案,该反应
的离子方程式为
。
(3)某反应中反应物与生成物有Fe3+、Mn2+、H+、MnO4
−、H2O 和一种未知离子X,已知MnO4
−在反应中得
到电子,则X 是 。
【答案】(1)①(由黄色)变为浅绿色 ②不变红色(或无明显现象) ③2Fe3++Fe===3Fe2+
④新制氯水(或5% H2O2溶液)
不变红色
⑤
(或无明显现象)
变红色
⑥
⑦2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-(或2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O)
(2)Fe2++Zn===Zn2++Fe (3)Fe2+
【解析】(1)①向FeCl3溶液中加入Fe 粉后,会发生反应:2FeCl3+Fe===3FeCl2,溶液由黄色变为浅绿色,②由
于溶液中不含Fe3+,因此加入KSCN 溶液后,溶液不会变为红色或无明显现象,③则上述证明Fe3+具有氧化性
的离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+;④取少量0.1 mol·L-1 FeCl2溶液,往溶液中加入少量KSCN 溶液,再加少量
新制氯水(或5% H2O2溶液),氯水(或5% H2O2溶液)将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+与SCN-结合产生Fe(SCN)3使溶液
变为红色,故
加入
⑤
KSCN 溶液后,溶液不变红色或无明显现象;⑥加入你选的试剂后,溶液变红色,则
体现
⑦
Fe2+具有还原性的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-(或2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O)。
(2)由于金属活动性:Zn>Fe,二者发生置换反应,溶液由浅绿色变为无色,该反应的离子方程式为Fe2+
+Zn===Zn2++Fe。
(3)已知MnO4
−在反应中得到电子,则MnO4
−是氧化剂,是反应物,Mn2+是还原产物,是生成物,缺项微粒表现还
原性,作还原剂,其被氧化为Fe3+,则X 是Fe2+。
考向2 “铁三角”的转化关系
例2(2025•邛崃市第一中学•二模)单质X 的转化如下图所示,下列说法错误的是
A. 单质
具有漂白性 B. X 对应的元素是人体必需的微量元素
C. 单质X 可以与水蒸气反应 D. 苯酚与的水溶液作用显紫色
【答案】A
【解析】由转化关系可推断出,红棕色粉末为氧化铁,铁分别与盐酸、氯气反应生成氯化亚铁和氯化铁,
X 是Fe,a 是Cl2,b 是FeCl2,c 是FeCl3,d 是Fe2O3。A.Cl2无漂白性,A 错误;B.Fe 元素是人体必需
的微量元素,B 正确;C.高温下,Fe 与水蒸气反应可生成Fe3O4和H2,C 正确;D.苯酚遇FeCl3的水溶
液显紫色,D 正确;答案选A。
思维建
模
分析铁及其化合物的“价态-类别”二维图的3 个维度
(1)横向转化:体现了铁元素同种价态不同类别物质(氧化物、碱、盐)之间的转化。
碱性氧化物
①
(FeO、Fe2O3)都能与酸(H+)反应转化为盐(亚铁盐、铁盐);
盐
②
(Fe2+、Fe3+)与碱(OH-)反应生
成相应的碱[Fe(OH)2、Fe(OH)3];
难溶性碱受热易分解生成对应的氧化物,如
③
Fe(OH)3受热分解生成
Fe2O3。
(2)纵向转化:体现铁元素不同价态同种类别物质之间的转化,主要体现物质的氧化性或还原性。
(3)斜向转化:体现铁元素不同价态、不同类别物质之间的转化,主要体现物质的氧化性和还原性。
【变式训练1·变载体】(2025•四川仁寿一中•预测卷)含Fe 元素或Cu 元素部分物质的“价-类”关系如图
所示,下列叙述错误的是
A. 若
为红色,则
在高温下的稳定性强于
B. 若为蓝色,则两种物质之间一步反应能实现:
C. 若
能被强磁铁吸附,则
和能发生化合反应
D. 若
为红褐色,则b、c 均能与足量的稀硝酸发生氧化还原反应
【答案】A
【解析】由图可知,a 为铁或铜,b 为氧化亚铁或氧化铜,c 为氢氧化亚铁和氢氧化铜,d 为氢氧化铁,e 为
硫酸铁、g 为氧化亚铜。A.基态铜离子的价电子排布为3d9,基态亚铜离子的价电子排布为3d10、全充满、
较稳定,若a 为红色、为铜,则b 即氧化铜在高温下的稳定性不如g 即氧化亚铜,A 符合题意;B.若c 为
蓝色即氢氧化铜,能受热分解转化为b 即氧化铜,氧化铜能被还原为g 为a 即铜,B 不符合题意;C.若a
能被强磁铁吸附即为铁,则a 即铁和e 即硫酸铁能发生化合反应生成硫酸亚铁,C 不符合题意;D.若d 为
红褐色即氢氧化铁,则b(氧化亚铁)、c(氢氧化亚铁)均能与足量的稀硝酸发生氧化还原反应,生成硝酸铁、
一氧化氮和水,D 不符合题意;故选A。
【变式训练2·变思维】纳米级Fe3O4可用于以太阳能为热源分解水制H2,过程如下图所示。下列
说法不正确的是
A.过程 Ⅰ 的反应:2Fe3O4=====6FeO+O2↑,Fe3O4表现氧化性和还原性
B.过程 Ⅱ 的反应:2H2O=====2H2↑+O2↑,FeO 表现还原性
C.两个转化过程都发生了氧化还原反应
D.过程 Ⅰ 中FeO 是还原产物,过程 Ⅱ 中FeO 是还原剂
【答案】B
【解析】由图可知,过程 Ⅰ 中Fe3O4分解为FeO 和O2,发生反应:2Fe3O4=====6FeO+O2↑,A 正确;过
程 Ⅱ 中FeO 和H2O 反应生成Fe3O4和H2,发生反应:6FeO+2H2O=====2Fe3O4+2H2↑,B 错误;过程 Ⅰ
中铁、氧元素化合价变化,过程 Ⅱ 中铁、氢元素化合价变化,故均为氧化还原反应,C 正确;过程 Ⅰ
中部分铁元素由+3 价变为+2 价,则FeO 是还原产物,过程 Ⅱ 中部分铁元素由+2 价变为+3 价,则
FeO 是还原剂,D 正确。
【多步骤工艺反应流程】【变式训练3·变题型】(2025·北京市密云区二中·高三月考)
K3[Fe(C2O4)3] ·3H2O 为草绿色晶体,易溶于水,难溶于乙醇,可用FeC2O4制备,流程如下:
已知:FeC2O4+3H2O2+6K2C2O4=4K3[Fe(C2O4)3]+2Fe(OH)3↓。
下列说法不正确的是
A.步骤Ⅰ中不可用酸性KMnO4溶液替代H2O2
B.步骤Ⅱ中加热煮沸是为了除去多余的H2O2
C.步骤Ⅲ中加入无水乙醇是为了降低三草酸合铁酸钾的溶解度
D.可用亚铁氰化钾溶液来检验翠绿色溶液中是否还有
未被氧化
【答案】D
【解析】FeC2O4制备K3[Fe(C2O4)3] 3H
⋅
2O 晶体,第一步用H2O2将二价Fe 氧化为三价Fe 得到Fe(OH)3,加
热除去过量的H2O2,加入草酸、饱和的草酸钾溶液形成K3[Fe(C2O4)3]溶液,加入无水乙醇降低三草酸合铁
酸钾的溶解度,使之析出,过滤、洗涤、干燥得到K3[Fe(C2O4)3] 3H
⋅
2O 晶体。A 项,H2O2能够将二价Fe 氧
化为三价Fe 的同时并不产生杂质,且通过加热即可将过量的H2O2除去,故不可用酸性KMnO4溶液替代
H2O2,A 正确;B 项,H2O2受热分解,加热煮沸可以除去多余的H2O2,B 正确;C 项,加入无水乙醇是可
以降低三草酸合铁酸钾的溶解度,提高产率,C 正确;D 项,检验Fe2+用铁氰化钾溶液而不是亚铁氰化钾
溶液,D 错误;故选D。
考向3 铁及其化合物转化关系及应用
例3(2025·河北邯郸高三模拟)碳酸亚铁是一种重要的化工试剂,常用于制备兽药及补血剂。一种利用含
铁废料[主要含有
、
、
、
及二氧化硅]制备碳酸亚铁的工艺流程如图所示。下列
说法错误的是
A.滤渣的主要成分为PbSO4和SiO2
B.试剂X 为铁单质
C.“除铜”过程中发生的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比均为1:1
D.“沉铁”时发生反应的化学方程式为
【答案】C
【解析】A 项,SiO2与硫酸不反应,Pb2+与硫酸根离子形成硫酸铅沉淀,则滤渣的主要成分为PbSO4和
SiO2,A 正确;B 项,为了“除铜”、同时不引入新杂质,试剂X 为铁单质,B 正确;C 项,“除铜”过
程中发生Fe +Cu2+=Fe2++Cu,2Fe3+ +Fe=3Fe2+两个反应,第二个反应氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:
1,C 错误;D 项,“沉铁”时发生反应的化学方程式为
,D 正确;故选C。
思维建
模
铁及其化合物的转化关系及应用
(1)根据铁三角转化关系,判断离子能否大量共存
“
”
Fe
①
2+具有还原性――→NO(H+)、ClO-、MnO(H+)等氧化性离子;
Fe
②
3+具有氧化性――→S2-、I-、SO 等还原性离子;
Fe
③
3+具有水解性――→HCO、CO 等水解相互促进的离子。
(2)根据铁三角转化关系,分离提纯物质
“
”
除去含
①
Mg2+(或Cu2+)溶液中混有的Fe3+向混合溶液中加入相应金属的氧化物(MgO、CuO)、氢氧化物
[Mg(OH)2、Cu(OH)2]或碳酸盐(MgCO3、CuCO3)中的一种,与Fe3+水解产生的H+反应,促进Fe3+的水解,
将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去。
除去含
②
Mg2+(或Cu2+)溶液混有的Fe2+:先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,再按
的方
①
法除去溶液中的Fe3+。
【变式训练1·变考法】(2024·安徽·高考真题)下列选项中的物质能按图示路径在自然界中转化,且甲和
水可以直接生成乙的是
选项
甲
乙
丙
A
NaCl
B
C
Fe2O3
Fe(OH)3
D
A.A
B.B
C.C
D.D
【答案】D
【解析】A.Cl2与水反应生成HClO 和HCl,无法直接生成NaClO,A 错误;B.SO2与水反应生成亚硫酸
而不是硫酸,B 错误;C.氧化铁与水不反应,不能生成氢氧化铁沉淀,C 错误;D.CO2与水反应生成碳
酸,碳酸与碳酸钙反应生成碳酸氢钙,碳酸氢钙受热分解生成二氧化碳气体,D 正确;故答案选D。
【物质制备与科学建模】【变式训练2·变载体】(2025·青海高三模拟)利用油脂厂的废铁屑(主要
成分为Fe,含有沙土、油污、Fe3O4和FeO 等杂质)制备磁性纳米Fe3O4的流程如图所示。
下列说法错误的是
A.H2O2溶液可用O2代替,消耗11.2LO2,理论上转移的电子数为2NA
B.纳米Fe3O4分散在水中可形成胶体,可用丁达尔效应来验证胶体的形成
C.预处理可用热的纯碱溶液,热的纯碱溶液可去除废铁屑中的油污
D.“混合反应”中发生反应的离子方程式为Fe2++2FeOOH+2OH-=Fe3O4+2H2O
【答案】A
【解析】向废铁屑中加入Na2CO3溶液去除废铁屑表面的油污,分离出浸出液和浸渣。向预处理后的浸渣
中加入稀盐酸,Fe、Fe3O4、FeO 与盐酸反应,分离后砂土等不溶物成为酸浸渣,得到含FeCl2 、FeCl3的酸
浸液,向酸浸液中加入NaOH 溶液和H2O2溶液,使铁元素转化为 FeOOH 沉淀,将含Fe2+的溶液与FeOOH
在碱性条件下反应生成Fe3O4浊液,对浊液进行多步操作最终得到磁性纳米Fe3O4。A 项,未指明标准状
况,不能计算转移的电子数,A 错误;B 项,纳米Fe3O4分散在水中形成胶体,胶体可产生丁达尔效应,B
正确;C 项,热的纯碱溶液因Na2CO3水解显碱性,能与油污发生皂化反应,从而去除废铁屑表面的油污,
C 正确;D 项,“混合反应”中含Fe2+的溶液与FeOOH 在碱性条件下反应生成Fe3O4浊液,离子方程式为
Fe2++2FeOOH+2OH-=Fe3O4+2H2O,D 正确;故选A。
【变式训练3·变题型】(2025·天津二模)铁及其化合物在生产、生活和生命中具有广泛而重要的应用。化学
小组设计如下实验对铁及其化合物进行探究。
(1)验证铁、铜、银的金属活动性顺序。
由两支试管的现象, (填“能”或“不能”)得出金属活动性Fe>Cu>Ag 的结论;如果能得出此结
论,请解释原因,如果不能得出此结论,请利用图中所给的四种试剂,再补充一个实验,写出需要补充的
实验操作及现象 。
(2)探究FeCl2的性质。
①配制0.1mol/LFeCl2溶液100mL:准确称量 gFeCl2·4H2O 固体溶于浓盐酸,再加煮沸后冷却的蒸馏
水稀释至指定溶液体积。将蒸馏水煮沸的目的是 ,盐酸的作用是 。
②在V1mL0.1mol/LFeCl2溶液中加入V2mL0.1mol/LNaClO 溶液,产生红褐色沉淀,写出该反应的化学方程
式 ;取上述反应的上层清液,滴加品红溶液,溶液褪色,则V1和V2的关系正确的 (填序号)。
a.V1=2V2 b.V1>V2 c.V1<2V2
③向2mL0.1mol/LFeCl2溶液中滴加2 滴0.1mol/LKSCN 溶液,无明显现象,再滴加2mL1.0mol/LH2O2溶液
(pH 约为5),溶液先变红,后褪色,并有气泡产生。溶液先变红的原因是 (只写其中的氧化还原过
程,并用离子方程式表示);产生的气泡是 (填化学式)。某同学推断溶液褪色的原因可能是Fe³⁺被
H2O2还原,若要证明其推断是否正确,可取褪色后溶液,滴加 溶液,若无明显现象,证明其推断
不正确。
【答案】(1)不能 取少量盐酸放于试管中,插入铜丝,铜丝表面无现象
(2) ①1.99 或1.9900 除去水中的溶解氧气,防止Fe2+被氧化 抑制Fe2+的水解
②6FeCl2+3NaClO+3H2O=3NaCl+2Fe(OH)3↓+4FeCl3 c
③2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O O2 FeCl3
【解析】前一支试管中,由于铁的金属活动性在氢的前面,所以铁丝溶解,溶液中有气泡逸出;后一支试
管中,由于铜的金属活动性在银的前面,所以能发生置换反应,生成的Ag 附着在铜丝表面。但两实验无
法证明铁与铜的金属活动性强弱,所以需添加比较铁、铜活动性的实验,或验证Cu 与HCl 反应的实验,
以证明铜与氢的活动性强弱。
(1)两支试管中,均可发生置换反应,但缺少铁与铜的金属活动性实验,所以由现象不能得出金属活动
性Fe>Cu>Ag 的结论;可利用Fe>H>Cu>Ag 验证铁、铜、银的金属活动性顺序,则可补充一个实验,
证明铜与盐酸不反应,则补充的实验操作及现象:取少量盐酸放于试管中,插入铜丝,铜丝表面无现象。
(2)①配制0.1mol/LFeCl2溶液100mL:准确称量0.1mol/L×0.100L ×199g/mol=1.99 或1.9900gFeCl2·4H2O
固体溶于浓盐酸,再加煮沸后冷却的蒸馏水稀释至指定溶液体积。由于Fe2+具有较强的还原性,易被空气
中的氧气氧化,所以将蒸馏水煮沸的目的是:除去水中的溶解氧气,防止Fe2+被氧化;FeCl3为强酸弱碱盐,
在水溶液中易发生水解而使溶液变浑浊,则盐酸的作用是:抑制Fe2+的水解。②在V₁mL0.1mol/LFeCl2溶
液中加入V₂mL0.1mol/LNaClO 溶液,产生红褐色沉淀,依据得失电子守恒,可得出关系式:2FeCl2——
NaClO,再利用元素守恒,可得出产物中NaCl、Fe(OH)3、FeCl3的物质的量之比为3:2:4,则依据得失
电子守恒和元素守恒,可得出该反应的化学方程式:6FeCl2+3NaClO+3H2O=3NaCl+2Fe(OH)3↓+4FeCl3;取
上述反应的上层清液,滴加品红溶液,溶液褪色,则表明NaClO 过量,依据得失电子守恒可得出0.1mol/
LV1<0.1mol/LV2×2,V1<2V2,所以V1和V2的关系正确的是c。③Fe2+与SCN-不反应,无现象。则向
2mL0.1mol/LFeCl2溶液中滴加2 滴0.1mol/LKSCN 溶液,无明显现象,再滴加2mL1.0mol/LH2O2溶液(pH 约
为5),此时Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+与SCN-反应生成Fe(SCN)3,使溶液变红。溶液先变红的原因是:2Fe2+
+H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;Fe3+可催化H2O2分解,则产生的气泡是O2。某同学推断溶液褪色的原因可能是
Fe3+被H₂O₂ 还原,若要证明其推断是否正确,只需判断SCN-是否存在,若存在SCN-,加入Fe3+后,溶液
变红色,则可取褪色后溶液,滴加FeCl3溶液,若无明显现象,证明其推断不正确。
1.(2025·北京卷)我国科研人员在研究嫦娥五号返回器带回的月壤时,发现月壤钛铁矿(
)存在亚
纳米孔道,吸附并储存了大量来自太阳风的氢原子。加热月壤钛铁矿可生成单质铁和大量水蒸气,水蒸气
冷却为液态水储存起来以供使用。下列说法不正确的是
A.月壤钛铁矿中存在活泼氢
B.将地球上开采的钛铁矿直接加热也一定生成单质铁和水蒸气
C.月壤钛铁矿加热生成水蒸气的过程中发生了氧化还原反应
D.将获得的水蒸气冷却为液态水的过程会放出热量
【答案】B
【解析】A.月壤钛铁矿中的氢来自太阳风,以原子态吸附,属于活泼氢,A 正确;B.地球上的钛铁矿若
未吸附足够氢原子,根据原子守恒可知,加热可能无法生成水蒸气,因此“一定生成”的说法错误,B 错
误;C.生成水时H 被氧化(0→+1),Fe 被还原(如+3→0),存在化合价变化,属于氧化还原反应,C
正确;D.水蒸气液化是物理变化,但会释放热量,D 正确;故选B。
2.(2025·广东卷)声波封印,材料是音乐存储技术的基础。下列说法错误的是
A.制作黑胶唱片使用的聚氯乙烯,其单体是
B.磁带可由四氧化三铁涂覆在胶带上制成,
具有磁性
C.光碟擦写过程中材料在晶态和非晶态间的可逆转换,涉及物理变化
D.固态硬盘芯片常使用单晶硅作为基础材料,单晶硅是一种共价晶体
【答案】A
【解析】A.聚氯乙烯的单体应为氯乙烯(CH2=CHCl),而选项中的CH3CH2Cl 是氯乙烷,单体错误,A
错误;B.四氧化三铁(Fe3O4)具有磁性,常用于磁带制作,B 正确;C.光碟擦写时晶态与非晶态转换
属于物理变化(无新物质生成),C 正确;D.单晶硅为共价晶体(原子晶体),固态硬盘芯片使用单晶硅,D
正确;故选A。
3.(2025·黑吉辽蒙卷)微粒邂逅时的色彩变化是化学馈赠的视觉浪漫。下列对颜色变化的解释错误的是
选项
颜色变化
解释
A
空气中灼烧过的铜丝伸入乙醇中,黑
色铜丝恢复光亮的紫红色
=
B
Mg(OH)2悬浊液中加入FeCl3溶液,固
体由白色变为红褐色
=
C
FeSO4溶液中加入
,浅绿
色溶液出现蓝色浑浊
=
D
溶液中加入NaOH 溶液,溶
液由橙色变为黄色
【答案】A
【解析】A.醇的催化氧化反应中,铜作催化剂,先发生2Cu+O2====2CuO,然后乙醇与CuO 在加热条件
下CuO+C2H5OH====CH3CHO+Cu+H2O,A 错误;B.因为溶度积常数Ksp(Mg(OH)2)大于Ksp(Fe(OH)3),所
以Fe3+与Mg(OH)2发生沉淀转化生成Fe(OH)3,符合溶度积规则,B 正确;C.Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应生成
KFe[Fe(CN)6]沉淀,化学方程式为
=
,电荷和配平正确,蓝色浑浊现
象合理,C 正确;D.Cr2O
在碱性条件下转化为CrO4
2-,化学方程式为
,
颜色由橙变黄,D 正确;故选A。
4.(2025•河南卷,4,3 分)X 是自然界中一种常见矿物的主要成分,可以通过如图所示的四步反应转化为
Q(略去部分参与反应的物质和反应条件)。已知X 和Q 的组成元素相同。
下列说法错误的是
A.Y 常用作油漆、涂料等的红色颜料 B.溶液Z 加热煮沸后颜色会发生变化
C.R→Q 反应需要在强酸性条件下进行 D.Q 可以通过单质间化合反应制备
【答案】C
【解析】X 是自然界中一种常见矿物的主要成分,根据溶液Z、R、Q 的颜色可知X 中含有铁元素,根据
固体颜色可知X 是FeS2,Y 是Fe2O3,溶液中Z 含有Fe3+、溶液R 中含有Fe2+,Q 是FeS。A 项,Fe2O3可用
作油漆、涂料等的红色颜料,A 正确;B 项,含有Fe3+的溶液加热转化为Fe(OH)3胶体,溶液颜色发生变
化,B 正确;C 项,FeS 可溶于酸,所以R→Q 反应不能在酸性溶液中进行,C 错误;D 项,在加热条件下
Fe 和S 化合生成FeS,D 正确;故选C。
5.(2024·河北卷,6,3 分)下列实验操作及现象能得出相应结论的是
选项
实验操作及现象
结论
A
还原铁粉与水蒸气反应生成的气体点燃后有爆鸣声
H2O 具有还原性
B
待测液中滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀
待测液含有SO4
2-
C
Mg(OH)2和Al(OH)3中均分别加入NaOH 溶液和盐
酸,Mg(OH)2只溶于盐酸,Al(OH)3都能溶
Mg(OH)2比Al(OH)3碱性
强
D
K2Cr2O7溶液中滴加NaOH 溶液,溶液由橙色变为黄
色
增大生成物的浓度,平
衡向逆反应方向移动
【答案】C
【解析】A 项,铁与水蒸气反应生成的气体是H2,该反应中H 由+1 价变成0 价,被还原,体现了H2O 的
氧化性,A 错误;B 项,如果待测液中含有Ag+,Ag+与Cl-反应也能产生白色沉淀,或者CO3
2-、SO3
2-也会
与Ba2+产生白色沉淀,所以通过该实验不能得出待测液中含有SO4
2-的结论,B 错误;C 项,Mg(OH)2溶液
能与盐酸反应,不能与NaOH 溶液反应,Al(OH)3与NaOH 溶液和盐酸都能反应,说明Mg(OH)2的碱性比
Al(OH)3的强,C 正确;D 项,K2Cr2O7溶液中存在平衡Cr2O7
2-(橙色)+H2O
CrO4
2- (黄色)+2H+,加入
NaOH 溶液后,OH-与H+反应,生成物浓度减小,使平衡正向移动,导致溶液由橙色变为黄色,题给结论
错误,D 错误;故选C。
6.(2024·全国新课标卷)实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是
A.反应为3Fe+4H2O=====Fe3O4+4H2 B.酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好
C.用木柴点燃肥皂泡检验生成的氢气 D.使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉
【答案】B
【解析】铁和水蒸气在高温下发生反应生成Fe3O4和H2,该反应的化学方程式3Fe+4H2O=====Fe3O4+4H2,
A 正确;酒精灯放在铁粉下方加热可以产生高温,且不影响水的蒸发,若移至湿棉花下方则难以产生高
温,则实验效果不好,B 错误;C.用木柴点燃肥皂泡,若产生尖锐的爆鸣声,则可检验生成的气体为氢
气,C 正确;由于该实验中的反应要在高温下发生,因此要使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉,D 正确;故
选B。
7.(2024·广西卷,1,3 分)某小组对Fe2(SO4)3和K3[Fe(CN)6]的性质进行探究:
Ⅰ.向少量蒸馏水里滴加2 滴Fe2(SO4)3溶液,再滴加2 滴KSCN 溶液。
Ⅱ.向少量蒸馏水里滴加2 滴K3[Fe(CN)6]溶液,再滴加2 滴KSCN 溶液。
下列说法正确的是
A.实验Ⅰ中继续加入少量K2SO4固体,溶液颜色变浅
B.实验Ⅱ中溶液呈红色
C.KSCN 能区分Fe2(SO4)3和K3[Fe(CN)6]
D.焰色试验不能区分Fe2(SO4)3和K3[Fe(CN)6]
【答案】C
【解析】A 项,实验Ⅰ中,Fe2(SO4)3溶液与KSCN 溶液反应的实质是:Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3,硫酸
钾固体溶于水产生钾离子和硫酸根,并不影响该平衡的移动,因此溶液的颜色不发生变化,故A 错误;B
项,实验Ⅱ中,K3[Fe(CN)6]溶液中存在有K+、[Fe(CN)6]3-,[Fe(CN)6]3-并不能电离出Fe3+,因此K3[Fe(CN)6]
溶液与KSCN 溶液并不能发生反应,溶液颜色无明显变化,故B 错误;C 项,实验Ⅰ中,KSCN 溶液与
Fe2(SO4)3溶液反应产生Fe(SCN)3,溶液变为红色,但K3[Fe(CN)6]溶液与KSCN 溶液并不能发生反应,
K3[Fe(CN)6]是一种深红色晶体,水溶液呈黄色,带有黄绿色荧光,因此加入KSCN 可以区分两者,故C 正
确;D 项,焰色反应是金属单质或离子的电子在吸收能量后,跃迁到较高能量级,然后从较高能量级跃迁
到低能量级,这次跃迁会放出光子,光子的频率若在可见光频率范围内,则金属表现为有焰色反应。铁燃
烧火焰为无色,是因为放出的光子频率不在可见光频率范围内,而K3[Fe(CN)6]中含有钾元素,焰色试验时
透过蓝色钴玻璃可以看到紫色,因此焰色试验可以区分Fe2(SO4)3和K3[Fe(CN)6],故D 错误;故选C。
8.(2023•江苏卷,11,3 分)室温下,探究0.1mol·L-1 FeSO4溶液的性质,下列实验方案能达到探究目的的
是
选项
探究目的
实验方案
A
溶液中是否含有Fe3+
向2 mLFeSO4溶液中滴加几滴新制氯水,再滴加KSCN 溶
液,观察溶液颜色变化
B
Fe2+是否有还原性
向2 mLFeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,观察溶液
颜色变化
C
Fe2+
否水解
向2 mLFeSO4溶液中滴加2~3 滴酚酞试液,观察溶液颜色
变化
D
Fe2+能否催化H2O2分
解
向2 mL5%H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液,观察气泡产
生情况
【答案】B
【解析】A 项,检验溶液中是否含有Fe3+应直接向待测液中滴加KSCN 溶液,向待测液中滴加氯水会将
Fe2+氧化为Fe3+干扰实验,A 错误;B 项,向2 mLFeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,若观察溶液紫
色褪去,说明Fe2+有还原性,B 正确;C 项,Fe2+发生水解反应Fe2++2H2O
Fe(OH)2+2H+使溶液显酸性,
应向2 mLFeSO4溶液中滴加2~3 滴石蕊试液,观察溶液颜色变化,C 错误;D 项,向2 mL5%H2O2溶液中
滴加几滴FeSO4溶液,若产生气泡有可能是Fe3+的催化作用,D 错误。故选B。