(新高考)高考化学大一轮复习课件第3章第14讲铁及其化合物的转化关系(含解析)

铁及其化合物的转化关系第14讲复习目标1.基于价类二维图理解铁及其化合物的转化关系。2.能通过实验探究掌握Fe2＋与Fe3＋的相互转化。内容索引真题演练明确考向考点二基于Fe2＋、Fe3＋相互转化的实验探究考点一基于价类二维图理解铁及其化合物的转化关系课时精练基于价类二维图理解铁及其化合物的转化关系><从物质类别和物质所含核心元素的化合价两个角度总结、预测物质的性质是学习化学的重要方法之一。夯实必备知识(1)横向变化体现了同价态不同物质类别(氧化物、盐、碱)之间的转化；①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐；②Fe2＋、Fe3＋与碱(OH－)反应生成对应的碱；③难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。(2)纵向变化体现不同价态同物质类别之间的转化，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、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。1.如图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是提升关键能力A.铁与高温水蒸气的反应可实现题述转化①B.FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中

受热，迅速发生转化②生成红棕色粉末C.加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③√铁与高温水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，不能实现题述转化①，故A错误；FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，部分被氧化生成Fe3O4，不能发生转化②，故B错误；加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁，氢氧化铁不溶于水，加水溶解不可实现转化③，故C错误；高铁酸盐中铁为＋6价，具有强氧化性，可用于消毒，与水发生氧化还原反应后生成铁离子，铁离子与水反应生成Fe(OH)3胶体。2.从化合价和物质类别两个视角认识元素及其化合物性质是重要的化学学习方式。图1是Fe及其化合物的化合价—物质类别二维图。回答下列问题：(1)工业上冶炼Fe常用的方法是______(填字母)。a.电解法

b.还原法c.热分解法

d.物理方法b工业上常用碳还原铁矿石冶炼Fe，为还原法。(2)若图1中的F为硫酸盐，请写出由D生成F的离子方程式：______________________________。Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O根据图1，D到F过程中铁的化合价未变，F为硫酸盐，则D为氧化铁，氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，离子方程式为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。(3)图1中的B在潮湿的空气中很容易发生化合反应变成E，该反应的化学方程式为________________________________。4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(4)图1中的F与C在水溶液中转化的离子反应有：2Fe3＋＋2I－

2Fe2＋＋I2，为了探究该反应存在一定的限度，某化学兴趣小组取10mL0.5mol·L－1的KI溶液于试管中，再加入10mL0.2mol·L－1的FeCl3溶液，振荡，使试管中的物质充分反应一段时间。为了达到实验目的，还需要再向试管中加入下列试剂中的_____(填字母)。A.淀粉溶液

B.KSCN溶液C.CCl4

D.酸性高锰酸钾溶液B根据题中数据，可知KI过量，若反应为可逆反应，则溶液中存在Fe3＋，可用KSCN溶液检验。8返回失电子守恒，则参加反应的Fe失去8mol电子。基于Fe2＋、Fe3＋相互转化的实验探究><Fe2＋既有氧化性又有还原性，Fe3＋一般只表现氧化性，其转化关系为夯实必备知识写出下列转化的离子方程式，体会Fe2＋与Fe3＋的转化条件。(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：

。(2)将FeCl3溶液滴入淀粉-KI溶液，溶液变蓝：

。2Fe3＋＋H2S===S↓＋2Fe2＋＋2H＋2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋(3)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔：

。(4)将H2O2滴入酸性FeCl2溶液：

。(5)将FeCl2溶液滴入HNO3溶液中，有无色气体放出：_________________________________________。Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O3Fe2＋＋4H＋＋

===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O1.已知三氯化铁的熔点为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。某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物做了如下探究实验。提升关键能力(1)装置的连接顺序为_______________________。a→g→h→d→e→b→c→f浓硫酸具有吸水性，能作氯气的干燥剂，碱石灰具有碱性而吸收氯气，饱和食盐水吸收氯化氢且能抑制氯气溶解，装置排列顺序为气体的制取→洗气→干燥→氯气和铁的反应→尾气处理，所以装置连接顺序为a→g→h→d→e→b→c→f。(2)饱和食盐水的作用是________________________。(3)反应一段时间后熄灭酒精灯，冷却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，进行如下实验：①淡黄色溶液中加入试剂X生成淡红色溶液的离子方程式为__________________________。②淡红色溶液中加入过量H2O2后溶液红色加深的原因是_____________________________________________。除去氯气中的氯化氢气体双氧水将Fe2＋氧化成Fe3＋，使Fe(SCN)3增多(4)已知红色褪去的同时有气体生成，经检验为O2。该小组同学对红色褪去的原因进行探究。①取褪色后的溶液三份，第一份滴加FeCl3溶液，无明显变化；第二份滴加试剂X，溶液出现红色；第三份滴加稀盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀。②另取同物质的量浓度的FeCl3溶液滴加2滴试剂X，溶液变红，再通入O2，无明显变化。实验①说明：____________________________________；实验②的目的是_____________________________________；得出结论：________________________。SCN－发生了反应而不是Fe3＋发生了反应排除H2O2分解产生的O2氧化SCN－的可能根据①滴加FeCl3溶液无明显变化，说明SCN－发生了反应而不是Fe3＋发生了反应，滴加稀盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明生成了

；根据②另取同物质的量浓度的FeCl3溶液滴加2滴试剂X，溶液变红，再通入O2，无明显变化，说明O2不能氧化SCN－，所以氧化SCN－的为双氧水。2.实验小组研究二价铁的氧化反应，设计如下实验。实验序号试剂及操作现象Ⅰ

现象a：生成白色沉淀，最终转变为红褐色现象b：……Ⅱ

现象c：溶液略呈黄色现象d：溶液呈红色(1)实验所用的Fe(NO3)2溶液由Fe(NO3)3溶液和足量铁粉反应制得，离子方程式是__________________。(2)实验Ⅰ中白色沉淀转变为红褐色的化学方程式是______________________________。2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(3)现象b是_____________________________。红褐色沉淀溶解，溶液呈黄色Fe(NO3)2与氢氧化钠反应生成Fe(OH)2白色沉淀，被氧化变为红褐色沉淀Fe(OH)3，加入硫酸溶液后发生酸碱中和反应，红褐色沉淀溶解，溶液变为黄色。(4)实验小组对实验Ⅱ中何种物质氧化Fe2＋进行研究，提出两种假设：ⅰ.酸性条件下，O2氧化了Fe2＋；ⅱ.酸性条件下，________________。①将假设ⅱ补充完整。②设计实验，证实了假设ⅰ不是实验Ⅱ中氧化Fe2＋的主要原因。将实验方案和现象补充完整。步骤1：向1.0mL__________________溶液中滴加1.5mL1.0mol·L－1H2SO4溶液；步骤2：向上述所得溶液中滴加KSCN溶液，观察到_____________________。③向步骤2所得溶液中滴加NaOH溶液至pH约为5，检测到有Fe3＋产生。0.1mol·L－1FeSO4溶液颜色无明显变化根据控制变量法可知，要证明氧化剂为氧气，需要排除硝酸根离子的干扰，因此，可以改为向1.0mL0.1mol·L－1FeSO4溶液中滴加1.5mL1.0mol·L－1H2SO4溶液。(5)综合上述实验，说明二价铁的氧化反应与_______________________________________________________________因素有关。溶液酸碱性强弱、氧化剂种类及二价铁的存在形式(或其他合理答案)根据实验的过程和实验现象可知，二价铁的氧化反应与溶液的酸碱性、氧化剂种类及二价铁的存在形式等因素有关。返回真题演练明确考向><1.(2021·广东，10)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bB.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123√123Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质，如Fe＋2FeCl3===3FeCl2，故不选A；Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，故不选B；Fe(Ⅲ)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体的操作为向沸水中逐滴加入饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，故选C；2.(2019·全国卷Ⅰ，27)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，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：123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__________。碱煮水洗(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)。123加快反应热水浴C123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H2S生成，氢气不与碱溶液反应，而硫化氢能与碱溶液反应，且H2S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。(3)步骤③中选用足量的H2O2，理由是__________________________________。分批加入H2O2，同时为了______________，溶液要保持pH小于0.5。123将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入杂质防止Fe3＋水解123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＋，发生的反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，从生成物看，又不引入杂质。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的具体实验操作有_______________________________，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。123加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)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)。3.(2018·北京，28)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。资料：K2FeO4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O2，在碱性溶液中较稳定。(1)制备K2FeO4(夹持装置略)123①A为氯气发生装置。A中反应方程式是________________________________________________________(锰被还原为Mn2＋)。2KMnO4＋16HCl(浓)===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。123答案123应在装置B中装入饱和食盐水，以除去混在Cl2中的HCl。洗气时，气体应长管进、短管出。③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O，另外还有_________________________________。123Cl2＋2KOH===KCl＋KClO＋H2O(2)探究K2FeO4的性质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Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl－而产生Cl2，设计以下方案：123方案Ⅰ取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色方案Ⅱ用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶出，得到紫色溶液b，取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生ⅰ.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有_____，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl－氧化，还可能由____________________________________产生(用方程式表示)。Fe3＋123123________________

。>溶液酸碱性不同ⅱ.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗涤的目的是__________________。排除ClO－的干扰方案Ⅰ取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色方案Ⅱ用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶出，得到紫色溶液b，取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生_____________________________________________________________________________________________________。123返回课时精练><1234567891.某学生设计了如图的方法对X盐进行鉴定：10由此分析，下列结论正确的是A.X中一定有Fe3＋ B.Z中一定有Fe3＋C.Y为AgI沉淀

D.X一定为FeBr2溶液√由反应过程可知，Z与KSCN溶液反应后溶液显红色，Z中一定有Fe3＋，而X中不一定有Fe3＋，Z中之所以有Fe3＋也可能是因为X中含有Fe2＋，Fe2＋被硝酸氧化为Fe3＋；AgBr为浅黄色沉淀，X可能为FeBr2，也可能为FeBr3。2.(2022·郑州模拟)某学习小组探究铁丝(含杂质碳)与浓硫酸的反应，反应装置如图。下列说法错误的是A.无法直接使用pH试纸来判断反应后硫酸是否剩余B.可用KSCN和K3[Fe(CN)6]检验反应后溶液中铁元素的价态C.将22.4mL(标准状况下)反应生成的气体通入足量氯水中，

再滴加足量BaCl2溶液，最终得到0.233g沉淀D.生成的气体通入BaCl2溶液产生白色浑浊，可能是硫酸蒸气逸出或部分SO2被氧化

所致12345678910√12345678910铁和浓硫酸在加热的条件下反应生成硫酸铁、二氧化硫、水，随着反应的进行，浓硫酸变稀，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气。生成物中含有SO2，SO2溶于水生成H2SO3，使溶液显酸性，因此不能直接使用pH试纸来判断反应后硫酸是否剩余，A项正确；K3[Fe(CN)6]与Fe2＋作用产生蓝色沉淀，KSCN与Fe3＋作用，溶液变红色，B项正确；0.001mol，若气体都为SO2，根据S元素守恒，生成沉淀的物质的量为0.001mol，质量为0.001mol

×233g·mol－1＝0.233g，但实际上，SO2的物质的量小于0.001mol，则沉淀的质量小于0.233g，C项错误。123456789103.用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)制备纳米Fe3O4的流程示意图如下：下列叙述错误的是A.为提高步骤①的反应速率，可采取搅拌、升温等措施B.步骤②中，主要反应的离子方程式是2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋C.步骤④中，反应完成后剩余的H2O2无需除去D.步骤⑤中，“分离”包含的操作有过滤、洗涤√12345678910搅拌、适当升高温度可提高铁泥与盐酸的反应速率，A正确；滤液A的溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的稀盐酸，加入铁粉还原Fe3＋，即主要的离子反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，B正确；12345678910步骤④中，浊液C中的氢氧化亚铁被过氧化氢氧化成浊液D，为了提高Fe3O4的产率需要控制浊液D与滤液B中Fe2＋的比例，为防止滤液B中Fe2＋在步骤⑤中被H2O2氧化，步骤④中反应完成后需再加热一段时间除去剩余的H2O2，C错误；步骤⑤为浊液D与滤液B加热搅拌发生反应制得Fe3O4，使Fe3O4分离出来需经过过滤、洗涤、干燥等操作，D正确。4.(2022·广东模拟)一种利用CO回收含铜废铁粉中的Fe的工艺如下：12345678910下列说法错误的是A.M是CO，Cu与CO在该条件下较难发生反应B.“气化”过程的化学方程式为Fe＋5COFe(CO)5C.“分解”过程需要适当降低反应体系的压强D.“分解”过程可在空气气氛的密闭容器内进行√12345678910Fe(CO)5分解得到CO和Fe，故5M中的M代表CO，含铜废铁粉气化后仅得到Fe(CO)5，说明Cu与CO在该条件下较难发生反应，故A正确；“分解”过程后CO还需要重新回收利用，不能在空气气氛的密闭容器内进行，故D错误。5.如图所示，硫酸铁与M、N、P、Q反应产生不同的现象。则各符号对应的试剂错误的是12345678910A.M：硫氰化钾溶液 B.N：铁粉C.P：氢氧化钡溶液 D.Q：氨水√12345678910硫酸铁溶液中加入硫氰化钾溶液，溶液变成红色，故A不选；硫酸铁溶液中加入铁粉：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，溶液由黄色变成浅绿色，故B不选；硫酸铁溶液中加入氢氧化钡溶液，反应生成硫酸钡白色沉淀和氢氧化铁红褐色沉淀，故C选；硫酸铁溶液中加入氨水生成氢氧化铁红褐色沉淀，故D不选。6.纳米级四氧化三铁是应用最为广泛的软磁性材料之一。沉淀法是目前制备纳米四氧化三铁的重要方法，其流程如图所示：12345678910下列说法错误的是A.保存溶液A时，应加入少量铁粉B.其制备反应类型不属于氧化还原反应C.取滤液进行焰色试验，火焰为黄色D.FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比最好为2∶1√12345678910Fe2＋易被空气中的氧气氧化，在保存含Fe2＋的溶液时，需要加入铁粉，A项正确；反应中无元素化合价的变化，不是氧化还原反应，B项正确；滤液中含有Na＋，所以进行焰色试验时火焰为黄色，C项正确；Fe3O4可写成FeO·Fe2O3，所以n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝1∶2，D项错误。7.FeCO3与砂糖混用可以作补血剂，实验室里制备FeCO3的流程如图所示，下列说法错误的是12345678910A.可利用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质B.沉淀过程中有CO2气体放出C.过滤操作中常用的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒D.产品FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO√12345678910A项，Fe2＋变质会生成Fe3＋，则只需检验溶液中是否含有Fe3＋，可利用KSCN和Fe3＋反应溶液显红色进行检验，正确；C项，过滤操作中需要用到漏斗，用玻璃棒引流，烧杯盛放溶液，所以过滤操作的常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，正确；D项，二价铁在空气中加热易被氧化为三价铁，FeCO3在空气中高温分解生成Fe2O3，错误。8.一种废水处理剂可表示为MxFey(SO4)z(OH)w，可按下列实验步骤确定其组成(气体体积在标准状况下测定)：12345678910下列有关叙述错误的是A.检验a中是否含有Fe3＋可用KSCN溶液B.气体b能使湿润的红色石蕊试纸变蓝C.加入稀盐酸的目的是溶解其中的氢氧化物D.若V＝448，m1＝13.6，m2＝9.32，可确定该化合物为NH4Fe3(SO4)2(OH)3√12345678910化合物与强碱反应生成气体，该气体为氨气，B正确；由于加入的是强碱，产生的沉淀c一定是氢氧化铁和硫酸钡，而铁的氢氧化物溶于强酸，硫酸钡不能溶于强酸，C正确；123456789109.铁及其化合物在日常生活中应用广泛。(1)利用Fe2＋、Fe3＋的催化作用，常温下可将SO2转化为

，从而实现对SO2的治理。已知含SO2的废气通入含Fe2＋、Fe3＋的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，则另一反应的离子方程式为__________________________________________。123456789102Fe3＋＋SO2＋2H2O===(2)氧化铁是重要的工业颜料，下面是制备氧化铁的一种方法，其流程如下：12345678910①操作Ⅰ的名称是_______；操作Ⅱ为洗涤，洗涤操作的具体方法为___________________________________________________________________________。②滤液A中加入稍过量的NH4HCO3溶液，生成沉淀的同时有一种气体产生，写出其化学方程式：_______________________________________________________。过滤沿玻璃棒往漏斗中加入适量蒸馏水至浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，重复2～3次FeSO4＋2NH4HCO3===FeCO3↓