初高中化学暑假衔接材料：第12讲　铁及其化合物之间的转化关系（暑假预习讲义）（原卷版）

2/14第12讲铁及其化合物之间的转化关系内容导航01预习航标→析目标·明方向：预习导航精准定向02教材全解→析教材·学新知：情境概念深度构情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容03过关检测→练考点·强落实：过关检测分层提预习目标1.从物质类别、元素价态的角度，预测含铁物质性质及物质间的转化关系。2.能根据含铁物质的性质，分析生产、生活中的实际问题，如补铁剂中铁元素价态的检验，印刷电路板废液的回收利用等。预习重点铁物质性质及物质间的转化关系预习难点铁及化合物的应用情情｜境｜启｜思你在生活中使用过净水剂吗？主要身份是什么？净水原理是什么？深｜研深｜研｜精｜炼知识点01铁及其重要化合物的转化关系1．铁元素的“价—类”二维图在图中适当位置填写含铁物质的化学式，完成铁及其化合物的“价—类”二维图，用箭头标明物质之间的转化关系。按要求书写下列反应的化学方程式或离子方程式。(1)同价态含铁物质之间的转化①FeO→Fe2＋：。②Fe2＋→Fe(OH)2：、。③Fe2O3→Fe3＋：。④Fe3＋→Fe(OH)3：、。⑤Fe(OH)3→Fe2O3：。以上反应①②③④一般是通过复分解反应实现物质之间的转化。(2)不同价态含铁物质之间的转化①Fe→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Fe2＋：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑,FeCl3：2Fe＋3Cl2\o(=,\s\up7(点燃))2FeCl3,Fe3O4：3Fe＋2O2\o(=,\s\up7(点燃))Fe3O4))②Fe2O3→Fe：。③Fe2＋eq\o(,\s\up7(Cl2),\s\do5(Fe))Fe3＋：、。④Fe(OH)2→Fe(OH)3：。以上反应一般都是通过氧化还原反应实现物质之间的转化。2．应用(1)铁及其化合物的制备，如工业炼铁，实验室制Fe(OH)2。(2)亚铁盐溶液的保存，如为防止FeSO4被氧化，常向溶液中加入少量铁粉。(3)物质的检验、除杂，如检验Fe2＋、Fe3＋。【思考】除去括号中的杂质，并写出反应的离子方程式。(1)FeCl2(Fe3＋)除去方法：加入过量铁粉，过滤，离子方程式：。(2)FeCl3(FeCl2)除去方法：加入氯水或通入Cl2，离子方程式：。(3)Fe2(SO4)3酸性溶液(FeSO4)除去方法：滴加H2O2溶液，离子方程式：。(4)FeCl2(Cu2＋)除去方法：加入过量铁粉，过滤，离子方程式：。【例1】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．a与盐酸反应可生成eC．b既可被氧化，也可被还原D．c是白色沉淀，可转化为红褐色沉淀d【即练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()A．高温下铁与水蒸气的反应可实现上述转化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③D．转化⑦发生反应的类型是化合反应【即练2】部分含铁物质的“价—类”二维图关系如图所示。下列推断不合理的是()A．c既可被氧化，也可被还原B．a可与f反应生成cC．通过化合反应或复分解反应均能直接得到eD．g→e的转化能由一步反应实现知识点02补铁剂中铁元素价态的检验1．实验：补铁剂中铁元素价态的检验(1)预测补铁剂中铁元素价态补铁剂中铁元素价态有以下3种可能：①可能为＋2价(Fe2＋)；②可能为＋3价(Fe3＋)；③可能既有＋2价，又有＋3价(Fe2＋和Fe3＋)。(2)实验方案(3)实验操作、现象及结论方案一：实验操作实验现象实验结论加入溶液，溶液颜色无变化；加入后，溶液变为含有Fe2＋，不含Fe3＋方案二：实验操作实验现象实验结论溶液颜色不含Fe3＋含Fe2＋(4)实验结论分析：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－，Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3；MnOeq\o\al(－,4)＋5Fe2＋＋8H＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。2．铁元素与人体健康铁元素的生理功能是人体中含量最高的生命必需微量元素，其中以血红蛋白的功能最为显著。血红蛋白分子中含有Fe2＋，具有缺铁的危害如果人体缺铁，就会出现贫血科学合理食用富铁食品及补铁人体内的铁元素主要来源于食物，动物血、、骨髓以及菠菜、等食物含铁丰富，可以多食用维生素C具有，可以将Fe3＋还原成人体可以吸收的Fe2＋，所以食用维生素C含量较高的食物有利于人体对铁元素的吸收【思考1】为什么补铁剂与维生素C一起服用效果更好？【思考2】在验证补铁口服液中是否含有Fe2＋的实验中，向溶液中加入酸性KMnO4溶液，紫红色褪色，则一定证明含有Fe2＋吗？【思考3】能否用NaOH溶液检验补铁剂中铁元素的价态？为什么？【例2】某兴趣小组进行某补血剂中铁元素含量的测定实验流程如下：下列说法不正确的是()A．步骤①研磨时需要在研钵中进行B．步骤②加入过量NaOH溶液的作用是将Fe2＋完全沉淀C．步骤③多步操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却、称重D．每片补血剂中铁元素的质量为0.07wg【即练1】《神农本草经》记载：“神农尝百草，日遇七十二毒，得茶而解。”茶叶中铁元素的检验可经以下四个步骤完成，各步骤中选用的实验用品不能都用到的是()A．将茶叶灼烧灰化，选用①②⑨B．用浓盐酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释，选用④⑥⑦C．过滤得到滤液，选用④⑤⑦D．检验滤液中的Fe3＋，选用③⑧⑩知识点03“铁三角”间物质转化1.“铁三角”转化关系Fe只具有，可以被氧化成Fe2＋和Fe3＋，还原Fe2＋和Fe3＋又可得到Fe；Fe2＋既具有又具有还原性，主要表现为还原性，遇到强氧化剂时，被氧化为Fe3＋，遇到还原剂时，被还原为Fe；Fe3＋具有较强的，可被还原剂还原为Fe2＋或Fe。它们之间的相互转化关系(常称为“铁三角”)如图所示。写出下列转化相关的离子(或化学)方程式(1)Fe→Fe2＋，加弱氧化剂如Fe和I2：Fe＋I2eq\o(=,\s\up7(△))FeI2，Fe和CuSO4溶液：。(2)Fe→Fe3＋，加强氧化剂如Fe和稀硝酸：Fe＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，Fe和Cl2：。(3)Fe2＋→Fe3＋，加强氧化剂如FeCl2溶液和Cl2：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－，Fe(OH)2被O2氧化：。(4)Fe3＋→Fe2＋，加还原剂如FeCl3溶液和Cu：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，FeCl3和KI溶液：。(5)Fe2＋→Fe，加还原剂如FeCl2溶液和Zn：Fe2＋＋Zn=Zn2＋＋Fe，FeO和Al：。(6)Fe3＋→Fe，加强还原剂如工业炼铁：Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2，铝热反应：。2．“铁三角”转化的应用(1)分离或除杂(括号内物质为杂质)①FeCl3溶液(FeCl2)：加足量氯水或双氧水或通入足量Cl2，FeCl2溶液(酸性)和H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。②FeCl2溶液(FeCl3)：加足量铁粉，充分反应后过滤，离子方程式：。③FeSO4溶液(CuSO4)：加足量铁粉，充分反应后过滤，离子方程式：。(2)与Fe3＋、Fe2＋有关的离子共存问题①Fe3＋与I－、S2－、HS－、SOeq\o\al(2－,3)、HSOeq\o\al(－,3)等因发生氧化还原反应而不能大量共存。②Fe2＋与MnOeq\o\al(－,4)(H＋)、NOeq\o\al(－,3)(H＋)、ClO－等因发生氧化还原反应而不能大量共存。(3)盐溶液的配制与保存配制或保存含Fe2＋的溶液时，常加入少量铁粉防止其被氧化。(4)实验室或工业制备含铁物质如制备Fe(OH)2时应注意隔绝空气防氧化；生产中用“铝热剂”焊接钢轨等。【例3】下列叙述不正确的是()选项被提纯物质杂质除杂试剂或方法A酸性Fe2(SO4)3溶液FeSO4加入适量H2O2BFeCl2溶液FeCl3加入过量铁粉并过滤CFeSO4溶液CuSO4加入足量铁粉，充分反应后过滤DFe(OH)3Fe(OH)2在空气中灼烧【即练1】化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价—类”二维图。铁元素的“价—类”二维图如图所示，下列说法正确的是()A．工业用CO还原Fe2O3炼铁，该反应为置换反应B．Fe3O4中铁元素为＋4价C．维生素C能将Fe3＋转化为Fe2＋，该过程中维生素C做还原剂D．Fe(OH)2浊液露置于空气中，由白色马上变为红褐色【即练2】用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和Fe)制备纳米Fe3O4(平均直径25nm)的流程示意图如下：下列叙述错误的是()A．步骤①中，生产车间要禁止烟火B．步骤②中，主要反应的离子方程式是2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋C．步骤④中H2O2应该过量D．步骤⑤中，为验证得到的固体是纳米态Fe3O4粒子，可将其形成分散系，做丁达尔效应实验1.（25-26高一上·安徽·期末）“价-类”二维图可以从物质类别、化合价角度认识物质的性质及其转化关系。如图为铁元素的“价-类”二维图，下列说法正确的是A．自然界中不存在aB．b是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速被氧化成dC．f在空气中转化为e时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：4D．维生素C能将h转化为g，该过程中维生素C被还原2.（25-26高一下·江西九江·开学考试）甲、乙、丙三种不同的物质中均含有同一种元素，反应④为置换反应，往乙溶液中滴加KSCN溶液，乙溶液变为血红色。它们之间的转化关系如图所示(部分反应物及生成物已略去)。下列说法错误的是A．反应①、②可能为化合反应B．反应④的另一反应物可以为共价化合物的水溶液C．甲可以为金属单质，不可能是化合物D．若甲为金属单质，甲、乙、丙中的相同元素化合价不同3.（25-26高一上·安徽合肥·期末）“价-类”二维图是一种将化学物质的化合价与类别相结合，可直观展示物质性质及其相互转化关系的图表。如图为铁元素的常见化合价与部分物质类别的“价-类”二维图，下列有关说法正确的是A．a在氧气中燃烧，生成黑色固体cB．除去f水溶液中混有的g，可选用HC．e在空气中灼烧得到cD．将f溶于水就可制取Fe(OH)4.（25-26高一上·湖北随州·期末）中学几种常见物质的转化关系如图所示，已知a、b、c、d含有同一种元素，h是使用最广泛的金属。下列说法正确的是A．常温下a的水溶液能用钢瓶储存B．盐d的饱和溶液与氢氧化钠溶液反应可制得胶体C．红热的h与e气体反应生成f和gD．工业上生产c利用g在a中燃烧5.（25-26高一上·湖北十堰·期末）价-类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型和工具。部分含Fe物质的分类与相应的化合价关系如图所示。下列说法正确的是A．过量的a与Cl2反应得到B．b是一种有磁性的黑色晶体，d可用于制作红色颜料C．工业上用CO还原d炼铁，该反应属于置换反应D．向FeCl2溶液中滴加NaOH6.（25-26高一上·山西太原·期末）某同学欲在实验室中制备FeSO4A．FeB．FeC．Fe2SOD．废铁屑(主要成分是Fe和少量Fe2O7.（24-25高一上·广东惠州·期末）部分铁及其化合物的“价类二维图”如图所示。下列说法不正确的是A．a可与g反应生成f B．e在潮湿的空气中容易被氧化生成dC．b分别与水、盐酸反应对应生成e、f D．g可用KSCN溶液检验8.（25-26高一上·浙江杭州·期中）高磷鲕状赤铁矿(主要含有Fe2O3，还含有少量Al2O已知：Fe2+遇KA．铁红常用作油漆、油墨的红色颜料 B．酸浸液遇K3C．洗涤滤渣时，不能用玻璃棒搅拌 D．氧化时不能选用试剂H2可以将Fe2+氧化为Fe3+，还原产物为水，不会引入新杂质，氧化时可以选用H29.（25-26高一上·河南南阳·期末）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．Z→R需加某种还原剂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10.（25-26高一上·青海海东·期末）铁及其部分化合物的转化关系如图所示(部分反应条件省略)，其中X、Y、Z表示三种含铁化合物。下列说法正确的是A．X的化学式为FeB．试剂M可以是ZnCl2C．Y可以与稀盐酸反应生成ZD．Fe(OH)2性质稳定，不易被空气中的11.（25-26高一上·辽宁大连·期末）元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。下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A．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①B．加热Fe(OH)3发生转化⑥，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OH)3C．由图可预测：高铁酸盐(FeO4D．FeO和Fe2O3均可与氢碘酸反应，反应原理完全相同12.（25-26高一上·甘肃白银·期末）铁是用量最大、用途最广的金属，如图是铁的“价-类”二维图。下列说法正确的是A．a在氧气中燃烧，生成黑色固体c B．e在空气中灼烧得到cC．除去f水溶液中混有的g，可选用H2O2 13.（25-26高一下·云南·期中）以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、A．“焙烧”过程中可加入少量CaO生成CaSO4B．欲提取滤液中的铝元素，可向该滤液中通入过量COC．FeS2与Fe2D．烧渣分离可以选择用磁铁将烧渣中的Fe314.（25-26高一下·福建泉州·期中）利用矿铁厂的废铁屑（主要成分为Fe，含有沙土、油污、Fe3O4下列说法中错误的是A．预处理时，需要使用Na2B．滤液B中加入氢氧化钠溶液时，可观察到有白色沉淀生成，迅速转为灰绿色，最后转化为红褐色C．纳米Fe3D．步骤⑤发生反应的离子方程式为Fe15.（25-26高一下·浙江嘉兴·期中）某兴趣小组利用废旧金属材料(主要含Fe、Cu、Al及这几种金属的氧化物)制备绿矾(FeSO4A．“碱浸”过程中产生气体的主要原因为：2Al+2B．“酸浸1”步骤加入的酸为稀盐酸，“酸浸2”步骤加入的酸为稀硫酸C．对滤液Ⅱ进行的系列操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥D．若该废旧金属