高考化学一轮复习讲义 大单元三　第六章　第17讲　铁及其化合物转化关系

第17讲铁及其化合物转化关系[复习目标]1.熟练掌握铁及其重要化合物转化的化学方程式。2.能根据铁及其化合物的性质分析实验室、生产、生活中的相关问题。1.在图中空白处，将下列铁的重要化合物填入，建构成一张关系图。FeO、Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)2、Fe(OH)3、FeCl3、FeCl2答案2.完成图中指定序号对应的化学方程式(合理即可)。①2Fe+3Cl22FeCl3；⑥3Fe3O4+8Al9Fe+4Al2O3；⑦Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O；⑨Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O；⑩2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O；⑫4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；⑮2FeCl2+Cl2=2FeCl3；⑯FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl；⑰2FeCl3+Fe=3FeCl2。3.在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2+的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。(1)请将正确答案的字母填在相应的横线上。a.Fe3+b.Fe2+c.Fe、Fe2+d.Fe2+、Fe3+①AB段铁元素以形式存在。

②BC段铁元素以形式存在。

③CD段铁元素以形式存在。

(2)AB段与BC段所需Fe的质量比为。

答案(1)①a②d③c(2)2∶1解析在一定量的稀HNO3中缓慢加入铁粉，开始时发生反应：Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O，此时铁元素在溶液中以Fe3+形式存在，在B点时，硝酸恰好反应完全；继续加铁粉，发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，此时溶液中Fe2+的量逐渐增多，Fe3+的量逐渐减少；在C点时，溶液中的Fe3+恰好完全反应，此时继续加入的铁粉不再反应，溶液中的Fe2+的量不再增多。设AB段消耗amolFe，生成amolFe3+，根据反应Fe+2Fe3+=3Fe2+可知BC段需要消耗12amolFe，则AB段与BC段所需Fe的质量比为2∶14.除去括号中的杂质，并写出反应的离子方程式。(1)FeCl2(FeCl3)，除杂方法：，离子方程式：。

(2)FeCl3(FeCl2)，除杂方法：，离子方程式：。

(3)Fe2(SO4)3(FeSO4)，除杂方法：，离子方程式：。

(4)FeCl2(Cu2+)，除杂方法：，离子方程式：。

(5)CuCl2溶液(FeCl2)，除杂方法：。

答案(1)加入过量铁粉，过滤2Fe3++Fe=3Fe2+(2)加入氯水(或通入Cl2)2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-(3)滴加H2O22Fe2++H2O2+2H+=2H2O+2Fe3+(4)加入过量铁粉，过滤Fe+Cu2+=Cu+Fe2+(5)先向溶液中加入氧化剂(如H2O2、氯水)，然后向混合液中加入CuO或Cu(OH)2，调pH，促进Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀，静置过滤一、铁及其化合物转化关系判断1.下列说法正确的是()A.Fe2O3FeFeCl2能一步转化实现[2025·南通、如皋模拟]B.海水中铁制品腐蚀：FeFe(OH)2Fe(OH)3[2025·前黄高级中学第二次检测]C.Fe2O3K2FeO4H2能一步转化实现D.Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3能一步转化实现[2025·盐城中学12月检测]答案B解析A项，铝热反应生成Fe，但Fe与Cl2加热生成FeCl3，错误；B项，海水中铁发生吸氧腐蚀生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，正确；C项，K2FeO4与水反应生成氢氧化铁和氧气，得不到氢气，错误；D项，氯化铁是强酸弱碱盐，直接蒸发氯化铁溶液，氯化氢挥发使水解平衡右移，直至水解趋于完全生成氢氧化铁，不能得到无水氯化铁，错误。2.(2025·河南，4)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。固体X(黄色)→固体Y(红棕色)→溶液Z(棕黄色)→溶液R(浅绿色)→固体Q(黑色)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解析由X和Q的组成元素相同及溶液Z、R的颜色推断，X中含有铁元素，因此结合物质的颜色可判断固体X为FeS2，固体Y为Fe2O3，溶液Z中含有Fe3+，溶液R中含有Fe2+，固体Q为FeS。Y为Fe2O3，为红棕色固体，常用作油漆、涂料等的红色颜料，A正确；溶液Z中含有Fe3+，加热煮沸后Fe3+发生水解会生成Fe(OH)3胶体，溶液颜色会由棕黄色转变为红褐色，B正确；FeS与强酸反应生成有毒的H2S，且强酸性条件下无法制得FeS，C错误；Q为FeS，可在加热条件下通过Fe和S化合制备，D正确。二、重要含铁物质的制备3.(2025·扬州中学1月月考)下列由废铁屑(除Fe外还含少量C、FeS等杂质)制取FeSO4·7H2O的原理与装置不能达到实验目的的是()A.用装置甲制取FeSO4B.用装置乙吸收尾气中的H2SC.用装置丙过滤得到FeSO4溶液D.用装置丁蒸发结晶获得FeSO4·7H2O答案D解析A项，装置甲为铁屑与稀硫酸在80℃水浴中共热反应制备硫酸亚铁的装置，水浴加热的目的是加快反应速率，正确；B项，装置乙中盛有的硫酸铜溶液用于吸收硫化亚铁与稀硫酸反应生成的有毒气体硫化氢，防止污染空气，正确；C项，装置丙为用抽滤的方法得到硫酸亚铁溶液，抽滤的目的是加快过滤速率，正确；D项，蒸发结晶获得FeSO4·7H2O应选用蒸发皿，错误。4.工业上利用黄铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制备颜料铁红(Fe2O3)，具体生产流程如图：试回答下列问题：(1)滤液X中含有的金属阳离子是(填离子符号)。

(2)①步骤Ⅱ加入过量铁粉的目的是。

②步骤Ⅲ中可选用(填字母)调节溶液的pH。

a.次氯酸钙 b.氨水c.氢氧化钠溶液 d.高锰酸钾溶液(3)①步骤Ⅳ加入NH4HCO3时的离子方程式为。

②步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是。

③步骤Ⅳ中FeCO3沉淀完全后，溶液中含有少量Fe2+，检验Fe2+的方法是。

(4)在空气中煅烧FeCO3生成产品氧化铁的化学方程式为。

答案(1)Fe2+、Fe3+(2)①将Fe3+全部还原为Fe2+②b(3)①Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H②防止NH4HCO3受热分解；减少Fe2+的水解③取少量溶液，加入硫氰化钾溶液，不显红色，然后滴加氯水，溶液变为红色(合理即可)(4)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2课时精练[分值：100分](1~10题，每小题8分)1.(2025·无锡阶段练习)下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是()A.铁粉遇空气放热，可用于制作暖贴B.Fe2(SO4)3易溶于水，可用作净水剂C.FeCl3溶液显酸性，可用于腐蚀印刷电路板上的铜D.FeS难溶于水，可用于去除废水中微量六价铬[Cr(Ⅵ)]答案A解析氯化铁溶液具有氧化性，可以将铜氧化生成铜离子，故C错误；FeS具有还原性，因此可除去废水中的微量六价铬[Cr(Ⅵ)]，故D错误。2.下列物质的转化在给定条件下能实现的是()A.Fe(s)Fe(OH)3(s)FeCl3(aq)[2025·海安高级中学12月月考]B.制备FeCl3溶液：FeFeCl2溶液FeCl3溶液[2025·扬州期中]C.FeFe2O3Fe(NO3)3[2025·江苏临考押卷]D.Fe2O3Fe(s)Al(s)[2025·徐州期中]答案B解析A项，铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，错误；B项，铁与盐酸反应生成氯化亚铁，氯化亚铁与氯气反应生成氯化铁，正确；C项，Fe在氧气中点燃，反应生成四氧化三铁，再与稀硝酸反应生成硝酸铁，错误；D项，在高温条件下，用CO还原Fe2O3可得到Fe，Fe的金属活泼性比Al弱，Fe与Al2O3不能发生置换反应，错误。3.(2025·连云港高三月考)盖-吕萨克及其密友泰纳，把铁屑和苛性钠(NaOH)混合起来，放在一个密封的弯曲玻璃管内加热生产金属钠。反应原理为3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑。下列有关说法正确的是()A.用磁铁可以将Fe与Fe3O4分离B.将生成的气体在空气中冷却可获得钠C.该反应条件下铁的氧化性比钠强D.每生成1molH2，转移的电子数约为4×6.02×1023答案D解析A项，Fe与Fe3O4都可被磁铁吸引，错误；B项，钠极易被空气中的氧气氧化，错误；C项，该反应条件下铁的还原性比钠强，错误；D项，每生成1molH2，同时生成2molNa，转移的电子为4mol，故转移的电子数约为4×6.02×1023，正确。4.(2026·苏州调研)铁及其化合物转化具有重要应用，铁及其化合物应用广泛。纳米铁粉可用于处理水中污染物，一定条件下，向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，生成纳米铁粉、H2和B(OH)4-；Fe3O4可用作锂离子电池的电极材料，电池工作时有Li+嵌入其中生成LiFe3O4；铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}遇Fe2+发生反应生成深蓝色沉淀{Fe3[Fe(CN)6]2}，常用于检验Fe2+。下列表述不正确的是(A.制备纳米铁粉的离子反应：2Fe2++BH4-+4OH-2Fe↓+2H2↑+B(OHB.FeS2制硫酸过程中物质转化：FeS2(g)SO2(g)H2SO4(aq)C.Fe3O4晶体中嵌入Li+形成LiFe3O4时，部分Fe3+转化为Fe2+D.铁氰化钾检验Fe2+的离子反应：3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓答案B解析A项，一定条件下，向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，生成纳米铁粉、H2和B(OH)4-，对应的离子方程式为2Fe2++BH4-+4OH-2Fe↓+2H2↑+B(OH)4-，正确；B项，FeS2制硫酸过程为FeS2与氧气反应生成氧化铁和二氧化硫，二氧化硫在五氧化二钒作催化剂且加热的条件下被氧气氧化为三氧化硫，三氧化硫与水反应得硫酸，错误；C项，Fe3O4晶体中嵌入Li+形成LiFe3O4时，锂离子带正电荷，因此部分Fe3+转化为Fe2+，正确；D项，铁氰化钾检验Fe2+是利用了亚铁离子与[Fe(CN)6]3-能生成蓝色沉淀，对应的离子反应为3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)5.下列有关铁及其化合物参与反应的化学方程式书写错误的是()A.高温下Fe与水蒸气反应：Fe+H2O(g)FeO+H2B.Fe(OH)3胶体制备：FeCl3+3H2O3Fe(OH)3(胶体)+3HClC.FeCl2溶液中Fe2+的检验：FeCl2+K3[Fe(CN)6]=KFe[Fe(CN)6]↓+2KClD.Fe催化甲苯的溴化反应：+Br2答案A解析高温下Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，故A错误。6.下图为铁的“价—类”二维图，箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是()A.铁与氧气的燃烧反应可实现上述转化①B.加热Fe(OH)3发生转化③，Fe(OH)3与HI反应发生④C.可通过Fe(OH)2与稀硝酸反应实现转化⑤，计量数之比为1∶2D.K2FeO4作为新型净水剂可实现转化⑥，既能杀菌消毒又能净水答案D解析铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，不能生成三氧化二铁，不能实现上述转化①，故A错误；氢氧化铁与氢碘酸反应生成碘化亚铁、碘和水，不能发生转化④，故B错误；氢氧化亚铁与稀硝酸反应的化学方程式为3Fe(OH)2+10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3+NO↑+8H2O，不能实现转化⑤，故C错误。7.(2025·南通如皋模拟)FeS2在酸性条件下可发生反应：FeS2+2H+=Fe2++S+H2S↑。以FeS2为原料制取FeSO4·7H2O晶体的实验操作或原理不能达到实验目的的是()A.用装置甲制取含FeSO4的悬浊液B.用装置乙吸收挥发出的H2S气体C.用装置丙除去S和未反应的FeS2D.用装置丁蒸干溶液，获得FeSO4·7H2O答案D解析A项，装置甲中，FeS2与稀硫酸在加热、电磁搅拌条件下发生反应：FeS2+2H+=Fe2++S+H2S↑，可制取含FeSO4的悬浊液，正确；B项，H2S是酸性气体，能与NaOH溶液反应，装置乙可吸收挥发出的H2S气体，正确；C项，S和未反应的FeS2难溶于水，用装置丙(过滤装置)可除去S和未反应的FeS2，正确；D项，FeSO4溶液蒸发结晶时，Fe2+易被氧化，且直接蒸干溶液不能得到FeSO4·7H2O晶体，应该蒸发浓缩、冷却结晶，错误。8.(2025·苏州摸底调研)FeCl3易水解、易升华，是有机反应中常用的催化剂。实验室用如图所示装置制备少量FeCl3。下列说法正确的是()A.实验开始，先点燃酒精灯，再滴加浓盐酸B.实验时若Cl2不足量，则可能生成FeCl2C.装置丙的作用是收集FeCl3D.装置丁中CaCl2的作用是吸收未反应的Cl2答案C解析A项，实验开始，先滴加浓盐酸，利用生成的氯气排尽装置内的空气，以免铁粉与氧气发生反应，错误；B项，铁与氯气反应只能生成氯化铁，即使氯气少量也不能生成氯化亚铁，错误；C项，装置丙的作用是收集冷凝后的固体氯化铁，正确；D项，CaCl2与氯气不能反应，其作用是防止NaOH溶液中的水蒸气进入丙中使FeCl3水解，错误。9.如图是一种综合处理含SO2尾气的工艺流程，下列叙述正确的是()A.基态Fe3+的价层电子排布式为3d6B.检验“吸收”后的溶液是否还可继续吸收SO2，可用试剂K3[Fe(CN)6]C.“氧化”中发生反应的离子方程式为4Fe2++O2+H2O=4Fe(OH)3↓D.“氧化”后的溶液可以循环使用答案D解析铁元素的原子序数为26，基态铁离子的价层电子排布式为3d5，故A错误；“吸收”步骤发生的反应为硫酸铁溶液与二氧化硫气体反应生成硫酸亚铁和硫酸，则检验“吸收”后的溶液是否还可继续吸收二氧化硫，应用硫氰化钾溶液检验是否存在铁离子，而不是用铁氰化钾溶液检验是否存在亚铁离子，故B错误；“氧化”步骤发生的反应为酸性条件下硫酸亚铁溶液与空气中的氧气反应生成硫酸铁和水，反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，反应生成的硫酸铁可以循环使用，故C错误、D正确。10.(2025·扬州期末)高铁酸钾(K2FeO4)是一种常见的水处理剂。某兴趣小组以铁屑为原料制备高铁酸钾的流程如下：已知：K2FeO4在碱性溶液中能稳定存在，在酸性溶液中会产生Fe3+和O2。下列说法不正确的是()A.为检验“氧化1”过程是否完全，可选用的检验试剂为KSCN溶液B.“氧化2”过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2C.“转化”过程使用过量饱和KOH溶液有利于K2FeO4析出D.在稀硫酸中发生反应的化学方程式为4K2FeO4+10H2SO4=4K2SO4+2Fe2(SO4)3+3O2↑+10H2O答案A解析A项，若氧化不完全，则有Fe2+剩余，需要用铁氰化钾溶液来检验Fe2+，错误；B项，“氧化2”过程中发生的反应为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，氧化剂为ClO-，还原剂为Fe3+，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2，正确；C项，加入饱和KOH溶液的目的是增大K+的浓度，促进K2FeO4晶体析出，正确；D项，K2FeO4在稀硫酸中发生氧化还原反应，生成Fe3+并产生氧气，化学方程式为4K2FeO4+10H2SO4=4K2SO4+2Fe2(SO4)3+3O2↑+10H211.(6分)(2025·苏锡常镇二模)H2S在工业生产过程中容易导致催化剂失活，工业上脱除H2S有多种方法，其中一种是Fe2(SO4)3吸收液脱H2S。吸收：Ⅰ.H2S(g)⥬H2S(aq)，Ⅱ.H2S(aq)⥬H++HS-，Ⅲ.，

再生：Ⅳ.4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O。(1)写出吸收过程中步骤Ⅲ的离子方程式：。

(2)固定总铁浓度c[Fe]=60g·L-1，c(Fe2+)与H2S脱除率(η)和pH变化关系如图所示。当c(Fe2+)>15g·L-1时，随着c(Fe2+)增大，脱硫率逐渐减小而pH几乎不变的原因为。