高考化学一轮复习 讲义大单元二　第四章　第13讲　铁及其化合物转化关系（广东版）

第13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。一、Fe2+和Fe3+的相互转化1.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2.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∶1二、重要含铁物质的制备3.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：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+4CO24.(2022·天津，15)氯化铁是重要的化工原料。根据氯化铁的实验室制备方法，回答下列问题：Ⅰ.FeCl3·6H2O的制备制备流程图如下：(1)将废铁屑分批加入稀盐酸中，至盐酸反应完全。判断反应完全的现象为。

含有少量铜的废铁屑比纯铁屑反应快，原因为。

(2)操作①所必需的玻璃仪器中，除烧杯外还有。

(3)检验FeCl3溶液中是否残留Fe2+的试剂是。

(4)为增大FeCl3溶液的浓度，向稀FeCl3溶液中加入纯Fe粉后通入Cl2。此过程中发生的主要反应的离子方程式为。

(5)操作②为。

Ⅱ.由FeCl3·6H2O制备无水FeCl3将FeCl3·6H2O与液体SOCl2混合并加热，制得无水FeCl3。已知SOCl2沸点为77℃，反应方程式为FeCl3·6H2O+6SOCl2FeCl3+6SO2↑+12HCl↑，装置如图所示(夹持和加热装置略)。(6)仪器A的名称为，其作用为。NaOH溶液的作用是。

(7)干燥管中无水CaCl2不能换成碱石灰，原因是。

(8)由下列结晶水合物制备无水盐，适宜使用上述方法的是(填字母)。

a.ZnCl2·H2Ob.CuSO4·5H2Oc.Na2S2O3·5H2O答案(1)不再有气泡产生Fe、Cu在稀盐酸中形成原电池，加快反应速率(2)漏斗、玻璃棒(3)K3[Fe(CN)6]溶液(4)2Fe3++Fe=3Fe2+、2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-(5)在HCl气流中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到FeCl3·6H2O晶体(6)球形冷凝管冷凝回流SOCl2吸收SO2、HCl等尾气，防止污染(7)碱石灰与SO2、HCl气体反应，失去干燥作用(8)a1.(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的循环转化关系答案C解析图中所示铁元素不同化合价的物质：a为Fe，b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(Ⅱ)的盐类物质，c为Fe(OH)2，e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(Ⅲ)的盐类物质，d为Fe(OH)3。Fe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A不选；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B不选；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滴加饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，故C选；b→c→d→e→b转化如FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3FeCl2，故D不选。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，故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。课时精练[分值：100分](1~8题，每小题7分)1.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.(2025·广宁模拟)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胶体的制备：FeCl3+3H2OFe(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。3.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。4.(2025·惠州阶段练习)探究铁及其化合物的性质，下列实验方案、现象和结论都正确的是()选项实验方案现象结论A向试管中依次加入苯、液溴、稀FeBr3溶液，将生成的气体通入硝酸银溶液有浅黄色沉淀生成苯和液溴发生了取代反应B向Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液，再加入少量K2SO4固体溶液先变成红色后无明显变化Fe3+与SCN-的反应不可逆C将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，滴加KSCN溶液溶液呈浅绿色食品脱氧剂样品中没有+3价铁D向沸水中逐滴加5~6滴饱和FeCl3溶液，持续煮沸溶液先变成红褐色再析出沉淀Fe3+先水解得Fe(OH)3胶体，再聚集成Fe(OH)3沉淀答案D解析向试管中依次加入苯、液溴、稀FeBr3溶液，发生苯的溴代反应，反应放热，生成HBr气体，同时Br2受热挥发，将气体通入硝酸银溶液，有浅黄色沉淀生成，可能是挥发的Br2造成的，无法说明苯和液溴发生了取代反应生成了HBr，故A错误；向Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液，反应的离子方程式为Fe3++3SCN-⥬Fe(SCN)3，K2SO4不影响平衡移动，所以向Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液，再加入少量K2SO4固体，溶液先变成红色后无明显变化，故B错误；将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，样品中可能含有的Fe3+能被Fe还原为Fe2+，滴加KSCN溶液，溶液不变红色，故C错误；饱和氯化铁溶液在沸水中发生水解反应生成Fe(OH)3胶体，加热能使Fe(OH)3胶体产生聚沉，从而得到Fe(OH)3红褐色沉淀，故D正确。5.(2025·深圳阶段练习)部分含铁微粒所带的电荷数与其中铁元素化合价的关系如图所示，由该图可预测含铁微粒间相互转化时所需试剂。下列推断合理的是()A.R具有还原性，常温下不能用R材质容器运输浓硫酸B.M可用K3[Fe(CN)6]溶液检验C.若Q为金属阳离子，可通过Fe2O3与稀盐酸反应生成D.Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成FeO答案D解析R为铁单质，常温下，铁在浓硫酸中会发生钝化，所以常温下可用铁制容器储运浓硫酸，故A不合理；Fe2+和K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝色沉淀，M不是Fe2+，所以不能用K3[Fe(CN)6]溶液检验，故B不合理；Q为Fe2+，Fe2O3与稀盐酸反应生成Fe3+和水，故C不合理；从图中可以看出，在碱性溶液中可以生成FeO42-，所以Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成Fe6.(2025·山东，13)钢渣中富含CaO、SiO2、FeO、Fe2O3等氧化物，实验室利用酸碱协同法分离钢渣中的Ca、Si、Fe元素，流程如下。已知：Fe2(C2O4)3能溶于水；Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9，Ksp(FeC2O4)=3.2×10-7。下列说法错误的是()A.试剂X可选用Fe粉B.试剂Y可选用盐酸C.“分离”后Fe元素主要存在于滤液Ⅱ中D.“酸浸”后滤液Ⅰ的pH过小会导致滤渣Ⅱ质量减少答案A解析钢渣用盐酸酸浸后，CaO、FeO、Fe2O3分别转化成Ca2+、Fe2+、Fe3+进入滤液Ⅰ中，则滤渣Ⅰ为SiO2，根据已知信息，CaC2O4的Ksp与FeC2O4的接近，而Fe2(C2O4)3能溶于水，则要想有效分离Ca、Fe元素，滤渣Ⅱ只能是CaC2O4，为了防止生成FeC2O4，需要将滤液Ⅰ中的Fe2+完全转化成Fe3+以保证Fe元素留在滤液Ⅱ中，因此试剂X需氧化Fe2+，不能用Fe粉，A错误；向Na2SiO3溶液中加酸可得到H2SiO3，H2SiO3受热分解可得到SiO2，因此试剂Y可以为盐酸，B正确；“分离”后，Fe元素在滤液Ⅱ中，C正确；CaC2O4存在沉淀溶解平衡：CaC2O4(s)⥬Ca2+(aq)+C2O42-(aq)，若酸浸后滤液Ⅰ的pH过小，则C2O42-与H+结合导致C2O42-浓度降低，平衡正向移动，导致CaC7.(2025·汕头潮南区高三模拟)已知：2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑；SO3熔点为16.8℃、沸点为44.8℃。用如图所示装置设计实验检验FeSO4分解产物并验证其产物的性质，下列说法正确的是()A.实验前应先检查装置的气密性B.装置连接顺序是甲→丁→丙→乙→戊C.分解所得红棕色固体溶于KSCN溶液显红色D.戊中溴水褪色表明SO2有漂白性答案A解析该实验有气体的生成和气体性质的验证，所以实验前应先检查装置的气密性，防止气体逸出导致实验失败，故A正确；实验装置的连接顺序为甲→丙→丁→戊→乙，故B错误；由已知信息，红棕色固体为氧化铁，氧化铁不能溶于硫氰化钾溶液反应，不会显红色，故C错误；装置戊中溴水褪色表明二氧化硫有还原性，故D错误。8.以黄铁矿(FeS2)作为电子供体的自养反硝化技术是低碳氮废水的一种潜力巨大的处理技术。FeS2氧化与反硝化耦合的机理如图所示。下列相关说法错误的是()A.整个反应过程中涉及的还原剂只有FeS2、S2O32-B.可用铁氰化钾溶液检验反应过程中的Fe2+C.整个反应过程中，1molFeS2最多提供15mol电子D.S2O32-参与“反硝化”反应的离子方程式为5S2O32-+8NO3-+H2O=10S答案A解析FeS2加入铁离子溶解生成S2O32-，①中Fe3+会被还原为Fe2+，Fe2+最终被氧化为氢氧化铁，则Fe2+也为还原剂，A项错误；铁氰化钾与Fe2+反应生成蓝色沉淀，则可用铁氰化钾溶液检验反应过程中的Fe2+，B项正确；FeS2在该过程中作为还原剂，被氧化，失去电子，最终生成氢氧化铁沉淀和硫酸根离子，铁元素从+2价升至+3价，硫元素从-1价升至+6价，则1molFeS2最多提供15mol电子，C项正确；S2O32-参与“反硝化”是与硝酸根离子反应生成氮气和硫酸根离子的过程，根据质量守恒定律，则反应的离子方程式为5S2O32-+8NO3-+H2O=10SO9.(12分)硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)是一种重要的食品或饲料添加剂，实验室以严重锈蚀的废铁屑(含有Fe、Fe2O3)为原料制备硫酸亚铁晶体，其流程如下：(1)Fe2O3与稀硫酸反应的离子方程式为。

(2)溶液A中加过量铁粉时，反应的离子方程式为。

(3)若证明溶液B中不存在Fe3+，可选择的方法是。

(4)FeSO4·7H2O晶体应密封保存，主要目的是。

答案(1)Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O(2)2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑(3)取少量溶液B于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液不变红色，说明溶液B中不存在Fe3+(4)防止被空气氧化10.(18分)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题：(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是。

(2)甲组同学取2mLFeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为。

(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是。

(4)丙组同学取10mL0.1mol·L-1KI溶液，加入6mL0.1mol·L-1FeCl3溶液混合。分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验：①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。实验②检验的离子是(填离子符号，下同)；实验①和③说明：在I-过量的情况下，溶液中仍含有，由此可以证明该氧化还原反应为。

(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是，生成沉淀的原因是(用平衡移动原理解释