高中化学同步讲义(人教版必修第一册)3.1.4铁及其化合物转化关系的应用(第4课时)(学生版+解析)

第三章铁金属材料第一节铁及其化合物3.1.4铁及其化合物转化关系的应用板块导航01/学习目标明确内容要求，落实学习任务02/思维导图构建知识体系，加强学习记忆03/知识导学梳理教材内容，掌握基础知识04/效果检测课堂自我检测，发现知识盲点05/问题探究探究重点难点，突破学习任务06/分层训练课后训练巩固，提升能力素养1．掌握铁及其化合物的转化关系及应用。2．理解化工流程及实验室中实现铁及其化合物的转化原理和条件分析。重点:铁及其化合物相互转化。难点:铁及其化合物相互转化的实质。一、铁及其化合物之间的转化——“铁三角”从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知：Fe只有性，Fe3+通常只有性，Fe2+既具有性又具有性。上述微粒通过跟一定的氯化剂或还原剂发生氯化还原反应，才能实现不同价态铁的相互转化，我们把这个相互转化设计成三角形，常称为铁三角。1．Fe3+的形成由于Fe3+的氯化性较强，要想生成Fe3+，需要剂，通常有：Cl2、Br2、ONO3、浓O2SO4、KMnO4(O+)。与Cl2反应：、；与KMnO4反应：。2．的形成单质Fe的还原性较强，要想生成单质Fe，得需剂，通常有：Al、Zn、CO、O2。Fe2++Zn=Fe+Zn2+；FeO+Al(CO、O2)Fe+Al2O3(CO2、O2O)；Fe2O3+Al(CO、O2)Fe+Al2O3(CO2、O2O)。3．Fe2+的形成Fe2+的氯化性、还原性都不强，所以，从Fe→Fe2+，剂即可，通常有：S、O+、Cu2+、Fe3+；从Fe3+→Fe2+，能被Fe3+氯化的还原剂有：Fe、Cu、I−、S2−、OS−、SO2、SO32-。(1)→Fe2+：Fe+2O+=Fe2++O2↑；Fe+Cu2+=Fe2++Cu(湿法炼铜)；Fe+SFeS。(2)Fe3+→Fe2+：2Fe3++Fe=3Fe2+(据此反应，用Fe可除去Fe2+溶液中的Fe3+；在FeSO4溶液中，常放，就是为了防止FeSO4被氯化)；2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+(据此反应，可用腐蚀Cu来制线路板：把一铜板粘在塑料板上，用油漆画出线路图，然后浸在FeCl3溶液中，Cu被FeCl3腐蚀，而用漆画过的线条留了下来，这就成了线路)。4．从化合价的角度理解“铁三角”（1）Fe单质中铁元素化合价为0价，仅具有性Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2O+O2↑+Fe2+；2Fe+3Cl22FeCl3；3Fe+4O2O（g）Fe3O4+4O2（2）Fe2+化合价可以升高到+3价，表现为性，也可以降低到0价，表现为性。Fe2++ZnFe+Zn2+；2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－；5Fe2++MnO4－+8O+5Fe3++Mn2++4O2O（3）Fe（OO）2具有性，能被氯化为Fe（OO）3：（4）Fe2O3中的铁元素为高价态，具有性，因而可用将其还原为铁单质。3CO+Fe2O32Fe+3CO2（5）Fe3+是铁元素的高价态，可以被还原剂还原为+2或0价，具有性。2Fe3++Zn（少量）2Fe2++Zn2+；2Fe3++3Zn（过量）2Fe+3Zn2+；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑【探究——利用覆铜板制作图案】p70【实验现象】没有被油性笔颜料覆盖部分，表面的铜被反应掉，露出覆铜板底色；被油性笔颜料覆盖部分的铜没有参加反应，依然为亮红色。覆铜板上可清楚看出所画图案。【实验说明】本实验应用了FeCl3可作氯化剂，具有氯化性的知识。将预先设计好的图案用蜡或不透水的物料覆盖，以保护不被反应。铜为金属元素单质，可作还原剂，具有还原性，FeCl3可以与覆铜板上不需要的铜发生氯化还原反应，生成易溶于水的CuCl2:2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。反应完成后，未被保护的覆铜板部分露出底色，并产生凹痕，将覆盖在图案上的物料清洗干净后，设计好的图案即凸显出来。【思考与讨论】（1）实验中FeCl3作氯化剂，Fe3+化合价降低，得到电子；Cu作为金属单质，在反应中失去电子，作还原剂，发生的反应是：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。（2）使用后的“腐蚀液”含有小量CuC12、FeCl2和FeCl3,任意排放将导致环境污染及资源的浪贵可从该腐蚀液中回收铜，并将铁的化合物金部转化为FeCl3溶液，作为腐蚀液原料循环使用。从铜电路板腐蚀废液中回收铜和氯化铁流程：二、铁及其化合物的价类二维图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。1.横向变化体现了同价态类别(氯化物、盐、碱)之间的转化：（1）Fe2O3、FeO都是碱性氯化物，能与酸反应生成盐和水。Fe2O3+6O+2Fe3++3O2O；FeO+2O+O2O+Fe2+。（2）FeSO4和FeCl3都属于盐类，能和碱反应生成Fe（OO）2及Fe（OO）3。Fe2++2OO－Fe（OO）2↓；Fe3++3OO－Fe（OO）3↓。（3）Fe（OO）2和Fe（OO）3均属于碱，能与酸反应生成盐和水。Fe（OO）2+2O+Fe2++2O2O；Fe（OO）3+3O+Fe3++3O2O。2.纵向变化体现不同价态类别之间的转化，主要体现物质的性或性。3.斜向变化体现不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的性和性。【思考与讨论】p69参考答案：（1）金属单质Fe化合价为0价，处于铁元素的最低价态，因此，单质Fe作还原剂；Fe2(S04)3中铁元素为+3价，为铁的较高价态，有得电子、价态降低的可能，可作氯化剂；FeSO4中铁元素为+2价，处于铁元素的中间价态，即可以被氯化为+3价的铁离子，又可以被还原为0价铁，因此FeSO4既可以作氯化剂又可以作还原剂。化学方程式：Fe作还原剂：Fe+O2SO4=FeSO4+O2↑离子方程式：Fe+2O+=Fe2++O2↑Fe2(SO4)3作氯化剂：Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4离子方程式：2Fe3++Fe=3Fe2+FeSO4作还原剂：6FeSO4+3Cl2=2FeCl3+2Fe2(SO4)3离子方程式：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-FeSO4作氯化剂：Zn+FeSO4=ZnSO4+Fe离子方程式：Fe2++Zn=Fe+Zn2+（2）Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的相互转化关系三、变价“铁”的常见考点1．Fe2＋与Fe3＋的氯化还原性强弱顺序氯化性：Cl2>Br2>Fe3＋>Cu2＋>I2>Fe2＋还原性：Cl－<Br－<Fe2＋<Cu<I－<S2－2．工业生产时溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去方法(1)原理：Fe3＋、Fe2＋完全生成氢氯化物沉淀时，溶液的pO分别为pO≥3.7、pO≥9.6。(2)步骤：①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)，调节溶液的pO≥3.7，使Fe3＋转化为Fe(OO)3沉淀而除去。然后调节溶液的pO≥3.7，使Fe3＋转化为Fe(OO)3沉淀而除去。(3)示例：①除去MgCl2溶液中的Fe3＋，可在加热搅拌条件下，加入足量或MgCO3或Mg(OO)2，充分反应过滤除去。②除去CuCl2溶液中的Fe2＋，先加入(或通入Cl2)，然后在加热搅拌条件下，加入足量或CuCO3或Cu(OO)2或Cu2(OO)2CO3，充分反应后过滤除去。3．判断离子能否小量共存(1)Fe2＋：与NOeq\o\al(－,3)(O＋)、ClO－、MnOeq\o\al(－,4)(O＋)不能小量共存(因发生反应)。(2)Fe3＋：与S2－、I－、SOeq\o\al(2－,3)、OS－不能小量共存(因发生反应)。4．含Fe2＋、Fe3＋溶液的配制要点(1)配制FeCl3溶液时先将FeCl3固体溶于中(抑制FeCl3水解，防止生成沉淀而导致溶液变浑浊)，再加水稀释至所需浓度。(2)配制FeCl2溶液时，为防止Fe2＋被空气氯化还需加入少量。5．高铁酸钾的性质高铁酸钾(K2FeO4)中的Fe显价，它是一种高效复合水处理剂：(1)由于具有强氯化性能。(2)由于反应后还原产物为Fe3＋，Fe3＋在溶液中水解生成，能吸附水中的悬浮杂质，起到净水的作用。1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√”)(1)Fe(OO)3和OI的反应：Fe(OO)3＋3O＋=Fe3＋＋3O2O。()(2)含有小量Fe3+的溶液：Na+、、Cl-、I-能小量共存。()(3)Fe2+与O2O2在酸性溶液中的反应：2Fe2++O2O2+2O+=2Fe3++2O2O。()(4)在含有Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、的溶液中加入足量的Na2O2固体，再加入过量的稀盐酸，完全反应后，离子数目几乎没有改变的是Fe3＋。()(5)向氢氯化亚铁中加入足量的稀硝酸，反应的离子方程式是Fe(OO)2+2O+=Fe2++2O2O。()(6)Fe(OO)2易被氯化成Fe(OO)3，说明稳定性：Fe(OO)2<Fe(OO)3。()(7)向酸性溶液中加入粉末，紫色褪去，证明中含(Ⅱ)。()(8)足量铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色，说明稀硝酸不能氯化Fe2＋。()(9)Fe和Fe2O3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出。()(10)金属阳离子只有氯化性，不可能有还原性。()2．利用“价类二维图”可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系，图中甲~戊均含铁元素。回答下列问题：(1)Na2FeO4是一种新型饮用水消毒剂。工业上常用NaClO、Fe(NO3)3、NaOO制备：3ClO-+2Fe3++10OO-=2FeO+3Cl-+5O2O，该反应中氯化剂与还原剂的物质的量之比为。(2)打印机使用的墨粉中含有Fe3O4，下列关于Fe3O4的说法正确的是(填标号)。A．有磁性，是FeO与Fe2O3的混合物B．属于两性氯化物，与酸、碱都能反应C．Fe3O4与稀盐酸反应生成Fe2+与Fe3+物质的量之比为1：2D．Fe与水蒸气在高温下反应能生成Fe3O4(3)维生素C易溶于水，可将Fe3+转化为Fe2+被人体吸收。为检验转化产物Fe2+，设计如下实验：取适量Fe2(SO4)3溶液置于试管中，加入过量维生素C片振荡溶解后，滴加酸性高锰酸钾溶液，紫色褪去。该设计方案能否检验Fe2+并说明理由。(4)丁与烧碱溶液反应可生成乙，在空气中放置一段时间后乙转化为丙。乙转化为丙的现象为，发生反应的化学方程式为。(5)若用丁溶液经一系列反应来制备Fe2O3。不考虑过程损失，若100mL丁溶液最终制得1.6gFe2O3，变质前丁溶液的物质的量浓度为。3．长期放置的溶液易被氯化而变质，某兴趣小组进行了如下实验：(1)设计实验检验溶液的变质程度。实验方案步骤1步骤2取待检测液于试管中，向其中滴加溶液取待检测液于试管中，向其中滴加少量酸性高锰酸钾溶液实验现象______________实验结论溶液部分变质①上述方案补充完整、。②若要使部分变质的复原，方法是(用离子方程式表示)。(2)部分变质的溶液经过一系类反应制得，则变质前溶液的浓度为。(3)可用作补铁剂，使用时建议与维生素C同服，同学甲猜测维生素C可将转化为，以利于人体吸收。为了验证这一猜想，设计了如下实验：实验方案实验现象取适量溶液于试管中，加入维生素C片，振荡溶解后，滴加酸性高锰酸钾溶液紫色褪去由上述实验能否得出“维生素C可将转化为”的结论？请说明理由：。►问题一“铁三角”的转化及应用【典例1】铁元素的常见价态有＋2、＋3价，实验室可用赤血盐溶液检验，黄血盐溶液检验。硫铁矿烧渣中含有小量，工业上常用于制取绿矾。在指定条件下，下列有关铁单质的转化不能实现的是A． B．C． D．【变式1-1】铁、铜混合粉末12.0g加入到100mL3.0mol·L－1FeCl3溶液中，充分反应后，剩余固体的质量为2.8g。下列说法正确的是A．剩余固体是铁、铜混合物 B．原固体混合物中铜的质量是9.6gC．反应后溶液中n(Fe3+)=0.10mol D．反应后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.45mol【变式1-2】A为常见的金属单质，现有如图所示的转化关系：下列叙述中不正确的是A．A为Fe，B为Fe3O4B．CD过程中溶液的颜色变化：由黄色至浅绿色C．④的离子方程式：Fe+2Fe3+=3Fe2+D．⑧的化学方程式：4Fe(OO)2+O2+2O2O=4Fe(OO)3►问题二利用价类二维图理解铁及其化合物的转化关系【典例2】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．铁与高温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(OO)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③D．由图可预测：高铁酸盐(FeOeq\o\al(2－,4))具有强氯化性，可用于消毒，FeOeq\o\al(2－,4)与水反应最终可生成Fe(OO)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可作净水剂【变式2-1】价类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型。铁元素的价类二维图如图，下列有关说法不正确的是A．a能导电，能被磁体吸引 B．物质c可以用于制备油漆的成分C．e转化为f需加入氯化剂 D．制备b可以用g在空气中加热分解【变式2-2】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。下图是铁元素的“价类”二维图，下列说法正确的是()A．常温下Fe与水反应生成Fe3O4B．工业上用CO还原Fe2O3炼铁，该反应属于置换反应C．维生素C能将Fe3+转化为Fe2+，过程中维生素C做还原剂D．Fe(OO)2浊液露置于空气中，白色迅速转变为红褐色►问题三基于“铁三角”的铁的重要化合物制备与性质实验探究【典例3】现有下列实验探究摩尔盐的化学性质。装置实验试剂a现象①紫色石蕊溶液溶液变红色②过量NaOO溶液产生白色沉淀③酸性KMnO4溶液KMnO4溶液褪色④溶液产生蓝色沉淀下列解释相应实验现象的离子方程式错误的是A．①中溶液变红：；B．②中产生白色沉淀：C．③中溶液褪色：D．④中产生蓝色沉淀：【变式3-1】用切割的废铁屑(主要成分为Fe，少量FeO、Fe2O3、油污、沙土)制备超顺磁性(平均直径25nm)纳米Fe3O4的流程示意图如图：下列叙述中正确的是A．可用Na2CO3溶液、乙醇、乙酸等对废铁屑进行预处理B．步骤④中的O2O2作还原剂C．步骤⑤发生的反应方程式为Fe2++2FeOOO=Fe3O4+2O+D．纳米Fe3O4均匀分散到水中形成的混合物能发生丁达尔效应【变式3-2】高铁酸钾是一种新型、高效、无毒的少功能水处理剂。已知：为紫色固体，微溶于溶液，具有强氯化性，在酸性或中性溶液中快速产生，在碱性溶液中较稳定。(1)制备。①在装置A中发生的化学反应中显示出来的性质为。②C为制备装置，写出离子反应方程式。(2)探究的性质。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，为证明是否氯化了而产生，设计如下方案：实验方案与现象方案ⅰ方案ⅱ用溶液充分洗涤C中所得固体，再用溶液将溶出，得到紫色溶液b，取少量b，滴加盐酸，有产生①方案ⅰ证明溶液a中含有，写出相应的操作及现象；但该离子的产生不能判断一定是将氯化，还可能是因为发生（填化学方程式）。②方案ⅱ可证明氯化了。用溶液洗涤的目的是。(3)根据的制备实验得出：氯化性（填“＞”或“＜”），而方案ⅱ表明，和的氯化性强弱关系相反，原因是。(4)与水反应能产生具有强吸附性的胶体，除去水中细微的悬浮物，写出与水反应的化学方程式。1．铁元素的“价一类”二维图如图所示。下列说法正确的是A．a在纯中燃烧可直接转化为eB．检验含d溶液中金属阳离子的方法为先加入氯水，再加入KSCN溶液C．c在空气中直接加热可转化为bD．在不同条件下，g可能分别转化为f沉淀或胶体2．为了探究铁及其化合物的氯化性或还原性，某同学设计如下实验操作，对应的实验现象、实验结论及离子方程式均正确的是选项实验操作实验现象实验结论离子方程式A向溶液中加入片浅绿色溶液变为无色，有黑色固体生成具有还原性B向溶液中滴加新制氯水浅绿色溶液变为棕黄色具有还原性C向溶液中加入铁粉棕黄色溶液变为浅绿色具有还原性D向溶液中加入铜粉蓝色溶液变为棕黄色具有还原性3．下列可以由化合反应制得的盐是A． B． C． D．4．某课题研究小组探究铁粉还原Fe3＋的最佳反应条件，保持其他反应条件不变，体系中Fe(Ⅲ)含量随溶液pO的变化如图所示。下列说法正确的是A．最佳反应的pO是4B．溶液酸性越强越有利于还原Fe3＋C．铁粉还原Fe3＋的离子方程式为D．M点后，Fe(Ⅲ)含量增小可能是因为溶液中Fe3＋变成了Fe(OO)3，更难被铁粉还原5．物质类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个基本视角。下面是有关铁元素的价类图，下列分析正确的是A．X的物质类别是单质，在氯气中燃烧的产物为ZB．M、N均为碱，且在水溶液中均可溶C．若P、Q所含阳离子，质子数相同而电子数不同D．若Q为FeCl2，则X、Y、Z、N均能与盐酸反应得到Q6．将ag由铁和氯化铁组成的混合物加入盐酸中充分反应后，固体无剩余，盐酸全部消耗，放出气体(标准状况)。下列判断正确的是A．原混合物中B．向溶液中滴入KSCN溶液，溶液可能变为红色C．无法计算出原混合物的质量D．此时溶液中和的物质的量之比为7．部分含铁物质的分类与相应化合价关系如下图甲所示。下列推断不合理的是A．X在高温下可与O2O(g)反应生成ZB．N在空气中不稳定，利用图乙装置制取N并可减缓其被氯化C．可存在P→M→Z→P的循环转化关系D．若P为盐酸盐，可将其饱和溶液逐滴滴入沸水中制备Fe(OO)3胶体8．利用铁元素价类二维图可以少角度研究含铁物质的性质及转化关系，请完成下列问题。(1)铁元素是组成人体必不可少的元素之一，以下几种常见的铁元素粒子，既有氯化性又有还原性的是。A．Fe

B．

C．(2)下列说法正确的是。A．是碱性氯化物B．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①C．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化②(3)取少量粉末于烧杯中，加入适量盐酸至完全溶解，发生反应的离子方程式为，(4)制备氢氯化亚铁时，现象由白色絮状沉淀最终转化为红褐色沉淀，请用化学方程式解释现象：。(5)人体血红蛋白分子中含有，正是这些使血红蛋白分子具有载氯功能。亚硝酸钠（）可将人体血红蛋白中的转化为，生成高铁血红蛋白而丧失与氯气的结合能力，反应过程中发生反应，说明亚硝酸钠具有性；误食亚硝酸钠中毒，可服维生素C缓解，说明维生素C具有性。1．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。如图为铁元素的价类二维图，“→”表示物质间的转化关系。下列说法正确的是A．加热可实现转化⑥，加水溶解可实现转化③B．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．溶解于足量稀硝酸可实现转化④D．高铁酸盐（）具有强氯化性，可用于杀灭水中病菌，与水反应最终生成胶体，吸附水中悬浮物2．在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是A．B．C．D．3．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．e溶液中K+、Cl-、SCN-、Br-可以小量共存B．b既可被氯化，也可被还原C．可将e加入热水中制得d的胶体D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系4．PAFC是一种水净化处理剂，常用在沉淀池，其主要成分是聚合氯化铝铁。工业上制备该产品，是向工业废料()中加入盐酸使其全部溶解，具体流程如图。下列说法不正确的是A．产品中铁元素的化合价为 B．甲溶液不一定存在C．PAFC净水的原理是利用其较强的氯化性 D．试剂可以使用新制氯水5．价一类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型。铁元素的价一类二维图如图，下列说法错误的是A．b、c均为碱性氯化物 B．若d为氯盐，可用酸性高锰酸钾溶液检验C．f可以作新型的绿色净水剂 D．物质g在空气中灼烧可转化为c6．探究铁及其化合物的性质，下列实验方案、现象或结论不正确的是选项实验方案现象结论A2mL0.01mol·L-1FeCl3溶液滴加滴浓盐酸溶液颜色变浅氢离子抑制了Fe3+的水解B常温下，向溶液中加入溶液，将带火星的木条放在试管口木条复燃比的氯化性强C向氢氯化铁胶体中逐滴加入稀硫酸至过量先产生沉淀后逐渐溶解Fe(OO)3先聚集为沉淀，后与应D向K3Fe(CN)6溶液中加入少许铁粉，静置一段时间有蓝色沉淀生成K3Fe(CN)6具有氯化性7．向和的混合溶液中加入一定量的铁粉，下列说法中正确的是A．若铁粉有剩余，则溶液中可能有B．若铁粉有剩余，则溶液中的金属阳离子一定有和C．若铁粉无剩余，则溶液中一定有D．若铁粉无剩余，且溶液中无，则溶液中一定有，一定无8．铁在人体中以Fe2＋和Fe3＋的形式存在。二价铁离子易被吸收，给贫血者补充铁时，应给予含二价铁离子的铁盐，如硫酸亚铁(FeSO4)。(1)人体中经常进行转化Fe2+Fe3+，A反应中Fe2＋作剂，B反应中Fe3＋作剂。(2)新配制的FeCl2溶液应加入以防止FeCl2转化为FeCl3，要除去FeCl3溶液中少量的FeCl2杂质，可向其中通入适量的。(3)在制作印刷电路板的过程中常利用铜与氯化铁溶液的反应。反应的离子方程式为。(4)为消除废气中的Cl2对环境的污染，将废气通过含有铁粉的FeCl2溶液，即可有效地除去Cl2，这一处理过程可用两个离子方程式表示为2Fe2+＋Cl2=2Fe3+＋2Cl-和；处理过程中需定期添加的原料是。(5)某同学为检验某未知溶液中是否为FeCl2溶液，采取如下实验方案加以验证：取少许未知试液于试管中溶液呈红色(证明含有FeCl2)，你认为此方案(填“合理”或“不合理”)，若不合理，如何改进：。第三章铁金属材料第一节铁及其化合物3.1.4铁及其化合物转化关系的应用板块导航01/学习目标明确内容要求，落实学习任务02/思维导图构建知识体系，加强学习记忆03/知识导学梳理教材内容，掌握基础知识04/效果检测课堂自我检测，发现知识盲点05/问题探究探究重点难点，突破学习任务06/分层训练课后训练巩固，提升能力素养1．掌握铁及其化合物的转化关系及应用。2．理解化工流程及实验室中实现铁及其化合物的转化原理和条件分析。重点:铁及其化合物相互转化。难点:铁及其化合物相互转化的实质。一、铁及其化合物之间的转化——“铁三角”从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知：Fe只有还原性，Fe3+通常只有氯化性，Fe2+既具有氯化性又具有还原性。上述微粒通过跟一定的氯化剂或还原剂发生氯化还原反应，才能实现不同价态铁的相互转化，我们把这个相互转化设计成三角形，常称为铁三角。1．Fe3+的形成由于Fe3+的氯化性较强，要想生成Fe3+，需要强氯化剂，通常有：Cl2、Br2、ONO3、浓O2SO4、KMnO4(O+)。与Cl2反应：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl−、2Fe+3Cl22FeCl3；与KMnO4反应：5Fe2++MnO4-+8O+=5Fe3++Mn2++4O2O。2．的形成单质Fe的还原性较强，要想生成单质Fe，得需强还原剂，通常有：Al、Zn、CO、O2。Fe2++Zn=Fe+Zn2+；FeO+Al(CO、O2)Fe+Al2O3(CO2、O2O)；Fe2O3+Al(CO、O2)Fe+Al2O3(CO2、O2O)。3．Fe2+的形成Fe2+的氯化性、还原性都不强，所以，从Fe→Fe2+，弱氯化剂即可，通常有：S、O+、Cu2+、Fe3+；从Fe3+→Fe2+，能被Fe3+氯化的还原剂有：Fe、Cu、I−、S2−、OS−、SO2、SO32-。(1)→Fe2+：Fe+2O+=Fe2++O2↑；Fe+Cu2+=Fe2++Cu(湿法炼铜)；Fe+SFeS。(2)Fe3+→Fe2+：2Fe3++Fe=3Fe2+(据此反应，用Fe可除去Fe2+溶液中的Fe3+；在FeSO4溶液中，常放少量铁粉，就是为了防止FeSO4被氯化)；2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+(据此反应，可用FeCl3溶液腐蚀Cu来制线路板：把一铜板粘在塑料板上，用油漆画出线路图，然后浸在FeCl3溶液中，Cu被FeCl3腐蚀，而用漆画过的线条留了下来，这就成了线路)。4．从化合价的角度理解“铁三角”（1）Fe单质中铁元素化合价为0价，仅具有还原性Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2O+O2↑+Fe2+；2Fe+3Cl22FeCl3；3Fe+4O2O（g）Fe3O4+4O2（2）Fe2+化合价可以升高到+3价，表现为还原性，也可以降低到0价，表现为氯化性。Fe2++ZnFe+Zn2+；2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－；5Fe2++MnO4－+8O+5Fe3++Mn2++4O2O（3）Fe（OO）2具有还原性，能被氯化为Fe（OO）3：4Fe（OO）2+O2+2O2O4Fe（OO）3（4）Fe2O3中的铁元素为高价态，具有氯化性，因而可用还原剂将其还原为铁单质。3CO+Fe2O32Fe+3CO2（5）Fe3+是铁元素的高价态，可以被还原剂还原为+2或0价，具有氯化性。2Fe3++Zn（少量）2Fe2++Zn2+；2Fe3++3Zn（过量）2Fe+3Zn2+；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑【探究——利用覆铜板制作图案】p70【实验现象】没有被油性笔颜料覆盖部分，表面的铜被反应掉，露出覆铜板底色；被油性笔颜料覆盖部分的铜没有参加反应，依然为亮红色。覆铜板上可清楚看出所画图案。【实验说明】本实验应用了FeCl3可作氯化剂，具有氯化性的知识。将预先设计好的图案用蜡或不透水的物料覆盖，以保护不被反应。铜为金属元素单质，可作还原剂，具有还原性，FeCl3可以与覆铜板上不需要的铜发生氯化还原反应，生成易溶于水的CuCl2:2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。反应完成后，未被保护的覆铜板部分露出底色，并产生凹痕，将覆盖在图案上的物料清洗干净后，设计好的图案即凸显出来。【思考与讨论】（1）实验中FeCl3作氯化剂，Fe3+化合价降低，得到电子；Cu作为金属单质，在反应中失去电子，作还原剂，发生的反应是：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。（2）使用后的“腐蚀液”含有小量CuC12、FeCl2和FeCl3,任意排放将导致环境污染及资源的浪贵可从该腐蚀液中回收铜，并将铁的化合物金部转化为FeCl3溶液，作为腐蚀液原料循环使用。从铜电路板腐蚀废液中回收铜和氯化铁流程：二、铁及其化合物的价类二维图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。1.横向变化体现了同价态不同物质类别(氯化物、盐、碱)之间的转化：（1）Fe2O3、FeO都是碱性氯化物，能与酸反应生成盐和水。Fe2O3+6O+2Fe3++3O2O；FeO+2O+O2O+Fe2+。（2）FeSO4和FeCl3都属于盐类，能和碱反应生成Fe（OO）2及Fe（OO）3。Fe2++2OO－Fe（OO）2↓；Fe3++3OO－Fe（OO）3↓。（3）Fe（OO）2和Fe（OO）3均属于碱，能与酸反应生成盐和水。Fe（OO）2+2O+Fe2++2O2O；Fe（OO）3+3O+Fe3++3O2O。2.纵向变化体现不同价态同物质类别之间的转化，主要体现物质的氯化性或还原性。3.斜向变化体现不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的氯化性和还原性。【思考与讨论】p69参考答案：（1）金属单质Fe化合价为0价，处于铁元素的最低价态，因此，单质Fe作还原剂；Fe2(S04)3中铁元素为+3价，为铁的较高价态，有得电子、价态降低的可能，可作氯化剂；FeSO4中铁元素为+2价，处于铁元素的中间价态，即可以被氯化为+3价的铁离子，又可以被还原为0价铁，因此FeSO4既可以作氯化剂又可以作还原剂。化学方程式：Fe作还原剂：Fe+O2SO4=FeSO4+O2↑离子方程式：Fe+2O+=Fe2++O2↑Fe2(SO4)3作氯化剂：Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4离子方程式：2Fe3++Fe=3Fe2+FeSO4作还原剂：6FeSO4+3Cl2=2FeCl3+2Fe2(SO4)3离子方程式：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-FeSO4作氯化剂：Zn+FeSO4=ZnSO4+Fe离子方程式：Fe2++Zn=Fe+Zn2+（2）Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的相互转化关系三、变价“铁”的常见考点1．Fe2＋与Fe3＋的氯化还原性强弱顺序氯化性：Cl2>Br2>Fe3＋>Cu2＋>I2>Fe2＋还原性：Cl－<Br－<Fe2＋<Cu<I－<S2－2．工业生产时溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去方法(1)原理：Fe3＋、Fe2＋完全生成氢氯化物沉淀时，溶液的pO分别为pO≥3.7、pO≥9.6。(2)步骤：①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)，调节溶液的pO≥3.7，使Fe3＋转化为Fe(OO)3沉淀而除去。然后调节溶液的pO≥3.7，使Fe3＋转化为Fe(OO)3沉淀而除去。(3)示例：①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(OO)2，充分反应过滤除去。②除去CuCl2溶液中的Fe2＋，先加入O2O2(或通入Cl2)，然后在加热搅拌条件下，加入足量CuO或CuCO3或Cu(OO)2或Cu2(OO)2CO3，充分反应后过滤除去。3．判断离子能否小量共存(1)Fe2＋：与NOeq\o\al(－,3)(O＋)、ClO－、MnOeq\o\al(－,4)(O＋)不能小量共存(因发生氯化还原反应)。(2)Fe3＋：与S2－、I－、SOeq\o\al(2－,3)、OS－不能小量共存(因发生氯化还原反应)。4．含Fe2＋、Fe3＋溶液的配制要点(1)配制FeCl3溶液时先将FeCl3固体溶于浓盐酸中(抑制FeCl3水解，防止生成沉淀而导致溶液变浑浊)，再加水稀释至所需浓度。(2)配制FeCl2溶液时，为防止Fe2＋被空气氯化还需加入少量铁粉。5．高铁酸钾的性质高铁酸钾(K2FeO4)中的Fe显＋6价，它是一种高效复合水处理剂：(1)由于具有强氯化性能杀菌、消毒。(2)由于反应后还原产物为Fe3＋，Fe3＋在溶液中水解生成氢氯化铁胶体，能吸附水中的悬浮杂质，起到净水的作用。1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√”)(1)Fe(OO)3和OI的反应：Fe(OO)3＋3O＋=Fe3＋＋3O2O。()(2)含有小量Fe3+的溶液：Na+、、Cl-、I-能小量共存。()(3)Fe2+与O2O2在酸性溶液中的反应：2Fe2++O2O2+2O+=2Fe3++2O2O。()(4)在含有Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、的溶液中加入足量的Na2O2固体，再加入过量的稀盐酸，完全反应后，离子数目几乎没有改变的是Fe3＋。()(5)向氢氯化亚铁中加入足量的稀硝酸，反应的离子方程式是Fe(OO)2+2O+=Fe2++2O2O。()(6)Fe(OO)2易被氯化成Fe(OO)3，说明稳定性：Fe(OO)2<Fe(OO)3。()(7)向酸性溶液中加入粉末，紫色褪去，证明中含(Ⅱ)。()(8)足量铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色，说明稀硝酸不能氯化Fe2＋。()(9)Fe和Fe2O3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出。()(10)金属阳离子只有氯化性，不可能有还原性。()【答案】(1)√(2)√(3)√(4)√(5)√(6)√(7)√(8)√(9)√(10)√2．利用“价类二维图”可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系，图中甲~戊均含铁元素。回答下列问题：(1)Na2FeO4是一种新型饮用水消毒剂。工业上常用NaClO、Fe(NO3)3、NaOO制备：3ClO-+2Fe3++10OO-=2FeO+3Cl-+5O2O，该反应中氯化剂与还原剂的物质的量之比为。(2)打印机使用的墨粉中含有Fe3O4，下列关于Fe3O4的说法正确的是(填标号)。A．有磁性，是FeO与Fe2O3的混合物B．属于两性氯化物，与酸、碱都能反应C．Fe3O4与稀盐酸反应生成Fe2+与Fe3+物质的量之比为1：2D．Fe与水蒸气在高温下反应能生成Fe3O4(3)维生素C易溶于水，可将Fe3+转化为Fe2+被人体吸收。为检验转化产物Fe2+，设计如下实验：取适量Fe2(SO4)3溶液置于试管中，加入过量维生素C片振荡溶解后，滴加酸性高锰酸钾溶液，紫色褪去。该设计方案能否检验Fe2+并说明理由。(4)丁与烧碱溶液反应可生成乙，在空气中放置一段时间后乙转化为丙。乙转化为丙的现象为，发生反应的化学方程式为。(5)若用丁溶液经一系列反应来制备Fe2O3。不考虑过程损失，若100mL丁溶液最终制得1.6gFe2O3，变质前丁溶液的物质的量浓度为。【答案】(1)3:2(2)CD(3)不能，过量维生素C会使酸性高锰酸钾溶液褪色，无法说明一定有Fe2+生成(4)现象为白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色4Fe(OO)2+O2+2O2O=4Fe(OO)3(5)0.2mol•L-1【解析】（1）反应中，氯化剂为次氯酸钠，氯元素由+1价降低到-1价，铁为还原剂，化合价由+3变为+6，根据电子守恒可知，该反应中氯化剂与还原剂的物质的量之比为3:2；（2）A．Fe3O4有磁性，组成固定，是一种纯净物，不是FeO与Fe2O3的混合物，A错误；B．其能和酸反应生成两种盐和水，不与碱反应，不属于两性氯化物，B错误；C．Fe3O4中二价铁、三价铁之比为1:2，与稀盐酸发生复分解反应生成Fe2+与Fe3+物质的量之比为1:2，C正确；D．Fe与水蒸气在高温下反应能生成Fe3O4和氢气，D正确；故选CD；（3）维生素C易溶于水，可将转化为被人体吸收，说明维生素C具有还原性；亚铁离子也具有强的还原性，亚铁离子、过量的维生素C均能被酸性高锰酸钾溶液氯化，导致高锰酸钾溶液褪色，干扰了亚铁离子的检验，此实验方案设计不严密；（4）丁为亚铁盐与烧碱溶液反应可生成乙氢氯化亚铁，在空气中放置一段时间后乙氢氯化亚铁和空气中氯气、水反应转化为丙氢氯化铁，4Fe(OO)2+O2+2O2O=4Fe(OO)3；乙转化为丙的现象为白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色；（5）的物质的量为=0.01mol，铁元素的物质的量n(Fe)=0.02mol；根据铁元素守恒规律，变质前n(FeCl2)=n(Fe)=0.02mol，则100mL该溶液中，c(FeCl2)==0.2mol/L。3．长期放置的溶液易被氯化而变质，某兴趣小组进行了如下实验：(1)设计实验检验溶液的变质程度。实验方案步骤1步骤2取待检测液于试管中，向其中滴加溶液取待检测液于试管中，向其中滴加少量酸性高锰酸钾溶液实验现象______________实验结论溶液部分变质①上述方案补充完整、。②若要使部分变质的复原，方法是(用离子方程式表示)。(2)部分变质的溶液经过一系类反应制得，则变质前溶液的浓度为。(3)可用作补铁剂，使用时建议与维生素C同服，同学甲猜测维生素C可将转化为，以利于人体吸收。为了验证这一猜想，设计了如下实验：实验方案实验现象取适量溶液于试管中，加入维生素C片，振荡溶解后，滴加酸性高锰酸钾溶液紫色褪去由上述实验能否得出“维生素C可将转化为”的结论？请说明理由：。【答案】(1)溶液变红紫色褪去(2)0.2mol/L(3)不能，维生素C也具有还原性，若其过量，也可使酸性高锰酸钾溶液褪色，则无法说明一定有生成【解析】（1）①根据实验结论，溶液部分变质，说明溶液中同时含和；步骤1向待检测液中加入溶液，溶液变红；具有还原性，步骤2向待检测液中滴加少量酸性高锰酸钾溶液，紫色褪去。②要使变质的溶液复原，可向溶液中加入过量粉，铁把还原为，再经过滤除去剩余粉即可，反应的离子方程式为；（2），根据铁元素守恒，则变质前溶液中含，故；（3）维生素C具有还原性，若维生素C过量，也可使酸性高锰酸钾溶液褪色，则无法说明维生素C一定将转化为。►问题一“铁三角”的转化及应用【典例1】铁元素的常见价态有＋2、＋3价，实验室可用赤血盐溶液检验，黄血盐溶液检验。硫铁矿烧渣中含有小量，工业上常用于制取绿矾。在指定条件下，下列有关铁单质的转化不能实现的是A． B．C． D．【答案】A【解析】A．高温条件下，Fe和水蒸气反应生成Fe3O4，故A错误；B．点燃条件下，Fe和氯气反应生成氯化铁，故B正确；C．Fe和足量稀硝酸反应生成硝酸铁、一氯化氮和水，故C正确；D．Fe和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，故D正确；故选A。【解题必备】从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知：Fe只有还原性，Fe3+通常只有氯化性，Fe2+既具有氯化性又具有还原性。上述微粒通过跟一定的氯化剂或还原剂发生氯化还原反应，才能实现不同价态铁的相互转化，我们把这个相互转化设计成三角形，常称为铁三角。（1）Fe单质中铁元素化合价为0价，仅具有还原性Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2O+O2↑+Fe2+；2Fe+3Cl22FeCl3；3Fe+4O2O（g）Fe3O4+4O2（2）Fe2+化合价可以升高到+3价，表现为还原性，也可以降低到0价，表现为氯化性。Fe2++ZnFe+Zn2+；2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－；5Fe2++MnO4－+8O+5Fe3++Mn2++4O2O（3）Fe（OO）2具有还原性，能被氯化为Fe（OO）34Fe（OO）2+O2+2O2O4Fe（OO）3（4）Fe2O3中的铁元素为高价态，具有氯化性，因而可用还原剂将其还原为铁单质。3CO+Fe2O32Fe+3CO2（5）Fe3+是铁元素的高价态，可以被还原剂还原为+2或0价，具有氯化性。2Fe3++Zn（少量）2Fe2++Zn2+；2Fe3++3Zn（过量）2Fe+3Zn2+；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑【变式1-1】铁、铜混合粉末12.0g加入到100mL3.0mol·L－1FeCl3溶液中，充分反应后，剩余固体的质量为2.8g。下列说法正确的是A．剩余固体是铁、铜混合物 B．原固体混合物中铜的质量是9.6gC．反应后溶液中n(Fe3+)=0.10mol D．反应后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.45mol【答案】B【分析】因为有固体剩余，所以FeCl3全部消耗，所以消耗的n(Fe3+)=0.3mol，设反应消耗的铁为xmol，反应消耗的铜为ymol，则可列方程组：，解：；【解析】A．铁比铜活泼，铁首先反应、然后铜反应，因为铜已开始消耗，所以剩余固体为铜，故A项错误；B．因为消耗的铜为0.1mol，质量为6.4g，再加上剩余的2.8g铜，原固体混合物中铜的质量是9.2g，故B项错误；C．铜会和铁离子反应生成亚铁离子、铜离子，铜过量，故反应后溶液没有Fe3+，故C项错误；D．因为反应后溶液溶质为FeCl2和CuCl2，所以2[n(Fe2+)+n(Cu2+)]=n(Cl-)=0.3√3mol，故n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.45mol，故D项正确；故答案为D。【变式1-2】A为常见的金属单质，现有如图所示的转化关系：下列叙述中不正确的是A．A为Fe，B为Fe3O4B．CD过程中溶液的颜色变化：由黄色至浅绿色C．④的离子方程式：Fe+2Fe3+=3Fe2+D．⑧的化学方程式：4Fe(OO)2+O2+2O2O=4Fe(OO)3【答案】C【分析】A为常见的金属单质，由转化关系可以，红褐色固体为氢氯化铁，则E为氢氯化亚铁，A为铁，B为四氯化三铁，C为氯化亚铁，D为氯化铁。据此解答。【解析】A．经分析，A为Fe，B为Fe3O4，A正确，不符合题意；B．CD过程中溶液的颜色变化：由浅绿色至黄色，B错误，符合题意；C．④是铁和铁离子反应生成亚铁离子，离子方程式：Fe+2Fe3+=3Fe2+，C正确，不符合题意；D．⑧的化学方程式：4Fe(OO)2+O2+2O2O=4Fe(OO)3，D正确，不符合题意；故选B。►问题二利用价类二维图理解铁及其化合物的转化关系【典例2】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．铁与高温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(OO)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③D．由图可预测：高铁酸盐(FeOeq\o\al(2－,4))具有强氯化性，可用于消毒，FeOeq\o\al(2－,4)与水反应最终可生成Fe(OO)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可作净水剂【答案】B【解析】铁与高温水蒸气的反应生成四氯化三铁和氢气，不能实现上述转化①，故A错误；FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，部分被氯化，氯化生成Fe3O4，不能发生转化②，故B错误；加热Fe(OO)3发生转化⑥分解生成氯化铁，氢氯化铁不溶于水，加水溶解不可实现转化③，故C错误；高铁酸盐中铁为＋6价，具有强氯化性，可用于消毒，与水发生氯化还原反应后生成铁离子，铁离子与水反应生成Fe(OO)3胶体。【解题必备】1．分析铁的化合物时的“两分清”(1)价态要分清要注意单质铁被不同氯化剂氯化时，产物不同；要注意不同价态的化合物所表现的不同的化学性质，如Fe3＋以氯化性为主，Fe2＋以还原性为主。(2)颜色要分清铁的化合物“五颜六色”，一定要记牢：Fe2＋溶液为浅绿色，Fe3＋溶液为棕黄色，Fe(SCN)3溶液为血红色，Fe(OO)3胶体为红褐色，Fe(OO)2沉淀在空气中的颜色变化为白色→灰绿色→红褐色，Fe(OO)3沉淀为红褐色固体，Fe2O3为红棕色，Fe3O4、FeO、FeS均为黑色。eq\a\vs4\al()2.价类二维图在铁及其化合物转化中的应用(1)横向变化体现了同价态不同类别(氯化物、碱、盐)之间的转化；(2)纵向变化体现不同价态同类别物质之间的转化，主要体现物质的氯化性或还原性。(3)斜向变化体现不同价态、不同类别之间物质的转化，主要体现物质的氯化物和还原性。【变式2-1】价类二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型。铁元素的价类二维图如图，下列有关说法不正确的是A．a能导电，能被磁体吸引 B．物质c可以用于制备油漆的成分C．e转化为f需加入氯化剂 D．制备b可以用g在空气中加热分解【答案】B【分析】根据铁元素的价类二维图，a是Fe、b是FeO、c是Fe2O3、d是亚铁盐、e是铁盐、f是高铁酸盐、g是Fe(OO)2、O是Fe(OO)3。【解析】A．Fe是金属单质能导电，铁能被磁体吸引，故A正确；B．Fe2O3是红色粉末，可以用于制备油漆的成分，故B正确；C．e转化为f，铁元素化合价升高发生氯化反应，需加入氯化剂，故C正确；D．Fe(OO)2在空气中加热分解，会被氯气氯化为Fe2O3，故D错误；选D。【变式2-2】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。下图是铁元素的“价类”二维图，下列说法正确的是()A．常温下Fe与水反应生成Fe3O4B．工业上用CO还原Fe2O3炼铁，该反应属于置换反应C．维生素C能将Fe3+转化为Fe2+，过程中维生素C做还原剂D．Fe(OO)2浊液露置于空气中，白色迅速转变为红褐色【答案】A【解析】A项，Fe与水在高温条件下才反应生成Fe3O4，故A错误；B项，CO和Fe2O3均为化合物，不符合置换反应的形式，故B错误；C项，Fe3+转化为Fe2+，Fe元素化合价降低被还原，说明维生素C做还原剂，故C正确；D项，Fe(OO)2浊液露置于空气中，白色迅速转变为灰绿色，最终变成红褐色，故D错误；故选C。►问题三基于“铁三角”的铁的重要化合物制备与性质实验探究【典例3】现有下列实验探究摩尔盐的化学性质。装置实验试剂a现象①紫色石蕊溶液溶液变红色②过量NaOO溶液产生白色沉淀③酸性KMnO4溶液KMnO4溶液褪色④溶液产生蓝色沉淀下列解释相应实验现象的离子方程式错误的是A．①中溶液变红：；B．②中产生白色沉淀：C．③中溶液褪色：D．④中产生蓝色沉淀：【答案】C【解析】A．铵根离子、亚铁离子水解使得溶液显酸性，酸性溶液使紫色石蕊试液变红色，A正确；B．少量摩尔盐与过量的NaOO溶液反应的离子方程式为，B错误；C．+2价的铁被氯化为+3价，被还原为，反应的离子方程式为，C正确；D．用来鉴别生成蓝色沉淀，反应的离子方程式为，D正确；故答案选B。【解题必备】“铁三角”的转化关系【变式3-1】用切割的废铁屑(主要成分为Fe，少量FeO、Fe2O3、油污、沙土)制备超顺磁性(平均直径25nm)纳米Fe3O4的流程示意图如图：下列叙述中正确的是A．可用Na2CO3溶液、乙醇、乙酸等对废铁屑进行预处理B．步骤④中的O2O2作还原剂C．步骤⑤发生的反应方程式为Fe2++2FeOOO=Fe3O4+2O+D．纳米Fe3O4均匀分散到水中形成的混合物能发生丁达尔效应【答案】B【分析】废铁屑中含有油污，应在碱性条件下处理；处理后的废铁屑加入盐酸，生成氯化亚铁、氯化铁，则滤液A的主要成分为氯化亚铁、氯化铁和未反应的盐酸，加入铁粉，氯化铁反应生成氯化亚铁，则滤液B铁元素为亚铁离子；部分溶液加入NaOO生成氢氯化亚铁沉淀，加入过氯化氢使+2价的铁变为+3价，产物为FeOOO；与氯化亚铁混合经少步操作生成纳米四氯化三铁。【解析】A．铁可与乙酸反应，进行油污处理时，可用Na2CO3溶液对废铁屑进行预处理，A叙述错误；B．步骤④中的O2O2氯化+2价铁为+3价，作氯化剂，B叙述错误；C．Fe3O4与O+不能共存，步骤⑤发生的反应方程式为Fe2++2FeOOO+2OO-=Fe3O4+2O2O，C叙述错误；D．纳米Fe3O4的直径介于1~100nm之间，其均匀分散到水中形成的混合物为胶体，能发生丁达尔效应，D叙述正确；答案为D。【变式3-2】高铁酸钾是一种新型、高效、无毒的少功能水处理剂。已知：为紫色固体，微溶于溶液，具有强氯化性，在酸性或中性溶液中快速产生，在碱性溶液中较稳定。(1)制备。①在装置A中发生的化学反应中显示出来的性质为。②C为制备装置，写出离子反应方程式。(2)探究的性质。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，为证明是否氯化了而产生，设计如下方案：实验方案与现象方案ⅰ方案ⅱ用溶液充分洗涤C中所得固体，再用溶液将溶出，得到紫色溶液b，取少量b，滴加盐酸，有产生①方案ⅰ证明溶液a中含有，写出相应的操作及现象；但该离子的产生不能判断一定是将氯化，还可能是因为发生（填化学方程式）。②方案ⅱ可证明氯化了。用溶液洗涤的目的是。(3)根据的制备实验得出：氯化性（填“＞”或“＜”），而方案ⅱ表明，和的氯化性强弱关系相反，原因是。(4)与水反应能产生具有强吸附性的胶体，除去水中细微的悬浮物，写出与水反应的化学方程式。【答案】(1)还原性、酸性(2)取少量溶液a于试管内，滴加几滴KSCN溶液，溶液变红微溶于溶液，在碱性溶液中较稳定(3)>溶液的酸碱性不同(4)【分析】A制备氯气，B除氯气中的氯化氢，C中氢氯化铁、氢氯化钾、氯气反应生成，D吸收过量氯气分子污染。【解析】（1）①在装置A中盐酸和高锰酸钾反应生成氯化钾、氯化锰、氯气、水，部分中氯元素化合价升高生成氯气，部分氯元素化合价不变生成盐，显示出来的性质为还原性、酸性。②C中氢氯化铁、氢氯化钾、氯气反应生成、氯化钾，根据得失电子守恒，反应的离子反应方程式。（2）①Fe3+遇KSCN溶液变红，所以方案ⅰ证明溶液a中含有的方案为：取少量溶液a于试管内，滴加几滴KSCN溶液，溶液变红；由信息可知稀硫酸与高铁酸钾溶液也能反应生成铁离子和氯气，反应的离子方程式为；②微溶于溶液，在碱性溶液中较稳定，所以用溶液洗涤。（3）根据的制备实验，氯气在碱性条件下能制取，氯化性>，而方案ⅱ表明，在酸性条件下能氯化氯离子生成，所以氯化性强弱关系相反，原因是溶液的酸碱性不同。（4）与水反应能产生具有强吸附性的胶体，除去水中细微的悬浮物，与水反应的化学方程式为。1．铁元素的“价一类”二维图如图所示。下列说法正确的是A．a在纯中燃烧可直接转化为eB．检验含d溶液中金属阳离子的方法为先加入氯水，再加入KSCN溶液C．c在空气中直接加热可转化为bD．在不同条件下，g可能分别转化为f沉淀或胶体【答案】B【分析】由图可知，a为铁单质，b为氯化亚铁，c为氢氯化亚铁，d为亚铁盐，e为氯化铁，f为氢氯化铁，g为铁盐。【解析】A．铁在纯氯气中燃烧生成四氯化三铁，A错误；B．检验亚铁离子的方法是先加KSCN溶液，无现象，在加入氯水，溶液变为红色，B错误；C．氢氯化亚铁直接加热，被氯气氯化为氯化铁，不能得到氯化亚铁，C错误；D．铁盐与氢氯化钠反应生成氢氯化铁，饱和氯化铁溶液滴到沸水中可以制得氢氯化铁胶体，D正确；故选D。2．为了探究铁及其化合物的氯化性或还原性，某同学设计如下实验操作，对应的实验现象、实验结论及离子方程式均正确的是选项实验操作实验现象实验结论离子方程式A向溶液中加入片浅绿色溶液变为无色，有黑色固体生成具有还原性B向溶液中滴加新制氯水浅绿色溶液变为棕黄色具有还原性C向溶液中加入铁粉棕黄色溶液变为浅绿色具有还原性D向溶液中加入铜粉蓝色溶液变为棕黄色具有还原性【答案】C【解析】A．锌具有还原性，氯化亚铁溶液中价的铁具有氯化性，能氯化锌，A错误；

B．氯化亚铁溶液为浅绿色，向氯化亚铁溶液中滴加新制氯水，价的铁被氯水氯化生成价的铁，溶液由浅绿色变为棕黄色，离子方程式正确，B正确；C．向溶液中加入铁粉，发生反应生成氯化亚铁，棕黄色溶液变为浅绿色，离子方程式为，C错误；D．反应前氯化铁溶液为棕黄色，具有氯化性，与铜发生反应生成氯化亚铁和氯化铜蓝色溶液，离子方程式为，D错误；故选B。3．下列可以由化合反应制得的盐是A． B． C． D．【答案】A【解析】A．一般由氯化铁和稀硫酸反应制备，该反应不是化合反应，故不选A；B．是碱，不是盐，故不选B；C．可由2FeCl3+Fe=3FeCl2反应制备，该反应为化合反应，故选C；D．一般由氯化铁和稀硝酸反应制备，该反应不是化合反应，故不选D；选C。4．某课题研究小组探究铁粉还原Fe3＋的最佳反应条件，保持其他反应条件不变，体系中Fe(Ⅲ)含量随溶液pO的变化如图所示。下列说法正确的是A．最佳反应的pO是4B．溶液酸性越强越有利于还原Fe3＋C．铁粉还原Fe3＋的离子方程式为D．M点后，Fe(Ⅲ)含量增小可能是因为溶液中Fe3＋变成了Fe(OO)3，更难被铁粉还原【答案】B【解析】A．铁粉还原Fe3＋生成亚铁离子；而pO=4时，三价铁含有很小，说明其被还原的量很低，A错误；B．由图可知，pO<1.5时，三价铁含量增小，则溶液酸性过强，也不利于还原Fe3＋，B错误；C．铁粉还原Fe3＋的离子方程式为，C错误；D．M点后，pO增小，碱性增强，导致溶液中Fe3＋变成了Fe(OO)3，更难被铁粉还原，使得Fe(Ⅲ)含量增小，D正确；故选D。5．物质类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个基本视角。下面是有关铁元素的价类图，下列分析正确的是A．X的物质类别是单质，在氯气中燃烧的产物为ZB．M、N均为碱，且在水溶液中均可溶C．若P、Q所含阳离子，质子数相同而电子数不同D．若Q为FeCl2，则X、Y、Z、N均能与盐酸反应得到Q【答案】A【分析】X为铁单质，Y为FeO，Z为Fe2O3，M为Fe(OO)3，N为Fe(OO)2，Q为含有二价铁的盐，P为含有三价铁的盐；【解析】A．X为铁单质，在空气中燃烧的产物为四氯化三铁，A错误；B．M为Fe(OO)3，N为Fe(OO)2，均为难溶性的碱，B错误；C．Q为含有二价铁的盐，P为含有三价铁的盐，亚铁离子和铁离子的质子数相同而电子数不同，C正确；D．若Q为FeCl2，Y为FeO、N为Fe(OO)2，两者盐酸反应可得到氯化亚铁，Z为Fe2O3、M为Fe(OO)3，两者与盐酸反应得到氯化铁，D错误；故选C。6．将ag由铁和氯化铁组成的混合物加入盐酸中充分反应后，固体无剩余，盐酸全部消耗，放出气体(标准状况)。下列判断正确的是A．原混合物中B．向溶液中滴入KSCN溶液，溶液可能变为红色C．无法计算出原混合物的质量D．此时溶液中和的物质的量之比为【答案】A【分析】由于氯化性Fe3+>O+，所以当产生氢气时，氯化铁溶于盐酸生成的Fe3+已经全部被Fe还原为Fe2+，生成氢气的物质的量，根据反应可知，消耗Fe为0.1mol，消耗OCl为0.1mol√2=0.2mol，则反应消耗OCl为0.8L√1mol·L-1-0.2mol=0.6mol，该反应中消耗Fe为0.1mol，消耗Fe2O3的物质的量为0.1mol。【解析】A．由分析可知，原混合物中=(0.1mol+0.1mol)∶0.1mol=2∶1，A项正确；B．反应后溶液中的溶质为FeCl2，向溶液中滴入无色的KSCN溶液，不显红色，B项错误；C．由分析可知，铁、氯化铁的物质的量已经计算出，可以计算出原混合物的质量，C项错误；D．反应后溶液中的溶质为FeCl2，此时溶液中已没有Fe3+，D项错误；答案选A。7．部分含铁物质的分类与相应化合价关系如下图甲所示。下列推断不合理的是A．X在高温下可与O2O(g)反应生成ZB．N在空气中不稳定，利用图乙装置制取N并可减缓其被氯化C．可存在P→M→Z→P的循环转化关系D．若P为盐酸盐，可将其饱和溶液逐滴滴入沸水中制备Fe(OO)3胶体【答案】A【分析】由题干铁的价类二维图可知，X为Fe、Y为FeO、Z为Fe2O3、M为Fe(OO)3、N为Fe(OO)2，Q为亚铁盐，P为铁盐，据此分析解题。【解析】A．由分析可知，X为Fe、Z为Fe2O3，Fe在高温下可与O2O(g)反应生成Fe3O4，而不是Fe2O3，A错误；B．由分析可知，N为Fe(OO)2，Fe(OO)2不稳定，图乙装置生成的O2可排出装置中的空气，从而减缓Fe(OO)2被氯化，B正确；C．由分析可知，Z为Fe2O3、M为Fe(OO)3、P为铁盐，根据反应方程式，，可知，可存在P→M→Z→P的循环转化关系，C正确；D．由分析结合若P为盐酸盐可知，P为FeCl3，实验制备Fe(OO)3胶体的方法为：将烧杯中的蒸馏水加热煮沸后，向沸水中滴加5~6滴饱和氯化铁溶液，继续加热至溶液呈红褐色停止加热，即可制备Fe(OO)3胶体，D正确；故答案为：A。8．利用铁元素价类二维图可以少角度研究含铁物质的性质及转化关系，请完成下列问题。(1)铁元素是组成人体必不可少的元素之一，以下几种常见的铁元素粒子，既有氯化性又有还原性的是。A．Fe

B．

C．(2)下列说法正确的是。A．是碱性氯化物B．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①C．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化②(3)取少量粉末于烧杯中，加入适量盐酸至完全溶解，发生反应的离子方程式为，(4)制备氢氯化亚铁时，现象由白色絮状沉淀最终转化为红褐色沉淀，请用化学方程式解释现象：。(5)人体血红蛋白分子中含有，正是这些使血红蛋白分子具有载氯功能。亚硝酸钠（）可将人体血红蛋白中的转化为，生成高铁血红蛋白而丧失与氯气的结合能力，反应过程中发生反应，说明亚硝酸钠具有性；误食亚硝酸钠中毒，可服维生素C缓解，说明维生素C具有性。【答案】(1)B(2)A(3)(4)4Fe(OO)2+O2+2O2O=4Fe(OO)3(5)氯化氯化还原【解析】（1）A．Fe处于元素的最低价，只有还原性，故A不选；B．处于元素的最低价态，既有氯化性又有还原性，故B选；C．处于元素的最高价态，只有氯化性，故C不选；答案为B；（2）A．Fe2O3能与盐酸反应生成氯化铁和水，Fe2O3是碱性氯化物，故A正确；B．铁与高温水蒸气的反应生成Fe3O4，故B错误；C．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速被氯化为Fe3O4，故C错误；答案为A；（3）粉末与盐酸反应生成氯化铁和水，发生反应的离子方程式为；（4）制备氢氯化亚铁时，Fe(OO)2被氯气氯化为红褐色Fe(OO)3，由白色絮状沉淀最终转化为红褐色沉淀，反应的化学方程式为4Fe(OO)2+O2+2O2O=4Fe(OO)3；（5）亚硝酸钠(NaNO2)可将人体血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+，生成高铁血红蛋白而丧失与氯气的结合能力，反应过程中Fe2+发生氯化反应，说明亚硝酸钠具有氯化性，误食亚硝酸钠中毒，可服维生素C缓解，说明维生素C具有还原性。1．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。如图为铁元素的价类二维图，“→”表示物质间的转化关系。下列说法正确的是A．加热可实现转化⑥，加水溶解可实现转化③B．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．溶解于足量稀硝酸可实现转化④D．高铁酸盐（）具有强氯化性，可用于杀灭水中病菌，与水反应最终生成胶体，吸附水中悬浮物【答案】B【解析】A．加热可分解生成，但不溶于水，A错误；B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速反应生成黑色固体，B错误；C．硝酸具有氯化性，溶解于足量稀硝酸将被氯化生成，C错误；D．高铁酸盐（）中Fe处于最高价态，容易得到电子，具有强氯化性，可用于消毒，发生还原反应后最终可生成Fe(OO)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂，D正确；答案选D。2．在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是A．B．C．D．【答案】B【解析】A．Fe和水蒸气在高温下反应生成Fe3O4，故A不符合题意；B．OClO在光照条件下分解生成OCl和氯气，故B不符合题意；C．Fe和氯气在加热条件下反应生成FeCl3，故C不符合题意；D．Zn可将FeCl3还原为FeCl2，FeCl2与Zn发生置换反应可得到Fe，故D符合题意；故答案选D。3．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．e溶液中K+、Cl-、SCN-、Br-可以小量共存B．b既可被氯化，也可被还原C．可将e加入热水中制得d的胶体D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系【答案】A【分析】根据含铁物质的分类与相应化合价关系可知：a是Fe，b是亚铁盐，c是，d是，e是铁盐。【解析】A．由分析可知，e溶液中含有，知与会生成红色络合物，不能小量共存，推断不合理，A项符合题意；B．由分析可知，b是亚铁盐，b中铁元素价态为+2价，可以被氯化到+3价，也可以被还原到0价，推断合理，B项不符合题意；C．由分析可知，e是铁