2024届高三化学高考备考一轮复习专题：铁及其化合物的转化关系与实验探究课件

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导航•课标要求 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。
1.铁及其化合物的“三角”转化关系
Fe2＋既有氧化性又有还原性，Fe3＋一般只表现氧化性(写出下列反应的离子方程式)。(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：___________________________。(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：__________________________________________________________
2Fe3＋＋H2S===S↓＋2Fe2＋＋2H＋
2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋
Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
2.铁元素的价－类二维图
(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.A、B、C是中学所学过的三种单质，A、B、C及其他物质之间的反应关系如图所示，其中B、D、E、F的水溶液呈酸性。若D＋C―→E＋F且常温下只有B为气态，则A、B、C分别为(　　) A.Fe、Cl2、Cu B.Fe、Cl2、H2 C.Cu、Cl2、Fe D.Fe、Cl2、 　
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(　　)
3.某学习小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如下一组综合实 　验，根据实验流程回答相关问题：
(1)请写出Fe2O3与①反应的化学方程式____________________________。(2)请写出FeCl3与铁粉反应的离子方程式________________________________。(3)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液，该过程的现象为______________________________，此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表示)_________________________________________________________。(4)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中，并继续煮沸至红褐色，制得分散系③是________________，它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液的本质是____________。答案　(1)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O　 (2)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋(3)先生成白色沉淀，逐渐变为灰绿色，最终变为红褐色　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3　　 (4)Fe(OH)3胶体　分散质粒子直径不同
1.氢氧化亚铁制备的实验探究
(1)成功制备Fe(OH)2关键①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质。②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。
(2)几种典型的制备方法
2.金属阳离子分离提纯中Fe2＋、Fe3＋的处理方法
化工流程题中经常涉及阳离子的分离与除杂，若其他金属阳离子中混有Fe3＋、Fe2＋，需调节溶液的pH，使Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去，但原溶液中的金属阳离子不能形成沉淀。具体方法如下：(1)除去Zn2＋(或Cu2＋)中混有Fe3＋的方法向混合溶液中加入ZnO、ZnCO3、Zn(OH)2[或CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu(OH)2CO3]中的一种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除杂。
(2)除去Zn2＋(或Cu2＋)中混有的Fe2＋的方法先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。
题组一　氢氧化亚铁的制备1.实验室可以用如图所示装置制备氢氧化亚铁，下列说法错误的是(　　)
A.实验前应把稀硫酸和氢氧化钠溶液均煮沸处理B.实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开C.一段时间后，关闭弹簧夹C和D，在B中生成白　色絮状沉淀D.实验结束后关闭弹簧夹D，可以长时间保存氢氧化亚铁
2.用FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入________。(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是_________________。答案　(1)稀H2SO4、铁屑　(2)煮沸　(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化
题组二　金属阳离子分离提纯中含铁物质的转化3.(2021·湖南卷改编)Ce2(CO3)3可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，铈(Ce)主要以CePO4形式存在，还含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2等物质。以独居石为原料制备Ce2(CO3)3·nH2O的工艺流程如图：
(1)流程中“聚沉”加入氧化镁的作用是__________________________；(2)滤渣Ⅲ的主要成分是_____________________________(填化学式)；(3)加入絮凝剂的目的是__________________________________。答案　(1)调节溶液的pH，使溶液中的Al3＋和Fe3＋生成对应的氢氧化物沉淀而除去 (2)Fe(OH)3、Al(OH)3　(3)吸附沉淀，使沉淀颗粒变大
4.磷酸铁(FePO4)常用作电极材料。以硫铁矿(主要成分是FeS2， 　含少量Al2O3、SiO2和Fe3O4)为原料制备磷酸铁的流程如下：
已知几种金属离子沉淀的pH如下表所示：
请回答下列问题：(1)滤渣3的主要成分是________(写出化学式)。(2)用FeS还原Fe3＋的目的是_________________________________，加入FeO的作用是______________________________(用离子方程式表示)。
(3)试剂R宜选择________(填字母)。A.高锰酸钾B.稀硝酸C.双氧水 D.次氯酸钠(4)检验“氧化”之后溶液是否含Fe2＋的操作是________________________。
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.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
2.某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答：(1)仪器1的名称________。装置5的作用__________________________。(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中________。(3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因______________________________。
答案　(1)分液漏斗　液封，防止空气进入装置4　(2)在装置2、3之间添加控制开关(3)装置4内的空气没有排尽
3.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：
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_______________________。(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)。
答案　(1)碱煮水洗(2)加快反应　热水浴　C
(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。(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。答案　(3)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入杂质　防止Fe3＋水解(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
4.绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐的新工艺，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，不产生废弃物，实现了Cr－Fe－Al－Mg的深度利用和Na＋内循环。工艺流程如下：
回答下列问题：(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是________(填元素符号)。(2)工序①的名称为________________。(3)滤渣Ⅰ的主要成分是________________(填化学式)。(4)工序③中发生反应的离子方程式为________________________________。(5)物质Ⅴ可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为________________________________________，可代替NaOH的化学试剂还有___________________________________________ (填化学式)。