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高中人教版 (2019)第一节 铁及其化合物优质教学设计
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这是一份高中人教版 (2019)第一节 铁及其化合物优质教学设计，共20页。
第一节 铁及其化合物
[知 识 梳 理]
知识点一 铁的单质
如右图，铁在生活中有很多的用途，为什么铁有这么多的用途，铁有什么样的性质，请完成下列问题，答案就会揭晓：
1．物理性质
纯净的铁是光亮的银白色金属，密度较大，熔点为1 535 ℃。纯铁的抗腐蚀能力很强，具有导热性、导电性、延展性，能被磁体吸引。粉末状时为黑色
2．化学性质
(1)与HCl的反应
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
(2)与CuSO4的反应
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。Fe与HCl、CuSO4的反应生成的是Fe2＋。
(3)与水蒸气的反应
现象：用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声。
结论：铁可与水蒸气反应，生成的气体为H2。
化学方程式：3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2。
湿棉花的作用：提供反应所需水蒸气。
生成的Fe既有＋2价、又有＋3价。
3．铁元素在自然界的存在
人类最早使用的铁，是来自太空的陨铁。铁在自然界中可以像陨铁中的铁那样以单质的形态存在，但主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中。铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。
知识点二 铁的重要化合物
氧化铁为什么能够用来调油漆的颜色，铁的氧化物及其氢氧化物究竟有什么样的性质？
带着这个问题完成下列知识点：
1．铁的氧化物
2.铁的氢氧化物 注意实验3－1
3.铁盐和亚铁盐
硫酸亚铁用于给植物补充铁元素，防止黄叶病，亚铁盐究竟有什么样的性质，它如何转换成三价铁离子？请完成下列知识点，答案就会揭晓：
(1)Fe2＋和Fe3＋的检验：实验3－2
(2)Fe2＋与Fe3＋的转化：
①实验及现象：实验3－3
溶液由棕黄色变为浅绿色―→溶液无明显变化―→溶液变成红色。
②反应的离子方程式：
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。
③结论：
Fe3＋eq \(,\s\up10(铁等强还原剂),\s\d10(氯气等强氧化剂))Fe2＋。
(3)铁盐的净水作用：
向混有少量泥沙的浑水加入少量Fe2(SO4)3，浑水会变澄清。
微判断
(1)Fe3O4中铁的化合价有＋2和＋3价为混合物。( )
(2)FeO在空气中加热生成Fe2O3。( )
(3)磁铁矿的主要成分为Fe3O4。( )
(4)FeO和Fe2O3均为碱性氧化物。( )
(5)Fe2＋可以被Cl2氧化为Fe3＋，说明Fe2＋具有氧化性。( )
(6)向溶液中加KSCN溶液，溶液变红色，说明溶液中不含Fe2＋。( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)×
微训练
1．下列关于Fe2＋和Fe3＋的叙述中，错误的是( )
A．Fe2＋的水溶液为浅绿色
B．Fe3＋的水溶液为棕黄色
C．Fe3＋具有氧化性，Fe2＋具有还原性
D．Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，立即出现红色沉淀
解析 Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，生成红色可溶性物质，不是红色沉淀。
答案 D
2．回答下列问题：(1)实验室在配制FeSO4溶液时，为防止FeSO4被氧化而变质，常在溶液中加入少量的________。
(2)亚硝酸盐会使Fe2＋转变成Fe3＋，生成高铁血红蛋白而丧失与O2结合的能力。服用维生素C可缓解亚硝酸盐的中毒，这说明维生素C具有________(填序号)。
a．酸性 b．碱性
c．氧化性 d．还原性
(3)在含有1 ml FeSO4的溶液中投入一小块金属钠，反应完全后，滤出沉淀并洗涤，然后在空气中灼烧沉淀得到的固体物质是________。
(4)Fe3O4与稀盐酸反应的化学方程式为___________________________
_____________________________________________________________。
答案 (1)铁粉 (2)d
(3)Fe2O3
(4)Fe3O4＋8HCl===FeCl2＋2FeCl3＋4H2O
3．金属单质A可发生以下反应。试判断：
(1)A、B、C、D、E分别是(写化学式，B写主要成分)
A________、B________、C________、D________、E________。
(2)写出反应③和⑤的离子方程式：
③______________________________________________；
⑤______________________________________________。
解析 推断题的解题思路：根据物质的物理性质(特别是色、态)和化学性质(相互转化关系、反应条件等)，找出具有特征条件的物质，再由相互转化关系逐步推断。如本题中结合B、C的颜色及与CuCl2溶液、稀盐酸反应的性质可推知A为Fe。
答案 (1)Fe Fe2O3 Fe3O4 Cu H2
(2)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
微思考
1．铁与Cl2反应、铁与盐酸的反应、铁与CuSO4的反应中，铁的化合价有何异同？为什么？
提示 Fe与Cl2，Fe ＋3价
Fe＋eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(HCl,CuSO4)) Fe ＋2价
因为Cl2的氧化性强，HCl、CuSO4的氧化性弱。
2．[实验3－1]制备Fe(OH)2时应注意什么事项？
提示 利用教科书中的方法制备Fe(OH)2时，为得到较为纯净的Fe(OH)2，可采取以下措施：
①Fe2＋溶液必须是新制的并放入铁粉，防止Fe2＋被氧化成Fe3＋；②除去溶液中溶解的O2，方法是加热煮沸NaOH溶液；③滴管末端插入试管内的液面以下；④必要时可在液面上加植物油或苯进行液封。
学习任务1 Fe、Fe2＋、Fe3＋的相互转化——“铁三角”
【情景素材】
上图是工业印刷电路板的制作流程图，其中“蚀刻”这一步用的就是FeCl3溶液，请解释其反应机理，并回答下列问题。
(1)FeCl3溶液为什么能腐蚀铜而用于制造印刷电路板呢？
提示 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
(2)怎样由Fe制取FeCl2或FeCl3?
提示 ①Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(△))2FeCl3
(3)由FeCl2生成Fe或FeCl3，你能写出其化学方程式吗？
提示 FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe，2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
Fe2＋、Fe3＋、Fe的相互转化——“铁三角”
1．Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化为Fe2＋、Fe3＋
如：Fe＋Seq \(=====,\s\up7(△))FeS，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋；2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(△))2FeCl3，3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2。
2．Fe2＋既具有氧化性又具有还原性
如：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe FeO＋COeq \(=====,\s\up7(高温))Fe＋CO2。
3．Fe3＋具有较强氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe
如：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，
Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2，
Fe2O3＋2Aleq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3。
特别提醒：(1)金属阳离子被还原不一定得到金属单质。
如：Fe3＋―→Fe2＋。
(2)离子共存问题：
①Fe3＋与I－、S2－、HS－、SOeq \\al(2－,3)、HSOeq \\al(－,3)等因发生氧化还原反应而不能大量共存。
②Fe2＋与MnOeq \\al(－,4)(H＋)、NOeq \\al(－,3)(H＋)、ClO－等因发生氧化还原反应而不能大量共存。
(3)除杂问题(括号内为杂质)：
①FeCl3溶液(FeCl2)：加足量氯水或H2O2或通入足量Cl2。
②FeCl2溶液(FeCl3)：加足量铁粉，充分反应后过滤。
③FeSO4溶液(CuSO4)：加足量铁粉，充分反应后过滤。
④Fe粉(铝)、Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液，充分反应后过滤。
(4)Fe2＋盐溶液的配制与保存：加铁粉，防止Fe2＋被氧化。
【例题】 已知A是一种常见金属，F是一种红褐色沉淀。试根据图中转化关系，回答下列问题。
(1)写出A、C、F、G的化学式：
A．________；C.________；F.________；G.________。
(2)检验D中阳离子的方法为____________________________________。
(3)保存C溶液时要加固体A的原因是________________________。
(4)写出下列转化的离子方程式：
①D→C：________________________________________。
②C→D：_________________________________________。
(5)写出E―→F的化学方程式：___________________________________。
解析 根据F是红褐色沉淀知F是Fe(OH)3，从而推知A为Fe，B为Fe3O4，C是FeCl2，D是FeCl3，E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，G为Fe2O3，X为H2。
答案 (1)Fe FeCl2 Fe(OH)3 Fe2O3
(2)取D溶液少许于试管中，加入几滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含Fe3＋
(3)防止Fe2＋被O2氧化
(4)①2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
变式训练 要除去FeCl2溶液中少量的FeCl3，可行的方法是( )
A．滴入KSCN溶液B．通入氯气
C．加入适量铜粉并过滤D．加入适量铁粉并过滤
解析 KSCN溶液只能检验Fe3＋的存在，A错误；通入氯气将FeCl2氧化为FeCl3，B错误；加入铜粉发生Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，引入新杂质Cu2＋，C错误；加入铁粉发生Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，过滤除去剩余铁粉，得到纯净FeCl2溶液，D正确。
答案 D
学习任务2 (核心素养)Fe3＋、Fe2＋的检验
一、知识要点
1．Fe3＋、Fe2＋的检验
2.检验Fe2＋的注意事项
(1)只含Fe2＋的溶液：检验Fe2＋加入试剂的顺序
待测液eq \(――→,\s\up7(KSCN溶液))不变色eq \(――→,\s\up7(氧化剂),\s\d5(如氯水、H2O2))红色(含Fe2＋、不含Fe3＋)。
①加KSCN溶液前，防止加氧化性物质，使Fe2＋被氧化。
如H2O2、NOeq \\al(－,3)(H＋)等
②氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液，原因：酸性KMnO4 溶液本身显紫红色，对Fe(SCN)3红色有干扰；酸性KMnO4溶液能氧化KSCN，溶液不变红色，不能证明不含Fe2＋。
(2)同时含有Fe2＋和Fe3＋的溶液
Fe2＋对检验Fe3＋无干扰，可以滴加KSCN溶液检验Fe3＋；Fe3＋对检验Fe2＋有干扰，不能采用加KSCN溶液检验Fe2＋，通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪色说明含有Fe2＋。
(3)检验铁的氧化物中是否有＋2价铁时，正确的思路为
少量固体eq \(――→,\s\up7(稀H2SO4溶解),\s\d5(a))溶液eq \(――→,\s\up7(酸性KMnO4溶液),\s\d5(b))紫色褪去。
①步骤a中不能选用盐酸，原因是酸性KMnO4溶液可以氧化盐酸。
②步骤a中，不能选用稀HNO3，原因是稀HNO3可以将Fe2＋氧化为Fe3＋。
二、核心素养
【素养解题】
[典例示范] 下列离子的检验方法合理的是( )
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液，溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋
C．向某溶液中加入NaOH溶液，得到红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液，得到白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋
[离子检验解题思维模型]
答案 C
三、对点训练
1．下列离子方程式正确的是( )
A．将氨水滴入到FeCl3溶液中 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
B．氧化铁与盐酸反应 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
C．向FeCl3溶液中加入铁粉 Fe＋Fe3＋===2Fe2＋
D．向氯化亚铁溶液中通入Cl2 Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－
解析 A项在书写离子方程式时，弱电解质NH3·H2O不能拆写成离子的形式；C项离子方程式中除遵循元素守恒外，电荷也必须守恒，正确的离子方程式应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；D项只符合元素守恒，不符合电荷守恒，正确的离子方程式应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
答案 B
2．把铁粉、铜粉置于FeCl3溶液中，充分反应后加入KSCN不显红色，下列情况不能成立的是( )
A．铁不剩余，Cu剩余B．铁、铜均剩余
C．铁剩余，含Cu2＋D．铜剩余，含Fe2＋
解析 因还原性：Fe＞Cu，FeCl3溶液中加入铁粉、铜粉时，依次发生反应：
Fe＋2FeCl3===3FeCl2，Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2
有以下情况：①Fe、Cu均剩余，溶液中只有Fe2＋；
②只有Cu剩余，溶液中只有Fe2＋或含Fe2＋、Cu2＋；
③Fe、Cu均不剩余，Fe3＋恰好反应，溶液中有Fe2＋、Cu2＋；
④Fe、Cu均不剩余，Fe3＋剩余，溶液中有Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋。C项Fe剩余，则溶液中不可能含有Cu2＋。
答案 C
3．向某溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后，混合溶液变成红色，则下列结论错误的是( )
A．该溶液中一定含有SCN－
B．氧化性：Fe3＋>Cl2
C．Fe2＋与SCN－不能形成红色物质
D．Fe2＋被氧化为Fe3＋
解析 溶液中的Fe2＋与加入的新制氯水发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，故氧化性：Fe3＋
答案 B
4．(1)合成氨工业生产中所用的α－Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3。
①某FeO、Fe2O3混合物中，铁原子、氧原子的物质的量之比为4∶5，其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为________。
②当催化剂中＋2价铁与＋3价铁的物质的量之比为1∶2时，其催化活性最高，此时铁的氧化物的混合物中铁的质量分数为________(用小数表示，保留2位小数)。
(2)电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。
①用FeO、Fe2O3和稀盐酸、氯气制取FeCl3溶液的离子方程式为______________________、______________________、______________________，检验溶液中Fe3＋存在的试剂是________。
②写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式_____________________
_______________________________________________________________，
当转移电子数为6.02×1024时，被氧化的铜的物质的质量为________。
解析 (1)①设FeO的物质的量为x，根据正、负电荷总数相等有：2x＋(4 ml－x)×3＝5 ml×2，x＝2 ml，故Fe2O3的物质的量为1 ml。故FeO与Fe2O3的物质的量之比为2∶1。
②设催化剂中含1 ml FeO则Fe2O3也是1 ml，催化剂中氧原子的物质的量为：(1 ml×1＋1 ml×3)＝4 ml。催化剂中铁的质量分数为：
eq \f(56 g·ml－1×3 ml,56 g·ml－1×3 ml＋16g·ml－1×4 ml)≈0.72。
或二者的混合物组成相当于Fe3O4，故铁元素的质量分数为：
eq \f(56 g·ml－1×3 ml,56 g·ml－1×3 ml＋16g·ml－1×4 ml)≈0.72。
(2)①FeO、Fe2O3与盐酸反应，生成FeCl2、FeCl3，通入氯气氧化FeCl2制取FeCl3。
②FeCl3溶液与Cu反应生成FeCl2和CuCl2，转移电子数为6.02×1024时，被氧化的铜的物质的量为5 ml，质量为320 g。
答案 (1)①2∶1 ②0.72 (2)①FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ KSCN溶液 ②2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 320 g
[合 格 练]
1．下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是( )
①过量的Fe与Cl2反应 ②Fe与过量稀硫酸反应
③FeCl2溶液中通入少量Cl2 ④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A．只有①B．①③
C．①②③D．全部
解析 ①中的Cl2氧化性强，它能将铁氧化为＋3价，由于不是在溶液中反应，因此过量的铁不会将氯化铁还原；②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2＋。③在溶液中Fe2＋被Cl2氧化生成Fe3＋。④中依次发生：ⅰ)Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3的反应，ⅱ)Fe与FeCl3生成FeCl2的反应，ⅲ)Fe与盐酸反应生成FeCl2，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。
答案 B
2．已知下述三个实验均能发生化学反应：
下列判断正确的是( )
A．实验①中铁钉只作还原剂
B．实验②中Fe2＋既显氧化性又显还原性
C．实验③中发生的是置换反应
D．上述实验证明氧化性：Fe3＋＞Fe2＋＞Cu2＋
解析 实验①中铁钉作还原剂，氧化性Cu2＋＞Fe2＋；实验②中Fe2＋只表现还原性；实验③中反应为：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，不是置换反应，分析可知：氧化性：Fe3＋＞Cu2＋，综上可知氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，故A正确，B、C、D错误。
答案 A
3．要证明某溶液中不含Fe3＋，而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作的最佳顺序为( )
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4(H＋)溶液 ③加入少量KSCN溶液
A．①③B．③②
C．③①D．①②③
解析 先加入少量KSCN溶液，若无红色，证明无Fe3＋，然后加氯水，若出现红色，说明有Fe2＋存在。
答案 C
4．下列关于铁矿石的说法正确的是 ( )
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同
C．磁铁矿粉末溶于盐酸后，加入KSCN溶液，溶液变红色
D．FeO俗称铁红
解析 磁铁矿的主要成分是Fe3O4，能溶于盐酸生成Fe2＋和Fe3＋，所得溶液加入KSCN溶液变红色。
答案 C
5．将适量铁粉放入三氯化铁溶液中，完全反应后，溶液中三价铁离子和二价铁离子浓度相等。则已反应的三价铁离子和未反应的三价铁离子的物质的量之比是( )
A．2∶3B．3∶2
C．1∶2D．1∶1
解析 设溶液中未反应的Fe3＋的物质的量为a ml，则溶液中n(Fe2＋)＝a ml。
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
eq \f(2,3)a ml a ml
所以反应的Fe3＋与未反应的Fe3＋物质的量之比为eq \f(2,3)a ml∶a ml＝2∶3。
答案 A
6．在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且a＞c，则下列说法正确的是( )
A．残余固体是铜和铁
B．最后得到的溶液中一定含有Cu2＋
C．将残余固体加入到稀H2SO4中，有气泡产生
D．最后得到的溶液中可能含有Fe3＋
解析 Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，发生反应：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(Fe3＋可能剩余)，再加铁，发生反应：Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu(可能发生2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋)。显然铁没有将溶液中Cu2＋全部还原。残余固体是铜，如果为铁和铜，则c＞a，A错误；残余固体为Cu，加入到稀H2SO4中无气泡产生，C错误；最后得到的溶液中一定没有Fe3＋，D错误。
答案 B
7．将1.12 g铁粉加入到25 mL 2 ml·L－1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是 ( )
A．铁粉剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本不变
B．向溶液中滴入无色KSCN溶液，仍无色
C．溶液中Fe2＋与Fe3＋物质的量之比为6∶1
D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5
解析 n(Fe)＝0.02 ml，n(FeCl3)＝0.05 ml，由Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋知，Fe3＋过量0.01 ml，铁粉全部溶解，反应生成Fe2＋0.06 ml；Fe3＋过量，滴入无色KSCN溶液，溶液显红色；氧化生成的Fe2＋和还原生成的Fe2＋的物质的量之比为1∶2。
答案 C
8．只用一种试剂或操作，除去下列物质中的杂质(括号内为杂质)写出试剂或操作的名称、方法及有关的化学方程式或离子方程式：
(1)FeCl2溶液(FeCl3)______________________________________________；
方程式_________________________________________________________。
(2)Fe2O3[Fe(OH)3]________________________________________________；
方程式____________________________________________________。
(3)FeSO4溶液(CuSO4)___________________________________；
方程式_______________________________________________。
(4)FeCl3溶液(FeCl2)____________________________________；
方程式______________________________________________。
解析 (2)因Fe(OH)3不稳定，受热分解生成Fe2O3，可以用加热方法除去Fe(OH)3。
(3)Fe可以置换出Cu，可以加入Fe除去CuSO4。
(4)Fe2＋与Fe3＋可以相互转化，加入强氧化剂可以把Fe2＋氧化生成Fe3＋，所以通入Cl2把FeCl2氧化成FeCl3。
答案 (1)加足量铁粉，然后过滤 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
(2)加热 2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O
(3)加足量铁粉，充分反应后过滤 Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu
(4)氯水或氯气 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
9．铁是人类较早使用的金属之一。运用所学知识，回答下列问题。
(1)鉴别Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液的方法是___________________________
______________________________________________________________。
(2)电子工业用FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路板，请写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式：__________________________________。
(3)某研究性学习小组为测定FeCl3腐蚀铜后所得溶液的组成，进行了如下实验：
①取少量待测溶液，滴入KSCN溶液呈红色，则待测液中含有的金属阳离子是________。
②溶液组成的测定：取50.0 mL待测溶液，加入足量的AgNO3溶液，得21.525 g白色沉淀，则溶液中c(Cl－)＝________ml·L－1。
解析 (1)Fe(OH)3胶体可发生丁达尔效应，据此可鉴别Fe(OH)3胶体与FeCl3溶液。(2)Fe3＋具有较强氧化性，可将Cu氧化为Cu2＋。(3)①FeCl3与Cu反应后生成FeCl2和CuCl2，故反应后溶液中一定含Fe2＋、Cu2＋，溶液中滴入KSCN溶液呈红色，则含Fe3＋；②在待测溶液中加足量AgNO3后所得白色沉淀为AgCl，其物质的量为0.15 ml，则c(Cl－)＝eq \f(0.15 ml,0.05 L)＝3 ml·L－1。
答案 (1)用一束可见光照射两种分散系(或丁达尔效应)
(2)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ (3)①Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋ ②3
10．糕点等食品包装中常加入一个装有脱氧剂的小袋，其作用是吸收氧气，使食物因缺氧而不变质，从而长期保存食品。铁脱氧剂就是利用铁易被氧化的性质来吸收氧气的，最终产物是Fe2O3·3H2O。有关反应的化学方程式如下：
①2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2
②4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
③2Fe(OH)3===Fe2O3·3H2O
(1)铁脱氧剂使用后最终的颜色为________。
(2)以上反应中，属于氧化还原反应的是________(填编号)。
(3)反应②的还原剂是________(填化学式)。
(4)要检验铁脱氧剂使用后固体中含有＋3价铁元素的化学方法是___________________________________(用文字描述)。
解析 (1)Fe2O3为红棕色固体。(2)反应①、②都是有单质参加的化合反应，为氧化还原反应。反应③中无元素化合价变化，为非氧化还原反应。(3)Fe(OH)2→Fe(OH)3，铁元素化合价升高，故Fe(OH)2是还原剂。(4)Fe2O3为碱性氧化物，可用盐酸溶解后，用KSCN溶液检验Fe3＋的存在。
答案 (1)红棕色 (2)①② (3)Fe(OH)2 (4)取少量使用后的铁脱氧剂溶解于盐酸中，滴加几滴KSCN溶液，溶液显红色
11．已知有以下物质相互转化：
试回答下列问题：
(1)写出B的化学式：________，D的化学式：________。
(2)写出由E转变成F的化学方程式：________________________________
___________________________________________________________。
(3)写出用KSCN鉴别G溶液的离子方程式：_________________________
_______________________________________________________；
向G溶液中加入A的有关反应的离子方程式为_______________________
____________________________________________________________。
解析 解题的突破口是白色沉淀→红褐色沉淀→G溶液，即为Fe(OH)2→Fe(OH)3→FeCl3。
答案 (1)FeCl2 KCl (2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (3)Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
12．如下图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6 ml·L－1的硫酸，其他试剂任选。
填写下列空白：
(1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是____________，A中反应的离子方程式是____________________________________________________
____________________________________________________________。
(2)实验开始时先将止水夹E____________(填“打开”或“关闭”)，C中收集到气体的主要成分是________________________________________________。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：___________________________________
____________________________________________________________。
(4)拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出有关反应的化学方程式：______________________________。
解析 实验开始时先打开E，让H2把A、B装置中的空气排出，让Fe(OH)2在H2气氛中生成，以便较长时间观察Fe(OH)2的颜色。H2充满B后关闭E，A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B瓶，与NaOH反应。
答案 (1)铁屑 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)打开 H2
(3)关闭止水夹E，使FeSO4溶液压入B瓶中进行反应
(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
[能 力 练]
13．小明很喜欢化学实验课，今天要学习“探究铁及其化合物的氧化性或还原性”。
(1)实验前小明预测说：Fe2＋肯定既有还原性又有氧化性。你认为他预测的依据是____________________________________________。
(2)小明欲用实验证明他的预测。实验室提供了下列试剂：3%的H2O2溶液、锌粒、铜片、0.1 ml·L－1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水。
①若小明计划在0.1 ml·L－1 FeCl2溶液中滴入新制氯水，探究Fe2＋的还原性，你预计可能发生的反应和现象是___________________________________
(写离子方程式)，溶液由浅绿色变为__________色。
②实验中，小明发现现象不太明显，老师分析可能是产物的含量太低，建议可以通过检验Fe2＋被氧化的产物Fe3＋的存在以获取证据。你认为可选____________________滴入小明所得的混合液中，并通过溶液出现______________色的现象，证明小明的观点和实验方案都是正确的。
③对于证明Fe2＋具有氧化性，小明认为金属单质都具有还原性，并分别将铜片、锌粒投入FeCl2溶液中，结果铜片没变化，锌粒逐渐变小。由此说明三种金属的还原性由强至弱的顺序为________________。
(3)小明分析H2O2中氧元素显－1价(中间价)，并提出疑问：H2O2与FeCl2反应时，Fe2＋还作氧化剂吗？
①请你为小明梳理相关问题：若Fe2＋在反应中表现出氧化性应转化成__________(填化学符号，下同)，若Fe2＋在反应中表现出还原性应转化成__________。
②实际上Fe2＋的还原性较强，实验室的FeCl2溶液常因氧化而变质。除杂的方法是______________，相关反应的离子方程式：____________________________。
答案 (1)因为Fe2＋中铁元素化合价处于中间价态，既可以升高也可以降低
(2)①Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋ 棕黄
②KSCN溶液 红 ③Zn＞Fe＞Cu
(3)①Fe Fe3＋ ②加入适量铁粉 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
14．A～H分别表示中学化学中常见的某种物质，它们之间的相互转化关系如下图所示(部分反应物、生成物未列出)。已知：C、D、E、F、G五种物质中均含有同一种元素；A为淡黄色固体化合物；G为红褐色固体。
(1)写出化学式：A.______________________________________；
C．____________________________________________________；
F．____________________________________________________。
(2)写出反应的化学方程式：
②____________________________________________________；
⑥_____________________________________________________。
(3)写出离子方程式：
③_____________________________________________________；
⑤_______________________________________________________。
(4)生成24 g B需要转移________ml电子。
解析 由F在空气中放置生成G，G为红褐色固体，可推知G是Fe(OH)3，则F是Fe(OH)2；而C、D、E、F、G含同一种元素，应想到是Fe元素，则D含Fe2＋，E含Fe3＋，由E与H反应生成G[Fe(OH)3]可推知H为强碱；C能转化为Fe2＋和Fe3＋，则C只能是Fe3O4，则B为O2。而A为淡黄色固体化合物，能生成O2和强碱，容易确定A为Na2O2，则H是NaOH。
答案 (1)Na2O2 Fe3O4 Fe(OH)2
(2)2O2＋3Fe===Fe3O4
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(3)Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
(4)1.5
学业要求
核心素养对接
1.能列举、描述、辨识铁及其重要化合物的重要物理性质、化学性质及实验现象。
2．能利用氢氧化亚铁的性质，设计其制备方案。
3．能说明Fe2＋、Fe3＋的检验及其之间的相互转化。
4．能说明铁及其化合物的应用。
1.能利用氢氧化亚铁的性质，设计其制备方案，以培养学生科学探究与创新意识的素养水平。
2．利用Fe2＋、Fe3＋的检验及其之间的相互转化，培养学生变化观念与平衡思想的素养水平。
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
纯净物
俗 称
－
铁红
磁性氧化铁
颜色和状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
铁的价态
＋2价
＋3价
＋2价、＋3价
水溶性
不溶
不溶
不溶
与盐酸反应
(离子方程式)
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===
2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
与CO的反应
FexOy＋y COeq \(=====,\s\up7(高温))x Fe＋y CO2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色和溶解性
白色固体，不溶于水
红褐色固体，不溶于水
稳定性
在空气中易转化为Fe(OH)3
2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O
与盐酸反应
(离子方程式)
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
制备
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
转化
化学方程式
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
现象
白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色
Fe2＋
Fe3＋
(1)观察法
浅绿色
棕黄色
(2)加碱
法(NaOH)
①现象：白色絮状沉淀eq \(――→,\s\up7(迅速))灰绿色eq \(――→,\s\up7(最终))红褐色沉淀
②反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)；
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(红褐色)
①现象：红褐色沉淀
②反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色)
(3)显色
法(SCN－)
①现象：加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水变成红色溶液
②反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；
Fe3＋＋3SCN－===
Fe(SCN)3(红色)
①现象：加入KSCN溶液，溶液变为红色
②反应：Fe3＋＋3SCN－===
Fe(SCN)3(红色)
Fe2＋、Fe3＋的检验⇒提升学生的实验探究意识与证据推理素养
Fe2＋、Fe3＋的干扰⇒培养学生的严谨科学态度与科学精神
明确基本检验方案
明晰是否有干扰
易错防范
Fe2＋：先加KSCN，再加氧化剂
Fe3＋：NaOH溶液
B项，由于先通入Cl2，引入Fe3＋的干扰
D项，Fe2＋的存在对Mg2＋检验有干扰
无干扰检验方案
Fe3＋—KSCN—溶液呈红色
Fe2＋—K3[Fe(CN)6]—蓝色沉淀
①
②
③
将铁钉放入硫酸铜溶液中
向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水
将铜丝放入氯化铁溶液中
第一节 铁及其化合物
[知 识 梳 理]
知识点一 铁的单质
如右图，铁在生活中有很多的用途，为什么铁有这么多的用途，铁有什么样的性质，请完成下列问题，答案就会揭晓：
1．物理性质
纯净的铁是光亮的银白色金属，密度较大，熔点为1 535 ℃。纯铁的抗腐蚀能力很强，具有导热性、导电性、延展性，能被磁体吸引。粉末状时为黑色
2．化学性质
(1)与HCl的反应
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
(2)与CuSO4的反应
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。Fe与HCl、CuSO4的反应生成的是Fe2＋。
(3)与水蒸气的反应
现象：用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声。
结论：铁可与水蒸气反应，生成的气体为H2。
化学方程式：3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2。
湿棉花的作用：提供反应所需水蒸气。
生成的Fe既有＋2价、又有＋3价。
3．铁元素在自然界的存在
人类最早使用的铁，是来自太空的陨铁。铁在自然界中可以像陨铁中的铁那样以单质的形态存在，但主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中。铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。
知识点二 铁的重要化合物
氧化铁为什么能够用来调油漆的颜色，铁的氧化物及其氢氧化物究竟有什么样的性质？
带着这个问题完成下列知识点：
1．铁的氧化物
2.铁的氢氧化物 注意实验3－1
3.铁盐和亚铁盐
硫酸亚铁用于给植物补充铁元素，防止黄叶病，亚铁盐究竟有什么样的性质，它如何转换成三价铁离子？请完成下列知识点，答案就会揭晓：
(1)Fe2＋和Fe3＋的检验：实验3－2
(2)Fe2＋与Fe3＋的转化：
①实验及现象：实验3－3
溶液由棕黄色变为浅绿色―→溶液无明显变化―→溶液变成红色。
②反应的离子方程式：
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。
③结论：
Fe3＋eq \(,\s\up10(铁等强还原剂),\s\d10(氯气等强氧化剂))Fe2＋。
(3)铁盐的净水作用：
向混有少量泥沙的浑水加入少量Fe2(SO4)3，浑水会变澄清。
微判断
(1)Fe3O4中铁的化合价有＋2和＋3价为混合物。( )
(2)FeO在空气中加热生成Fe2O3。( )
(3)磁铁矿的主要成分为Fe3O4。( )
(4)FeO和Fe2O3均为碱性氧化物。( )
(5)Fe2＋可以被Cl2氧化为Fe3＋，说明Fe2＋具有氧化性。( )
(6)向溶液中加KSCN溶液，溶液变红色，说明溶液中不含Fe2＋。( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)×
微训练
1．下列关于Fe2＋和Fe3＋的叙述中，错误的是( )
A．Fe2＋的水溶液为浅绿色
B．Fe3＋的水溶液为棕黄色
C．Fe3＋具有氧化性，Fe2＋具有还原性
D．Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，立即出现红色沉淀
解析 Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，生成红色可溶性物质，不是红色沉淀。
答案 D
2．回答下列问题：(1)实验室在配制FeSO4溶液时，为防止FeSO4被氧化而变质，常在溶液中加入少量的________。
(2)亚硝酸盐会使Fe2＋转变成Fe3＋，生成高铁血红蛋白而丧失与O2结合的能力。服用维生素C可缓解亚硝酸盐的中毒，这说明维生素C具有________(填序号)。
a．酸性 b．碱性
c．氧化性 d．还原性
(3)在含有1 ml FeSO4的溶液中投入一小块金属钠，反应完全后，滤出沉淀并洗涤，然后在空气中灼烧沉淀得到的固体物质是________。
(4)Fe3O4与稀盐酸反应的化学方程式为___________________________
_____________________________________________________________。
答案 (1)铁粉 (2)d
(3)Fe2O3
(4)Fe3O4＋8HCl===FeCl2＋2FeCl3＋4H2O
3．金属单质A可发生以下反应。试判断：
(1)A、B、C、D、E分别是(写化学式，B写主要成分)
A________、B________、C________、D________、E________。
(2)写出反应③和⑤的离子方程式：
③______________________________________________；
⑤______________________________________________。
解析 推断题的解题思路：根据物质的物理性质(特别是色、态)和化学性质(相互转化关系、反应条件等)，找出具有特征条件的物质，再由相互转化关系逐步推断。如本题中结合B、C的颜色及与CuCl2溶液、稀盐酸反应的性质可推知A为Fe。
答案 (1)Fe Fe2O3 Fe3O4 Cu H2
(2)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
微思考
1．铁与Cl2反应、铁与盐酸的反应、铁与CuSO4的反应中，铁的化合价有何异同？为什么？
提示 Fe与Cl2，Fe ＋3价
Fe＋eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(HCl,CuSO4)) Fe ＋2价
因为Cl2的氧化性强，HCl、CuSO4的氧化性弱。
2．[实验3－1]制备Fe(OH)2时应注意什么事项？
提示 利用教科书中的方法制备Fe(OH)2时，为得到较为纯净的Fe(OH)2，可采取以下措施：
①Fe2＋溶液必须是新制的并放入铁粉，防止Fe2＋被氧化成Fe3＋；②除去溶液中溶解的O2，方法是加热煮沸NaOH溶液；③滴管末端插入试管内的液面以下；④必要时可在液面上加植物油或苯进行液封。
学习任务1 Fe、Fe2＋、Fe3＋的相互转化——“铁三角”
【情景素材】
上图是工业印刷电路板的制作流程图，其中“蚀刻”这一步用的就是FeCl3溶液，请解释其反应机理，并回答下列问题。
(1)FeCl3溶液为什么能腐蚀铜而用于制造印刷电路板呢？
提示 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
(2)怎样由Fe制取FeCl2或FeCl3?
提示 ①Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(△))2FeCl3
(3)由FeCl2生成Fe或FeCl3，你能写出其化学方程式吗？
提示 FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe，2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
Fe2＋、Fe3＋、Fe的相互转化——“铁三角”
1．Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化为Fe2＋、Fe3＋
如：Fe＋Seq \(=====,\s\up7(△))FeS，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋；2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(△))2FeCl3，3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2。
2．Fe2＋既具有氧化性又具有还原性
如：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe FeO＋COeq \(=====,\s\up7(高温))Fe＋CO2。
3．Fe3＋具有较强氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe
如：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，
Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2，
Fe2O3＋2Aleq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3。
特别提醒：(1)金属阳离子被还原不一定得到金属单质。
如：Fe3＋―→Fe2＋。
(2)离子共存问题：
①Fe3＋与I－、S2－、HS－、SOeq \\al(2－,3)、HSOeq \\al(－,3)等因发生氧化还原反应而不能大量共存。
②Fe2＋与MnOeq \\al(－,4)(H＋)、NOeq \\al(－,3)(H＋)、ClO－等因发生氧化还原反应而不能大量共存。
(3)除杂问题(括号内为杂质)：
①FeCl3溶液(FeCl2)：加足量氯水或H2O2或通入足量Cl2。
②FeCl2溶液(FeCl3)：加足量铁粉，充分反应后过滤。
③FeSO4溶液(CuSO4)：加足量铁粉，充分反应后过滤。
④Fe粉(铝)、Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液，充分反应后过滤。
(4)Fe2＋盐溶液的配制与保存：加铁粉，防止Fe2＋被氧化。
【例题】 已知A是一种常见金属，F是一种红褐色沉淀。试根据图中转化关系，回答下列问题。
(1)写出A、C、F、G的化学式：
A．________；C.________；F.________；G.________。
(2)检验D中阳离子的方法为____________________________________。
(3)保存C溶液时要加固体A的原因是________________________。
(4)写出下列转化的离子方程式：
①D→C：________________________________________。
②C→D：_________________________________________。
(5)写出E―→F的化学方程式：___________________________________。
解析 根据F是红褐色沉淀知F是Fe(OH)3，从而推知A为Fe，B为Fe3O4，C是FeCl2，D是FeCl3，E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，G为Fe2O3，X为H2。
答案 (1)Fe FeCl2 Fe(OH)3 Fe2O3
(2)取D溶液少许于试管中，加入几滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含Fe3＋
(3)防止Fe2＋被O2氧化
(4)①2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
变式训练 要除去FeCl2溶液中少量的FeCl3，可行的方法是( )
A．滴入KSCN溶液B．通入氯气
C．加入适量铜粉并过滤D．加入适量铁粉并过滤
解析 KSCN溶液只能检验Fe3＋的存在，A错误；通入氯气将FeCl2氧化为FeCl3，B错误；加入铜粉发生Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，引入新杂质Cu2＋，C错误；加入铁粉发生Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，过滤除去剩余铁粉，得到纯净FeCl2溶液，D正确。
答案 D
学习任务2 (核心素养)Fe3＋、Fe2＋的检验
一、知识要点
1．Fe3＋、Fe2＋的检验
2.检验Fe2＋的注意事项
(1)只含Fe2＋的溶液：检验Fe2＋加入试剂的顺序
待测液eq \(――→,\s\up7(KSCN溶液))不变色eq \(――→,\s\up7(氧化剂),\s\d5(如氯水、H2O2))红色(含Fe2＋、不含Fe3＋)。
①加KSCN溶液前，防止加氧化性物质，使Fe2＋被氧化。
如H2O2、NOeq \\al(－,3)(H＋)等
②氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液，原因：酸性KMnO4 溶液本身显紫红色，对Fe(SCN)3红色有干扰；酸性KMnO4溶液能氧化KSCN，溶液不变红色，不能证明不含Fe2＋。
(2)同时含有Fe2＋和Fe3＋的溶液
Fe2＋对检验Fe3＋无干扰，可以滴加KSCN溶液检验Fe3＋；Fe3＋对检验Fe2＋有干扰，不能采用加KSCN溶液检验Fe2＋，通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪色说明含有Fe2＋。
(3)检验铁的氧化物中是否有＋2价铁时，正确的思路为
少量固体eq \(――→,\s\up7(稀H2SO4溶解),\s\d5(a))溶液eq \(――→,\s\up7(酸性KMnO4溶液),\s\d5(b))紫色褪去。
①步骤a中不能选用盐酸，原因是酸性KMnO4溶液可以氧化盐酸。
②步骤a中，不能选用稀HNO3，原因是稀HNO3可以将Fe2＋氧化为Fe3＋。
二、核心素养
【素养解题】
[典例示范] 下列离子的检验方法合理的是( )
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液，溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋
C．向某溶液中加入NaOH溶液，得到红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液，得到白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋
[离子检验解题思维模型]
答案 C
三、对点训练
1．下列离子方程式正确的是( )
A．将氨水滴入到FeCl3溶液中 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
B．氧化铁与盐酸反应 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
C．向FeCl3溶液中加入铁粉 Fe＋Fe3＋===2Fe2＋
D．向氯化亚铁溶液中通入Cl2 Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－
解析 A项在书写离子方程式时，弱电解质NH3·H2O不能拆写成离子的形式；C项离子方程式中除遵循元素守恒外，电荷也必须守恒，正确的离子方程式应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；D项只符合元素守恒，不符合电荷守恒，正确的离子方程式应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
答案 B
2．把铁粉、铜粉置于FeCl3溶液中，充分反应后加入KSCN不显红色，下列情况不能成立的是( )
A．铁不剩余，Cu剩余B．铁、铜均剩余
C．铁剩余，含Cu2＋D．铜剩余，含Fe2＋
解析 因还原性：Fe＞Cu，FeCl3溶液中加入铁粉、铜粉时，依次发生反应：
Fe＋2FeCl3===3FeCl2，Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2
有以下情况：①Fe、Cu均剩余，溶液中只有Fe2＋；
②只有Cu剩余，溶液中只有Fe2＋或含Fe2＋、Cu2＋；
③Fe、Cu均不剩余，Fe3＋恰好反应，溶液中有Fe2＋、Cu2＋；
④Fe、Cu均不剩余，Fe3＋剩余，溶液中有Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋。C项Fe剩余，则溶液中不可能含有Cu2＋。
答案 C
3．向某溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后，混合溶液变成红色，则下列结论错误的是( )
A．该溶液中一定含有SCN－
B．氧化性：Fe3＋>Cl2
C．Fe2＋与SCN－不能形成红色物质
D．Fe2＋被氧化为Fe3＋
解析 溶液中的Fe2＋与加入的新制氯水发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，故氧化性：Fe3＋
答案 B
4．(1)合成氨工业生产中所用的α－Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3。
①某FeO、Fe2O3混合物中，铁原子、氧原子的物质的量之比为4∶5，其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为________。
②当催化剂中＋2价铁与＋3价铁的物质的量之比为1∶2时，其催化活性最高，此时铁的氧化物的混合物中铁的质量分数为________(用小数表示，保留2位小数)。
(2)电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。
①用FeO、Fe2O3和稀盐酸、氯气制取FeCl3溶液的离子方程式为______________________、______________________、______________________，检验溶液中Fe3＋存在的试剂是________。
②写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式_____________________
_______________________________________________________________，
当转移电子数为6.02×1024时，被氧化的铜的物质的质量为________。
解析 (1)①设FeO的物质的量为x，根据正、负电荷总数相等有：2x＋(4 ml－x)×3＝5 ml×2，x＝2 ml，故Fe2O3的物质的量为1 ml。故FeO与Fe2O3的物质的量之比为2∶1。
②设催化剂中含1 ml FeO则Fe2O3也是1 ml，催化剂中氧原子的物质的量为：(1 ml×1＋1 ml×3)＝4 ml。催化剂中铁的质量分数为：
eq \f(56 g·ml－1×3 ml,56 g·ml－1×3 ml＋16g·ml－1×4 ml)≈0.72。
或二者的混合物组成相当于Fe3O4，故铁元素的质量分数为：
eq \f(56 g·ml－1×3 ml,56 g·ml－1×3 ml＋16g·ml－1×4 ml)≈0.72。
(2)①FeO、Fe2O3与盐酸反应，生成FeCl2、FeCl3，通入氯气氧化FeCl2制取FeCl3。
②FeCl3溶液与Cu反应生成FeCl2和CuCl2，转移电子数为6.02×1024时，被氧化的铜的物质的量为5 ml，质量为320 g。
答案 (1)①2∶1 ②0.72 (2)①FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ KSCN溶液 ②2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 320 g
[合 格 练]
1．下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是( )
①过量的Fe与Cl2反应 ②Fe与过量稀硫酸反应
③FeCl2溶液中通入少量Cl2 ④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A．只有①B．①③
C．①②③D．全部
解析 ①中的Cl2氧化性强，它能将铁氧化为＋3价，由于不是在溶液中反应，因此过量的铁不会将氯化铁还原；②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2＋。③在溶液中Fe2＋被Cl2氧化生成Fe3＋。④中依次发生：ⅰ)Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3的反应，ⅱ)Fe与FeCl3生成FeCl2的反应，ⅲ)Fe与盐酸反应生成FeCl2，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。
答案 B
2．已知下述三个实验均能发生化学反应：
下列判断正确的是( )
A．实验①中铁钉只作还原剂
B．实验②中Fe2＋既显氧化性又显还原性
C．实验③中发生的是置换反应
D．上述实验证明氧化性：Fe3＋＞Fe2＋＞Cu2＋
解析 实验①中铁钉作还原剂，氧化性Cu2＋＞Fe2＋；实验②中Fe2＋只表现还原性；实验③中反应为：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，不是置换反应，分析可知：氧化性：Fe3＋＞Cu2＋，综上可知氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，故A正确，B、C、D错误。
答案 A
3．要证明某溶液中不含Fe3＋，而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作的最佳顺序为( )
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4(H＋)溶液 ③加入少量KSCN溶液
A．①③B．③②
C．③①D．①②③
解析 先加入少量KSCN溶液，若无红色，证明无Fe3＋，然后加氯水，若出现红色，说明有Fe2＋存在。
答案 C
4．下列关于铁矿石的说法正确的是 ( )
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同
C．磁铁矿粉末溶于盐酸后，加入KSCN溶液，溶液变红色
D．FeO俗称铁红
解析 磁铁矿的主要成分是Fe3O4，能溶于盐酸生成Fe2＋和Fe3＋，所得溶液加入KSCN溶液变红色。
答案 C
5．将适量铁粉放入三氯化铁溶液中，完全反应后，溶液中三价铁离子和二价铁离子浓度相等。则已反应的三价铁离子和未反应的三价铁离子的物质的量之比是( )
A．2∶3B．3∶2
C．1∶2D．1∶1
解析 设溶液中未反应的Fe3＋的物质的量为a ml，则溶液中n(Fe2＋)＝a ml。
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
eq \f(2,3)a ml a ml
所以反应的Fe3＋与未反应的Fe3＋物质的量之比为eq \f(2,3)a ml∶a ml＝2∶3。
答案 A
6．在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且a＞c，则下列说法正确的是( )
A．残余固体是铜和铁
B．最后得到的溶液中一定含有Cu2＋
C．将残余固体加入到稀H2SO4中，有气泡产生
D．最后得到的溶液中可能含有Fe3＋
解析 Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，发生反应：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(Fe3＋可能剩余)，再加铁，发生反应：Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu(可能发生2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋)。显然铁没有将溶液中Cu2＋全部还原。残余固体是铜，如果为铁和铜，则c＞a，A错误；残余固体为Cu，加入到稀H2SO4中无气泡产生，C错误；最后得到的溶液中一定没有Fe3＋，D错误。
答案 B
7．将1.12 g铁粉加入到25 mL 2 ml·L－1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是 ( )
A．铁粉剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本不变
B．向溶液中滴入无色KSCN溶液，仍无色
C．溶液中Fe2＋与Fe3＋物质的量之比为6∶1
D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5
解析 n(Fe)＝0.02 ml，n(FeCl3)＝0.05 ml，由Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋知，Fe3＋过量0.01 ml，铁粉全部溶解，反应生成Fe2＋0.06 ml；Fe3＋过量，滴入无色KSCN溶液，溶液显红色；氧化生成的Fe2＋和还原生成的Fe2＋的物质的量之比为1∶2。
答案 C
8．只用一种试剂或操作，除去下列物质中的杂质(括号内为杂质)写出试剂或操作的名称、方法及有关的化学方程式或离子方程式：
(1)FeCl2溶液(FeCl3)______________________________________________；
方程式_________________________________________________________。
(2)Fe2O3[Fe(OH)3]________________________________________________；
方程式____________________________________________________。
(3)FeSO4溶液(CuSO4)___________________________________；
方程式_______________________________________________。
(4)FeCl3溶液(FeCl2)____________________________________；
方程式______________________________________________。
解析 (2)因Fe(OH)3不稳定，受热分解生成Fe2O3，可以用加热方法除去Fe(OH)3。
(3)Fe可以置换出Cu，可以加入Fe除去CuSO4。
(4)Fe2＋与Fe3＋可以相互转化，加入强氧化剂可以把Fe2＋氧化生成Fe3＋，所以通入Cl2把FeCl2氧化成FeCl3。
答案 (1)加足量铁粉，然后过滤 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
(2)加热 2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O
(3)加足量铁粉，充分反应后过滤 Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu
(4)氯水或氯气 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
9．铁是人类较早使用的金属之一。运用所学知识，回答下列问题。
(1)鉴别Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液的方法是___________________________
______________________________________________________________。
(2)电子工业用FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路板，请写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式：__________________________________。
(3)某研究性学习小组为测定FeCl3腐蚀铜后所得溶液的组成，进行了如下实验：
①取少量待测溶液，滴入KSCN溶液呈红色，则待测液中含有的金属阳离子是________。
②溶液组成的测定：取50.0 mL待测溶液，加入足量的AgNO3溶液，得21.525 g白色沉淀，则溶液中c(Cl－)＝________ml·L－1。
解析 (1)Fe(OH)3胶体可发生丁达尔效应，据此可鉴别Fe(OH)3胶体与FeCl3溶液。(2)Fe3＋具有较强氧化性，可将Cu氧化为Cu2＋。(3)①FeCl3与Cu反应后生成FeCl2和CuCl2，故反应后溶液中一定含Fe2＋、Cu2＋，溶液中滴入KSCN溶液呈红色，则含Fe3＋；②在待测溶液中加足量AgNO3后所得白色沉淀为AgCl，其物质的量为0.15 ml，则c(Cl－)＝eq \f(0.15 ml,0.05 L)＝3 ml·L－1。
答案 (1)用一束可见光照射两种分散系(或丁达尔效应)
(2)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ (3)①Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋ ②3
10．糕点等食品包装中常加入一个装有脱氧剂的小袋，其作用是吸收氧气，使食物因缺氧而不变质，从而长期保存食品。铁脱氧剂就是利用铁易被氧化的性质来吸收氧气的，最终产物是Fe2O3·3H2O。有关反应的化学方程式如下：
①2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2
②4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
③2Fe(OH)3===Fe2O3·3H2O
(1)铁脱氧剂使用后最终的颜色为________。
(2)以上反应中，属于氧化还原反应的是________(填编号)。
(3)反应②的还原剂是________(填化学式)。
(4)要检验铁脱氧剂使用后固体中含有＋3价铁元素的化学方法是___________________________________(用文字描述)。
解析 (1)Fe2O3为红棕色固体。(2)反应①、②都是有单质参加的化合反应，为氧化还原反应。反应③中无元素化合价变化，为非氧化还原反应。(3)Fe(OH)2→Fe(OH)3，铁元素化合价升高，故Fe(OH)2是还原剂。(4)Fe2O3为碱性氧化物，可用盐酸溶解后，用KSCN溶液检验Fe3＋的存在。
答案 (1)红棕色 (2)①② (3)Fe(OH)2 (4)取少量使用后的铁脱氧剂溶解于盐酸中，滴加几滴KSCN溶液，溶液显红色
11．已知有以下物质相互转化：
试回答下列问题：
(1)写出B的化学式：________，D的化学式：________。
(2)写出由E转变成F的化学方程式：________________________________
___________________________________________________________。
(3)写出用KSCN鉴别G溶液的离子方程式：_________________________
_______________________________________________________；
向G溶液中加入A的有关反应的离子方程式为_______________________
____________________________________________________________。
解析 解题的突破口是白色沉淀→红褐色沉淀→G溶液，即为Fe(OH)2→Fe(OH)3→FeCl3。
答案 (1)FeCl2 KCl (2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (3)Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
12．如下图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6 ml·L－1的硫酸，其他试剂任选。
填写下列空白：
(1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是____________，A中反应的离子方程式是____________________________________________________
____________________________________________________________。
(2)实验开始时先将止水夹E____________(填“打开”或“关闭”)，C中收集到气体的主要成分是________________________________________________。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：___________________________________
____________________________________________________________。
(4)拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出有关反应的化学方程式：______________________________。
解析 实验开始时先打开E，让H2把A、B装置中的空气排出，让Fe(OH)2在H2气氛中生成，以便较长时间观察Fe(OH)2的颜色。H2充满B后关闭E，A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B瓶，与NaOH反应。
答案 (1)铁屑 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)打开 H2
(3)关闭止水夹E，使FeSO4溶液压入B瓶中进行反应
(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
[能 力 练]
13．小明很喜欢化学实验课，今天要学习“探究铁及其化合物的氧化性或还原性”。
(1)实验前小明预测说：Fe2＋肯定既有还原性又有氧化性。你认为他预测的依据是____________________________________________。
(2)小明欲用实验证明他的预测。实验室提供了下列试剂：3%的H2O2溶液、锌粒、铜片、0.1 ml·L－1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水。
①若小明计划在0.1 ml·L－1 FeCl2溶液中滴入新制氯水，探究Fe2＋的还原性，你预计可能发生的反应和现象是___________________________________
(写离子方程式)，溶液由浅绿色变为__________色。
②实验中，小明发现现象不太明显，老师分析可能是产物的含量太低，建议可以通过检验Fe2＋被氧化的产物Fe3＋的存在以获取证据。你认为可选____________________滴入小明所得的混合液中，并通过溶液出现______________色的现象，证明小明的观点和实验方案都是正确的。
③对于证明Fe2＋具有氧化性，小明认为金属单质都具有还原性，并分别将铜片、锌粒投入FeCl2溶液中，结果铜片没变化，锌粒逐渐变小。由此说明三种金属的还原性由强至弱的顺序为________________。
(3)小明分析H2O2中氧元素显－1价(中间价)，并提出疑问：H2O2与FeCl2反应时，Fe2＋还作氧化剂吗？
①请你为小明梳理相关问题：若Fe2＋在反应中表现出氧化性应转化成__________(填化学符号，下同)，若Fe2＋在反应中表现出还原性应转化成__________。
②实际上Fe2＋的还原性较强，实验室的FeCl2溶液常因氧化而变质。除杂的方法是______________，相关反应的离子方程式：____________________________。
答案 (1)因为Fe2＋中铁元素化合价处于中间价态，既可以升高也可以降低
(2)①Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋ 棕黄
②KSCN溶液 红 ③Zn＞Fe＞Cu
(3)①Fe Fe3＋ ②加入适量铁粉 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
14．A～H分别表示中学化学中常见的某种物质，它们之间的相互转化关系如下图所示(部分反应物、生成物未列出)。已知：C、D、E、F、G五种物质中均含有同一种元素；A为淡黄色固体化合物；G为红褐色固体。
(1)写出化学式：A.______________________________________；
C．____________________________________________________；
F．____________________________________________________。
(2)写出反应的化学方程式：
②____________________________________________________；
⑥_____________________________________________________。
(3)写出离子方程式：
③_____________________________________________________；
⑤_______________________________________________________。
(4)生成24 g B需要转移________ml电子。
解析 由F在空气中放置生成G，G为红褐色固体，可推知G是Fe(OH)3，则F是Fe(OH)2；而C、D、E、F、G含同一种元素，应想到是Fe元素，则D含Fe2＋，E含Fe3＋，由E与H反应生成G[Fe(OH)3]可推知H为强碱；C能转化为Fe2＋和Fe3＋，则C只能是Fe3O4，则B为O2。而A为淡黄色固体化合物，能生成O2和强碱，容易确定A为Na2O2，则H是NaOH。
答案 (1)Na2O2 Fe3O4 Fe(OH)2
(2)2O2＋3Fe===Fe3O4
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(3)Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
(4)1.5
学业要求
核心素养对接
1.能列举、描述、辨识铁及其重要化合物的重要物理性质、化学性质及实验现象。
2．能利用氢氧化亚铁的性质，设计其制备方案。
3．能说明Fe2＋、Fe3＋的检验及其之间的相互转化。
4．能说明铁及其化合物的应用。
1.能利用氢氧化亚铁的性质，设计其制备方案，以培养学生科学探究与创新意识的素养水平。
2．利用Fe2＋、Fe3＋的检验及其之间的相互转化，培养学生变化观念与平衡思想的素养水平。
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
纯净物
俗 称
－
铁红
磁性氧化铁
颜色和状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
铁的价态
＋2价
＋3价
＋2价、＋3价
水溶性
不溶
不溶
不溶
与盐酸反应
(离子方程式)
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===
2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
与CO的反应
FexOy＋y COeq \(=====,\s\up7(高温))x Fe＋y CO2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色和溶解性
白色固体，不溶于水
红褐色固体，不溶于水
稳定性
在空气中易转化为Fe(OH)3
2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O
与盐酸反应
(离子方程式)
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
制备
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
转化
化学方程式
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
现象
白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色
Fe2＋
Fe3＋
(1)观察法
浅绿色
棕黄色
(2)加碱
法(NaOH)
①现象：白色絮状沉淀eq \(――→,\s\up7(迅速))灰绿色eq \(――→,\s\up7(最终))红褐色沉淀
②反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)；
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(红褐色)
①现象：红褐色沉淀
②反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色)
(3)显色
法(SCN－)
①现象：加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水变成红色溶液
②反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；
Fe3＋＋3SCN－===
Fe(SCN)3(红色)
①现象：加入KSCN溶液，溶液变为红色
②反应：Fe3＋＋3SCN－===
Fe(SCN)3(红色)
Fe2＋、Fe3＋的检验⇒提升学生的实验探究意识与证据推理素养
Fe2＋、Fe3＋的干扰⇒培养学生的严谨科学态度与科学精神
明确基本检验方案
明晰是否有干扰
易错防范
Fe2＋：先加KSCN，再加氧化剂
Fe3＋：NaOH溶液
B项，由于先通入Cl2，引入Fe3＋的干扰
D项，Fe2＋的存在对Mg2＋检验有干扰
无干扰检验方案
Fe3＋—KSCN—溶液呈红色
Fe2＋—K3[Fe(CN)6]—蓝色沉淀
①
②
③
将铁钉放入硫酸铜溶液中
向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水
将铜丝放入氯化铁溶液中
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