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新教材适用2024版高考化学一轮总复习第3章金属及其化合物第7讲铁及其重要化合物课件
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这是一份新教材适用2024版高考化学一轮总复习第3章金属及其化合物第7讲铁及其重要化合物课件，共60页。PPT课件主要包含了考点一，考点二，考点三，必备知识·梳理夯实，Fe2O3，Fe3O4，FeCO3，FeS2，磁性氧化铁，红棕色等内容，欢迎下载使用。
第7讲 铁及其重要化合物
1．结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解铁及其重要化合物的性质。2．了解铁及其重要化合物在生产、生活中的应用。3．了解铁及其重要化合物的制备方法。
考点一 铁的单质、氧化物及氢氧化物
1.铁的单质 (1)铁的位置、结构、化合价铁元素是重要的金属元素，在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝。
(2)铁的物理性质纯铁具有金属的共性，如具有________色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被________吸引的特性，铁在地壳中含量占第4位。 (3)铁的化学性质(写出化学方程式或离子方程式)常温下，铁单质比较活泼，具有较强的________性。产物中Fe元素的主要化合价为＋2和＋3。
①与非金属单质的反应。
②与水的反应常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应的化学方程式为：_______________________________________。③与酸反应
④与某些盐溶液的反应(离子方程式)与CuSO4溶液：______________________________。与FeCl3溶液：____________________________。(4)铁单质的制备方法①工业上利用铁矿石在高炉中炼铁，以赤铁矿为例写出该反应的化学方程式__________________________________。②利用铝热反应焊接无缝钢轨，写出以氧化铁和铝粉为铝热剂反应的化学方程式_____________________________________________。 (5)重要的铁矿石主要成分的化学式赤铁矿________________；磁铁矿______________；褐铁矿_________________；菱铁矿_____________；黄铁矿______________。
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
2Fe2O3·3H2O
[微点拨] (1)铁遇冷的浓硫酸或浓硝酸，表面会形成一层致密的氧化膜而发生钝化，属于化学变化。铝遇冷的浓硝酸或浓硫酸也会发生钝化。钝化可阻止内部金属继续与浓酸发生反应，从而表现出较强的化学稳定性和耐腐蚀性。 (2)Fe与Cl2反应生成FeCl3而不是FeCl2；Fe与S反应生成FeS而不是Fe2S3；Fe与盐酸反应生成FeCl2而不是FeCl3；Fe与I2反应生成FeI2而不是FeI3；铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯O2中燃烧的产物是Fe3O4。
2.铁的氧化物列表比较
3.铁的氢氧化物的性质与制备
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe2＋＋2OH－===
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===
[微点拨] (1)在判断铁的化合物与酸反应的产物时，要注意铁在化合物中的价态，利用铁的价态及与其反应的化合物的氧化性或还原性判断发生反应的类型属于复分解反应还是氧化还原反应。 (2)成功制备Fe(OH)2的关键Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3。在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成功的关键有以下两点：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。
(3)实验室中制备Fe(OH)2常用的三种方法方法一：有机层覆盖法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。
方法二：还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。方法三：电解法用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图3所示。 (4)FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与足量HNO3反应时，均发生氧化还原反应，Fe2＋被HNO3氧化生成Fe3＋。 (5)Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与足量HI反应时，均发生氧化还原反应，Fe3＋被I－还原生成Fe2＋。
1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)铁位于元素周期表中第四周期ⅧB族。( )(2)铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在。( )(3)常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，说明常温下，铁与浓硫酸不发生化学反应。( )(4)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物。( )
(5)Fe3O4中Fe的化合价有＋2价和＋3价，因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物。( )(6)FeCl3可与铜发生置换反应。( )(7)可以用铁制容器运输浓硝酸和浓H2SO4。( )(8)Fe(OH)3溶于HI溶液的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O( )(9)铁表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化。( )[提示] 铁表面形成的氧化膜较疏松，不能保护内层金属。
(10)过量的铁与氯气反应生成FeCl2。( )[提示] Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3。(11)Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2< Fe(OH)3。( )(12)将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中可制备Fe(OH)3胶体。( )(13)向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸，反应的离子方程式是Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O。( )(14)铁溶于稀硝酸，溶液变黄：3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。( )
(15)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4，Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3。( )[提示] Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4。(16)氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应。( )[提示] Fe3＋与I－发生氧化还原反应。(17)FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通过化合反应制取。( )[提示] FeCl3可由Fe与Cl2反应制取；FeCl2可由FeCl3与Fe反应制取；Fe(OH)3可由Fe(OH)2、O2、H2O化合制取。
(18)Fe3O4与稀HNO3反应：3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O。( )(19)Fe在稀硝酸中发生钝化。( )[提示] Fe在浓硝酸中发生钝化。(20)向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁。( )
2.如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是( )[解析] Fe3O4中的＋2价Fe与HNO3反应生成Fe3＋，不存在Fe2＋，B项不正确。
3.(1)铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与________(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与____________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。所选试剂：①Cl2 ②O2 ③H2O(g) ④S⑤盐酸 ⑥稀硝酸(足量) ⑦稀硫酸⑧CuSO4溶液
(2)①铁、铝遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，是物理变化还是化学变化？②生铁和纯铁相比，熔点、硬度及抗腐蚀能力大小如何？[提示] ①化学变化。②因生铁是铁碳合金，所以生铁的熔点低，硬度大。生铁在潮湿的环境中易发生电化学腐蚀，故纯铁的抗腐蚀能力强。
(3)按要求书写下列反应的离子方程式：①FeO与稀HNO3的反应；②Fe(OH)3与HI的反应(HI是强酸)。
(4)铁是日常生活中最常见的金属。某班同学在学习铁的知识时，对“铁为何称为黑色金属？”这个问题产生了浓厚的兴趣：对于该问题，同学们上网查询，有两种解释：A．因为在铁表面上有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属。B．因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以叫黑色金属。①你认为哪种说法正确？②若有一黑色粉末，你如何鉴别是铁粉，还是Fe3O4粉末？③若有一黑色粉末，为Fe和Fe3O4的混合物，你如何证明其中有Fe3O4?
[答案] ①A ②取黑色粉末少许于试管中，加适量稀盐酸或稀硫酸，有气泡产生的原黑色粉末为铁粉，若无气泡产生则原粉末为Fe3O4(其他合理答案亦可)。③用干燥的氢气与黑色粉末加热反应，用无水硫酸铜检测有水产生或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应，用澄清石灰水检测有二氧化碳产生(其他合理答案亦可)。[提示] ①铁的氧化物中Fe2O3为红棕色，B的说法是错误的。②可以利用Fe、Fe3O4与稀盐酸或稀硫酸反应现象的不同来鉴别两种物质。③检验Fe和Fe3O4的混合物中Fe3O4的存在，实质是检验混合物中O的存在，可以用干燥的氢气或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应，然后检验产物中是否有水或二氧化碳产生。
微考点1 铁单质的制备和性质 (1) (2023·河北衡水检测)99式主战坦克和升级版的99G式，是目前中国先进的主战坦克。坦克的主要制造材料是钢铁，下列关于铁的说法中，正确的是( )A．自然界中的陨铁主要以单质形态存在B．单质铁与稀硫酸在常温下不反应C．铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性D．与盐酸反应生成氢气和FeCl3
[解析] 自然界中的铁元素主要以化合态形式存在，但陨铁中的铁元素以游离态形式存在，A正确；常温下，铁和稀硫酸反应生成FeSO4和H2，B错误；Fe2＋既有还原性，也有氧化性，C错误；与盐酸反应生成氢气和FeCl2，D错误。
(2) (2023·湖北襄阳模拟)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。请将正确答案的序号填在相应的横线上。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。[解析] 向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后全部转化为Fe2＋。
铁的化学性质易错点 混淆铁与氧化剂反应规律：铁是变价金属元素，与弱氧化剂(如S、HCl、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸等)反应时被氧化为Fe3＋。 忽视钝化的实质：常温下，铁在浓硫酸、浓硝酸中钝化，钝化是在铁的表面生成致密的氧化膜，发生了化学变化。
〔对点集训1〕 (1) (2023·四川成都模拟)某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。下列从分类角度分析正确的是( )A．实验①、③反应制得的物质均为纯净物B．实验②、③均未发生氧化还原反应C．实验①、③均为放热反应D．实验①、②所涉及的物质均为电解质[解析] 实验③制得的是Fe(OH)3胶体，属于混合物，且属于吸热反应，A、C错误；实验①中Cl2、铁丝均为单质，既不属于电解质，也不属于非电解质，D错误。
(2) (2023·山东潍坊高三检测)下列有关铁的说法正确的是( )A．Fe在稀硝酸中发生钝化B．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2C．向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色D．镀锌铁不如镀锡铁耐腐蚀[解析] 常温下，Fe在浓硝酸中发生钝化反应，A项错误；铁和亚铁离子能将氯气还原为氯离子，从而除去工业废气中的氯气，B项正确；FeCl2溶液中含Fe2＋，NH4SCN可用于检验Fe3＋，向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不会显红色，C项错误；镀锌铁因Zn比Fe活泼，镀层破损时Zn被腐蚀，镀锡铁因Fe比Sn活泼，因而镀层破损时是铁被腐蚀，所以镀锌铁比镀锡铁更耐腐蚀，D项错误。
A．纳米四氧化三铁可分散在水中，它与FeCl3溶液的分散质直径相当B．纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病C．在反应①中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解D．反应②的化学方程式是6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2
[解析] 纳米四氧化三铁分散在适当分散剂中，属于胶体分散系，不同于溶液的溶质微粒直径，故A错误；纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料，可作为药物载体用于疾病的治疗，故B正确；因反应①环丙胺不参加反应，但加快反应速率，即加快了氯化铁水解，故C正确；由制备过程图可知，反应②的反应物为FeOOH和CO，由一种生成物为Fe3O4和质量守恒定律可知反应为6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2，故D正确。
(2) (2023·山东青岛模拟)如图所示装置，可用以制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。下列说法错误的是( )A．实验前，应事先煮沸溶液除去溶解氧B．装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气C．关闭止水夹可观察到装置Ⅱ中溶液进入装置Ⅰ中D．取下装置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化
[解析] 氢氧化钠溶液中有少量氧气，需要加热煮沸除去氧气；打开止水夹，铁屑和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，利用反应产生的氢气排尽装置内的空气，然后关闭止水夹，试管Ⅰ形成密闭体系，利用反应产生的氢气的压强作用，把硫酸亚铁溶液压入装置Ⅱ中，产生氢氧化亚铁白色沉淀，氢氧化亚铁遇到空气后，变为灰绿色，最后变为红褐色。氢氧化钠溶液中有少量氧气，氢氧化亚铁易被氧气氧化，所以实验前，应事先煮沸溶液除去溶解氧，故A正确；结合以上分析可知，装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气，故B正确；结合以上分析可知，关闭止水夹可观察到装置Ⅰ中溶液进入装置Ⅱ中，故C错误；结合以上分析可知，氢氧化亚铁具有还原性，能够被氧气氧化，颜色发生变化，所以取下装置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化，故D正确。
〔对点集训2〕 (1) (2023·河北衡水检测)铁是日常生产、生活中使用最广泛的金属。下列关于铁及其化合物的说法不正确的是( )A．钢铁厂中炽热的铁水注入模具前，模具必须进行充分的干燥处理B．常温下，铁与浓硫酸不反应，故常温下常用铁质容器储运浓硫酸C．在空气中，Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明Fe(OH)3更稳定D．维生素C具有还原性，与FeSO4补血剂一起服用，效果更好[解析] 铁与水蒸气反应生成H2，H2易燃且易引发爆炸，故必须充分干燥，A正确；常温下，铁在浓硫酸中钝化，表面生成致密的氧化膜，阻止内层铁与浓硫酸继续反应，B错误；维生素C具有较强的还原性，可防止FeSO4被氧化，D正确。
(2) (2023·山东潍坊模拟)下列各图中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )A．①②③④ B．①②③⑤C．②③④⑤ D．全部
[解析] Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排出装置中的氧气或空气。①、②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在有氢气的环境中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且煤油能隔绝空气；⑤中苯可隔绝空气；④空气中的氧气能将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。
(3) (2023·山东潍坊高三检测)如图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。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：
①B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的药品是________。A中反应的离子方程式是_____________________________。②实验开始时先将止水夹a________(填“打开”或“关闭”)。③简述生成Fe(OH)2的操作______________________________________________________________________。④实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为_________________________________________________。
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
待A装置反应一段时间后关闭止水夹
a，将FeSO4溶液压入B中进行反应
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
[解析] Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，产生的H2将Fe2＋压入B中，Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。因此，要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气。
防止Fe(OH)2氧化的方法 将配制溶液的蒸馏水煮沸，排出溶解的氧气。 将盛有氢氧化钠溶液的胶头滴管尖端插入试管里的亚铁盐溶液底部，再慢慢挤出NaOH溶液。在亚铁盐溶液上面加保护层，例如苯或植物油等。 充入保护气，如氢气、氮气、稀有气体等。 用铁作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液或NaCl溶液；利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。
考点二 Fe2＋、Fe3＋的转化与检验及铁三角的应用
1.亚铁盐与铁盐 (1)亚铁盐①Fe2＋的氧化性和还原性
Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：__________________________________________。FeCl2溶液与HNO3溶液反应的离子方程式为：____________________________________________________。②Fe2＋可发生水解反应Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化。
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
(2)铁盐①氧化性：含有Fe3＋的溶液呈______色，Fe3＋具有较强的氧化性，Fe3＋与Fe、Cu反应的离子方程式分别为_______________________，___________________________________。②特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到________________时变成红色。③FeCl3易水解：将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为________________________________________________________。
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
2.Fe2＋和Fe3＋的检验方法 (1)Fe2＋的检验反应的离子方程式：_____________________________________________________________________________。
Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋Fe3＋＋3SCN－
===Fe(SCN)3
3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3 －
===Fe3[Fe(CN)6]2↓
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
[微点拨] (1)检验Fe2＋时，不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN－)。 (2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原KMnO4，有干扰)。 (3)检验Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)，检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。
3.“铁三角”中的转化关系
完成下列变化的离子方程式，体会Fe2＋与Fe3＋转化条件。 (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KI淀粉溶液，溶液变蓝：________________________________________。(3)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔：________________________________________。 (4)将H2O2滴入到酸性FeCl2溶液中：________________________________________。 (5)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：_____________________________________________。
H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋
2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋
Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
4.“铁三角”的重要应用 (1)除杂
(2)判断离子能否共存
(3)盐溶液的配制与保存(以FeCl2、FeCl3为例)(4)物质的制备
[微点拨] FeCl3溶液发生反应时的颜色变化 (1)向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液后，溶液呈红色。 (2)FeCl3与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀。 (3)向FeCl3溶液中通入H2S气体，生成淡黄色沉淀。 (4)向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液，生成淡黄色沉淀，当加入的Na2S溶液过量时，又生成黑色沉淀。(5)向FeCl3溶液中加入过量Fe粉，溶液变成浅绿色。 (6)向FeCl3溶液中滴入淀粉碘化钾溶液，溶液变成蓝色。 (7)向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，溶液变成紫色。 (8)将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，继续加热至液体呈红褐色，生成红褐色Fe(OH)3胶体。
1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉，充分振荡后黄色逐渐消失，加一滴KSCN溶液后溶液颜色不变。( )(2)将铜粉加入1.0 ml·L－1Fe2(SO4)3溶液中，溶液变蓝、有黑色固体出现，金属铁比铜活泼。( )(3)检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质，将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红。( )
(4)向某溶液中，滴加氯水无现象，再滴加KSCN溶液，溶液显红色，该溶液中一定含Fe3＋。( )(5)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2。( )(6)向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2：3Mg(OH)2＋2Fe3＋===2Fe(OH)3＋3Mg2＋。( )(7)FeCl3与氢碘酸反应生成棕色物质的离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。( )(8)Fe2＋、Al3＋、ClO－、Cl－能够大量共存。( )
(10)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋。( )(11)硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的H2O2：Fe2＋＋2H＋＋H2O2===Fe3＋＋2H2O。( )(12)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓。( )(13)1 ml FeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA。( )
(15)向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液，再滴加H2O2溶液，加入H2O2后溶液变成红色，Fe2＋既有氧化性又有还原性。( )(16)能通过化合反应制取FeCl2。( )(17)氢氧化铁与HI溶液反应仅能发生中和反应。( )[提示] Fe3＋与I－会发生氧化还原反应。
2.菠菜常用作补铁食品之一，为探究其中铁元素的价态，现进行如下实验。①取新鲜的菠菜10 g，将菠菜剪碎后放在研钵中研磨，然后倒入烧杯中，加入30 mL蒸馏水，搅拌。将上述浊液过滤，得到的滤液作为实验样品。分置于两支试管中。②向一支试管中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，现象为____________，说明滤液中含Fe2＋，反应的离子方程式为___________________________________________________。③向另一支试管中加入少量稀硝酸，然后加入几滴KSCN溶液，溶液呈______色。能否说明滤液中含Fe3＋，试分析其原因：__________________________________________________________。
3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3
[Fe(CN)6]2↓
中的Fe2＋，加入稀硝酸后生成Fe3＋，干扰Fe3＋检验
3.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)检验溶液中存在Fe3＋的常用试剂是________________，证明Fe3＋存在的现象是________________。(2)写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式：_______________________________。
2Fe3＋＋ Cu===
(3)某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并重新获得纯净的FeCl3溶液，准备采用下列步骤：请写出上述实验中加入的有关物质的化学式。①________，④__________。
(4)要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作时的最佳顺序为______。①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液③加入少量KSCN溶液A．①③ B．③② C．③① D．①②③[提示] 在该溶液中先加入少量KSCN溶液，溶液不变红色，证明无Fe3＋存在，再加入氯水，将Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液变为红色。KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不能用酸性KMnO4溶液检验。
(5)写出向②⑤的混合液中通入⑥的离子方程式：______________________________。
2Fe2＋＋Cl2 ===
微考点1 Fe2＋和Fe3＋的转化与检验 (1) (2023·湖南模拟)某实验小组同学为了检验某FeCl3溶液中是否含有FeCl2，设计了如下实验方案，其中最合理的是( )A．加入适量铜粉，观察溶液是否变蓝B．先滴加氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红C．滴加酸性KMnO4溶液，观察溶液是否褪色D．滴加K3[Fe(CN)6]溶液，观察是否生成蓝色沉淀
[解析] 铜粉不与FeCl2反应，A错误；先滴加氯水，可将FeCl2氧化生成FeCl3，再滴加KSCN溶液，不能判断是否含有FeCl2，B错误；Fe2＋、Cl－都能被酸性KMnO4溶液氧化，溶液褪色不能判断是否含有FeCl2，C错误；若FeCl3溶液中含有FeCl2，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，反应生成蓝色沉淀，实验现象最明显，该方案最合理，D正确。
(2) (2023·山东潍坊段考)聚硅酸铁常用作无机高分子絮凝剂。一种用废铁渣(主要成分Fe2O3、FeO，少量二氧化硅杂质)为原料制备聚硅酸铁的流程如图：
回答下列问题。①“酸浸”时，通入空气的主要目的是______________________，写出该反应的离子方程式：___________________________________。②“酸浸”需适宜的酸浓度、液固比、酸浸温度、氧流量等，其中硫酸浓度对铁浸取率的影响如图所示。“酸浸”过程中调控硫酸的最佳浓度是__________________。
将Fe2＋全部氧化为Fe3＋
4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
③滤渣的主要成分是_________(写化学式)。④“Fe3＋浓度检测”实验操作：取100 mL待测液于一烧杯中，加入足量废铁屑充分反应，过滤，然后取25 mL滤液于锥形瓶中，用c ml/L酸性K2Cr2O7标准溶液滴定(Cr2O被还原为Cr3＋)，达到滴定终点时消耗标准溶液V mL。A．滴定时盛装酸性K2Cr2O7溶液的仪器名称是______________。B．写出滴定过程中发生反应的离子方程式：__________________________________________。C．Fe3＋的浓度为____________ml/L(用含V、c的代数式表示)。
＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O
[解析] 废铁渣(主要成分Fe2O3、FeO，少量二氧化硅杂质)中加入硫酸，并通入空气，此时Fe2O3、FeO生成Fe2(SO4)3，SiO2成为滤渣；通过检测Fe3＋的浓度，确定聚硅酸的加入量，从而获得聚硅酸铁产品。①“酸浸”时，通入空气的主要目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，该反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。②从图中可以看出，“酸浸”过程中调控硫酸的最佳浓度是6 ml/L。③由分析知，滤渣的主要成
〔对点集训1〕 (1) (2023·湖北武汉模拟)为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是( )A．④ B．③C．③④ D．①②③④⑤
[解析] Fe3＋与Fe反应生成浅绿色的Fe2＋，故①正确；Fe3＋与KSCN溶液反应显示红色，据此能够检验Fe3＋，故②正确；CuSO4与FeCl3不发生反应，混合后溶液不会变成无色，故③错误；AgNO3与FeCl3反应生成AgCl沉淀，白色沉淀为AgCl，该性质是Cl－性质，与Fe3＋无关，故④错误；Fe3＋与NaOH溶液反应生成红褐色Fe(OH)3沉淀，据此可以检验是否存在Fe3＋，故⑤正确。
(2)如图为铁及其化合物的“价—类二维图”，下列有关说法错误的是( )A．①可用作食品袋内的脱氧剂，②可用作油漆、油墨的红色颜料B．①与Cl2反应生成FeCl3，FeO与稀盐酸反应生成FeCl2C．可存在③→②、③→FeCl3的转化关系D．可存在①→FeO→Fe(OH)2→FeCl2→①的循环转化关系
[解析] 图中①是Fe，具有还原性，可作食品袋内的脱氧剂；②是Fe2O3，是红棕色粉末，可用作油漆、油墨的红色颜料，A正确。Fe与Cl2反应生成FeCl3，FeO与稀盐酸反应生成FeCl2和H2O，B正确。③是Fe(OH)3，Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3；Fe(OH)3与稀盐酸反应生成FeCl3和H2O，C正确。Fe在O2中燃烧生成Fe3O4，不能得到FeO；FeO不能直接生成Fe(OH)2，D错误。
基于“价—类二维图”认识“铁三角”的转化关系与应用
横向转化体现了铁元素同种价态不同类别物质(氧化物、碱、盐)之间的转化。纵向转化体现铁元素的不同价态同种类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。斜向转化体现铁元素的不同价态、不同类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。
微考点2 “铁三角”的转化关系及应用 (2021·广东卷，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
〔对点集训2〕 (1) (2023·山东济南一模)铁器表面氧化层的成分有多种：致密的Fe3O4、疏松的FeOOH和FeOCl，它们均难溶于水。下列说法错误的是( )A．有氧条件下Fe3O4与Cl－转化为FeOCl，周围环境的pH增大B．FeOCl可自发转化为FeOOH，说明FeOOH的溶解度小于FeOClC．检验FeOOH中是否含有FeOCl，可选用的试剂是稀硫酸和KSCN溶液
考点三 以铁及其化合物为载体的探究实验
铁元素有多种价态，化合物种类多，特别Fe2＋、Fe3＋的性质多样，是命制综合实验题恰当的载体。考查内容可涉及物质性质的探究、物质的制备、成分测定、离子检验等，通过上述问题的设计，同时可考查仪器的使用、条件的控制、物质的分离提纯、实验安全等化学实验基础知识。
1.【必做实验】铁及其化合物的性质 2.【实验目的】 (1)认识铁及其化合物的重要化学性质。 (2)学会铁离子的检验方法。 (3)认识可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质间的相互转化。 3.【实验用品】试管、胶头滴管。CuSO4溶液、FeCl3稀溶液、FeCl2溶液、FeSO4溶液、酸性KMnO4溶液、KSCN溶液、KI溶液、淀粉溶液、蒸馏水、锌片、铜片、铁粉、铁丝。
4.【实验步骤】 (1)铁及其化合物的性质①铁单质的还原性在一支试管中加入2 mL CuSO4溶液，再将一段铁丝放入CuSO4溶液中。过一会儿，取出铁丝，观察现象并加以解释。现象与解释：铁丝上附有一层______色的金属铜，铁与硫酸铜发生了________反应。
②铁盐的氧化性a．取3 mL FeCl3稀溶液加入试管中，加入几小块铜片，振荡，过一会儿，观察现象。b．在一支盛有3 mL水的试管中滴加几滴FeCl3稀溶液，再滴加3滴KI溶液，观察现象。然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液，观察现象。现象与解释：a中铜片溶解，溶液由棕黄色变为蓝色，化学方程式为__________________________________。b中向FeCl3溶液中滴入KI，溶液变为黄褐色，离子方程式为________________________________，再加入淀粉溶液，溶液变蓝。
2FeCl3＋Cu===CuCl2＋2FeCl2
③亚铁盐的氧化性和还原性a．取3 mL FeCl2溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡，过一会儿，观察现象。b．在一支试管中加入少量酸性KMnO4溶液，然后向试管中加入少量FeSO4溶液，观察溶液的颜色变化。当溶液紫色褪去时，再滴加2滴KSCN溶液，观察现象。现象与解释：a中溶液由浅绿色变为无色：_______________________________。b中溶液由紫色变为棕黄色：_________________________________________________。再加入KSCN溶液，溶液变为________。
Fe2＋＋Zn===Fe＋
(2)铁离子的检验①在一支试管中加入2 mL蒸馏水，再滴加几滴FeCl3稀溶液，然后滴加几滴KSCN溶液，观察现象。②在一支试管中加入少量FeCl3稀溶液，然后加入适量铁粉，轻轻振荡片刻，再滴加几滴KSCN溶液，观察现象。现象与解释：①中溶液变为____：__________________________。②中铁粉溶解，溶液由黄色变为浅绿色，加入KSCN溶液，溶液不变红色。
1.为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性，某同学设计了如下实验方案，其中符合实验要求且完全正确的是( )
[解析] 氯气能够将Fe2＋(浅绿色)氧化为Fe3＋(黄色)，A项正确；B项得到的结论应该是Fe2＋具有氧化性；C项的离子方程式电荷不守恒；D项的实验现象应该是铜粉逐渐溶解，溶液由黄色变为蓝色。
2.废铁屑制Fe2O3的一种流程如下图：下列说法不正确的是( )A．热的纯碱溶液可去除废铁屑表面的油污B．操作a是萃取C．冰水既可洗去杂质又可减少固体的溶解D．Fe2O3可用作红色颜料
[解析] 热的纯碱溶液可去除废铁屑表面的油污，A项正确；操作a是过滤，B项错误；冰水既可洗去杂质又可降低温度，减少固体的溶解，C项正确；Fe2O3俗名铁红，可用作红色颜料，D项正确。
微考点1 实验探究铁及其化合物的性质 (1) (2023·安徽合肥模拟)选择合适试剂完成甲、乙两组实验。甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋；乙组：检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋。
下列试剂及加入顺序能达到实验目的的是( )
[解析] 甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋，Fe2＋具有还原性能使酸性高锰酸钾溶液褪色，Fe3＋不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以检验是否含有Fe2＋可以选用酸性高锰酸钾溶液或溴水，不能选择KSCN溶液；乙组；检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋，Fe3＋遇到KSCN溶液会变红色，而Fe2＋不能使KSCN溶液变色，所以检验是否含有Fe3＋，可以选用KSCN溶液，不能选择酸性KMnO4溶液、溴水。
(2)从宏观现象探究微观本质是重要的化学学科素养。以FeCl3溶液为实验对象，探究其与碱性物质之间反应的复杂多样性。实验如下：
①中反应的离子方程式是_______________________________________________。②中逸出的无色气体是________。从物质类别的角度分析，Na2CO3与Na2SO3在化学性质方面的共性是_________________________________ (写一条)；从化合价角度分析，Na2CO3与Na2SO3在化学性质方面的差异是_______________________________________________________________________________________(写一条)。
3Mg(OH)2＋2Fe3＋===2Fe(OH)3(胶体)＋
两者都为强碱弱酸盐，能与
Na2CO3中碳原子为最高正价＋4，无还原性；Na2SO3中
硫原子为＋4价，具有较强的还原性
对于③中的实验现象，同学们有诸多猜测，继续进行实验：Ⅰ.甲取③中的红棕色溶液少许，滴入盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀。甲得出结论：FeCl3与Na2SO3发生了氧化还原反应，离子方程式是__________________________________________________。Ⅱ.乙认为甲的实验不严谨，重新设计并进行实验，证实了甲的结论是正确的。其实验方案是__________________________________________________________。
取③中的红棕色溶液少许，滴加铁氰化钾溶液，
受以上实验的启发，同学们对pH≈8的1 ml/L NaF溶液与FeCl3溶液混合时的现象产生了好奇并进行实验：
Ⅰ.⑤的实验目的是____________________________________。Ⅱ.为探究④中溶液变无色的原因，进行如下实验：
排除加水稀释对溶液颜色变化的影响
资料显示：FeF3溶液为无色。用平衡移动原理解释红褐色沉淀产生的原因：________________________________________________________________________________________________。根据实验，FeCl3溶液与碱性物质之间的反应的多样性与____________________________有关。
〔对点集训1〕 (1) (2023·陕西渭南富平摸底考试)下列关于Fe3＋、Fe2＋性质实验的说法错误的是( )A．用如图装置可以制备Fe(OH)2沉淀B．配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度C．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化D．向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液会生成红色沉淀
[解析] 反应开始时生成的氢气进入B中，可排出空气，防止生成的氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化，一段时间后关闭止水夹C，A中硫酸亚铁进入B中可生成Fe(OH)2白色沉淀，故A正确；FeCl3易水解，配制FeCl3溶液时应防止溶液因水解而生成氢氧化铁沉淀，可先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度，故B正确；Fe3＋与铁反应可生成Fe2＋，则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化，故C正确；向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红色，不会生成沉淀，故D错误。
(2) (2023·安徽淮北模拟)某小组同学探究铁离子与硫离子的反应，实验操作及现象如下表所示。下列有关说法错误的是( )
A．两次实验中，开始产生的黑色沉淀都为Fe2S3B．两次实验中，产生黄色沉淀是因为发生了反应：Fe2S3＋4FeCl3===6FeCl2＋3SC．向稀FeCl3溶液中逐滴加入稀Na2S溶液至过量，最后生成的黑色沉淀为FeSD．在Na2S溶液过量的情况下，黑色沉淀中存在较多的Fe(OH)3
[解析] 开始实验时生成的沉淀均为黑色沉淀，则应为Fe2S3，故A正确；硫化钠具有还原性，可与铁离子发生氧化还原反应生成S，则产生黄色沉淀的反应的化学方程式为Fe2S3＋4FeCl3===6FeCl2＋3S，故B正确；Na2S与FeCl3发生氧化还原反应生成氯化亚铁，当硫化钠过量时又生成FeS，FeS为黑色沉淀，故C正确；在Na2S溶液过量的情况下，黑色沉淀应为FeS，而Fe(OH)3为红褐色沉淀，故D错误。
(3) (2023·海南嘉积中学月考)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0.1 ml·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2 mL FeCl2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__________________________________。
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
③乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液液面上先加入0.5 mL煤油，再向FeCl2溶液中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，一段时间后，溶液中有气泡出现且溶液温度升高，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是___________________________________。
隔绝空气(排除氧气对实验的影
反应生成的Fe3＋催化了H2O2
微考点2 实验探究氢氧化亚铁的制备及其他综合实验 (1) (2023·山东省实验中学检测)某同学欲利用图示装置制取能较长时间存在的Fe(OH)2，其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是( )A．X可以是稀硫酸或NaOH溶液B．实验开始时应先关闭止水夹a、打开b，再向烧瓶中加入XC．反应一段时间后，可在烧瓶中观察到白色沉淀D．反应结束后，若关闭b及分液漏斗活塞，则Fe(OH)2可较长时间存在
[解析] 本题考查实验探究氢氧化亚铁的制备。A项，制备亚铁盐，Fe与NaOH溶液不发生反应，X可以是稀硫酸等酸溶液，错误；B项，制取氢气，排出装置内空气，实验开始时应先打开止水夹a、b，利用生成的氢气将装置内的空气排出，然后关闭a，错误；C项，混合溶液、制备氢氧化亚铁，利用氢气的压强将Fe2＋排入锥形瓶中，NaOH与Fe2＋反应生成Fe(OH)2，在锥形瓶中立即观察到白色沉淀，错误；D项，观察氢氧化亚铁，反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞，装置内空气及溶液中氧气均已除去，则Fe(OH)2可较长时间存在，正确。
(2) (2023·经典习题选萃)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：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。请为装置做一处改进，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中生成了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因：__________________________。
在装置2、3之间添加控制开关
[解析] ②装置2与大气相通，打开K2，关闭K1，不能产生内外压强差，故3中溶液不能进入4中，要在装置2、3之间添加控制开关(如止水夹等)，关闭开关时，三颈烧瓶中气体压强增大，3中溶液进入4中。③Fe(OH)2能被空气中O2氧化，迅速变成灰绿色；将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀，说明装置4内的空气未排尽。
〔对点集训2〕 (1) (2022·湖南高考，13)为探究FeCl3的性质，进行了如下实验(FeCl3和Na2SO3溶液浓度均为0.1 ml·L－1)。
(2) (2023·湖北武汉模拟)用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入____________。②除去蒸馏水中溶解的O2常采用____________的方法。③生成白色Fe(OH)2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____________________________________。
避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
[解析] ①根据FeSO4具有易被氧化和易水解的特点，在配制其溶液时还需加入稀H2SO4防止发生水解反应，同时加入铁屑防止FeSO4被氧化。②蒸馏水中若溶有O2，则会加速Fe(OH)2氧化，由于O2的溶解度随温度的升高而减小，因此可利用加热煮沸的方法除去。③为避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2，可用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液插入FeSO4溶液下面，再挤出NaOH溶液方可达到目的。
1.特殊的颜色 (1)固体：Fe3O4、FeO——黑色，Fe2O3——红棕色，Fe(OH)3——红褐色 (2)溶液：Fe2＋——浅绿色，Fe3＋——黄色 2.特殊现象
(2)Fe3＋遇KSCN溶液变红色。 (3)Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成铁氰化亚铁。{Fe3[Fe(CN)6]2}蓝色沉淀。 3.必记五反应 (1)Fe＋2FeCl3===3FeCl2 (2)Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2 (3)2FeCl2＋Cl2===2FeCl3 (4)2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋ (5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
第7讲 铁及其重要化合物
1．结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解铁及其重要化合物的性质。2．了解铁及其重要化合物在生产、生活中的应用。3．了解铁及其重要化合物的制备方法。
考点一 铁的单质、氧化物及氢氧化物
1.铁的单质 (1)铁的位置、结构、化合价铁元素是重要的金属元素，在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝。
(2)铁的物理性质纯铁具有金属的共性，如具有________色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被________吸引的特性，铁在地壳中含量占第4位。 (3)铁的化学性质(写出化学方程式或离子方程式)常温下，铁单质比较活泼，具有较强的________性。产物中Fe元素的主要化合价为＋2和＋3。
①与非金属单质的反应。
②与水的反应常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应的化学方程式为：_______________________________________。③与酸反应
④与某些盐溶液的反应(离子方程式)与CuSO4溶液：______________________________。与FeCl3溶液：____________________________。(4)铁单质的制备方法①工业上利用铁矿石在高炉中炼铁，以赤铁矿为例写出该反应的化学方程式__________________________________。②利用铝热反应焊接无缝钢轨，写出以氧化铁和铝粉为铝热剂反应的化学方程式_____________________________________________。 (5)重要的铁矿石主要成分的化学式赤铁矿________________；磁铁矿______________；褐铁矿_________________；菱铁矿_____________；黄铁矿______________。
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
2Fe2O3·3H2O
[微点拨] (1)铁遇冷的浓硫酸或浓硝酸，表面会形成一层致密的氧化膜而发生钝化，属于化学变化。铝遇冷的浓硝酸或浓硫酸也会发生钝化。钝化可阻止内部金属继续与浓酸发生反应，从而表现出较强的化学稳定性和耐腐蚀性。 (2)Fe与Cl2反应生成FeCl3而不是FeCl2；Fe与S反应生成FeS而不是Fe2S3；Fe与盐酸反应生成FeCl2而不是FeCl3；Fe与I2反应生成FeI2而不是FeI3；铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯O2中燃烧的产物是Fe3O4。
2.铁的氧化物列表比较
3.铁的氢氧化物的性质与制备
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe2＋＋2OH－===
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===
[微点拨] (1)在判断铁的化合物与酸反应的产物时，要注意铁在化合物中的价态，利用铁的价态及与其反应的化合物的氧化性或还原性判断发生反应的类型属于复分解反应还是氧化还原反应。 (2)成功制备Fe(OH)2的关键Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3。在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成功的关键有以下两点：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。
(3)实验室中制备Fe(OH)2常用的三种方法方法一：有机层覆盖法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。
方法二：还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。方法三：电解法用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图3所示。 (4)FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与足量HNO3反应时，均发生氧化还原反应，Fe2＋被HNO3氧化生成Fe3＋。 (5)Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与足量HI反应时，均发生氧化还原反应，Fe3＋被I－还原生成Fe2＋。
1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)铁位于元素周期表中第四周期ⅧB族。( )(2)铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在。( )(3)常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，说明常温下，铁与浓硫酸不发生化学反应。( )(4)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物。( )
(5)Fe3O4中Fe的化合价有＋2价和＋3价，因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物。( )(6)FeCl3可与铜发生置换反应。( )(7)可以用铁制容器运输浓硝酸和浓H2SO4。( )(8)Fe(OH)3溶于HI溶液的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O( )(9)铁表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化。( )[提示] 铁表面形成的氧化膜较疏松，不能保护内层金属。
(10)过量的铁与氯气反应生成FeCl2。( )[提示] Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3。(11)Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2< Fe(OH)3。( )(12)将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中可制备Fe(OH)3胶体。( )(13)向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸，反应的离子方程式是Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O。( )(14)铁溶于稀硝酸，溶液变黄：3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。( )
(15)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4，Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3。( )[提示] Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4。(16)氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应。( )[提示] Fe3＋与I－发生氧化还原反应。(17)FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通过化合反应制取。( )[提示] FeCl3可由Fe与Cl2反应制取；FeCl2可由FeCl3与Fe反应制取；Fe(OH)3可由Fe(OH)2、O2、H2O化合制取。
(18)Fe3O4与稀HNO3反应：3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O。( )(19)Fe在稀硝酸中发生钝化。( )[提示] Fe在浓硝酸中发生钝化。(20)向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁。( )
2.如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是( )[解析] Fe3O4中的＋2价Fe与HNO3反应生成Fe3＋，不存在Fe2＋，B项不正确。
3.(1)铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与________(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与____________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。所选试剂：①Cl2 ②O2 ③H2O(g) ④S⑤盐酸 ⑥稀硝酸(足量) ⑦稀硫酸⑧CuSO4溶液
(2)①铁、铝遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，是物理变化还是化学变化？②生铁和纯铁相比，熔点、硬度及抗腐蚀能力大小如何？[提示] ①化学变化。②因生铁是铁碳合金，所以生铁的熔点低，硬度大。生铁在潮湿的环境中易发生电化学腐蚀，故纯铁的抗腐蚀能力强。
(3)按要求书写下列反应的离子方程式：①FeO与稀HNO3的反应；②Fe(OH)3与HI的反应(HI是强酸)。
(4)铁是日常生活中最常见的金属。某班同学在学习铁的知识时，对“铁为何称为黑色金属？”这个问题产生了浓厚的兴趣：对于该问题，同学们上网查询，有两种解释：A．因为在铁表面上有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属。B．因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以叫黑色金属。①你认为哪种说法正确？②若有一黑色粉末，你如何鉴别是铁粉，还是Fe3O4粉末？③若有一黑色粉末，为Fe和Fe3O4的混合物，你如何证明其中有Fe3O4?
[答案] ①A ②取黑色粉末少许于试管中，加适量稀盐酸或稀硫酸，有气泡产生的原黑色粉末为铁粉，若无气泡产生则原粉末为Fe3O4(其他合理答案亦可)。③用干燥的氢气与黑色粉末加热反应，用无水硫酸铜检测有水产生或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应，用澄清石灰水检测有二氧化碳产生(其他合理答案亦可)。[提示] ①铁的氧化物中Fe2O3为红棕色，B的说法是错误的。②可以利用Fe、Fe3O4与稀盐酸或稀硫酸反应现象的不同来鉴别两种物质。③检验Fe和Fe3O4的混合物中Fe3O4的存在，实质是检验混合物中O的存在，可以用干燥的氢气或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应，然后检验产物中是否有水或二氧化碳产生。
微考点1 铁单质的制备和性质 (1) (2023·河北衡水检测)99式主战坦克和升级版的99G式，是目前中国先进的主战坦克。坦克的主要制造材料是钢铁，下列关于铁的说法中，正确的是( )A．自然界中的陨铁主要以单质形态存在B．单质铁与稀硫酸在常温下不反应C．铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性D．与盐酸反应生成氢气和FeCl3
[解析] 自然界中的铁元素主要以化合态形式存在，但陨铁中的铁元素以游离态形式存在，A正确；常温下，铁和稀硫酸反应生成FeSO4和H2，B错误；Fe2＋既有还原性，也有氧化性，C错误；与盐酸反应生成氢气和FeCl2，D错误。
(2) (2023·湖北襄阳模拟)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。请将正确答案的序号填在相应的横线上。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。[解析] 向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后全部转化为Fe2＋。
铁的化学性质易错点 混淆铁与氧化剂反应规律：铁是变价金属元素，与弱氧化剂(如S、HCl、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸等)反应时被氧化为Fe3＋。 忽视钝化的实质：常温下，铁在浓硫酸、浓硝酸中钝化，钝化是在铁的表面生成致密的氧化膜，发生了化学变化。
〔对点集训1〕 (1) (2023·四川成都模拟)某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。下列从分类角度分析正确的是( )A．实验①、③反应制得的物质均为纯净物B．实验②、③均未发生氧化还原反应C．实验①、③均为放热反应D．实验①、②所涉及的物质均为电解质[解析] 实验③制得的是Fe(OH)3胶体，属于混合物，且属于吸热反应，A、C错误；实验①中Cl2、铁丝均为单质，既不属于电解质，也不属于非电解质，D错误。
(2) (2023·山东潍坊高三检测)下列有关铁的说法正确的是( )A．Fe在稀硝酸中发生钝化B．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2C．向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色D．镀锌铁不如镀锡铁耐腐蚀[解析] 常温下，Fe在浓硝酸中发生钝化反应，A项错误；铁和亚铁离子能将氯气还原为氯离子，从而除去工业废气中的氯气，B项正确；FeCl2溶液中含Fe2＋，NH4SCN可用于检验Fe3＋，向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不会显红色，C项错误；镀锌铁因Zn比Fe活泼，镀层破损时Zn被腐蚀，镀锡铁因Fe比Sn活泼，因而镀层破损时是铁被腐蚀，所以镀锌铁比镀锡铁更耐腐蚀，D项错误。
A．纳米四氧化三铁可分散在水中，它与FeCl3溶液的分散质直径相当B．纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病C．在反应①中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解D．反应②的化学方程式是6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2
[解析] 纳米四氧化三铁分散在适当分散剂中，属于胶体分散系，不同于溶液的溶质微粒直径，故A错误；纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料，可作为药物载体用于疾病的治疗，故B正确；因反应①环丙胺不参加反应，但加快反应速率，即加快了氯化铁水解，故C正确；由制备过程图可知，反应②的反应物为FeOOH和CO，由一种生成物为Fe3O4和质量守恒定律可知反应为6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2，故D正确。
(2) (2023·山东青岛模拟)如图所示装置，可用以制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。下列说法错误的是( )A．实验前，应事先煮沸溶液除去溶解氧B．装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气C．关闭止水夹可观察到装置Ⅱ中溶液进入装置Ⅰ中D．取下装置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化
[解析] 氢氧化钠溶液中有少量氧气，需要加热煮沸除去氧气；打开止水夹，铁屑和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，利用反应产生的氢气排尽装置内的空气，然后关闭止水夹，试管Ⅰ形成密闭体系，利用反应产生的氢气的压强作用，把硫酸亚铁溶液压入装置Ⅱ中，产生氢氧化亚铁白色沉淀，氢氧化亚铁遇到空气后，变为灰绿色，最后变为红褐色。氢氧化钠溶液中有少量氧气，氢氧化亚铁易被氧气氧化，所以实验前，应事先煮沸溶液除去溶解氧，故A正确；结合以上分析可知，装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气，故B正确；结合以上分析可知，关闭止水夹可观察到装置Ⅰ中溶液进入装置Ⅱ中，故C错误；结合以上分析可知，氢氧化亚铁具有还原性，能够被氧气氧化，颜色发生变化，所以取下装置Ⅱ的橡皮塞可观察沉淀颜色变化，故D正确。
〔对点集训2〕 (1) (2023·河北衡水检测)铁是日常生产、生活中使用最广泛的金属。下列关于铁及其化合物的说法不正确的是( )A．钢铁厂中炽热的铁水注入模具前，模具必须进行充分的干燥处理B．常温下，铁与浓硫酸不反应，故常温下常用铁质容器储运浓硫酸C．在空气中，Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明Fe(OH)3更稳定D．维生素C具有还原性，与FeSO4补血剂一起服用，效果更好[解析] 铁与水蒸气反应生成H2，H2易燃且易引发爆炸，故必须充分干燥，A正确；常温下，铁在浓硫酸中钝化，表面生成致密的氧化膜，阻止内层铁与浓硫酸继续反应，B错误；维生素C具有较强的还原性，可防止FeSO4被氧化，D正确。
(2) (2023·山东潍坊模拟)下列各图中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )A．①②③④ B．①②③⑤C．②③④⑤ D．全部
[解析] Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排出装置中的氧气或空气。①、②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在有氢气的环境中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且煤油能隔绝空气；⑤中苯可隔绝空气；④空气中的氧气能将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。
(3) (2023·山东潍坊高三检测)如图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。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：
①B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的药品是________。A中反应的离子方程式是_____________________________。②实验开始时先将止水夹a________(填“打开”或“关闭”)。③简述生成Fe(OH)2的操作______________________________________________________________________。④实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为_________________________________________________。
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
待A装置反应一段时间后关闭止水夹
a，将FeSO4溶液压入B中进行反应
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
[解析] Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，产生的H2将Fe2＋压入B中，Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。因此，要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气。
防止Fe(OH)2氧化的方法 将配制溶液的蒸馏水煮沸，排出溶解的氧气。 将盛有氢氧化钠溶液的胶头滴管尖端插入试管里的亚铁盐溶液底部，再慢慢挤出NaOH溶液。在亚铁盐溶液上面加保护层，例如苯或植物油等。 充入保护气，如氢气、氮气、稀有气体等。 用铁作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液或NaCl溶液；利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。
考点二 Fe2＋、Fe3＋的转化与检验及铁三角的应用
1.亚铁盐与铁盐 (1)亚铁盐①Fe2＋的氧化性和还原性
Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：__________________________________________。FeCl2溶液与HNO3溶液反应的离子方程式为：____________________________________________________。②Fe2＋可发生水解反应Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化。
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
(2)铁盐①氧化性：含有Fe3＋的溶液呈______色，Fe3＋具有较强的氧化性，Fe3＋与Fe、Cu反应的离子方程式分别为_______________________，___________________________________。②特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到________________时变成红色。③FeCl3易水解：将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为________________________________________________________。
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
2.Fe2＋和Fe3＋的检验方法 (1)Fe2＋的检验反应的离子方程式：_____________________________________________________________________________。
Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋Fe3＋＋3SCN－
===Fe(SCN)3
3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3 －
===Fe3[Fe(CN)6]2↓
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
[微点拨] (1)检验Fe2＋时，不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN－)。 (2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原KMnO4，有干扰)。 (3)检验Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)，检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。
3.“铁三角”中的转化关系
完成下列变化的离子方程式，体会Fe2＋与Fe3＋转化条件。 (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KI淀粉溶液，溶液变蓝：________________________________________。(3)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔：________________________________________。 (4)将H2O2滴入到酸性FeCl2溶液中：________________________________________。 (5)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：_____________________________________________。
H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋
2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋
Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
4.“铁三角”的重要应用 (1)除杂
(2)判断离子能否共存
(3)盐溶液的配制与保存(以FeCl2、FeCl3为例)(4)物质的制备
[微点拨] FeCl3溶液发生反应时的颜色变化 (1)向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液后，溶液呈红色。 (2)FeCl3与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀。 (3)向FeCl3溶液中通入H2S气体，生成淡黄色沉淀。 (4)向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液，生成淡黄色沉淀，当加入的Na2S溶液过量时，又生成黑色沉淀。(5)向FeCl3溶液中加入过量Fe粉，溶液变成浅绿色。 (6)向FeCl3溶液中滴入淀粉碘化钾溶液，溶液变成蓝色。 (7)向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，溶液变成紫色。 (8)将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，继续加热至液体呈红褐色，生成红褐色Fe(OH)3胶体。
1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉，充分振荡后黄色逐渐消失，加一滴KSCN溶液后溶液颜色不变。( )(2)将铜粉加入1.0 ml·L－1Fe2(SO4)3溶液中，溶液变蓝、有黑色固体出现，金属铁比铜活泼。( )(3)检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质，将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红。( )
(4)向某溶液中，滴加氯水无现象，再滴加KSCN溶液，溶液显红色，该溶液中一定含Fe3＋。( )(5)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2。( )(6)向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2：3Mg(OH)2＋2Fe3＋===2Fe(OH)3＋3Mg2＋。( )(7)FeCl3与氢碘酸反应生成棕色物质的离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。( )(8)Fe2＋、Al3＋、ClO－、Cl－能够大量共存。( )
(10)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋。( )(11)硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的H2O2：Fe2＋＋2H＋＋H2O2===Fe3＋＋2H2O。( )(12)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓。( )(13)1 ml FeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA。( )
(15)向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液，再滴加H2O2溶液，加入H2O2后溶液变成红色，Fe2＋既有氧化性又有还原性。( )(16)能通过化合反应制取FeCl2。( )(17)氢氧化铁与HI溶液反应仅能发生中和反应。( )[提示] Fe3＋与I－会发生氧化还原反应。
2.菠菜常用作补铁食品之一，为探究其中铁元素的价态，现进行如下实验。①取新鲜的菠菜10 g，将菠菜剪碎后放在研钵中研磨，然后倒入烧杯中，加入30 mL蒸馏水，搅拌。将上述浊液过滤，得到的滤液作为实验样品。分置于两支试管中。②向一支试管中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，现象为____________，说明滤液中含Fe2＋，反应的离子方程式为___________________________________________________。③向另一支试管中加入少量稀硝酸，然后加入几滴KSCN溶液，溶液呈______色。能否说明滤液中含Fe3＋，试分析其原因：__________________________________________________________。
3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3
[Fe(CN)6]2↓
中的Fe2＋，加入稀硝酸后生成Fe3＋，干扰Fe3＋检验
3.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)检验溶液中存在Fe3＋的常用试剂是________________，证明Fe3＋存在的现象是________________。(2)写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式：_______________________________。
2Fe3＋＋ Cu===
(3)某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并重新获得纯净的FeCl3溶液，准备采用下列步骤：请写出上述实验中加入的有关物质的化学式。①________，④__________。
(4)要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作时的最佳顺序为______。①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液③加入少量KSCN溶液A．①③ B．③② C．③① D．①②③[提示] 在该溶液中先加入少量KSCN溶液，溶液不变红色，证明无Fe3＋存在，再加入氯水，将Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液变为红色。KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不能用酸性KMnO4溶液检验。
(5)写出向②⑤的混合液中通入⑥的离子方程式：______________________________。
2Fe2＋＋Cl2 ===
微考点1 Fe2＋和Fe3＋的转化与检验 (1) (2023·湖南模拟)某实验小组同学为了检验某FeCl3溶液中是否含有FeCl2，设计了如下实验方案，其中最合理的是( )A．加入适量铜粉，观察溶液是否变蓝B．先滴加氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红C．滴加酸性KMnO4溶液，观察溶液是否褪色D．滴加K3[Fe(CN)6]溶液，观察是否生成蓝色沉淀
[解析] 铜粉不与FeCl2反应，A错误；先滴加氯水，可将FeCl2氧化生成FeCl3，再滴加KSCN溶液，不能判断是否含有FeCl2，B错误；Fe2＋、Cl－都能被酸性KMnO4溶液氧化，溶液褪色不能判断是否含有FeCl2，C错误；若FeCl3溶液中含有FeCl2，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，反应生成蓝色沉淀，实验现象最明显，该方案最合理，D正确。
(2) (2023·山东潍坊段考)聚硅酸铁常用作无机高分子絮凝剂。一种用废铁渣(主要成分Fe2O3、FeO，少量二氧化硅杂质)为原料制备聚硅酸铁的流程如图：
回答下列问题。①“酸浸”时，通入空气的主要目的是______________________，写出该反应的离子方程式：___________________________________。②“酸浸”需适宜的酸浓度、液固比、酸浸温度、氧流量等，其中硫酸浓度对铁浸取率的影响如图所示。“酸浸”过程中调控硫酸的最佳浓度是__________________。
将Fe2＋全部氧化为Fe3＋
4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
③滤渣的主要成分是_________(写化学式)。④“Fe3＋浓度检测”实验操作：取100 mL待测液于一烧杯中，加入足量废铁屑充分反应，过滤，然后取25 mL滤液于锥形瓶中，用c ml/L酸性K2Cr2O7标准溶液滴定(Cr2O被还原为Cr3＋)，达到滴定终点时消耗标准溶液V mL。A．滴定时盛装酸性K2Cr2O7溶液的仪器名称是______________。B．写出滴定过程中发生反应的离子方程式：__________________________________________。C．Fe3＋的浓度为____________ml/L(用含V、c的代数式表示)。
＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O
[解析] 废铁渣(主要成分Fe2O3、FeO，少量二氧化硅杂质)中加入硫酸，并通入空气，此时Fe2O3、FeO生成Fe2(SO4)3，SiO2成为滤渣；通过检测Fe3＋的浓度，确定聚硅酸的加入量，从而获得聚硅酸铁产品。①“酸浸”时，通入空气的主要目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，该反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。②从图中可以看出，“酸浸”过程中调控硫酸的最佳浓度是6 ml/L。③由分析知，滤渣的主要成
〔对点集训1〕 (1) (2023·湖北武汉模拟)为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是( )A．④ B．③C．③④ D．①②③④⑤
[解析] Fe3＋与Fe反应生成浅绿色的Fe2＋，故①正确；Fe3＋与KSCN溶液反应显示红色，据此能够检验Fe3＋，故②正确；CuSO4与FeCl3不发生反应，混合后溶液不会变成无色，故③错误；AgNO3与FeCl3反应生成AgCl沉淀，白色沉淀为AgCl，该性质是Cl－性质，与Fe3＋无关，故④错误；Fe3＋与NaOH溶液反应生成红褐色Fe(OH)3沉淀，据此可以检验是否存在Fe3＋，故⑤正确。
(2)如图为铁及其化合物的“价—类二维图”，下列有关说法错误的是( )A．①可用作食品袋内的脱氧剂，②可用作油漆、油墨的红色颜料B．①与Cl2反应生成FeCl3，FeO与稀盐酸反应生成FeCl2C．可存在③→②、③→FeCl3的转化关系D．可存在①→FeO→Fe(OH)2→FeCl2→①的循环转化关系
[解析] 图中①是Fe，具有还原性，可作食品袋内的脱氧剂；②是Fe2O3，是红棕色粉末，可用作油漆、油墨的红色颜料，A正确。Fe与Cl2反应生成FeCl3，FeO与稀盐酸反应生成FeCl2和H2O，B正确。③是Fe(OH)3，Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3；Fe(OH)3与稀盐酸反应生成FeCl3和H2O，C正确。Fe在O2中燃烧生成Fe3O4，不能得到FeO；FeO不能直接生成Fe(OH)2，D错误。
基于“价—类二维图”认识“铁三角”的转化关系与应用
横向转化体现了铁元素同种价态不同类别物质(氧化物、碱、盐)之间的转化。纵向转化体现铁元素的不同价态同种类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。斜向转化体现铁元素的不同价态、不同类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。
微考点2 “铁三角”的转化关系及应用 (2021·广东卷，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
〔对点集训2〕 (1) (2023·山东济南一模)铁器表面氧化层的成分有多种：致密的Fe3O4、疏松的FeOOH和FeOCl，它们均难溶于水。下列说法错误的是( )A．有氧条件下Fe3O4与Cl－转化为FeOCl，周围环境的pH增大B．FeOCl可自发转化为FeOOH，说明FeOOH的溶解度小于FeOClC．检验FeOOH中是否含有FeOCl，可选用的试剂是稀硫酸和KSCN溶液
考点三 以铁及其化合物为载体的探究实验
铁元素有多种价态，化合物种类多，特别Fe2＋、Fe3＋的性质多样，是命制综合实验题恰当的载体。考查内容可涉及物质性质的探究、物质的制备、成分测定、离子检验等，通过上述问题的设计，同时可考查仪器的使用、条件的控制、物质的分离提纯、实验安全等化学实验基础知识。
1.【必做实验】铁及其化合物的性质 2.【实验目的】 (1)认识铁及其化合物的重要化学性质。 (2)学会铁离子的检验方法。 (3)认识可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质间的相互转化。 3.【实验用品】试管、胶头滴管。CuSO4溶液、FeCl3稀溶液、FeCl2溶液、FeSO4溶液、酸性KMnO4溶液、KSCN溶液、KI溶液、淀粉溶液、蒸馏水、锌片、铜片、铁粉、铁丝。
4.【实验步骤】 (1)铁及其化合物的性质①铁单质的还原性在一支试管中加入2 mL CuSO4溶液，再将一段铁丝放入CuSO4溶液中。过一会儿，取出铁丝，观察现象并加以解释。现象与解释：铁丝上附有一层______色的金属铜，铁与硫酸铜发生了________反应。
②铁盐的氧化性a．取3 mL FeCl3稀溶液加入试管中，加入几小块铜片，振荡，过一会儿，观察现象。b．在一支盛有3 mL水的试管中滴加几滴FeCl3稀溶液，再滴加3滴KI溶液，观察现象。然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液，观察现象。现象与解释：a中铜片溶解，溶液由棕黄色变为蓝色，化学方程式为__________________________________。b中向FeCl3溶液中滴入KI，溶液变为黄褐色，离子方程式为________________________________，再加入淀粉溶液，溶液变蓝。
2FeCl3＋Cu===CuCl2＋2FeCl2
③亚铁盐的氧化性和还原性a．取3 mL FeCl2溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡，过一会儿，观察现象。b．在一支试管中加入少量酸性KMnO4溶液，然后向试管中加入少量FeSO4溶液，观察溶液的颜色变化。当溶液紫色褪去时，再滴加2滴KSCN溶液，观察现象。现象与解释：a中溶液由浅绿色变为无色：_______________________________。b中溶液由紫色变为棕黄色：_________________________________________________。再加入KSCN溶液，溶液变为________。
Fe2＋＋Zn===Fe＋
(2)铁离子的检验①在一支试管中加入2 mL蒸馏水，再滴加几滴FeCl3稀溶液，然后滴加几滴KSCN溶液，观察现象。②在一支试管中加入少量FeCl3稀溶液，然后加入适量铁粉，轻轻振荡片刻，再滴加几滴KSCN溶液，观察现象。现象与解释：①中溶液变为____：__________________________。②中铁粉溶解，溶液由黄色变为浅绿色，加入KSCN溶液，溶液不变红色。
1.为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性，某同学设计了如下实验方案，其中符合实验要求且完全正确的是( )
[解析] 氯气能够将Fe2＋(浅绿色)氧化为Fe3＋(黄色)，A项正确；B项得到的结论应该是Fe2＋具有氧化性；C项的离子方程式电荷不守恒；D项的实验现象应该是铜粉逐渐溶解，溶液由黄色变为蓝色。
2.废铁屑制Fe2O3的一种流程如下图：下列说法不正确的是( )A．热的纯碱溶液可去除废铁屑表面的油污B．操作a是萃取C．冰水既可洗去杂质又可减少固体的溶解D．Fe2O3可用作红色颜料
[解析] 热的纯碱溶液可去除废铁屑表面的油污，A项正确；操作a是过滤，B项错误；冰水既可洗去杂质又可降低温度，减少固体的溶解，C项正确；Fe2O3俗名铁红，可用作红色颜料，D项正确。
微考点1 实验探究铁及其化合物的性质 (1) (2023·安徽合肥模拟)选择合适试剂完成甲、乙两组实验。甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋；乙组：检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋。
下列试剂及加入顺序能达到实验目的的是( )
[解析] 甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋，Fe2＋具有还原性能使酸性高锰酸钾溶液褪色，Fe3＋不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以检验是否含有Fe2＋可以选用酸性高锰酸钾溶液或溴水，不能选择KSCN溶液；乙组；检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋，Fe3＋遇到KSCN溶液会变红色，而Fe2＋不能使KSCN溶液变色，所以检验是否含有Fe3＋，可以选用KSCN溶液，不能选择酸性KMnO4溶液、溴水。
(2)从宏观现象探究微观本质是重要的化学学科素养。以FeCl3溶液为实验对象，探究其与碱性物质之间反应的复杂多样性。实验如下：
①中反应的离子方程式是_______________________________________________。②中逸出的无色气体是________。从物质类别的角度分析，Na2CO3与Na2SO3在化学性质方面的共性是_________________________________ (写一条)；从化合价角度分析，Na2CO3与Na2SO3在化学性质方面的差异是_______________________________________________________________________________________(写一条)。
3Mg(OH)2＋2Fe3＋===2Fe(OH)3(胶体)＋
两者都为强碱弱酸盐，能与
Na2CO3中碳原子为最高正价＋4，无还原性；Na2SO3中
硫原子为＋4价，具有较强的还原性
对于③中的实验现象，同学们有诸多猜测，继续进行实验：Ⅰ.甲取③中的红棕色溶液少许，滴入盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀。甲得出结论：FeCl3与Na2SO3发生了氧化还原反应，离子方程式是__________________________________________________。Ⅱ.乙认为甲的实验不严谨，重新设计并进行实验，证实了甲的结论是正确的。其实验方案是__________________________________________________________。
取③中的红棕色溶液少许，滴加铁氰化钾溶液，
受以上实验的启发，同学们对pH≈8的1 ml/L NaF溶液与FeCl3溶液混合时的现象产生了好奇并进行实验：
Ⅰ.⑤的实验目的是____________________________________。Ⅱ.为探究④中溶液变无色的原因，进行如下实验：
排除加水稀释对溶液颜色变化的影响
资料显示：FeF3溶液为无色。用平衡移动原理解释红褐色沉淀产生的原因：________________________________________________________________________________________________。根据实验，FeCl3溶液与碱性物质之间的反应的多样性与____________________________有关。
〔对点集训1〕 (1) (2023·陕西渭南富平摸底考试)下列关于Fe3＋、Fe2＋性质实验的说法错误的是( )A．用如图装置可以制备Fe(OH)2沉淀B．配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度C．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化D．向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液会生成红色沉淀
[解析] 反应开始时生成的氢气进入B中，可排出空气，防止生成的氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化，一段时间后关闭止水夹C，A中硫酸亚铁进入B中可生成Fe(OH)2白色沉淀，故A正确；FeCl3易水解，配制FeCl3溶液时应防止溶液因水解而生成氢氧化铁沉淀，可先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度，故B正确；Fe3＋与铁反应可生成Fe2＋，则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化，故C正确；向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红色，不会生成沉淀，故D错误。
(2) (2023·安徽淮北模拟)某小组同学探究铁离子与硫离子的反应，实验操作及现象如下表所示。下列有关说法错误的是( )
A．两次实验中，开始产生的黑色沉淀都为Fe2S3B．两次实验中，产生黄色沉淀是因为发生了反应：Fe2S3＋4FeCl3===6FeCl2＋3SC．向稀FeCl3溶液中逐滴加入稀Na2S溶液至过量，最后生成的黑色沉淀为FeSD．在Na2S溶液过量的情况下，黑色沉淀中存在较多的Fe(OH)3
[解析] 开始实验时生成的沉淀均为黑色沉淀，则应为Fe2S3，故A正确；硫化钠具有还原性，可与铁离子发生氧化还原反应生成S，则产生黄色沉淀的反应的化学方程式为Fe2S3＋4FeCl3===6FeCl2＋3S，故B正确；Na2S与FeCl3发生氧化还原反应生成氯化亚铁，当硫化钠过量时又生成FeS，FeS为黑色沉淀，故C正确；在Na2S溶液过量的情况下，黑色沉淀应为FeS，而Fe(OH)3为红褐色沉淀，故D错误。
(3) (2023·海南嘉积中学月考)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0.1 ml·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2 mL FeCl2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__________________________________。
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
③乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液液面上先加入0.5 mL煤油，再向FeCl2溶液中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，一段时间后，溶液中有气泡出现且溶液温度升高，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是___________________________________。
隔绝空气(排除氧气对实验的影
反应生成的Fe3＋催化了H2O2
微考点2 实验探究氢氧化亚铁的制备及其他综合实验 (1) (2023·山东省实验中学检测)某同学欲利用图示装置制取能较长时间存在的Fe(OH)2，其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是( )A．X可以是稀硫酸或NaOH溶液B．实验开始时应先关闭止水夹a、打开b，再向烧瓶中加入XC．反应一段时间后，可在烧瓶中观察到白色沉淀D．反应结束后，若关闭b及分液漏斗活塞，则Fe(OH)2可较长时间存在
[解析] 本题考查实验探究氢氧化亚铁的制备。A项，制备亚铁盐，Fe与NaOH溶液不发生反应，X可以是稀硫酸等酸溶液，错误；B项，制取氢气，排出装置内空气，实验开始时应先打开止水夹a、b，利用生成的氢气将装置内的空气排出，然后关闭a，错误；C项，混合溶液、制备氢氧化亚铁，利用氢气的压强将Fe2＋排入锥形瓶中，NaOH与Fe2＋反应生成Fe(OH)2，在锥形瓶中立即观察到白色沉淀，错误；D项，观察氢氧化亚铁，反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞，装置内空气及溶液中氧气均已除去，则Fe(OH)2可较长时间存在，正确。
(2) (2023·经典习题选萃)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：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。请为装置做一处改进，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中生成了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因：__________________________。
在装置2、3之间添加控制开关
[解析] ②装置2与大气相通，打开K2，关闭K1，不能产生内外压强差，故3中溶液不能进入4中，要在装置2、3之间添加控制开关(如止水夹等)，关闭开关时，三颈烧瓶中气体压强增大，3中溶液进入4中。③Fe(OH)2能被空气中O2氧化，迅速变成灰绿色；将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀，说明装置4内的空气未排尽。
〔对点集训2〕 (1) (2022·湖南高考，13)为探究FeCl3的性质，进行了如下实验(FeCl3和Na2SO3溶液浓度均为0.1 ml·L－1)。
(2) (2023·湖北武汉模拟)用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入____________。②除去蒸馏水中溶解的O2常采用____________的方法。③生成白色Fe(OH)2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____________________________________。
避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
[解析] ①根据FeSO4具有易被氧化和易水解的特点，在配制其溶液时还需加入稀H2SO4防止发生水解反应，同时加入铁屑防止FeSO4被氧化。②蒸馏水中若溶有O2，则会加速Fe(OH)2氧化，由于O2的溶解度随温度的升高而减小，因此可利用加热煮沸的方法除去。③为避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2，可用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液插入FeSO4溶液下面，再挤出NaOH溶液方可达到目的。
1.特殊的颜色 (1)固体：Fe3O4、FeO——黑色，Fe2O3——红棕色，Fe(OH)3——红褐色 (2)溶液：Fe2＋——浅绿色，Fe3＋——黄色 2.特殊现象
(2)Fe3＋遇KSCN溶液变红色。 (3)Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成铁氰化亚铁。{Fe3[Fe(CN)6]2}蓝色沉淀。 3.必记五反应 (1)Fe＋2FeCl3===3FeCl2 (2)Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2 (3)2FeCl2＋Cl2===2FeCl3 (4)2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋ (5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
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