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2025版高考化学一轮总复习第3章金属及其化合物第9讲铁及其重要化合物的性质和应用课件
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这是一份2025版高考化学一轮总复习第3章金属及其化合物第9讲铁及其重要化合物的性质和应用课件，共60页。PPT课件主要包含了①与非金属单质的反应，Fe2O3·xH2O，③与酸反应，Fe2O3，Fe3O4，FeCO3，FeS2，红棕色，白色固体，红褐色固体等内容，欢迎下载使用。
考点1 铁的单质、氧化物及氢氧化物
知识梳理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，熔点 1 535 ℃，密度7.86 g·cm－3。
(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。
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
④与某些盐溶液的反应(离子方程式)与CuSO4溶液：_________________________。与FeCl3溶液：_____________________。
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(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_________。
2Fe2O3·3H2O
[微点归纳] (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．铁的三种氧化物FeO和Fe2O3都是碱性氧化物，Fe3O4不是
[微点归纳] (1)Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有1/3的铁显＋2价，2/3的铁显＋3价。
3．铁的氢氧化物的性质与制备
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===
[微点归纳] (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＋。
自主小练1．易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)铁在冷的稀硝酸中钝化。( )[提示] 铁在冷的浓硝酸中反应生成致密氧化膜，阻止反应进一步进行，发生“钝化”。(2)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。(3)FeO与稀硝酸反应的化学方程式为FeO＋2HNO3===Fe(NO3)2＋H2O。( )[提示] 稀硝酸具有强氧化性，与FeO反应的化学方程式为3FeO＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O。
(4)Fe2O3与足量HI的反应属于氧化还原反应。( )[提示] I－具有较强的还原性，Fe2O3被I－还原成Fe2＋。
(6)Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2
(10)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。
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( )
[提示] 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) ④S ⑤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)。
1．(2024·河北衡水高三检测)铁在地壳中含量丰富，也是重要的人体微量元素之一。下列有关说法正确的是( )A．铁粉具有较强的还原性，常用作食品包装袋内的脱氧剂B．高温下，铁与水蒸气反应生成氢氧化铁和氢气C．常温下，铁与浓硫酸不反应，故常用铁质槽罐车贮运浓硫酸D．16.8 g铁粉与足量硫单质完全反应时，转移的电子数为0.9NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)
微考点1 铁单质的制备和性质
[解析] 铁粉具有还原性，可吸收空气中的O2、水蒸气，常用作食品包装袋内的脱氧剂，A正确；高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，不生成Fe(OH)3，B错误；常温下，铁在浓硫酸中发生钝化，表面生成致密氧化膜保护层，并非不反应，C错误；铁粉与单质硫反应生成FeS, 16.8 g铁粉为0.3 ml，完全反应转移电子数0.6NA，D错误。
2．(2024·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＋(1)AB段铁元素以______形式存在。(2)BC段铁元素以______形式存在。(3)CD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＋，随着加入铁粉量的增加，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。
【对点训练】1．(2024·四川成都模拟)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．(2024·山东滨州高三检测)用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法不正确的是( )
A．装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气C．装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰D．点燃D中的气体前必须检验气体的纯度
铁与水蒸气反应的注意事项 还原铁粉和水蒸气反应需要高温，所以不能直接用水。 为了实验安全，点燃氢气或加热氢气时需要验纯。
1．(2024·湖南岳阳检测)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150 mL 4 ml·L－1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24 L NO(标准状况)，向所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为( )A．0.21 ml mlC．0.3 ml ml
微考点2 铁的氧化物、氢氧化物的制备和性质
[解析] 题中物质转化关系分析如下：
2．(2024·浙江宁波十校联考)某同学设计如图所示装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答下列问题：(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，发现装置3中溶液不能进入装置4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入装置4中：________________________________。(3)装置改进后，将装置3中反应后溶液压入装置4中，在装置4中析出灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因：__________________________。
液封，防止空气进入装置4
在装置2、3之间添加控制开关
装置4内的空气没有排尽
[解析] (1)Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化，故装置5的作用是防止空气进入装置4中。(2)由于产生的H2能够从装置2逸出，从而不能将液体压入装置4中，故需要在装置2、3之间加一个开关，阻止H2的逸出。(3)反应开始时，应通过产生的H2将装置3、4中的空气完全排出，防止生成的Fe(OH)2被氧化。
【对点训练】1．(2024·河北衡水高三检测)下列关于铁的氧化物的说法不正确的是( )A．铁的氧化物通常状况下都是黑色固体B．四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋C．氧化铁可做红色涂料D．工业上常使用铁的氧化物做原料冶炼铁
2．(2024·河北邯郸十校联考)在下图中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是( )A．只有①②B.只有②④C．只有①③④D.只有①②④
[解析] 先滴加稀硫酸，铁粉与稀硫酸反应生成H2，利用产生的H2排出装置内空气，再滴加NaOH溶液，反应生成白色沉淀Fe(OH)2，①正确；先打开止水夹，利用铁粉与稀硫酸反应产生的H2排出装置内的空气，再关闭止水夹，装置内气体压强增大，将左管中生成的FeSO4压入右管，反应生成白色沉淀Fe(OH)2，②正确；未采取措施，NaOH溶液与FeSO4溶液在液体表面生成Fe(OH)2，迅速被氧化，观察不到白色沉淀，③错误；苯隔绝空气，利用长胶头滴管将NaOH溶液加入FeSO4溶液中，反应生成白色沉淀Fe(OH)2，④正确。
3．(2024·经典习题汇编)下列有关铁的氧化物的说法不正确的是__________(填序号)。①向稀硝酸中加入FeO：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
③3 ml单质Fe完全转化为Fe3O4，失去8NA个电子(设NA为阿伏加德罗常数的值)④氧化铁可用于制作红色涂料⑤FeO粉末在空气中受热，迅速被氧化成Fe3O4
⑦用盐酸去除铁锈(主要成分Fe2O3·xH2O)，利用了氧化还原反应⑧向酸性KMnO4溶液中加入Fe3O4粉末，紫色褪去，证明Fe3O4中含Fe(Ⅱ)
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。
知识梳理1．铁盐和亚铁盐(1)铁盐
2．铁盐和亚铁盐的检验(1)Fe2＋、Fe3＋的检验①用KSCN溶液和氯水②用NaOH溶液
(2)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe2＋、Fe3＋的检验
(3)Fe2＋的特征检验方法
3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓或Fe2＋＋K＋＋[Fe(CN)6]3－===KFe[Fe(CN)6]↓。
[微点归纳] (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
图示应用：根据上图中的物质关系，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：_____________________ ______________。
H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋
2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋
Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
(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：_________ _____________________________________。
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
4．铁及其化合物的转化(1)铁及其重要化合物的“价—类”二维图从物质类别和铁元素化合价两个维度总结、归纳铁及其重要化合物的性质与转化关系是掌握该部分内容的重要方法之一。
(2)图示应用根据上图中物质的转化关系，写出相应的离子方程式。①向FeCl2溶液中滴加新制氯水：____________________________。②向FeCl3溶液中加入还原铁粉：_________________________。③将FeCl3溶液滴入KI-淀粉溶液中，溶液变蓝：________________ ____________________________。
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
④将H2O2溶液滴入酸性FeCl2溶液中：___________________ _____________________。⑤FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色：_________________________ _____________________。
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
[微点归纳] 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。
自主小练1．易错辨析：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。( )[提示] FeCl3溶液与过量铁粉充分反应生成FeCl2溶液，黄色逐渐消失，加KSCN后溶液颜色不变。(2)向某溶液中，滴加氯水，再滴加KSCN溶液，溶液显红色，该溶液中一定含Fe2＋。( )[提示] 应先滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色才能证明溶液中一定含有Fe2＋。
(3)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2。( )[提示] Cl－也能使酸性KMnO4溶液褪色。(4)检验Fe(NO3)2晶体是否氧化变质的方法是将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红。( )
(5)将铜粉加入1.0 ml·L－1 Fe2(SO4)3溶液中，溶液变蓝、有黑色固体出现，金属铁比铜活泼。( )(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。( )
(9)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＋。( )(10)硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的H2O2：Fe2＋＋2H＋＋H2O2 ===Fe3＋＋2H2O。( )(11)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。( )
(12)能通过化合反应制取FeCl2。( )(13)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。(14)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓。( )
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________________________ __________________。
3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－=== Fe3[Fe(CN)6]2↓
(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：___________ ___________________________________________________________。
不能，滤液中的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===2Fe2＋＋Cu2＋
(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．①③B.③②C.③①D.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：______________ _____________________。
===2Fe3＋＋2Cl－
1．(2022·湖南卷，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)。
微考点1 Fe2＋和Fe3＋的性质与检验
依据上述实验现象，结论不合理的是( )A．实验①说明加热促进Fe3＋水解反应B．实验②说明Fe3＋既发生了水解反应，又发生了还原反应C．实验③说明Fe3＋发生了水解反应，但没有发生还原反应
2．(2024·湖南高三模拟)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。
【对点训练】1．(2024·天津高三检测)硫酸亚铁的用途广泛，可以制备如图所示物质，下列说法错误的是( )
A．Fe4(OH)2(SO4)5属于碱式盐，可用作净水剂C．可用稀硫酸和K3[Fe(CN)6]溶液检验铁红中是否含有FeCO3D．“冷却结晶”后的操作是过滤，“煅烧”操作的主要仪器有酒精灯、坩埚、玻璃棒
2．(2024·河北衡水高三检测)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，其中实验现象叙述错误的是( )A．②B.③C．③④D.①②③④⑤
[解析] ①铁离子与铁反应生成浅绿色的亚铁离子，正确；②铁离子与硫氰化钾溶液反应显红色，据此能够检验铁离子，正确；③硫酸铜与氯化铁溶液不反应，混合后溶液不会变成无色，错误；④氯化铁溶液与硝酸银反应生成白色的氯化银沉淀，但该性质不是铁离子的性质，错误；⑤铁离子与氢氧化钠溶液反应生成红褐色的氢氧化铁沉淀，据此可以检验是否存在铁离子，正确。
1．(2024·河北衡水高三检测)自来水厂利用铁屑及FeCl2溶液处理泄漏的Cl2。下列有关说法不正确的是( )
微考点2 “铁三角”的转化关系及应用
B．吸收泄漏氯气的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋C．铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2，使吸收液获得再生D．铁屑耗尽时溶液中可能大量存在：Fe2＋、Fe3＋、ClO－、Cl－
[解析] 溶于水的Cl2部分与水反应生成HCl和HClO，该反应是可逆反应，HClO是弱酸，A正确；泄漏的Cl2被FeCl2溶液吸收，反应生成FeCl3，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋，B正确；吸收Cl2后FeCl2转化为FeCl3，铁屑可将FeCl3还原为FeCl2，使吸收液获得再生，C正确；Fe2＋具有还原性，ClO－具有较强氧化性，二者发生氧化还原反应，不能大量共存，D错误。
[解析] KClO具有强氧化性，能将氢氧化铁氧化为高铁酸根离子，A正确；将饱和氯化铁溶液滴入沸水中制备氢氧化铁胶体，B错误；铜的还原性比铁的弱，不能将亚铁离子还原为铁单质，C错误；氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁，铁的化合价为＋3价，D错误。
【对点训练】1．(2024·河北衡水高三检测)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，其中不正确的是( )
[解析] 向FeCl2溶液中通入Cl2，Fe2＋被氧化为Fe3＋，溶液变成棕黄色，Fe2＋作还原剂，表现还原性，A正确；向FeCl2溶液中加入锌片，Zn将Fe2＋还原为Fe，溶液变成无色，Fe2＋作氧化剂，表现氧化性，B正确；向FeCl3溶液中加入铁粉，发生反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Fe作还原剂，表现还原性，C正确；向FeCl3溶液中加入铜粉，发生反应： 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，溶液由棕黄色变为蓝色，Fe3＋作氧化剂，表现氧化性，D错误。
2．(2022·河北卷，15)以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料，工艺流程如下：
回答下列问题：(1)红渣的主要成分为______________(填化学式)，滤渣Ⅰ的主要成分为____________(填化学式)。(2)黄铁矿研细的目的是_____________________________________ _________________。(3)“还原”中，不生成S单质的反应的化学方程式为____________ _________________________________________。(4)工序①的名称为________，所得母液循环使用。
增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率
7Fe2(SO4)3＋FeS2＋8H2O===15FeSO4＋8H2SO4
(5)“沉铁”产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为________价，“氧化”发生反应的离子方程式为__________________ ___________________________________________________________。(6)若用“还原”得到的滤液制备Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4，所加试剂为____________和__________________(填化学式，不引入杂质)。
[解析] (1)焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生红渣，FeS2被氧化生成Fe2O3和SO2，红渣的主要成分为Fe2O3。向红渣中加入稀硫酸溶解，SiO2不溶于稀硫酸，则滤渣Ⅰ为SiO2。(2)“还原”过程黄铁矿研细，可增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率。
(4)FeSO4易溶于水，工序①从FeSO4和H2SO4混合液中获得FeSO4晶体，该工序的名称应为结晶，所得母液中含有FeSO4和H2SO4，可以循环利用。(5)“沉铁”工序中向FeSO4溶液中加入H2SO4、(NH4)2SO4、K3[Fe(CN)6]，生成Fe(NH4)2Fe(CN)6沉淀。氧化过程加入H2SO4、NaClO3，发生氧化还原反应生成Fe(NH4)Fe(CN)6。(6)“还原”工序得到的滤液中含有FeSO4和H2SO4，若制备Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4，不引入杂质，从Fe元素化合价变化及N元素守恒推知，所加试剂为H2O2和NH3·H2O。
(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
微考点3 铁及其重要化合物的“价—类”二维图与分析
【对点训练】(2024·河北衡水高三检测)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。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．加热Fe(OH)3发生转化⑥，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OH)3D．FeO是一种黑色粉末，只能用作还原剂
基于价类二维图理解铁及其化合物的转化关系
横向变化体现了同价态不同的类别(氧化物、碱、盐)物质之间的转化。(1)碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐。(2)Fe2＋、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。 纵向变化体现不同价态同类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。 斜向变化体现不同价态、不同类别之间物质的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。
命 题 分 析近几年的高考题中，对铁、铁的氧化物、铁的氢氧化物的考查有多种形式，在选择题中多考查铁的化合物在生产、生活中的应用及基本性质，在实验题与流程题中，往往以实际生产为载体，与其他金属元素或非金属元素相结合，综合考查物质制备、转化、分离提纯等内容；铁盐、亚铁盐的性质及检验，考查时往往以含铁物质在生活中的应用为背景，以物质的制备、分离提纯流程为载体，综合考查物质元素与化合物的性质、实验操作等知识及学生分析、应用的能力。
真 题 演 练1．(2022·福建卷，6,4分)用铬铁合金(含少量Ni、C单质)生产硫酸铬的工艺流程如下：
下列说法错误的是( )A．“浸出”产生的气体含有H2B．“除杂”的目的是除去Ni、C元素C．流程中未产生六价铬化合物D．“滤渣2”的主要成分是Fe2(C2O4)3
[解析] A项，Fe、Cr、Ni、C单质在稀硫酸中转化为相应的盐，同时生成H2，故“浸出”产生的气体中含有H2，正确；B项，由题给流程图可知“除杂”的目的是用S2－沉淀Ni2＋、C2＋以除去二者，正确；C项，流程中未出现强氧化剂，故未产生六价铬化合物，正确；D项，由于“除杂”操作中加入具有还原性的S2－，故溶液中不可能存在 Fe3＋，则“滤渣2”的主要成分是FeC2O4，错误。
2．(2023·湖南卷，9,3分)处理某铜冶金污水(含Cu2＋、Fe3＋、 Zn2＋、Al3＋)的部分流程如下：
已知：①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
②Ksp(CuS)＝6.4×10－36，Ksp(ZnS)＝1.6×10－24。
下列说法错误的是( )A．“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3
D．“出水”经阴离子交换树脂软化处理后，可用作工业冷却循环用水
本讲要点速记：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
考点1 铁的单质、氧化物及氢氧化物
知识梳理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，熔点 1 535 ℃，密度7.86 g·cm－3。
(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。
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
④与某些盐溶液的反应(离子方程式)与CuSO4溶液：_________________________。与FeCl3溶液：_____________________。
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(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_________。
2Fe2O3·3H2O
[微点归纳] (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．铁的三种氧化物FeO和Fe2O3都是碱性氧化物，Fe3O4不是
[微点归纳] (1)Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有1/3的铁显＋2价，2/3的铁显＋3价。
3．铁的氢氧化物的性质与制备
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===
[微点归纳] (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＋。
自主小练1．易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)铁在冷的稀硝酸中钝化。( )[提示] 铁在冷的浓硝酸中反应生成致密氧化膜，阻止反应进一步进行，发生“钝化”。(2)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。(3)FeO与稀硝酸反应的化学方程式为FeO＋2HNO3===Fe(NO3)2＋H2O。( )[提示] 稀硝酸具有强氧化性，与FeO反应的化学方程式为3FeO＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O。
(4)Fe2O3与足量HI的反应属于氧化还原反应。( )[提示] I－具有较强的还原性，Fe2O3被I－还原成Fe2＋。
(6)Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2
(10)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。
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( )
[提示] 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) ④S ⑤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)。
1．(2024·河北衡水高三检测)铁在地壳中含量丰富，也是重要的人体微量元素之一。下列有关说法正确的是( )A．铁粉具有较强的还原性，常用作食品包装袋内的脱氧剂B．高温下，铁与水蒸气反应生成氢氧化铁和氢气C．常温下，铁与浓硫酸不反应，故常用铁质槽罐车贮运浓硫酸D．16.8 g铁粉与足量硫单质完全反应时，转移的电子数为0.9NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)
微考点1 铁单质的制备和性质
[解析] 铁粉具有还原性，可吸收空气中的O2、水蒸气，常用作食品包装袋内的脱氧剂，A正确；高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，不生成Fe(OH)3，B错误；常温下，铁在浓硫酸中发生钝化，表面生成致密氧化膜保护层，并非不反应，C错误；铁粉与单质硫反应生成FeS, 16.8 g铁粉为0.3 ml，完全反应转移电子数0.6NA，D错误。
2．(2024·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＋(1)AB段铁元素以______形式存在。(2)BC段铁元素以______形式存在。(3)CD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＋，随着加入铁粉量的增加，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。
【对点训练】1．(2024·四川成都模拟)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．(2024·山东滨州高三检测)用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法不正确的是( )
A．装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气C．装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰D．点燃D中的气体前必须检验气体的纯度
铁与水蒸气反应的注意事项 还原铁粉和水蒸气反应需要高温，所以不能直接用水。 为了实验安全，点燃氢气或加热氢气时需要验纯。
1．(2024·湖南岳阳检测)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150 mL 4 ml·L－1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24 L NO(标准状况)，向所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为( )A．0.21 ml mlC．0.3 ml ml
微考点2 铁的氧化物、氢氧化物的制备和性质
[解析] 题中物质转化关系分析如下：
2．(2024·浙江宁波十校联考)某同学设计如图所示装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答下列问题：(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，发现装置3中溶液不能进入装置4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入装置4中：________________________________。(3)装置改进后，将装置3中反应后溶液压入装置4中，在装置4中析出灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因：__________________________。
液封，防止空气进入装置4
在装置2、3之间添加控制开关
装置4内的空气没有排尽
[解析] (1)Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化，故装置5的作用是防止空气进入装置4中。(2)由于产生的H2能够从装置2逸出，从而不能将液体压入装置4中，故需要在装置2、3之间加一个开关，阻止H2的逸出。(3)反应开始时，应通过产生的H2将装置3、4中的空气完全排出，防止生成的Fe(OH)2被氧化。
【对点训练】1．(2024·河北衡水高三检测)下列关于铁的氧化物的说法不正确的是( )A．铁的氧化物通常状况下都是黑色固体B．四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋C．氧化铁可做红色涂料D．工业上常使用铁的氧化物做原料冶炼铁
2．(2024·河北邯郸十校联考)在下图中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是( )A．只有①②B.只有②④C．只有①③④D.只有①②④
[解析] 先滴加稀硫酸，铁粉与稀硫酸反应生成H2，利用产生的H2排出装置内空气，再滴加NaOH溶液，反应生成白色沉淀Fe(OH)2，①正确；先打开止水夹，利用铁粉与稀硫酸反应产生的H2排出装置内的空气，再关闭止水夹，装置内气体压强增大，将左管中生成的FeSO4压入右管，反应生成白色沉淀Fe(OH)2，②正确；未采取措施，NaOH溶液与FeSO4溶液在液体表面生成Fe(OH)2，迅速被氧化，观察不到白色沉淀，③错误；苯隔绝空气，利用长胶头滴管将NaOH溶液加入FeSO4溶液中，反应生成白色沉淀Fe(OH)2，④正确。
3．(2024·经典习题汇编)下列有关铁的氧化物的说法不正确的是__________(填序号)。①向稀硝酸中加入FeO：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
③3 ml单质Fe完全转化为Fe3O4，失去8NA个电子(设NA为阿伏加德罗常数的值)④氧化铁可用于制作红色涂料⑤FeO粉末在空气中受热，迅速被氧化成Fe3O4
⑦用盐酸去除铁锈(主要成分Fe2O3·xH2O)，利用了氧化还原反应⑧向酸性KMnO4溶液中加入Fe3O4粉末，紫色褪去，证明Fe3O4中含Fe(Ⅱ)
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。
知识梳理1．铁盐和亚铁盐(1)铁盐
2．铁盐和亚铁盐的检验(1)Fe2＋、Fe3＋的检验①用KSCN溶液和氯水②用NaOH溶液
(2)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe2＋、Fe3＋的检验
(3)Fe2＋的特征检验方法
3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓或Fe2＋＋K＋＋[Fe(CN)6]3－===KFe[Fe(CN)6]↓。
[微点归纳] (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
图示应用：根据上图中的物质关系，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：_____________________ ______________。
H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋
2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋
Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
(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：_________ _____________________________________。
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
4．铁及其化合物的转化(1)铁及其重要化合物的“价—类”二维图从物质类别和铁元素化合价两个维度总结、归纳铁及其重要化合物的性质与转化关系是掌握该部分内容的重要方法之一。
(2)图示应用根据上图中物质的转化关系，写出相应的离子方程式。①向FeCl2溶液中滴加新制氯水：____________________________。②向FeCl3溶液中加入还原铁粉：_________________________。③将FeCl3溶液滴入KI-淀粉溶液中，溶液变蓝：________________ ____________________________。
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
④将H2O2溶液滴入酸性FeCl2溶液中：___________________ _____________________。⑤FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色：_________________________ _____________________。
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
[微点归纳] 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。
自主小练1．易错辨析：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。( )[提示] FeCl3溶液与过量铁粉充分反应生成FeCl2溶液，黄色逐渐消失，加KSCN后溶液颜色不变。(2)向某溶液中，滴加氯水，再滴加KSCN溶液，溶液显红色，该溶液中一定含Fe2＋。( )[提示] 应先滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色才能证明溶液中一定含有Fe2＋。
(3)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2。( )[提示] Cl－也能使酸性KMnO4溶液褪色。(4)检验Fe(NO3)2晶体是否氧化变质的方法是将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红。( )
(5)将铜粉加入1.0 ml·L－1 Fe2(SO4)3溶液中，溶液变蓝、有黑色固体出现，金属铁比铜活泼。( )(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。( )
(9)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＋。( )(10)硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的H2O2：Fe2＋＋2H＋＋H2O2 ===Fe3＋＋2H2O。( )(11)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。( )
(12)能通过化合反应制取FeCl2。( )(13)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。(14)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓。( )
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________________________ __________________。
3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－=== Fe3[Fe(CN)6]2↓
(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：___________ ___________________________________________________________。
不能，滤液中的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===2Fe2＋＋Cu2＋
(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．①③B.③②C.③①D.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：______________ _____________________。
===2Fe3＋＋2Cl－
1．(2022·湖南卷，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)。
微考点1 Fe2＋和Fe3＋的性质与检验
依据上述实验现象，结论不合理的是( )A．实验①说明加热促进Fe3＋水解反应B．实验②说明Fe3＋既发生了水解反应，又发生了还原反应C．实验③说明Fe3＋发生了水解反应，但没有发生还原反应
2．(2024·湖南高三模拟)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。
【对点训练】1．(2024·天津高三检测)硫酸亚铁的用途广泛，可以制备如图所示物质，下列说法错误的是( )
A．Fe4(OH)2(SO4)5属于碱式盐，可用作净水剂C．可用稀硫酸和K3[Fe(CN)6]溶液检验铁红中是否含有FeCO3D．“冷却结晶”后的操作是过滤，“煅烧”操作的主要仪器有酒精灯、坩埚、玻璃棒
2．(2024·河北衡水高三检测)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，其中实验现象叙述错误的是( )A．②B.③C．③④D.①②③④⑤
[解析] ①铁离子与铁反应生成浅绿色的亚铁离子，正确；②铁离子与硫氰化钾溶液反应显红色，据此能够检验铁离子，正确；③硫酸铜与氯化铁溶液不反应，混合后溶液不会变成无色，错误；④氯化铁溶液与硝酸银反应生成白色的氯化银沉淀，但该性质不是铁离子的性质，错误；⑤铁离子与氢氧化钠溶液反应生成红褐色的氢氧化铁沉淀，据此可以检验是否存在铁离子，正确。
1．(2024·河北衡水高三检测)自来水厂利用铁屑及FeCl2溶液处理泄漏的Cl2。下列有关说法不正确的是( )
微考点2 “铁三角”的转化关系及应用
B．吸收泄漏氯气的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋C．铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2，使吸收液获得再生D．铁屑耗尽时溶液中可能大量存在：Fe2＋、Fe3＋、ClO－、Cl－
[解析] 溶于水的Cl2部分与水反应生成HCl和HClO，该反应是可逆反应，HClO是弱酸，A正确；泄漏的Cl2被FeCl2溶液吸收，反应生成FeCl3，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋，B正确；吸收Cl2后FeCl2转化为FeCl3，铁屑可将FeCl3还原为FeCl2，使吸收液获得再生，C正确；Fe2＋具有还原性，ClO－具有较强氧化性，二者发生氧化还原反应，不能大量共存，D错误。
[解析] KClO具有强氧化性，能将氢氧化铁氧化为高铁酸根离子，A正确；将饱和氯化铁溶液滴入沸水中制备氢氧化铁胶体，B错误；铜的还原性比铁的弱，不能将亚铁离子还原为铁单质，C错误；氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁，铁的化合价为＋3价，D错误。
【对点训练】1．(2024·河北衡水高三检测)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，其中不正确的是( )
[解析] 向FeCl2溶液中通入Cl2，Fe2＋被氧化为Fe3＋，溶液变成棕黄色，Fe2＋作还原剂，表现还原性，A正确；向FeCl2溶液中加入锌片，Zn将Fe2＋还原为Fe，溶液变成无色，Fe2＋作氧化剂，表现氧化性，B正确；向FeCl3溶液中加入铁粉，发生反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Fe作还原剂，表现还原性，C正确；向FeCl3溶液中加入铜粉，发生反应： 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，溶液由棕黄色变为蓝色，Fe3＋作氧化剂，表现氧化性，D错误。
2．(2022·河北卷，15)以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料，工艺流程如下：
回答下列问题：(1)红渣的主要成分为______________(填化学式)，滤渣Ⅰ的主要成分为____________(填化学式)。(2)黄铁矿研细的目的是_____________________________________ _________________。(3)“还原”中，不生成S单质的反应的化学方程式为____________ _________________________________________。(4)工序①的名称为________，所得母液循环使用。
增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率
7Fe2(SO4)3＋FeS2＋8H2O===15FeSO4＋8H2SO4
(5)“沉铁”产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为________价，“氧化”发生反应的离子方程式为__________________ ___________________________________________________________。(6)若用“还原”得到的滤液制备Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4，所加试剂为____________和__________________(填化学式，不引入杂质)。
[解析] (1)焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生红渣，FeS2被氧化生成Fe2O3和SO2，红渣的主要成分为Fe2O3。向红渣中加入稀硫酸溶解，SiO2不溶于稀硫酸，则滤渣Ⅰ为SiO2。(2)“还原”过程黄铁矿研细，可增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率。
(4)FeSO4易溶于水，工序①从FeSO4和H2SO4混合液中获得FeSO4晶体，该工序的名称应为结晶，所得母液中含有FeSO4和H2SO4，可以循环利用。(5)“沉铁”工序中向FeSO4溶液中加入H2SO4、(NH4)2SO4、K3[Fe(CN)6]，生成Fe(NH4)2Fe(CN)6沉淀。氧化过程加入H2SO4、NaClO3，发生氧化还原反应生成Fe(NH4)Fe(CN)6。(6)“还原”工序得到的滤液中含有FeSO4和H2SO4，若制备Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4，不引入杂质，从Fe元素化合价变化及N元素守恒推知，所加试剂为H2O2和NH3·H2O。
(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
微考点3 铁及其重要化合物的“价—类”二维图与分析
【对点训练】(2024·河北衡水高三检测)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。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．加热Fe(OH)3发生转化⑥，Fe2O3加水溶解可转化为Fe(OH)3D．FeO是一种黑色粉末，只能用作还原剂
基于价类二维图理解铁及其化合物的转化关系
横向变化体现了同价态不同的类别(氧化物、碱、盐)物质之间的转化。(1)碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐。(2)Fe2＋、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。 纵向变化体现不同价态同类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。 斜向变化体现不同价态、不同类别之间物质的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。
命 题 分 析近几年的高考题中，对铁、铁的氧化物、铁的氢氧化物的考查有多种形式，在选择题中多考查铁的化合物在生产、生活中的应用及基本性质，在实验题与流程题中，往往以实际生产为载体，与其他金属元素或非金属元素相结合，综合考查物质制备、转化、分离提纯等内容；铁盐、亚铁盐的性质及检验，考查时往往以含铁物质在生活中的应用为背景，以物质的制备、分离提纯流程为载体，综合考查物质元素与化合物的性质、实验操作等知识及学生分析、应用的能力。
真 题 演 练1．(2022·福建卷，6,4分)用铬铁合金(含少量Ni、C单质)生产硫酸铬的工艺流程如下：
下列说法错误的是( )A．“浸出”产生的气体含有H2B．“除杂”的目的是除去Ni、C元素C．流程中未产生六价铬化合物D．“滤渣2”的主要成分是Fe2(C2O4)3
[解析] A项，Fe、Cr、Ni、C单质在稀硫酸中转化为相应的盐，同时生成H2，故“浸出”产生的气体中含有H2，正确；B项，由题给流程图可知“除杂”的目的是用S2－沉淀Ni2＋、C2＋以除去二者，正确；C项，流程中未出现强氧化剂，故未产生六价铬化合物，正确；D项，由于“除杂”操作中加入具有还原性的S2－，故溶液中不可能存在 Fe3＋，则“滤渣2”的主要成分是FeC2O4，错误。
2．(2023·湖南卷，9,3分)处理某铜冶金污水(含Cu2＋、Fe3＋、 Zn2＋、Al3＋)的部分流程如下：
已知：①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
②Ksp(CuS)＝6.4×10－36，Ksp(ZnS)＝1.6×10－24。
下列说法错误的是( )A．“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3
D．“出水”经阴离子交换树脂软化处理后，可用作工业冷却循环用水
本讲要点速记：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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