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1、第第1010讲讲 铁铁及其化合物的转化关系及其化合物的转化关系第三章第三章内容索引010203考点一基于考点一基于“价价类类”二维图理解铁及其化二维图理解铁及其化合物的转化合物的转化考点二考点二“铁三角铁三角”的相互转化及实验探究的相互转化及实验探究真题真题演练演练 角度角度拓展拓展复习目标复习目标1基于“价类”二维图认识铁及其重要化合物之间的转化关系,并应用于分析、解决相关问题。2通过实验探究亚铁盐、铁盐的化学性质及相互转化关系。考点一基于考点一基于“价价类类”二维二维图理解铁及其化合物的转化图理解铁及其化合物的转化必备必备知识知识 自主自主预诊预诊1.铁及其重要化合物的“价类”二维图从物质
2、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:2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-。(2)向FeCl3溶液中加入还原铁粉:2Fe3+Fe=3Fe2+。(3)将FeCl3溶液滴入KI-淀粉溶液中,溶液变蓝:2I-+2Fe3+=I2+2Fe2+。(4)将H2O2溶液滴入酸性FeCl2溶液中:2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O。3.分析铁及其重要化合物的“价类”二维图的3个角度(1)横向转化体现了铁元素同种价态、不同物质类别(氧化物、碱、
3、盐)之间的转化。碱性氧化物(FeO、Fe2O3)都能与酸(H+)反应转化为盐(亚铁盐、铁盐);盐(Fe2+、Fe3+)与碱(OH-)反应生成相应的碱Fe(OH)2、Fe(OH)3;难溶性碱受热易分解生成对应的氧化物,如Fe(OH)3分解生成Fe2O3。(2)纵向转化体现铁元素不同价态、同种物质类别之间的转化,主要体现物质的氧化性或还原性。(3)斜向转化体现铁元素不同价态、不同物质类别之间的转化,主要体现物质的氧化性和还原性。关键关键能力能力 考考向突破向突破考向铁及其化合物的“价类”二维图及应用例题.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.可用作食品袋内的脱氧剂,可用作
4、油漆、油墨的红色颜料B.与Cl2反应生成FeCl3,FeO与稀盐酸反应生成FeCl2C.可存在、FeCl3的转化关系D.可存在FeOFe(OH)2FeCl2的循环转化关系答案D解析题图中是Fe,具有还原性,可作食品袋内的脱氧剂;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。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不能直接生成FeO;FeO不能直接生成Fe(OH)2,D错误。对点训练(2023广东东莞七校联考)如图为铁元
5、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()答案D解析铁与高温水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,不能实现转化,A错误;FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,部分被氧化,氧化生成Fe3O4,不能发生转化,B错误;加热Fe(OH)3发生转化分解生成氧化铁,氢氧化铁不溶于水,加水溶解不可实现转化,C错误;高铁酸盐中铁为+6价,具有强氧化性,可用于消毒,发生氧化还原反应后生成铁离子,铁离子与水反应生成Fe(OH)3胶体,D正确。考点二考点二“铁三角铁三角”的的相互相互 转化转化及实验探究及实验探究必备必备知识知识 自主自主预诊预诊1.“铁三角”的转化关系 2.图示应
6、用根据上图中物质的转化关系,写出相应的离子方程式。(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀:H2S+2Fe3+=S+2Fe2+2H+。(2)用FeCl3溶液腐蚀印刷铜质线路板:Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+。(3)将FeCl2溶液滴入稀硝酸中,有无色气体放出:关键关键能力能力 考考向突破向突破考向1“铁三角”的转化关系及应用例1.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()A.Cl2和水反应的离子方程式为H2O+Cl2HClO+H+Cl-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FeC
7、l2,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-答案D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。考向2实验探究“铁三角”的转化关系例2.(教材改编题)为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性,某同学设计了
8、如下实验方案,其中不正确的是()选项实验操作实验现象离子反应实验结论A向氯化亚铁溶液中通入氯气浅绿色溶液变成棕黄色溶液2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-Fe2+具有还原性B在氯化亚铁溶液中加入锌片浅绿色溶液变成无色溶液Fe2+Zn=Zn2+FeFe2+具有氧化性C在氯化铁溶液中加入铁粉棕黄色溶液变成浅绿色溶液2Fe3+Fe=3Fe2+铁单质具有还原性D在氯化铁溶液中加入铜粉蓝色溶液变成棕黄色溶液2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+Fe3+具有氧化性答案D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,
9、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。归纳总结1.根据“铁三角”转化关系,判断离子能否大量共存2.根据“铁三角”转化关系,分离提纯物质(1)除去含Mg2+(或Cu2+)溶液中混有的Fe3+向混合溶液中加入相应金属的氧化物(MgO、CuO)、氢氧化物Mg(OH)2、Cu(OH)2或碳酸盐(MgCO3、CuCO3)中的一种,与F
10、e3+水解产生的H+反应,促进Fe3+的水解,将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去。(2)除去含Mg2+(或Cu2+)溶液混有的Fe2+先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,再按(1)的方法除去溶液中的Fe3+。对点训练1.将一定量的铁粉投入硫酸铜与硫酸铁的混合溶液中,充分反应后有固体剩余。下列分析正确的是()A.剩余固体中只含未反应的铁粉B.若固体中有铜,则反应后的溶液中可能含有Fe3+C.若剩余固体中有铁,则反应后的溶液中只有一种溶质D.若剩余固体中只有铜,则反应后的溶液中含有Fe3+答案C解析由于氧化性:Fe3+Cu2+,加入铁粉先后发生反应:Fe2(SO4)3
11、+Fe=3FeSO4,Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,充分反应后有固体剩余,则一定含有铜,可能有剩余的铁粉,A错误;由于2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+,固体中有铜,则溶液中不可能含有Fe3+,B错误;固体中有铁,反应和完全,反应后溶液中只有FeSO4,C正确;固体中只有铜,反应后的溶液中一定不含Fe3+,D错误。2.通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验现象的解释正确的是()选项操作及现象解释A向KI淀粉溶液中加入FeCl3溶液,溶液变蓝 Fe3+能与淀粉发生显色反应B将生铁放置于潮湿的空气中,铁表面有一层红棕色的斑点铁在潮湿的空气中易生成Fe(O
12、H)3C向稀硝酸中加入少量铁粉,有气泡产生说明Fe置换出硝酸中的氢,生成了氢气D新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间,白色物质变成了红褐色说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3答案D解析Fe3+将I-氧化生成I2,淀粉遇到I2显蓝色,并非Fe3+能与淀粉发生显色反应,A错误;铁锈的主要成分是Fe2O3xH2O,不是Fe(OH)3,B错误;稀硝酸具有强氧化性,与铁粉反应生成NO,不产生H2,C错误;Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3,故新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间,白色物质变成了红褐色,D正确。真题真题演练演练 角度角度拓展拓展角度一铁及其重要化合物的“价类”二维图与
13、分析1.(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bcdeb的循环转化关系答案C解析 题图中所示铁元素呈现不同化合价的物质:a为Fe,b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe()的盐类物质,c为Fe(OH)2,e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe()的盐类物质,d为Fe(OH)3。Fe与Fe()的盐类物质可发生反应生成Fe()的盐类物质,如Fe+2FeCl3=3FeCl2,A正确;Fe()为铁元素的中间价态,既有还原性也有
14、氧化性,既可被氧化也可被还原,B正确;Fe()的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀,制备Fe(OH)3胶体的操作是向沸水中滴加饱和FeCl3溶液,继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热,C错误;角度拓展(1)(2022浙江1月选考,9A)铁与碘反应易生成碘化铁。()角度二“铁三角”的转化及含铁化合物的制备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
15、为。(4)工序的名称为,所得母液循环使用。(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Fe2O3xH2O和(NH4)2SO4,所加试剂为和(填化学式,不引入杂质)。答案(1)Fe2O3SiO2(2)增大固液接触面积,加快反应速率,提高黄铁矿的利用率(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4(4)结晶解析(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
16、滤渣为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。(3)酸浸液中含Fe2(SO4)3,“还原”工序加入黄铁矿(FeS2)并加热,不生成S单得:7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4。(4)FeSO4易溶于水,工序从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、K3Fe(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Fe2O3xH2O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NH3H2O。角度拓展(2021海南卷,15题节选)无水FeCl3常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程,以废铁屑(含有少量碳和SiO2杂质)为原料制备无水FeCl3(s
