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1、03 金属及其化合物金属及其化合物 第10讲 铁及其化合物 考点二考点二 Fe2与与Fe3的相互转化及检验的相互转化及检验 李仕才 知 识 梳 理 1“铁三角铁三角”转化关系转化关系 注意：注意：Fe 与与 Fe 的相互转化的相互转化 Cl2、NO3? ?H ? ?、H2O2? ?H ? ?3Fe FeFe、Cu、H2S、SO2、I2 23 用离子方程式表示其转化关系：用离子方程式表示其转化关系： 2Fe Cl2=2Fe 2Cl 3Fe 4H NO3=3Fe 2H2ONO _ 2Fe Fe=3Fe Cu2Fe =Cu 2Fe _ 2Fe SO22H2O=2Fe2Fe 2I =2Fe I2 32
2、23332322322SO44H 2 2“铁三角铁三角”的重要应用的重要应用 (1)判断离子共存判断离子共存 Fe 与与 NO3(H )、ClO 、MnO4(H )因氧化还原不能大量共存。因氧化还原不能大量共存。 Fe 与与 S(HS )、IFe 与与Fe 与与232322、SO3(HSO3)因氧化还原不能大量共存。因氧化还原不能大量共存。 2HCO3、CO3、AlO2、ClO 等因发生相互促进的水解反应而不能大量共存；等因发生相互促进的水解反应而不能大量共存；23CO3形成沉淀而不能大量共存；形成沉淀而不能大量共存； Fe 与与 SCN 因络合反应不能大量共存。因络合反应不能大量共存。 (2
3、)除杂除杂 (3)盐溶液的配制和保存盐溶液的配制和保存 含含 Fe 的盐溶液保存时加入少量的盐溶液保存时加入少量_ ，作用：，作用：_，加入少量，加入少量相应的酸，作用：相应的酸，作用：_。 2 含含 Fe 的盐溶液保存时加入少量相应的酸，作用：的盐溶液保存时加入少量相应的酸，作用：_；配制；配制 FeCl33溶液时，应将溶液时，应将 FeCl3固体溶于固体溶于_ ，再加水稀释到指定浓度。，再加水稀释到指定浓度。 (4)物质制备物质制备 制备无水制备无水 FeCl3：在：在_ 中加热蒸干中加热蒸干 FeCl3溶液。溶液。 制备制备 Fe(OH)3胶体：胶体： 向向_ 中滴入几滴饱和中滴入几滴饱
4、和 FeCl3溶液并煮沸至溶液呈红褐色溶液并煮沸至溶液呈红褐色为止。为止。 (5)Fe 、Fe 的检验的检验 1)Fe 的检验的检验 加入加入 NaOH 等碱溶液，生成红褐色沉淀。等碱溶液，生成红褐色沉淀。 _ 加入加入 KSCN溶液，溶液变为红色。溶液，溶液变为红色。 _ 加入苯酚稀溶液，出现紫色。加入苯酚稀溶液，出现紫色。 323 2)Fe 的检验的检验 在被检验的溶液中加碱，在被检验的溶液中加碱，产生白色絮状沉淀，产生白色絮状沉淀，白色沉淀迅速变成灰绿色，白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变为最终变为22红褐色，证明有红褐色，证明有 Fe 存在。存在。 _ _ 在被检验的溶液中，滴加在被检验的
5、溶液中，滴加 KSCN溶液，无明显现象，再通入溶液，无明显现象，再通入Cl2，若变成血红色溶，若变成血红色溶液，证明有液，证明有 Fe 存在。存在。 _ _ 加加 入入 铁铁 氰氰 化化 钾钾K3Fe(CN)6 生生 成成 _沉沉 淀淀 ： 3Fe=Fe3Fe(CN)62 22 2Fe(CN)63 3)含含 Fe 、Fe 的混合溶液中的混合溶液中 Fe 、Fe 的检验的检验 2332 3混合溶液中混合溶液中 Fe 、Fe 的除去方法的除去方法 (1)除去除去 Cu 中混有的中混有的 Fe 的方法的方法 向混合溶液中加入向混合溶液中加入_中之一，中之一， 使其与溶液中的使其与溶液中的 H 反应，
6、反应， 从而促进从而促进 Fe32233的水解，将的水解，将 Fe 转化为转化为 Fe(OH)3沉淀而除去。沉淀而除去。 (2)除去除去 Cu 中混有的中混有的 Fe 的方法的方法 先先_将溶液中的将溶液中的_，然后再按，然后再按(1)的方法除去溶液中的方法除去溶液中223的的 Fe 。 特别提醒：特别提醒：Fe 具有较强的水解能力，具有较强的水解能力，pH3.7时时 Fe 几乎水解完全生成几乎水解完全生成 Fe(OH)3沉沉淀，在除去淀，在除去 Fe 杂质时，一般可调节杂质时，一般可调节 pH 使使 Fe 转化为转化为 Fe(OH)3沉淀除去。沉淀除去。 33333 答案答案 12Fe H2
7、O22H =2Fe 2H2O 2Fe H2S=2Fe S2H 2(2)加铁粉过滤加铁粉过滤 通通 Cl2或加或加 H2O2 加足量铁粉过滤加足量铁粉过滤 加足量加足量 NaOH 溶液再过滤溶液再过滤 3223加足量加足量 NaOH 溶液再过滤溶液再过滤 (3)铁粉铁粉 防止防止 Fe 被空气氧化被空气氧化 抑制抑制 Fe 水解水解 抑制抑制 Fe 水解水解 稀盐酸稀盐酸 (4)HCl 气流气流 沸水沸水 223 (5)Fe 3OH =Fe(OH)3(红褐色红褐色) Fe 3SCN =Fe(SCN)3(血红色血红色) Fe 2OH =Fe(OH)2 4Fe(OH)2O22H2O= 4Fe(OH)
8、3 2Fe Cl2=2Fe 2Cl Fe 3SCN =Fe(SCN)3(红色红色) 深蓝色深蓝色 褪去褪去 3(1)CuO或或 Cu(OH)2或或 CuCO3或或 Cu2(OH)2CO3 (2)加入双氧水加入双氧水 Fe 氧化为氧化为 Fe 23333223基 础 自 测 1为了验证为了验证 Fe 的性质，某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验，其中实验方的性质，某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验，其中实验方3案设计错误的是案设计错误的是_ 。 解析：解析：Fe 与与 Fe 生成绿色的生成绿色的 Fe ，对；对；KSCN 与与 Fe 显血红色，显血红色，对；对；Cu 与与23232Fe 生
9、成生成 Cu 单质及浅绿色的单质及浅绿色的 Fe ，错；错；AgNO3与与 FeCl3反应生成反应生成 AgCl白色沉淀，但白色沉淀，但不是不是 Fe的性质，的性质，错；错；OH 与与 Fe 反应生成红褐色沉淀反应生成红褐色沉淀 Fe(OH)3，对。对。 33答案：答案： 2如何除去括号中的杂质。如何除去括号中的杂质。 (1)Fe (Fe )：_； (2)FeCl3(FeCl2)：_； (3)FeCl2(CuCl2)：_； (4)Fe(Al)：_； (5)Fe2O3(Al2O3、SiO2)：_； (6)CuCl2溶液溶液(FeCl3)：_。 23 答案：答案：(1)加过量铁粉，过滤加过量铁粉，
10、过滤 (2)加氯水或加氯水或 H2O2 (3)加过量铁粉，过滤加过量铁粉，过滤 (4)加过量强碱溶液，过滤加过量强碱溶液，过滤 (5)加过量强碱溶液，过滤加过量强碱溶液，过滤 (6)加加 CuO，过滤，过滤 考向探究 好题冲关 考向考向 1 Fe、Fe 、Fe 的三角转化及其判断的三角转化及其判断 【例【例 1】 用用 FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中加入铁粉。对加入铁粉溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中加入铁粉。对加入铁粉23充分反应后的溶液分析合理的是充分反应后的溶液分析合理的是 ( ) A若无固体剩余，则溶液中一定有若无固体剩余，则溶液中一定有 Fe B若有固体存在，则溶
11、液中一定有若有固体存在，则溶液中一定有 Fe C若溶液中有若溶液中有 Cu ，则一定没有固体析出，则一定没有固体析出 D若溶液中有若溶液中有 Fe ，则一定有，则一定有 Cu 析出析出 2223 【解析】【解析】 本题考查铁及其化合物的性质。本题考查铁及其化合物的性质。FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上铜的反应为溶液腐蚀印刷电路板上铜的反应为2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2， 所得的溶液中存在所得的溶液中存在 FeCl2和和 CuCl2， 还可能有过量的还可能有过量的 FeCl3溶液，加入铁粉充分反应后，溶液，加入铁粉充分反应后，A 项，若无固体剩余，说明溶液中含有项，若无固体剩余，说明溶
12、液中含有 Fe ，不一定含有，不一定含有Fe ；B项，不管固体是铁粉还是铜粉，溶液中一定含有项，不管固体是铁粉还是铜粉，溶液中一定含有 Fe ；C 项，若溶液中有项，若溶液中有 Cu ，可以有部分铜固体析出；可以有部分铜固体析出；D 项，若溶液中有项，若溶液中有 Fe ，不一定有，不一定有 Cu析出。析出。 23222【答案】【答案】 B 好题冲关好题冲关 1(2018年广东省深圳市高三上第一次三校联考年广东省深圳市高三上第一次三校联考)向某无色溶液中加入含向某无色溶液中加入含 Fe 的溶液的溶液2无明显变化，当滴加几滴稀无明显变化，当滴加几滴稀 H2SO4后，混合液出现红色，下列结论中错误的
13、是后，混合液出现红色，下列结论中错误的是( ) AFe 被被 H2SO4氧化成氧化成 Fe B原无色溶液中一定含有原无色溶液中一定含有 SCN CFe 与与 SCN 不能形成红色化合物不能形成红色化合物 D将稀将稀 H2SO4换成新制氯水，混合液也会出现红色换成新制氯水，混合液也会出现红色 223 解析：解析：本题考查本题考查 Fe 向向 Fe 的转化。的转化。向某无色溶液中加入含向某无色溶液中加入含 Fe 的溶液无明显变化，的溶液无明显变化，2232当滴加几滴稀当滴加几滴稀 H2SO4后，混合液出现红色，而由于稀硫酸是非氧化性酸，不能将后，混合液出现红色，而由于稀硫酸是非氧化性酸，不能将 F
14、e 氧氧化，故稀化，故稀 H2SO4的加入是为氧化的加入是为氧化 Fe 提供了所需的酸性环境，即氧化提供了所需的酸性环境，即氧化 Fe 的物质来自于的物质来自于原无色溶液。原无色溶液。A.稀硫酸是非氧化性酸，氧化性很弱，不能将稀硫酸是非氧化性酸，氧化性很弱，不能将 Fe 氧化，故氧化，故 A 错误；错误；B.向向某无色溶液中加入含某无色溶液中加入含 Fe 的溶液无明显变化，的溶液无明显变化，当滴加几滴稀当滴加几滴稀 H2SO4后，混合液出现红色，后，混合液出现红色，说明有说明有 Fe 生成，且原无色溶液中含生成，且原无色溶液中含 KSCN，故，故 B 正确；正确；C.Fe 与与 KSCN 不反
15、应，故不反应，故 C正确；正确；D.由于溶液中含由于溶液中含 KSCN溶液，溶液，故将稀硫酸换成氯水，故将稀硫酸换成氯水，氯水也能将氯水也能将 Fe 氧化为氧化为 Fe ，故溶液也能变红，故故溶液也能变红，故 D 正确。正确。 22223223答案：答案：A 考向考向 2 Fe 、Fe 的检验的检验 【例【例 2】 要证明某溶液中不含要证明某溶液中不含 Fe 而可能含有而可能含有 Fe ，进行如下实验操作时，进行如下实验操作时，最佳顺最佳顺3223序为序为( ) 加入足量氯水加入足量氯水 加入足量酸性加入足量酸性 KMnO4溶液溶液 加入少量加入少量 NH4SCN溶液溶液 A C B D 【解
16、析】【解析】 在该溶液中先加入少量在该溶液中先加入少量 NH4SCN溶液，溶液不变红色，溶液，溶液不变红色，证明无证明无 Fe 存在，存在，3再加入氯水，将再加入氯水，将 Fe 氧化成氧化成 Fe ，溶液变为红色；，溶液变为红色；KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不能用酸性不明显，所以不能用酸性 KMnO4溶液检验。溶液检验。 23【答案】【答案】 C 总结总结提升：提升： (1)Fe 、Fe 检验须知检验须知 检验检验 Fe 时不能先加氯水后加时不能先加氯水后加 KSCN 溶液；当溶液的浓度较稀时，利用观察法或溶液；当溶液的浓度较稀时，利用观察法或22
17、3加加 NaOH 溶液的方法都不宜检验溶液的方法都不宜检验 Fe 和和 Fe 的存在。的存在。 检验检验 Fe 和和 Fe 的混合溶液时，要分两次分别检验的混合溶液时，要分两次分别检验 Fe 和和 Fe ，检验，检验 Fe 时要选时要选择酸性高锰酸钾溶液，检验择酸性高锰酸钾溶液，检验 Fe 时最好选择时最好选择 KSCN溶液。溶液。 23232323 好题冲关好题冲关 2证明某溶液只含有证明某溶液只含有 Fe 而不含有而不含有 Fe 的实验方法是的实验方法是( ) A先滴加氯水，再滴加先滴加氯水，再滴加 KSCN溶液后显红色溶液后显红色 B先滴加先滴加 KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红
18、色溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色 C滴加滴加 NaOH 溶液，先产生白色沉淀，后变为灰绿色，最后呈红褐色溶液，先产生白色沉淀，后变为灰绿色，最后呈红褐色 D只需滴加只需滴加 KSCN溶液溶液 解析：解析：Fe 和和 Fe 检验设计是常考的热点。设计的步骤：先加检验设计是常考的热点。设计的步骤：先加KSCN 溶液，无现象，溶液，无现象，2323可证明溶液中不含可证明溶液中不含 Fe ，然后再滴加氯水，若溶液呈红色，说明溶液中含有，然后再滴加氯水，若溶液呈红色，说明溶液中含有Fe 。 32答案：答案：B 考向考向 3 铁及其化合物的除杂问题铁及其化合物的除杂问题 【例【例 3】 下列除杂的操作
19、不正确的是下列除杂的操作不正确的是 ( ) AMgCl2溶液中混有少量溶液中混有少量 FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤：加入足量镁充分反应后过滤 BFeCl2溶液中混有少量溶液中混有少量 FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤：加入过量铁粉充分反应后过滤 CCuCl2溶液中混有少量溶液中混有少量 FeCl3：加入：加入 NaOH 溶液充分反应后过滤溶液充分反应后过滤 DCuCl2溶液中混有少量溶液中混有少量 FeCl2：先加入：先加入 H2O2将将 Fe 氧化成氧化成 Fe ，再加入，再加入 CuO 充充23分反应后过滤分反应后过滤 【解析】【解析】 FeCl3溶液中存在水解平衡：溶液中存
20、在水解平衡：FeCl33H2OFe(OH)33HCl，加入，加入 Mg与与 H 反应，反应，上述平衡右移，上述平衡右移，使使 Fe 转化成转化成 Fe(OH)3沉淀而除去，沉淀而除去，A 正确；正确；加入过量铁粉，加入过量铁粉，FeCl3与与 Fe 反应生成反应生成 FeCl2而达到除杂的目的，而达到除杂的目的，B 正确；加入正确；加入 NaOH 溶液，溶液，Cu 、Fe23233均转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求，均转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求，C 错误；先用错误；先用 H2O2将将 Fe 氧化成氧化成 Fe ，再利，再利用用 FeCl3的水解，加入的的水解，加入的 CuO 与与 H
21、 反应将反应将 Fe 转化成转化成 Fe(OH)3沉淀而除去，沉淀而除去，D 正确。正确。 3【答案】【答案】 C 好题冲关好题冲关 3Fe 、Fe 、Zn较完全地形成氢氧化物沉淀的较完全地形成氢氧化物沉淀的 pH 分别为分别为 6.7、3.7、4.6。某硫。某硫232酸锌酸性溶液中含有少量酸锌酸性溶液中含有少量 Fe 、Fe 杂质离子，为除去这些离子制得纯净的杂质离子，为除去这些离子制得纯净的 ZnSO4，应，应加入的试剂是加入的试剂是( ) ANaOH 溶液溶液 B氨水氨水 CKMnO4、ZnCO3 DH2O2、ZnO 23 解析：解析：由于由于 Fe 沉淀所需沉淀所需 pH 比比 Zn大
22、，应首先将大，应首先将 Fe 氧化为氧化为 Fe ，然后调节溶液，然后调节溶液2223的的 pH 使使 Zn还不沉淀时还不沉淀时 Fe 已沉淀完全，氧化剂已沉淀完全，氧化剂 H2O2将将 Fe 氧化为氧化为 Fe ，ZnO 能消能消耗溶液中的耗溶液中的 H 且不引入新的杂质离子，故且不引入新的杂质离子，故 D 项符合要求。项符合要求。 2323答案：答案：D 考向考向 4 铁及其化合物的综合应用铁及其化合物的综合应用 【例【例 4】 实验室用含有杂质实验室用含有杂质(FeO、Fe2O3)的废的废 CuO制备胆矾晶体，经历下列过程，制备胆矾晶体，经历下列过程，其中分析错误的是其中分析错误的是(
23、) 已知：已知：Fe 在在 pH5 时已完全沉淀。时已完全沉淀。 A步骤步骤中发生的主要反应为：中发生的主要反应为： H2O22Fe 2H =2Fe 2H2O B步骤步骤利用利用 CuCO3替代替代 CuO 也可调节溶液的也可调节溶液的 pH C步骤步骤中可用氯水、中可用氯水、HNO3等强氧化剂代替等强氧化剂代替 D步骤步骤的操作为向漏斗中加少量蒸馏水至浸没晶体，待水自然流下后，重复操作的操作为向漏斗中加少量蒸馏水至浸没晶体，待水自然流下后，重复操作23323 次次 【解析】【解析】 A 项，步骤项，步骤中，中，H2O2具有氧化性，具有氧化性，Fe 具有还原性，二者会发生氧化具有还原性，二者会
24、发生氧化22还原反应还原反应 H2O22Fe 2H =2Fe 2H2O，正确；，正确；B 项，项，CuCO3与硫酸发生反应生与硫酸发生反应生成成 CuSO4、 CO2和水，和水， 产生的产生的 CO2从溶液中逸出，从溶液中逸出， CuO 与硫酸发生反应生成与硫酸发生反应生成 CuSO4和水，和水，这两者最终都使溶液的这两者最终都使溶液的 pH 增大，增大，而溶液的成分不变，而溶液的成分不变，因此利用因此利用 CuCO3替代替代 CuO 可调节可调节溶液的溶液的 pH，不影响实验结果，正确；，不影响实验结果，正确； C 项，氯水、项，氯水、HNO3也可以氧化也可以氧化 Fe 生成生成 Fe ，但
25、，但是会混入是会混入 Cl 和和 NO3，错误；，错误；D 项，洗涤时，向漏斗中加少量蒸馏水至浸没晶体，待水自项，洗涤时，向漏斗中加少量蒸馏水至浸没晶体，待水自然流下后，重复操作然流下后，重复操作 23 次，正确。次，正确。 323【答案】【答案】 C 好题冲关好题冲关 4如图是物质间发生化学反应时颜色的变化情况，下列选项中正确的是如图是物质间发生化学反应时颜色的变化情况，下列选项中正确的是 ( ) 解析：解析： 硫酸铁溶液与硫酸铁溶液与 Ba(OH)2溶液反应生成溶液反应生成 BaSO4白色沉淀和白色沉淀和 Fe(OH)3红褐色沉淀，红褐色沉淀，A 项错误；硫酸铁溶液与项错误；硫酸铁溶液与
26、FeO不反应，且不反应，且 FeO难溶于水，难溶于水，B项错误；物质间发生化学反项错误；物质间发生化学反应时颜色的变化情况符合图示，应时颜色的变化情况符合图示，C 项正确；硫酸铁溶液与项正确；硫酸铁溶液与 MgCl2溶液不反应，溶液不反应，D 项错误。项错误。 答案：答案：C 5为了证明化学反应有一定的限度，进行了如下探究活动：为了证明化学反应有一定的限度，进行了如下探究活动： 探究活动一：取探究活动一：取 5 mL 0.1 molL1的的 KI 溶液于试管，滴加溶液于试管，滴加 0.1 mol L的的 FeCl3溶液溶液156 滴，振荡；滴，振荡； 探究活动二：在上述试管中加入探究活动二：在
27、上述试管中加入 2 mL CCl4，充分振荡、静置；，充分振荡、静置； 探究活动三：取上述静置分层后的上层水溶液于试管，滴加探究活动三：取上述静置分层后的上层水溶液于试管，滴加 0.1 mol L的的 KSCN溶溶液液 56滴，振荡。滴，振荡。 (1)写出探究活动一中反应的离子方程式写出探究活动一中反应的离子方程式_。 1 (2)探究活动二的实验现象为探究活动二的实验现象为_ 。 a溶液分层，上层呈紫色溶液分层，上层呈紫色 b溶液分层，下层呈紫色溶液分层，下层呈紫色 c溶液分层，均为无色溶液分层，均为无色 (3)在在 探探 究究 活活 动动 三三 中中 ， 可可 以以 证证 明明 该该 化化
28、学学 反反 应应 有有 一一 定定 的的 限限 度度 的的 实实 验验 现现 象象 是是_。 解析：解析：(1)KI 和和 FeCl3发生氧化还原反应生成发生氧化还原反应生成 KCl、I2、FeCl2，反应的离子方程式为，反应的离子方程式为32Fe 2I2Fe I2。 2(2)碘溶于水呈棕黄色，碘溶于水呈棕黄色，CCl4能萃取水中的碘，液体呈紫色，由于能萃取水中的碘，液体呈紫色，由于CCl4的密度比水大的密度比水大而且难溶于水，所以碘的四氯化碳溶液在下层，则实验现象为溶液分层，下层呈紫色，而且难溶于水，所以碘的四氯化碳溶液在下层，则实验现象为溶液分层，下层呈紫色， b正确。正确。 (3)取上述静置分层后的上层水溶液于试管中，滴加取上述静置分层后的上层水溶液于试管中，滴加 0.1 mol L31 的的 KSCN溶液溶液 56滴，滴，Fe 可与可与 KSCN反应显红色，若溶液变红色，说明溶液中有铁离反应显红色，若溶液变红色，说明溶液中有铁离子存在，则说明铁离子没有完全反应，即该化学反应有一定的限度。子存在，则说明铁离子没有完全反应，即该化学反应有一定的限度。 答案：答案：(1)2Fe 2I32Fe I2 2(2)b (3)溶液变红色溶液变红色
