第11講鐵鹽和亞鐵鹽含鐵物質(zhì)的轉(zhuǎn)化【課標(biāo)指引】

1.結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究,了解鐵鹽和亞鐵鹽的主要性質(zhì),了解這些物質(zhì)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。2.結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)金屬及其化合物的多樣性,了解通過(guò)化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)的性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化,認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的重要價(jià)值。考點(diǎn)一鐵鹽和亞鐵鹽考點(diǎn)二含鐵物質(zhì)的轉(zhuǎn)化目錄索引

素養(yǎng)發(fā)展進(jìn)階考點(diǎn)一鐵鹽和亞鐵鹽必備知識(shí)?梳理鐵鹽和亞鐵鹽(1)鐵鹽棕黃

2Fe3++Cu══Cu2++2Fe2+2Fe3++2I-══2Fe2++I2紅

(2)亞鐵鹽

淺綠

2Fe2++Cl2══2Fe3++2Cl-Zn+Fe2+══Fe+Zn2+(3)具體應(yīng)用

氧化

水解

水解

HCl紅褐色

【應(yīng)用示例】在CuCl2、FeCl3的混合溶液中加入一定量鐵粉和銅粉的混合物。(1)從氧化還原角度分析,氧化性:CuCl2________(填“>”或“<”,下同)FeCl3,還原性:Fe________Cu。

(2)若金屬全部溶解,則溶液中一定存在的金屬陽(yáng)離子有_______________,可能存在的金屬陽(yáng)離子有________。

(3)若剩余固體中有鐵和銅,則溶液中一定存在的金屬陽(yáng)離子有________,一定不存在的金屬陽(yáng)離子有_____________。

<>Fe2+、Cu2+Fe3+Fe2+Fe3+、Cu2+關(guān)鍵能力?提升考向1鐵鹽和亞鐵鹽的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化例1(教材改編題)欲探究鐵及其化合物的還原性或氧化性,可供選用的試劑有:鐵粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、酸性KMnO4溶液、鋅片。下列說(shuō)法中不正確的是(

)A.在FeCl2溶液中加入鋅片,溶液由淺綠色變?yōu)闊o(wú)色:Zn+Fe2+═Zn2++FeB.在FeCl3溶液中加入足量鐵粉,溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色,體現(xiàn)Fe3+的氧化性C.在酸性KMnO4溶液中滴加足量FeCl2溶液,溶液的紫紅色逐漸褪去,體現(xiàn)Fe2+的還原性D.在FeCl2溶液中滴加氯水,溶液由淺綠色變?yōu)樽攸S色:2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl-C解析

由于還原性:Zn>Fe,向FeCl2溶液中加入鋅片,鋅置換出鐵,溶液由淺綠色變?yōu)闊o(wú)色,A正確;在FeCl3溶液中加入足量鐵粉,發(fā)生反應(yīng)2FeCl3+Fe═3FeCl2,溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色,體現(xiàn)Fe3+的氧化性,B正確;在酸性KMnO4溶液中滴加足量FeCl2溶液,溶液的紫紅色逐漸褪去,由于Fe2+、Cl-均能將

還原為Mn2+而使溶液褪色,故不能說(shuō)明Fe2+具有還原性,C錯(cuò)誤;在FeCl2溶液中滴加氯水,Cl2將FeCl2氧化生成FeCl3,溶液由淺綠色變?yōu)樽攸S色,D正確。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1]

硫酸亞鐵的用途廣泛,可以制備如圖所示物質(zhì),下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.Fe4(OH)2(SO4)5屬于堿式鹽,可用作凈水劑

C.可用稀硫酸和K3[Fe(CN)6]溶液檢驗(yàn)鐵紅中是否含有FeCO3D.“冷卻結(jié)晶”后的操作是過(guò)濾,“煅燒”操作的主要儀器有酒精燈、坩堝、玻璃棒B考向2Fe2+和Fe3+的檢驗(yàn)原理及方法例2(教材改編題)某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)為了檢驗(yàn)?zāi)矲eCl3溶液中是否含有FeCl2,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案,其中最合理的是(

)A.加入適量銅粉,觀察溶液是否變藍(lán)B.先滴加氯水,再滴加KSCN溶液,觀察溶液是否變紅C.滴加酸性KMnO4溶液,觀察溶液是否褪色D.滴加K3[Fe(CN)6]溶液,觀察是否生成藍(lán)色沉淀D解析

加入適量銅粉無(wú)法檢驗(yàn)FeCl2,A錯(cuò)誤;先滴加氯水,Cl2可將FeCl2氧化生成FeCl3,不能判斷是否含有FeCl2,B錯(cuò)誤;Fe2+、Cl-都能被酸性KMnO4溶液氧化,不能判斷是否含有FeCl2,C錯(cuò)誤;若FeCl3溶液中含有FeCl2,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀KFe[Fe(CN)6],實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最明顯,該方案最合理,D正確。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2]

為探究某食品包裝袋內(nèi)一小包脫氧劑中的還原鐵粉是否變質(zhì),分別取少量樣品溶于鹽酸,再進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn),其結(jié)論正確的是(

)A.滴加KSCN溶液,溶液變紅,說(shuō)明鐵粉變質(zhì)B.滴加KSCN溶液,溶液未變紅,說(shuō)明鐵粉未變質(zhì)C.依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液變紅,說(shuō)明鐵粉全部變質(zhì)D.滴加KSCN溶液,溶液未變紅,再滴加氯水,溶液變紅,說(shuō)明鐵粉全部變質(zhì)A解析

取少量樣品溶于鹽酸,滴加KSCN溶液,溶液變紅,則含有Fe3+,說(shuō)明鐵粉變質(zhì),A正確;滴加KSCN溶液,溶液未變紅,則不含F(xiàn)e3+,但還原鐵粉有可能被氧化為Fe2+,B錯(cuò)誤;依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液變紅,不能判斷鐵粉是否變質(zhì),C錯(cuò)誤;滴加KSCN溶液,溶液未變紅,再滴加氯水,溶液變紅,說(shuō)明溶液中含有Fe2+,但不能說(shuō)明鐵粉全部變質(zhì),D錯(cuò)誤。考點(diǎn)二含鐵物質(zhì)的轉(zhuǎn)化必備知識(shí)?梳理情境思考某興趣小組用油性筆在一小塊覆銅板上寫上“化學(xué)”,然后浸入盛有FeCl3溶液的小燒杯中,過(guò)一段時(shí)間后,取出覆銅板,用水洗凈并晾干(如圖)。(1)上述實(shí)驗(yàn)的原理是_______________________(用離子方程式表示)。

(2)該實(shí)驗(yàn)利用了FeCl3的________性,據(jù)此________(填“能”或“不能”)比較鐵和銅的活潑性。

(3)為使使用后的“腐蝕液”能得到充分利用,應(yīng)先加入足量________(填試劑名稱,下同),充分反應(yīng)后,過(guò)濾,再向?yàn)V液中加入足量________即可。

2Fe3++Cu══2Fe2++Cu2+氧化

不能

鐵粉

氯水

1.基于“價(jià)—類”二維圖理解含鐵物質(zhì)的轉(zhuǎn)化從物質(zhì)類別和鐵元素化合價(jià)兩個(gè)維度總結(jié)、歸納鐵及其重要化合物的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化關(guān)系是掌握該部分內(nèi)容的重要方法之一。2.分析鐵元素“價(jià)—類”二維圖的3個(gè)角度(1)橫向轉(zhuǎn)化體現(xiàn)了鐵元素同種價(jià)態(tài)不同類別物質(zhì)(氧化物、堿、鹽)之間的轉(zhuǎn)化。①堿性氧化物(FeO、Fe2O3)都能與酸(H+)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為鹽(亞鐵鹽、鐵鹽);②鹽(Fe2+、Fe3+)與堿(OH-)反應(yīng)生成相應(yīng)的堿[Fe(OH)2、Fe(OH)3];③難溶性堿受熱分解一般生成對(duì)應(yīng)的氧化物,如Fe(OH)3分解生成Fe2O3。(2)縱向轉(zhuǎn)化體現(xiàn)鐵元素不同價(jià)態(tài)同種類別物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化,主要體現(xiàn)物質(zhì)的氧化性或還原性。(3)斜向轉(zhuǎn)化體現(xiàn)鐵元素不同價(jià)態(tài)、不同類別物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化,主要體現(xiàn)物質(zhì)的氧化性和還原性。關(guān)鍵能力?提升考向1鐵元素的“價(jià)—類”二維圖及應(yīng)用例1(2023·廣東梅州三模)價(jià)—類二維圖和實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)元素及其化合物的重要方法。鐵及其化合物的價(jià)—類二維圖如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(

)BA.高溫時(shí),a與水蒸氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為cB.若f、g都是鹽酸鹽,則這兩種物質(zhì)均可通過(guò)化合反應(yīng)獲得C.d可與足量的HI溶液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)得到gD.若b和c的混合物中n(Fe)∶n(O)=5∶6,則b和c的質(zhì)量比為20∶27解析

根據(jù)鐵元素的化合價(jià)以及物質(zhì)種類可知,a為鐵單質(zhì),b為FeO,c為Fe2O3,d為Fe(OH)3,e為Fe(OH)2,f為亞鐵鹽,g為鐵鹽,h為高鐵酸鹽。a為Fe,高溫時(shí)Fe與水蒸氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe3O4,A項(xiàng)錯(cuò)誤;f、g分別為FeCl2、FeCl3,兩者均可通過(guò)化合反應(yīng)獲得,即Fe+2FeCl3═3FeCl2、2FeCl2+Cl2═2FeCl3,B項(xiàng)正確;d為氫氧化鐵,Fe(OH)3中的+3價(jià)鐵具有氧化性,HI具有還原性,兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞鐵鹽,得不到鐵鹽,C項(xiàng)錯(cuò)誤;b和c分別為FeO和Fe2O3,設(shè)FeO的物質(zhì)的量為x

mol,Fe2O3的物質(zhì)的量為y

mol,則有(x+2y)∶(x+3y)=5∶6,解得x∶y=3∶1,則FeO和Fe2O3的質(zhì)量比為(3×72)∶(1×160)=27∶20,D項(xiàng)錯(cuò)誤。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1]

如圖為鐵元素的“價(jià)—類”二維圖,下列說(shuō)法正確的是(

)A.鐵在高溫下與水蒸氣反應(yīng)能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化①B.FeO是一種紅棕色粉末,不穩(wěn)定,在空氣中受熱,迅速發(fā)生轉(zhuǎn)化②C.由圖可預(yù)測(cè),高鐵酸鹽()具有強(qiáng)還原性D.加熱Fe(OH)3發(fā)生轉(zhuǎn)化⑥,加鹽酸溶解可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化③D解析

鐵在高溫下與水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣,不能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化①,A錯(cuò)誤;FeO為黑色固體,在空氣中受熱轉(zhuǎn)化為Fe3O4,B錯(cuò)誤;高鐵酸鹽中鐵元素顯+6價(jià),處于高價(jià)態(tài),具有強(qiáng)氧化性,C錯(cuò)誤;加熱Fe(OH)3發(fā)生分解反應(yīng)生成氧化鐵和水,可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化⑥;加鹽酸,鹽酸和氫氧化鐵反應(yīng)生成氯化鐵和水,可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化③,D正確。考向2含鐵化合物制備的流程“微設(shè)計(jì)”例2(2023·廣東廣州檢測(cè))從某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工業(yè)廢液中回收銅并制備氯化鐵晶體(FeCl3·6H2O)的流程如下。下列說(shuō)法不正確的是(

)A.用酸性KMnO4溶液可檢驗(yàn)溶液W中是否含有Fe2+B.試劑a是鐵、試劑b是稀鹽酸C.操作Ⅰ、操作Ⅱ均需用到漏斗,操作Ⅲ需用蒸發(fā)皿D.試劑c是氯氣,在該流程中做氧化劑A解析

從某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工業(yè)廢液中回收銅,工業(yè)廢液中加入試劑a為過(guò)量的鐵,操作為過(guò)濾,得到濾渣Y為Fe、Cu,濾液X為氯化亞鐵溶液,濾渣Y中加入試劑b為稀鹽酸,溶解過(guò)量的鐵生成氯化亞鐵溶液,銅不溶,過(guò)濾得到銅和濾液Z為氯化亞鐵溶液,濾液Z和X合并通入氯氣,氧化氯化亞鐵為氯化鐵,溶液W蒸發(fā)結(jié)晶,過(guò)濾、洗滌、干燥得到氯化鐵晶體。亞鐵離子、氯離子都可以被高錳酸鉀溶液氧化,用酸性KMnO4溶液不能檢驗(yàn)溶液W中是否含有Fe2+,A錯(cuò)誤;由最終得到FeCl3及其流程圖可知,a是鐵、b為稀鹽酸,B正確;操作Ⅰ、Ⅱ是過(guò)濾,需用漏斗,操作Ⅲ是蒸發(fā)結(jié)晶,需用蒸發(fā)皿,C正確;c為氯氣,氧化亞鐵離子為鐵離子的反應(yīng)為2Fe2++Cl2═2Cl-+2Fe3+,D正確。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2]

以赤鐵礦(主要成分為Fe2O3,含少量Al2O3)為原料制備無(wú)水FeCl2的工藝流程如下。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.“試劑1”可以是NaOH溶液B.鑒別“溶液2”中金屬陽(yáng)離子可用KSCN溶液C.“反應(yīng)3”為化合反應(yīng)D.將“溶液3”蒸干可制得無(wú)水FeCl2D解析

“試劑1”可以是NaOH溶液,加入試劑的目的是將Al2O3溶解轉(zhuǎn)化為Na[Al(OH)4],從而除去雜質(zhì),A正確;“溶液2”為FeCl3溶液,鑒別溶液中的Fe3+應(yīng)選擇KSCN溶液,B正確;“反應(yīng)3”為FeCl3溶液與Fe發(fā)生化合反應(yīng)生成FeCl2,C正確;FeCl2中Fe2+具有還原性且易發(fā)生水解,若直接將溶液蒸干無(wú)法制得無(wú)水FeCl2,應(yīng)隔絕空氣,在HCl氣流中蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥得到無(wú)水FeCl2,D錯(cuò)誤。素養(yǎng)發(fā)展進(jìn)階進(jìn)階1練易錯(cuò)·避陷阱1.(2023·廣東汕頭二模)鐵及其化合物在生活中應(yīng)用廣泛,下列有關(guān)離子方程式書寫正確的是(

)A.將鐵片投入稀硝酸中:Fe+2H+═Fe2++H2↑B.向FeCl3溶液中通入少量H2S:2Fe3++H2S═2Fe2++2H++S↓C.用鐵氰化鉀溶液檢驗(yàn)Fe2+:Fe2++K3[Fe(CN)6]═KFe[Fe(CN)6]↓+2K+D.往Fe2(SO4)3溶液中加入過(guò)量Zn粉:2Fe3++Zn═2Fe2++Zn2+B解析

鐵片與稀硝酸反應(yīng)生成一氧化氮,不生成氫氣,A錯(cuò)誤;Fe3+具有較強(qiáng)的氧化性,可將H2S氧化為硫單質(zhì),離子方程式為2Fe3++H2S═2Fe2++2H++S↓,B正確;鐵氰化鉀溶于水可拆為離子的形式,離子方程式為Fe2++[Fe(CN)6]3-+K+═KFe[Fe(CN)6]↓,C錯(cuò)誤;過(guò)量Zn將Fe3+還原為鐵單質(zhì),離子方程式為2Fe3++3Zn═2Fe+3Zn2+,D錯(cuò)誤。2.根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象所得到的結(jié)論不正確的是(

)選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象結(jié)論A向沸水中滴加少量飽和FeCl3溶液,得到紅褐色液體,用激光筆照射可觀察到光亮的“通路”所得紅褐色液體是膠體B向FeCl3溶液中滴加KI溶液,再滴加淀粉溶液,溶液顯藍(lán)色氧化性:Fe3+>I2C向FeCl3溶液中滴加幾滴KSCN溶液,溶液顯紅色,再加入少量鐵粉,溶液紅色褪去還原性:Fe>Fe2+D向FeSO4溶液中通入氯氣,再滴加幾滴KSCN溶液,溶液顯紅色Fe2+被完全氧化為Fe3+D解析

向FeCl3溶液中滴加KI溶液,發(fā)生反應(yīng)2Fe3++2I-═2Fe2++I2,再滴加淀粉溶液,溶液顯藍(lán)色,則氧化性:Fe3+>I2,B正確;向FeCl3溶液中滴加幾滴KSCN溶液,溶液顯紅色,再加入少量鐵粉,發(fā)生反應(yīng):2Fe3++Fe═3Fe2+,溶液紅色褪去,則還原性:Fe>Fe2+,C正確;向FeSO4溶液中通入氯氣,再滴加幾滴KSCN溶液,溶液顯紅色,證明Fe2+被氧化為Fe3+,不能判斷是否被完全氧化,D錯(cuò)誤。進(jìn)階2練熱點(diǎn)·提素能3.(2023·廣東韶關(guān)期末)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種環(huán)保、高效、多功能的水處理劑。在水處理過(guò)程中,高鐵酸鉀轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3膠體。制備高鐵酸鉀流程如圖所示:下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.用FeCl2溶液吸收反應(yīng)Ⅰ中尾氣所得產(chǎn)物可再利用B.可利用丁達(dá)爾效應(yīng)檢驗(yàn)K2FeO4處理飲用水時(shí)有無(wú)Fe(OH)3膠體形成C.反應(yīng)Ⅱ中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶3D.溶解度大小:K2FeO4<Na2FeO4C解析

反應(yīng)Ⅰ是鐵屑與氯氣反應(yīng)生成FeCl3,尾氣是未反應(yīng)完的氯氣,反應(yīng)Ⅱ是NaClO溶液和NaOH溶液加入FeCl3中,反應(yīng)生成Na2FeO4和NaCl,向Na2FeO4中加入飽和KOH溶液,得到粗K2FeO4晶體。反應(yīng)Ⅰ中的尾氣是氯氣,用FeCl2溶液吸收尾氣氯氣,所得產(chǎn)物是FeCl3,可進(jìn)入反應(yīng)Ⅱ中再利用,A正確;在水處理過(guò)程中,高鐵酸鉀轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3膠體,膠體能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng),則可利用丁達(dá)爾效應(yīng)檢驗(yàn)K2FeO4處理飲用水時(shí)有無(wú)Fe(OH)3膠體形成,B正確;反應(yīng)Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3ClO-+2Fe3++10OH-═3Cl-+2+5H2O,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3∶2,C錯(cuò)誤;根據(jù)最后一步工藝流程可知,K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4,D正確。4.(2023·廣東深圳期末)部分含鐵物質(zhì)的分類與相應(yīng)化合價(jià)關(guān)系如圖所示。下列推斷不合理的是(

)DA.通過(guò)化合反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)均能直接得到dB.a→f→g→d的每步轉(zhuǎn)化均可一步實(shí)現(xiàn)C.h具有強(qiáng)氧化性,在日常生活中可用于生活用水的消毒與凈化D.c溶于氫碘酸的離子方程式為Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O解析

如圖,根據(jù)含鐵化合物的價(jià)態(tài)可知,a為鐵單質(zhì),b為FeO,c為Fe2O3,d為Fe(OH)3,e為Fe(OH)2,f為氯化亞鐵等,g為氯化鐵等,h為高鐵酸鹽。得到Fe(OH)3的方法有Fe2(SO4)3+6NaOH═2Fe(OH)3↓+3Na2SO4或4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3,即通過(guò)化合反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)均能直接得到氫氧化鐵,A正確;a→f:2H++Fe═Fe2++H2↑,f→g:Cl2+2Fe2+═2Fe3++2Cl-,g→d:Fe3++3OH-═Fe(OH)3↓,故能實(shí)現(xiàn)a→f→g→d的轉(zhuǎn)化關(guān)系,B正確;高鐵酸鹽具有強(qiáng)氧化性,在日常生活中可用于生活用水的消毒與凈化,C正確;氧化鐵與HI反應(yīng)時(shí),三價(jià)鐵能將碘離子氧化,其反應(yīng)的離子方程式為Fe2O3+6H++2I-═2Fe2++I2+3H2O