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专题9
专题知识体系构建与核心素养提升
知识体系构建
核心素养提升
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知识体系构建
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核心素养提升
通过本专题的学习，结合真实情境中的应用实例和通过实验探究，知道铁及其重要化合物的主要性质，了解它们在生产、生活中的应用。能从物质分类、化合价的角度归纳铁、铁盐、亚铁盐的相互转化关系。
能依据金属及其化合物的性质提出物质间的转化思路；能从多个方面对可能的转化路径进行优选；能运用变量控制方法设计转化的实验方案，根据实验现象进行推理。
能联系合金的组成解释合金性质，认识合金对人类社会的贡献，能用简单实验控制反应的条件，制备Fe(OH)2，能设计简单实验检验Fe2＋、Fe3＋。
(2021·河北，1)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是
A.钢是以铁为主的含碳合金
B.钢的含碳量越高，硬度和脆性越大
C.生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高
D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3
例1
√
钢是含碳量低的铁合金，故A正确；
钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增加而增大，故B正确；
由题意可知，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢，说明生铁的熔点低于熟铁，故C错误；
赤铁矿的主要成分是Fe2O3，可用于冶炼铁，故D正确。
选项 实验操作 实验现象 离子反应 实验结论
A 在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水 浅绿色溶液变成棕黄色溶液 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ Fe2＋具有氧化性
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===Fe＋Zn2＋ Fe2＋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 Fe3＋＋Fe===2Fe2＋ 铁单质具有还原性
D 在氯化铁溶液中加入铜粉 棕黄色溶液变成蓝色溶液 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ Fe3＋具有还原性
为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性，某同学设计如下实验方案，其中符合实验要求且正确的是
例2
√
Fe2＋具有还原性，在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水，Fe2＋被氯水氧化生成Fe3＋，溶液由浅绿色变成棕黄色，故A错误；
Fe2＋具有氧化性，Zn具有还原性，在氯化亚铁溶液中加入锌片，Zn与Fe2＋发生置换反应生成Fe和无色的Zn2＋，溶液由浅绿色变成无色，故B正确；
氯化铁溶液与铁粉反应生成氯化亚铁，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，故C错误；
氯化铁溶液与铜粉反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应前氯化铁溶液为棕黄色，反应后氯化亚铁溶液为浅绿色，氯化铜溶液为淡蓝色，氯化亚铁和氯化铜的混合溶液为蓝绿色，说明Fe3＋具有氧化性，故D错误。
(2021·广东，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b
B.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
例3
√
Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成
Fe(Ⅱ)的盐类物质，如Fe＋2FeCl3===
3FeCl2，故不选A；
Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态，既有还原
性又有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，故不选B；
Fe(Ⅲ)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体的操作为向沸水中逐滴加入饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，故选C；
实验序号 试剂及操作 现象
Ⅰ 现象a：先生成白色沉淀，最终转变为红褐色沉淀
现象b：……
Ⅱ 现象c：溶液略呈黄色
现象d：溶液呈血红色
实验小组研究二价铁的氧化反应，设计如下实验。
例4
(1)实验所用的Fe(NO3)2溶液由Fe(NO3)3溶液和足量铁粉反应制得，离子方程式是____________________。
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
Fe3＋与Fe发生氧化还原反应生成Fe2＋，离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
(2)实验Ⅰ中白色沉淀转变为红褐色沉淀的化学方程式是____________
_____________________。
O2＋2H2O===4Fe(OH)3
实验Ⅰ中Fe(NO3)2与氢氧化钠反应生成Fe(OH)2白色沉淀，迅速被空气中的氧气氧化，逐步变为灰绿色，最终变为红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
4Fe(OH)2＋
(3)现象b是______________________________。
红褐色沉淀溶解，溶液呈棕黄色
Fe(NO3)2与氢氧化钠反应生成Fe(OH)2白色沉淀，被氧化变为红褐色沉淀Fe(OH)3，加入H2SO4溶液后发生酸碱中和反应，红褐色沉淀溶解，溶液变为棕黄色。
(4)实验小组对实验Ⅱ中何种物质氧化Fe2＋进行研究，提出两种假设：
ⅰ.酸性条件下，O2氧化了Fe2＋；
ⅱ.酸性条件下，_______________。
①将假设ⅱ补充完整。
②设计实验，证实假设ⅰ不是实验Ⅱ中氧化Fe2＋的主要原因。将实验方案和现象补充完整。
步骤1：向1.0 mL__________________溶液中滴加1.5 mL 1.0 mol·L－1 H2SO4溶液；
步骤2：向上述所得溶液中滴加KSCN溶液，观察到________________。
③向步骤2所得溶液中滴加NaOH溶液至pH约为5，检测到有Fe3＋产生。
根据控制变量法可知，要证明氧化剂为氧气，需要排除硝酸根离子的干扰，因此，可以改为向1.0 mL 0.1 mol·L－1 FeSO4溶液中滴加1.5 mL 1.0 mol·L－1 H2SO4溶液。
0.1 mol·L－1 FeSO4
溶液无明显变化
(5)综合上述实验，说明二价铁的氧化反应与______________________
_______________________因素有关。
根据实验的过程和实验现象可知，二价铁的氧化反应与溶液的酸碱性、氧化剂种类及二价铁的存在形式等因素有关。
类及二价铁的存在形式等
溶液酸碱性、氧化剂种
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本课结束专题知识体系构建与核心素养提升
通过本专题的学习，结合真实情境中的应用实例和通过实验探究，知道铁及其重要化合物的主要性质，了解它们在生产、生活中的应用。能从物质分类、化合价的角度归纳铁、铁盐、亚铁盐的相互转化关系。
能依据金属及其化合物的性质提出物质间的转化思路；能从多个方面对可能的转化路径进行优选；能运用变量控制方法设计转化的实验方案，根据实验现象进行推理。
能联系合金的组成解释合金性质，认识合金对人类社会的贡献，能用简单实验控制反应的条件，制备Fe(OH)2，能设计简单实验检验Fe2＋、Fe3＋。
例1　(2021·河北，1)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是(　　)
A．钢是以铁为主的含碳合金
B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大
C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高
D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3
例2　为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性，某同学设计如下实验方案，其中符合实验要求且正确的是(　　)
选项 实验操作 实验现象 离子反应 实验结论
A 在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水 浅绿色溶液变成棕黄色溶液 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ Fe2＋具有氧化性
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===Fe＋Zn2＋ Fe2＋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 Fe3＋＋Fe===2Fe2＋ 铁单质具有还原性
D 在氯化铁溶液中加入铜粉 棕黄色溶液变成蓝色溶液 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ Fe3＋具有还原性
例3　(2021·广东，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b
B．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
例4　实验小组研究二价铁的氧化反应，设计如下实验。
实验序号 试剂及操作 现象
Ⅰ 现象a：先生成白色沉淀，最终转变为红褐色沉淀 现象b：……
Ⅱ 现象c：溶液略呈黄色 现象d：溶液呈血红色
(1)实验所用的Fe(NO3)2溶液由Fe(NO3)3溶液和足量铁粉反应制得，离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验Ⅰ中白色沉淀转变为红褐色沉淀的化学方程式是________________________。
(3)现象b是______________________________________。
(4)实验小组对实验Ⅱ中何种物质氧化Fe2＋进行研究，提出两种假设：
ⅰ.酸性条件下，O2氧化了Fe2＋；
ⅱ.酸性条件下，____________________________________________。
①将假设ⅱ补充完整。
②设计实验，证实假设ⅰ不是实验Ⅱ中氧化Fe2＋的主要原因。将实验方案和现象补充完整。
步骤1：向1.0 mL________溶液中滴加1.5 mL 1.0 mol·L－1 H2SO4溶液；
步骤2：向上述所得溶液中滴加KSCN溶液，观察到________________________。
③向步骤2所得溶液中滴加NaOH溶液至pH约为5，检测到有Fe3＋产生。
(5)综合上述实验，说明二价铁的氧化反应与______________________________因素有关。专题知识体系构建与核心素养提升
通过本专题的学习，结合真实情境中的应用实例和通过实验探究，知道铁及其重要化合物的主要性质，了解它们在生产、生活中的应用。能从物质分类、化合价的角度归纳铁、铁盐、亚铁盐的相互转化关系。
能依据金属及其化合物的性质提出物质间的转化思路；能从多个方面对可能的转化路径进行优选；能运用变量控制方法设计转化的实验方案，根据实验现象进行推理。
能联系合金的组成解释合金性质，认识合金对人类社会的贡献，能用简单实验控制反应的条件，制备Fe(OH)2，能设计简单实验检验Fe2＋、Fe3＋。
例1　(2021·河北，1)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是(　　)
A．钢是以铁为主的含碳合金
B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大
C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高
D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3
答案　C
解析　钢是含碳量低的铁合金，故A正确；钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增加而增大，故B正确；由题意可知，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢，说明生铁的熔点低于熟铁，故C错误；赤铁矿的主要成分是Fe2O3，可用于冶炼铁，故D正确。
例2　为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性，某同学设计如下实验方案，其中符合实验要求且正确的是(　　)
选项 实验操作 实验现象 离子反应 实验结论
A 在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水 浅绿色溶液变成棕黄色溶液 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ Fe2＋具有氧化性
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===Fe＋Zn2＋ Fe2＋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 Fe3＋＋Fe===2Fe2＋ 铁单质具有还原性
D 在氯化铁溶液中加入铜粉 棕黄色溶液变成蓝色溶液 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ Fe3＋具有还原性
答案　B
解析　Fe2＋具有还原性，在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水，Fe2＋被氯水氧化生成Fe3＋，溶液由浅绿色变成棕黄色，故A错误；Fe2＋具有氧化性，Zn具有还原性，在氯化亚铁溶液中加入锌片，Zn与Fe2＋发生置换反应生成Fe和无色的Zn2＋，溶液由浅绿色变成无色，故B正确；氯化铁溶液与铁粉反应生成氯化亚铁，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，故C错误；氯化铁溶液与铜粉反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应前氯化铁溶液为棕黄色，反应后氯化亚铁溶液为浅绿色，氯化铜溶液为淡蓝色，氯化亚铁和氯化铜的混合溶液为蓝绿色，说明Fe3＋具有氧化性，故D错误。
例3　(2021·广东，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b
B．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
答案　C
解析　Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质，如Fe＋2FeCl3===3FeCl2，故不选A；Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态，既有还原性又有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，故不选B；Fe(Ⅲ)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体的操作为向沸水中逐滴加入饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，故选C；b→c→d→e→b的转化如FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3FeCl2，故不选D。
例4　实验小组研究二价铁的氧化反应，设计如下实验。
实验序号 试剂及操作 现象
Ⅰ 现象a：先生成白色沉淀，最终转变为红褐色沉淀 现象b：……
Ⅱ 现象c：溶液略呈黄色 现象d：溶液呈血红色
(1)实验所用的Fe(NO3)2溶液由Fe(NO3)3溶液和足量铁粉反应制得，离子方程式是__________
___________________________________________________________________________。
(2)实验Ⅰ中白色沉淀转变为红褐色沉淀的化学方程式是_________________________。
(3)现象b是_____________________________________________。
(4)实验小组对实验Ⅱ中何种物质氧化Fe2＋进行研究，提出两种假设：
ⅰ.酸性条件下，O2氧化了Fe2＋；
ⅱ.酸性条件下，____________________________________________________。
①将假设ⅱ补充完整。
②设计实验，证实假设ⅰ不是实验Ⅱ中氧化Fe2＋的主要原因。将实验方案和现象补充完整。
步骤1：向1.0 mL________溶液中滴加1.5 mL 1.0 mol·L－1 H2SO4溶液；
步骤2：向上述所得溶液中滴加KSCN溶液，观察到________________________。
③向步骤2所得溶液中滴加NaOH溶液至pH约为5，检测到有Fe3＋产生。
(5)综合上述实验，说明二价铁的氧化反应与______因素有关。
答案　(1)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋　(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3　(3)红褐色沉淀溶解，溶液呈棕黄色　(4)①NO氧化了Fe2＋　②0.1 mol·L－1 FeSO4　溶液无明显变化　(5)溶液酸碱性、氧化剂种类及二价铁的存在形式等
解析　(1)Fe3＋与Fe发生氧化还原反应生成Fe2＋，离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
(2)实验Ⅰ中Fe(NO3)2与氢氧化钠反应生成Fe(OH)2白色沉淀，迅速被空气中的氧气氧化，逐步变为灰绿色，最终变为红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(3)Fe(NO3)2与氢氧化钠反应生成Fe(OH)2白色沉淀，被氧化变为红褐色沉淀Fe(OH)3，加入H2SO4溶液后发生酸碱中和反应，红褐色沉淀溶解，溶液变为棕黄色。
(4)①在酸性条件下，NO具有氧化性，可将Fe2＋氧化，因此假设ⅱ为酸性条件下，NO氧化了Fe2＋。
②根据控制变量法可知，要证明氧化剂为氧气，需要排除硝酸根离子的干扰，因此，可以改为向1.0 mL 0.1 mol·L－1 FeSO4溶液中滴加1.5 mL 1.0 mol·L－1 H2SO4溶液。
(5)根据实验的过程和实验现象可知，二价铁的氧化反应与溶液的酸碱性、氧化剂种类及二价铁的存在形式等因素有关。

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