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第二单元　探究铁及其化合物的转化
1. 了解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。
2. 能根据铁及其化合物的性质提出转化的思路，能从多方面对可能的转化路径进行优选。
3. 能运用控制变量的方法设计实验方案。
阅读教材，了解为什么要探索金属及其化合物之间的转化规律？设计物质转化时一般按什么思路？
1. 下面三种途径可生成氯化铁，分别分析三种路径的原理和方法。
Fe―→FeCl3　　　　　　(1)
Fe―→FeCl2―→FeCl3 (2)
Fe―→Fe2O3―→FeCl3 (3)
2. 物质制备反应路径的选择依据是什么？
1. 在实验室中，可从与Fe3+有关的多种反应中选择合适的反应，以检验溶液中的Fe3+。如在含有Fe3+的溶液中加入氢氧化钠溶液，通过观察是否生成红褐色的氢氧化铁沉淀，便可定性地检验Fe3+是否存在。这种方法有什么不足？
2. 在溶液中，某些金属离子能与一些特定的物质结合生成有颜色的物质，即便金属离子的含量很少，溶液颜色也会因特定物质的加入而发生显著变化。
在含有Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液，反应混合液立刻变成了红色，而Fe2+遇KSCN溶液不显色。这种方法灵敏度高，常用于检验溶液中是否存在Fe3+。
用KSCN溶液检验Fe3+，发生的反应可简单表示为Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3。
根据上述选择的描述，你会选择什么方法检验Fe3+
1. 完成下面3个实验。
实验1：取两支试管分别编为A、B，向A试管中加入 3 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液，向B试管中加入3 mL 0.1 mol/L FeCl2溶液。然后向两试管中各滴加2滴硫氰化钾溶液，观察实验现象。
实验2：向实验1中的A试管中加入过量铁粉，观察实验现象。
实验3：向实验1中的B试管中加入少量新制氯水，观察实验现象。
填写下表：
实验序号 实验现象 发生反应的离子方程式 实验结论
实验1
实验2
实验3
2. 根据实验你能得出Fe2+、Fe3+分别具有什么性质，能否转化？怎么转化？写出酸性条件下Fe2+被H2O2氧化的离子方程式。
3. 在配制含Fe2+的溶液时，为防止溶液中的Fe2+被氧化，可以采取什么措施？为什么？
在生产和科学实验中，要实现＋2价的亚铁盐和＋3价的铁盐之间的相互转化，可以选择适当的氧化剂或还原剂。Fe2+和Fe3+之间的转化常发生在溶液中。
1. 如何除去废水中的Fe2+
2. 用毛笔蘸取少量30%的FeCl3溶液，在铜片上画一个“＋”，放置片刻后，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中。该反应可用于制作电路板。
填写下列实验记录。
实验现象 原因(离子方程式)
取两支试管分别编为A、B，向A试管中加入3 mL 0.1 mol/L FeSO4溶液，向B试管中加入3 mL 0.05 mol/L Fe2(SO4)3溶液，再分别逐滴加入0.1 mol/L NaOH溶液，边滴加边振荡试管(两支试管中滴加的碱量相近)。
1. 对比两个反应，分别看到了什么现象？
2. 讨论A试管中最终没有生成白色沉淀的可能原因是什么？设计实验验证猜测是否正确。
3. 研究表明，向FeSO4溶液中加入NaOH溶液，产生的白色絮状沉淀会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。通过控制实验条件证实，Fe2+与OH－反应生成白色的氢氧化亚铁。氢氧化亚铁极易被空气中的氧气氧化，最后生成红褐色的氢氧化铁。写出发生反应的化学方程式。
1. (2022连云港期末)铁及其化合物在生产、生活中应用广泛。下列有关它们的性质与用途具有对应关系的是(　　)
A. Fe2(SO4)3有氧化性，可用作净水剂
B. Fe3O4有磁性，可用作高炉炼铁的原料
C. Fe2O3呈红棕色，可用于制红色油漆
D. Fe有还原性，可用于铝热反应焊接钢轨
2. (2023深圳龙华区期末)某同学探究FeCl3的性质时，发现在FeCl3溶液中滴加KSCN溶液后出现红色，再向溶液中滴加柠檬水(富含维生素C)后红色褪去。下列说法不正确的是(　　)
A. 维生素C具有还原性
B. 上述过程中铁元素发生还原反应
C. 上述过程中FeCl3作氧化剂
D. 1 mol Fe3+完全转化为Fe2+，共失去1 mol电子
3. 证明硫酸盐溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+的实验操作如下：
①加入足量新制氯水
②加入足量酸性高锰酸钾溶液
③加入少量硫氰化铵溶液
④加入氢氧化钠溶液
最佳的实验操作及顺序是 (　　)
A. ①③　 B. ③② C. ③① D. ④①
4. (2024扬州高邮月考)如图为铁元素的价-类二维图。下列说法错误的是(　　)
A. 铁在高温下与水蒸气反应能实现转化①
B. FeO是一种黑色固体，在空气中受热，可转化为Fe3O4
C. 由图可预测：高铁酸盐(FeO)具有强氧化性，可用于自来水消毒
D. 加热Fe(OH)3发生转化⑥，加盐酸溶解可实现转化③
5. (2024扬州期末)高铁酸钾(K2FeO4)是一种常见的水处理剂。某兴趣小组以铁屑为原料制备高铁酸钾的流程如图。已知：K2FeO4在碱性溶液中能稳定存在，在酸性溶液中会产生Fe3+和O2。下列说法不正确的是(　　)
A. 为检验“氧化1”过程是否完全，可选用的检验试剂为KSCN溶液
B. “氧化2”过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2
C. “转化”过程使用过量饱和KOH溶液有利于K2FeO4析出
D. K2FeO4在稀硫酸中发生反应的化学方程式为4K2FeO4＋10H2SO4===
4K2SO4＋2Fe2(SO4)3＋3O2↑＋10H2O
6. (2022南京期末)FeSO4溶液催化脱除烟气中SO2的反应原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. “反应Ⅰ”中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1
B. “反应Ⅱ”的离子方程式为2Fe3+＋SO2＋2H2O===2Fe2+＋SO＋4H＋
C. 反应一段时间后，溶液中c(H2SO4)保持不变
D. 反应每脱除11.2 L SO2，转移电子的物质的量为1 mol
7. (教材习题)为了探究FeCl2的性质，某学习小组进行了如下探究。
(1) 向制得的FeCl2溶液中加入铁粉，其目的是____________________。
(2) 预测Fe2+既有氧化性又有还原性。你认为预测的依据是________________
_______________________________。
(3) 进行实验探究。实验室提供了下列试剂：0.1 mol/L FeCl2溶液、3% H2O2溶液、新制氯水、KSCN溶液、锌片、铜片。
①向FeCl2溶液中滴入新制氯水，探究的是Fe2+的________(填“氧化”或“还原”)性，发生反应的离子方程式为____________________________________。
②在实验中，甲同学发现现象不太明显，老师分析可能是反应产物的含量太低，建议通过检验Fe2+反应产物的存在以获取证据。可选________滴入甲同学所得的混合溶液中，并通过溶液出现________的现象，证明Fe2+具有还原性，能被氯水氧化。
③设计实验证明Fe2+具有氧化性：_____________________________________
______________________________________________________________________。
8. (教材习题)电子工业中，人们常用FeCl3溶液腐蚀覆在绝缘板上的铜箔制造印刷电路板。用耐腐油墨把预先设计好的电路印刷在覆铜板上，然后把覆铜板放到FeCl3溶液中，未被油墨覆盖的铜被腐蚀掉，再将油墨清洗后就得到了电路板。
(1) 为什么用上述方法可以制造印刷电路板？
(2) 为了从腐蚀废液中回收铜并重新获得FeCl3溶液，可以采用下列步骤：
A. 请写出上述过程中加入或生成的有关物质的化学式：
①________，②________，③________，④________，⑤________，⑥________。
B. 请写出相关反应的化学方程式。
________________________________、________________________________、
________________________________、________________________________。
第二单元　探究铁及其化合物的转化
【活动方案】
活动一：
自然界蕴藏着大量的金属化合物，为了更好地开发和利用这些自然资源，探索金属及其化合物的转化规律至关重要。物质转化首先必须明确目标产物是什么。有了目标产物，可以依据产物特性选择反应原料和可能的反应路径。确定反应的类型和反应条件，依据发生的化学反应和产物分离的要求合理选择反应的装置等。
活动二：
1. 路径(1)，在点燃条件下氯气将铁氧化为＋3价的铁化合物，并从反应炉中排出，经冷凝得到固体氯化铁；路径(2)，用盐酸溶解铁，生成的FeCl2在溶液中被Cl2氧化为FeCl3，分离提纯得到产物；路径(3)，在一定条件下用空气将铁氧化成氧化铁，再将氧化铁溶解在盐酸中得到氯化铁，分离提纯后得到产物。
2. 实际制备物质时，必须根据反应原料、反应条件、反应步骤、产物要求、反应装置、环境保护和生产成本等因素进行综合判断，选择合适、可控的反应路径。
活动三：
1. 这种方法需要加入的碱量较多，现象也容易受到干扰，反应的灵敏度和精确性都不高。
2. 用KSCN溶液检验Fe3+。活动四：
1.
实验序号 实验现象 发生反应的离子方程式 实验结论
实验1 A中溶液变红 Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3 Fe3+遇SCN－变红
B中无明显变化 — Fe2+遇SCN－不变红
实验2 A中加入铁粉后红色褪去 2Fe3+＋Fe===3Fe2+ Fe3+与Fe反应转化为Fe2+
实验3 B中滴加氯水后溶液变红 2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl－ Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3 Fe2+被Cl2氧化为Fe3+
2. Fe2+具有还原性，Fe3+具有氧化性，一定条件下能相互转化。Fe2+在溶液中容易被一些氧化剂(如氯水中的Cl2、空气中的O2和H2O2等)氧化为Fe3+，而Fe粉可以将Fe3+还原为Fe2+。2Fe2+＋H2O2＋2H＋===2Fe3+＋2H2O。
3. 在所配制的溶液中加入少量铁粉。若Fe2+被氧化为Fe3+，Fe3+又会与铁粉反应转化为Fe2+。
活动五：
1. 先将其氧化为Fe3+，再调节溶液的pH使Fe3+转化为红褐色的Fe(OH)3沉淀，通过过滤的方法将其除去。
2. 铜片被腐蚀　2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+
活动六：
1. A试管中先生成白色沉淀，很快变成灰绿色，最后变为红褐色；B试管中直接出现红褐色沉淀。
2. 可能原因：
(1) 所用的硫酸亚铁溶液中含有Fe3+；
(2) 实验过程中，空气中的氧气参加了反应，把氢氧化亚铁氧化成氢氧化铁。
可用KSCN溶液检验A试管中是否含Fe3+；可隔绝空气进行实验，如在液面上覆盖一层油脂，并将胶头滴管插入液面下，尽量避免空气进入溶液参与反应。
3. FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
【课堂反馈】
1. C　Fe3+在水溶液中水解生成Fe(OH)3胶体，胶体具有吸附性，能吸附水中悬浮杂质沉降，A错误；Fe3O4因含有铁元素，可作炼铁原料，与磁性无关，B错误；铝热反应是用Al还原铁的氧化物，D错误。
2. D　红色褪去，说明维生素C和FeCl3反应生成FeCl2，Fe元素化合价降低，发生还原反应，FeCl3为氧化剂，则维生素C为还原剂，具有还原性，A、B、C正确；1 mol Fe3+被还原为Fe2+，得到1 mol电子，D错误。
3. C　取原溶液少许，先滴加硫氰化铵溶液，若溶液不变红色，说明原溶液中不含Fe3+；再滴加氯水，溶液变为红色，说明原溶液中含有Fe2+。故选C。
4. A　铁和水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和H2，A错误；FeO在空气中加热发生反应：6FeO＋O22Fe3O4，B正确；FeO→Fe3+表现强氧化性，故高铁酸盐可用于自来水消毒，C正确；Fe(OH)3受热分解可得到Fe2O3和H2O，Fe(OH)3和盐酸反应生成FeCl3和H2O，D正确。
5. A　用KSCN溶液无法检验Fe2+，A错误。
6. B　反应Ⅰ为4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋2H2O，n(氧化剂)∶n(还原剂)＝1∶4，A错误；该转化总反应为2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，硫酸浓度增大，C错误；没有标明状态，无法计算，D错误。
7. (1) 防止Fe2+被氧化　(2) Fe2+处于中间价态，化合价既可升高又可降低
(3) ①还原　2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl－　②KSCN溶液　红色
③取0.1 mol/L FeCl2溶液于试管中，加入锌片，静置一段时间，若锌片上有固体析出，溶液浅绿色消失，证明FeCl2溶液与锌片发生了反应，Fe2+具有氧化性
8. (1) 利用反应2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+将未被油墨覆盖的铜腐蚀掉，即可制得印刷电路板。
(2) A. ①Fe　②FeCl2　③Fe、Cu　④HCl　⑤FeCl2　⑥Cl2
B. Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu
Fe＋2FeCl3===3FeCl2
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
2FeCl2＋Cl2===2FeCl3

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