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专题突破(五) 铁的“价—类”二维图
　
第三章 铁 金属材料
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.可将e加入浓碱液中产生红褐色沉淀
B.b既可被氧化，也可被还原
C.e溶液中K＋、Cl－、SCN－可以大量共存
D.可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
典例
√

1.铁元素的“价—类”二维图
题后总结
题后总结
题后总结
题后总结
题后总结
题后总结
针对练1.(2024·广西河池高一期末)化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为
“价—类”二维图。铁元素
的“价—类”二维图如图所
示，下列说法正确的是
A.维生素C能将Fe3＋转化为
Fe2＋，该过程中维生素C被
还原
B.Fe3O4中铁元素为＋4价
C.工业上用CO还原Fe2O3炼铁，该反应为复分解反应
D.Fe(OH)2浊液露置于空气中，最终变成红褐色
√
将Fe3＋转化为Fe2＋，Fe元素发
生还原反应，可知维生素C表
现还原性，作还原剂，被氧化，
故A错误；Fe3O4中铁的化合价
有＋2、＋3价，由化合物中各
元素化合价代数和为0可知
Fe3O4中铁的化合价为两个铁原子显＋3价，一个铁原子显＋2价，故B错误；工业上用CO还原Fe2O3炼铁，反应中有元素的化合价变化，不是复分解反应，故C错误；Fe(OH)2浊液露置于空气中，白色迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，故D正确。
针对练2.(2025·安徽滁州高一检测)以化合价为纵坐标，物质类别为横坐标的图像称为“价—类”二维图，在地壳中的含量居第四位的元素“价—类”二维图如图所示，下列说法错误
的是
A.a与水在高温下可发生置换反应
B.b和c可分别与水发生反应生成e和d
C.e在潮湿的空气中容易转变为d
D.h的某种盐是具备净水和消毒双重功能的水处理剂
√
在地壳中的含量居第四位的元素是铁，
依据“价—类”二维图中铁元素的化
合价，可确定：a为Fe，b为FeO，c为
Fe2O3，d为Fe(OH)3，e为Fe(OH)2，
f为亚铁盐，g为铁盐，h为高铁酸盐。
a为Fe，在高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，属于置换反应，A正确；b为FeO，c为Fe2O3，FeO和Fe2O3均不能直接与水反应生成相应的碱Fe(OH)2和Fe(OH)3，B错误；e为Fe(OH)2，d为Fe(OH)3，Fe(OH)2在潮湿的空气中容易转变为Fe(OH)3，C正确；h为高铁酸盐，具有强氧化性，能够杀菌消毒，＋6价的铁被还原成＋3价，Fe3＋生成氢氧化铁胶体具有较大比表面积，吸附悬浮杂质可以作净水剂，D正确。
针对练3.(2024·河北邢台高一上期末)元素的“价—类”二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘
制的二维平面图像。下图为铁元素的
“价—类”二维图，箭头表示部分物
质间的转化关系，下列说法不正确的是
A.铁与水蒸气在高温条件下反应不可
实现转化①
B.若转化②在空气中完成，则反应涉及的氧化剂和还原剂的物质的量之比为4∶1
C.转化③和④均可由化合反应完成
D.由⑤可预测，高铁酸钠(Na2FeO4)具有强氧化性，可用于消毒
√

√

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.可将e加入浓碱液中产生红褐色沉淀
B.b既可被氧化，也可被还原
C.e溶液中K＋、Cl－、SCN－可以大量共存
D.可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
答案：C
解析：碱溶液中含有大量OH－，与Fe3＋反应会生成Fe(OH)3沉淀，A推断合理；b中铁元素价态为＋2价，可以被氧化到＋3价，也可以被还原到0价，B推断合理；由图示知，e溶液中含有Fe3＋，由反应Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，知Fe3＋与SCN－不能大量共存，C推断不合理；Fe2＋可以与碱反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2会被空气中氧气氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3与酸反应可生成铁盐，Fe3＋与Fe单质反应可生成Fe2＋，D推断合理。
1.铁元素的“价—类”二维图
2.从物质分类的角度理解铁及其化合物的性质
(1)Fe2O3、FeO是碱性氧化物，分别溶于稀硫酸反应的离子方程式：
Fe2O3＋6H＋2Fe3＋＋3H2O；
FeO＋2H＋H2O＋Fe2＋。
(2)Fe(OH)2和Fe(OH)3属于碱，分别溶于稀盐酸反应的离子方程式：
Fe(OH)2＋2H＋Fe2＋＋2H2O；
Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O。
(3)FeCl2、Fe2(SO4)3都属于盐，能和碱发生反应生成氢氧化物沉淀。如：
FeCl2＋2NaOHFe(OH)2↓＋2NaCl；
Fe2(SO4)3＋6NaOH2Fe(OH)3↓＋3Na2SO4。
3.从化合价的角度理解铁及其化合物的性质
(1)Fe2O3具有氧化性。
如3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。
(2)Fe2＋Fe3＋。
如：2Fe2＋＋Cl22Fe3＋＋2Cl－；
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋2Fe3＋＋2H2O；
5Fe2＋＋Mn＋8H＋5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。
(3)Fe3＋Fe2＋。
如：Fe＋2Fe3＋3Fe2＋；
Cu＋2Fe3＋2Fe2＋＋Cu2＋。
针对练1.(2024·广西河池高一期末)化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价—类”二维图。铁元素的“价—类”二维图如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.维生素C能将Fe3＋转化为Fe2＋，该过程中维生素C被还原
B.Fe3O4中铁元素为＋4价
C.工业上用CO还原Fe2O3炼铁，该反应为复分解反应
D.Fe(OH)2浊液露置于空气中，最终变成红褐色
答案：D
解析：将Fe3＋转化为Fe2＋，Fe元素发生还原反应，可知维生素C表现还原性，作还原剂，被氧化，故A错误；Fe3O4中铁的化合价有＋2、＋3价，由化合物中各元素化合价代数和为0可知Fe3O4中铁的化合价为两个铁原子显＋3价，一个铁原子显＋2价，故B错误；工业上用CO还原Fe2O3炼铁，反应中有元素的化合价变化，不是复分解反应，故C错误；Fe(OH)2浊液露置于空气中，白色迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，故D正确。
针对练2.(2025·安徽滁州高一检测)以化合价为纵坐标，物质类别为横坐标的图像称为“价—类”二维图，在地壳中的含量居第四位的元素“价—类”二维图如图所示，下列说法错误的是(　　)
A.a与水在高温下可发生置换反应
B.b和c可分别与水发生反应生成e和d
C.e在潮湿的空气中容易转变为d
D.h的某种盐是具备净水和消毒双重功能的水处理剂
答案：B
解析：在地壳中的含量居第四位的元素是铁，依据“价—类”二维图中铁元素的化合价，可确定：a为Fe，b为FeO，c为Fe2O3，d为Fe(OH)3，e为Fe(OH)2，f为亚铁盐，g为铁盐，h为高铁酸盐。a为Fe，在高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，属于置换反应，A正确；b为FeO，c为Fe2O3，FeO和Fe2O3均不能直接与水反应生成相应的碱Fe(OH)2和Fe(OH)3，B错误；e为Fe(OH)2，d为Fe(OH)3，Fe(OH)2在潮湿的空气中容易转变为Fe(OH)3，C正确；h为高铁酸盐，具有强氧化性，能够杀菌消毒，＋6价的铁被还原成＋3价，Fe3＋生成氢氧化铁胶体具有较大比表面积，吸附悬浮杂质可以作净水剂，D正确。
针对练3.(2024·河北邢台高一上期末)元素的“价—类”二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。下图为铁元素的“价—类”二维图，箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法不正确的是(　　)
A.铁与水蒸气在高温条件下反应不可实现转化①
B.若转化②在空气中完成，则反应涉及的氧化剂和还原剂的物质的量之比为4∶1
C.转化③和④均可由化合反应完成
D.由⑤可预测，高铁酸钠(Na2FeO4)具有强氧化性，可用于消毒
答案：B
解析：铁与水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，故A正确；若转化②在空气中完成，发生反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3，则反应涉及的氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶4，故B错误； 2FeCl2＋Cl22FeCl3、2FeCl3＋Fe2FeCl2，转化③和④均可由化合反应完成，故C正确；反应⑤中Fe元素化合价由＋6降低为＋3，Na2FeO4是氧化剂，高铁酸钠(Na2FeO4)具有强氧化性，可用于消毒，故D正确。
针对练4.裂解水制氢气的过程如下图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.反应Ⅰ的化学方程式是Fe3O4＋CO3FeO＋CO2
B.反应Ⅱ的化学方程式是3FeO＋H2O(g)Fe3O4＋H2
C.总反应的化学方程式是C＋2H2O(g)CO2＋2H2
D.铁的氧化物是裂解水的催化剂
答案：C
解析：反应Ⅰ的反应物是Fe3O4、CO，生成物是FeO、CO2，则根据得失电子守恒、原子守恒，可得该反应的化学方程式是Fe3O4＋CO3FeO＋CO2，A正确；反应Ⅱ的反应物是FeO、H2O(g)，生成物是Fe3O4、H2，则反应Ⅱ的化学方程式是3FeO＋H2O(g)Fe3O4＋H2，B正确；反应Ⅲ的反应物是CO2、C，生成物是CO，反应方程式为CO2＋C2CO，将反应Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ，整理可得总反应的化学方程式为C＋H2O(g)CO＋H2，C错误；铁的氧化物Fe3O4、FeO参与反应，但总反应为C＋H2O(g)CO＋H2，反应产物没有Fe3O4、FeO，所以铁的氧化物是裂解水的催化剂，D正确。
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