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第12讲　铁及其化合物的转化及应用
第二部分 元素及其化合物
第三章 金属及其化合物
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复
习
目
标
内
容
索
引
任务1 铁及其化合物的“三角”转化关系
任务2 铁元素的价类二维图
任务3 实验探究铁及其化合物的转化关系
精炼高考真题·明确高考方向
1.熟练掌握“铁三角”的转化关系。
2.熟练掌握铁元素的价类二维图。
3.能通过实验探究掌握铁及其化合物的相互转化关系。
任务1 铁及其化合物的“三角”转化关系
Fe2+
Fe3+
Fe
（还原剂）
Fe、Zn、Cu、H2S、KI等
Cl2、O2、HNO3、H2SO4(浓)、KMnO4等
（强氧化剂）
Zn、Al等
CO、Al等
（较弱氧化剂）
Cu2+、H+、S、I2等
（强氧化剂）
Cl2、HNO3、H2SO4(浓)、等
既有氧化性
又有还原性
一般只有
氧化性
只有还原性
1.“铁三角”的转化关系
任务1 铁及其化合物的“三角”转化关系
2.Fe2+既有氧化性又有还原性，Fe3+一般只表现氧化性，写出下列反应的离子方程式。
(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：2Fe3+＋H2S===S↓＋2Fe2+＋2H＋。
(2)将FeCl3溶液滴入淀粉 KI溶液，溶液变蓝：2Fe3+＋2I－ === I2＋2Fe2+。
(3)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔：Cu＋2Fe3+ === 2Fe2+＋Cu2+。
(4)将H2O2溶液滴入酸性FeCl2溶液：2Fe2+＋H2O2＋2H＋ === 2Fe3+＋2H2O。
(5)将FeCl2溶液滴入稀硝酸中，有无色气体放出：3Fe2+＋4H＋＋NO === 3Fe3+＋NO↑＋2H2O。
(6)将FeSO4溶液滴入酸性KMnO4溶液中，酸性KMnO4溶液褪色：5Fe2+＋MnO＋8H＋ === 5Fe3+＋Mn2+＋4H2O。
(7)在FeCl2溶液中加入锌片：Zn＋Fe2+ === Zn2+＋Fe。
任务1 铁及其化合物的“三角”转化关系
A．工业制硫酸涉及的物质转化：
B．实验室制溴苯涉及的物质转化： ，
C．利用高温水蒸气处理铁器的化学方程式：
D．利用铁粉从AgCl中获取Ag的离子方程式：
FeS2高温下与氧气反应生成SO2，不能一步生成SO3， A错误
应生成FeBr3，B错误
AgCl是固体，离子方程中不拆，D错误
C
【例1】（2025·江苏无锡模拟）铁及其化合物的转化具有重要应用。下列说法正确的是( )
任务1 铁及其化合物的“三角”转化关系
【例2】(2025·北京密云月考) K3[Fe(C2O4)3] ·3H2O为草绿色晶体，易溶于水，难溶于乙
醇，可用FeC2O4制备，流程如下,下列说法不正确的是( )
D
已知：FeC2O4+3H2O2+6K2C2O4 === 4K3[Fe(C2O4)3]+2Fe(OH)3↓。
A．步骤Ⅰ中不可用酸性KMnO4溶液替代H2O2
B．步骤Ⅱ中加热煮沸是为了除去多余的H2O2
C．步骤Ⅲ中加入无水乙醇是为了降低三草酸合铁酸钾的溶解度
D．可用亚铁氰化钾溶液来检验翠绿色溶液中是否还有Fe2+未被氧化
任务2 Fe元素价类二维图
1.铁元素的价类二维图
物质类别
铁
元
素
化
合
价
单质
氧化物
盐
碱
0
+2
+3
Fe
FeO
Fe2O3
Fe2+
Fe3+
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Fe3O4
Δ
CO或Al
H2O(g)或
O2点燃
Fe、Cu
I-
Cl2
H2O2
任务2 Fe元素价类二维图
(1)横向变化体现了同价态__________类别(氧化物、盐、碱)之间的转化：
①、碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐；
②、Fe2＋、Fe3＋与碱(OH－)反应生成对应的碱；
③、难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱
(2)纵向变化体现不同价态__________类别之间的转化，主要体现物质的__________性或__________性
(3)斜向变化体现不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的__________性和__________性。
不同物种
同物种
氧化
还原
氧化
还原
2.铁元素的价类二维图的理解
任务2 Fe元素价类二维图
【例3】(2025·山东泰安模拟)下图为铁的价类二维图，箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是( )
A．铁与氧气的燃烧反应可实现上述转化①
铁在氧气燃烧生成四氧化三铁，A错误
B．加热Fe(OH)3发生转化③，
Fe(OH)3与HI反应发生④
氢氧化铁与氢碘酸反应生成碘化亚铁、碘和水，不能发生转化④，B错误
任务2 Fe元素价类二维图
【例3】(2025·山东泰安模拟)下图为铁的价类二维图，箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是( )
C．可通过Fe(OH)2与稀硝酸反应实现转化⑤，计量数之比为1：2
氢氧化亚铁与稀硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水，反应的化学方程式为:
3Fe(OH)2+10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O，
则氢氧化亚铁与稀硝酸计量数之比为3：10C错误
任务2 Fe元素价类二维图
【例3】(2025·山东泰安模拟)下图为铁的价类二维图，箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是( )
D．K2FeO4作为新型净水剂可实现转化⑥，既能杀菌消毒又能净水
高铁酸钾能与水中的细菌发生氧化还原反应生成铁离子，达到杀菌消毒的作用，反应生成的铁离子在溶液中水解生成氢氧化铁胶体，胶体吸附水中悬浮杂质聚沉而达到净水的作用，所以高铁酸钾作为新型净水剂可实现转化⑥，既能杀菌消毒又能净水，D正确
D
任务2 Fe元素价类二维图
【例4 】(2025·福建龙岩模拟) )部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图示。下列推断合理的是( )
B
A．a在高温下和水蒸气反应生成c
B．存在a→f→h→e→c的转化关系
C．d在空气中受热可以生成b
D．将h加入浓碱液中可制得e的胶体
任务2 Fe元素价类二维图
【例5】元素的“价-类”二维图是学习元素及其化合物相关知识的重要模型，下图是铁元素的“价-类”二维图
(1)激光打印机的碳粉中含有上述氧化物的化学式为___________
反应⑥制备Fe(OH)3胶体结束时的
实验现象为___________________________________
(2)上述转化过程可能属于化合反应的是_____________
(3)试剂X为一种强酸，其溶液可实现反应②，
则X的化学式为_______ ，
离子方程为___________________________________________
Fe3O4
溶液变得澄清透明，呈红褐色
③④⑤⑧
HI
Fe2O3＋6H＋+2I-＝2Fe3＋＋I2+3H2O
任务3 实验探究铁及其化合物的转化关系
1.氢氧化亚铁制备的实验探究
(1)成功制备Fe(OH)2关键
①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质。
②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。
任务3 实验探究铁及其化合物的转化关系
(2)几种典型的制备方法
方法 装置 说明
隔绝 空气 用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备
氢气 氛围中 先打开止水夹，生成的氢气排尽装置中的空气，关闭止水夹，生成的硫酸亚铁被压入氢氧化钠溶液
电解法 利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，阳极为铁，阴极为石墨
任务3 实验探究铁及其化合物的转化关系
2.金属阳离子分离提纯中Fe2＋、Fe3＋的处理方法
化工流程题中经常涉及阳离子的分离与除杂，若其他金属阳离子中混有Fe3＋、Fe2＋，需调节溶液的pH，使Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去，但原溶液中的金属阳离子不能形成沉淀。具体方法如下：
(1)除去Zn2＋(或Cu2＋)中混有Fe3＋的方法
向混合溶液中加入ZnO、ZnCO3、Zn(OH)2[或CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu(OH)2CO3]中的一种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除杂。
(2)除去Zn2＋(或Cu2＋)中混有的Fe2＋的方法
先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。
任务3 实验探究铁及其化合物的转化关系
【例5】(2025·湖南邵阳模拟)某化学兴趣小组利用药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。下列有关说法不正确的是( )
A．仪器1中应该盛放稀硫酸
B．本实验通过控制A、B、C三个开关，将仪器中的空气排尽后，先关闭开关B，再打开开关A就可观察到氢氧化亚铁的颜色
C．反应一段时间后，可在仪器2中观察到白色沉淀
D．本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态
任务3 实验探究铁及其化合物的转化关系
【例6】（2025·山东德州模拟）黄铜矿(主要成分为CuFeS2，其中还含有少量的SiO2)是制取铜及其化合物的主要原料之一，还可用于制备绿矾(化学式为FeSO4.7H2O)
已知黄铜矿“煅烧”时发生的反应为：
+2
8CuFeS2+25O2 8CuO+4FeO+2Fe2O3+16SO2↑
(1)滤液中含有的金属阳离子
Fe3+、Fe2+、Cu2+
(2)若从滤液中得到绿矾FeSO4.7H2O，如何操作？请简述加入的
试剂和操作
(3)若从滤液中得到胆矾CuSO4.5H2O，如何操作？请简述加入
的试剂和操作
Cu2+
Fe2+
Fe3+
任务3 实验探究铁及其化合物的转化关系
Fe(OH)3(s) Fe3+(aq)+3OH_(aq)
10-38=10-5 mol/L×c3(OH_)
c(OH_)=10-11mol/L
c(H+)=10-3mol/L
pH=3
Cu(OH)2(s) Cu2+(aq)+2OH_(aq)
10-21=10-1 mol/L×c2(OH_)
c(OH_)=10-10mol/L
c(H+)=10-4mol/L
pH=4
pH范围：3 ≤ pH﹤4
Cu2+
Fe2+
Fe3+
Cu2+
Fe3+
CuSO4(aq)
氧化剂
H2O2
3 ≤ pH﹤4
过滤
开始沉淀时的Cu2+浓度
完全沉淀时的Fe3+浓度
(3)(已知混合溶液中c(Cu2+)、c(Fe3+)、c(Fe2+)均为0.1mol/L。Ksp[Cu(OH)2]=10-21，Ksp[Fe(OH)3]=10-38，Ksp[Fe(OH)2]=10-16
当溶液中某离子浓度c≤1.0×10－5mol/L时，可认为该离子沉淀完全)。
调节pH
精炼高考真题·明确高考方向
1．(2025 河南高考)X是自然界中一种常见矿物的主要成分，可以通过如图所示的四步反应转化为Q(略去部分参与反应的物质和反应条件)。已知X和Q的组成元素相同。下列说法错误的是( )
A．Y常用作油漆、涂料等的红色颜料 B．溶液Z加热煮沸后颜色会发生变化
C．R→Q反应需要在强酸性条件下进行 D．Q可以通过单质间化合反应制备
精炼高考真题·明确高考方向
2．(2023 浙江高考1月选考)探究铁及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是( )
实验方案 现象 结论
A 往FeCl2溶液中加入Zn片 短时间内无明显现象 Fe2+的氧化能力比Zn2+弱
B 往Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液，再加入少量K2SO4固体 溶液先变成血红色后无明显变化 Fe3+与SCN-的反应不可逆
C 将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，滴加KSCN溶液 溶液呈浅绿色 食品脱氧剂样品中没有+3价铁
D 向沸水中逐滴加5-6滴饱和FeCl3溶液，持续煮沸 溶液先变成红褐色再析出沉淀 Fe3+先水解得Fe(OH)3再聚集成Fe(OH)3沉淀
精炼高考真题·明确高考方向
3．(2019·浙江4月选考)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀
(1)仪器1的名称__________。装置5的作用________________________________。
(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液
不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中________________________________。
(3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程
分析没有产生白色沉淀的原因____________________________。
分液漏斗
液封，防止空气进入装置4
在装置2、3之间添加控制开关
装置4内的空气没有排尽
精炼高考真题·明确高考方向
4.（2021·广东高考）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
精炼高考真题·明确高考方向
5.(2022·天津高考)氯化铁是重要的化工原料。根据氯化铁的实验室制备方法，回答下列问题：
Ⅰ.FeCl3·6H2O的制备
制备流程图如右：
(1)将废铁屑分批加入稀盐酸中，至盐酸反应完全。判断反应完全的现象为　　　　 　　 　。含有少量铜的废铁屑比纯铁屑反应快，原因为
　 　　　　　 　　　。
不再有气泡产生
Fe、Cu在稀盐酸中形成原电池，加快反应速率
精炼高考真题·明确高考方向
(2)操作①所必需的玻璃仪器中，除烧杯外还有　　　　　　　。
(3)检验FeCl3溶液中是否残留Fe2+的试剂是　　　　　　　　。
(4)为增大FeCl3溶液的浓度，向稀FeCl3溶液中加入纯Fe粉后通入Cl2。此过程中发生的主要反应的离子方程式为____________________________
　　　　　 　。
(5)操作②为____________________________________________________
______________。
漏斗、玻璃棒
K3[Fe(CN)6]溶液
2Fe3++Fe===3Fe2+、2Fe2++Cl2
===2Fe3++2Cl－
在HCl气流中蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到FeCl3·6H2O晶体
化 学
THANK YOU

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