《2022-2023学年高一化学同步课时核心考点讲与练（人教2019必修第一册）》课时22 铁及其化合物转化关系的应用（精讲）

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第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
课时 22 铁及其化合物转化关系的应用
【目标导航】
1．掌握铁及其化合物的转化关系及应用。
2．理解化工流程及实验室中实现铁及其化合物的转化原理和条件分析。
【知识导图】
一、铁及其化合物之间的转化——“铁三角”
从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知：Fe 只有还原性，Fe3+通常只有氧化性，Fe2+既具有氧化性又具有还原性。
上述微粒通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不同价态铁的相互转化，我们把这个
相互转化设计成三角形，常称为铁三角。
1．Fe3+的形成
由 于 Fe3+ 的氧化性较强，要想生成 Fe3+ ，需要强氧化剂，通常有：Cl2、Br2、HNO3、 浓
H2SO4、KMnO4(H+)。
与Cl2反应：2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl−、2Fe+3Cl22FeCl3；
与KMnO4反应：5Fe2++ MnO4-+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。
2． 的形成
单质 Fe 的还原性较强，要想生成单质 Fe，得需强还原剂，通常有：Al、Zn、CO、H2。
Fe2++Zn===Fe+Zn2+；
FeO+Al(CO、H2) Fe+Al2O3(CO2、H2O) ；
Fe2O3+Al(CO、H2) Fe+Al2O3(CO2、H2O)。
3．Fe2+的形成
Fe2+的氧化性、还原性都不强，所以，从 Fe→Fe2+，弱氧化剂即可，通常有：S、H+、Cu2+、Fe3+；从
Fe3+→Fe2+，能被 Fe3+氧化的还原剂有：Fe、Cu、I−、S2−、HS−、SO2、SO32-。
(1) →Fe2+：
Fe+2H+===Fe2++H2↑；
Fe+Cu2+===Fe2++Cu(湿法炼铜)；
Fe+S FeS。
(2)Fe3+→Fe2+：
2Fe3++Fe===3Fe2+(据此反应，用 Fe 可除去 Fe2+溶液中的 Fe3+；在 FeSO4溶液中，常放少量铁粉，就是为
了防止 FeSO4被氧化)；
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(据此反应，可用 FeCl3溶液腐蚀 Cu 来制线路板：把一铜板粘在塑料板上，用油
漆画出线路图，然后浸在 FeCl3溶液中，Cu 被FeCl3腐蚀，而用漆画过的线条留了下来，这就成了线路)。
二、铁及其化合物的价类二维图
从物质类别和物质所含核心元素的化合价两个角度总结、预测物质的性质是学习化学的重要方法之一。
1．横向变化体现了同价态不同类别(氧化物、碱、盐)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同类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。
3．斜向变化体现不同价态、不同类别之间物质的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。
三、变价“铁”的常见考法
1．Fe2＋与Fe3＋的氧化还原性强弱顺序
氧化性：Cl2>Br2>Fe3＋>Cu2＋>I2>Fe2＋
还原性：Cl－<Br－<Fe2＋<Cu<I－<S2－
2．工业生产时溶液中 Fe3＋、Fe2＋的除去方法
(1)原理：Fe3＋、Fe2＋完全生成氢氧化物沉淀时，溶液的 pH 分别为 pH≥3.7、pH≥9.6。
(2)步骤：
①除去溶液中的 Fe3＋时，一般是加入能与酸反应的物质(但不能引入新的杂质)，调节溶液的 pH≥3.7，
使Fe3＋转化为 Fe(OH)3沉淀而除去。
②除去溶液中的 Fe2＋时，先加入 H2O2(或其他氧化剂，但不引入新杂质)，使 Fe2＋转化为 Fe3＋，然后调
节溶液的 pH≥3.7，使 Fe3＋转化为 Fe(OH)3沉淀而除去。
(3)示例：
①除去 MgCl2溶液中的 Fe3＋，可在加热搅拌条件下，加入足量 MgO
或MgCO3或Mg(OH)2，充分反应
过滤除去。
②除去 CuCl2溶液中的 Fe2＋，先加入 H2O2(或通入 Cl2)，然后在加热搅拌条件下，加入足量 CuO 或
CuCO3或Cu(OH)2，充分反应后过滤除去。
3．判断离子能否大量共存
(1)Fe2＋：与 NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)不能大量共存(因发生氧化还原反应)。
(2)Fe3＋：与 S2－、I－、SO、HS－不能大量共存(因发生氧化还原反应)。
4．含 Fe2＋、Fe3＋溶液的配制要点
(1)配制 FeCl3溶液时先将 FeCl3固体溶于浓盐酸中(抑制 FeCl3水解，防止生成沉淀而导致溶液变浑浊)，
再加水稀释至所需浓度。
(2)配制 FeCl2溶液时，为防止 Fe2＋被空气氧化还需加入少量铁粉。
5．高铁酸钾的性质
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