专题：铁三角的转化及应用

专题（4）铁三角的转化核心知识点一：一、“铁三角”1. Fe、Fe2+和Fe3+之间相互转化从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，才能实现不同价态的铁相互转化，如下图（常称为铁三角）：（1）Fe→Fe2+或Fe3+①与弱氧化剂反应生成Fe2+与S、Fe3+、Cu2+、H+等弱氧化剂反应生成+2价的铁，例如：Fe+2Fe3+=3 Fe2+Fe+ Cu2+= Cu+ Fe2+Fe+2 H+= Fe2++ H2↑②与强氧化剂反应生成Fe3+与Cl2、Br2、HNO3（浓、稀）等强氧化剂反应生成+3价的铁，例如：2Fe+3Cl22FeCl3Fe+4HNO3（稀）=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O（2）Fe2+→Fe3+或Fe①与氧化剂反应生成Fe3+与Cl2、HNO3（浓、稀）等强氧化剂反应生成+3价的铁，例如：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-②与还原剂反应生成Fe与C、Al、Zn、CO、S2-等还原剂反应生成铁单质，例如：Fe2++ Zn= Zn2+ + Fe（3）Fe3+→Fe或Fe2+①与还原剂反应生成Fe与C、Al、CO等还原剂反应生成铁单质，例如：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2②与还原剂反应生成Fe2+与Fe、Cu、I-、S2-等还原剂反应生成Fe2+，例如：2Fe3++ Cu= 2Fe2+ + Cu2+注意：Fe3+、Fe2+、Fe的相互转化，可以应用于试剂的保存、配制和除杂，如配制硫酸亚铁溶液时加入少量的铁粉以防止Fe2+被氧化。

2. “铁三角”的应用：（1）判断离子共存：Fe2+与（H+）、ClO−、（H+），Fe3+与S2−、I−、HS−、在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存。

（2）除杂方法（括号内为杂质）：Fe2+（Fe3+）：加过量铁粉，过滤；FeCl3（FeCl2）：加氯水或H2O2；FeCl2（CuCl2）：加过量铁粉，过滤；Fe（Al）、Fe2O3（Al2O3、SiO2）：加过量强碱溶液，过滤；（3）盐溶液的保存：亚铁盐溶液——加入少量铁屑以防止Fe2+被氧化。

铁盐溶液——加入少量相应的酸溶液以防止Fe3+水解。

核心知识点二：二、Fe2+和Fe3+的检验方法1. 直接观察颜色Fe2+的溶液→浅绿色；Fe3+的溶液→棕黄色2. 用KSCN溶液和氯水（1）流程Fe2+：加入KSCN溶液，无明显现象，加入氯水，溶液变为红色。

Fe3+：加入KSCN溶液，溶液变为红色。

（2）有关离子方程式Fe3++3SCN- =Fe（SCN）3（红色）2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-3. 用NaOH溶液（1）流程Fe2+：加入氢氧化钠溶液，先生成白色沉淀，变为灰绿色，变为红褐色沉淀。

Fe3+：加入氢氧化钠溶液，生成红褐色沉淀。

（2）有关离子方程式Fe3++3OH-= Fe（OH）3↓（红褐色沉淀）Fe2++2OH-= Fe（OH）2↓（白色沉淀）Fe（OH）2+O2+2H2O=4 Fe（OH）34. 利用Fe3+的氧化性（1）Fe2+的溶液+ Cu片→无明显现象；Fe3+的溶液+ Cu片→Cu片溶解，溶液变成蓝绿色；有关离子方程式：2Fe3++ Cu= 2Fe2+ + Cu2+。

（2）Fe2+的溶液+淀粉碘化钾试纸→试纸不变色；Fe3+的溶液+淀粉碘化钾试纸→试纸变蓝；有关离子方程式：2Fe3++ I-= 2Fe2+ + I25. 利用Fe2+的还原性（1）Fe2+的溶液+ 酸性KMnO4溶液→溶液紫红色褪去Fe3+的溶液+酸性KMnO4溶液→溶液不变色（2）Fe2+的溶液+ 氯水→溶液为棕黄色Fe3+的溶液+氯水→无明显现象离子方程式：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-注意：以上方法中以KSCN溶液鉴别最常用6. 利用Fe2+与K3[Fe（CN）6]反应（1）Fe2+与K3[Fe（CN）6]反应生成蓝色沉淀。

（2）Fe3+与K3[Fe（CN）6]不反应。

核心知识点一：1. 下列能大量共存于溶液中的一组离子是（）A. Fe3+、K+、SCN-、SO42-B. Fe3+、Fe2+、H+、S2-C. Mg2+、Fe2+、OH-、NO3-D. Na+、Fe3+、NO3-、Cl-【答案】D【解析】Fe3+与SCN-发生反应，不能大量共存的，A项错误；Fe3+、Fe2+、与S2-均发生反应，不能大量共存，B项错误；Mg2+、Fe2+和OH-反应生成沉淀，不能大量共存，C项错误。

【考点】离子共存2. 要除去FeCl2溶液中的少量FeCl3可行的办法（）A. 滴入KSCN溶液B. 通入Cl2C. 加入铜粉D. 加入铁粉【答案】D【解析】滴入KSCN溶液，不能除去Fe3+，且引入了K+、SCN-等，A项错误；通入氯气，发生反应2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，不能除去Fe3+，B项错误；加入铜粉，发生反应Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，可以除去Fe3+，但引入了Cu2+，C项错误；加入铁粉，发生反应Fe+2Fe3+=3Fe2+，可以除去Fe3+，且没有引入新杂质，D项正确。

已知A为淡黄色固体，T、R为两种常见的用途很广的金属单质，D是具有磁性的黑色晶体，C是无色无味的气体，H是白色沉淀，且在潮湿空气中迅速变为灰绿色，最终变为红褐色固体．（1）写出下列物质的化学式：A：D：R：．（2）按要求写下列反应方程式：H在潮湿空气中变成M的化学方程式：；D与盐酸反应的离子方程式：。

（3）检验气体C的方法：。

【答案】（1）Na2O2；Fe3O4；Al；4Fe（OH）2+O2+2H2O=4 Fe（OH）3；Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O；用带火星的木条伸入试管口，若带火星的木条复燃，说明有氧气生成。

【解析】A为淡黄色固体，且A能和水反应生成无色无味气体C，则A是Na2O2，C 是O2、B是NaOH；D是具有磁性的黑色晶体，则D是Fe3O4，金属T在氧气中燃烧生成四氧化三铁，则T是Fe，四氧化三铁与足量的盐酸、足量的Fe反应得到E，E与B（NaOH）反应得到白色沉淀H，则E为FeCl2，H是Fe（OH）2，H在潮湿的空气中得到M为Fe（OH）3，M与HCl反应生成W是FeCl3，金属R和氧气反应生成氧化物Q，R与Q都能和NaOH 溶液反应生成N，则R是Al、Q是Al2O3、N是NaAlO2。

（1）通过以上分析知，A是Na2O2，D是Fe3O4，R是Al（2）H在潮湿空气中变成M的化学方程式：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4 Fe（OH）3，D 与盐酸反应的离子方程式：Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，（3）检验气体C（氧气）的方法：用带火星的木条伸入试管口，若带火星的木条复燃，说明有氧气生成。

【考点】物质的转化核心知识点二：证明某溶液中含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法（）①先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色；②先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色；③滴加NaOH溶液，先产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最后呈红褐色；④滴加KSCN溶液，不显红色A. ①②B. ②③C. ③④D. ①④【答案】B【解析】先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色，只能证明加氯水后的溶液中含有Fe3+，无法确定加氯水前的溶液中是否含有Fe2+、Fe3+，①不正确；先滴加KSCN溶液，不显红色，证明不含有Fe3+，再滴加氯水后显红色，证明滴加氯水前的溶液中含有Fe2+，②正确；滴加NaOH溶液，产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最后呈红褐色，这是Fe2+的特征反应现象，能证明原溶液中含有Fe2+而不含有Fe3+，③正确；滴加KSCN溶液，不显红色，只能证明原溶液中不含有Fe3+，不能证明含有Fe2+，④不正确为了检验某未知溶液中是否含有Fe2+，一位同学设计了以下实验方案：向一支装有该未知溶液的试管中先通入Cl2，再滴加KSCN溶液，溶液呈红色，证明该未知溶液中含有Fe2+。

回答以下问题：（1）你认为此方案是否合理—————————（填“合理”或“不合理”），若不合理，要检验Fe2+应如何操作——————————————————————————————（若填“合理”，则此空可不答）。

（2）现向一支装有FeCl2溶液的试管中滴加NaOH溶液，可观察到的现象是，有关反应的化学方程式为—————————。

————————————————————————（3）实验室在保存FeCl2溶液时为了防止FeCl2变质，常向其中加入铁粉，其原因是（用离子方程式表示）。

———————【答案】（1）不合理先滴加KSCN溶液，无明显现象，再通入Cl2，溶液变红色，则原未知溶液中含有Fe2+（2）出现白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色FeCl2+2NaOH=Fe（OH）2↓+2NaCl 4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3（3）2Fe3+ +Fe=3Fe2+【解析】（1）若先向溶液中通入Cl2，再滴加KSCN溶液，溶液呈红色，说明通入Cl2后的溶液中含有Fe3+，不能证明原未知溶液中含有Fe2+，若为含Fe3+不含Fe2+的溶液，现象与上述实验完全相同，故应先滴加KSCN，若无明显的现象，再通入Cl2，溶液变红色，证明原未知溶液中含有Fe2+。

（2）向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液，生成Fe（OH）2白色絮状沉淀，因Fe（OH）2易被溶解在溶液中的O2氧化为Fe（OH）3，故生成物会迅速变为灰绿色，最终变为红褐色的Fe（OH）3。

【考点】铁盐、亚铁盐的转化（答题时间：25分钟）一、选择题1. 下列除杂的操作不正确的是A. MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤B. FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤C. CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量锌粉充分反应后过滤D. CaCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CaCO3充分反应后过滤2. 硫酸亚铁易被氧化而变质。

为检验某补血剂中硫酸亚铁是否变质，可向该补血剂配成的溶液中加入A. 硝酸和硝酸银溶液B. 盐酸酸化的BaCl2溶液C. KSCN溶液D. 硝酸酸化的Ba（NO3）23. 铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是A. Fe（OH）3Fe2O3B. Fe（OH）2Fe2O3C. Fe（OH）2Fe（OH）3D. Fe（OH）2Fe3O44. 将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol·L－1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是A. 铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本保持不变B. Fe2＋和Fe3＋物质的量之比为5∶1C. 往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色D. 氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶55. A、B、C三种物质中均含有同一种元素M，它们之间有如图所示的转化关系。