1、第第 7 讲讲铁及其重要化合物铁及其重要化合物 高考备考导航 考试要求：1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解铁单质及其重要化合物的 主要性质。2.知道铁及其重要化合物在生产、生活中的应用。3.了解铁及其重要化合物的制备 方法。 名师点拨：Fe 及其化合物的性质是高考热点之一。高考对本讲知识的考查以工业生产过 程为载体，常与离子方程式的书写、电化学知识、实验探究融合在一起综合考查。备考时要 抓住“铁三角”之间的转化关系，特别要重视 Fe2 、Fe3的鉴别与检验的实验试题，以 Fe2 的还原性、Fe3 的氧化性为核心的氧化还原知识及离子方程式的书写也是考查的热点，预计今 后高考对本讲的
2、考查点基本不变。 考点一铁单质、氧化物及氢氧化物 核心知识梳理 1铁单质 (1)铁的位置、结构、化合价 铁元素是重要的金属元素，在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝。 (2)铁的物理性质 纯铁具有金属的共性，如具有_银白_色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体， 具有能被_磁铁_吸引的特性。铁在地壳中含量占第 4 位。 (3)铁的化学性质 常温下，铁单质比较活泼，具有较强的_还原_性。 与非金属单质的反应。 O2 常温下：铁被腐蚀生成铁锈，其成分为_Fe2O3xH2O_ 点燃：_3Fe2O2= 点燃 Fe3O4_ Cl2：_2Fe3Cl2= 点燃 2FeCl3_ S、I2：_FeS= FeS_、
3、_FeI2= FeI2_ 与水的反应。 常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应的化学方程式为：_3Fe 4H2O(g)= 高温 Fe3O44H2_。 与酸反应。 非氧化性酸：_Fe2H =Fe2H2_ 氧化 性酸 稀硝酸 Fe 过量：_3Fe8H 2NO 3=_ _3Fe2 2NO4H2O_ HNO3过量：_Fe4H NO 3=_ _Fe3 NO2H2O_ 浓硝酸、浓硫酸：常温下_钝化_，加热分别生成 NO2、SO2 与某些盐溶液的反应(离子方程式)。 与 CuSO4溶液：_FeCu2 =Fe2Cu_。 与 FeCl3溶液：_Fe2Fe3 =3Fe2_。 (4)铁单质的制备方法 工业上利
4、用铁矿石在高炉中炼铁，以赤铁矿为例写出该反应的化学方程式_Fe2O3 3CO= 高温 2Fe3CO2_。 利用铝热反应焊接无缝钢轨，写出以氧化铁和铝粉为铝热剂反应的化学方程式_2Al Fe2O3= 高温 2FeAl2O3_。 (5)重要的铁矿石主要成分的化学式： 赤铁矿_Fe2O3_；磁铁矿_Fe3O4_；褐铁矿_2Fe2O33H2O_；菱铁矿_FeCO3_；黄铁矿 _FeS2_。 特别提醒 (1)铁遇冷的浓硫酸或浓硝酸，表面会形成一层致密的氧化膜而发生钝化。铝遇冷的浓硝 酸或浓硫酸也会发生钝化。钝化可阻止内部金属继续与浓酸发生反应，从而表现出较强的化 学稳定性和耐腐蚀性。 (2)Fe 与 C
5、l2反应生成 FeCl3而不是 FeCl2；Fe 与 S 反应生成 FeS 而不是 Fe2S3；Fe 与盐酸 反应生成 FeCl2而不是 FeCl3；Fe 与 I2反应生成 FeI2而不是 FeI3。 2铁的氧化物 列表对比分析如下： 化学式FeOFe2O3Fe3O4 俗称_铁红_磁性氧化铁_ 色态黑色粉末_红棕色_粉末黑色晶体 溶解性难溶于水难溶于水难溶于水 铁的价态_2_价_3_价2 价，3 价 稳定性不稳定稳定稳定 与 H 反应的离子方 程式 FeO2H =Fe2 H2O Fe2O36H =2Fe3 3H2O Fe3O48H =2Fe3 Fe2 4H2O 特别提醒 (1) Fe3O4的组
6、成可用氧化物的形式表示为 FeOFe2O3，即有 1/3 的铁显2 价，2/3 的铁显 3 价。 (2)Fe(NO3)2溶液酸化后，NO 3在酸性条件下具有强氧化性，会将 Fe2 氧化成 Fe3。 3铁的氢氧化物 化学式Fe(OH)2Fe(OH)3 色态_白色固体_红褐色固体_ 溶解性难溶于水难溶于水 与盐酸 反应 _Fe(OH)22H =Fe22H2O_ Fe(OH)33H =Fe33H2O 受热 分解 _2Fe(OH)3= Fe2O33H2O_ 制法 可溶性亚铁盐与碱反应： _Fe2 2OH=Fe(OH)2_ 可溶性铁盐与碱反应： _Fe3 3OH=Fe(OH)3_ 二者的 关系 空气中，
7、Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成 Fe(OH)3，现象是白色絮状 沉淀迅速变成_灰绿_色，最后变成_红褐_色，化学方程式为：_4Fe(OH)2 O22H2O=4Fe(OH)3_ 特别提醒 (1)在判断铁的化合物与酸反应的产物时，要注意铁在化合物中的价态，利用铁的价态及 与其反应的化合物的氧化性或还原性判断发生反应的类型属于复分解反应还是氧化还原反 应。 (2)成功制备 Fe(OH)2的关键 Fe(OH)2具有很强的还原性， 易被氧化为 Fe(OH)3。 在实验室中制备 Fe(OH)2， 并使 Fe(OH)2 长时间保持白色沉淀状态，成功的关键有以下两点： 溶液中不含 Fe3 和 O2等
8、氧化性物质； 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。 (3)实验室中制备 Fe(OH)2常用的三种方法 方法一：有机层覆盖法 将吸有 NaOH 溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用 CCl4)，以防止空气与 Fe(OH)2接触发生反应，如图 1 所示。 方法二：还原性气体保护法 用 H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与 NaOH 溶液混合，这样可长时间观察到白色 沉淀，如图 2 所示。 方法三：电解法 用铁作阳极，电解 NaCl(或 NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图 3 所示。 基础小题自测 1判断正误，正确的打“”，错误的
9、打“”。 (1)常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，说明常温下，铁与浓硫酸不发生化 学反应。() (2)铁表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化。() (3)Fe与稀HNO3、 稀H2SO4反应均有气泡产生， 说明Fe与两种酸均发生置换反应。 () (4)浓盐酸与铁屑反应的离子方程式：2Fe6H =2Fe33H2。( ) (5)四氧化三铁和稀盐酸反应的离子方程式为 Fe3O48H =3Fe34H2O。( ) (6)铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为 FeX3。() (7)向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁。 () (8)F
10、e2O3不可与水反应得到 Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制取 Fe(OH)3。() (9)用铁作阴极， 石墨作阳极， 电解 NaOH 溶液或 NaCl 溶液， 可以制取氢氧化亚铁。 () (10)Fe(OH)2易被氧化成 Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2Fe(OH)3。() (11)将热的 NaOH 溶液滴入 FeCl3溶液中可制备 Fe(OH)3胶体。() (12)向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸，反应的离子方程式是 Fe(OH)22H =Fe2 2H2O。() (13)铁溶于稀硝酸，溶液变黄：3Fe8H 2NO 3=3Fe2 2NO4H2O。( ) (14)CO 还原 Fe2
11、O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后，再加入 KSCN 溶液，溶液不显红色， 不能确定黑色固体中有无 Fe3O4。() 提示CO 还原 Fe2O3可以得到 Fe 单质， Fe 单质会与 Fe3O4和盐酸反应生成的 Fe3 反应， 所以无法判断是否含有 Fe3O4，正确。 (15)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是 Fe2O3， 铁在纯氧中燃烧的产物是 Fe3O4，Fe 在高温下与水蒸气反应生成 Fe2O3。() 提示Fe 在高温下与水蒸气反应生成 Fe3O4。 (16)氢氧化铁与 HI 溶液仅发生中和反应。() 提示Fe3 与 I发生氧化还原反应。 (17)FeCl3、FeCl2和 Fe(OH)
12、3都可以通过化合反应制取。() 提示FeCl3可由 Fe 与 Cl2反应制取；FeCl2可由 FeCl3与 Fe 反应制取；Fe(OH)3可由 Fe(OH)2、O2、H2O 化合制取。 (18)Fe3O4与稀 HNO3反应：3Fe3O428H NO 3=9Fe3 NO14H2O。( ) 2某学生以铁丝和 Cl2为原料进行下列三个实验。下列从分类角度分析正确的是(B) A实验、反应制得的物质均为纯净物 B实验、均未发生氧化还原反应 C实验、均为放热反应 D实验、所涉及的物质均为电解质 3由于 Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为 Fe(OH)3，在实验室中制备 Fe(OH)2，并 使 Fe
13、(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。 (1)下列各图示中能较长时间看到 Fe(OH)2白色沉淀的是_(填序号)。 (2)用硫酸亚铁晶体配制上述 FeSO4溶液时还需加入_稀 H2SO4、铁屑_。 (3)除去蒸馏水中溶解的 O2常采用_加热煮沸_的方法。 生成白色 Fe(OH)2沉淀的操作是用 长滴管吸取不含 O2的 NaOH 溶液，插入 FeSO4溶液液面下，再挤出 NaOH 溶液。这样操作的 理由是_避免生成的 Fe(OH)2沉淀接触 O2_。 提示(1)因为 Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的 Fe(OH)3，即发生反应： 4Fe(OH)2O22H2O=
14、4Fe(OH)3。因此要较长时间看到 Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中 的氧气或空气。、原理相同，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的 Fe(OH)2 处在氢气的保护中；的原理为铁作阳极产生 Fe2 ，与电解产生的 OH结合生成 Fe(OH)2，且 液面用汽油保护，能防止空气进入；中液面加苯阻止了空气进入；由于带入空气中的氧 气，能迅速将 Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。 (2)Fe2 易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe2易被空气中的 O2 氧化，要加 Fe 粉防止 Fe2 被氧化。 (3)气体的溶解度随温度的升高而降低，所以加热煮沸后的水中溶解的 O2较少。
15、4深度思考： (1)铁有2、3 价两种价态，单质铁与_(填下列编号，下同)反应时只生成3 价 铁；与_反应时只生成2 价铁；与_反应时既生成2 价铁也生成3 价铁。 所选试剂：Cl2O2H2O(g)S盐酸 稀硝酸(足量)稀硫酸CuSO4溶液 (2)铁、铝遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，是物理变化还是化学变化？ 生铁和纯铁相比，熔点、硬度及抗腐蚀能力大小如何？ (3)按要求书写下列反应的离子方程式： FeO 与稀 HNO3的反应 Fe(OH)3与 HI 的反应(HI 是强酸) 提示(2)化学变化。 因生铁是铁碳合金，所以生铁的熔点低，硬度大。生铁在潮湿的环境中易发生电化学 腐蚀，故纯铁的抗腐蚀能力
16、强。 (3)3FeONO 310H =3Fe3NO5H2O 2Fe(OH)32I 6H=2Fe2I26H2O 考点突破提升 微考点 1铁单质的制备和性质 典例 1 (2021山东潍坊高三检测)下列有关铁的说法正确的是(B) AFe 在稀硝酸中发生钝化 B将废铁屑加入 FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的 Cl2 C向 FeCl2溶液中滴加 NH4SCN 溶液，溶液显红色 D镀锌铁不如镀锡铁耐腐蚀 解析常温下，Fe 在浓硝酸中发生钝化反应，A 项错误；铁和亚铁离子能将氯气还原为 氯离子，从而除去工业废气中的氯气，B 项正确；FeCl2溶液中含 Fe2 ，NH4SCN 可用于检验 Fe3 ，向
17、 FeCl2溶液中滴加 NH4SCN 溶液，溶液不会显红色，C 项错误；镀锌铁因 Zn 比 Fe 活 泼，镀层破损时 Zn 被腐蚀，镀锡铁因 Fe 比 Sn 活泼，因而镀层破损时是铁被腐蚀，所以镀锌 铁比镀锡铁更耐腐蚀，D 项错误。 对点集训 1 (2021湖北襄阳模拟)在一定量的稀 HNO3中慢慢加入铁粉，得到的 Fe2 的物质的量(纵坐 标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。 Fe3 Fe2 Fe、Fe2 Fe2 、Fe3 (1)AB 段铁元素以_形式存在。 (2)BC 段铁元素以_形式存在。 (3)CD 段铁元素以_形式存在。 解析向稀 H
18、NO3中加入铁粉， 开始时稀 HNO3过量应生成 Fe3 ， 随加入铁粉量的增加， HNO3反应完全后，发生反应 2Fe3 Fe=3Fe2，最后全部转化为 Fe2。 萃取精华： 反应产物中铁元素价态的判断 铁与弱氧化剂(如 S、I2、H 、Cu2)等反应所得产物中铁元素的价态为2 价，如 Fe I2= FeI2。 铁与强氧化剂(如 Cl2、Br2、浓硫酸、过量硝酸等)反应所得产物中铁元素的价态为3 价，如 2Fe3Br2=2FeBr3。 铁在纯氧中燃烧得到的产物为 Fe3O4，铁元素的价态为2、3 价。 铁与稀硝酸反应产物的判断： 当 HNO3过量时： 反应原理：Fe4HNO3=Fe(NO3)
19、3NO2H2O，铁元素的存在形式为 Fe3 ，铁元素 的价态为3 价。 当 Fe 过量时： 反应原理：3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O，铁元素的存在形式为 Fe2 ，铁元 素的价态为2 价。 当1 4 nFe nHNO3Fe(NO3)3Cu(NO3)2 D原废水中 Fe(NO3)3的浓度为 2 molL 1，Cu(NO3)2的浓度均为 1 molL1 解析氧化性强弱顺序为 HNO3Fe(NO3)3Cu(NO3)2，加入还原铁粉，先与氧化性强的 物 质 反 应 ， 即 反 应 顺 序 是 Fe 4HNO3=Fe(NO3)3 NO 2H2O 、 Fe 2Fe(NO3)3=3Fe(
20、NO3)2、FeCu(NO3)2=CuFe(NO3)2。根据上述分析，加入铁粉质量小于 56 g 时发生的离子反应为 Fe4H NO 3=Fe3 NO2H2O，故 A 说法正确；当加入铁 粉质量超过 168 g 后，溶液中的溶质只含有 Fe(NO3)2，故 B 说法正确；056 g 时没有 Fe2 生 成， 说明 Fe 先与硝酸反应； 56112 g 时铁与硝酸铁反应， 消耗 1 mol 铁增加 3 mol Fe2 ， 112 168 g 时铁与硝酸铜反应，氧化性强弱顺序为 HNO3Fe(NO3)3Cu(NO3)2，故 C 说法正确；根 据图像，每个反应阶段消耗 Fe 的质量均为 56 g，其
21、物质的量为 1 mol，根据反应 Fe 2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2可知，原溶液的体积为 1 L，根据加入 112 g 铁粉时溶液中 c(Fe2 )为 3 molL 1可知，原废水中 Fe(NO3)3的物质的量为(3 mol2 mol)1 mol，原废水中 Fe(NO3)3的 物质的量浓度为1 mol 1 L 1 molL 1，由图像结合反应 FeCu(NO3)2=CuFe(NO3)2 可知， Cu(NO3)2的物质的量为 1 mol，即 Cu(NO3)2物质的量浓度为 1 molL 1，故 D 说法错误。 方法技巧混合溶液中 Fe3 、Fe2的除去方法 (1)除去含 Mg2 的溶液
22、中混有的 Fe3。向混合溶液中加入 Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2 中的任意一种，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 除去，过滤后向溶液中再加入适量相应的酸。 (2)除去含 Cu2 的溶液中混有的 Fe3。向混合溶液中加入 CuO、CuCO3、Cu(OH)2、 Cu2(OH)2CO3中的任意一种，与 Fe3 水解产生的 H反应，促进 Fe3的水解，将 Fe3转化为 Fe(OH)3沉淀而除去，过滤后向溶液中再加入适量相应的酸。 (3)除去含 Mg2 的溶液中混有的 Fe2。先加入氧化剂(如 H2O2)将溶液中的 Fe2氧化成 Fe
23、3 ，然后再按(1)中的方法除去溶液中的 Fe3。 (4)除去含 Cu2 的溶液中混有的 Fe2。 先加入氧化剂(如 H2O2)将溶液中的 Fe2氧化成 Fe3， 然后再按(2)中的方法除去溶液中的 Fe3 。 (2)(2021陕西榆林调研)硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所 示)。下列说法错误的是(B) A碱式硫酸铁水解能产生 Fe(OH)3胶体，可用作净水剂 B该温度下，(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比 FeSO4的大 C可用 KSCN 溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化 D为防止 NH4HCO3分解，生产 FeCO3需在较低温度下进行 解析碱
24、式硫酸铁电离产生 Fe3 ，Fe3能发生水解反应生成 Fe(OH)3 胶体，Fe(OH)3胶 体具有吸附性，可用作净水剂，故 A 正确；(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比 FeSO4的小，所 以 FeSO4才能与(NH4)2SO4反应生成(NH4)2Fe(SO4)2，B 错误；KSCN 溶液遇 Fe2 无现象， (NH4)2Fe(SO4)2若被氧化则生成 Fe3 ，KSCN 溶液遇 Fe3变红，C 正确；NH4HCO3不稳定，受 热易分解，所以为防止 NH4HCO3分解，生产 FeCO3需在较低温度下进行，D 正确。 本讲要点速记： 1特殊的颜色： (1)固体：Fe3O4、FeO黑色
25、，Fe2O3红棕色， Fe(OH)3红褐色 (2)溶液：Fe2 浅绿色，Fe3黄色 2特殊现象： (1)Fe(OH)2 空气 Fe(OH)3，白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。 (2)Fe3 遇 KSCN 溶液变红色。 (3)Fe2 与Fe(CN)63反应生成铁氰化亚铁 Fe3Fe(CN)62蓝色沉淀。 3必记五反应： (1)Fe2FeCl3=3FeCl2 (2)Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2 (3)2FeCl2Cl2=2FeCl3 (4)2Fe3 2I=I22Fe2 (5)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3 4判断铁与氧化剂反应产物时常出现的错误： (1)铁与硫化
26、合，误认为生成 Fe2S3； (2)铁与盐酸反应，误认为生成 FeCl3和 H2； (3)铁与碘单质化合，误认为生成 FeI3； (4)过量铁与稀 HNO3反应，误认为生成 Fe(NO3)3； (5)铁与 FeCl3溶液误认为不反应等。 5FeCl3溶液发生反应时的变色总结 (1)向 FeCl3溶液中加几滴 KSCN 溶液后，溶液呈红色； (2)FeCl3溶液能使紫色石蕊试液呈红色； (3)FeCl3与 NaOH 溶液反应，生成红褐色沉淀； (4)向 FeCl3溶液中通入 H2S 气体，生成淡黄色沉淀； (5)向 FeCl3溶液中加入几滴 Na2S 溶液，生成淡黄色沉淀，当加入的 Na2S 溶液过量时，又 生成黑色沉淀； (6)向 FeCl3溶液中加入过量 Fe 粉，溶液变成浅绿色； (7)向 FeCl3溶液中加入过量 Cu 粉，溶液变成蓝绿色； (8)将 FeCl3溶液滴入淀粉碘化钾溶液中，溶液变成蓝色。 (9)向 FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，溶液变成紫色； (10)将 FeCl3溶液滴入 AgNO3溶液中，生成白色沉淀； (11)将 FeCl3溶液与 NaHCO3溶液混合，放出气体，生成红褐色沉淀； (12)将饱和 FeCl3溶液滴入沸水中，加热生成红褐色 Fe(OH)3胶体。
