1、第2讲铁及其重要化合物课程标准1结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解铁及其重要化合物的主要性质，了解这些物质在生产、生活中的应用。2结合实例认识铁及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。考点一铁的单质、氧化物和氢氧化物1铁的单质(1)原子结构铁位于元素周期表第四周期第族，原子结构示意图为 ，化学反应中易失去2个或3个电子而表现为2价或3价。铁在地壳中的含量居第四位。(2)物理性质纯铁具有银白色的金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁体吸引的特性；纯铁有很强的抗腐蚀能力。
2、(3)化学性质铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为2价和3价。 Fe与Cl2、S反应的化学方程式：2Fe3Cl22FeCl3；FeSFeS。Fe与水蒸气反应的化学方程式：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2。Fe与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式，下同)Fe与过量稀HNO3的反应：FeNO4H=Fe3NO2H2O；Fe与少量稀HNO3的反应：3Fe2NO8H=3Fe22NO4H2O。Fe与FeCl3溶液的反应：Fe2Fe3=3Fe2。点拨铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。铁在潮湿的
3、空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。2铁的氧化物(1)物理性质化学式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铁的价态2价3价2价、3价(2)化学性质FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式：FeO2H=Fe2H2O；Fe2O36H=2Fe33H2O；Fe3O48H=2Fe3Fe24H2O。FeO与稀硝酸反应的化学方程式：3FeO10HNO3=3Fe(NO3)3NO5H2O。FeO、Fe2O3分别与HI溶液反应的化学方程式：FeO2HI=FeI2H2O；Fe2O36HI=2FeI2I23H2O。3铁的氢氧
4、化物(是离子反应的写离子方程式)化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色、态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O33H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe33OH=Fe(OH)3二者的关系在空气中，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，反应的化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3点拨FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与足量HNO3反应时，发生氧化还原反应，Fe2被HN
5、O3氧化成Fe3。Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与足量HI反应时，发生氧化还原反应，Fe3被I还原成Fe2。题组一铁及其化合物的性质1下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是()A工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁B铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4C工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸D氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂解析：选D。常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化，生成一层致密的氧化膜，阻止反应进行，工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸，故C正确；氯化铁有较强氧化性，但不是用作净水剂的原因，净水是利用铁离子水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附
6、性，能吸附悬浮的杂质，故D错误。2等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出NO的物质的量最多的是()AFeO BFe2O3CFeSO4 DFe3O4解析：选A。根据得失电子守恒，还原剂提供的电子越多，氧化剂硝酸生成的NO的物质的量就越多。1 g题述四种物质能提供的电子的物质的量为A.1 mol；B.0 mol；C.1 mol；D.1 mol(Fe3O4也可以写为Fe2O3FeO)，故提供电子的物质的量最多的为FeO。3将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()AFe(OH)3Fe2O3B
7、Fe(OH)2Fe2O3CFe(OH)2Fe(OH)3DFe(OH)2Fe3O4解析：选B。铁与稀硫酸反应生成FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为3价，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。题组二氢氧化亚铁的制备4(2021哈尔滨模拟)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)。解析：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=4Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气或氧气。原理一样，都是先用铁与稀硫酸反应产生的氢气将装
8、置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；的原理为铁做阳极产生Fe2，与阴极产生的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。答案：5(2021淄博模拟)如图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 molL1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中圆底烧瓶内应预先加入的药品是_。A中反应的离子方程式是_。(2)实验开始时先将止水夹a_(填“打开”或“关闭”)。(3)简述生成F
9、e(OH)2的操作过程：_。(4)实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B中发生反应的化学方程式为_。解析：Fe2H=Fe2H2，产生的H2将FeSO4溶液压入B中，发生反应：Fe22OH=Fe(OH)2；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=4Fe(OH)3。答案：(1)铁屑Fe2H=Fe2H2(2)打开(3)待A中反应一段时间后关闭止水夹a，产生的H2将FeSO4溶液压入B中进行反应(4)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3防止Fe(OH)2被氧化的方法(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。(2)将
10、盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。(5)用Fe做阳极，石墨做阴极，电解NaOH溶液，在溶液上面加苯、汽油等保护层，利用新产生的Fe2与溶液中的OH反应制取Fe(OH)2。 考点二铁及其化合物的转化关系及应用1铁及其化合物的相互转化(1)亚铁盐氧化性和还原性含有Fe2的溶液呈浅绿色，Fe2处于铁元素的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H)等均表现还原性。Fe2的酸性溶液与H2O2反应的离子方
11、程式：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。FeCl2溶液与稀HNO3反应的离子方程式为3Fe2NO4H=3Fe3NO2H2O。易水解Fe(OH)2是弱碱，含Fe2的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2的水解，加少量铁屑防止Fe2被氧化。(2)铁盐氧化性：含有Fe3的溶液呈棕黄色，Fe3处于铁元素的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现氧化性。Fe3可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3Cu=Cu22Fe2。向FeCl3溶液中滴入淀粉KI溶液，溶液变蓝，离子方程式为2I2Fe3=I22Fe2。易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因
12、而Fe3极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。a利用Fe3易水解的性质，实验室可将饱和FeCl3溶液滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式为FeCl33H2OFe(OH)3(胶体)3HCl。b利用Fe3易水解的性质，工业上常用调节pH的方法除去溶液中的铁离子。c利用Fe3易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度。dFe3与HCO、AlO、CO、ClO等水解呈碱性的离子不能大量共存。2Fe2、Fe3的检验(1)用KSCN溶液和氯水(3)含Fe2、Fe3的混合溶液中Fe2、Fe3的检验溶液变红色，说明含有Fe3；酸性KMnO4溶液紫红色褪去
13、，说明含有Fe2。(4)Fe2的特征检验方法待检溶液产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2，反应的离子方程式为3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62。点拨Fe3、Fe2、Cl同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2(Cl能还原酸性KMnO4，有干扰)。3含Fe2、Fe3的除杂问题主要成分杂质除杂方法FeCl3(aq)FeCl2(aq)加入氯水或H2O2FeCl2(aq)FeCl3(aq)加过量铁粉后过滤FeCl2(aq)CuCl2(aq)加过量铁粉后过滤题组一Fe2 和Fe3的检验1(2021无锡模拟)下列有关物质检验方法合理的是()A向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明原溶液中
14、不含Fe2B向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红，说明原溶液中含有Fe2C向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe3D向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明原溶液中只含有Fe2，不含Mg2解析：选C。A项，只能说明含有Fe3；B项，原溶液中可能只有Fe3而没有Fe2；D项，Fe(OH)2氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。2要证明某溶液中不含Fe3，而可能含有Fe2，进行如下实验操作时，最佳顺序为()加入足量氯水加入足量酸性KMnO4溶液加入少量NH4SCN溶液ABCD解析：选C。在该溶液中先加
15、入少量NH4SCN溶液，溶液不变红色，证明无Fe3存在，再加入氯水，将Fe2氧化成Fe3，溶液变为红色；酸性KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不能用酸性KMnO4溶液代替氯水检验。题组二含铁物质的除杂问题3下列除杂的操作不正确的是()AMgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入MgO充分反应后过滤BFeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤CCuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反应后过滤DCuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2氧化成Fe3，再加入CuO充分反应后过滤解析：选C。FeCl3溶液中存在水解平衡：Fe33H2OF
16、e(OH)33H，加入的MgO与H反应，上述平衡右移，使Fe3转化成Fe(OH)3沉淀而除去，A正确；加入过量铁粉，FeCl3与Fe反应生成FeCl2而达到除杂的目的，B正确；先用H2O2将Fe2氧化成Fe3，再利用FeCl3易水解，加入的CuO与H反应将Fe3转化成Fe(OH)3沉淀而除去，D正确；加入NaOH溶液，Cu2、Fe3均转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求，C错误。4Fe2、Fe3、Zn2较完全地形成氢氧化物沉淀的pH分别为6.7、3.7、4.6。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2、Fe3杂质离子，为除去这些离子制得纯净的 ZnSO4 溶液，应加入的试剂是()ANaOH溶液B氨水CK
17、MnO4、ZnCO3DH2O2、ZnO解析：选D。由于Fe2沉淀所需pH比Zn2大，应首先将Fe2氧化为Fe3，然后调节溶液的pH使Zn2还未沉淀时Fe3已沉淀完全；氧化剂H2O2将Fe2氧化为Fe3，ZnO能消耗溶液中的H且不引入新的杂质离子，故D项符合要求。除去混合溶液中Fe3、Fe2的常用方法(1)除去Mg2中混有的Fe3的方法向混合溶液中加入MgO、MgCO3、Mg(OH)2中之一，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。 (2)除去Cu2中混有的Fe3的方法向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中之一，与
18、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。(3)除去Mg2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。(4)除去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(2)的方法除去溶液中的Fe3。题组三“铁三角”在物质转化推断题中的应用5A、B、C是中学所学过的三种单质，A、B、C及其他物质之间的反应关系如图所示，其中B、D、E、F的水溶液呈酸性。若DCEF且常温下只有B为气态，则A、B、C分别为()AFe、Cl2、CuBFe、Cl2、H2CCu
19、、Cl2、FeDFe、Cl2、Mg解析：选A。B单质水溶液呈酸性，且常温下为气态，则B为Cl2，结合转化关系可推出，A、C、D、E、F分别为Fe、Cu、FeCl3、CuCl2、FeCl2。6(双选)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。A为一种金属单质，其产量直接关系国民经济命脉。反应均为化合反应，反应为置换反应。下列有关说法不正确的是()A中所加试剂可能是氯气B中需要加具有还原性的试剂CA与稀硝酸反应一定能实现元素M在中发生的价态变化D元素M在中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现解析：选BC。根据转化关系可确定A为变价金属Fe，反应加入氯气能实现，则B为F
20、eCl3，C为FeCl2，A项正确；反应是铁元素由2价升高到3价，需要加具有氧化性的试剂，B项不正确；过量的铁与稀硝酸反应时，生成硝酸亚铁，C项不正确；Fe3能将I氧化成I2，自身被还原成Fe2，D项正确。1(双选)下列有关物质性质的叙述错误的是()A(2018高考江苏卷) 向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色B(2019高考天津卷)将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2C(2020高考江苏卷)室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4D(2018高考江苏卷)Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2解析：选AC。FeCl2溶液中含Fe2，NH4SCN用于检验
21、Fe3，向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不会显红色，A错误；铁和氯化亚铁能将氯气还原为氯离子，铁屑可以补充FeCl2，从而除去工业废气中的氯气，B正确；室温下，铁在浓硫酸中发生钝化，C错误； Cu与FeCl3溶液反应生成CuCl2和FeCl2，反应的化学方程式为Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2，D正确。2下列观点的叙述正确的是()A(2017高考江苏卷)无色透明的溶液中：Fe3、Mg2、SCN、Cl能大量共存B(2017高考江苏卷)在给定条件下，下列物质间转化能实现：FeFeCl2Fe(OH)2C(2018高考江苏卷)在给定条件下，下列物质间转化能实现：Fe2O3(s)Fe
22、(s)FeCl3(aq)D(2017高考全国卷)向2 mL 0.1 molL1的FeCl3溶液中加足量铁粉，振荡，黄色逐渐消失，加1滴KSCN溶液，溶液颜色不变，说明还原性：FeFe2解析：选D。Fe3和SCN会发生反应生成红色的络合物，A错误；铁与氯气反应只能生成氯化铁，B错误；Al与Fe2O3在高温条件下发生铝热反应生成Al2O3和Fe，Fe与HCl反应生成FeCl2和H2，第二步反应不能实现，C错误；加入过量的铁粉，黄色消失，加入KSCN溶液，溶液不变色，说明Fe3被完全消耗，即Fe2Fe3=3Fe2，根据氧化还原反应规律，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，FeFe2，Fe元素化合价升
23、高，Fe为还原剂，Fe3Fe2，Fe元素化合价降低，Fe3为氧化剂，Fe2既是还原产物又是氧化产物，因此还原性：FeFe2，D正确。3(2018高考全国卷)K3Fe(C2O4)33H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体，可用于晒制蓝图。回答下列问题：(1)晒制蓝图时，用K3Fe(C2O4)33H2O做感光剂，以K3Fe(CN)6溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为2K3Fe(C2O4)3 2FeC2O43K2C2O42CO2；显色反应的化学方程式为_。(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物，按如图所示装置进行实验。通入氮气的目的是_。实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊，装置E中固
24、体变为红色，由此判断热分解产物中一定含有_、_。为防止倒吸，停止实验时应进行的操作是_。样品完全分解后，装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3，检验Fe2O3存在的方法是_。解析：(1)发生的显色反应是溶液中Fe2与K3Fe(CN)6生成Fe3Fe(CN)62，其化学方程式为3FeC2O42K3Fe(CN)6=Fe3Fe(CN)623K2C2O4。(2)实验时通入N2，不仅能隔绝空气，排除空气的干扰，还能使反应产生的气体全部进入后续装置。实验中装置B中澄清石灰水变浑浊，说明三草酸合铁酸钾的热分解产物中含有CO2，经NaOH溶液可除去CO2，气体经浓硫酸干燥后，与灼热的CuO反应，得到单质Cu，
25、且由装置F中现象可知装置E中又生成CO2，由此可判断热分解产物中还含有CO。为防止倒吸，实验结束后，应先熄灭装置A、E两处的酒精灯，冷却后停止通入氮气。要检验A中残留固体中含有Fe2O3，可取少量A中残留固体，加入足量稀硫酸或稀盐酸溶解，再滴入少许KSCN溶液，溶液中出现红色，即可确定残留固体中含有Fe2O3。答案：(1)3FeC2O42K3Fe(CN)6=Fe3Fe(CN)623K2C2O4(2)隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置CO2CO先熄灭装置A、E的酒精灯，冷却后停止通入氮气取少许固体粉末于试管中，加稀硫酸溶解，滴入12滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含有Fe2O31中科院化
26、学所研制的晶体材料纳米四氧化三铁，在核磁共振造影及医药上有广泛用途。其生产过程的部分流程如下：FeCl36H2OFeOOH纳米四氧化三铁。下列有关叙述不合理的是()A纳米四氧化三铁可分散在水中，它与FeCl3溶液的分散质粒子的直径相当B纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病C在反应中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解D反应的化学方程式是6FeOOHCO=2Fe3O43H2OCO2解析：选A。纳米四氧化三铁分散在适当分散剂中，形成的分散系属于胶体，不同于溶液的分散质粒子的直径，故A错误；纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料，可作为药物载体用于疾病的治疗，故B正确；反应中环丙胺不参加反应，但
27、可能促进氯化铁水解，故C正确；由制备过程可知，反应的反应物为FeOOH和CO，由一种生成物为Fe3O4以及得失电子守恒和质量守恒定律可知，反应的化学方程式为6FeOOHCO=2Fe3O43H2OCO2，故D正确。2硫酸亚铁铵晶体(NH4)2Fe(SO4)26H2O在空气中比一般亚铁盐稳定，是定量分析化学中常用的还原剂，其实验室制备流程如图所示：下列说法不正确的是()A“除油污”过程中使用热的Na2CO3溶液效果更好B制备硫酸亚铁时铁屑与硫酸反应完全时的现象是不再有气泡产生C“趁热过滤”后的滤液略显黄色的原因是4Fe2O24H=4Fe32H2OD理论上加入(NH4)2SO4固体的质量为6.0 g
28、解析：选D。Na2CO3溶液中CO水解使溶液呈碱性，油污在碱性环境中能够水解，升高温度，CO水解平衡正向移动，溶液碱性增强，故用热的Na2CO3溶液除油污效果更好，A项正确；为防止Fe2被氧化，加入的铁屑需过量，铁屑与硫酸反应完全就是硫酸反应完全，反应完全时不再有气泡产生，B项正确；“趁热过滤”后的滤液略显黄色是因为Fe2在空气中被氧气氧化为Fe3，反应的离子方程式为4Fe2O24H=4Fe32H2O，C项正确；由工艺流程图可知，反应的铁的质量为5.0 g2.2 g2.8 g，物质的量为0.05 mol，理论上可制备 0.05 mol 硫酸亚铁铵晶体，则需要加入0.05 mol(NH4)2SO4，所以理论上加入(NH4)2SO4固体的质量为0.05 mol132 g/mol6.6 g，D项错误。