1、第三章 金属及其化合物 第3节 铁及其重要化合物考纲要求1了解铁的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2了解铁的重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。考点一 铁的主要性质及应用1原子结构铁位于元素周期表_，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。铁在地壳中的含量占第 4 位。2物理性质纯铁具有_金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被_吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。第四周期第族银白色磁铁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。(1)Fe与Cl2、S反应的化学方程式：_；_。2Fe3Cl2=点燃 2FeCl
2、3FeS=FeS(2)Fe与 水 蒸 气 反 应 的 化 学 方 程 式：_。3Fe4H2O(g)=高温 Fe3O44H2(3)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：_。Fe 与少量稀 HNO3 的反应：_。(4)Fe 与 FeCl3 溶液的反应：_。FeNO3 4H=Fe3NO2H2O3Fe2NO3 8H=3Fe22NO4H2OFe2Fe3=3Fe24应用与制备(1)用途：用量最大、用途最广泛的合金是铁合金钢，可用于制造不锈钢、特种钢、钢板、钢管等。(2)制备：工业上冶炼铁的反应方程式为 3COFe2O3=高温 2Fe3CO2。辨析拓展1正
3、误判断(正确的打“”，错误的打“”)。(1)铁位于元素周期表中第四周期第B 族。()(2)Fe 分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。()(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)Fe 在足量 Cl2 中燃烧生成 FeCl3，在少量 Cl2 中燃烧生成 FeCl2。()(5)铁与硫混合共热生成 Fe2S3。()(6)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2思考填空：铁有2、3 价两种价态，单质铁与下列所选试剂_(填下列序号，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
4、生成2 价铁也生成3 价铁。所选试剂：Cl2 O2 H2O(g)S 盐酸稀硝酸(足量)稀硫酸 CuSO4 溶液 FeCl2溶液答案：考向 考查铁的主要性质及应用1下列有关铁及其化合物的说法不正确的是()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、运输浓硝酸和浓硫酸D氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂解析：FeCl3 溶液用作净水剂的原因是 Fe3水解产生Fe(OH)3 胶体，其可吸附水中悬浮物和杂质等并形成沉淀沉降下来，从而起到净水作用，与氧化性无关。答案：D2下列关于铁的叙述正确的是()铁能被磁
5、铁吸引，纯铁易被锈蚀 在人体的血红蛋白中含有铁元素 不能通过化合反应生成 FeCl2和 Fe(OH)3 铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧 铁与硝酸反应的产物仅是 Fe(NO3)3A BCD解析：中，纯铁不易被锈蚀。中，可以通过化合反应生成 FeCl2 和 Fe(OH)3：2FeCl3Fe=3FeCl2、4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。中，当铁过量时可生成 Fe(NO3)2。答案：B考点二 铁的氧化物和氢氧化物1铁的氧化物(1)物理性质。化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称_色、态黑色粉末_铁的价态_铁红磁性氧化铁红棕色粉末黑色晶体2价3价2价、3价(2)化学性质。Fe
6、O、Fe2O3、Fe3O4 分别与盐酸反应的离子方程式：_。FeO 与稀硝酸反应的化学方程式：_。FeO、Fe2O3 分别与 HI 溶液反应的化学方程式：_。FeO2H=Fe2H2O、Fe2O36H=2Fe3 3H2O、Fe3O48H=2Fe3Fe24H2O3FeO10HNO3=3Fe(NO3)3NO5H2OFeO2HI=FeI2H2O、Fe2O36HI=2FeI2I23H2O2铁的氢氧化物(是离子反应的写离子方程式)化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜色状态_与盐酸反应_受热分解2Fe(OH)3=Fe2O33H2O白色固体红褐色固体Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe3
7、3H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应：_可溶性铁盐与碱溶液反应：_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_色絮状沉淀迅速变成_色，最后变成_色，反应方程式为_Fe22OH=Fe(OH)2Fe33OH=Fe(OH)3 白灰绿红褐4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3辨析拓展1正误判断(正确的打“”，错误的打“”)。(1)氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色染料。()(2)Fe3O4 可用 FeOFe2O3 表示，故 Fe3O4 为混合物。()(3)氢氧化铁与 HI 溶液反应的离子方程式为 Fe(OH)33H=Fe33H2O。()(4)Fe2
8、O3 与 NaOH 溶液反应可制取 Fe(OH)3。()(5)Fe2O3 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。()(6)铁铝矾Al2Fe(SO4)4xH2O溶液呈浅绿色，具有净水作用。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2用下列方法可制得白色的 Fe(OH)2 沉淀：用不含Fe3的 FeSO4 溶液与不含 O2 的蒸馏水配制的 NaOH 溶液反应制备。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述 FeSO4 溶液时还需加入_。(2)除去蒸馏水中溶解的 O2 常采用_的方法。(3)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，
9、插入 FeSO4 溶液液面下，再挤出NaOH 溶液。这样操作的理由是_。答案：(1)稀硫酸、铁屑(2)加热煮沸(3)避免生成的 Fe(OH)2 与氧气接触而被氧化考向1 考查铁的氧化物、氢氧化物的性质1等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出 NO物质的量最多的是()AFeO BFe2O3CFeSO4DFe3O4解析：Fe2O3 不具有还原性，与稀 HNO3 反应不生成NO。另外三种等质量的物质中，含 Fe2物质的量越多，与稀 HNO3 反应失去的电子越多，根据得失电子守恒，则生成 NO 的物质的量越多。经计算比较等质量的 FeO、FeSO4、Fe3O4 中 FeO 含有 Fe2物质的量最多，故
10、选 A。答案：A2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)3 Fe2O3BFe(OH)2 Fe2O3CFe(OH)2 Fe(OH)3DFe(OH)2 Fe3O4解析：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。答案：B考向2 考查氢氧化亚铁的制备3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：因为 Fe(OH)2 在空气中很
11、容易被氧化为红褐色的 Fe(OH)3，即 发生反 应：4Fe(OH)2 O2 2H2O=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。原理一样，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 NaCl 溶液产生的 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。答案：4如下图所示，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
12、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 Fe(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 瓶中发生的反应为_。解析：Fe2H=Fe2H2，产生的 H2 将 Fe2压入 B 中，Fe22OH=Fe(OH)2；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4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。因此，要较长时间看到 Fe(OH)2
13、 白色沉淀，就要排除装置中的空气。答案：(1)铁屑 Fe2H=Fe2H2(2)打开(3)待 A 装置反应一段时间后关闭止水夹 a，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 作阳极，石墨作阴极，电解 NaOH 溶液，在溶液上面加苯、汽油等保护层，利用
14、新产生的 Fe2与 OH反应制取 Fe(OH)2。考点三 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。Fe2的氧化性和还原性。含有 Fe2的溶液呈浅绿色，Fe2处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以_为主，如遇 Br2、Cl2、H2O2、NO3(H)等均表现为_。Fe2的酸性溶液与 H2O2 反应的离子方程式：_。FeCl2 溶液与 HNO3 溶液反应的离子方程式为：_。还原性还原性2Fe2H2O22H=2Fe32H2O3Fe2NO4H=3Fe3NO2H2OFe2可发生水解反应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
15、少量_抑制 Fe2的水解，加少量_防止 Fe2被氧化。硫酸铁屑(2)铁盐。氧化性：含有 Fe3的溶液呈棕黄色，Fe3处于铁的高价态，遇 Fe、Cu、HI、H2S 等均表现为_。Fe3可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为_。FeCl3 溶液滴入淀粉KI 溶液，溶液变蓝，离子方程式为_。易水解：Fe(OH)3 是很弱的碱，且溶度积很小，因而 Fe3极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。氧化性2Fe3Cu=Cu22Fe22I2Fe3=I22Fe2a利用 Fe3易水解的性质，实验室可用饱和 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 FeCl33H2O=Fe(OH)3(胶体)
16、3HCl。b利用 Fe3易水解的性质，工业上常用调节 pH 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_等水解呈碱性的离子不能大量共存。HCO、AlO、CO、ClO2Fe2、Fe3的检验(1)用 KSCN 溶液和氯水检验。(2)用 NaOH 溶液检验。(3)含 Fe2、Fe3的混合溶液中 Fe2、Fe3的检验。混合溶液 滴加KSCN溶液溶液变红色，说明含有 Fe3；混合溶液滴加酸性KMnO4溶液 酸性 KMnO4 溶液紫红色_，说明含有 Fe2。(4)Fe2的特征检验方法。待检溶液 K3Fe（C
17、N）6溶液产生_沉淀，说明溶液中含有 Fe2，反应的离子方程式为 3Fe2 2Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62。褪去蓝色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)加过量铁粉后过滤辨析拓展1正误判断(正确的打“”，错误的打“”)。(1)Fe3有氧化性，所以 FeCl3 溶液可用于回收旧电路板中的铜。()(2)将 FeCl3 溶液蒸干可得到 FeCl3 晶体。()(3)在溶液中加 KSCN，溶液显红色，证明原溶液中有 Fe3，无 Fe2。(
18、)(4)检验 Fe(NO3)2 晶体是否氧化变质的方法是将Fe(NO3)2 样品溶于稀 H2SO4 后，滴加 KSCN 溶液，观察溶液是否变红。()(5)Fe2(SO4)3 和 KI 溶液反应的离子方程式：Fe32I=Fe2I2。()(6)(NH4)2Fe(SO4)2 溶液与过量 NaOH 溶液反应制Fe(OH)2 的离子方程式：Fe22OH=Fe(OH)2。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2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、F
19、e3(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 HNO3 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 2Fe3Fe=3Fe2，最后全部转化为 Fe2。答案：(1)(2)(3)考向1 Fe2和Fe3的性质和检验1要证明某溶液中不含 Fe3，而可能含有 Fe2，进行如下实验操作的最佳顺序为()加入足量氯水 加入足量 KMnO4(H)溶液加入少量 KSCN 溶液A B C D解析：先加入少量 KSCN 溶液，若无红色，证明无Fe3，然后加足量的氯水，若出现红色，说明有 Fe2存
20、在。不 选 择 B 项 加 入 足 量 KMnO4(H)溶 液 的 原 因 是KMnO4(H)溶液是紫红色的溶液，Fe2与 MnO4 反应时溶液颜色变化不明显。答案：C2下列除杂的操作不正确的是()AMgCl2 溶液中混有少量 FeCl3：加入足量 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：FeCl3 溶 液 中 存 在 水 解 平 衡：FeCl3 3
21、H2O=Fe(OH)33HCl，加入 MgO 与 H反应，上述平衡右移，使 Fe3转化成 Fe(OH)3 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；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；先用 H2O2 将 Fe2氧化成Fe3，再利用 FeCl3 的水解，加入 CuO 与 H反应将 Fe3转化成 Fe(OH)3 而除去，D 正确。答案：C考向2 关于“铁三角”转化关系的推断3(2019临沂模拟)A、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
22、、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、Cu BFe、Cl2、H2CCu、Cl2、Fe DFe、Cl2、Mg解析：B 单质水溶液呈酸性，且常温下为气态，结合转化关系可推出，A、B、C、D、E、F 分别为 Fe、Cl2、Cu、FeCl3、CuCl2、FeCl2。答案：A4A、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中需要加具有氧化性的试剂CA 与稀硝酸反应一定能实现元素 M
23、 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：根据转化关系可确定 A 为变价金属，应为 Fe，反应加入氯气能实现，B 为 FeCl3，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。答案：C1有关铁及其化合物的说法正确的是()A(2016全国卷)配制氯化铁溶液时，将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释B(2016全国卷)将 NaOH 浓溶液滴加到饱和FeCl3 溶液中，制备 Fe(OH)3 胶体C
24、(2016全国卷)利用铁比铜金属性强的性质，可用 FeCl3 腐蚀 Cu 刻制印刷电路板D(2016上海卷)Fe 与 Cl2 反应生成 FeCl3，推测 Fe与 I2 反应生成 FeI3解析：A 项，在溶液中铁离子极易发生水解反应，产生难溶性的氢氧化铁，为了抑制铁离子的水解，应该先将氯化铁溶解在较浓的盐酸中，然后再加水稀释到相应的浓度，正确；B 项，制备 Fe(OH)3 胶体，应将饱和氯化铁溶液滴入沸水中，错误；C 项，铁离子与铜反应生成铜离子和亚铁离子，利用的是铜的还原性比亚铁离子的还原性强的性质，错误；D 项，因 I2 的氧化性较弱，故与铁反应生成 FeI2，错误。答案：A2(2016上海
25、卷)下列各组混合物，使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是()A氧化镁中混有氧化铝 B氯化铝溶液中混有氯化铁C氧化铁中混有二氧化硅 D氯化亚铁溶液中混有氯化铜解析：A 项，MgO 是碱性氧化物，与 NaOH 溶液不能反应，而 Al2O3 是两性氧化物，可以与 NaOH 溶液发生反应产生 NaAlO2，过滤后洗涤，就得到纯净的 MgO，向滤液中加入盐酸至沉淀达到最大量，过滤洗涤，不溶物加热得 Al2O3。B 项，向溶液中加入过量的 NaOH 溶液，FeCl3 变为 Fe(OH)3 沉淀，AlCl3 变为 NaAlO2，过滤，然后向滤液中加入适量的盐酸，当沉淀达到最大值，过滤，得到 Al(OH
26、)3，再分别向两种物质的沉淀中加入适量的盐酸溶解，就分别得到 AlCl3 溶液和 FeCl3 溶液。C 项，SiO2是酸性氧化物，能与 NaOH 溶液发生反应，而 Fe2O3 与NaOH 溶液不反应。加入过量的 NaOH 溶液，然后过滤洗涤，就得到纯净的 Fe2O3，向滤液中加入过量盐酸，得到 H2SiO3 沉淀，过滤、洗涤、灼烧得到 SiO2。D 项，二者都能与 NaOH 溶液反应，当再向得到的沉淀中加入盐酸时，二者都溶解，而且得到 FeCl3 溶液，不能分离、提纯二者。答案：D3(2016全国卷)某班同学用如下实验探究 Fe2、Fe3的性质。回答下列问题：(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁
27、固体，均配制成0.1 mol/L 的溶液。在 FeCl2 溶液中需加入少量铁屑，其目的是_。(2)甲组同学取 2 mL FeCl2 溶液，加入几滴氯水，再加入 1 滴 KSCN 溶液，溶液变红，说明 Cl2 可将 Fe2氧化。FeCl2 溶液与氯水反应的离子方程式为_。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在 2 mL FeCl2 溶液中先加入 0.5 mL 煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和 1 滴 KSCN 溶液，溶液变红，煤油的作用是_。(4)丙组同学取 10 mL 0.1 mol/L KI 溶液，加入 6 mL 0.1 mol/L FeCl3 溶液混合。分别取 2 mL 此溶液
28、于 3 支试管中进行如下实验：第一支试管中加入 1 mL CCl4 充分振荡、静置，CCl4 层显紫色；第二支试管中加入 1 滴 K3Fe(CN)6溶液，生成蓝色沉淀；第三支试管中加入 1 滴 KSCN 溶液，溶液变红。实验检验的离子是_(填离子符号)；实验和说明：在 I过量的情况下，溶液中仍含有_(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为_。(5)丁组同学向盛有 H2O2 溶液的试管中加入几滴酸化的 FeCl2 溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为_；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是_；生成沉淀的原因是_(用平衡移动原理解释)。解析：(1
29、)Fe2具有还原性，FeCl2 溶液易被氧化而变质，配制 FeCl2 溶液时加入少量铁屑，目的是防止 Fe2被氧化。(2)溶液变红，说明有 Fe3生成，则 FeCl2 溶液与氯水反应生成 FeCl3，离子方程式为 2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(3)甲组实验中，FeCl2 易被空气中的 O2 氧化，会生成FeCl3，因此实验不够严谨。加入煤油，煤油的密度比水小，可以起到隔绝空气的作用，从而排除氧气对实验的影响。(4)实验中 K3Fe(CN)6溶液的作用是检验 Fe2。根据实验，CCl4 层显紫色，说明有 I2 生成，根据实验，生成蓝色沉淀，说明有 Fe2生成，根据实验，溶液变红，说明有 Fe
30、3剩余，I过量的情况下，溶液中仍含有Fe3，由此说明该反应为可逆反应。(5)溶液变为棕黄色，说明生成了 Fe3，离子方程式为 2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。溶液中有气泡出现，说明 H2O2 在 Fe3的催化作用下发生了分解反应，生成了 O2。随后生成红褐色沉淀，则沉淀为 Fe(OH)3，H2O2分解放出热量，Fe3的水解平衡：Fe33H2OFe(OH)33H向正反应方向不断移动，因此得到 Fe(OH)3 沉淀。答案：(1)防止 Fe2被氧化(2)2Fe2Cl2=2Fe32Cl(3)隔绝空气(或排除氧气对实验的影响)(4)Fe2 Fe3 可逆反应(5)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O Fe3催化H2O2 分解产生 O2 H2O2 分解反应放热，促进 Fe3的水解平衡正向移动