1、1第 11 讲 铁及其重要化合物一、铁的存在与性质1铁在自然界中的存在形态： 游离态和化合态。01 2铁的物理性质3铁的化学性质(1)铁单质性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为2 价和3 价。与非金属单质反应：2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： 3Fe4H 2O(g)10 Fe3O44H 2。= = = = =高 温 (2)与酸的反应(3)与某些盐溶液的反应与 CuSO4溶液反应的离子方程式：FeCu 2 =Fe2 Cu。15 与 FeCl3溶液反应的离子方程式：2Fe3 Fe= =3Fe2 。16 二、铁的氧化物和氢氧化物1铁的氧化物3Fe3O4中的 3 个 Fe
2、 原子的化合价可看作 2 个为3 价，1个为2 价，可表示为 FeOFe2O3，平均价态为 价。在发生氧化还原反应时，对应价态83的铁参与相关反应，如 Fe3O4与 HNO3反应时只有2 价铁被氧化。2铁的氢氧化物4三、亚铁盐、铁盐的化学性质1亚铁盐含有 Fe2 的溶液呈 浅绿色，既有氧化性，又有还原性。01 (1)氧化性：Fe 2 与 Zn 反应的离子方程式：ZnFe 2 =FeZn 2 。02 (2)还原性向 FeCl2溶液中滴入几滴 KSCN 溶液，再加入氯水(或通入 Cl2)，若溶液变红色，证明 Fe2 具有还原性。反应原理： 2Fe2 Cl 2=2Fe3 2Cl 。03 向少量酸性
3、KMnO4溶液中加入 FeCl2溶液，若溶液紫红色褪去，证明 Fe2 具有还原性。反应原理：MnO 5Fe 2 8H =5Fe3 Mn 2 4H 2O。04 42铁盐(1)特性：含有 Fe3 的盐溶液遇到 SCN 时变成红色。05 (2)氧化性：含 Fe3 的溶液呈 棕黄色，Fe 3 具有较强的氧化性。06 向 FeCl3溶液中滴入几滴 KSCN 溶液，再加入过量活泼金属(如 Fe)，若溶液红色褪去，证明 Fe3 具有氧化性。反应原理： 2Fe3 Fe= =3Fe2 。07 向 FeCl3溶液中加入淀粉KI 溶液，若溶液变成蓝色，证明 Fe3 具有氧化性。反应原理： 2Fe3 2I =I2 2
4、Fe2 。08 向 FeCl3溶液中通入 H2S 气体，若出现黄色浑浊，证明 Fe3 具有氧化性。反应原理：2Fe3 H 2S=2Fe2 S 2H 。09 (3)FeCl3易水解：将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为 FeCl33H 2O10 5Fe(OH)3(胶体)3HCl。= = = = = 3Fe 2 、Fe 3 的相互转化Fe2 Fe3 强 氧 化 剂 如 Br2 还 原 剂 如 Fe上述转化中标号反应的离子方程式为 2Fe2 Br 2=2Fe3 2Br ；11 2Fe3 Fe= =3Fe2 。12 1.判断正误，正确的画“” ，错误的画“” ，并指明错因。(1)常温下，将铁片
5、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。()错因：Fe 常温下遇浓 H2SO4发生钝化。(2)将铁屑放入稀 HNO3中，证明 Fe 比 H2活泼。()错因：Fe 与 HNO3反应不产生 H2。(3)用 NaOH 溶液可以除去氧化铁中混有的二氧化硅。()错因：_(4)Fe 与 Cl2反应生成 FeCl3，推测 Fe 与 I2反应生成 FeI3。()错因：Fe 与 I2反应生成 FeI2。(5)FeCl3腐蚀 Cu 制印刷电路板是由于铁比铜的金属性强。()错因：Fe 3 与 Cu 反应生成 Fe2 和 Cu2 ，证明 Fe3 的氧化性大于 Cu2 ，不能证明 Fe的金属
6、性比 Cu 强。(6)Fe2 与 H2O2在酸性溶液中的反应：2Fe 2 H 2O22H =2Fe3 2H 2O。()错因：_2教材改编题(人教必修一 P63T7)要证明某溶液中不含 Fe3 而可能含 Fe2 ，进行如下实验操作时，最佳顺序是( )加足量氯水 加足量 KMnO4溶液 加少量 KSCN 溶液A B C D答案 C考点 铁的性质和用途一典例 1 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。6Fe 3 Fe 2 Fe、Fe 2 Fe 2 、Fe 3(1)AB 段铁元素以_形
7、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 2Fe3 Fe= =3Fe2 ，最后全部转化为 Fe2 。答案 (1) (2) (3)名师精讲1铁与稀硝酸反应产物中铁元素价态的判断方法(1)当 HNO3过量时：反应原理：Fe4HNO 3=Fe(NO3)3NO2H 2O，铁元素的存在形式为 Fe3 ，铁元素的价态为3 价。(2)当 Fe 过量时：铁被硝酸氧化为 Fe3 ，然后 Fe3 被剩余的铁还原为 Fe2 ，也就是说最终得到亚铁盐，总方程式：3
8、Fe8HNO 3=3Fe(NO3)22NO4H 2O。(3)当 时：铁元素的存在形式为 Fe2 和 Fe3 ，铁元素的价态为14 n Fen HNO3 382、3 价。(4)用数轴法表示，铁与硝酸的用量比与反应产物的关系：2铁与硫酸、硝酸的混酸反应顺序总结足量铁与稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反应，则可利用离子反应分析，依次发生反应：FeNO 4H =Fe3 NO 2H 2O、2Fe 3 Fe= =3Fe2 、Fe2H =Fe2 H 2(若 H 3量不足，该反应不再发生)。1下列关于铁的叙述正确的是( )7铁能被磁铁吸引，纯铁易被腐蚀在人体内的血红蛋白中含有铁元素铁位于元素周期表中第四周期第B 族铁
9、能在氧气中剧烈燃烧铁与硝酸反应的产物仅是 Fe(NO3)3不能通过化合反应制得 FeCl2和 Fe(OH)3A B C D答案 B解析 纯铁的抗腐蚀能力较强；铁位于元素周期表的第族，而不是第B 族；铁与强氧化剂反应，能被氧化为 Fe3 ，但若铁过量，则 Fe3 被 Fe 还原为 Fe2 ，所以，Fe 与HNO3反应的产物可能因铁过量而生成 Fe(NO3)2；FeCl 2、Fe(OH) 3可分别通过化合反应Fe2FeCl 3=3FeCl2、4Fe(OH) 2O 22H 2O=4Fe(OH)3制得。故 B 正确。2向含有 1 mol HNO3和 1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量
10、，溶液中金属阳离子 a、b 与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有 NO)。下列有关判断不正确的是( )Aa 表示 Fe3 的关系曲线B n10.75C P 点时， n(Fe2 )0.5625 molD向 P 点溶液中加入铜粉，最多可溶解 14.4 g答案 C解析 该反应可以看作两步：Fe4H NO =Fe3 NO2H 2O，硝酸根离子过 3量，氢离子不足；2Fe 3 Fe= =3Fe2 。a 表示 Fe3 的关系曲线，故 A 正确；溶液中共有3 mol H 参加反应，消耗铁为 0.75 mol，B 正确； P 点 n(Fe2 ) n(Fe3 )，二者均为 0.45 mo
11、l，C 错误；剩余 0.45 mol Fe3 ，消耗 0.225 mol 铜，质量为 14.4 g，D 正确。考点 铁的氧化物、氢氧化物二典例 2 用下面两种方法可以制得白色的 Fe(OH)2沉淀。.方法一：用 FeSO4溶液与不含 O2的蒸馏水配制的 NaOH 溶液反应制备。8(1)除去蒸馏水中溶解的 O2常采用_的方法。(2)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_。.方法二：在如图所示装置中，用 NaOH 溶液、铁屑、稀 H2SO4等试剂制备。(1)在试管里加入的试剂是_。(2)在
12、试管里加入的试剂是_。(3)为了制得白色 Fe(OH)2沉淀，在试管和中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是_。(4)这样生成的 Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是_。解析 .方法一：(1)气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的 O2变少。(2)避免生成的 Fe(OH)2被空气(氧气)氧化。.方法二：试管是开口式的，无法用产生的气体将溶液压入试管中，所以应在试管中制取 FeSO4，而在试管中盛 NaOH 溶液。将 Fe 与稀 H2SO4放入试管后，产生的 H2可从试管内短管处排出试管内的空气，经过止水夹进入试管内的 NaOH 溶液中，再排尽 NaOH
13、溶液和试管内的空气，然后关闭止水夹，试管内产生的 H2无法逸出，压强增大，将 FeSO4溶液通过长导管压入试管内的 NaOH 溶液中，在此过程中，液体都处于 H2环境中，从而避免了空气中的 O2将反应生成的 Fe(OH)2氧化成 Fe(OH)3。答案 .(1)煮沸(2)避免生成的 Fe(OH)2沉淀接触 O2.(1)稀 H2SO4、铁屑(2)NaOH 溶液(3)检验试管出口处排出 H2的纯度，当排出的 H2纯净时，要夹紧止水夹(4)试管中反应生成的 H2将所用溶液和装置内的空气排尽，且外界空气不容易进入装置，可防止白色的 Fe(OH)2沉淀被氧化名师精讲1制备 Fe(OH)2的关键与方法由于
14、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9使 Fe(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。制备原理：Fe 2 2OH =Fe(OH)2。(1)成功关键：溶液中不含 Fe3 和 O2等氧化性物质；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。(2)制备 Fe(OH)2时常采用的方法采用新制备的纯亚铁盐溶液；将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气)；将碱直接加到亚铁盐溶液的底部使生成的 Fe(OH)2与空气隔离；在亚铁盐溶液的液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小而又不溶于水的有机溶剂)。2确定铁的氧化物
15、组成的基本方法设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为 m n，则氧化物中 n(Fe) n(O) a b，m56 n16若 a b11，则铁的氧化物为 FeO；若 a b23，则铁的氧化物为 Fe2O3；若 a b34，则铁的氧化物是 Fe3O4或 FeO 与 Fe2O3按物质的量比 11 的混合物或FeO、Fe 2O3、Fe 3O4的混合物(其中 FeO、Fe 2O3物质的量之比为 11，Fe 3O4为任意值)。3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 Fe 2O
16、3 BFe(OH) 2 Fe 2O3CFe(OH) 2 Fe(OH) 3 DFe(OH) 2 Fe 3O4答案 B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。4(2018营口质检)有一块铁的“氧化物”样品，用 140 mL 5.0 molL1 盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收 0.025 mol Cl2，恰好使其中的 Fe2 全部转变为 Fe3 ，则该样品可能的化学式为( )AFe 2O3 BFe 3O4 CFe 4O5 DFe 5O7答案 D解析 根据 2Fe2
17、 Cl 2=2Fe3 2Cl ，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中 n(Fe2 )0.025 mol20.05 mol，根据电荷守恒得 2n(Fe2 )3 n(Fe3 ) n(Cl )，则 n(Fe3 )0.2 mol，故 n(Fe2 ) n(Fe3 )0.050.214，故该氧化物可表示为 FeO2Fe2O3，即 Fe5O7。考点 “铁三角”及 Fe3 、Fe 2 的检验三10典例 3 (2018贵阳一中高三模拟)下列中学常见实验的现象或表述正确的是( )A过量的铁投入到一定量的稀硝酸中，充分反应后取上层清液于试管中，滴加 KSCN溶液，溶液显红色B制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液
18、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C检验红砖中的氧化铁成分，向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加 KSCN 溶液 23 滴，溶液显红色即可证明D向 CuSO4溶液中滴入过量 NaOH 溶液充分反应后，将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会，然后冷却、过滤，滤纸上的物体为“蓝色固体”解析 过量的铁粉与一定量的稀硝酸反应最终生成的是 Fe2 ，A 错误；制备氢氧化亚铁应避免被氧气氧化，向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌，B 错误；CuSO 4溶液中滴入过量 NaOH 溶液充分反应后生成 Cu(OH)2沉淀，加热一段时间冷却
19、后过滤，滤纸上留有的是 CuO(黑色)，D 错误。答案 C名师精讲1 “铁三角”(1)“铁三角”中的转化关系(2)Fe2 、Fe 3 相互转化中的两个关系，Fe 2 Fe3 强 氧 化 剂 还 原 剂Fe 2 与强氧化剂(O 2、Cl 2、Br 2、H 2O2、Na 2O2、KMnO 4、HNO 3、K 2Cr2O7等)反应时，被氧化为 Fe3 。如2Fe2 H 2O22H =2Fe3 2H2O、6Fe 2 Cr 2O 14H =2Cr3 6Fe 3 7H 2O。27Fe 3 与 Fe、Cu、S 2 (H2S)、I (HI)等还原剂反应时生成 Fe2 。如2Fe3 H 2S=2Fe2 S2H
20、、2Fe 3 Fe= =3Fe2 、2Fe 3 Cu= =2Fe2 Cu 2 (三价铁盐腐蚀印刷电路板)。注意 氧化性：Ag Fe 3 Cu 2 Fe 2 ，还原性：S 2 I Fe 2 Br Cl 。11(3)“铁三角”的重要应用物质除杂判断离子共存a发生氧化还原反应而不能大量共存Fe2 与强氧化剂不能共存：NO (H )、ClO 、MnO (H ) 3 4Fe3 与强还原剂不能共存：S 2 、I 、HS 、SO 23b发生非氧化还原反应不能大量共存Fe2 、Fe 3 与 OH 、HCO 、CO 、AlO 等发生复分解或相互促进水解不能大量共 3 23 2存。Fe3 与 SCN 发生络合反应
21、不能大量共存。c盐溶液的配制和保存含 Fe2 的溶液：如配制 FeSO4溶液时加入稀硫酸防止 Fe2 的水解，加入铁粉防止 Fe2被氧化。含 Fe3 的溶液：如配制 Fe2(SO4)3溶液，应将 Fe2(SO4)3固体溶于 H2SO4，再加水稀释到指定浓度。2Fe 2 、Fe 3 的检验方法12(3)含 Fe2 、Fe 3 的混合溶液中 Fe3 、Fe 2 的检验溶液变红色，说明含有 Fe3 。混 合 溶 液 滴 加 KSCN溶 液 KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有 Fe2 。混 合 溶 液 滴 加 酸 性 KMnO4溶 液(4)Fe2 的特征检验方法溶液 产生蓝色沉淀，说明溶液中含有 Fe
22、2 ，3Fe 2 2Fe(CN) 6 K3Fe CN 6溶 液 3 =Fe3Fe(CN)62。5下列说法正确的是( )A将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加 KSCN 溶液，反应现象是有气体产生，溶液呈红色，原因是稀硝酸将 Fe 氧化为 Fe3B将铜粉加入 1.0 mol/L Fe2(SO4)3溶液中，会有溶液变蓝、黑色固体出现的现象，这是因为金属铁比铜活泼CFeCl 3溶液可用于铜质印刷线路板制作是因为 FeCl3能从含 Cu2 的溶液中置换出铜D室温下，能将浓硫酸盛放在铁桶中答案 D解析 A 项，过量铁粉与稀硝酸充分反应后铁元素转化为 Fe2 ，滴加 KSCN 溶液后不出现红色；B 项，
23、铜粉与 Fe2(SO4)3溶液发生反应 2Fe3 Cu= =2Fe2 Cu 2 ，溶液变蓝但不会有黑色固体出现；C 项，FeCl 3与 Cu2 不反应，制作线路板的原理为 Fe3 能腐蚀铜，发生反应为 2Fe3 Cu= =2Fe2 Cu 2 ，解释错误；D 项，常温下，Fe 遇浓 H2SO4钝化，可用铁桶盛放浓 H2SO4，正确。6已知下述三个实验中均能发生化学反应。 13将铁钉放入 CuSO4溶液中 向 FeSO4溶液中滴入几滴浓硝酸 将铜丝放入 FeCl3溶液中下列判断正确的是( )A上述实验证明氧化性：Fe 3 Fe2 Cu2B实验中铁钉只作还原剂C实验中 Fe2 既显氧化性又显还原性D实验中发生的是置换反应答案 B解析 中发生反应 FeCu 2 =Fe2 Cu，中发生反应3Fe2 4H NO =3Fe3 NO2H 2O，中发生反应 Cu2Fe 3 =Cu2 2Fe 2 。A 项， 3根据氧化性：氧化剂氧化产物，可知氧化性：Fe 3 Cu2 Fe2 ；C 项，实验中 Fe2 化合价升高，只显还原性；D 项，实验中无单质生成，不是置换反应。14
