1、第三讲 铁及其重要化合物1.了解铁及其重要化合物的制备方法。2.掌握铁及其重要化合物的主要性质及其应用。铁及其重要化合物知识梳理1.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，具有导电性、导热性和延展性，具有能被磁铁吸引的特征。2.铁的化学性质(用化学方程式或离子方程式表示 )铁单质性质活泼，有较强的还原性，铁元素主要化合价为2 价和3 价。(1)与非金属单质的反应与 O2 的反应常温：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为 Fe2O3。点燃：3Fe2O 2 Fe3O4。= = = = =点 燃 与 Cl2 的反应： 2Fe3Cl 2 2FeCl3。= = = = =点 燃 与 S 的反应：
2、FeS FeS。= = = = = (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)Fe3O44H 2。= = = = =高 温 (3)与酸的反应与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe2H =Fe2 H 2。与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应，但无 H2 产生。(4)与盐溶液的反应与 CuSO4 溶液反应的离子方程式：FeCu 2 =Fe2 Cu。与 FeCl3 溶液反应的离子方程式：Fe2Fe 3 =3Fe2 。3.铁的氧化物化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4俗名 铁红 磁性氧化铁颜色状态黑色粉末 红
3、棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水铁元素的化合价2 3 2，3稳定性 不稳定 稳定 稳定与 H 反应的离子方程式FeO2H =Fe2 H2OFe2O36H =2Fe3 3H2OFe3O48H =Fe22Fe 3 4H 2O 4.铁的氢氧化物化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3色态 白色固体 红褐色固体与盐酸反应 Fe(OH)22H =Fe2 2H 2O Fe(OH)33H =Fe3 3H 2O受热分解2Fe(OH)3 Fe2O33H 2O= = = = = 制备可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe2 2OH =Fe(OH)2可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe3 3OH =Fe
4、(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，反应方程式为4Fe(OH)2O 22H 2O=4Fe(OH)35.亚铁盐和铁盐(1)亚铁盐含有 Fe2 的溶液呈浅绿色，Fe 2 既有氧化性，又有还原性，Fe 2 与 Zn、Cl 2 反应的离子方程式分别为 ZnFe 2 =Zn2 Fe、2Fe 2 Cl 2=2Fe3 2Cl 。(2)铁盐氧化性：含有 Fe3 的溶液呈棕黄色，Fe 3 具有氧化性，Fe 3 与 Cu 反应的离子方程式为 2Fe3 Cu= =2Fe2 Cu 2 。特性：含有 Fe3 的盐溶
5、液遇到 KSCN 时变成红色。易水解：FeCl 3 滴入沸水中的化学方程式： FeCl33H 2O Fe(OH)3(胶= = = = = 体)3HCl。自我检测1.判断正误(正确的打“” ，错误的打 “”)。(1)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。( )(2)在 FeCl3 溶液中加入 KHCO3 溶液，会有 CO2 产生，但无 Fe(OH)3 沉淀生成。( )(3)向硫酸亚铁溶液中滴加 NaOH 溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁。 ( )(4)铁与过量的硫粉共热产物是 Fe2S3。( )(5)Fe2O3 不可与水反应得到 F
6、e(OH)3，所以不能通过化合反应制取 Fe(OH)3。( )(6)氢氧化铁与 HI 溶液反应的离子方程式为 Fe(OH)33H =Fe3 3H 2O。( )(7)将 FeCl3 溶液直接蒸干即可得到无水 FeCl3 固体。( )答案：(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 2.将下列物质的颜色和用途或性质用短线连接起来。Fe 2O3 a.红褐色 A.具有较强的还原性Fe(OH) 2 b.红棕色 B.易被氧化成灰绿色最终变成红褐色Fe(OH) 3 c.白色 C.红色油漆、涂料Fe 2 d.棕黄色 D.受热分解成红棕色粉末Fe 3 e.浅绿色 E.具有较强的氧化性答案：bC c
7、B aD eA dE(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的氯化物不同，Fe 与 Cl2 反应生成 FeCl3，而 Fe 与盐酸反应生成 FeCl2。(2)铁在潮湿的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。(3)铁与硫蒸气反应生成的是 FeS 而不是 Fe2S3；铁与碘蒸气反应生成的是 FeI2 而不是FeI3。(4)Fe3O4 的组成可理解为 FeOFe2O3，与非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)反应时生成 Fe2和 Fe3 ；与氧化性酸(如 HNO3)反应时生成 Fe3 ；与还原性酸(如 HI)反应时生成 Fe2 。含有 a g HNO3 的稀硝酸跟 b g 铁恰
8、好反应，铁全部溶解，生成 NO。已知有a/4 g HNO3 被还原，则 ab 不可能是( )A.31 B.32C.41 D.92解析 若生成硝酸亚铁：3Fe8HNO 3=3Fe(NO3)2 2NO4H 2O168 263126b a/4168/b1264/aab31若生成硝酸铁：Fe4HNO 3=Fe(NO3)3NO2H 2O56 63b a/456/b634/aab92还可能生成硝酸铁和硝酸亚铁的混合物，所以 ab 介于 31 与 92 之间，不在此范围的只有 B 项。答案 B铁元素是典型的变价金属元素，它在化合物中主要表现为2 价和3 价，通过归纳总结完成以下填空：单质铁与 (填编号，下同
9、 )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：Cl 2 O 2 H 2O(g) S 盐酸稀硝酸(足量) 稀硫酸 CuSO 4 溶液 FeCl 2 溶液 铁粉与稀硝酸溶液满足n(Fe)n(HNO 3)516答案： 数轴法分析铁与稀 HNO3 反应的产物一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断，根据反应方程式：HNO3 过量：Fe4HNO 3(稀) =Fe(NO3)3NO2H 2O；Fe 过量：Fe2Fe(NO 3)3=3Fe(NO3)2；两者相加得总方程式：3Fe8HNO 3(稀) =3Fe(NO3)22NO4H 2O，可以用
10、数轴表示：解题时需注意量的范围。即： ，产物仅有 Fe(NO3)3，稀 HNO3 可能有剩余； ，产n(Fe)n(HNO3) 14 n(Fe)n(HNO3) 38物仅有 Fe(NO3)2，Fe 可能有剩余； ，产物为 Fe(NO3)3 和 Fe(NO3)2，Fe14 n(Fe)n(HNO3) 38和稀 HNO3 都反应完全。题组一 铁及其化合物的性质及计算1.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )A.铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在B.铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为3 价C.工业上可用铁制容器储存浓硝酸和浓硫酸，原因是铁在常温下与两种酸不反应D.
11、工业上用 CO 在高温条件下还原含 Fe2O3 的铁矿石炼铁解析：选 D。自然界中有少量铁以单质形式存在 (如陨铁)，A 错；铁在纯氧中燃烧产物是 Fe3O4，其中铁的化合价有 2 价和3 价两种价态， B 错；铁在常温下遇浓硫酸或浓硝酸钝化，形成了致密的氧化膜隔绝铁与酸的接触，C 错。2.向一定量的 Fe、FeO 和 Fe2O3 的混合物中加入 120 mL 4 mol/L 的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，生成 1.344 L NO(标准状况)，往所得溶液中加入 KSCN 溶液，无红色出现。若用足量的氢气在加热条件下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为( )A.0.24 mol B.0
12、.21 molC.0.16 mol D.0.14 mol解析：选 B。向一定量的 Fe、 FeO 和 Fe2O3 的混合物中加入 120 mL 4 mol/L 的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，向所得溶液中加入 KSCN 溶液，无红色出现，则溶液中的溶质为 Fe(NO3)2，1.344 L NO(标准状况)的物质的量为 0.06 mol，根据氮元素守恒，1.344 L22.4 L/molFe(NO3)2 中的 NO 的物质的量为 0.12 L4 mol/L0.06 mol0.42 mol，所以硝酸亚铁的 3物质的量为 0.42 mol20.21 mol，由铁元素守恒可知，得到铁的物质的量为 n(
13、Fe)0.21 mol，B 项正确。3.(2018江淮名校联考)5.6 g 铁粉与一定量的硫黄混合，在空气中加热发生剧烈反应，冷却后用足量的盐酸溶解反应后的残留固体，产生了 2.0 L 气体(标准状况) ，通过分析可知其小于应生成的气体量，其最可能的原因是( )A.硫黄量不足B.生成了 FeSC.生成了 Fe2S3D.有部分 Fe 被空气中的氧气氧化了解析：选 D。当此混合物反应完全后，加入足量的盐酸时，如果铁过量，1 mol 铁对应1 mol 氢气，如果硫黄过量，硫化亚铁与盐酸反应，1 mol 硫化亚铁对应 1 mol 硫化氢气体，故 5.6 g 铁反应，对应的气体为 2.24 L(标准状况
14、) ，但是实际产生的气体体积偏小，可能原因是部分 Fe 被空气中的氧气氧化了。题组二 Fe(OH) 2 的制备实验探究4.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 在空气中很容易被氧化为红褐色的 Fe(OH)3，即发生反应：4Fe(OH)2O 2 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
15、，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：制备 Fe(OH)2 常用的三种方法(1)有机覆盖层法将吸有 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。(2)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。(3)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。“铁三角”及 Fe2
16、、Fe 3 的检验知识梳理1.“铁三角”的转化关系(1)Fe2 与强氧化剂(O 2、Cl 2、Br 2、H 2O2、Na 2O2、KMnO 4、浓硫酸、HNO3、 NO2、K 2Cr2O7 等)反应时，被氧化为 Fe3 。例如：6Fe2 Cr 2O 14H =2Cr3 6Fe 3 7H 2O。27(2)Fe3 与 Fe、Cu 、S 2 (H2S)、I (HI)等还原剂反应时生成 Fe2 。例如：2Fe3 Cu =2Fe2 Cu 2 (三价铁盐腐蚀印刷电路板)。(1)氧化性：Ag Fe3 Cu2 Fe2 ；还原性：S2 I Fe 2 Br Cl 。(2)只有在干态下 Fe3 才能被还原为 Fe。
17、2.“铁三角”的重要应用(1)判断离子共存Fe2 NO (H )、ClO 、MnO (H )；因 氧 化 还 原 不 共 存 3 4Fe3 S2 、I 、SO ；因 氧 化 还 原 不 共 存 23Fe2 、Fe 3 HCO 、CO 等水解相互促进的离子。不 共 存 3 23(2)除杂溶液 杂质 除杂方法FeCl2 FeCl3 加过量铁粉后过滤FeCl3 FeCl2 加氯水或 H2O2FeCl2 CuCl2 加过量铁粉后过滤(3)盐溶液的配制与保存(4)物质制备3.检验 Fe2 、Fe 3 的常用方法(1)Fe3 的检验 溶液变红色，证明含有 Fe3 。样 品 溶 液 滴 加 KSCN溶 液
18、产生红褐色沉淀，证明含有 Fe3 。样 品 溶 液 加 入 氢 氧 化 钠 溶 液 (2)Fe2 的检验 无现象 溶液变红色，证明含有 Fe2 。样 品 溶 液 滴 加 KSCN溶 液 滴 加 氯 水 或 双 氧 水 产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐样 品 溶 液 加 入 氢 氧 化 钠 溶 液 色，证明含有 Fe2 。(3)含 Fe3 、Fe 2 的混合溶液中 Fe3 、Fe 2 的检验( 应分两次分别检验)溶液变红色，证明含有 Fe3 ；混 合 溶 液 滴 加 KSCN溶 液 KMnO4 溶液紫红色褪去，证明含有 Fe2 。混 合 溶 液 滴 加 酸 性 KMnO4溶 液检验
19、 Fe2 和 Fe3 时的注意事项(1)检验 Fe2 时不能先加氯水后加 KSCN 溶液，也不能将加 KSCN 后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水可以氧化 SCN )。(2)当溶液浓度较稀时，利用观察法或加 NaOH 溶液的方法都不宜检验 Fe2 和 Fe3 的存在。(3)检验 Fe2 、Fe 3 的其他方法检验 Fe2 最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾 K3Fe(CN)6：3Fe 2 2Fe(CN) 63 =Fe3Fe(CN)62(蓝色)。检验 Fe3 也可用苯酚(C 6H5OH)，在 FeCl3 溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。自我检测1.判断正误(正确的打“” ，错误的打 “”)。(1
20、)(2016高考全国卷，7B)根据铁比铜金属性强的性质，可用 FeCl3 腐蚀 Cu 刻制印刷电路板。( )(2)因为硝酸具有强氧化性，所以铁与硝酸反应产物只有 Fe(NO3)3。( )(3)Fe3O4 溶于盐酸后加入几滴 KSCN 溶液，溶液显红色。 ( )(4)FeCl2 溶液蒸干灼烧后，得到 FeCl2 固体。( )(5)将 FeCl3 饱和溶液滴入 NaOH 溶液中，可制备 Fe(OH)3 胶体。( )答案：(1) (2) (3) (4) (5)2.(教材改编题)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( )滴加氯水 加足量 KMnO4 溶液 加少
21、量 KSCN 溶液A. B.C. D.解析：选 C。本题检验方法的关键是 Fe3 遇 SCN 显红色，而 Fe2 遇 SCN 不显红色。加入 KSCN 溶液不显红色证明无 Fe3 ，再滴加氯水，如有 Fe2 则可被氧化为 Fe3 ，溶液显红色。KMnO 4 溶液也能氧化 Fe2 ，但因其本身呈紫色，使 Fe3 遇 SCN 溶液显红色不易观察。(1)Fe2 处于铁的中间价态，既有氧化性又有还原性，以还原性为主。Fe 2 遇Br2、Cl 2、H 2O2、NO (H )等均表现还原性。 3(2)Fe3 处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如 Fe3 遇到还原性离子 (如I 、S 2 、SO )时，应优
22、先考虑氧化还原反应。23(3)由于 Fe3 易水解，因此无论 Fe3 溶液的配制还是从 FeCl3 溶液中制得无水 FeCl3，都需要考虑抑制 Fe3 水解的措施，在此类问题的考查中，一般以实验题为主，主要是配制Fe3 溶液的操作，或是从 FeCl3 溶液获得无水 FeCl3 的操作之类的文字表述题。在涉及 NA的说法辨析中，有时也会出现 Fe3 水解的情况，此外，Fe(OH) 3 胶体的制备方法也是利用了 FeCl3 水解的性质，要熟练掌握。2016高考全国卷 ， 28(1)(2)(3)(4)某班同学用如下实验探究 Fe2 、Fe 3 的性质。回答下列问题：(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁
23、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。FeCl 2 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，CCl 4 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_。解析 (1)Fe 2 具有还原性，FeCl 2 溶液易被氧化而变质，配制 FeCl2 溶液时加入少量
