第3讲 铁及其化合物
[考纲要求] 1.了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。2.以Fe 2＋
、Fe 3＋
的相互转化为
例，理解变价金属元素的氧化还原反应。3.能鉴别溶液中的Fe 2＋
、Fe 3＋
。
考点一 用物质分类思想认识铁及其重要化合物
1． 铁的存在
2． 铁的性质
(1)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，纯铁有很强的抗腐蚀能力。
(2)化学性质：铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物。 用化学方程式或离子方程式表示下列变化
Fe ＋H 2O(g)――→④
④3Fe ＋4H 2O(g)=====高温
Fe 3O 4＋4H 2
3． 铁的氧化物和氢氧化物
(1)铁的氧化物
化学式 FeO Fe 2O 3 Fe 3O 4 俗名 铁红 磁性氧化铁 颜色状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体(有磁性)
(2)铁的氢氧化物
深度思考
1． 铁有很强的抗腐蚀能力，为什么日常生活中的铁制品容易生锈？
答案 主要因为铁不纯，往往含有碳等杂质，当这些铁制品在潮湿的空气中或接触到电解质溶液(如食盐水)时会发生电化学腐蚀。
2． 铁、铝遇浓硫酸或浓硝酸发生钝化，是物理变化还是化学变化？
答案 常温下铁、铝遇冷的浓HNO 3、浓H 2SO 4时表面会生成一层致密的氧化物薄膜，化学上称为钝化，属于化学变化。
3． 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，请归纳总结：
(1)Fe 单质通常与哪些氧化剂反应生成＋2价？写出有关反应的化学方程式或离子方程式。
答案 Fe →Fe 2＋
：铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S 、I 2)，非氧化性酸(如盐酸、稀
硫酸)，不活泼金属的盐溶液(如CuSO 4溶液)反应，都可实现这种转化。如：Fe ＋S=====△
FeS,2H ＋
＋Fe===Fe 2＋
＋H 2↑，Cu 2＋
＋Fe===Fe 2＋
＋Cu 。
(2)Fe 单质通常与哪些氧化剂反应生成＋3价？写出有关反应的化学方程式。
答案 Fe →Fe 3＋
：铁与强氧化剂(如Cl 2、HNO 3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这
种转化。例如：2Fe ＋3Cl 2=====点燃
2FeCl 3，Fe ＋4HNO 3(稀)===Fe(NO 3)3＋NO ↑＋2H 2O,2Fe ＋6H 2SO 4(浓)=====△
Fe 2(SO 4)3＋3SO 2↑＋6H 2O 。
4． FeCl 3、FeCl 2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取？
答案 都可以。2Fe ＋3Cl 2=====点燃
2FeCl 3 2FeCl 3＋Fe===3FeCl 2
4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3
题组一 铁及其化合物的性质
1． 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
( )
A ．Fe(OH)3 Fe 2O 3
B ．Fe(OH)2 Fe 2O 3
C ．Fe(OH)2 Fe(OH)3
D ．Fe(OH)2 Fe 3O 4 答案 B
解析 铁与稀硫酸生成FeSO 4，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，最后所得红棕色残渣为Fe 2O 3。 2．
(1)方法一中，装置A 的作用_____________________________________________。 方法二中，装湿棉花的作用______________________________________________。 (2)实验完毕后，取出装置一的少量固体，溶于足量稀盐酸，再滴加KSCN 溶液，溶液颜色无明显变化，试解释原因：__________________________________________。 答案 (1)提供水蒸气 提供水蒸气 (2)在溶液中Fe 3＋
被未反应的铁粉完全还原为Fe 2＋
题组二 铁及其化合物的定量计算
3． 由FeO 、Fe 2O 3和Fe 3O 4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21∶8，
则这种混合物中FeO 、Fe 2O 3和Fe 3O 4的物质的量之比是 ( ) A ．1∶2∶1 B ．2∶1∶1 C ．1∶3∶1 D ．1∶1∶3 答案 D
解析 可用平均组成法来求解：在混合物中铁原子和氧原子物质的量之比为(21/56)∶(8/16)＝3∶4，则混合物的平均组成为Fe 3O 4，在三种组合中Fe 3O 4则不必多考虑，应注意FeO 和Fe 2O 3混合后也应符合Fe 3O 4，所以在混合物中它们的物质的量之比必须是1∶1。
4．含有Cu(NO 3)2、Zn(NO 3)2、Fe(NO 3)3、AgNO 3各0.1 mol 的混合溶液中加入0.1 mol 铁 粉，充分搅拌后，Fe 溶解，溶液中不存在Fe 3＋
，同时析出0.1 mol Ag ，下列结论错误的
是(双选) ( )
A ．溶液质量不变
B ．Fe 3＋
的氧化性大于Cu 2＋
C ．溶液中Cu 2＋
与Fe 2＋
的物质的量比为1∶1
D ．1 mol Fe 可还原2 mol Fe 3＋
答案 AC
解析 由溶液析出0.1 mol Ag ，溶解0.1 mol 铁粉可知溶液质量减轻；依信息可知只有Ag 析出，Cu 2＋
没有参加反应，Ag ＋
全部被铁还原，2Ag ＋
＋Fe===2Ag ＋Fe 2＋
，消耗Fe 为
0.05 mol ，生成0.05 mol Fe 2＋
；溶液中不含Fe 3＋
，余下的0.05 mol Fe 恰好完全反应，Fe
＋2Fe 3＋
===3Fe 2＋
，生成0.15 mol Fe 2＋
；溶液中的Cu 2＋
与Fe 2＋
的物质的量比为1∶2。
5． 在一定量的稀HNO 3中慢慢加入铁粉，得到的Fe 2＋
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。 ①Fe 3＋
②Fe 2＋
③Fe 、Fe 2
＋
④Fe 2＋
、Fe 3＋
(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。 答案 (1)① (2)④ (3)③
解析 向稀HNO 3中加入铁粉，开始时稀HNO 3过量应生成Fe 3＋
，随加入铁粉量的增加，
HNO 3反应完全后，发生反应2Fe 3＋
＋Fe===3Fe 2＋
，最后全部转化为Fe 2＋
。
归纳总结
分析铁与稀HNO 3反应的关键
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： HNO 3过量：Fe ＋4HNO 3===Fe(NO 3)3＋NO ↑＋2H 2O ，
Fe 过量时：Fe ＋2Fe(NO 3)3===3Fe(NO 3)2，两者相加得总方程式：3Fe ＋8HNO 3===3Fe(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O ，可以用数轴表示：
解题时需注意量的范围。
即：①n (Fe )n (HNO 3)≤14，产物仅有Fe(NO 3)3，HNO 3可能有剩余；②n (Fe )n (HNO 3)≥3
8
，产物仅有
Fe(NO 3)2，Fe 可能有剩余；③14 8，产物为Fe(NO 3)3和Fe(NO 3)2，Fe 和HNO 3 都反应完全。 考点二 ＋2、＋3价铁的化学性质 1． Fe 2＋的氧化性和还原性 Fe 2＋ 处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性。在中学阶段接触Fe 2＋ 的氧化还原反 应中其主要表现还原性，如：Fe 2＋ 遇Br 2、Cl 2、H 2O 2、NO － 3(H ＋ )等均表现还原性。 2． Fe 3＋的氧化性 Fe 3＋处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如：它能氧化Fe 、Cu 、HI 、H 2S 等。 3． Fe 2＋ 与Fe 3＋ 的相互转化 用离子方程式实现下列转化：Fe 2＋ ①Cl 2、②NO －3(H ＋ ) ③Fe 、④Cu Fe 3 ＋ ①2Fe 2＋＋Cl 2===2Fe 3＋ ＋2Cl － ； ②3Fe 2＋＋4H ＋ ＋NO － 3===3Fe 3＋ ＋2H 2O ＋NO ↑； ③2Fe 3＋ ＋Fe===3Fe 2＋ ； ④Cu ＋2Fe 3＋ ===Cu 2＋ ＋2Fe 2＋ 。 题组一 根据试剂判断Fe 2＋ 、Fe 3＋ 的转化 1． 下列试剂中，不能使Fe 2＋ 转化为Fe 3＋ 的是 ( ) ①氯气 ②NaCl 溶液 ③KMnO 4溶液 ④稀硝酸 ⑤盐酸 ⑥NaNO 3溶液 A ．①②③ B ．①③④ C ．②④⑤ D ．②⑤⑥ 答案 D 解析 要实现Fe 2＋ 转化为Fe 3＋ ，必须加强氧化性物质，②NaCl 、⑤HCl 均没有强氧化 性，⑥NO － 3在酸性条件下才表现强氧化性。 2．将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有三价铁生成的是(双选) ( ) A ．硫酸 B ．氯水 C ．硝酸锌 D ．氯化铜 答案 BC 3． 在含有Fe 3＋ 、Fe 2＋ 、Al 3＋ 、NH ＋ 4的稀溶液中加入足量Na 2O 2固体，充分作用后，再加入 过量稀盐酸，完全反应，则离子数目没有变化的是 ( ) A ．Fe 3＋ 、Al 3＋ B ．Al 3＋ C ．Fe 2＋ 、NH ＋ 4 D ．Fe 3＋ 答案 B 解析 2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH ＋O 2↑，Fe 2＋ 转变为Fe 3＋ ，Fe 3＋ 转变为Fe(OH)3沉淀析 出，Al 3＋ 转变为AlO － 2，NH ＋ 4转变为NH 3气体，NH ＋ 4减少。没有过滤，再加入过量稀盐 酸，Fe(OH)3沉淀转变为Fe 3＋ ，所以Fe 2＋ 减少，Fe 3＋ 增多，AlO － 2再转变为Al 3＋ ，几乎不 变。 题组二 实现转化时试剂的选择 4． 硫酸亚铁溶液含有杂质硫酸铜和硫酸铁，为除去杂质，提纯硫酸亚铁，应该加入下列物 质中的 ( ) A ．锌粉 B ．镁粉 C ．铁粉 D ．铝粉 答案 C 5． 如何除去括号中的杂质 (1)Fe 2＋ (Fe 3＋ )：加过量铁粉过滤； (2)FeCl 3(FeCl 2)：加氯水或H 2O 2； (3)FeCl2(CuCl2)：加过量铁粉过滤； (4)Fe(Al)：加过量强碱溶液过滤； (5)Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加过量强碱溶液过滤。 题组三Fe3＋、Fe2＋的检验 6．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是() A．④B．③ C．③④D．①②③④⑤ 答案 C 解析③不反应，实验方案及现象均错；④检验的是Cl－，与Fe3＋的性质无关。7．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() ①加入足量氯水②加入足量KMnO4溶液③加入少量NH4SCN溶液 A．①③B．③② C．③①D．①②③ 答案 C 解析在该溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不变血红色，无Fe3＋存在，再加入氯水，将Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液变为血红色。KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不用KMnO4溶液。 8．下列离子的检验方法合理的是() A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2＋ B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变血红色，说明原溶液中含有Fe2＋C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋ D．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，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋ 答案 C 解析A项中只能说明含有Fe3＋，不合理；B项原溶液中可能只有Fe3＋而没有Fe2＋；D 项中氧化后生成红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。 反思归纳 检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法 1．溶液颜色 含有Fe2＋的溶液显浅绿色 含有Fe3＋的溶液显黄色 2．用KSCN 溶液和氯水 (1)流程： 溶液 加KSCN 溶液 ??? →无明显现象――→加氯水溶液变血红色―→Fe 2 ＋→溶液变血红色― →Fe 3＋ (2)有关反应：Fe 3＋ ＋3SCN － Fe(SCN)3(血红色) 2Fe 2＋ ＋Cl 2===2Fe 3＋ ＋2Cl － 3．用NaOH 溶液 (1)流程： 溶液加NaOH 溶液?? ? →白色沉淀→灰绿色→红褐色→Fe 2 ＋ →红褐色沉淀→Fe 3＋ (2)有关反应：Fe 3＋ ＋3OH － ===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀) Fe 2＋ ＋2OH － ===Fe(OH)2↓(白色沉淀) 4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3 考点三 铁及其化合物的综合应用 “铁三角”的转化关系及应用举例 归纳总结 (1)判断离子共存 ①Fe 2＋ 、Fe 3＋ 均水解，与HCO － 3、AlO － 2、CO 2－ 3等因水解相互促进，在溶液中不能大量 共存。 ②Fe 3＋ 与S 2－ 、I － 、HS － 、SO 2－ 3，Fe 2＋ 与NO － 3(H ＋ )、ClO － 、MnO － 4(H ＋ )在溶液中因发生氧 化还原反应不能大量共存。 (2)盐溶液的配制与保存 ①Fe 2＋的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe 2＋ 被氧化；加少量相应的酸，防止Fe 2＋ 水解。 ②Fe 3＋ 的盐溶液：加少量相应的酸防止Fe 3＋ 水解。 深度思考 根据铁及其化合物的重要性质思考如下几个问题 (1)请设计由FeSO 4制取Fe 2O 3的最佳方案。 答案 向FeSO 4溶液中加入过量NaOH 溶液，过滤、洗涤、加热灼烧即可得到Fe 2O 3。 (2)加热蒸干FeCl 2、FeCl 3溶液并灼烧，最终得到的固体是________。 答案 Fe 2O 3 题组一实验探究——Fe(OH)2的制备 1．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溶液时还需要加入__________。 (2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。 (3)生成Fe(OH)2白色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____________________________。 答案(1)稀H2SO4、铁屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化解析Fe2＋易水解，要加入稀H2SO4防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加铁粉，将被氧化生成的Fe3＋还原成Fe2＋。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减少。 优点：装置简单。 缺点：难以控制FeSO4、NaOH中不含氧气。即使加热煮沸FeSO4、NaOH溶液，在冷却和实验过程中还会有少量氧气溶解。 2．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)。 答案①②③⑤ 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。①、②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；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④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。 反思归纳 成功制备Fe(OH)2的关键 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(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↓ 成功关键：①溶液中不含Fe 3＋ 和O 2等氧化性物质。 ②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。 题组二 含铁化合物的框图推断 3． A 、B 、C 为中学常见单质，其中一种为金属，通常情况下，A 为固体，B 为黄绿色气 体，C 为无色气体。D 、E 、F 、G 、H 、X 均为化合物，其中X 常温下是无色气体，其水溶液是一种强酸，E 为黑色固体，H 在常温下为液体。它们之间的转化关系如下图所示(其中某些反应条件和部分反应物已略去)。 请回答下列问题： (1)写出下列物质的化学式：A__________、D__________、E__________、X__________。 (2)在反应①～⑦中，不属于氧化还原反应的是__________(填编号)。 (3)反应④的离子方程式是___________________________________________________； (4)反应⑦的化学方程式是_________________________________________________； 该反应中每消耗0.3 mol 的A ，可转移电子______mol 。 (5)写出D 的溶液与小苏打溶液反应的离子方程式是_____________________________ ________________________________________________________________________。 (6)除去D 溶液中混有的少量G 的方法是______________________________________ ________________________________________________________________________。 (7)在D 溶液中制备无水D 固体的方法是______________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)Fe FeCl 3 Fe 3O 4 HCl (2)③⑥ (3)2Fe 3＋ ＋Fe===3Fe 2＋ (4)3Fe ＋4H 2O(g)=====高温 Fe 3O 4＋4H 2 0.8 (5)Fe 3＋ ＋3HCO － 3===Fe(OH)3↓＋3CO 2↑ (6)向混合液中通入足量的氯气(或加入足量的H 2O 2) (7)在HCl 气流中加热蒸干FeCl 3溶液 解析 由“B 为黄绿色气体单质”知，B 为Cl 2；由D 与G 之间的相互转化关系知，A 为变价金属单质，则A 为Fe ，D 为FeCl 3，G 为FeCl 2；由“D ＋F →血红色溶液”知， F 为KSCN ；由“E 与X 的相互转化关系及E 为黑色固体化合物、X 的水溶液是一种强 酸”知，E 为Fe 3O 4，X 为HCl ，H 为H 2O ；由“C 为无色气体单质及A ＋C →E ”知， C 为O 2。 (3)反应④的离子方程式为2Fe 3＋ ＋Fe===3Fe 2＋ 。 (4)反应⑦的化学方程式为3Fe ＋4H 2O(g)=====高温 Fe 3O 4＋4H 2，由化合价的变化值知，当 3 mol 的Fe 反应时可转移电子8 mol 。 (5)D 溶液与小苏打溶液反应的离子方程式为Fe 3＋ ＋3HCO － 3===Fe(OH)3↓＋3CO 2↑。 (6)除去FeCl 3溶液中混有的少量FeCl 2的方法：向混合液中通入足量的氯气(或加入足量的H 2O 2)。 (7)在FeCl 3溶液中制备无水FeCl 3固体的方法：在HCl 气流中加热蒸干FeCl 3溶液。 4． 请回答下列问题： (1)B 中所含元素位于周期表中第________周期，________族。 (2)A 在B 中燃烧的现象是_________________________________________________。 (3)D ＋E ―→B 的反应中，被氧化与被还原的物质的物质的量之比是__________。 (4)G ＋J ―→M 的离子方程式是____________________________________________。 (5)Y 受热分解的化学方程式是_____________________________________________。 答案 (1)三 ⅦA (2)产生苍白色火焰 (3)2∶1 (4)3AlO － 2＋Fe 3＋ ＋6H 2O===3Al(OH)3↓＋Fe(OH)3↓ (5)4Fe(NO 3)3=====△ 2Fe 2O 3＋12NO 2↑＋3O 2↑ 解析 根据转化关系和题中所给的信息可以判断：A 为H 2、B 为Cl 2、C 为NaOH 、D 为HCl 、E 为MnO 2、F 为Al 、G 为NaAlO 2、H 为Fe 2O 3、I 为NO 2、J 为FeCl 3、M 为Fe(OH)3、N 为HNO 3，Y 为Fe(NO 3)3。 题组三 实验探究题 5． 某同学为了验证Fe 3＋ 是否能将H 2SO 3氧化成SO 2－ 4，他用50 mL 0.1 mol· L － 1 FeCl 3溶液吸收制取SO 2气体的尾气后，进行以下实验： (1)检验吸收液中的SO 2－ 4：__________________，证明Fe 3＋ 能够把H 2SO 3氧化成SO 2－ 4。 (2)请配平并完成上述反应中的化学方程式： 2FeCl 3＋SO 2＋________===________＋H 2SO 4＋______，反应中的氧化产物是 ________(写化学式)。 (3)吸收液中除了含有H ＋ 、Cl － 、SO 2－ 4以外，对其他成分(Fe 3＋ 、Fe 2 ＋ 、H 2SO 3)的可能组 合进行探究： ①提出假设。 假设1：溶液中存在Fe 3＋ 、Fe 2＋ ； 假设2：溶液中存在________。 ②设计方案，进行实验，验证假设。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。限选实验试剂和仪器：试管、滴管、0.1 mol·L － 1 KMnO 4溶液、0.1 mol·L － 1 KSCN 溶液、 答案 (1)取少量样品溶液于试管中，先滴入足量的稀盐酸，再滴入氯化钡溶液， 如果有白色沉淀生成 (2)2H 2O 2FeCl 2 2HCl H 2SO 4 (3)①Fe 2＋ 、H 2SO 3 解析 (3)验证“假设2”不能使用KMnO 4溶液，因它可以同时氧化Fe 2＋ 和H 2SO 3。 由于用FeCl 3溶液吸收制取SO 2气体的尾气，Fe 3＋ 可以氧化H 2SO 3，故Fe 3＋ 与H 2SO 3不能大量共存，溶液中有H 2SO 3就一定有Fe 2＋ 。所以用品红验证了H 2SO 3的存在就不必 再验证Fe 2＋ 。 广东五年高考 1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×” (1)Fe 3＋ 有氧化性，所以FeCl 3溶液可用于回收废旧电路板中的铜 (√) (2012·广东理综，12D) 解析 原理为2Fe 3＋ ＋Cu===2Fe 2＋ ＋Cu 2＋ 。 (2)实验：试管中溶液颜色变为红色(√) (2010·广东理综，22C) 2．(2009·广东，21)三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解，对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。 限选试剂：浓硫酸、1.0 mol·L－1 HNO3、1.0 mol·L－1盐酸、1.0 mol·L－1 NaOH、3% H2O2、 0.1 mol·L－1 KI、0.1 mol·L－1 CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。 (1)将气体产物依次通过澄清石灰水(A)、浓硫酸、灼热氧化铜(B)、澄清石灰水(C)，观察 到A、C中澄清石灰水都变浑浊，B中有红色固体生成，则气体产物是________。 (2)该小组同学查阅资料后推知，固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有 K2CO3。验证固体产物中钾元素存在的方法是_________________________________，现象是___________________________________________________________________。 (3)固体产物中铁元素存在形式的探究。 ①提出合理假设 假设1：_________________________________________________________________； 假设2：_________________________________________________________________； 假设3：_________________________________________________________________。 ②设计实验方案证明你的假设 ③实验过程 答案(1)CO2和CO (2)焰色反应透过蓝色钴玻璃，观察到紫色的火焰 (3)①假设1：铁元素的存在形式为Fe单质 假设2：铁元素的存在形式为FeO 假设3：铁元素的存在形式为Fe与FeO的混合 ③ 解析(1)将产生的气体产物依次通过澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明产生的气体中含有CO2；然后再通过灼热氧化铜、澄清石灰水，观察到有红色固体生成，澄清石灰水都变浑浊，说明产生的气体中含有CO。 (2)碱金属元素的检验一般采用焰色反应。 (3)依据信息：固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K2CO3，可推测铁 元素只能以亚铁及铁单质的形式存在；在设计实验时，应注意Fe与FeO的性质的不同点。 3．(2008·广东，21)某种催化剂为铁的氧化物。化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究：将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加KSCN 溶液后出现红色。一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为＋3的结论。 (1)请指出该结论是否合理并说明理由_________________________________________。 (2)请完成对铁元素价态的探究： 限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹；3 mol·L－1 H2SO4、3% H2O2、6 mol·L－1 HNO3、0.01 mol·L－1 KMnO4、NaOH稀溶液、0.1 mol·L－1 KI、20% KSCN、蒸馏水。 ①提出合理假设 假设1：_________________________________________________________________； 假设2：_________________________________________________________________； 假设3：_________________________________________________________________。 ②设计实验方案证明你的假设 ③实验过程 答案(1)不合理。实验设计不合理，因为硝酸会氧化催化剂中可能存在的二价铁，所以从实验结果只能判断样品溶解后的溶液中存在三价铁而不能确定样品中铁元素的价态(2)①催化剂中铁元素全部为＋3价 催化剂中铁元素全部为＋2价 催化剂中铁元素同时存在＋2价与＋3价 解析(1)如果催化剂中铁元素的化合价为＋2价，当加入HNO3后，稀HNO3将Fe2＋氧化为Fe3＋，出现同样的现象，因此结论不正确。 (2)①催化剂中铁元素存在的价态情况有：铁元素的价态全为＋3价，铁元素的价态全为＋2价，铁元素的价态既有＋2价又有＋3价，因此可作这三种假设。②要证明只有＋2价的铁元素，可以取样品，将其溶解在已赶走溶解的O2的稀H2SO4中，然后加入KSCN，若无血红色则证明催化剂中只有Fe2＋，若出现血红色，则催化剂中只有＋3价Fe或既有＋2价又有＋3价的铁元素。另取溶液，加入少量KMnO4溶液，若溶液呈紫红色，则只有＋3价铁元素，若溶液紫红色褪去，则既有＋2价铁，又有＋3价铁存在。 各省市五年高考 1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×” (1)在“硫酸亚铁铵的制备”实验中，为了得到硫酸亚铁铵晶体，应小火加热蒸发皿，直到有大量晶体析出时停止加热 (×) (2012·浙江理综，8C) 解析 硫酸亚铁铵是通过降温结晶的方法来制备的，其制备过程是先制成高温饱和溶液，然后冷却，而不是用蒸发结晶的方法来获得的。 (2)过量的Fe 粉中加入稀HNO 3，充分反应后，滴入KSCN 溶液，溶液呈血红色，说明稀HNO 3将Fe 氧化为Fe 3 ＋ (×) (2011·安徽理综，10A) 解析 3Fe ＋8HNO 3(稀)===3Fe(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O ，所以溶液不呈血红色，因为过量的Fe 又把Fe 3＋ 还原成Fe 2＋ 。 (3)Fe 在足量Cl 2中燃烧生成FeCl 2和FeCl 3 (×) (2012·天津理综，2D) 解析 Fe 在Cl 2中燃烧只生成FeCl 3。 (4)Fe 分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同 (×) (2011·重庆理综，7A) 解析 Fe 与Cl 2反应生成FeCl 3，Fe 与稀盐酸反应生成FeCl 2。 (5)Fe 与S 混合加热生成FeS 2 (×) (2012·重庆理综，7A) 解析 Fe 与S 混合加热生成FeS 。 (6)Fe 2O 3――→HCl (aq ) FeCl 3(aq)――→△ 无水FeCl 3 (×) (2012·江苏，7④) 解析 FeCl 3＋3H 2O Fe(OH)3＋3HCl ，加热蒸干，平衡右移，得到Fe(OH)3。 2．(2009·江苏，16)以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和 氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下： (1)反应Ⅰ前需在FeSO 4溶液中加入____(填字母)，以除去溶液中的Fe 3＋ 。 A ．锌粉 B ．铁屑 C ．KI 溶液 D ．H 2 (2)反应Ⅰ需控制反应温度低于35 ℃，其目的是_______________________________。 (3)工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是____________。 (4)反应Ⅳ常被用于电解生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生 的电极反应可表示为______________________________________________________。 答案(1)B(2)防止NH4HCO3分解(或减少Fe2＋的水解) (3)降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出 (4)2SO2－4－2e－===S2O2－8 解析(1)Fe2＋易被空气氧化为Fe3＋，故应在FeSO4中加入少量铁屑，以除去溶液中的Fe3＋。 (2)Fe2＋易发生水解反应，加热能促使Fe2＋的水解，同时NH4HCO3不稳定，受热易分解。 (3)K2SO4在醇中的溶解度比在水中的还小，加入醇类溶剂的目的是降低K2SO4的溶解度， 有利于K2SO4的析出。 (4)由题中主要流程图可知：反应Ⅱ中主要物质是(NH4)2SO4，电解(NH4)2SO4，发生反应 Ⅳ得H2和(NH4)2S2O8，阳极发生氧化反应，即2SO2－4－2e－===S2O2－8。 3．[2012·新课标全国卷，26(1)(2)]铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。 (1)要确定铁的某氯化物FeCl x的化学式，可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54 g 的FeCl x样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH－的阴离子交换柱，使Cl－和OH－发生交换。交换完成后，流出溶液的OH－用0.40 mol·L－1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0 mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeCl x中x的值：__________________(列出计算过程)。 (2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl)＝1∶2.1， 则该样品中FeCl3的物质的量分数为__________。在实验室中，FeCl2可用铁粉和__________反应制备，FeCl3可用铁粉和__________反应制备。 答案(1)n(Cl)＝0.025 0 L×0.40 mol·L－1＝0.010 mol 0．54 g－0.010 mol×35.5 g·mol－1＝0.185 g n(Fe)＝0.185 g/56 g·mol－1≈0.003 3 mol n(Fe)∶n(Cl)＝0.003 3∶0.010≈1∶3，x＝3 (2)0.10盐酸氯气 解析解答此题的关键是明确阴离子交换柱交换出的OH－的物质的量等于Cl－的物质的量，从而求出FeCl x中x的值。 (1)首先明确阳离子交换柱和阴离子交换柱的作用，根据离子等量交换，溶液中OH－的物 质的量等于FeCl x中Cl－的物质的量。通过中和滴定知n(OH－)＝n(H＋)＝0.40 mol·L－1×25.0×10－3 L＝0.010 mol，故n(Cl－)＝0.010 mol。 FeCl x中Fe元素的质量为0.54 g－35.5 g·mol－1×0.010 mol＝0.185 g FeCl x中Fe元素与Cl元素的物质的量之比为 0.185 g 56 g·mol－1 ∶0.010 mol≈1∶3，故x＝3。 (2)根据题意可设该混合物的组成为FeCl2.1，利用十字交叉法可得样品中FeCl3的物质的 量分数为0.10。注意制备FeCl2选用弱氧化剂，制备FeCl3选用强氧化剂。 一、单项选择题 1．铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。下列有关铁及其化合物的有关说法中正确的是() A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2 C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤 D．Fe3＋与KSCN产生血红色沉淀 答案 C 解析赤铁矿的主要成分是Fe2O3；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2；＋3价铁离子遇KSCN溶液变为血红色，但没有沉淀产生，一般可以用此方法检验＋3价铁离子的存在。 2．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，溶液显血红色 B．制备氢氧化亚铁时，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 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2～3滴即可 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” 答案 C 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；CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu(OH)2沉淀，加热后过滤，滤纸上留有的是CuO，D错误。 3．A、B、C是所学过的三种单质，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D＋C→E＋F且常温下只有B为气态，则A、B、C 分别为() A．Fe、Cl2、Cu B．Fe、Cl2、H2 C．Cu、Cl2、Fe D．Fe、Cl2、Mg 答案 A 解析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、 B、C、D、E、F分别为Fe、Cl2、Cu、FeCl3、CuCl2、FeCl2。 4．有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液，用一种试剂就可把它们鉴别开来，这种试剂是() A．盐酸B．烧碱溶液 C．氨水D．KSCN溶液 答案 B 解析将过量NaOH溶液分别加入上述几种溶液，无明显现象的是NaCl，生成白色沉淀且迅速变为灰绿色最后变为红褐色的是FeCl2，生成红褐色沉淀的是FeCl3，生成白色沉淀不溶解的是MgCl2，生成白色沉淀又溶解的是AlCl3，而氨水虽然能区分出NaCl、FeCl2、FeCl3，但不能将MgCl2与AlCl3区分开。 5．某学生设计了如下方法对X盐进行鉴定： 由此分析，下列结论中正确的是() A．X中一定有Fe3＋ B．Z中一定有Fe3＋ C．Y为AgI沉淀 D．X一定为FeBr2溶液 答案 B 解析由反应过程可知，Z与KSCN溶液反应后溶液显血红色，Z中一定有Fe3＋；而X 中不一定有Fe3＋，也可能是Fe2＋被酸化硝酸根氧化为Fe3＋，AgI沉淀为黄色而不是淡黄色，AgBr为淡黄色沉淀，所以只有B项正确。 6．在含有FeCl3和BaCl2的酸性溶液中，通入足量的SO2后有白色沉淀生成，过滤后，向溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象，下列叙述不正确的是() A．白色沉淀是BaSO4和BaSO3 B．溶液的酸性增强 C．白色沉淀是BaSO4 D．FeCl3全部被还原为FeCl2 答案 A 解析 Fe 3＋ 具有氧化性，通入足量SO 2后发生氧化还原反应，Fe 3＋ 全部被还原为Fe 2＋ ， 所以向溶液中滴加KSCN 溶液，无明显现象，同时SO 2被氧化为SO 2－ 4， 白色沉淀是BaSO 4。依据2Fe 3＋ ＋SO 2＋2H 2O===2Fe 2＋ ＋SO 2－ 4＋4H ＋ 可知溶液酸性增强，B 、C 、D 正确。因 为溶液呈酸性，一定不会生成BaSO 3沉淀，A 错误。 7．将3.48 g 四氧化三铁完全溶解在100 mL 1mol·L －1 的硫酸中，然后加入K 2Cr 2O 7溶液 25 mL ，恰好使溶液中的Fe 2＋ 全部转化为Fe 3＋ ，Cr 2O 2－ 7全部转化为Cr 3＋ ，则K 2Cr 2O 7溶 液的物质的量浓度是 ( ) A ．0.05 mol·L － 1 B ．0.1 mol·L － 1 C ．0. 2 mol·L － 1 D ．0.3 mol·L － 1 答案 B 解析 可以把Fe 3O 4看作FeO·Fe 2O 3，则n (Fe 3O 4)＝n (FeO)＝n (Fe 2＋ )，依次可知，在反应 中Fe 2＋――→－1e － Fe 3＋ ，Cr 2O 2－7― ―→＋2×3e － 2Cr 3＋ ，若设K 2Cr 2O 7溶液的物质的量浓度为c ，则根据 得失电子守恒有： 3.48 g 232 g·mol －1×1＝c ×0.025 L ×6，解得c ＝0.1 mol· L － 1。 8．某稀溶液中含有Fe(NO 3)3、Cu(NO 3)2、HNO 3，若向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe 2＋ 浓 度和加入铁粉的物质的量之间的关系如下图所示。则稀溶液中Fe(NO 3)3、Cu(NO 3)2、HNO 3物质的量浓度之比为 ( ) A ．1∶1∶1 B ．1∶3∶1 C ．3∶3∶8 D ．1∶1∶4 答案 D 解析 据氧化性由强到弱的顺序HNO 3>Fe 3＋ >Cu 2＋ ，可知随铁粉的增加，反应的方程式 分别为 4HNO 3(稀)＋Fe===Fe(NO 3)3＋NO ↑＋2H 2O 4 mol 1 mol 1 mol 2Fe(NO 3)3＋Fe===3Fe(NO 3)2 2 mol 1 mol 3 mol Cu(NO 3)2＋Fe===Fe(NO 3)2＋Cu 1 mol 1 mol 1 mol 所以原溶液中，Fe(NO 3)3、Cu(NO 3)2、HNO 3的物质的量之比为(2 mol －1 mol)∶1 mol ∶4 mol＝1∶1∶4。 二、双项选择题 9．下列反应的离子方程式正确的是() A．硫酸铁溶液与氢氧化钡溶液反应： 2Fe3＋＋3SO2－4＋6OH－＋3Ba2＋===2Fe(OH)3↓＋3BaSO4↓ B．硫化钠溶液与氯化铁溶液反应：2Fe3＋＋3S2－===Fe2S3 C．过量的铁与很稀的硝酸溶液反应无气体放出： 4Fe＋10H＋＋NO－3===4Fe2＋＋3H2O＋NH＋4 D．硫化氢气体通入氯化亚铁溶液： H2S＋Fe2＋===FeS↓＋2H＋ 答案AC 解析B项中Fe3＋与S2－发生氧化还原反应，离子方程式为2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓； C项中无气体放出，说明NO－3被还原为NH＋4，离子方程式符合书写要求；D项中由于盐酸比H2S酸性强，且HCl能溶解FeS，故D项反应不能发生。 10．通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验 答案AD 解析B项中红棕色斑点是Fe2O3；C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO。 三、非选择题 11．根据下列框图回答问题(答题时，方程式中的M、E用所对应的元素符号表示)： (1)写出M溶于稀硫酸和H2O2混合液的化学方程式为________________。 (2)某同学取X的溶液，酸化后加入KI-淀粉溶液，变为蓝色。写出与上述变化过程相关 的离子方程式为________________、________________。 第2部分元素及其化合物 第9讲铁及其化合物 一、新课程标准解读： 【内容要求】 2.1 元素与物质 认识元素可以组成不同种类的物质，根据物质的组成和性质可以对物质进行分类；同类物质具有相似的性质，一定条件下各类物质可以相互转化；认识元素在物质中可以具有不同价态，可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化。认识胶体是一种常见的分散系。 2.4 金属及其化合物 结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解钠、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。 2.6 物质性质及物质转化的价值 结合实例认识金属、非金属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。 2.7 学生必做实验 铁及其化合物的性质 【教学提示】 1、教学策略 发挥核心概念对元素化合物学习的指导作用。 重视开展高水平的实验探究活动。 紧密联系生产和生活实际，创设丰富多样的真实问题情境。 2、学习活动建议 （1）实验及探究活动：铁及其化合物的性质探究；氢氧化亚铁的制备；溶液中亚铁离子、铁离子的检验。 3、情境素材建议 金属及其化合物的性质与应用：补铁剂；实验室中硫酸亚铁的保存与使用；印刷电路板的制作；打印机、复印机使用的墨粉中铁的氧化物（利用磁性性质）；菠菜中铁元素的检验。 二、高考真题分析： 1．【2020新课标Ⅱ】北宋沈括《梦溪笔谈》中记载：“信州铅山有苦泉，流以为涧。挹其水熬之则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。下列有关叙述错误的是A．胆矾的化学式为CuSO4 B．胆矾可作为湿法冶铜的原料 C．“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程 D．“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”是发生了置换反应 【答案】A 铁及其化合物 一、铁及其化合物 (一)铁的存在与性质 1．铁的存在 2．铁的性质 (1)物理性质 颜色状态 导电、导热性、延展性 特性 地壳含量 银白色固体 良好 被磁铁吸引 占第4位 (2)化学性质(写出化学方程式或离子方程式) ①与非金属反应 与O 2反应 常温 铁锈(成分为Fe 2O 3·x H 2O) 点燃 3Fe ＋2O 2=====点燃 Fe 3O 4 与Cl 2反应 点燃 2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3 与S 、I 2反应 Fe ＋S=====△ FeS 、Fe ＋I 2=====△ FeI 2 ②与H 2O(g)反应 3Fe ＋4H 2O(g) =====高温 Fe 3O 4＋4H 2。 ③与酸反应 与H ＋ 反应 Fe ＋2H ＋===Fe 2＋ ＋H 2↑ 与稀HNO 3 反应 过 量 Fe ＋4H ＋ ＋NO － 3===Fe 3＋ ＋NO ↑＋2H 2O 少量 3Fe ＋8H ＋＋2NO －3===3Fe 2＋ ＋2NO ↑＋4H 2O 与浓H 2SO 4、 浓HNO 3反应 常温下钝化，加热分别生成SO 2、NO 2 ④与盐(Cu 2＋ 、Fe 3＋ )反应 Fe ＋Cu 2＋ ===Fe 2＋ ＋Cu 、Fe ＋2Fe 3＋ ===3Fe 2＋ [提醒]铁与弱氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3＋。 (二)铁的氧化物 (三)铁的氢氧化物 [提醒]①FeO和Fe3O4与HNO3反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋。 ②Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与HI反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe3＋被I－还原为Fe2＋。 (四)亚铁盐与铁盐 铁的化合物习题 1.下列关于铁的叙述中，正确的是( ) A．纯铁是黑褐色的金属B．钢和生铁的主要成分都是铁 C．铁在干燥的空气中能生锈D．铁锈对铁制品有保护作用 2.铁在氧气中燃烧的产物是( ) A.FeO B．Fe2O3C．Fe(OH)3 D．Fe3O4 3.(广东高考综合)不能由单质直接化合而得到的化合物有( ) A．Al2S3B．FeCl2C．Cu2S D．Mg3N2 4.与下列物质反应，能生成+3价铁的化合物的是( ) A.硫B．盐酸C．氯气D．硫酸铜溶液 5.(05惠州)我国科学家参与研制的阿尔法磁谱仪随美国发现号航天飞机升入太空，开始了探索宇宙中是否存在“反物质”和“暗物质”的研究工作。根据你所学的知识推测用于制造阿尔法磁谱仪核心部件的材料是( ) A．FeO B．Fe2O3C．Fe3O4D．Fe3C 6.将一枚洁净的铁钉浸入稀硫酸中，下列叙述：①铁钉表面产生气泡；②液体由无色逐渐变 为浅绿色；③铁钉的质量减轻；④液体的质量减速轻，其中正确的是( ) A．②③B．①②④C．①②③D．①②③④ 7.在含有a克硝酸的稀溶液中, 加入b克铁粉充分反应, 铁全部溶解, 生成NO, 已知有a/4 克HNO3被还原, a∶b则不可能为( ) A．2∶1 B．3∶1 C．4∶1 D．9∶2 8.在高温下用一氧化碳还原m克四氧化三铁得到n克铁。已知氧的原子量为16, 则铁的原子量为( ) A．21n m n -B． () 64n 3m n - C． m n 32n - D．24n m n - 9.下列叙述正确的是( ) A．Fe与卤素反应的产物都是FeX3B．Fe(OH)3不能通过化合反应制得 C．Fe与水蒸气反应可制得Fe3O4D．Fe在空气中燃烧生成Fe2O3 10.由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其铁元素与氧元素的质量比为21∶8，则混 合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比可能是( ) A.1∶2∶1 B.2∶1∶1 C.1∶1∶1 D.2∶2∶5 ★11. 已知硫化亚铁可溶于稀硫酸生成硫化氢。若取一定量铁粉和硫粉的混合物, 隔绝空气加热充分反应, 冷却后再加入足量稀硫酸, 产生2.24升气体(标准状况下), 则下列说法正确的是( ) A.2.24升气体的质量肯定是3.4克 B.原混合物的质量不可能大于8.8克 C.原混合物加热后肯定生成0.1mol硫化亚铁 D.原混合物中一定含有5.6克铁 铁及其化合物 __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ 1．铁的性质； 2．铁的重要化合物及其相互转化。 知识点一.铁 铁的原子结构示意图如下： 1．物理性质 ⑴常温下，纯铁是银白色具有金属光泽的金属（纯铁的抗蚀力相当强），易导电、导热，有延展性。 ⑵铁的熔沸点都很高：熔点是1535℃，沸点是2750℃。 ⑶铁能被磁体吸引，在磁场的作用下，自身也能产生磁性。 2．化学性质 当跟弱氧化剂反应时：Fe-2e－＝Fe2+； 当跟强氧化剂反应时：Fe-3e－＝Fe3+。 ⑴铁与非金属的反应： 3Fe+2O2 Fe3O4 2Fe+3Cl22FeCl3， 2Fe+3Br2＝2FeBr3 Fe+I2＝FeI2， Fe+S FeS ⑵铁和某些盐（如CuSO4）溶液的反应： Fe+Cu2+＝Fe2++Cu ⑶铁与酸的反应： 与非氧化性酸：Fe+2H+＝Fe2++H2↑ ⑷铁与水蒸汽的反应：3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2（注意产物是Fe3O4） 注意：①该实验所用铁粉为还原铁粉（即刚用还原的方法得到的铁粉）。 ②实验中收集气体，并通过爆鸣实验来验证氢气的产生。 知识点二. 铁的化合物 1．铁的氧化物 （1）FeO不稳定，在空气里受热，就迅速被氧化成Fe3O4。 （2）Fe2O3常用作红色油漆和涂料，赤铁矿（主要成分是Fe2O3）是炼铁的原料。 （3）Fe的常见化合价只有+2价和+3价，Fe3O4可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比1∶1组合而成的复杂氧化物，通常也可写成FeO·Fe2O3的形式。FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物。 2．铁的氢氧化物 名称氢氧化亚铁氢氧化铁 化学式Fe(OH)2Fe(OH)3 分类碱碱 性质 色态白色固体红褐色固体 水溶性不溶于水不溶于水 与酸反应Fe(OH)2+2H+＝Fe2+ + 2H2O Fe(OH)3+3H+＝Fe3++3H2O 还原性 稳定性 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ＝4Fe(OH)3 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O（受热分解） 制法原理Fe2+ +2OH-＝Fe(OH)2↓Fe3+ +3OH-＝Fe(OH)3↓ 现象白色絮状沉淀红褐色沉淀要点解释：Fe(OH)2的制备要点： ①．硫酸亚铁要现配（配制时，蒸馏水要煮沸，以减少蒸馏水中溶解的氧，防止亚铁离子被氧化）。 ②．制取Fe(OH)2时，要将吸有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。 3．铁盐和亚铁盐： 铁及其化合物的性质》学案 【教学目标】 1. 了解铁在自然界中的存在、铁的物理性质及用途。 2. 掌握铁的化学性质、Fe2+M Fe3+的检验及性质、铁的氢氧化物的制备及性质。 3. 了解铁盐的净水原理。 【教学重点】 1. 铁与水蒸气 2. Fe2+及Fe3+的检验及性质。 3. 铁的氢氧化物的制备及性质。 【突破方法】 立足初中所学相关基础知识，运用物质间相互转化的基本反应规律及氧化还原反应中的基本概念和规律来进行指导学习，并以此设计相关实验进行探究验证学习。 【教学方法】 实验探究教学法。 【教学过程】 阅读并回答问题： 人类用铁的历史 人类使用铁的历史可以追溯到4500 多年前，不过那时的铁是从天而降的陨铁（其中含铁90％以上）。铁是天体演化过程中的一个重要产物。在漫长的岁月中，宇宙中的氢、氦经一代又一代的、聚变，产生了碳氧、氖、镁，镁再聚合成硅，最后形成铁。铁很稳定，是浩渺宇宙中普遍存在的一种重要元素。铁在地球的生物进化过程中也至关重要。距地面 3 000 km 深处的地心就是铁和镍的熔融体（含铁90％），但目前还无法开采。目前，铁的主要来源是 蕴藏在地表层的铁矿石。 铁（Fe）这元素占地壳元素总量的 5.5 %，世界上的金属总产量中钢铁占99.5 %。自然 界中自然铁极少，大部份和氧结合成铁矿石。纯铁呈灰白色，强度不是很大，故用处不大。 通常我们所说的铁，或钢，其实是一种合金，这种合金主要成份为纯铁（Fe,含有锰，铬，钨等金属元素及碳，硅，硫磷等非金属元素。其中碳所扮演的角色最为重要，它决定铁是否有展延性，是不是很 脆，容不容易熔化。 将铁矿石加入高炉还原而得的"熔铳”（hotmetal，即熔融生铁）含碳2到7.5 %。将熔 铳浇注到模中得一定的形状，称为铸铁（castiro n ）。铳铁（或生铁）无法锻造、轧制或压 制，换句话说，它不允许作任何形式的机械变形。铳铁有白铳（whitepig iron ）和灰铳（grey pig iron ）的区别。白铳中的碳以碳化铁（Fe3C）的形式存在，故新的断口呈银白色；且因 碳化铁硬而脆，所以白铳较硬且脆。至于灰铳中的碳以石墨的形式出现，故断口为灰色，且较白铳软且勒。 磷与硫对铁来说，是很令人讨厌的元素，虽然磷可使铁之流动性变佳，但也使得铁变脆（此因磷与铁结合或硬脆的Fe s P）。至于硫呢？如果铁中含硫过多，则有热脆现象发生，即 铁在高温加工的操作下脆裂（这是因为硫与铁结合成为硫化铁，铁与硫化铁成为共晶，形成网状，围绕在铁的晶体周围，因为共晶体的熔点较铁为低，所以在高温加工的温度下，铁与硫的共晶体熔融而铁未熔；此时若加以外力，铁即生裂痕）。 如果加入某些特定的合金元素一一锰、铬、镍、钼等等，可以增加钢铁的延性、抗拉强度，硬度，改进其铸造性质，增加其对腐蚀与热的抵抗力。经过热处理（即将钢料加热至某一预定高温，再以各种速率使其冷却），可以改变钢料的机械性质和物理性质。再者，钢铁容易施以机械加工而得到所需要的尺寸和形状。钢铁因为具有这些特性，所以广泛地用来制造各种机械，设备及建筑楼房。一般将含碳量高于2%的铳铁或铸铁称为铁，而将含量少于2% 的称为钢。 1、铁在自然界中以____________________ 存在，这是因为其化学性 质_______________________________ 。 2、纯铁具有__________________________ 金属光泽，质_______________ ，有良好 3 的_____________________ 性，铁的密度是7.86g/cm，熔点1535 C,沸点2750 C。铁还是电和 热的导体。鉴别铁和铜最简单的方法是 ________________________________ 。 3、赤铁矿主要成分________________________________ ，黄铁矿主要成 分_____________________________ ，菱铁矿主要成分_______________________ （写化学式），由赤铁矿炼铁的化学反应方程式 为__________________________________________________________________________ 4、完成下列表格： 设计思想：通过对铁的历史回顾，不仅让学生了解铁的性质，以及铁与人类生活、社会发展紧密联系在一起，更重要的是通过这样的教学设计，尝试探索培养学生阅读能力，自学能力，获取信息的能力的有效途径。 【实验探究】 必修一-第三章-第三节-铁及其化合物 【要点梳理】 要点一、铁 1.铁的存在 铁元素在地壳中的含量仅次于O、Si、Al，主要以+2价和+3价化合物的形式存在。 2.物理性质 常温下，纯铁是银白色具有金属光泽的金属（纯铁的抗蚀力很强），易导电、导热，有延展性；铁粉为黑色。铁的熔沸点都很高：熔点1535℃，沸点2750℃。铁能被磁体吸引，在磁场的作用下，自身也能产生磁性 3.化学性质 当跟弱氧化剂反应时：Fe - 2e－＝ Fe2+ 当跟强氧化剂反应时：Fe - 3e－＝ Fe3+ （1）与非金属的反应： 3Fe + 2O2Fe3O4 2Fe + 3Cl22FeCl3 2Fe + 3Br2＝ 2FeBr3 Fe + I2＝ FeI2 Fe + S FeS （2）与某些盐（如CuSO4）溶液的反应： Fe+Cu2+＝ Fe2++Cu （3）与酸的反应： 与非氧化性酸：Fe+2H+＝ Fe2++H2↑ （4）与水蒸汽的反应：3Fe + 4H2O(g)Fe3O4 + 4H2 注意： ①现象：用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声 ②湿棉花的作用：提供反应所需水蒸气 ③肥皂液的作用：“收集”H2 要点二、铁的化合物 1．铁的氧化物 （1）FeO不稳定，在空气里受热，就迅速被氧化成Fe3O4 （2）Fe2O3常用作红色油漆和涂料，赤铁矿（主要成分是Fe2O3）是炼铁的原料 （3）Fe3O4可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比1∶1组合而成的复杂氧化物，通常也可写成FeO·Fe2O3的形式。FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物 （4）铁的氧化物比较 铁的氧化物氧化亚铁氧化铁四氧化三铁 化学式FeO Fe2O3Fe3O4 铁元素化合价+2 +3 +2、+3 颜色、状态黑色粉末红色粉末黑色晶体 俗称铁红 溶解性均不溶于水 与HCl反应离子方程式FeO + 2H+ ＝ Fe2+ + H2O Fe2O3+ 6H+ ＝ 2Fe3+ + 3H2O Fe3O4 + 8H+ ＝ 2Fe3+ + Fe2+ + 4H2O （1）铁的氢氧化物的制备 铁的氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2 操作方法 实验现象生成红褐色沉淀 首先生成白色絮状沉淀，然后迅速变成灰绿 色，最后变成红褐色离子（或化学）方程式Fe3+ + 3OH-＝ Fe(OH)3↓ Fe2+ + 2OH- ＝ Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O＝ 4Fe(OH)3 Fe(OH)2的制备要点： ①硫酸亚铁要现配（配制时，蒸馏水要煮沸，以减少蒸馏水中溶解的氧，防止亚铁离子被氧化） ②制取Fe(OH)2时，要将吸有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 （2）铁的氢氧化物的性质 名称氢氧化亚铁氢氧化铁 化学式Fe(OH)2Fe(OH)3 分类碱碱 性质 色态白色固体红褐色固体 水溶性不溶于水 与酸反应Fe(OH)2 + 2H+＝ Fe2++ 2H2O Fe(OH)3 + 3H+＝ Fe3+ + 3H2O 稳定性不稳定，在空气中易被氧化不稳定，受热易分解： 铁及其化合物 一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分) 1．下列反应，其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是( ) ①金属钠在纯氧中燃烧②FeSO溶液中滴入NaOH溶液，并在空气中放置一段时间③4FeCl溶液中滴入KSCN溶液④无水硫酸铜放入医用酒精中3A．②③①④ B．③②①④ C．③①②④ D．①②③④ 2．已知下述三个实验中均有化学反应发生。 ①②③ 将铜丝放入氯化将铁钉放入硫向硫酸亚铁溶液中铁溶液中酸铜溶液中滴入几滴浓硝酸 ) ( 下列判断正确的是 A．实验①中铁钉只做还原剂＋2 Fe既显氧化性又显还原性B．实验②中C．实验③中发生的是置换反应＋2＋23＋ >Cu．上述实验证明氧化性：Fe>FeD后有白色沉淀生成，过滤后，BaCl的酸性溶液中，通入足量的SO．在含有3FeCl和232) ( 向溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象，下列叙述不正确的是． BaSOA．白色沉淀是BaSO和34 B．溶液的酸性增强 C．白色沉淀是BaSO4FeClFeCl全部被还原为D．23＋＋＋23＋32四种阳离子，若向其中加入过量的氢氧化钠溶AlFe、Mg、和Fe4．某溶液中有) 液，搅拌后，再加入过量的盐酸，溶液中大量减少的阳离子是( Mg BFeA．32＋＋ Al ．CFe D． ＋＋32． 5．下列离子方程式书写正确的是( ) A．FeO固体放入稀硝酸溶液中： ＋2＋O ＋HFeO＋2H===Fe2．过量的铁粉与稀硝酸溶液反应：B＋3－＋O NOFe＋4H＋===Fe＋↑＋2HNO23．向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸：C＋2＋O ＋===Fe＋2HFe(OH)2H221 D．向Fe(OH)中加入氢碘酸：3＋－2＋O ＋2I===2Fe＋I6H2Fe(OH)＋6H＋223的组成成分。由此分析，下列结论中正确6．某学生设计了如图所示的方法，鉴定盐A) 的是 ( FeB．A中一定有Fe CA． FeBr溶液D．A一定为AgIC．B为沉淀27．高3＋3＋中一定有 铁酸钠(NaFeO)是一种新型、高效、多功能的水处理剂。湿法制备的主要反应方42－－2－－。干法制备 第9讲铁及其重要化合物 基础知识训练 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1．北宋沈括的《梦溪笔谈》对指南针已有详细记载：“方家以磁石磨针锋，则能指南。”磁石的主要成分是( ) A．Fe3O4B．Fe2O3 C．FeO D．CuFeS2 答案 A 2．铁是一种应用广泛的金属，下列有关铁的说法正确的是( ) A．铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气 B．常温下，铁在浓硫酸中钝化 C．铁在氧气中燃烧，生成物为Fe2O3 D．纯铁(块状)是黑色金属 答案 B 解析A项，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，错误；C项，铁在氧气中燃烧的生成物为Fe3O4，错误；D项，纯铁(块状)是银白色金属，错误。 3．(2019·西湖区校级模拟)下列有关Fe、Cu及其化合物的说法中，不正确的是( ) A．Fe、Cu元素在自然界中主要以化合态形式存在 B．CO在高温下能将Fe2O3还原为Fe C．Fe与盐酸、Fe与Cl2发生反应均生成FeCl3 D．可通过加入过量铁粉，再过滤的方法从而除去FeCl2溶液中的少量CuCl2杂质 答案 C 解析铁、铜均易和空气中氧气等物质发生反应，生成化合物，自然界中主要是化合态，故A 正确；CO还原氧化铁为铁，是工业冶炼铁的原理，故B正确；铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，Fe与Cl2发生反应生成FeCl3，故C错误；Fe可置换出Cu，加入过量铁粉，再过滤从而除去FeCl2溶液中的少量CuCl2杂质，故D正确。 4．关于实验室铁和稀盐酸反应的描述正确的是( ) A．这是一个置换反应 B．反应的化学方程式是2Fe＋6HCl===2FeCl3＋3H2↑ C．实验现象是出现气泡，溶液由无色变为棕黄色 D．如果把稀盐酸改为浓盐酸会出现钝化现象 答案 A 解析铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，一种单质与一种化合物反应生成新的单质和新的化合物，属于置换反应，故A正确；铁与盐酸反应生成氯化亚铁，反应的化学方程式是：Fe ＋2HCl===FeCl2＋H2↑，故B错误；铁与盐酸反应生成氯化亚铁，有气泡冒出，氯化亚铁溶液为浅绿色，故C错误；盐酸为非氧化性酸，浓盐酸不能使铁钝化，故D错误。5．(2019·延安高三测试)铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( ) A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2 C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入过量铁粉，然后过滤 D．Fe3＋与KSCN产生红色沉淀 答案 C 解析赤铁矿的主要成分是Fe2O3；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2；Fe3＋遇KSCN 溶液变为红色，但没有沉淀产生，一般可以用此方法检验Fe3＋的存在。 6．(2020·安康校级期末)下列关于铁的氧化物说法不正确的是( ) A．铁的氧化物通常状况下都是有色固体 B．四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋C．氧化铁是铁锈的主要成分，因此氧化铁俗称为铁锈 D．工业上常使用铁的氧化物作原料冶炼铁 答案 C 解析氧化铁为红色，氧化亚铁和四氧化三铁为黑色，铁的氧化物通常状况下都是有色固体，故A正确；四氧化三铁和盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁和水，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋，故B正确；氧化铁是铁锈的主要成分，氧化铁颜色为红色，俗称铁红，故C错误；铁的氧化物被还原剂还原生成铁，工业上常使用铁的氧化物作原料和还原剂焦炭反应冶炼铁，故D正确。 7．(2019·武汉高三质检)铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为( ) 第3讲铁及其重要化合物 【2021· 备考】 2017版课程标准素养落地1.了解铁与其重要化合物的性质及其在 生产、生活中的应用。 2．能从物质类别、元素价态的角度分析、预测相关物质的性质，说明其转化途径。3．能依据铁及其化合物的性质认识、设计其制备方案(如氢氧化亚铁的制备)，保存、使用化学品(如硫酸亚铁溶液)的 常见方法。以物质类别为线索，结合化合价，多角度、多层次地认识铁及其重要化合物，以亚铁盐、氢氧化亚铁的性质为基础，发现、设计氢氧化亚铁新的制备方案并 进行实验探究。 考点一铁、铁的氧化物、铁的氢氧化物 『知识梳理』 1.铁 (1)位置与物理性质 (2)化学性质 单质铁性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。 ①与非金属单质的反应 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：3Fe ＋4H2O(g)===== 高温 Fe3O4＋4H2。 ③与酸的反应 ④与某些盐溶液反应 2.铁的氧化物 化学式FeO Fe2O3Fe3O4 俗名铁红磁性氧化铁 颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(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FeO＋2H＋===Fe2＋ ＋H2O Fe2O3＋6H＋ ===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2 ＋＋2Fe3＋＋4H2O 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 与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋ 2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋ 3H2O 受热分解2Fe(OH)3===== △ Fe2O3＋ 3H2O 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，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色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＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 [链接新教材] (新教材RJ第一册P82习题变式练) (1)将铁片放入FeCl3溶液中，溶液的质量________(填“增加”、“减少”或“不变”)。完全反应后，所得溶液中Fe2＋和Fe3＋的物质的量浓度恰好相等。则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比为________。 (2)市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的还原性铁粉，可以治疗缺铁性贫血，其原理为_________________________________________________________ _________________________________________________________(用离子方程式表示)。 答案(1)增加2∶3(2)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 『考向突破』 考向一铁的单质、氧化物、氢氧化物的性质及应用 铁及其重要化合物性质理解与辨析[题目设计] 1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2(×) (2)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 铁及其化合物的性质学案 【教学目标】 1.了解铁在自然界中的存在、铁的物理性质及用途。 2.掌握铁的化学性质、Fe2+及Fe3+的检验及性质、铁的氢氧化物的制备及性质。 3.了解铁盐的净水原理。 【教学重点】 1.铁与水蒸气 2.Fe2+及Fe3+的检验及性质。 3.铁的氢氧化物的制备及性质。 【突破方法】 立足初中所学相关基础知识，运用物质间相互转化的基本反应规律及氧化还原反应中的基本概念和规律来进行指导学习，并以此设计相关实验进行探究验证学习。 【教学方法】 实验探究教学法。 【教学过程】 阅读并回答问题： 人类用铁的历史 人类使用铁的历史可以追溯到4500多年前，不过那时的铁是从天而降的陨铁（其中含铁90％以上）。铁是天体演化过程中的一个重要产物。在漫长的岁月中，宇宙中的氢、氦经一代又一代的、聚变，产生了碳氧、氖、镁，镁再聚合成硅，最后形成铁。铁很稳定，是浩渺宇宙中普遍存在的一种重要元素。铁在地球的生物进化过程中也至关重要。距地面3 000 km深处的地心就是铁和镍的熔融体（含铁90％），但目前还无法开采。目前，铁的主要来源是蕴藏在地表层的铁矿石。 铁（Fe）这元素占地壳元素总量的5.5％，世界上的金属总产量中钢铁占99.5％。自然界中自然铁极少，大部份和氧结合成铁矿石。纯铁呈灰白色，强度不是很大，故用处不大。通常我们所说的铁，或钢，其实是一种合金，这种合金主要成份为纯铁（Fe，含有锰，铬，钨等金属元素及碳，硅，硫磷等非金属元素。其中碳所扮演的角色最为重要，它决定铁是否有展延性，是不是很脆，容不容易熔化。 将铁矿石加入高炉还原而得的“熔铣”（hotmetal，即熔融生铁）含碳2到7.5％。将熔铣浇注到模中得一定的形状，称为铸铁（castiron）。铣铁（或生铁）无法锻造、轧制或压制，换句话说，它不允许作任何形式的机械变形。铣铁有白铣（whitepig iron）和灰铣（grey pig iron）的区别。白铣中的碳以碳化铁（Fe3C）的形式存在，故新的断口呈银白色；且因碳化铁硬而脆，所以白铣较硬且脆。至于灰铣中的碳以石墨的形式出现，故断口为灰色，且较白铣软且勒。 磷与硫对铁来说，是很令人讨厌的元素，虽然磷可使铁之流动性变佳，但也使得铁变脆（此因磷与铁结合或硬脆的Fe3P）。至于硫呢？如果铁中含硫过多，则有热脆现象发生，即铁在高温加工的操作下脆裂（这是因为硫与铁结合成为硫化铁，铁与硫化铁成为共晶，形成网状，围绕在铁的晶体周围，因为共晶体的熔点较铁为低，所以在高温加工的温度下，铁与硫的共晶体熔融而铁未熔；此时若加以外力，铁即生裂痕）。 如果加入某些特定的合金元素——锰、铬、镍、钼等等，可以增加钢铁的延性、抗拉强度，硬度，改进其铸造性质，增加其对腐蚀与热的抵抗力。经过热处理（即将钢料加热至某一预定高温，再以各种速率使其冷却），可以改变钢料的机械性质和物理性质。再者，钢铁容易施以机械加工而得到所需要的尺寸和形状。钢铁因为具有这些特性，所以广泛地用来制造各种机械，设备及建筑楼房。一般将含碳量高于2％的铣铁或铸铁称为铁，而将含量少于2％的称为钢。 1、铁在自然界中以存在，这是因为其化学性 质。 2、纯铁具有金属光泽，质，有良好 的性，铁的密度是7.86g/cm3，熔点1535℃，沸点2750℃。铁还是电和热的导体。鉴别铁和铜最简单的方法是。 3、赤铁矿主要成分，黄铁矿主要成 分，菱铁矿主要成分 （写化学式），由赤铁矿炼铁的化学反应方程式 为。 4、完成下列表格： 2013一轮复习人教版课时作业(八)[第8讲铁及其化合物] 基础热身 1．判断正误。 (1)铁能被磁铁吸引，但是纯铁易被腐蚀() (2)纯净的铁块是银白色的金属() (3)在人体的血红蛋白中含有铁元素() (4)铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族() (5)铁能在氧气中剧烈燃烧，但是不能在水蒸气中燃烧() (6)红热的铁与水蒸气反应生成三氧化二铁和氧气() (7)铁与硫粉共热，只要硫粉过量，就会制出Fe2S3() (8)过量的铁在加热时与氯气反应，生成氯化亚铁() (9)铁与强氧化剂硝酸反应的产物为硝酸铁() (10)铆在铜板上的铁钉在潮湿的空气中不容易生锈() (11)用磁铁矿炼铁，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol e－() (12)铝热法制取铁的反应中，放出的热量能使铁熔化() (13)与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率：纯铁＞生铁() (14)铁在空气中生锈的原因是其与氧气生成的氧化物疏松的缘故() (15)Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同() 能力提升 2．某权威刊物中有这样一段描述：“在所有元素中，铁的原子核是最稳定的，因此，铁在一些大而重的红热巨星的核心堆积……结果，在宇宙的重元素中铁是相当丰富的，在地球上铁也是丰富的。”对该段文字的正确理解是() A．铁的化学性质很稳定 B．铁的化合物性质很稳定 C．铁的氧化物很稳定 D．铁元素很难因发生核聚变而变成其他元素 3．把铁片放入下列溶液中，铁片溶解，溶液质量增加，但没有气体放出的是() A．稀硫酸B．CuSO4 C．Fe2(SO4)3溶液D．AgNO3 4．5.6 g Fe与足量的下列溶液充分反应产生气体在相同条件下最多的是() A．2 mol/L的盐酸 B．2 mol/L的醋酸 C．2 mol/L的硝酸 D．10 mol/L的硝酸 5．已知某硫酸、硫酸亚铁、硫酸铁混合液100 mL中，各阳离子浓度相等，硫酸根离子总浓度是6 mol·L－1，此溶液中还可溶解的铁粉的质量为() A．11.2 g B．16.8 g C．33.6 g D．5.6 g 6．[2011·厦门模拟] 下列物质分别与少量氯水反应所得的溶液，滴入KSCN溶液不一 ．．定．显红色的是() A．氧化铁B．铜铁合金 C．Fe(OH)3D．FeCl2 7．下列关于铁及其化合物的说法正确的是() A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2 C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤 D．Fe3＋与KSCN溶液反应产生红色沉淀 8．用铁制较纯净的氧化铁，下列实验方案最好的是() A．使铁在潮湿的空气中缓慢氧化 B．铁在氯气中燃烧，加水溶解，加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分 铁及其化合物练习题及答案 【典型例题】 类型一：金属与水（水蒸气）反应的实验探究 例1 如下图所示，在玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热并通入水蒸气，用试管收集产生的经干燥的气体，并靠近火焰点火。 （1）所观察到的现象是________，有关反应的化学方程式是________。 （2）干燥管内可装入的试剂是________，其作用是________。干燥管还可用________（填装置名称）代替。 （3）玻璃管中石棉绒的作用是________。实验开始时应先点燃________，实验结束时，应先熄灭______。 【答案】（1）红热的铁与水蒸气反应，放出气体，这种气体靠近火焰点火时，能燃烧或发出爆鸣声 3Fe+4H2O (g)Fe3O4+4H2 （2）碱石灰（或无水CaCl2、硅胶等）吸收水蒸气，干燥氢气U形管 （3）铁粉的载体，增大铁粉与水蒸气的接触面积酒精灯酒精喷灯 【解析】常温下Fe不与H2O发生反应，但在高温下，Fe与H2O (g)反应生成Fe3O4和H2。因铁粉和Fe3O4均为黑色，因此实验过程中固体颜色无明显变化，但产物H2可用点燃的方法验证。石棉绒成分为硅酸盐，它耐高温且性质稳定，是铁粉的载体。 举一反三： 【变式1】有人设计了如右图所示的实验装置，目的是做钠与水反应的实验并验证：①钠的物理性质；②钠与水反应的产物是什么。 （1）当进行适当操作时还需要的仪器有________。 （2）如何进行操作？________。 （3）实验现象是________。 【答案】（1）小试管和酒精灯（2）将大头针向上提，使钠块落入水中，将小试管扣在导管上收集反应产生的气体，用拇指堵住小试管口移近酒精灯，松开拇指点燃小试管中的气体（3）钠浮在水面上很快熔化成闪亮的小球，并逐渐消失，水溶液由无色变成红色，点燃小试管中的气体时，有尖锐的爆鸣声 第3课时铁及其化合物复习课 [核心素养发展目标] 1.巩固铁及其重要化合物的性质和铁离子、亚铁离子的检验方法。2.掌握实现铁及其化合物之间转化的试剂和条件。3.提升从物质分类、化合价等多角度认识元素及其化合物性质的能力。 一、利用“价类二维图”认识铁及其化合物的关系 1．构建铁及其化合物的价类二维图 在下图中适当位置标注含铁物质，完成铁及其化合物的“价—类”二维图。用箭头标明物质间的转化关系。 答案 2．同价态的铁及其化合物之间的转化 从物质分类的角度理解铁及其化合物的性质 (1)Fe 2O 3、FeO 都是碱性氧化物，写出它们分别溶于稀硫酸的离子方程式： Fe 2O 3＋6H ＋===2Fe 3＋＋3H 2O ； FeO ＋2H ＋===H 2O ＋Fe 2＋。 (2)FeSO 4和FeCl 3都属于盐类，能和碱反应生成Fe(OH)2及Fe(OH)3。 (3)Fe(OH)2和Fe(OH)3均属于碱，写出它们溶于稀盐酸的离子方程式： Fe(OH)2＋2H ＋===Fe 2＋＋2H 2O ； Fe(OH)3＋3H ＋===Fe 3＋＋3H 2O 。 3．不同价态的铁及其化合物的转化 从化合价的角度理解铁及其化合物的氧化性和还原性 (1)Fe 2O 3中的铁元素为高价态，具有氧化性，因而可用还原剂将其还原为铁单质，如高炉炼铁的原理以化学方程式表示为：3CO ＋Fe 2O 3=====高温 2Fe ＋3CO 2。 (2)Fe 2＋化合价可以升高到＋3价，表现为还原性，也可以降低到0价，表现为氧化性。 (3)Fe 3＋是铁元素的高价态，可以被还原剂还原为＋2或0价，具有氧化性。 铁及其化合物的性质和应用 1.(2020高考改编组合题)下列关于铁及其化合物的说法中正确的是( ) A.FeS 2在沸腾炉中与O 2反应主要生成SO 3(2020浙江7月选考) B.Mg 加入到过量FeCl 3溶液中可得Fe(2020浙江7月选考) C.钢铁在潮湿空气中生锈主要是发生了电化学腐蚀(2020浙江7月选考) D.室温下,Fe 与浓H 2SO 4反应生成FeSO 4(2020江苏卷6) 2.《唐本草》记载“本来绿色,新出窟未见风者,正如琉璃。陶及今人谓之石胆,烧之赤色,故名绛矾矣”。文中“绛矾”为( ) A.FeSO 4·7H 2O B.CuSO 4·5H 2O C.Na 2SO 4·10H 2O D.KAl(SO 4)2·12H 2O 3.把SO 2通入Fe(NO 3)3溶液中,溶液由棕黄色变为浅绿色,但立即又变为棕黄色,此时若滴入BaCl 2溶液,则会产生白色沉淀。在上述一系列变化过程中,最终被还原的是 A.SO 2 B.Fe 2＋ C.Fe 3＋ D.NO 4.常温下,向22H O 溶液中滴加少量243Fe (SO )溶液,反应原理如图所示。关于该反应过程的说法正确的是 A.该反应过程中,M 是3Fe M'+，是2Fe + B.当有21molO 生成时,转移2mol 电子 C.在22H O 分解过程中,溶液的pH 逐渐降低 D.22H O 的氧化性比3Fe +强,还原性比2Fe +弱 5.某学生以铁丝和Cl 2为原料进行下列三个实验。下列从分类角度分析正确的是( ) A.实验①、③反应制得的物质均为纯净物 B.实验②、③均未发生氧化还原反应 C.实验①、③均为放热反应 D.实验①、②所涉及的物质均为电解质 6.纳米级四氧化三铁是应用最为广泛的软磁性材料之一。共沉淀法是目前制备纳米四氧化三铁的重要方法,其流程如图所示： 下列说法错误的是( ) A.保存溶液A 时,应加入少量铁粉 B.其制备反应类型不属于氧化还原反应 C.取滤液进行焰色反应,火焰为黄色 1 第3讲 铁及其化合物 【考纲解读】 1.了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。 2.以Fe 2＋ 、Fe 3＋ 的相互转化为例，理解变价 金属元素的氧化还原反应。3.能鉴别溶液中的Fe 2＋ 、Fe 3＋ 。 【考点解析】 考点一 用物质分类思想认识铁及其重要化合物 1． 铁的性质 铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物。 用化学方程式或离子方程式表示下列变化 Fe ＋H 2O(g)――→④ _____________________________________________ 2． 铁的氧化物和氢氧化物 (1)铁的氧化物 发生的是非氧化还原反应，关键取决于所用酸的氧化性或还原性。 3．亚铁盐和铁盐 (1)亚铁盐： 含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋既有________性，又有________性，Fe2＋与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为_______________________________________________________ __________________，___________________________________________________。 特性：Fe2＋与K3[Fe(CN)6]溶液（铁氰化钾溶液）反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀（Fe 3[Fe(CN)6]2） (2)铁盐： ①氧化性：含有Fe3＋的溶液呈______色，Fe3＋具有氧化性，Fe3＋与Fe、Cu反应的离子方 程式分别为______________________________，______________________________。 ②特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到________时变成血红色。遇到________时变成紫色 ③易水解：FeCl3滴入沸水中的离子方程式：________________________________。 【典例分析】某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，若向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2＋浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如下图所示。则稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为() 2 铁及其化合物的化学方程式和离子方程式总结 （注：带*的不要求记忆，但需要理解）一、铁 1、铁在氧气中燃烧：3Fe＋2O 2 Fe3O4 2、铁在氯气中燃烧：2Fe＋3Cl 2 2FeCl3 *3、常温条件下铁锈的形成：4Fe＋3O2＋2H2 O2[Fe2O3 ·H2O] *4、高温条件铁与氧气反应：2Fe＋O 2 2FeO 5、铁和硫共热：Fe＋ S FeS 6、铁与水蒸气在高温条件下反应：3Fe＋4H2O Fe3O4＋4H2 7、铁与稀硫酸反应：Fe＋H2SO 4FeSO4＋H2↑离：Fe＋2H ＋Fe2＋＋H2↑ 8、少量的铁与浓硫酸共热：2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O 9、少量的铁与浓硝酸共热：Fe＋6HNO3(浓 )Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O Fe＋6H＋＋3NO3－Fe3＋＋3NO2↑＋3H2O 10、少量的铁与稀硝酸反应：Fe＋4HNO 3 Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O Fe＋4H＋＋NO3 －Fe3＋＋NO ↑＋2H2O 11、过量的铁与稀硝酸反应：3Fe＋8HNO 3 3Fe(NO3)2＋2NO ↑＋4H2O 3Fe＋8H＋＋2NO3 －3Fe2＋＋2NO ＋4H2O 12、铁与硫酸铜溶液反应：Fe＋CuSO 4 FeSO4＋Cu 离：Fe＋Cu2 ＋Fe2＋＋Cu 13、铁与硝酸银溶液反应：Fe＋2AgNO 3 Fe(NO3)2＋2Ag Fe＋2Ag ＋Fe2＋＋2Ag 14、铁与氯化铁溶液反应：Fe＋2FeCl 3 3FeCl2 离：Fe＋2Fe3 ＋3Fe2＋ 二、氧化亚铁 *1、氧化亚铁在空气中加热：6FeO＋O 2 2Fe3O4 2、氧化亚铁与一氧化碳高温反应：FeO＋ CO Fe＋CO2 3、氧化亚铁与铝粉在高温下反应：3FeO＋2Al Al2O3＋3Fe 铁元素研究 实验目的： 1.了解并掌握铁的性质及其化合物的制备方法及组成测定方法 2.掌握水浴加热、非水溶剂洗涤的方法 3.进一步熟练滴定操作方法 4.掌握实验结果数据的处理方法 实验原理 1.黄色铁化合物Fe x(C2O4)y·zH2O的制备 H2C2O4·2H2O+Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O Fe x(C2O4)y·zH2O + (NH4)2SO4 2. 绿色铁化合物K x Fe y(C2O4)z·wH2O的制备 Fe x(C2O4)y·zH2O＋K2C2O4·H2O+H2O2 K d Fe a(C2O4)b·cH2O+ H2O K d Fe a(C2O4)b·cH2O+ H2C2O4·2H2O K x Fe y(C2O4)z·wH2O 1.铁化合物的分析 在酸性条件下，高锰酸钾可同时氧化草酸根和二价铁离子： Fe x(C2O4)y·zH2O＋H2SO4＋KMnO4Fe2(SO4)3+ K2SO4+ Mn2++CO2+H2O (5C2O42-＋8H2SO4＋2KMnO4 K2SO4+2 Mn2++7 SO42-+ 10CO2+8H2O) 用锌片或锌粉还原高价铁成低价铁： Fe3+＋Zn Fe2+＋Zn2+ 低价铁与高锰酸钾反应: Fe2+ + KMnO4＋H2SO4 5Fe3+ + Mn2++ K2SO4+H2O 用硫氰酸铵来检测三价铁离子： Fe3+＋SCN-Fe(SCN)3(血红色) 实验步骤 1三价铁、二价铁离子鉴定 由实验结果确定两种离子的鉴定方法 2氧化还原性 1）在1mL0.2mol.L-1FeCl3溶液中，加入10滴2mol的硫酸及少量的铁屑，水浴加热，放置。 取出少许清液，用0.5molNH4SCN溶液检验铁的价态。反应接近于无Fe3后，加入1mL 水，任铁屑沉底。取少许清液，加入一滴浓硝酸，观察溶液颜色，检验铁的价态。保留其余溶液。铁及其化合物
铁及其化合物
第三讲铁及其化合物
人教版高中化学必修一第8讲：铁及其化合物(学生版)——社会苗世印
高一化学铁及其化合物的性质
3.3铁及其化合物
(完整版)高中化学铁及其化合物专题练习
2021高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第9讲铁及其重要化合物精练含解析
第3讲 铁及其重要化合物
铁及其化合物的性质学案
一轮复习人教版课时作业(八)第8讲铁及其化合物
铁及其化合物练习题及答案
第三章 第一节 第3课时 铁及其化合物复习课
铁及其化合物的性质和应用学案及参考答案
第3讲铁及其化合物
铁及其化合物的化学方程式和离子方程式答案
铁及其化合物的性质资料讲解
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