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第三章铁金属材料第一节铁及其化合物1.了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途。
2.认识铁单质与水蒸气反应的条件，通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。
3.掌握Fe、Fe2＋、Fe3＋相互转化的途径，通过实验探究学会Fe2＋、Fe3＋的检验方法。
4.掌握实现铁及其化合物之间转化的试剂和条件。
知识点一铁的单质知识点二铁的氧化物和氢氧化物知识点一铁的单质1．铁的存在和冶炼(1)存在铁在自然界中可以以单质形态(如陨铁)存在，但主要以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中，在地壳中的含量居第四位，仅次于氧、硅和铝。
(2)冶炼工业炼铁的原理是利用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来，化学方程式：3CO＋Fe2O3=====高温2Fe＋3CO2(以Fe2O3为例)。
2．铁的物理性质铁有延展性、导热性。
铁能导电，但其导电性不如铜和铝，铁还能被磁体吸引，其熔、沸点较高。
3．铁的化学性质(1)与某些非金属单质、酸和盐溶液反应①Fe与非金属单质反应②Fe与非氧化性酸反应(稀H2SO4)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
③Fe与盐溶液反应(CuSO4)Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。
(2)实验探究铁粉与水蒸气的反应实验装置操作现象用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声，证明生成了H 2实验结论在高温下，铁能与水蒸气反应，化学方程式为3Fe ＋4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4＋4H 21.下列物质在氧气中燃烧，现象为火星四射，有黑色固体生成的是A ．红磷B ．木炭C ．铁丝D ．酒精【答案】C【解析】红磷在氧气中燃烧时会产生大量的白烟，生成白色固体，A 错误；木炭在氧气中燃烧时会发出白光，生成无色气体，B 错误；铁丝在氧气中燃烧时火星四射，生成黑色固体，C 正确；酒精在氧气中燃烧时火焰为淡蓝色，生成无色气体，D 错误。
2.(2023桂林高一检测)下列各项物质间的转化不能通过反应一步完成的是()A ．Fe→Fe 3O 4B ．3C ．Fe→FeCl 2D ．Fe→Fe(OH)3【答案】D【解析】Fe 与O 2点燃可得到Fe 3O 4，能一步反应完成，A 不符合题意；Fe 与Cl 2点燃可得到FeCl 3，能一步反应完成，B 不符合题意；Fe 与盐酸反应可得到FeCl 2，能一步反应完成，C 不符合题意；Fe 不能一步反应生成Fe(OH)3，D 符合题意。
第三章铁金属材料第一节铁及其化合物【必备方程式】知识点一铁的单质一、铁元素的存在1、含量铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝。
2、存在形态(1)游离态：存在于陨铁中。
(2)化合态：主要以+2、+3价铁的化合物存在。
如黄铁矿(FeS2)、赤铁矿( Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、菱铁矿(FeCO3)等。
【习题】判断正误。
(1)铁元素在地壳中含量位于第三位。
()(2)在工业中炼制铁单质，所以自然界中无游离态铁。
()(3)工业炼铁，需加入还原剂。
()(4)钢和铁都是铁的合金，钢不易生锈，生铁易生锈，铁锈的主要成份是Fe3O4。
()二、铁的单质1、物理性质：银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导电、导热性较好、能被磁铁吸引。
2、化学性质：铁是较活泼的金属，铁原子的最外层电子数为2个，可失去2个或3个电子而显+2价或+3价，但+3价的化合物较稳定。
①与非金属反应：3Fe + 2O2Fe3O42Fe + 3C122FeCl3说明：铁丝在氯气中燃烧时，生成棕黄色的烟，加水振荡后，溶液显黄色。
△Fe + S FeS说明：铁跟氯气、硫反应时，分别生成+3价和+2价的铁，说明氧化性：氯气＞硫。
①与水反应：A．在常温下，在水和空气中的O2、CO2等的共同作用下，Fe易被腐蚀(铁生锈)。
B．在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2：3Fe + 4H2O(g)Fe3O4 + 4H2①与酸反应：A．与非氧化性酸（如稀盐酸、稀H2SO4等）的反应。
例如：Fe + 2H＋Fe2＋+ H2↑B．铁遇到冷的浓H2SO4、浓HNO3时，产生钝化现象，因此金属铁难溶于冷的浓H2SO4或浓HNO3中。
但在加热条件也可以反应。
①与比铁的活动性弱的金属的盐溶液发生置换反应。
例如：Fe + Cu2＋Fe2＋+ Cu【习题】1、下列物质中，不能与铁发生化学反应的是()A．盐酸B．氯化铁溶液C．氢氧化钠溶液D．氯气2、下列关于铁的叙述正确的是()。
1第三章 铁 金属材料第一节 铁及其化合物学业要求核心素养对接1.能列举、描述、辨识铁及其重要化合物的重要物理性质、化学性质及实验现象。
2．能利用氢氧化亚铁的性质，设计其制备方案。
3．能说明Fe 2＋、Fe 3＋的检验及其之间的相互转化。
4．能说明铁及其化合物的应用。
1.能利用氢氧化亚铁的性质，设计其制备方案，以培养学生科学探究与创新意识的素养水平。
2．利用Fe 2＋、Fe 3＋的检验及其之间的相互转化，培养学生变化观念与平衡思想的素养水平。
[知 识 梳 理]知识点一 铁的单质如右图，铁在生活中有很多的用途，为什么铁有这么多的用途，铁有什么样的性质，请完成下列问题，答案就会揭晓：1．物理性质纯净的铁是光亮的银白色金属，密度较大，熔点为1 535 ℃。
纯铁的抗腐蚀能力很强，具有导热性、导电性、延展性，能被磁体吸引。
粉末状时为黑色2．化学性质(1)与HCl的反应Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑(2)与CuSO4的反应Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
Fe与HCl、CuSO4的反应生成的是Fe2＋。
(3)与水蒸气的反应23现象：用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声。
结论：铁可与水蒸气反应，生成的气体为H 2。
化学方程式：3Fe ＋4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4＋4H 2。
湿棉花的作用：提供反应所需水蒸气。
生成的Fe 既有＋2价、又有＋3价。
3．铁元素在自然界的存在人类最早使用的铁，是来自太空的陨铁。
铁在自然界中可以像陨铁中的铁那样以单质的形态存在，但主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中。
铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。
知识点二 铁的重要化合物氧化铁为什么能够用来调油漆的颜色，铁的氧化物及其氢氧化物究竟有什么样的性质？带着这个问题完成下列知识点：1．铁的氧化物4化学式FeOFe 2O 3Fe 3O 4纯净物俗 称 － 铁红 磁性氧化铁颜色和状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体铁的价态 ＋2价 ＋3价 ＋2价、＋3价水溶性 不溶 不溶 不溶与盐酸反应(离子方程式) FeO ＋2H ＋===Fe 2＋＋H 2OFe 2O 3＋6H ＋===2Fe 3＋＋3H 2OFe 3O 4＋8H ＋===Fe 2＋＋2Fe 3＋＋4H 2O与CO 的反应Fe x O y ＋y CO=====高温x Fe ＋y CO 2Fe(OH)2 Fe(OH)3颜色和溶解性 白色固体，不溶于水 红褐色固体，不溶于水稳定性 在空气中易转化为Fe(OH)32Fe(OH)3=====△Fe 2O 3＋3H 2O5与盐酸反应(离子方程式)Fe(OH)2＋2H ＋===Fe 2＋＋2H 2OFe(OH)3＋3H ＋===Fe 3＋＋3H 2O制备 Fe 2＋＋2OH －===Fe(OH)2↓ Fe 3＋＋3OH －===Fe(OH)3↓转化化学方程式 4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3现象 白色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色硫酸亚铁用于给植物补充铁元素，防止黄叶病，亚铁盐究竟有什么样的性质，它如何转换成三价铁离子？请完成下列知识点，答案就会揭晓：(1)Fe 2＋和Fe 3＋的检验：实验3－2(2)Fe 2＋与Fe 3＋的转化：6①实验及现象：实验3－ 3溶液由棕黄色变为浅绿色―→溶液无明显变化―→溶液变成红色。
人教版（2019）高一必修第一册第三章铁金属材料第一节铁及其化合物教材帮学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．下列说法正确的是A ．我国在战国中期时开始使用铁制品B ．自然界中的铁元素只存在于化合物中C ．铁能与所有金属的盐溶液反应生成亚铁盐和金属D ．高炉炼铁是用还原剂将铁从它的化合物中还原出来2．下列离子方程式书写正确的是A ．32Fe 2H =Fe H ++++↑B ．3232Fe O 6H =2Fe 2H O ++++C ．2Fe Ag =Ag Fe ++++D ．22Cl H O=2H Cl ClO +--+++ 3．在一定条件下，下列铁与有关物质的反应，所得产物错误的是A ．2Cl 3Fe FeCl −−→B ．S Fe FeS −−→C ．HCl 3Fe FeCl −−→D ．2O34Fe Fe O −−→ 4．用如图所示装置进行Fe 与水蒸气反应的实验（部分夹持装置已略去），下列有关说法不正确的是（ ）A ．装置A 的作用是为实验提供持续不断的水蒸气B ．装置B 中发生反应的化学方程式是22322Fe 3H O(g)Fe O 3H ++高温C ．装置C 中加入的固体干燥剂可能是碱石灰D ．点燃装置处的气体前必须检验气体的纯度5．下列有关铁的化合物的说法不正确的是A ．()2Fe OH 不稳定，具有较强的氧化性B ．FeO 、23Fe O 均为碱性氧化物，均可与盐酸反应C ．()3Fe OH 可通过化合反应得到，而()2Fe OH 不能D ．34Fe O 为磁性氧化铁，其中铁元素的化合价可看作既有+2又有+36．下列反应中不涉及铁元素价态变化的是A ．用铁粉除去2FeCl 溶液中的少许3FeCl 杂质B ．铁在氧气中燃烧C ．氢氧化亚铁是白色固体，在空气中会迅速变成灰绿色，最终变成红褐色D ．氢氧化铁受热分解7．某溶液中可能存在2Mg +、2Fe +、3Fe +，加入NaOH 溶液，开始时有白色絮状沉淀生成然后迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，下列结论正确的是（ ）A ．一定有2Fe +，一定没有3Fe +、2Mg +B ．一定有3Fe +，一定没有2Fe +、2Mg +C ．一定有3Fe +，可能有2Fe +，一定没有2Mg +D ．一定有2Fe +，可能有2Mg +，一定没有3Fe +8．下列离子的检验方法合理的是（ ）A ．向某溶液中滴入硫氰酸钾溶液呈红色，说明不含Fe 2＋B ．向某溶液中通入氯气，然后再加入硫氰酸钾溶液变红色，说明原溶液中含有Fe 2＋C ．向某溶液中加入氢氧化钠溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe 3＋D ．向某溶液中加入氢氧化钠溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe 2＋，不含有Mg 2＋9．向FeCl 3、CuCl 2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不．正确．．的是：(已知氧化性：Fe 3+>Cu 2+)（ ） A ．溶液中一定含有Cu 2+B ．加入KSCN 溶液一定不变红色C ．溶液中一定含有Fe 2+D ．剩余固体中一定含铜10．下列各项正确的是A ．钠与水反应的离子方程式：22Na H O=Na OH H +-+++↑B ．铁与水蒸气反应的化学方程式：()2342高温Fe+4H Fe O 3g +4H OC ．镁、铝与沸水不反应D ．金属单质与水反应都生成对应的碱和氢气 11．人体血红蛋白中含有Fe 2＋，如果误食亚硝酸盐，会使人中毒，因为亚硝酸盐会使Fe 2＋转变为Fe 3＋，生成高铁血红蛋白而丧失与O 2结合的能力。
人教版（2019）高一必修第一册第三章铁金属材料第一节铁及其化合物高考帮学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、实验题1．某同学设计如图所示装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答：(1)装置5的作用_____________。
(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。
请为装置作一处改进，使溶液能进入4中__________。
(3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。
从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因__________。
2．实验小组制备高铁酸钾（K2FeO4）并探究其性质。
资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。
（1）制备K2FeO4（夹持装置略）①A为氯气发生装置。
A中反应方程式是________________（锰被还原为Mn2+）。
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
_______③C中得到紫色固体和溶液。
C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外还有________________。
（2）探究K2FeO4的性质①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl2。
为证明是否K 2FeO 4氧化了Cl －而产生Cl 2，设计以下方案：Ⅰ．由方案Ⅰ中溶液变红可知a 中含有______离子，但该离子的产生不能判断一定是K 2FeO 4将Cl －氧化，还可能由________________产生（用方程式表示）。
Ⅱ．方案Ⅱ可证明K 2FeO 4氧化了Cl －。
用KOH 溶液洗涤的目的是________________。
②根据K 2FeO 4的制备实验得出：氧化性Cl 2________24FeO -（填“＞”或“＜”），而方案Ⅱ实验表明，Cl 2和24FeO -的氧化性强弱关系相反，原因是________________。
③资料表明，酸性溶液中的氧化性24FeO -＞4MnO -，验证实验如下：将溶液b 滴入MnSO 4和足量H 2SO 4的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色，该现象能否证明氧化性24FeO -＞4MnO -。
若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。
理由或方案：________________。
二、多选题3．下列说法正确的是( )A ．向2FeCl 溶液中滴加4NH SCN 溶液，溶液显红色B ．酸性硫酸亚铁溶液在空气中被氧化23224Fe O +4H =4Fe 2H O +++++C ．向X 溶液中滴加几滴新制氯水，振荡，再加入少量KSCN 溶液，溶液变为红色，证明X 溶液中一定含有2Fe +D ．除去2FeCl 溶液中的3FeCl ，可选用Fe 粉三、计算题4．某红色固体粉末可能是Fe 2O 3、Cu 2O 或二者混合物，为探究其组成，称取mg 该固体粉末样品，用足量的稀H 2SO 4充分反应后，称得固体质量为ag 。
已知：Cu 2O+2H + = Cu+Cu 2++H 2O(1)若a=____________(用含m 的最简式表示)，则红色固体粉末为纯净物；(2)若a=m/9，则红色固体粉末中Fe 2O 3的物质的量为____________mol(用含m 的最简式表示)。
5．称取4.00g 氧化铜和氧化铁固体混合物，加入50.0mL2.00mol·L -1的硫酸充分溶解，往所得溶液中加入5.60g铁粉，充分反应后，得固体的质量为3.04g。
请计算：（1）加入铁粉充分反应后，溶液中溶质的物质的量_________________。
（2）固体混合物中氧化铜的质量_________________。
参考答案1．液封，防止空气进入装置4中在装置2、3之间添加止水夹装置4中的空气没有排尽【分析】在三颈烧瓶中稀硫酸与Fe反应产生FeSO4、H2，H2可以将装置中的空气排出，防止Fe2+被氧化，生成的H2可以从2的导管中逸出，导致3中溶液不能进入4中，需要在在2、3之间添加控制开关；当装置中空气完全排出后，关闭K1及左侧烧杯与三颈烧瓶中，产生的氢气将溶液压入锥形瓶中，与NaOH发生反应：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4，若装置4中有空气，反应产生的Fe(OH)2会进一步发生反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，沉淀会迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。
【详解】(1)装置5是通过蒸馏水的液封，起到防止空气进入装置4中的作用，即可防止Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3；(2)Fe与稀H2SO4反应产生的H2可以从装置2的导管中逸出，使装置3中的压强达不到将液体压入装置4中的程度，因此装置3中溶液不能进入4中，改进措施是在装置2、3之间加一个止水夹；(3)当装置3中生成的FeSO4溶液被压入装置4中，与NaOH溶液发生反应生成Fe(OH)2沉淀，颜色为灰绿色而非白色，是因为装置4中的空气未排尽，发生了反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。
【点睛】本题考查氢氧化亚铁制备的设备的评价与操作。
把握物质的性质、制备原理为解答的关键。
注意Fe2+具有强还原性，容易被空气中的氧气氧化为Fe3+而导致不能产生白色Fe(OH)2沉淀。
应该利用反应产生的H2排出整个装置中的空气，然后关闭左边2、3之间的止水夹，利用反应产生的H2产生的气压将FeSO4溶液压入锥形瓶，与NaOH发生复分解反应产生Fe(OH)2。
2．2KMnO4+16HCl2MnCl2+2KCl +5Cl2↑+8H2OCl2+2OH−Cl−+ClO−+H2O Fe3+4FeO42−+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O 排除ClO−的干扰> 溶液的酸碱性不同若能，理由：FeO42−在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2，溶液浅紫色一定是MnO4−的颜色（若不能，方案：向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色）【解析】分析：（1）KMnO4与浓盐酸反应制Cl2；由于盐酸具有挥发性，所得Cl2中混有HCl和H2O（g），HCl会消耗Fe（OH）3、KOH，用饱和食盐水除去HCl；Cl2与Fe（OH）3、KOH反应制备K2FeO4；最后用NaOH溶液吸收多余Cl2，防止污染大气。
（2）①根据制备反应，C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl，Cl2还会与KOH反应生成KCl、KClO和H2O。
I.加入KSCN溶液，溶液变红说明a中含Fe3+。
根据题意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产生O2，自身被还原成Fe3+。
II.产生Cl2还可能是ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O，即KClO的存在干扰判断；K2FeO4微溶于KOH溶液，用KOH洗涤除去KClO、排除ClO-的干扰，同时保持K2FeO4稳定存在。
②根据同一反应中，氧化性：氧化剂 氧化产物。
对比两个反应的异同，制备反应在碱性条件下，方案II在酸性条件下，说明酸碱性的不同影响氧化性的强弱。
③判断的依据是否排除FeO42-的颜色对实验结论的干扰。
详解：（1）①A为氯气发生装置，KMnO4与浓盐酸反应时，锰被还原为Mn2+，浓盐酸被氧化成Cl2，KMnO4与浓盐酸反应生成KCl、MnCl2、Cl2和H2O，根据得失电子守恒和原子守恒，反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl（浓）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，离子方程式为2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O。
②由于盐酸具有挥发性，所得Cl2中混有HCl和H2O（g），HCl会消耗Fe（OH）3、KOH，用饱和食盐水除去HCl，除杂装置B为。
③ C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，还有Cl2与KOH 的反应，Cl2与KOH反应的化学方程式为Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O，反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
（2）①根据上述制备反应，C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl，还可能含有KClO等。
i.方案I加入KSCN溶液，溶液变红说明a中含Fe3+。
但Fe3+的产生不能判断K2FeO4与Cl-发生了反应，根据题意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产生O2，自身被还原成Fe3+，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，可能的反应为4FeO42-+20H+=3O2↑+4Fe3++10H2O。
ii.产生Cl2还可能是ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O，即KClO的存在干扰判断；K2FeO4微溶于KOH 溶液，用KOH 溶液洗涤的目的是除去KClO 、排除ClO -的干扰，同时保持K 2FeO 4稳定存在。
②制备K 2FeO 4的原理为3Cl 2+2Fe （OH ）3+10KOH=2K 2FeO 4+6KCl+8H 2O ，在该反应中Cl 元素的化合价由0价降至-1价，Cl 2是氧化剂，Fe 元素的化合价由+3价升至+6价，Fe （OH ）3是还原剂，K 2FeO 4为氧化产物，根据同一反应中，氧化性：氧化剂>氧化产物，得出氧化性Cl 2>FeO 42-；方案II 的反应为2FeO 42-+6Cl -+16H +=2Fe 3++3Cl 2↑+8H 2O ，实验表明，Cl 2和FeO 42-氧化性强弱关系相反；对比两个反应的条件，制备K 2FeO 4在碱性条件下，方案II 在酸性条件下；说明溶液的酸碱性的不同影响物质氧化性的强弱。
③该小题为开放性试题。
若能，根据题意K 2FeO 4在足量H 2SO 4溶液中会转化为Fe 3+和O 2，最后溶液中不存在FeO 42-，溶液振荡后呈浅紫色一定是MnO 4-的颜色，说明FeO 42-将Mn 2+氧化成MnO 4-，所以该实验方案能证明氧化性FeO 42->MnO 4-。
（或不能，因为溶液b 呈紫色，溶液b 滴入MnSO 4和H 2SO 4的混合溶液中，c （FeO 42-）变小，溶液的紫色也会变浅；则设计一个空白对比的实验方案，方案为：向紫色溶液b 中滴加过量稀H 2SO 4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色）。
点睛：本题考查K 2FeO 4的制备和K 2FeO 4的性质探究。
与气体有关的制备实验装置的连接顺序一般为：气体发生装置→除杂净化装置→制备实验装置→尾气吸收。
进行物质性质实验探究是要排除其他物质的干扰。
尤其注意最后一空为开放性答案，要注重多角度思考。
