第3章 第10讲 铁及其化合物Word格式.docx

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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

铁的化合价

＋2

＋3

＋2，＋3

稳定性

不稳定

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

Fe（OH）2

Fe（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

可溶性亚铁盐与碱溶液反应

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓

可溶性铁盐与碱溶液反应

Fe3＋＋3OH－===

Fe（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，化学方程式为4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3

深度思考

1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×

”

（1）铁位于元素周期表中第4周期第ⅧB族（×

）

（2）氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色染料（×

（3）用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸（√）

（4）Fe2O3与NaOH溶液反应可制取Fe（OH）3（×

（5）铁与过量的硫粉共热产物是Fe2S3（×

（6）Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2（×

2．纯铁有较强的抗腐蚀能力，为什么日常生活中的铁制品容易生锈？

答案　日常生活中的铁制品中的铁通常含有杂质碳，在潮湿的空气中易发生原电池反应（电化学腐蚀），生成氧化铁的水合物。

3．通过化合反应能制取FeCl2、FeCl3、Fe（OH）2、Fe（OH）3吗？

能制取的用化学方程式表示。

答案　FeCl2、FeCl3和Fe（OH）3均能通过化合反应制取，而Fe（OH）2则不能。

FeCl2：

2FeCl3＋Fe===3FeCl2

FeCl3：

①2Fe＋3Cl2

2FeCl3

②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3

Fe（OH）3：

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3

题组一　铁的单质、氧化物和氢氧化物的性质

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．工业上可用铁质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．工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的铁矿石炼铁

答案　D

解析　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项错。

2．（2017·

咸阳质检）在一定条件下，下列物质能与铁单质发生反应，其中能将铁元素从0价转变为＋3价的是（　　）

A．盐酸B．稀硫酸

C．稀硝酸D．硫酸铜溶液

答案　C

解析　能将铁元素从0价转变为＋3价，选项中只有硝酸具有强氧化性。

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（　　）

A．Fe（OH）3　Fe2O3B．Fe（OH）2　Fe2O3

C．Fe（OH）2　Fe（OH）3D．Fe（OH）2　Fe3O4

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。

题组二　用守恒思想判断氧化物的组成

4．（2016·

樟树市模拟）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（　　）

A．FeO·

3Fe2O3B．2FeO·

3Fe2O3

C．FeO·

2Fe2O3D．2FeO·

解析　化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物，设化学式为nFeO·

mFe2O3，则

解得n＝2，m＝3，该化合物可以表示为2FeO·

3Fe2O3。

5．准确称取某种铁的氧化物2.88g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4g，则这种铁的氧化物为（　　）

A．Fe3O4B．Fe2O3

C．FeOD．以上都不是

解析　4gCaCO3沉淀的物质的量为0.04mol，则CO、CO2的物质的量也为0.04mol，增加的氧元素为0.04mol，质量为0.04mol×

16g·

mol－1＝0.64g，铁的氧化物中氧元素质量为0.64g，铁元素质量为2.88g－0.64g＝2.24g，铁的氧化物中铁元素与氧元素物质的量之比为

∶

＝1∶1，则铁的化学式为FeO。

6．有一块铁的“氧化物”样品，用140mL5.0mol·

L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025molCl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为（　　）

A．Fe2O3B．Fe3O4C．Fe4O5D．Fe5O7

解析　根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n（Fe2＋）＝0.025mol×

2＝0.05mol，根据电荷守恒得2n（Fe2＋）＋3n（Fe3＋）＝n（Cl－），则n（Fe3＋）＝0.2mol，故n（Fe2＋）∶n（Fe3＋）＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·

2Fe2O3，即Fe5O7。

确定铁的氧化组成的基本方法

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，

若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；

若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；

若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量比1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物（其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值）。

题组三　氢氧化亚铁的制备方法

7．用下列方法可制得白色的Fe（OH）2沉淀：

用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含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，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

解析　

（1）稀硫酸抑制Fe2＋水解，铁屑防止Fe2＋被氧化。

（3）Fe（OH）2很容易被氧化，实验过程中要确保在无氧条件下生成。

8．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。

防止Fe（OH）2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，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。

考点二　Fe2＋与Fe3＋的性质及检验

1．亚铁盐

（1）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，其中以还原性为主，如：

遇Br2、Cl2、H2O2、NO

（H＋）等均表现为还原性。

Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：

2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。

（2）可水解

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少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化。

2．铁盐的性质及应用

（1）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等均表现为氧化性。

①Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO

等具有较强还原性离子不能大量共存。

②Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。

（2）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。

①利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：

FeCl3＋3H2O

Fe（OH）3（胶体）＋3HCl。

②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。

③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。

④Fe3＋与HCO

、[Al（OH）4]－、CO

、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。

3．Fe2＋、Fe3＋的检验方法

（1）用KSCN溶液和氯水

（2）用NaOH溶液

（3）含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验

溶液变红色，说明含有Fe3＋

KMnO4溶液紫红色退去，说明含有Fe2＋。

（4）Fe2＋的特征检验方法

溶液

产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋，3Fe2＋＋2[Fe（CN）6]3－===Fe3[Fe（CN）6]2↓

4．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H2O2

加过量铁粉后过滤

CuCl2（aq）

题组一　含铁物质的除杂问题

1．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

解析　铁粉可将硫酸铁转化为硫酸亚铁，将硫酸铜转化为硫酸亚铁和单质铜，然后过滤即可提纯硫酸亚铁，锌、镁、铝都有可能将亚铁离子置换成铁，并且会引入新的杂质锌离子、镁离子或铝离子等。

2．下列除杂的操作不正确的是（　　）

A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：

加入足量镁充分反应后过滤

B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：

加入过量铁粉充分反应后过滤

C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：

加入NaOH溶液充分反应后过滤

D．CuCl2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＋3H2OFe（OH）3＋3HCl，加入Mg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；

先用H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl3的水解，加入的CuO与H＋反应将Fe3＋转化成Fe（OH）3而除去，D正确；

C项中加入NaOH溶液，Cu2＋、Fe3＋均转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求。

3．Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋较完全地形成氢氧化物沉淀的pH分别为6.7、3.7、4.6。

某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2＋、Fe3＋杂质离子，为除去这些离子制得纯净的ZnSO4，应加入的试剂是（　　）

A．NaOH溶液B．氨水

C．KMnO4、ZnCO3D．H2O2、ZnO

解析　由于Fe2＋沉淀所需pH比Zn2＋大，应首先将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后调节溶液的pH使Zn2＋还不沉淀时Fe3＋已沉淀完全。

氧化剂H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，ZnO能消耗溶液中的H＋且不引入新的杂质离子，故D项符合要求。

混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去的常用方法

（1）除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法

向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg（OH）2中之一，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀除去。

（2）除去Cu2＋中混有的Fe3＋的方法

向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu（OH）2、Cu2（OH）2CO3中之一，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀而除去。

（3）除去Mg2＋中混有的Fe2＋的方法

先加入氧化剂（如H2O2）将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按

（1）的方法除去溶液中的Fe3＋。

（4）除去Cu2＋中混有的Fe2＋的方法

先加入氧化剂（如H2O2）将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按

（2）的方法除去溶液中的Fe3＋。

题组二　Fe2＋和Fe3＋的检验

4．下列有关物质检验方法不合理的是（　　）

A．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋

B．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2

C．检验绿矾晶体是否已氧化变质，可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再观察溶液是否变红

D．向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋

解析　B项中的Cl－也能使酸性KMnO4溶液退色。

5．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加入足量酸性KMnO4溶液　③加入少量NH4SCN溶液

A．①③B．③②C．③①D．①②③

解析　在该溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不变红色，证明无Fe3＋存在，再加入氯水，将Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液变为红色。

KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不能用酸性KMnO4溶液检验。

6．为了证明化学反应有一定的限度，进行了如下探究活动：

探究活动一：

取5mL0.1mol·

L－1的KI溶液于试管，滴加0.1mol·

L－1的FeCl3溶液5～6滴，振荡；

探究活动二：

在上述试管中加入2mLCCl4，充分振荡、静置；

探究活动三：

取上述静置分层后的上层水溶液于试管，滴加0.1mol·

L－1的KSCN溶液5～6滴，振荡。

（1）写出探究活动一中反应的离子方程式_____________________________________

（2）探究活动二的实验现象为________。

a．溶液分层，上层呈紫色

b．溶液分层，下层呈紫色

c．溶液分层，均为无色

（3）在探究活动三中，可以证明该化学反应有一定的限度的实验现象是________________________________________________________________________。

答案　

（1）2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2　

（2）b　（3）溶液变红色

解析　

（2）碘溶于水呈棕黄色，CCl4能萃取水中的碘，液体呈紫色，由于CCl4的密度比水大而且难溶于水，所以碘的四氯化碳溶液在下层，则实验现象为溶液分层，下层呈紫色，b正确。

（3）取上述静置分层后的上层水溶液于试管中，滴加0.1mol·

L－1的KSCN溶液5～6滴，Fe3＋可与KSCN反应显红色，若溶液变红色，说明溶液中有铁离子存在，则说明铁离子没有完全反应，即该化学反应有一定的限度。

检验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（新制氯水能氧化SCN－）。

（2）Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋（Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰）。

（3）检验Fe2＋、Fe3＋的其他方法

检验Fe3＋也可用苯酚（C6H5OH），在FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。

考点三　铁及其化合物转化关系及应用

“铁三角”的转化关系

完成下列变化的离子方程式，体会Fe2＋与Fe3＋转化条件。

（1）将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：

H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋。

（2）将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液，溶液变蓝：

2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。

（3）FeCl3可溶解铁片：

2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。

（4）FeSO4可使酸性KMnO4溶液退色：

5Fe2＋＋MnO

＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。

（5）将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：

3Fe2＋＋NO

＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。

题组一　化学反应中铁元素价态的判断

1．（2016·

中衡高三上学期期末）在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是（　　）

A．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋

B．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋

C．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋

D．若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋

解析　氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，加入铁粉后有固体剩余，Fe3＋一定不存在；

若剩余固体全部都是Cu，溶液中还可能有Cu2＋，也可能恰好被完全置换；

若剩余固体是Cu和Fe，则溶液中不可能有Cu2＋。

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。

①Fe3＋　②Fe2＋　③Fe、Fe2＋　④Fe2＋、Fe3＋

（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＋。

3．向含有1molHNO3和1molH2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，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（　　）

A．a表示Fe3＋的关系曲线

B．n1＝0.75

C．P点时，n（Fe2＋）＝0.5625mol

D．向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4g

解析　该反应可以看作两步：

①Fe＋4H＋＋NO

===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸根过量，氢离子不足；

②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。

a表示Fe3＋的关系曲线，故A正确；

溶液中共有3molH＋参加反应，消耗铁为0.75mol，B正确；

P点n（Fe2＋）＝n（Fe3＋），二者均为0.45mol，C错误；

剩余0.45molFe3＋，消耗0.225mol铜，质量为14.4g，D正确。

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：

Fe＋4HNO3===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O，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：

3Fe＋8HNO3===3Fe（NO3）2＋2NO↑＋4H2O。

（3）当

＜

时：

铁元素的存在形式为Fe2＋和Fe3＋，铁元素的价态为＋2、＋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：

＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑（若H＋量不足，该反应不再发生）。

题组二　“铁三角”在物质转化推断题中的应用

安庆模拟）如图是物质间发生化学反应时颜色的变化情况，下列选项中正确的是（　　）

选项

M

N

P

Q

A

NH3·

H2O

Ba（OH）2

铜

石蕊溶液

B

Na