高一化学人教版必修第一册铁及其化合物《讲义教师版》.docx

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高一化学人教版必修第一册铁及其化合物《讲义教师版》

铁及其化合物

知识集结

知识元

铁及其化合物

知识讲解

1.化学性质

（1）铁和非金属反应

①在纯净的氧气中燃烧（略）

（2）铁和酸反应

①铁和 HCl：

化学反应方程式 Fe + 2HCl = FeCl 2 + H ↑2   

例题精讲

铁及其化合物

例1.如图所涉及的物质均为中学化学中的常见物质，其中C、D、E为单质，E为固体，F为有磁性的化合物。

它们之间存在如下关系（反应中生成的水及次要产物均已略去）：

（1）写出下列物质的化学式：

B________，E________。

（2）指出MnO2在相关反应中的作用：

反应①中是________剂，反应②中是________剂。

（3）若反应①是在加热条件下进行，则A是________（填化学式）；若反应①是在常温条件下进行，则A是_________（填化学式）；如在上述两种条件下得到等质量的C单质，反应中转移的电子数之比为________。

【答案】

HCl    Fe

催化　氧化

KClO3    H2O2    2∶1

【解析】

题干解析:

本题的突破口为“F为有磁性的化合物”，故F为Fe3O4，C为O2，E为Fe，则A为KClO3。

同时注意到G、H之间的转化为Fe3＋与Fe2＋之间的转化，不难推出D为Cl2。

例2.稀土元素是指元素周期表中15个镧系元素以及钪和钇，它们在科技、生产中有广泛的应用，被称为万能之土，还被称为工业上的维生素。

我国拥有丰富的稀土资源，约占世界已知储量的80%．其中稀土铈（Ce）元素可作为反应核燃料的稀释剂，金属铈在空气中易氧化变暗，受热时燃烧，遇水很快反应并产生气体。

已知：

铈常见的化合价为+3和+4，且Ce4++Fe2+＝Ce3++Fe3+，下列说法正确的是（　　）

A．在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能，合金具有硬度大，熔点大等性能

B．用少量碘化亚铁溶液滴加到Ce（SO4）2溶液中，离子方程式为Ce4++Fe2+＝Ce3++Fe3+

C．金属铈着火，可用水灭火

D．金属铈应储存在阴凉、通风的地方，要远离火种和热源

【答案】D

【解析】

题干解析:

A．合金的硬度大，熔点比其各成分低，在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能，故A错误；

B．碘离子的还原性大于亚铁离子的还原性，则少量碘化亚铁溶液滴加到Ce（SO4）2溶液中，碘离子、亚铁离子均被氧化，故B错误；

C．金属铈遇水很快反应并产生气体，金属铈着火，不能用水灭火，故C错误；

D．金属铈在空气中易氧化变暗，受热时燃烧，则金属铈应储存在阴凉、通风的地方，要远离火种和热源，故D正确；

例3.下列有关化学反应的叙述正确的是（　　）

A．高温下，Fe与Al2O3反应生成Fe2O3和Al

B．SO2与NaOH溶液反应生成Na2SO4和H2O

C．在加热及铜作催化剂的条件下，乙醇与氧气反应生成乙醛和水

D．在光照条件下，CH4与Cl2反应生成CH2Cl2和H2

【答案】C

【解析】

题干解析:

A、铝的金属性大于铁，故只能发生铝热反应，即高温下Fe2O3和Al反应，生成Fe与Al2O3，故A错误；

B、SO2与NaOH溶液反应生成Na2SO3和H2O，故B错误；

C、乙醇的催化氧化，在铜做催化剂情况下，加热乙醇生成乙醛和水，故C正确；

D、在光照条件下，CH4与Cl2发生取代反应，先生成CH3Cl和HCl，再逐步取代，故D错误；

例4.用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中加入过量的铁粉，充分反应后，最终溶液中的金属阳离子（　　）

A．只含Fe2+

B．含Cu2+和Fe2+

C．含Cu2+和Fe3+

D．只含Fe3+

【答案】A

【解析】

题干解析:

铁先和FeCl3发生氧化还原反应，再和Cu2+反应，溶液中只含Fe2+，不会再含Cu2+和Fe3+

铁的氧化物和氢氧化物

知识讲解

（一）、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

FeO＋2H+===Fe2+＋H2O

Fe2O3＋6H+===2Fe3+＋3H2O

Fe3O4＋8H+=== Fe2+＋2Fe3+＋4H2O

【强调】FeO、Fe2O3属于碱性氧化物；Fe3O4不是碱性氧化物。

（二）、铁的氢氧化物：

铁有两种氢氧化物，他们可分别由其对应的可溶性盐与碱溶液反应而制得。

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）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，反应方程式为

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3

【总结】成功关键：

①溶液中不含Fe3+和O2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。

【归纳方法】

（1）使用煮沸的蒸馏水配制溶液。

（2）在溶液上加入保护层（例如植物油、苯）。

（3）使用长胶头滴管伸入液面下滴加溶液。

例题精讲

铁的氧化物和氢氧化物

例1.甲学生在研究制取Fe（OH）2的方法时，设计出了较好的方法。

实验方案如下：

①在一支大的硬质试管中倒入2mL～3mL煤油，②再缓缓倒入4mL～5mLFeSO4溶液，③往试管中投入绿豆大小的金属钠。

试回答下列问题：

（1）写出实验时发生的有关反应的离子方程式：

_________________________，煤油的作用是_____________________。

（2）甲方案实验结束时，用尖嘴滴管将煤油吸去，这时可观察到的现象是（简答并写出相关反应的化学方程式）：

____________。

【答案】

2Na＋2H2O=== 2Na＋＋2OH－＋H2↑，Fe2＋＋2OH－=== Fe（OH）2↓ 隔绝空气以防生成的Fe（OH）2被氧化

白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色  4Fe（OH）2＋O2＋2H2O=== 4Fe（OH）3

【解析】

题干解析:

例2.把Fe2O3中混有的少量Al2O3除去，应选用的试剂是（     ）

A．氯水

B．硫酸铜溶液

C．烧碱溶液

D．稀盐酸

【答案】C

【解析】

题干解析:

除杂的原则是不能引入新的杂质，不能反应掉需提纯的物质，把杂质变为沉淀、气体或溶解除去，三氧化二铁与氢氧化钠溶于不反应，三氧化二铝与氢氧化钠反应生成易溶性的偏铝酸钠溶液，通过过滤法可以分离．

例3.下列能通过化合反应制取的物质是（   ）

①Fe（OH）3  ②FeCl2   ③Fe（NO3）2  ④FeI2

A．①②

B．②③④

C．①②③

D．①②③④

【答案】D

【解析】

题干解析:

例4.铁屑溶于过量的稀硫酸，过滤后向滤液中再加入过量的氨水，放置一段时间后有红褐色沉淀生成．过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣．上述沉淀和残渣分别是（     ）

A．氢氧化铁，氧化铁

B．氢氧化亚铁，氧化亚铁

C．氢氧化亚铁、氢氧化铁，四氧化三铁

D．氧化铁，氢氧化铁

【答案】A

【解析】

题干解析:

铁屑溶于过量的稀硫酸，反应生成硫酸亚铁，过滤后向滤液中再加入过量的氨水，反应生成氢氧化亚铁沉淀，放置一段时间后，氢氧化亚铁被氧化成氢氧化铁沉淀，氢氧化铁不稳定分解生成三氧化二铁．

例5.取少量Fe2O3粉末（红棕色）加入适量盐酸，发生反应的化学方程式：

                  ，反应后得到的溶液呈     色．用此溶液分别做如下实验：

（1）取少量溶液置于试管中，NaOH溶液，可观察到有红褐色沉淀生成，反应的化学方程式为           ，此反应属于                         

（2）在小烧杯中加入20mL蒸馏水，加热至沸腾后，向沸水中滴入几滴饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈             色，即制得Fe（OH）3胶体

（3）取另一只小烧杯也加入20mL蒸馏水，向烧杯中加入1mLFeCl3溶液，振荡均匀后，将此烧杯（编号甲）与盛有Fe（OH）3胶体的烧杯（编号乙）一起放置于暗处，分别用激光笔照射烧杯中的液体，可以看到         烧杯中的液体产生丁达尔效应．这个实验可以用来区别                ．

（4）取乙烧杯中少量Fe（OH）3胶体置于试管中，向试管中滴加一定量的稀HI溶液，边滴加边振荡，会出现一系列变化．

①先出现红褐色沉淀，原因是                              ．

②随后沉淀溶解，溶液呈黄色，写出此反应的离子方程式：

                            ．

③最后溶液颜色加深，原因是                                ．（用离子方程式表示）．

【答案】

Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，黄；

FeCl3+3NaOH=Fe（OH）3↓+3NaCl，复分解反应；

红褐；

乙，胶体和溶液；

①加入电解质后，胶体发生聚沉；②Fe（OH）3+3H+═Fe3++3H2O；③2Fe3++2I﹣═I2+2Fe2+

【解析】

题干解析:

氢氧化亚铁的制备

知识讲解

可溶性亚铁盐与碱溶液反应：

Fe2+＋2OH－===Fe（OH）2↓

由于Fe（OH）2易被空气中的氧气、溶液中的氧气氧化，因此在制备过程中要注意隔绝氧气，往往采取如下措施：

煮沸NaOH溶液赶尽空气；采用铁粉和稀H2SO4新制备FeSO4溶液；滴加NaOH溶液时使用长胶头滴管且插入液面以下将NaOH溶液挤出；用油层隔绝空气；制造还原性气氛（如通氢气）等，以避免Fe（OH）2被氧化。

例题精讲

氢氧化亚铁的制备

例1.读图，解释说明Fe（OH）2制备原理，并比较优缺点。

【答案】

原理①将盛NaOH溶液的滴管伸入FeSO4溶液内部，挤压胶头，在FeSO4溶液底部出现白色沉淀；

②将盛NaOH溶液的滴管穿过苯层伸入FeSO4溶液中，挤压胶头，在FeSO4溶液中出现白色沉淀；

③滴加稀H2SO4与铁粉反应一段时间后，挤压盛NaOH溶液的滴管的胶头，则试管内溶液中产生白色Fe（OH）2沉淀；

④打开止水夹使反应进行一段时间，然后关闭止水夹，则左侧试管内FeSO4溶液沿导管进入右侧试管内NaOH溶液中，产生白色Fe（OH）2沉淀。

优缺点比较：

①比NaOH溶液直接滴到FeSO4溶液表面产生的Fe（OH）2，氧化变色慢些，但不能保存长时间。

②由于苯液体隔离了FeSO4溶液与空气接触，避免了氧气的继续溶解，故白色沉淀保存时间比①长些。

③由于开始Fe与H2SO4反应产生的H2逸出，减少了溶液中O2并排净了试管内空气，右边烧杯中水也起到隔绝空气的作用，故白色Fe（OH）2沉淀保持时间较长。

缺点是反应未完的Fe粉使溶液呈灰色浑浊状态，干扰Fe（OH）2白色沉淀的观察。

④开始铁与H2SO4反应产生的H2，减少了NaOH溶液中O2的溶解并排净了试管内空气，铁片代替③中的铁粉，减少了Fe粉存在对Fe（OH）2的观察，并使白色沉淀保持长时间，最好是在④装置后再接一个③图后面的烧杯，用以隔离空气。

【解析】

题干解析:

铁盐和亚铁盐的转化

知识讲解

∙铁盐和亚铁盐

 1、Fe3+、Fe2+的检验

滴入几滴KSCN溶液

FeCl3溶液

溶液呈红色【Fe3+＋3SCN－＝Fe（SCN）3】

FeCl2溶液

刚开始溶液颜色无变化，一段时间后溶液变红

例题精讲

铁盐和亚铁盐的转化

例1.浅绿色的Fe（NO3）2溶液中逐滴加入少量的稀硫酸时，溶液的颜色变化应该是（　　）

A．颜色变浅

B．变为血红色

C．没有改变

D．变为黄色

【答案】D

【解析】

题干解析:

往浅绿色的Fe（NO3）2溶液中逐滴加入稀硫酸时，发生反应的离子方程式为：

3Fe2++NO3﹣+4H+═3Fe3++NO↑+2H2O，三价铁离子为棕黄色.

例2.能将溶液中的Fe3+转化为Fe2+的是（　　）

A．CuB

B．NH3•H2O

C．Cl2

D．KSCN

【答案】A

【解析】

题干解析:

能将溶液中的Fe3+转化为Fe2+的物质具有还原性，Cu是常见的还原剂，氯气常做氧化剂，铁离子和氨水以及硫氰酸钾之间发生复分解反应。

例3.用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中加入过量的铁粉，充分反应后，最终溶液中的金属阳离子（　　）

A．只含Fe2+

B．含Cu2+和Fe2+

C．含Cu2+和Fe3+

D．只含Fe3+

【答案】A

【解析】

题干解析:

铁先和FeCl3发生氧化还原反应，再和Cu2+反应，溶液中只含Fe2+，不会再含Cu2+和Fe3+

例4.关于反应过程中的先后顺序，下列评价正确的是（　　）

A．向浓度都为0.1mol/L的FeCl3和CuCl2加入铁粉，溶质CuCl2首先与铁粉反应

B．向过量的Ba（OH）2溶液中滴加少量的KAl（SO4）2溶液，开始没有白色沉淀生成

C．向浓度都为0.1mol/LNa2CO3和NaOH溶液通入CO2气体，NaOH首先反应

D．向浓度都为0.1mol/L的FeCl3溶液中，加入质量相同、颗粒大小相同的铁和铜，铜单质首先参加反应

【答案】C

【解析】

题干解析:

A、三价铁的氧化性强于铜离子，还原剂铁先是和氧化性强的离子反应铁离子反应，故A错误；

B、钡离子和硫酸根离子反应生成白色沉淀硫酸钡，所以开始有白色沉淀生成，故B错误；

C、碳酸钠和氢氧化钠均可以和二氧化碳反应，但是氢氧化钠的碱性强于碳酸钠，所以NaOH先和二氧化碳发生反应，故C正确；

D、一种氧化剂与多种还原剂反应，还原性强的铁首先反应，故D错误；

亚铁离子和铁离子的检验

知识讲解

Fe3+、Fe2+的检验

滴入几滴KSCN溶液

FeCl3溶液

溶液呈红色【Fe3+＋3SCN－＝Fe（SCN）3】

FeCl2溶液

刚开始溶液颜色无变化，一段时间后溶液变红

例题精讲

亚铁离子和铁离子的检验

例1.向某溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化。

当再滴入几滴新制氯水后，混合溶液变成红色，则下列结论错误的是（     ）

A．该溶液中一定含有SCN－

B．氧化性：

Fe3＋>Cl2

C．Fe2＋与SCN－不能形成红色物质

D．Fe2＋被氧化为Fe3＋

【答案】B

【解析】

题干解析:

溶液中的Fe2＋与加入的新制氯水发生如下反应：

2Fe2＋＋Cl2=== 2Fe3＋＋2Cl－，故氧化性：

Fe3＋

例2.下列关于Fe2＋和Fe3＋的叙述中，错误的是（  ）

A．含Fe2＋的水溶液为浅绿色

B．含Fe3＋的水溶液为棕黄色

C．Fe3＋具有氧化性，Fe2＋具有还原性

D．含Fe3＋的溶液中滴入含SCN－的溶液，立即出现红色沉淀

【答案】D

【解析】

题干解析:

当溶液中含有Fe2＋时溶液呈浅绿色，A项正确；当溶液中含有Fe3＋时溶液呈棕黄色，B项正确；Fe3＋具有较强的氧化性，而Fe2＋既有氧化性也有还原性，并且主要表现还原性，C项正确；含Fe3＋的溶液与含SCN－的溶液反应使溶液呈红色，但不是生成红色沉淀，D项错误。

例3.Fe与下列物质反应的产物，能使KSCN溶液显红色的是（　　）

A．H2O

B．O2

C．S

D．足量稀HNO3

【答案】D

【解析】

题干解析:

A、Fe和H2O反应生成四氧化三铁和氢气，不能电离出三价铁离子，不能使KSCN溶液变红，故A错误；

B、Fe和氧气反应生成四氧化三铁，不能电离出三价铁离子，不能使KSCN溶液变红，故B错误；

C、Fe和S反应生成硫化亚铁，不含三价铁离子，不能使KSCN溶液变红，故C错误；

D、Fe和足量稀HNO3反应生成硝酸铁、NO和水，能电离出三价铁离子，能使KSCN溶液变红，故D正确；

当堂练习

单选题

练习1.

（2021秋∙大冶市校级月考）下列有关图象的说法正确的是（　）

A．

如图表示：

向某明矾溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量，生成沉淀的物质的量与滴加NaOH溶液体积的关系

B．

如图表示：

向含等物质的量的NaOH和Na2CO3的混合溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，生成气体的体积与滴加HCl溶液体积的关系

C．

如图表示：

在稀硝酸溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中Fe3+物质的量与逐渐加入铁粉物质的量的变化关系

D．

根据如图所示，除去混在KNO3中少量的NaCl可用“蒸发浓缩，趁热过滤”的方法

【答案】C

【解析】

题干解析:

A．根据Al3++3OH-═Al（OH）3↓、Al（OH）3+OH-═AlO2-+2H2O可知，生成氢氧化铝沉淀与溶解氢氧化铝消耗氢氧化钠溶液的体积比应该为3：

1，图象曲线与实际不符，故A错误；

B．设NaOH和Na2CO3的物质的量为nmol，nmolNaOH优先反应消耗nmolHCl，然后Na2CO3与nmolHCl反应生成nmolNaHCO3，最后nmolNaHCO3与nmolHCl生成二氧化碳，则生成二氧化碳气体前后消耗HCl溶液体积之比为2：

1，图象中巍峨3：

1，与实际情况不符，故B错误；

C．在稀硝酸溶液中加入铁粉，先生成Fe3+，当Fe3+的浓度达到最大值时，再加铁粉生成Fe2+，Fe3+的浓度减小，图象符合，故C正确；

D．由于温度对NaCl的溶解度影响较小，而硝酸钾的溶解度受温度的影响较大，所以应该用降温结晶的方法除去混在KNO3中少量的NaCl，故D错误；

练习2.

（2021秋∙诸暨市校级月考）某学生向盛有10mL饱和氯化铁溶液的试管里投入足量铝片，不可能观察到的现象是（　）

A．黄色溶液很快变成红褐色，最终由红褐色沉淀生成

B．铝片表面立刻有少量银白色物质析出，且该物质能被磁铁吸起

C．混合液温度升高甚至发烫

D．产生无色气泡，且速率明显加快，铝片上下翻滚

【答案】B

【解析】

题干解析:

A．饱和氯化铁溶液为黄色，反应生成红褐色沉淀Fe（OH）3，黄色溶液很快变成红褐色，最终由红褐色沉淀生成，故A正确；

B．Al不能置换氯化铁溶液中的铁，所以没有铁单质生成，故B错误；

C．Al与氢离子的反应属于放热反应，所以混合液温度升高甚至发烫，故C正确；

D．酸与金属铝的反应是放热反应，随着反应的进行，溶液的温度越来越高，温度越高，反应速率越大，故D正确；

练习3.

（2018秋∙芜湖期末）将4g合金投入足量的稀硫酸中放出2.24L气体（标准状况）该合金可能是（　）

A．硅铝合金

B．硅锌合金

C．铁锌合金

D．镁铝合金

【答案】A

【解析】

题干解析:

假设金属和酸反应后都生成+2价，n（H2）=2.24L÷22.4L/mol=0.1mol，+2价金属和酸反应生成氢气时，金属和氢气的物质的量相等，则合金

=

=40g/mol，Al换算为+2价时其摩尔质量为18g/mol，和稀硫酸不反应的金属其摩尔质量无穷大，两种金属一种金属摩尔质量大于40g/mol、一个小于40g/mol即可。

A．Si不与硫酸反应，其摩尔质量视为无穷大，Al（+2）的摩尔质量是18g/mol，符合条件，故A正确；

B．Zn的摩尔质量为65g/mol、Si的摩尔质量无穷大，都大于40g/mol，不符合条件，故B错误；

C．Fe的摩尔质量为56g/mol、Zn的摩尔质量为65g/mol，都大于40g/mol，不符合条件，故C错误；

D．Mg的摩尔质量是24g/mol、Al（+2）的摩尔质量是18g/mol，都小于40g/mol，不符合条件，故D错误。

练习4.

（2018秋∙菏泽期末）将22.4g铁粉刚好完全溶解于100mL某浓度的硝酸中，若反应只收集到0.3molNO2和0.2molNO，下列说法正确的是（　）

A．反应后生成的盐只有Fe（NO3）3

B．反应后生成的盐只有Fe（NO3）2

C．原硝酸物质的量浓度为14mol∙L-1

D．反应后生成的盐为Fe（NO3）3和Fe（NO3）2，其物质的量之比为3：

1

【答案】C

【解析】

题干解析:

n（Fe）=

=0.4mol，反应只收集到0.3molNO2和0.2molNO，转移电子物质的量=0.3mol×（5-4）+0.2mol×（5-2）=0.9mol，假设Fe完全生成Fe3+，转移电子物质的量=0.4mol×3=1.2mol>0.9mol，假设Fe完全只生成Fe2+，转移电子物质的量=0.4mol×2=0.8mol<0.9mol，所以Fe反应生成物有Fe（NO3）3和Fe（NO3）2，

设Fe（NO3）3和Fe（NO3）2的物质的量分别是xmol、ymol，

结合转移电子守恒得：

x+y=0.4

3x+2y=0.9，

得到x=0.1，y=0.3，

所以Fe（NO3）3和Fe（NO3）2的物质的量之比=0.1mol：

0.3mol=1：

3，

硝酸总物质的量=0.1mol×3+0.3mol×2+0.3mol+0.2mol=1.4mol，

c=

=14mol/L，

练习5.

（2018秋∙益阳期末）某化肥厂排出的废水中可能含有Na+、Fe3+、K+、NH4+、HCO3-、SO42-，Cl-某化学兴趣小组为检测其中的离子进行如图实验，下列说法不正确的是（　）

A．该废水遇KSCN溶液显血红色

B．不能确定HCO3-是否存在

C．Cl-的物质的量浓度大于等于2.2mol∙L-1

D．实验室吸收气体a的装置可以为

【答案】B

【解析】

题干解析:

A．一定含铁离子，则遇KSCN溶液显血红色，故A正确；

B．含铁离子，由离子相互促进水解可知一定不含HCO3-，故B错误；

C．废水中一定含至少Cl-为0.11mol，则Cl-的物质的量浓度大于等于

=2.2mol∙L-1，故C正确；

D．a为氨气，氨气极易溶于水，球形结构可防止倒吸，故D正确；

练习6.

（2018秋∙辽宁期末）下列陈述Ⅰ、Ⅱ均正确并且有因果关系的是（　）

选项

A．

【答案】A

【解析】

题干解析:

A．Fe2O3是红棕色粉末