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1、ok第三章 第3讲 铁及其化合物第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Fe2、Fe3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Fe2、Fe3。【考点分布】考点一用物质分类思想认识铁及其重要化合物考点二2、3价铁的化学性质考点三铁及其化合物的综合应用高考方向与练习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

2、的化合物。用化学方程式或离子方程式表示下列变化FeFeH2O(g)3Fe4H2O(g) Fe3O44H2Fe3铁的氧化物和氢氧化物(1) 铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4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232，3稳定性不稳定稳定稳定与H反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O(2) 铁的氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O受热分解2Fe(OH)3F

3、e2O33H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与碱溶液反应Fe33OH=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)2O22H2O=4Fe(OH)3【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HNO3、浓H2SO4时

4、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：FeFe2：铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S、I2)，非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)，不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应，都可实现这种转化。如：FeSFeS,2HFe=Fe2H2，Cu2Fe=Fe2Cu。(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：FeFe3：铁与强氧化剂(如Cl2、HNO3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这种

5、转化。例如：2Fe3Cl22FeCl3，Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O, 2Fe6H2SO4(浓) Fe2(SO4)33SO26H2O。4FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取？答案都可以。2Fe3Cl22FeCl3 2FeCl3Fe=3FeCl2 4Fe(OH)2O22H2O=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 (B)AFe(OH)3Fe2O3 BFe(OH)2Fe2O3CFe(OH)2Fe(O

6、H)3 DFe(OH)2Fe3O42铁与水蒸气反应，通常有以下两种装置，请思考以下问题：装置一装置二实验装置(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Fe3被未反应的铁粉完全还原为Fe2题组二铁及其化合物的定量计算3由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为218，则这种混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是 (D)A121 B211 C131 D113解析

7、：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)34，则混合物的平均组成为Fe3O4，在三种组合中Fe3O4则不必多考虑，应注意FeO和Fe2O3混合后也应符合Fe3O4，所以在混合物中它们的物质的量之比必须是11。4含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3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Fe3，同时析出0.1 mol Ag，下列结论错误的是 (B)A溶液质量减轻 B溶液中Cu2与Fe2的物质的量比为11CFe3的氧化性大于Cu2 D1 mol Fe可还原2 mol Fe

8、3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，Cu2没有参加反应，Ag全部被铁还原，2AgFe=2AgFe2，消耗Fe为0.05 mol，生成0.05 mol Fe2；溶液中不含Fe3，余下的0.05 mol Fe恰好完全反应，Fe2Fe3=3Fe2，生成0.15 mol Fe2；溶液中的Cu2与Fe2的物质的量比为12。5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。Fe3Fe2Fe、Fe2 Fe2、Fe3(1) AB段铁元素以_形

9、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)(2)(3)【归纳总结】分析铁与稀HNO3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：HNO3过量：Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O，Fe过量时：Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2，两者相加得总方程式：3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O，可以用数轴表示：解题时需注意量的范围。即：，产物仅有Fe(NO3)3，HNO3可能有剩余；，产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能有剩余；，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，Fe和HNO3都反应完

10、全。考点二2、3价铁的化学性质1Fe2的氧化性和还原性Fe2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Fe2的氧化还原反应中其主要表现还原性，如：Fe2遇Br2、Cl2、H2O2、NO (H)等均表现还原性。2Fe3的氧化性Fe3处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如：它能氧化Fe、Cu、HI、H2S等。3Fe2与Fe3的相互转化用离子方程式实现下列转化：Fe2Fe3 2Fe2Cl2=2Fe32Cl； 3Fe24HNO=3Fe32H2ONO； 2Fe3Fe=3Fe2； Cu2Fe3=Cu22Fe2。题组一根据试剂判断Fe2、Fe3的转化1下列试剂中，不能使Fe2转化为Fe3的是 (

11、D)氯气NaCl溶液KMnO4溶液稀硝酸盐酸NaNO3溶液A B C D2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 (D)硫酸氯水硝酸锌氯化铜A B C D3在含有Fe3、Fe2、Al3、NH的稀溶液中加入足量Na2O2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 (B)AFe3、Al3 BAl3 CFe2、NH DFe3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 ( C )A锌粉 B镁粉 C铁粉 D铝粉5如何除去括号中的杂质(1) Fe2(Fe3)：加过量铁粉过滤； (2) FeCl3

12、(FeCl2)：加氯水或H2O2；(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( C )A B C D解析：不反应，实验方案及现象均错；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(C)加入足量氯水 加入足量KMnO4溶液 加入少量NH4SCN溶液A B C D8下列离子的检验方法合理的是 (C)A向某溶液中

13、滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2B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Fe2C向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3D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 Fe2、Fe3均水解，与HCO、AlO、CO等因水解相互促进，在溶液中不能大量共存。 Fe3与S2、I、HS、SO，Fe2与NO (H)、ClO、MnO (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

14、与保存 Fe2的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe2被氧化；加少量相应的酸，防止Fe2水解。 Fe3的盐溶液：加少量相应的酸防止Fe3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FeSO4制取Fe2O3的最佳方案。答案：向FeSO4溶液中加入过量NaOH溶液，过滤、洗涤、加热灼烧即可得到Fe2O3。(2) 加热蒸干FeCl2、FeCl3溶液并灼烧，最终得到的固体是（ Fe2O3 ）。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

15、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.

16、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：、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；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。题组二含铁化合物的框图推断3A、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

17、。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) 在反应中，不属于氧化还原反应的是_(填编号)。(3) 反应的离子方程式是_；(4) 反应的化学方程式是_； 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)FeFeCl3Fe3O4HCl(2) (3) 2Fe3Fe=3Fe2(4) 3Fe4H2O(g) Fe3O44H20.8 (5) Fe3

18、3HCO=Fe(OH)33CO2(6) 向混合液中通入足量的氯气(或加入足量的H2O2) (7) 在HCl气流中加热蒸干FeCl3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) DEB的反应中，被氧化与被还原的物质的物质的量之比是_。(4) GJM的离子方程式是_。(5) Y受热分解的化学方程式是_。答案：(1)三A(2)产生苍白色火焰(3)21(4) 3AlOFe36H2O=3Al(OH)3Fe(OH)3 (5) 4Fe(NO3)32Fe2O312NO23O2题组三实验探究题5某同学为了验证Fe3是否能将H2SO3氧化成SO，他

19、用50 mL 0.1 molL1 FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后，进行以下实验：(1) 检验吸收液中的SO：_，证明Fe3能够把H2SO3氧化成SO。(2) 请配平并完成上述反应中的化学方程式： 2FeCl3SO2_=_H2SO4_，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以外，对其他成分(Fe3、Fe2、H2SO3)的可能组合进行探究： 提出假设。 假设1：溶液中存在Fe3、Fe2； 假设2：溶液中存在_。 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 molL1 KMnO4溶液、

20、0.1 molL1 KSCN溶液、品红稀溶液。实验步骤预期现象和结论步骤1：用试管取样品溶液23 mL，并滴入_若出现血红色，则假设1成立；若未出现血红色，则假设1不成立(或假设2成立)步骤2：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) 2H2O2FeCl22HClH2SO4 (3)Fe2、H2SO3实验步骤预期现象和结论步骤1： 12滴0.1 molL1 KSCN溶液步骤2: 另取23 mL样品溶液于试管中，滴入12 mL品红稀溶液若品红溶液红色褪去，则假设2成立；若品红溶液不褪色，则假设2不成立(或假设1成立)解析：(3)验证“假设

21、2”不能使用KMnO4溶液，因它可以同时氧化Fe2和H2SO3。由于用FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气，Fe3可以氧化H2SO3，故Fe3与H2SO3不能大量共存，溶液中有H2SO3就一定有Fe2。所以用品红验证了H2SO3的存在就不必再验证Fe2。1判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1) Fe3有氧化性，所以FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜 ()(2) 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 ()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

22、。(3) Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3 ()(4) Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同 () (5) Fe与S混合加热生成FeS2 ()(6) 实验：试管中溶液颜色变为红色 ()(7) Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3 ()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) 反应前需在FeSO4溶液中加入_(填字母)，以除去溶液中的Fe3。 A锌粉 B铁屑 CKI溶液 DH2(2) 反应需控制反应温度低于35 ，其目的是_。(3) 工业生产上常在反应的过程中加入一定

23、量的醇类溶剂，其目的是_ _。(4) 反应常被用于电解生产(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) 2SO2e=S2O解析：(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：反应中主要物质是(NH4)2SO4，电解(NH4)2SO4，发生反应得H2和(NH4)2S2O8，阳极发生氧化反应，即2SO2e=S2O。32012新课标

24、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FeClx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FeClx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 molL1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FeClx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)12.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为

25、_。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)0.0250 L0.40 molL10.010 mol0.54 g0.010 mol35.5 gmol10.185 gn(Fe)0.185 g/56 gmol10.003 3 moln(Fe)n(Cl)0.003 30.01013，x3(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FeClx中x的值。 (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。1铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。下列有