铁及其化合物（讲）-高考化学一轮复习（原卷版）

第07讲铁及其化合物

公考纲考情

1.能从物质类别和铁元素化合价的角度认识铁及其化合物的性质，理清铁元素不同价态之间的转化关

系，增强证据推理与模型认知的能力。

2.会设计实验制备氢氧化亚铁，检验Fe3+,探究Fe3+、Fe?+的氧化性与还原性，增强科学探究与创新意

识。

【核心素养分析】

1.宏观辨识与微观探析：认识铁及其化合物的性质及应用，能以“铁三角”转化关系理解变价元素的转化

条件。

2.科学态度与社会责任：利用铁及其化合物的性质，科学认识铁及其化合物的提纯和制备工艺流程，形

成严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识。

3.科学探究与创新意识：能提出有价值的氢氟化亚铁及其他铁的化合物的制备方案，并进行实验探究。

⑥考点梳理

知识点一铁及其重要化合物的性质

1.铁

铁位于元素周期表中第4周期VIII族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金

属兀素。

⑴结构

(2)铁的物埋性质

银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。

⑶铁的化学性质

铁元素性质活泼，有较强的江原性，主要化合价为+2价和+3价。

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+4H20(g)更迪=Fe3O4+4H2。

③与酸的反应

与H*反应Fe+2H-=Fe2++H2T

过

Fe+4H++NO]===Fc3++NOT+2H2。

量

与稀HN03反应

少

3Fe+8H'+2NO?===3Fe2++2NOT+4H2O

与浓H2so4、浓HNO3反应常温下钝化，加热分别生成S02、N02

④与某些盐溶液反应

Fe+Cu2+===Fe2+4-Cu.Fe+2Fe3+===3Fe2

【归纳总结】

①Fe与Cb反应无论用量多少都生成FeCh，而Fe与盐酸反应生成FeCl2o

②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3,而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe5O4o

③铁与一般氧化剂(如S、HC1、FeCb、C11SO4、I2等)反应时被氧化为Fe?+,铁与强氧化剂(如Cl?、B。、

HNO3、浓H2so4等)反应时被氧化为Fe3+。

④在电化学中铁作负极时电极反应式为Fe—2e—===Fe2+。

(3)铁的冶炼

冶炼原理：Fe2O3+3CO=====2Fe+3CO2

2.铁的氧化物

化学式FeOFe20sFe.Q4

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4-2+3+2,+3

稳定性不稳定稳定稳定

+2+

与H，反应的FeO+2H*===Fe2Ch+6H'===Fe3O4+8H==Fe

2+3+3+

离子方程式Fe+H2O2Fe+3H2O+2Fe+4H2O

3.铁的氢氧化物

(l)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(0H)3,颜色由白色变为灰绿色，最后变为红

褐色，方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3o

【方法技巧】防止Fe(0H)2被僦化的方法

(1)将配制溶液的蒸储水煮沸，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，在溶液上面加苯、汽油等保护层，利用新产生的Fe?

+与OH一反应制取Fe(OH)2o

(2)Fe(OH)3是红褐色、难溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(FezC^HhO),受热易分解,

方程式为2Fe(OH)3==2==Fe2O3+3H2O；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe3++3OH-

===Fe(OH)?lo

4.亚铁盐

(l)Fe2+的氧化性和还原性

含有Fe2的溶液呈浅绿色，Fe?'处广铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，

如：遇Brz、。2、H2O2、NOXH+)等均表现为还原性。

Fe?+的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2++H2O2+2H、==2Fe3++2H2O。

(2)可水解

样品溶液」电!!2至遛L无现象一一翳雅一一＞溶液变红色，证明含有Fe2+

方法1

样品溶液一圆必51通出__产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐

方法2

色,证明含有Fe2+

方法3样品溶液型也喀3邈一生成蓝色沉淀，证明含有Fe2+

Qk的检验

方法1样品溶液一逊造遐-溶液变红色，证明含有Fe3+

方法2样品溶液」”啊变㈣产生红褐色沉淀，证明含有Fe3+

(3)混合溶液中Fe3+、Fe?+的检验

①Fc3+的检验

滴加KSCN溶液、内、加打而丁4小口目冬天「+

a.eq-----»­溶液变血红色，说明含有F&'3

.淀粉/KI试纸甘如於廿岳、必而人天匚3+

b.eq-----＞试纸变蓝色，说明含有F/

②Fe2+的检验

a%案鬻夜KMM溶液褪色，说明含有Fe2+

b.eq；期也少漠水褪色，说明含有Fe2+

酒滴加心［三室)6］溶液生成蓝色沉淀，说明含有FC2+

4.亚铁盐、铁盐性质应用

⑴盐溶液的配制与保存

⑵物质的制备

(3)判断离子能否共存

不共存

Fe?'八NOIH,)、C1O\MnO4(H")

Fe3，±不^共-存S2\I\SOf

Fe3+a_不L必共存HCO八COr等水解相互促进的离子

目题型剖析

高频考点一铁及其化合物的性质

例1.（高考组合题）下列有关物质性质的叙述错误的是（）

A.（2021•浙江卷）铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨

B.（2019・天津卷）将废铁屑加入FeCb溶液中，可用于除去工业废气中的Cb

C.（2020・江苏卷）室温下，Fe与浓H2so4反应生成FeSCh

D.Q021•湖南卷）FeO粉末在空气中受热，迅速被氧化成Fe3O4

【变式探究】（高考组合题）下列观点的叙述正确的是（）

A.（2021.浙江卷）将生铁进一步炼制减少含碳量，能得到耐腐蚀的钢

C.（2018•江苏卷）FeQ（s喻Fe（s产"FeCL（aq）

D.（2017•新课标II卷）向2mL0.1mol1—।的FeCb溶液中加足量铁粉,振荡，加I滴KSCN溶液，黄

色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变，说明还原性：Fe>Fe2+

高频考点二铁及其化合物的转化与计算

例2.（2021・广东卷）部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是（）

A.a可与e反应生成b

B.b既可被氧化，也可被还原

C.可将c加入浓碱液中制得d的胶体

D.可存在b—»c—>d—>e—>b的循环转化关系

【变式探究】在给定条件下，下列物质间的转化不能实现的是（）

QU浓酸酸,,«八

A.Fe—^FeCl3B.Fe-常温'FeSCtj

HO(g)FeCh溶液.

C.Fe-:,>FeAO4D.FeFeCb

injwtn

高频考点三、铁及其化合物的实验探究

例3.（2019・新课标1卷）硫酸铁铉［NHFe（SO4）2・xH2O］是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝,

在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁锈，具体流程如下:

Ffesa80~95c

固体。出)£0,

回答下列问题：

(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是。

(2)步骤②需要加热的目的是

温度保持80〜95℃,采用的合适加热方式是。铁屑中含有少量硫化物，反应产生

的气体需要净化处理，合适的装置为(填标号)。

ABCD

(3)步骤③中选用足量的H2O2,理由是o分批加入H2O2,

同时为了，溶液要保持pH小于0.5。

(4)步骤⑤的具体实验操作有,经干燥得到硫酸铁钺晶体样品。

(5)采用热重分析法测定硫酸铁镀晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150c时失掉1.5个结晶水，失

重5.6%。硫酸铁铉晶体的化学式为。

L5X18【变式探究】(2021・河北卷・节选)绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团

266+18第

队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铭盐的新工艺，该工艺不消耗除铝铁矿、氢氧化钠和空气以外的其

他原料，不产生废弃物，实现了Cr-Fe-Al-Mg的深度利用和Na+内循环。工艺流程如下:

气体A

O2(g)4熔

融N『H牛oQ)工»③

Fe((,r())阿温Ipx住NajCjO7

(含仙。23「2连续卜序♦.溶液+物质V(s)

MgO)氧化©巧・NaOH溶液(循环)

过量气体

一渣IA

干化r4TlN(°II)3(S)

过量气体高L猛发卜嘱的

A+HO(g)lT?0l

2④浴液

过滤》溶液

固体m混合气体IVMgO(s)

回答下列问题：

(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是(填元素符号)。

(2)工序①的名称为。

(3)游渣I的主要成分是(填化学式)。

(4)工序③中发生反应的离子方程式为o

(5)物质V可代替高温连续氧化工序中的NaOH,此时发生的主要反应的化学方程式为

,可代替NaOH的化学试剂还有(填化学式)。

⑹热解工序产生的混合气体最适宜返回工序(填“①”“②皿③”或“④”)参与内循环。

高频考点四氢氧化亚铁制备方法的实验创新改进

例4.用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。

实验步骤如下：

I

【.检查装置气密性后，关闭K2、K5,打开K、K3、K4,使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽

B中空气°

II.待B中空气排尽后，关闭Ka，打开K2,将A中溶液压入B中并观察现象。

S

IH.关闭Ki、K2,打开K，使C中气体通入B中并观察现象。

回答下列问题：

(1)仪器a的名称是________,B中长玻璃管的作用是_________________________・

(2)装置A中金属离子的检验方法是o

(3)步骤IU装置B中的现象是,其发生反应的化学方程式为o

【方法技巧】制备Fe(OH)2常用的三种方法

I5—NHOH溶液

卜

忠Vc✓一FeSO,溶液

图1

(1)有机层覆盖法

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CC1J，以防止

空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。

(2)还原性气体保护法

用H?将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可较长时间观察到白色沉淀，如图

2所示。

(3)电解法

用铁做阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图3所示。

另外，反应液要现用现配，且配制亚铁盐溶液和碱溶液所用的蒸储水都需要加热煮沸除氧。

【变式探究】如图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必

须使用铁屑和6moi1刀的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：

(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中烧瓶内应预先加入的药品是。A中反应的离子方程

式是。

(2)实验开始时先将止水夹a(填“打开”或“关闭”)。

(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：。

(4)实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B中发生反应的化学方程式为

高频考点五考查Fe2\Fe3+检验与转化

例5.某同学用如下实验探究Fe?十、Fe3+的性质.回答下列问题：

⑴分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol/L的溶液。在FeCL溶液中需加入少量铁屑，

其目的是.

(2)甲组同学取2mLFeCh溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明CL可将Fe?

+氧化。FeCh溶液与氯水反应的离子方程式为o

(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCL溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下

依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是o

(4)丙组同学取10mLO.lmol/LKI溶液,加入6mLO.lmol/LFeCb溶液混合。分别取2mL此溶液于3

支试管中进行如下实验：

①第一支试管中加入1mLCCh充分振荡、静置，CCL,层显紫色；

②第二支试管中加入1滴K3『e(CN)6］溶液，生成蓝色沉淀；

③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。

实验②检验的离子是(填离子符号)；实验①和③说明：在「过量的情况下，溶液中仍含有

(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为o

【方法技巧】检验Fe2+和Fe/时的注意事项

(1)检验Fe?+时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯

水中(新制氯水可以氧化SCND。

(2)当溶液浓度较稀时，利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2’和Fer的存在。

(3)Fe3\Fe2+s。同时存在时不能用酸性KMnCb,溶液检验Fe?+(C「能还原酸性KMnO4，有干扰).

(4)检验Fe?+、Fe3+的其他方法

①检验Fe?+最好、最灵敏的试剂是铁制化钾K.4Fe(CN)小

②检验F8+也可用苯酚(C6H5OH),在FeCb溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。

【变式探究】实验小组研究二价铁的氧化反应，设计如下实验。

实验序号试剂及操作现象

滴加滴加

1.0mL<>.SmobL',1.5mL<).5mol-L*现象a：生成白色沉淀，最终转

HNaOH<H,SO,溶液|

变为红褐色