铁及其重要化合物（讲）-高考化学一轮复习（原卷版）

第09讲铁及其重要化合物

目录

第一部分：网络构建（总览全局）

第二部分：知识点精准记忆

第三部分：典型例题剖析

高频考点1考查铁及其化合物的性质与应用

高频考点2考查Fe?+、Fe3+的性质及其检验

高频考点3考查“铁三角”的转化及应用

高频考点4考查氢氧化亚铁的制备

高频考点5考查有关铁及其化合物的计算

高频考点6、考查铁及其化合物性质的实验探究

正文

第一部分：网络构建（总览全局）

第二部分：知识点精准记忆

知识点一铁

1.存在及位置：

（1）存在：主要以化合态（阴石除外）的形式存在，在地壳中的含量居第四位，铁矿石有赤铁矿（FezCh）、

磁铁矿（Fe3C>4）、菱铁矿（FeCQa）、黄铁矿（FeS?）等。

（2）位置：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

变价金属元素。

2.结构

3.铁的物理性质：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。

4.铁的化学性质

铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为+2价和十3分。

（1）与非金属单质的反应

①与02的反应：

常温：铁在潮湿的空气中被腐蚀生成铁锈，其主要成分为FezQa。

点燃

点燃：3Fe4-2O2=====Fe3O4p

占燃

②与C12的反应：2Fc+3Cl2=====2FcCl3o

③与S的反应：Fe+SSFeS。

④与L的反应：Fe+LAFeL

（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：3Fc+4H?0（g尸图也Fe3（）4+4H2。

（3）与酸的反应

酸化学方程式或现象

稀H2s。4

Fe+H2SO4=FeSO4+H2T

Fe不足Fe+4HNO.x=Fe(NO3)3+NOf+2H2O

Fe过量3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2N0f+4HO

稀HNO32

浓HN03、浓H2s。4常温下钝化

（4）与某些盐溶液反应

2t2

①与CuSCh溶液反应的离子方程式：Fe+Cu=Fe*+Cu0

②与FcCb溶液反应的离子方程式：2Fe3++Fe=3Fc2+o

［易错提醒】①Fe与。2反应无论用量多少都生成FeCb,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Fe3O4.

③铁与一般氧化剂（如S、HCKFeCh、C11SO4、L等）反应时被氧化为Fe2+,铁与强氧化剂（如C3Bn、HNO3、

浓H2sCh等）反应时被氧化为Fr+。

④在电化学中铁作负极时电极反应式为Fe-2e-=Fe2+o

5.铁的冶炼

(1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。

(2)设备：高炉。

(3)主要反应：

①还原剂的生成：C+O2==CO2»CO?+C==2C0；

②铁的生成：Fe?O3+3CO通幽2Fe+3c。2。

知识点二铁的重要化合物

1.铁的氧化物

化学式

FeOFe2O3FC3O4

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

2++3+2

与丁反应的离子FeO+2H+=Fe+Fe2O3+6H=2Fe+Fe-Qi+8H*===Fe'

方程式3+

H203H2O+2Fe+4H2O

2.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(OH)3,颜色由白色变为灰绿色，最后变为红褐色,

方程式为4FC(OH)2+O2+2H2O===4FC(OH)3o

⑵Fe(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(FezCh-HhO),受热易分解，方

3+

程式为2Fe(OH)3AFe2O3+3H2O；制取Fe(0H)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe+3OH

===Fe(OH)31o

(3)二者之间的关系：在空气中，Fe(OH”能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(0H)3,现象是白色絮状沉淀迅速

变戌灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)?。

【易错提醒】①Fe(OH)2与硝酸反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应3Fe(OH)2+

10HNO3=3Fe(NO3)3+NOf+8H2Oo

②Fe(OH)3与氢碘酸(HI)反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应2Fe(()H)3+6HI=2Feb

+I2+6H2OO

(2)制法

2+

①可溶性亚铁盐与强碱或氨水反应：Fe2-+2OFT=Fe(OH)21或Fe+2NH3H2O=Fe(OH)214-2NH4\

注意：空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,防止Fe(OH)2氧化的方法：

A.将配制溶液的蒸储水煮沸，驱除溶液中的氧气。

B.将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。

C.在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。

D.在亚铁盐溶液上面加保护层，妇苯、植物油等。

E.常见的制备Fe(OH)2的装置:

NaOII

黑

溶液f石

油

笨煤

Q

N3液

\,TeSO,涔

&溶液

④

③

说明：①②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”处在氢气的保护中；③中液

面加苯阻止了空气进入；④中阳极为铁，阴极为石墨，利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀。

3+3++

②可溶性铁盐与强碱或氨水反应：Fe+3OH-=Fe(OH)31^Fe+3NH3H2O=Fe(OH)31+3NH4o

3.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Bn、Ch、H2O2、NOMH〉)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Fe?+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Fe?+的水解,

加少量铁屑防止Fe2+被氧化。

4.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,SO1等均表现为氧化

性。

①Fe3+与S2—、厂、HS，SOT等具有较强还原性的离子不能大量共存。

②Fe3+可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3+-1-Cu===Cu2++2Fe2+o

(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FeCh滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCb+

3HiO4Fe(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。

④Fe3十与HCO?、[AI(OH)4]\C0?\C1CT等水解呈碱性的离子不能大量共存。

知识点三Fe2+和Fe3+的检验

1.亚铁盐

(l)Fe2’的氧化性和还原性

①含有Fe?+的溶液呈浅绿色，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

遇刖2、02、H2O2、NO5(H+)、MnOi(H')等均表现为还原性。

2++3+

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

③向FeSC＞4溶液中滴加酸性KMnC)4溶液，溶液褪色。反应的离子方程式：MnO；+5Fe2++8H~===5Fe3++

2+

Mn4-4H2Oo

(2)可水解

Fe2+的盐(如硫酸亚铁)溶液因水解呈酸性。

2.铁盐

(1)氧化性：含有Fe3+的溶液呈黄色，Fe3+处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2s等均表现为氧化性。

①Fe3+与Cu反应的离子方程式：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+o

②Fe3’与「反应的离子方程式：2Fe3++2I=2Fe2++L。

(2)痔性：含有一的盐溶液遇到KSCN时变成血红色。

(3)易水解：Fe3+极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。

3.Fe?+、Fe3+的检验方法

(l)Fe2’的检验

滴加溶滴滴加氯水

方法1样品溶液」野些坦纥无现象一一或双氧水__＞溶液变红色，证明含有Fe2+

样品溶液一啰史笆生一产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，

方法2

证明含有Fe?+

方法3样品溶液口里3避达生成蓝色沉淀，证明含有F°2+

(2)Fe31的检验

3

方法1样品溶液一邈竺四工遗逐一＞溶液变红色，证明含行Fe

方法2样品溶液」L也蚂!曳巡T产生红褐色沉淀，证明含有Fe3+

方法3样品溶液上也匈里里史妈生成蓝色沉淀，证明含有Fe*

(3)混合溶液中Fe3\Fe?+的检验

①Fe3+的检验

滴加KSCN溶液、六、加亦而入信目人士.3+

a.eq----->溶液变血红色，说明含有Fe3

淀粉/KI试纸甘业加廿品由旧人心匚3+

bu.eq----->试纸变蓝色，说明含有Fe3

②Fe?+的检验

滴加酸性

榕液KMn()4溶液褪色，说明含看Fc2

b.eq'期幽4滨水褪色，说明含有Fc?卡

滴加K3[Fe(CN)6]溶液4.祐缶泞泞出如今右匚2>

c.cq----->生成蓝色7几?定，说明含有Fe~

【易错提醒】检验Fe2+和Fe3+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

制氯水能氧化SCV),检验Fe?*最好用K3[Fe(CN)6]溶液。

(2)Fe3+、Fe2\Cl.同时存在时不能用酸性KMnCkj溶液检验Fe?%。能还原酸性KMnCh,有干扰)。

知识点四“铁三角”的转化关系及其应用

(1)“铁三角”的转化

用离子方程式表现转化

2+4

①2Fe3++H2S=2Fe+S1+2H

2++

②2FN++S02+2H2O=2Fe+4H+S0f

@3Fe2+4-4H++NO；=3Fc3++2%0+NOf

2+3+2+

®5Fe4-MnO；+8H'=5Fe4-Mn+4H2O

⑤2Fe?++H2O2+2H^=2Fe3++2H：0

(2)判断离子共存

Fe?'与NO1(H')、CIO,MnO；(H')发生氧化还原反应，不能大量共存；

Fe?*与S2-、「、SOr发生氧化还原反应，不能大量共存；

Fe2\FP+与HCO「CO「等水解相互促进生成沉淀，不能大量共存。

(3)除杂

溶液杂质除杂方法

加过量铁粉后过滤

FeCl2FeCI3

FeCbFeCl2加氯水或H2O2

加过量铁粉后过滤

FCC12CuCl2

⑷盐溶液的配制与保存

%，的盐溶液加少量铁粉,防上FM♦被氧化；

加少号相应的酸，防止卜中♦水解

降"的盐溶液一加少量相应的豆.防止Fe"水解

（5）物质的制备

（6）铁及其化合物的转化关系——铁的价类二维图

铁

元

素

化

合

价

说明：I）横向变化体现了同价态不同物质类别（氧化物、盐、碱）之间的转化；①碱性氧化物（Fe2O3、FeO）都

能溶于酸（H+）转化为盐；②Fe?*、+与碱（OFT）反应生成对应的碱；③难溶性的碱易分解生成对应的氧化

物，但难溶性的碱性氧化物•般不与水反应生成对应的碱。

2）纵向变化体现不同价态同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。

3）斜向变化体现不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性和还原性.

第三部分：典型例题剖析

高频考点1考查铁及其化合物的性质与应用

例I.（2022•江苏省平潮高级中学模拟预测）下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是

A.铁粉具有还原性，可用作食品保存的抗氧化剂

B.纳米FesCh能与酸反应，可用作铁磁性材料

C.FeCb溶液呈酸性，可用于腐蚀印刷电路板上的Cu

D.聚合硫酸铁能水解并形成胶体，可用于自来水的消毒

【变式训练】（2022•江苏•模拟预测）下列关于铁及其化合物的性质与用途，不具有对应关系的是

A.Fe具有还原性，可用作食品抗氧化剂

高频考点2考查Fe2\Fe3+的性质及其检验

例2.（2021・上海静安区•高三一模）欲证明某稀溶液中含有F卢而无F/+,必要的实验操作及最佳顺序为

①滴加少量氯水②滴加足量碘水③滴加少量硫缸化钾溶液

A.①一③B.③—②C.③―①D.①t②一③

高频考点3考查“铁三角”的转化及应用

【变式训练】下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是()

A.为了防止氯化亚铁溶液久置变质，常在其溶液中加入少许铁钉

B.将饱和FeCb溶液滴入沸水中：能形成胶体

C.新制的氢氧化亚铁沉淀露置在空气中最终会变为红褐色

D.除去FeCh溶液中的FeCL杂质可以向溶液中加铁粉，然后过滤

高频考点4考查氢氧化亚铁的制备

例4.(2021・山东•高三专题练习)Fe(OH)2的制备实验是实验研究的热点，某化学学习小组设计了下列方法

制备氢氧化亚铁。

方法：用铁和石墨作电极材料，通过电解法制备氢氧化亚铁，装置如图所示。

⑴铁与电源的___________(填“正”或"负”)极相连。

(2)阴极发生的电极反应方程式o

(3)在标准状况下，当阴极产生1L2L气体时，理论上生成gFe(OH)2

【变式训练】(2020•河北唐山市区县联考)下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是()

ri计h溶.液