第3章　第11讲　铁及其氧化物氢氧化物

第三章第三章金属及其化合物第11讲铁及其氧化物、氢氧化物课标解读1．掌握铁及其氧化物、氢氧化物的主要性质。2．了解铁及其氧化物、氢氧化物在生产、生活中的应用。考点二提能训练练案[11]考点一考点一铁的单质及其氧化物1．铁的单质(1)铁的位置、结构、化合价铁元素是重要的金属元素，在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝。(2)铁的物理性质纯铁具有金属的共性，如具有________色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被________吸引的特性，熔点1538℃，密度7.86g·cm－3。(3)铁的化学性质(写出化学方程式或离子方程式)常，铁单质比较活泼，具有较强的________性。产物中Fe元素的主要化合价为＋2和＋3。银白磁铁还原①与非金属单质的反应②与水的反应常与水不反应，在高下与水蒸气反应的化学方程式为____________________________________。Fe2O3·xH2O③与酸反应④与某些盐溶液的反应(离子方程式)与CuSO4溶液：____________________________。与FeCl3溶液：__________________________。(4)铁单质的制备方法①工业上利用铁矿石在高炉中炼铁，以赤铁矿为例写出该反应的化学方程式_________________________________。②利用铝热反应焊接无缝钢轨，写出以氧化铁和铝粉为铝热剂反应的化学方程式___________________________________。Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋CuFe＋2Fe3＋===3Fe2＋(5)重要的铁矿石主要成分的化学式赤铁矿__________；磁铁矿_________；褐铁矿_______________；菱铁矿____________；黄铁矿__________。[微点归纳]

(1)铁遇冷的浓硫酸或浓硝酸，表面会形成一层致密的氧化膜而发生钝化，属于化学变化。铝遇冷的浓硝酸或浓硫酸也会发生钝化。钝化可阻止金属继续与浓酸发生反应，从而表现出较强的化学稳定性和耐腐蚀性。Fe2O3Fe3O42Fe2O3·3H2OFeCO3FeS2(2)Fe与Cl2反应生成FeCl3而不是FeCl2；Fe与S反应生成FeS而不是Fe2S3；Fe与盐酸反应生成FeCl2而不是FeCl3；Fe与I2反应生成FeI2而不是FeI3；铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯O2中燃烧的产物是Fe3O4。2．铁的三种氧化物

FeO和Fe2O3都是碱性氧化物，Fe3O4不是氧化物FeOFe2O3Fe3O4俗称

铁红磁性氧化铁颜色、状态黑色粉末__________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价态________价________价＋2价，＋3价稳定性不稳定稳定稳定红棕色＋2＋3

FeO和Fe2O3都是碱性氧化物，Fe3O4不是注意：(1)FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与稀HNO3反应时，除考虑与H＋反应外，还考虑Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋。(2)Fe3O4、Fe2O3、Fe(OH)3与HI反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe3＋被I－还原为Fe2＋。(3)Fe3O4溶于足量稀硝酸、氢碘酸(HI)的离子方程式：

其中的Fe3＋氧化【正误辨析】(1)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。(

)[提示]

×游离态的铁存在于陨铁中。(2)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。(

)[提示]

×强氧化性的Cl2把Fe氧化为＋3价，只生成FeCl3，与量无关，在溶液中过量的Fe才会将Fe3＋还原为Fe2＋。(3)Fe3O4中Fe的化合价有＋2价和＋3价，因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物。(

)[提示]

×

Fe3O4是纯净物，可以表示为FeO·Fe2O3。(4)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4，Fe在高水蒸气反应生成Fe2O3。(

)[提示]

×

Fe在高水蒸气反应生成Fe3O4。(5)铁在冷的稀硝酸中钝化。(

)[提示]

×铁在冷的浓硝酸中反应生成致密氧化膜，阻止反应进一步进行，发生“钝化”。(6)FeO与稀硝酸反应的化学方程式为FeO＋2HNO3===Fe(NO3)2＋H2O。(

)[提示]

×稀硝酸具有强氧化性，与FeO反应的化学方程式为3FeO＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O。(7)Fe2O3与足量HI的反应属于氧化还原反应。(

)[提示]

√

I－具有较强的还原性，Fe2O3被I－还原成Fe2＋。[提示]

×1．(2025·湖南长沙检测)下列有关铁的化学反应的叙述正确的是(

)A．常，过量Fe与浓硝酸反应生成Fe(NO3)2B．加热时，过量Fe与氯气反应生成FeCl2C．高，铁与水蒸气反应有Fe3O4生成D．高，铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝[答案]

C微考点1铁单质的性质及应用[解析]

常，Fe在浓硝酸中钝化，无法持续反应，A错误；氯气的氧化性较强，无论Fe是否过量，Fe与氯气在加热条件下反应都只生成FeCl3，B错误；高下，Fe与水蒸气反应得到Fe3O4和H2，C正确；Fe的活动性不如Al，故铁不能从氧化铝中置换出Al单质，D错误。2．(2025·山西太原高三检测)《天工开物》中“冶铁”原典中记载：“凡冶铁成器，取已炒熟铁为之……凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三……即用煤炭，也别有铁炭一种，取其火性内攻、焰不虚腾者，与炊炭同形而有分类也……”下列说法正确的是(

)A．熟铁是纯净的铁单质，生铁是铁和碳的混合物B．冶铁过程只涉及化合反应与置换反应C．铁炭和炊炭为碳元素的同素异形体D．冶铁用到的煤炭和木炭均可还原铁的氧化物[答案]

D[解析]

生铁是铁合金，属于混合物，生铁的含碳量为2%～4.3%，熟铁指的是钢，也是铁合金，属于混合物，钢的含碳量为0.03%～2%，A错误；冶铁过程中CO与铁的氧化物反应生成铁和CO2，属于氧化还原反应，B错误；铁炭和炊炭不互为同素异形体，铁炭指铁合金，为混合物，C错误；冶铁用到的煤炭和木炭主要成分为碳，有还原性，均可还原铁的氧化物得到铁单质，D正确。3．(2025·山东济南高三检测)下列劳动项目与所述的化学知识有关联的是(

)选项劳动项目化学知识A用布擦干潮湿的自行车红热的铁与水蒸气反应生成Fe3O4B工人将模具干燥后再注入熔融钢水铁与H2O高反应C工厂用铁罐车运输浓硝酸浓硝酸D生产中用铁槽盛放浓硫酸铁不与浓硫酸反应[答案]

B[解析]

用布擦干潮湿的自行车是防止铁和氧气、水常应生锈，与红热的铁与水蒸气反应生成Fe3O4无关，A不符合题意；因铁与H2O(g)高应生成Fe3O4和H2，故应将模具干燥后再注入熔融钢水，B符合题意；常遇浓硝酸会钝化，所以工厂用铁罐车运输浓硝酸，与浓硝酸无关，C不符合题意；生产中可以用铁槽盛放浓硫酸，是因为常在浓硫酸中表面形成致密的氧化膜阻止反应进一步进行，D不符合题意。铁与不同氧化剂反应生成＋2价或＋3价铁的规律4．(2025·广西高三检测)某实验小组测定铁的氧化物FexOy的化学式；已知该氧化物中铁元素只有＋2和＋3两种价态，实验步骤如图，下列说法错误的是(

)微考点2铁的氧化物的性质及应用A．只有步骤②发生了氧化还原反应B．溶液a中阳离子有H＋、Fe3＋和Fe2＋C．溶液b中n(Fe3＋)∶n(Cl－)＝1∶3D．通过计算可得该氧化物的化学式为Fe4O5[答案]

C解析]

该氧化物与盐酸反应后得到含有Fe3＋和Fe2＋的溶液，通入氯气后溶液中的Fe2＋被氧化成Fe3＋，其反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。步骤①为复分解反应，步骤②为氧化还原反应，A正确；由于盐酸过量，则溶液a中阳离子除了Fe3＋和Fe2＋外，还有H＋，B正确；盐酸过量且未知量，故溶液b中Fe3＋与Cl－的物质的量之比无法计算，C错误；步骤②反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，其中消耗0.1molCl2，则Fe2＋的物质的量为0.2mol，原氧化物中Fe2＋也为0.2mol，该氧化物中Fe2＋可以FeO的形式存在，其质量为0.2mol×72g·mol－1＝14.4g，则其5．(2025·山东烟台模拟)实验室对某铁的氧化物(FexO)进行如下实验。下列说法错误的是(

)A．x＝0.8B．溶液A为ZnSO4和FeSO4混合溶液C．反应②生成标准状况下1.12L的H2D．Zn至少参加了3个氧化还原反应[答案]

B[解析]

根据硫酸根离子守恒可知，若溶液A为ZnSO4溶液，则溶解的Zn的质量为0.15mol×65g·mol－1＝9.75g，而Zn为10g，所以Zn过量，说明溶液A中不可能含有FeSO4，B错误；4.73g固体中其中Zn为10g－9.75g＝0.25g，Fe为4.73g－0.25g＝4.48g，为0.08mol，根据铁元素守恒可知，6.08g的FexO中，含铁原子0.08mol，氧原子为(6.08g－4.48g)÷16g·mol－1＝0.1mol，故有n(FexO)＝0.1mol，x＝0.8，设1molFexO中＋2价的铁为amol，则＋3价的铁为(0.8－a)mol，根据化合价之和等于0可知，2a＋3×(0.8－a)＝2，解得a＝0.4，故6.08gFexO中含有Fe2＋为0.04mol，Fe3＋为0.04mol，反应①为硫酸和FexO反应，根据n(H2SO4)＝0.15L×1mol·L－1＝0.15mol结合O原子守恒可知，反应①后剩余H2SO4为0.15mol－0.1mol＝0.05mol，故反应②为Zn＋2Fe3＋===Zn2＋＋2Fe2＋、Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑、Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe，据此分析解题。由分析可知，x＝0.8，A正确；由分析可知，反应①后剩余H2SO4为0.05mol，标准状况下反应②中：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑

1mol

22.4L

0.05mol

V解得V＝1.12L，即生成标准状况下1.12LH2，C正确；Zn至少参加了3个氧化还原反应，D正确。考点二铁的氢氧化物1．Fe(OH)2和Fe(OH)3的比较化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态______色固体________色固体与盐酸反应_____________________________________Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O受热分解—____________________________白红褐Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O化学式Fe(OH)2Fe(OH)3制法可溶性亚铁盐与碱反应：________________________可溶性铁盐与碱反应：____________________________二者的关系空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成________色，最后变成________色，化学方程式为_________________________________________Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓灰绿红褐4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)32．Fe(OH)2的制备(1)制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。(2)成功关键：溶液中不含O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭、隔绝空气的体系中。(3)常用方法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到FeSO4溶液液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止_____________________发生反应空气与Fe(OH)2接触先在装置Ⅰ中生成FeSO4溶液，并利用生成的H2将装置内的________排尽后，再把____________溶液压入装置Ⅱ中与________________混合，这样可长时间观察到白色沉淀用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)空气FeSO4NaOH溶液【正误辨析】(1)Fe(OH)2化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2<Fe(OH)3。(

)[提示]

√

Fe(OH)2具有还原性，化生成稳定的Fe(OH)3，则稳定性：Fe(OH)2<Fe(OH)3。(2)将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中可制备Fe(OH)3胶体。(

)[提示]

×

NaOH溶液滴入FeCl3溶液中生成Fe(OH)3沉淀。(3)向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁。(

)[提示]

×制备氢氧化亚铁应避免被氧气氧化，向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌。(4)向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸，反应的离子方程式是Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O。(

)[提示]

×稀硝酸为氧化性酸，Fe(OH)2中的Fe2＋会被氧化为

Fe3＋。(5)Fe(OH)3在空气中加热分解生成Fe2O3，则Fe(OH)2在空气中加热分解生成FeO。(

)[提示]

×

Fe(OH)2不稳定在空气中加热会被氧化，最终得到Fe2O3。(6)Fe(OH)3与HI仅能发生中和反应。(

)[提示]

×

1．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B．Fe2O3属于碱性氧化物，可用作粉刷墙壁的红色涂料C．Fe3O4具有磁性，可用作激光打印机墨粉的添加剂D．Fe(OH)3胶体具有吸附性，可用作自来水厂的净水剂[答案]

B微考点1铁的氢氧化物——Fe(OH)2、Fe(OH)3[解析]

Fe具有还原性，能消耗氧气，可用作食品抗氧化剂，A不符合题意；Fe2O3为红棕色固体，可用作粉刷墙壁的红色涂料，其为碱性氧化物与作红色涂料无关，B符合题意；Fe3O4具有磁性，可用作激光打印机墨粉的添加剂，使墨粉具有磁性，C不符合题意；Fe(OH)3胶体具有吸附性，可吸附水中的悬浮杂质，可用作自来水厂的净水剂，D不符合题意。2．(2025·山东滨州高三检测)如图两圆相交区域A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列有关离子方程式或叙述不正确的是(

)[答案]

B3．(2025·河北衡水高三检测)为了长时间观察到Fe(OH)2白色固体，设计下列4个实验，有关说法不正确的是(

)微考点2实验探究Fe(OH)2的制备A．实验A先打开K，旋转活塞使稀硫酸滴入与铁反应产生氢气，排尽装置内的空气后关闭KB．实验B铁粉与滴入的稀硫酸反应产生的氢气可以排尽装置内的空气，再挤压长胶头滴管C．4个实验中，相对而言，实验C看到白色沉淀时间较短D．实验D，FeSO4溶液上方的苯层可以隔绝空气，也可以把苯换成四氯化碳[答案]

D[解析]

实验A先打开K，旋转活塞使稀硫酸滴入与铁反应产生氢气，利用氢气将装置中的空气排净，避免后来生成的Fe(OH)2被氧化，A正确；实验B铁粉与滴入的稀硫酸反应产生的氢气可以排尽装置内的空气，再挤压长胶头滴管，生成Fe(OH)2白色沉淀，避免后来生成的Fe(OH)2被氧化，B正确；空气中的氧气能进入实验C的溶液中，因此4个实验中，相对而言，实验C中看到白色沉淀时间较短，C正确；四氯化碳的密度比水大，会处于FeSO4溶液下方，不能隔绝空气，因此不能把苯换成四氯化碳，D错误。4．(2025·山西太原高三检测)某化学兴趣小组利用药品：镁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。下列有关说法不正确的是(

)A．仪器1中应该盛放稀硫酸B．本实验通过控制A、B、C三个开关，将仪器中的空气排尽后，先关闭开关B，再打开开关A就可观察到氢氧化亚铁的颜色C．反应一段时间后，可在仪器2中观察到白色沉淀D．本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态[答案]

C[解析]

此实验的目的是制备氢氧化亚铁，先用铁和稀硫酸反应制备硫酸亚铁，此反应在仪器2中进行，稀硫酸是溶液，应盛放在分液漏斗中，即应盛放在1中，A正确；打开B、C，关闭A，利用仪器2中产生的氢气，把仪器3中的空气排尽，使装置处于还原氛围，然后关闭B，打开开关A，产生气体压强增大，把仪器2产生的FeSO4压入仪器3中，产生Fe(OH)2，B正确；反应一段时间后，仪器3中FeSO4与NaOH溶液反应产生Fe(OH)2，故在仪器3中观察到白色沉淀，C错误；本实验利用反应生成氢气排净装置中的空气，使装置处于还原氛围，故制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态，D正确。5．某同学设计如图所示装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。请回答下列问题：(1)仪器1的名称：________，装置5的作用：_________________。(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现装置3中溶液不能进入装置4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入装置4中：________________________________。(3)装置改进后，将装置3中反应后的溶液压入装置4中，在装置4中析出灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因：______________________________________________。[答案]

(1)分液漏斗液封，防止空气进入装置4(2)在装置2、3之间添加控制开关(3)装置4内的空气没有排尽[解析]

(1)Fe(OH)2气中的氧气氧化，故装置5的作用是防止空气进入装置4中。(2)由于产生的H2能够从装置2逸出，从而不能将液体压到装置4中，故需要在装置2、3之间加一个控制开关，阻止H2的逸出。(3)反应开始时，应通过产生的H2将装置3、4中的空气完全排出，防止生成的Fe(OH)2被氧化。1．判断正误：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)(2023·全国新课标卷，7D)古壁画颜料中所用的铁红，其成分为Fe2O3。(

)(2)(2023·浙江1月选考卷，5D)常与浓硝酸反应可制备NO2。(

)(3)(2022·广东卷，6C)工人将模具干燥后再注入熔融钢水，是因为铁与H2O高反应。(

)(4)(2022·浙江6月选考卷，9C)浓硝酸与铁在常反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸。(

)[答案]

(1)√

(2)×

(3)√

(4)×2．(2024·山东卷，2,2分)化学品在食品工业中也有重要应用，下列说法错误的是(

)A．活性炭可用作食品脱色剂B．铁粉可用作食品脱氧剂C．谷氨酸钠可用作食品增味剂D．五氧化二磷可用作食品干燥剂[答案]

D[解析]

活性炭具有吸附性，能够吸附有色物质，可用作食品脱色剂，A项正确；铁粉具有还原性，可用作食品脱氧剂，B项正确；味精的主要成分是谷氨酸钠，谷氨酸钠可用作食品增味剂，C项正确；五氧化二磷有很强的腐蚀性和毒性，不能用作食品干燥剂，通常用生石灰或硅胶作食品干燥剂，D项错误。3．(2024·新课标卷，9,6分)实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气的反应。下列说法错误的是(

)B．酒精灯移至湿棉花下方实验效果更佳C．用火柴点燃肥皂泡检验生成的氢气D．使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉[答案]

B[解析]