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1、第10讲铁及其重要化合物(基础课)#复习目标1.了解铁及其氧化物、氢氧化物的性质、应用及其制备。2.理解Fe2+、Fe3+的相互转化与检验方法。知 识 点 一铁及其氧化物、氢氧化物梳理1.铁的位置 存在和物理性质在第四周期加族Fe2O3Fe3 0 4氢氧化物-Fe（OH）j亚铁盐（如FeSO4）.铁盐（如FeClj）银白色金属一 易被磁体吸引-导电、导热、熔点较高 地壳中含量排名第四位2.铁单质的化学性质铁的化学性质比较活泼，有较强的还原性。(1)与非金属单质的反应常温腐蚀生成铁锈.其主要成分为Fe ()Fe I r H.()点燃：3 Fe +2()?Fe 3(),占 燃.r e 厂反应：-2
2、-F-e-+-3-C-L-=-i-2-F-e-C-l-f+现象：剧烈燃烧.生成大量红棕色的烟C1,I 注意:无论的量有多少.产物都是Fe Cl；Fe 与 S 反应：Fe+S=A=FeS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+4H2Q(g)fcFe3O44H2o与酸的反应(铁少量)Fe +，1 H+N()；,-e +N()+2H J)稀硝酸 3 Fe +8 H +2 N()3 -3 Fe +2 N()+(铁过 量74 H.O常温遇浓硫酸，“一钝化或浓硝酸(4)与某些盐溶液反应Fe +C u2+Fe2+CuFe +2 F J+-3 Fe?+()Fe遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化原
3、理是铁表面迅速形成一层致密的氧化物薄膜，不能认为不反应。但加热就可持续反应。3.铁的氧化物和氢氧化物(1)铁的三种典型氧化物物理性质化学性质a.FeO、Fe2O3 FesCh分别与盐酸反应的离子方程式为FeO+2H+=F e2+H2O、Fe2O3+6H+-2Fe3+3H2。、Fe3O4+8H+=2 F e3+Fe2+4H2O(,化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称铁红磁性氧化铁颜色黑色红棕色黑色状态粉末粉末晶体溶解性难溶于水难溶于水难溶于水b.FeO不稳定，在空气中受热生成Fe3O4,其化学方程式为6FeO+C)2=A=2FeaO4o()Fe3C4的组成可用氧化物的形式表示为FeO FezCh
4、,即有;的铁显2+2价，1的铁显+3价。铁的氢氧化物的性质与制备()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，最后变成红褐色沉淀，反应的化学方程式为 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3oFe(OH)2Fe(OH)3颜色白色红褐色状态固体固体与 H+俳氧化性酸)反应Fe(OH)2+2H+=F e2+2H2OFe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O受热分解,2Fe(OH)3=F e2O3+3H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe2+2OH-=Fe(OH)2 I可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe3+3OH=Fe(OH)3 1一
5、训练筌 三【题点铁及其氧化物、氢氧化物的性质与应用丝,1.判一判(正确的打“，错误的打“义”)。我国清代 本草纲目拾遗中叙述了“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁日久起销，用刀刮其销，所刮下之销末，名铁线粉”。这里的“铁线粉”是指Fe3O4o()(2)Fe与足量稀硝酸和稀硫酸反应均生成Fe3+。()(3)Fe与浓硫酸在加热条件下可发生反应。()(4)1 mol Fe与足量水蒸气在高温下充分反应，转移电子数为3NA。()(5)FeCl2s FeChs Fe(OH)3均可通过化合反应生成。()钢铁生产中，炽热的钢铁水注入模具前，模具进行充分干燥，原因是3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2o ()答案
6、 1 (1)X(2)X(3)V(4)X(5)V(6)V2.铁是日常生活中使用最广泛的金属，下列关于铁的一些说法正确的是)A.常温下浓硫酸与铁不反应，故常温下可用铁制容器贮藏、贮运浓硫酸B.铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3C.Fe(OH”易被氧化成 Fe(OH)3,说明稳定性：Fe(OH)2Fe(OH)3D.铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe2O3C A项，铁在常温下与浓硫酸反应形成致密的氧化膜，错误；B项，Fe与I2反应生成F e b,错误；D项，铁在纳氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4,错误。3.铁的氧化物有很多，在中学化学中经常提到的有
7、FeO、Fe2(h和Fe3O4,而且在一定条件下它们之间是可以相互转化的，例如：在1400 C以上的温度下加热Fe2()3时，Fe2()3会部分失去氧，生成Fe3O4。下列有关说法正确的是()A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体B.Fe3O4常写成FeOFezCh,其中既有+2价的F e,又有+3价的F e,所以Fe3()4是一种混合物C.热稳定性：Fe2O33)2,其物质的量之比为1：3D.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和 Fe(NO3)2,其物质的量之比为3：1C 由于铁的物质的量为 产.4号=0/m ol,所以在反应的过程中它失去56 g*mol的电子数应介于0.8 mol(
8、此时只产生Fe2+)和 1.2 mol(此时只产生Fe3+)之间，又产生0.3 mol NO2和0.2 mol N O,即反应过程中硝酸得到的电子的物质的量为0.3m olX(5-4)+0.2 molX(5-2)=0.9 m o l,所以对应的产物既有 Fe(NO3)3 又有Fe(NO3)2,设前者的物质的量为x,后者的物质的量为y,则由铁原子守恒可得x+j=0.4 m o l,由得失电子守恒得 3x+2y=0.9 m o l,解得 x=0.1 mol,y=0.3molo 知 识 点 二 铁 盐 与 亚 铁 盐1.亚铁盐的主要性质(1)亚铁盐的氧化性和还原性含有Fe2+的溶液呈浅绿色，既有氧化
9、性，又有还原性。氧化性：Fe2+与Z n反应的离子方程式：Fe2+Zn=Fe+Zn2+。还原性：a.向FeSO4溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入氯水(或通入C h),若溶液变红色，证明Fe2+具有还原性。反应原理用离子方程式表示为2Fe2+Cb=2Fe3+2 C r0b.向FeSO4溶液中滴入双氧水，溶液变黄，反应的离子方程式为2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O。c.向FeSO4溶液中滴加少量酸性KMnO4溶液，若溶液紫红色褪去，证明Fe2+具有还原性。反应原理用离子方程式表示为M nOk+5Fe2+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O。(2)亚铁盐的水解与保存水解离子方程式：Fe
10、2+2H 2O=Fe(O H)2+2H+。保存：亚铁盐溶液保存时应加入铁粉防止Fe2+被氧化，加入相应酸防止水解。2.铁盐的主要性质铁盐的氧化性含Fe3+的溶液呈黄色，Fe3+具有较强的氧化性。向FeCb溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入过量活泼金属(如F e),若溶液红色褪去，证 明Fe3+具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe3+F e=：3Fe2+o向FeC h溶液中加入淀粉K I溶液，若溶液变成蓝色，证明Fe3+具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe3+2=l2+2Fe2+。向FeC b溶液中通入H 2s气体，若出现黄色浑浊，证明Fe3+具有氧化性。反应原理为 2Fe3+H
11、2S=2 F e2+S I+2 H+O写出用氯化铁溶液蚀刻印刷电路板发生反应的离子方程式：2Fe3+C u=2F e2+Cu2+。铁盐的水解与保存水解离子方程式：Fe3+3H2O-Fe(OH)3+3H+。保存：铁盐溶液保存时，加相应酸防止水解。Fe2+与Fe3+的相互转化条件氧化剂 Cl,、Br.、H.().、N().(H)、Mn()门Fs：-,；还原剂(S-J、S(),、H：,S、Fe、Cu)3.Fe2+、Fe3+的检验(l)Fe2+的检验方法13口 滴加KSCN溶液工E缶滴加氯水海也水、立、丁皿人样品溶液-无现象或薪汞溶液变红色，证明含有 Fe2+方法2样品溶液加入NaH溶巡产生白色絮状沉
12、淀,迅速变成灰绿色，最终变为红遏色，证明含有Fe2+方法3样品溶液-生成蓝色沉淀，证明含有Fe2+Fe3+的检验()检验Fe?+的方法1中应先向样品溶液中加K SC N溶液后加氧方法1样品溶液邂畛竺造巡溶液变红色，证明含有Fe3+方法2样 品 溶 液 处 生&蟹遗产生红褐色沉淀，证明含有Fe3+化剂，且氧化剂加入量不宜过多(如氯水、H2O2等可能氧化SC N-)。(2)用酸性KMnO4检验Fe2+一定要注意其他还原性离子的干扰(如C等)。训|练.【题点（B1.下列有关Fe3+、Fe2+的 性 质 及 应 用 的 说 法 不 正 确 的 是（填序号）。Fe2（SO4）3易溶于水，所以可用作净水剂
13、向Fe2（SO4）3溶液中加入过量铁粉，可制得硫酸亚铁溶液室温下，向F eC b溶液中滴加少量K I-溶液，再滴加几滴淀粉溶液，溶液变蓝色，则说明Fe3+的氧化性比12的强 Fe2+与 H2O2 在酸性溶液中的反应：2Fe2+H 2O 2+2H+=2Fe3+2H2O硫酸亚铁片和维生素C同时服用，能增强治疗缺铁性贫血的效果，原因是维生素C具有还原性，可防止Fe2+被氧化而失效 将Fe（Nh）2样品溶于稀硫酸后，滴 加K S C N溶液，溶液变红，说明Fe（NO3）2晶体已氧化变质除去CaC12溶液中的Fe2+,可先向溶液中加入H2O2溶液，再加入过量C a C O 3,调节 pH配制FeC b溶
14、液时，为了防止FeC h水解，可将F eC b先溶于稀硝酸中 答案 2.在Fe2（SO4）3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再 力 口 8 g铁，充分反应后得到e g残余固体，且a c,则下列说法正确的是（）A.残余固体是铜和铁B .最后得到的溶液中一定含有Cu2+C.将残余固体加入稀硫酸中，有气泡产生D.最后得到的溶液中可能含有Fe3+B 因为a c,说明b g铁完全反应，溶液中含Cu2+、Fe2+,不含Fe3+。【题点3.下列有关铁离子及亚铁离子检验的说法错误的是（）向某溶液中滴加K SC N溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含Fe2+向某溶液中加K S C N,溶液显
15、红色，证明原溶液中有Fe3+,无Fe2+证明某溶液只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变为灰绿色，最后呈红褐色向某溶液中滴加K3Fe(CN)6溶液，产生蓝色沉淀，说明原溶液中有F e2+,无Fe3+A.B.C.D.D 加K S C N,溶液显红色，说明含F e3+,不确定是否含F e?+,错误；加K3Fe(CN)6 ,产生蓝色沉淀，说明含F e2+,不确定是否含Fe3+,错误。4.(2021济南质检)将 0.2 mol-L-1 的 KI 溶液和 0.05 mol L-的 Fe2(SO4)3 溶液等体积混合充分反应后，取混合液分别完成下列实验，能说明溶液
16、中存在化学平衡 2Fe3+2=2Fe2+l2 的是()A.向混合液中滴入KSCN溶液，溶液变红色B.向混合液中滴入AgNCh溶液，有黄色沉淀生成C.向混合液中滴入K3Fe(CN)6溶液，有蓝色沉淀生成D.向混合液中滴入淀粉溶液，溶液变蓝色A 根据和Fe3+的物质的量可知F过量Fe3+少量，若是可逆反应，Fe3+仍存在，可通过检验Fe3+说明反应为可逆反应。w Il I A N I I I(it.-铁的不同价态物质转化微 点 精 讲铁是一种典型的变价金属，相应的化合物很多。化合价有+2、+3、+6价,其中+2、+3价最为常见，+6价存在于高铁酸盐中(如K2FeO4),不同价态的物质在一定条件下可
17、以转化，实现人类需要的物质。1.铁 的“价一类”图及物质转化+64(化合价)高铁酸盐(FeO：-)J=铁盐(FeA)%=亚铁盐(Fe?*)单 质 氧 化 物 辄 氧 化 物 盐(物质类别)2.“铁三角”转化关系及应用铁的转化关系只有还原性/Fe Nk、（强辄化剂）（较弱氧化剂）变名 叫、H.A lN H 2 s0式浓）C u 2*A/il 等 CO 毅守X X Z n（还原剂）Fe、Cu、眸KI等、Cl2.O2.HNO3.H,SO4（）.KMnO4（H*）|既有氧化性乂有还原性（强氧化剂）|只有氧化性|“铁三角”转化关系的应用判断离子能否共存不共存Fe2+-NO3（H+）C IO,MnO4（H
18、+）o不共存Fe3+上”S 2,、SOH（发生氧化还原反应）。不共存Fe3+，W H C O 3、COt等水解相互促进的离子。除去溶液中的Fe2+、Fe3+a.除去含Cu2+的溶液中混有的Fe3+。向混合溶液中加入CuO、C11CO3、CU（OH）2、CU2（OH）2c0 3中的任意一种，与Fe3+水解产生的H+反应，促进Fe3+的水解，将Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀而除去，过滤后向溶液中再加入适量相应的酸。b.除去含CM+的溶液中混有的Fe2+O先加入氧化剂（如H2O2）将溶液中的Fe2+氧化成F e 3+,然后再按a中的方法除去溶液中的Fe3+Oc.除去含Fe2+的溶液中的F e 3+
19、,加入足量F e后过滤；除去含Fe3+的溶液中的F e 2+,加入H2O2。学以致用V T O T S iri it i I I W.1.用废铁屑制备磁性胶体粒子，制取过程如下:废铁屑Na2CO3(aq)稀硫酸调节pH=1 2浸泡适量H2O2溶液ANaOH(aq)通入N 2,加羲Fe3O胶体粒石下列说法不正确的是（）A.用N a2c0 3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污B.通入N2是为了防止空气中的0 2氧化Fe2+C.加适量的H2O2是为了将部分的Fe2+氧化为F e 3+,涉及反应：H2O2+2Fe2+2H+=2 F e3+2H2OD.溶液A中Fe2+和Fe3+的浓度比为2:1D Na2
20、c03的水溶液显碱性，油污在碱性溶液中发生水解，因此用Na2c03溶液浸泡可以除去废铁屑表面的油污，A正确；Fe2+容易被氧气氧化，因此通入N2的目的是防止空气中的氧气氧化Fe2+,B正确；利用H2O2的氧化性，把Fe2+氧化成 Fe3+,涉及反应：2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O,C 正确；Fe3O4中Fe2+和Fe3+物质的量之比为1:2,所以溶液A中Fe?+和Fe3+的浓度比为1 ：2,D错误。2.某溶液由K Fe3 SOF CO、NO1、厂中的几种离子组成，取样,滴 加N a O H溶液后有红褐色沉淀生成。下列有关该溶液的说法不正确的是()A.是否含有SO1可用BaCh溶
21、液检验B.是否含有K+可通过焰色试验确定C.一定不含 COM、F、K+D.若向溶液中通入足量S O 2,溶液将变为浅绿色C 滴加NaOH溶液后有红褐色沉淀生成，说明含有Fe3+,可以进而说明不含、C O F,不能确定是否有K+、NO*、s o l的存在，C项错误。3.A、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为液体，C为气体。D、E、F、G、H、X均为化合物，其中X是一种无氧强酸，E为黑色固体，H在常温下为液体。它们之间的转化关系如图所示(其中某些反应条件和部分反应物已略去)。|+A、高温u(1)写出下列物质的化学式：A、D、E、X 0(2)在反应 中，不 属 于 氧
22、化 还 原 反 应 的 是(填 编 号)。(3)反应的离子方程式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _（4）反应的化学方程式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
23、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _,该反应中每消耗0.3 m o l的A,可转移电子 moL（5）分别写出D的溶液与小苏打溶液、D的溶液中通入少量SO2反应的离子方程式：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 答案(l)Fe FeBr3 FesCh HBr Fe3+3SCM=Fe(SCN)3高温(4)3Fe+4H2O(g)=F e3O4+4H2 0.8(5)Fe3+3H C O J=Fe(O
24、H)3 I+3CO2 f、2Fe3+SO2+2H2O=2 F e2+S O F+4H+L真题验收,新题预测湍铲。口真 题。验收i .下 列 说 法 正 确 的 是（填序号）。（2021广东选择性考试）H20（g）通过灼热铁粉：3H2O+2Fe=Fe2O 3+3H 2（2020全国m卷）向H2O2溶液中滴加少量FeCh：2Fe3+H2O 2=O2 t+2H+2Fe2+（2020江苏高考）室温下，F e与浓H2s04反应生成FeSO4（2019海南等级考）Fe3O4和Pb3O4中的金属都呈现两种价态（2019江苏高考）F e在稀硝酸中发生钝化（2019天津等级考）将废铁屑加入FeCh溶液中，可用于
25、除去工业废气中的C12 答案 2.（2021广东选择性考试，Tio）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bB.b既可被氧化，也可被还原C.可将e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C 根据图示可知a 为 Fe,b 为 FeCh FeSOc Fe(N(h)2等 Fe?+的盐类物质，c 为 Fe(OH)2,e 为 FeCh Fe2(SO4)3、Fe(NCh)3等 Fe3+的盐类物质，d 为Fe(OH)3o Fe3+盐中加入浓碱液可以生成Fe(OH)3沉淀，C 错误。新 题。预测实验小组研究二价铁的还原性，设计如
26、下实验。序号实验方案现象I1.0FmleS滴加 1.0 mL 05tnokLNaOH 溶液，0.1 mol,L-1 rtO 溶液舞a现 象 a：生成白色沉淀，3 m in后沉淀基本变为红褐色II1.01FnleS滴加 1.0 mL 05moinNHHC()3溶 液0.1 mol,If f。4溶液回2b现 象 b：生成白色沉淀，3 m in后沉淀颜色几乎不变(1)实验所用的FeSO4溶液由Fe2(SO4)3溶液和足量铁粉反应制得，反应的离子方程式是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
27、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)实 验 I 中沉淀变为红褐色的化学方程式是_O(3)关于实验n 中白色沉淀的组成，小组同学展开研究。已知Fe(HCO3)2在水中不存在。对沉淀组成做出如下假设，请补充完整。假 设 a：依 据 NaHCCh溶液显_ _ _ _ _ _ _ _性，推测白色沉淀可能为Fe(OH”；假 设 b：白色沉淀可能为 o研究白色沉淀组成的实验如下：i .取少量白色沉淀，充分洗涤，向其中加入稀硫酸，沉淀完全溶解，产生无色气泡；ii.向所得溶液中滴入KSCN试剂，溶液几乎不变红；道.向五溶液中再滴入少量H2O2,溶液
28、立即变为红色。由此说明，白 色 沉 淀 中 一 定 含 有(填 离 子)。研究过程中发现白色沉淀在空气中久置，最终变为红褐色。则该沉淀比实 验 I 中所得的Fe(OH)2(填“难”或“易”)被空气氧化。解析(l)Fe2(SO4)3与 F e反应的离子方程式为2Fe3+Fe=3Fe2+。(2)实验 I 中 的 沉 淀 为 Fe(OH”，其 变 为 红 褐 色 的 化 学 方 程 式 为 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(O H)3o(3)NaHCCh为小苏打，溶液显碱性，故可推测沉淀可能为 Fe(OH)2;另一种猜测是生成了 FeCCh沉淀。由于溶于稀硫酸后产生无色气泡，滴 入 KSCN溶液不变红，加 入 H2O2后变红，则证明白色沉淀中一定含有Fe2+和 C O 5。由于白色沉淀久置后才变红褐色，故该沉淀难被空气氧化。答案(l)2Fe3+Fe=3Fe2+(2)4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 碱 F eC O 3Fe2+和 C O T 难