第3节　铁及其化合物  了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。 [来源:Zxxk.Com] 一、铁 1．与非金属反应 （1）与O2：常温下Fe易生锈，铁锈的主要成分为______；点燃条件下反应的化学方程式为________________________________________________________________________。 （2）与S反应的化学方程式为____________________。 （3）与Cl2反应的化学方程式为__________________________________________。 2．与H2O反应 3Fe＋4H2O（g）
__________________。 3．与酸反应 （1）非氧化性酸 反应的化学方程式为（如稀硫酸）____________________________________。 （2）氧化性酸 与过量稀硝酸反应的化学方程式：______________________________________。 与少量稀硝酸反应的化学方程式：3Fe＋8HNO3（稀）===3Fe（NO3）2＋4H2O＋2NO↑。 常温下遇浓硫酸、浓硝酸发生________。 4．与盐溶液反应
（1）与CuSO4溶液反应的化学方程式：___________________________________。 （2）与FeCl3溶液反应的化学方程式：________________________。 即时训练1 铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与__________（填下列编号，下同）反应时只生成＋3价铁；与________________反应时生成＋2价铁；与____________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。 所选试剂：①Cl2　②O2　③H2O　④S　⑤盐酸　⑥稀硝酸（足量）　⑦
稀硫酸　⑧CuSO4溶液　⑨FeCl3溶液 特别提示：铁是中学阶段唯一系统学习的变价金属元素，也是目前使用最广泛的金属，在自然界中含量仅次于铝，所以是常考的知识点。我们在复习时，不仅要抓住铁的价态，而且还要注意铁的特殊性，如钝化。 二、铁的化合物 1．铁的氧化物 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁  俗称 — 铁红 磁性氧化铁  色态 黑色固体 红棕色固体 黑色晶体  铁的价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3  水溶性[来源:学*科*网Z*X*X*K] 不溶 不溶 不溶  与盐
酸反应  [来源:Z§xx§k.Com] Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O  与CO反应     2．铁的氢氧化物 名称 氢氧化亚铁 氢氧化铁  化学式    颜色状态    受热分解 —   制备离子 方程式    与盐酸反应的离子方程式    二者的关系 空气中，______沉淀Fe（OH）2迅速转变为______色，最后变成____色，发生反应的化学方程式为________________  3．Fe2＋和Fe3＋的相互转化 Fe2＋
Fe3＋ 写出上述转化的离子方程式： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________。 即时训练2氧化亚铁溶于过量稀硫酸，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，上述白色沉淀和残渣分别是（　　）。 A．Fe（OH）3　Fe2O3 B．Fe（OH）2　Fe2O3 C．Fe（OH）2　Fe（OH）3 D．Fe（OH）2　Fe3O4 三、Fe3＋的鉴别 向含有Fe3＋的盐溶液中滴加________溶液，溶液显______色。 即时训练3下列物质充分反应后，滴入KSCN溶液，显红色的是（　　）。 A．FeO＋HCl（溶液）　　　B．过量铁＋稀硫酸 C．FeCl2（溶液）＋Cl2 D．Fe＋CuSO4（溶液）
一、“铁三角”的转化关系及应用 1．转化关系
2．在除杂方面的应用 主要成分 杂质 除杂方法  FeCl3 FeCl2 加氯水或H2O2  FeCl2 FeCl3 加过量铁粉后过滤  FeCl2 CuCl2 加过量铁粉后过滤  3.在离子共存方面的应用 （1）Fe2＋与NO（H＋）、ClO－、MnO不能大量共存。[来源:Z§xx§k.Com] （2）Fe与S2－、I－、SO不能大量共存。 4．在盐溶液的配制、保存方面的应用 （1）含Fe2＋的盐溶液： ①加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化。 ②加少量
相应的酸，抑制Fe2＋水解。 （2）含Fe3＋的盐溶液： 加少量相应的酸，抑制Fe3＋水解。 【例1－1】 某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3＋、Cu2＋、Au3＋等离子。有人设计了下图的工艺流程，利用常见的稀硫酸、稀硝酸、烧碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。
填写下面空白。 （1）图中标号处需加入的相应物质分别是：①______________、②______________、③______________、④______________、⑤______________。 （2）写出①处发生反应的离子方程式：________________________；写出③处发生反应的化学方
程式：________________________。 （3）铁红的化学式为__________________；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红________________________；氧化铜______________________。 【例1－2】 下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是________。 ①铁与过量的硫加热时反应　②过量的铁与氯气加热时发生反应　③铁与过量稀硫酸反应后，再加入KNO3　④Fe（NO3）2溶液中加入少量盐酸　⑤过量铁与稀硝酸反应 ⑥Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中　⑦铁丝在纯氧中燃烧 二、Fe2＋、Fe3＋的鉴别方法 1．直接观察颜色 含Fe3＋的溶液呈黄色，含Fe2＋的溶液呈浅绿色。 2．利用显色反应
3．利用铁化合物沉淀的颜色
有关反应离子方程式：Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓ 4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3 Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓ 4．利用Fe3＋的氧化性 （1）
有关离子反应方程式：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ （2）
有关离子反应方程式：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 5．利用Fe2＋的还原性 （1）
有关离子反应方程式：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O （2）
有关离子反应方程式：2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－ 注意：①Fe3＋的检验方法很多，但在没有特殊要求的条件下，最好选择KSCN溶液，因为此法最灵敏。 ②检验Fe2＋的最好方法：加KSCN溶液（无明显现象），然后加氯水（溶液变红色）。 ③检验Fe3＋中是否还有Fe2＋的最好方法：加高锰酸钾酸性溶液（溶液是否褪色）。[来源:学科网ZXXK] 【例2－1】 某种催化剂为铁的氧化物。化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究：将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加KSCN溶液后出现红色，一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为＋3价的结论。 （1）请指出该结论是否合理并说明理由______________________________________。 （2）请完成对铁元素价态的探究。限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹；3 mol·L－1 H2SO4、3% H2O2、6 mol·L－1 HNO3、0.01 mol·L－1 KMnO4、NaOH稀溶液、0.1 mol·L－1 KI、20% KSCN、蒸馏水。 ①提出合理假设 假设1：催化剂中铁元素的价态为＋3价； 假设2：催化剂中铁元素的价态为＋2价； 假设3：_______________________________________________________________。 ②设计实验方案证明你的假设（此题不作答） ③实验过程 根据②的实验方案，进行实验。按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论。 实验操作 预期现象与结论  步骤1：   步骤2：   步骤3：   ……   【例2－2】（2012上海静安一模）某溶液中可能存在Fe3＋、Fe2＋、I―、
HCO、Cl－、NO六种离子中的几种。现进行下列实验： ①取少量溶液滴加KSCN溶液，溶液呈红色； ②另取少量原溶液滴加盐酸，溶液的棕黄色加深。 据此可以推断，该溶液中肯定不存在的离子是（　　）。 A．I―、HCO B．Fe2＋、HCO、NO C．I－、HCO、Cl－ D．Fe3＋、I－、HCO
Fe（OH）2的制备 因Fe（OH）2在空气中易被氧化，4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3，故Fe（OH）2在水中稳定存在的寿命只有几秒钟。在实验室制取Fe（OH）2时，一定要用新制的亚铁盐和先加热驱赶掉O2的NaOH溶液，且滴管末端要插入试管内的液面以下，再滴加NaOH溶液，也可以在反应液面上滴加植物油或苯等物质进行液封，以减少Fe（OH）2与O2的接触。 关于Fe（OH）2制备的方法很多，核心问题有两点：一是溶液中的溶解氧必须除去；二是反应过程必须与O2隔绝。 【实验典例】 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6 mol·L－1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）实验开始时先将活塞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处活塞，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为__________________________________________
______________________________。 （5）下列各图示中____________能较长时间看到Fe（OH）2白色沉淀。

1．（
高考集萃）下列叙述中不正确的是________。 A．（
2012天津理综）Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3 B．（2012重庆理综）Fe与S混合加热生成FeS2 C．（2012浙江理综）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 D．（2012江苏化学）FeCl3溶液能与Cu反应，可用于蚀刻印刷电路 E．（2012广东理综）1 mol Fe与过量的稀硝酸反应，转移2N
A个电子 F．（2012广东理综）Fe3＋有氧化性，所以FeCl3溶液可用于回收旧电路板中的铜 2．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（　　）。 A．溶液质量减轻 B．Fe3＋的氧化性强于Cu2＋ C．溶液中Cu2＋与Fe2＋的物质的量比为1∶1 D．1 mol Fe可还原2 mol Fe3＋ 3．（2012湖南四市联考）含有1 mol HNO3的稀硝酸分别与不同质量的铁粉反应，所得氧化产物a、b与铁粉物质的量关系如图所示。下列有关判断正确的是（　　）。
A．a是Fe（NO3）2曲线 B．n1＝0.375 C．p＝0.20 D．n2＝0.30 4．下列说法中正确的是（　　）。 A．硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液在空气中久置后均会变质 B．用适量铜粉除去CuCl2溶液中少量的Fe
Cl3 C．Al与S直接化合可以得到Al2S3，Fe与S直接化合也可以得到Fe2S3 D．Fe2O3分别与浓硝酸和稀硝酸反应，二者产物不同 5．（1）（2012课标全国理综）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； （2）（2012海南化学）在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下： ⅰ.向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液； ⅱ.向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时鼓入足量的空气。 已知：Ksp[Fe（OH）3]＝4.0×10－38 回答下列问题： ①FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为_____________________________________； ②过程ⅰ加入铁屑的主要作用是________，分离得到固体的主要成分是________，从固体中分离出铜需采用的方法是_________________________________________________； ③过程ⅱ中发生反应的化学方程式为_______________________________________； ④过程ⅱ中调节溶液的pH为5，金属离子浓度为________________________________ _____________________________________________________________。（列式计算） 参考答案 基础梳理整合 一、1.(1)Fe2O3　3Fe＋2O2
Fe3O4 (2)Fe＋S△,FeS (3)2Fe＋3Cl2
2FeCl3 2．Fe3O4＋4H2 3．(1)Fe＋H2SO4==
=FeSO4＋H2↑ (2)Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋2H2O＋NO↑　钝化 4．(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu　(2)2FeCl3＋Fe===3FeCl2 即时训练1 答案：①⑥　④⑤⑦⑧⑨　②③ 二、1.FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O　Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O　FeO＋COFe＋CO2　Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2　Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2 2．Fe(OH)2　Fe(OH)3　白色絮状　红褐色固体　2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O↑　Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓　Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O　Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O　白色　灰绿　红褐　4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 3．①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　②Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋　③Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋ 即时训练2 B 三、KSCN　红 即时训练3 C 核心归纳突破 【例1－1】 答案：(1)铁屑　稀硫酸　稀硝酸　氢氧化钠　氢氧化钠 (2)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋；2Au3＋＋3Fe===2Au＋3Fe2＋　3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O (3)Fe2O3　用作红色涂料　用作制造铜盐的原料 解析：由氧化铜可知D为Cu(OH)2，所以④为氢氧化钠；同理，由铁红可知⑤为氢氧化钠；C含Cu2＋、E含Fe2＋，②是稀硫酸，除去沉淀A中过量的Fe；①是铁屑，可还原废水中的Cu2＋、Au3＋。B为Cu、Au混合物，加入③稀硝酸溶解铜。 【例1－2】 答案：②③④⑦ 解析：①生成FeS；②不论铁粉是否过量，与氯气反应均生成FeCl3；③铁与稀硫酸生成Fe2＋，硫酸过量溶液显酸性，NO把Fe2＋氧化为Fe3＋；⑤铁与稀硝酸生成Fe3＋，但过量的铁最终把Fe3＋全部还原成Fe2＋；⑥当Fe过量时，最终溶液中只含Fe2＋；⑦生成Fe3O4。 【例2－1】 答案：(1)该结论不合理。稀硝酸有强氧化性，若该铁元素的价态为＋2价，则被氧化为＋3价，同样使溶液变红色　(2)①催化剂中铁元素的价态既有＋3价，也有＋2价 ③ 实验操作 预期现象与结论  步骤1：用滴管取一定量3 mol·L－1 H2SO4放入试管中，加热煮沸数分钟以除去溶于其中的氧气 —  步骤2：用药匙取少量样品于试管中，用滴管加入适量除氧后的3 mol·L－1 H2SO4并加热，充分反应后得A溶液 固体溶解，溶液颜色有变化  步骤3：取少许A溶液于试管中，滴加1～2滴20%KSCN溶液，振荡 (1)若溶液不呈红色，则假设2成立 (2)若溶液呈红色，则假设1或假设3成立  步骤4：另取少许A溶液于试管中，滴加1～2滴0.01 mol·L－1 KMnO4溶液，振荡 结合步骤3中的(2)： (1)若溶液呈紫红色，则假设1成立 (2)若溶液紫红色褪去，则假设3成立  解析：根据HNO3具有强氧化性，能将Fe2＋氧化为
Fe3＋，对铁的氧化物中铁元素价态提出全为＋2价或全为＋3价或＋2价和＋3价共存三种假设。 实验过程：可用稀硫酸溶解铁的氧化物(要除去稀硫酸中溶解的O2)，根据溶液颜色变化，推测铁元素可能的化合价，然后取少量上述溶液，滴加KMnO4溶液，根据KMnO4溶液是否褪色，确定是否存在＋2价铁元素；另取少量溶液，滴加KSCN溶液，根据溶液是否变红色，确定是否存在＋3价铁元素。 【例2－2】 A　解析：由①可知溶液中一定含有Fe3＋，有Fe3＋一定无I―和HCO；由②棕黄色加深可知溶液中Fe2＋被氧化为Fe3＋，所以一定含有NO，可能含有Cl－。 实验探究拓展 实验典例 答案：(1)铁屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　(2)打开 (3)关闭活塞a，使FeSO4溶液压入B中进行反应 (4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (5)①②③⑤ 解析：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，产生的H2将Fe2＋压入B中，Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；Fe(OH)2在空气中很容易被氧化，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气，并使整个装置与空气或氧气隔绝。 演练巩固提升 1．ABCE　解析：A选项，只能生成FeCl3，错误；B选项，生成FeS，错误；C选项，在加热过程中Fe2＋易被空气中的氧气氧化，且硫酸亚铁铵可能分解等，应该用冷却结晶的方法，错误；E选项，由于硝酸过量，1 mol Fe转移3 mol电子，错误。 2．C　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，发生2Ag＋＋Fe===2Ag＋＋Fe2＋，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恰好完全发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，生成0.15 mol Fe2＋；溶液中的Cu2＋与Fe2＋的物质的量比为1∶2。 3．D　解析：一开始硝酸过量发生的反应为Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，所以q＝n1＝0.25、a是生成Fe(NO3)3曲线，n1时生成n(Fe3＋)＝0.25 mol，然后发生2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，b为生成Fe(NO3)2曲线，p点Fe3＋、Fe2＋物质的量相等，设n2时与Fe3＋反应的n(Fe)为x， 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 2x　　 x　 　3x 0．25 mol－2x＝3x，x＝0.05 mol，所以p＝0.15、n2＝0.25＋0.05＝0.30，D选项正确。 4．A　解析：A选项，硫酸亚铁会被空气中的氧气氧化，氢氧化钠会与空气中的CO2反应，正确；B选项，FeCl3与Cu反应生成杂质FeCl2，错误；C选项，Fe与S反应生成FeS，错误；D选项，均生成Fe(NO3)3和H2O，错误。 5．答案：(1)盐酸　Cl2 (2)①2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ ②回收铜　Cu和Fe　加足量盐酸反应后过滤 ③FeCl2＋Ca(OH)2=
==Fe(OH)2↓＋CaCl2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 ④c(Fe3＋)＝ mol·L－1＝4.0×10－11 mol·L－1 解析：(2)先置换出铜，铁过量，固体为铁与铜的混合物，再分离铜应加入足量盐酸后过滤；③步骤ⅱ是亚铁离子生成Fe(OH)2，鼓入空气转化成Fe(OH)3；(4)由Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·[c(OH－)]3，c(OH－)＝KW/c(H＋)，可求c(Fe3＋)。

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