高中化学 第三章 金属及其化合物 第二节 第3课时《铁的重要化合物》知识点归纳及例题解析 新人教版必修1

第3课时铁的重要化合物
[学习目标定位] 1.了解铁的重要化合物的主要性质及应用。

2.掌握Fe2＋、Fe3＋的检验方法及其相互转化。

3.了解Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备方法。

一铁的氧化物
1.铁的存在
铁在地壳中含量仅次于氧、硅和铝，居第四位，主要以＋2价和＋3价化合物的形式存在。

2.铁的氧化物
(1)物理性质
(2)化学性质
①稳定性： Fe2O3、Fe3O4较稳定；FeO不稳定，受热能氧化为Fe3O4。

②与酸反应：FeO、Fe2O3都是碱性氧化物，都能与酸反应生成盐和水。

分别写出它们与盐酸反应的离子方程式：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。

1.金属单质A可发生以下反应。

试推断：
(1)A、B、C、D、E分别是(写化学式，B写主要成分)：
A________、B________、C________、D________、
E________。

(2)写出反应③和⑤的离子方程式：
③_____________________________；⑤______________________。

答案(1)Fe Fe2O3Fe3O4Cu H2
(2)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
解析推断题的解题思路：根据物质的物理性质(特别是色、态)和化学性质(相互转化关系、反应条件等)，找出具有特征条件的物质，再由相互转化关系逐步推断。

如本题中结合B、C 的颜色及与CuCl2、稀盐酸反应的性质可推知A为Fe。

二铁的氢氧化物
1.铁的氢氧化物的制备
2.氢氧化铁和氢氧化亚铁都为不溶性碱，由此可推测它们具有的性质是
(1)都能与酸反应生成相应的盐和水，它们分别与盐酸反应的离子方程式是①Fe(OH)3＋3H ＋
===Fe 3＋
＋3H 2O ，②Fe(OH)2＋2H ＋
===Fe 2＋
＋2H 2O 。

(2)不稳定，受热易分解，其化学方程式分别为 ①Fe(OH)3：2Fe(OH)3=====△
Fe 2O 3＋3H 2O ， ②Fe(OH)2：Fe(OH)2=====△
FeO ＋H 2O 。

归纳总结
铁的氢氧化物的性质及制取
(1)氢氧化铁和氢氧化亚铁的物质类别是不溶性碱，其主要化学性质为都能与酸反应生成盐和水，不稳定，受热易分解。

(2)铁的氢氧化物的制取方法是相应盐和碱反应，制取氢氧化亚铁时，常得到红褐色沉淀是因为Fe(OH)2极易被空气中的O 2氧化成Fe(OH)3，所以为了防止NaOH 溶液加入时带入空气，可将吸有NaOH 溶液的长胶头滴管伸入到FeSO 4液面下，再挤出NaOH 溶液。

2.化合物A 、B 组成元素相同，且B 为白色。

C 是一种与B 含有相同价态该金属元素的硫酸盐，向C 中加入适量的
NaOH 溶液，可观察到生成的沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀A ，加热A 可得红棕色粉末D 。

回答下列问题：
(1)写出各物质的化学式：A________、B________、C________、D________。

(2)写出B 转化为A 的化学方程式：_______________________________________。

写出A 受热分解的化学方程式：_____________________________________________。

答案 (1)Fe(OH)3 Fe(OH)2 FeSO 4 Fe 2O 3 (2)4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3=====△
Fe 2O 3＋3H 2O
解析 解答本题的关键是抓住C 与NaOH 溶液反应的特征现象，确定A 是Fe(OH)3，C 是FeSO 4，B 为Fe(OH)2，D 为Fe 2O 3。

3.根据下列实验装置和操作，回答有关问题。

按图中所示装置，用两种不同的操作分别进行实验，观察B 容器中的现象。

(1)先夹紧止水夹a ，再使A 容器中开始反应。

实验中B 容器中观察到的现象是________________________________________________________________________； B 容器中发生反应的离子方程式是___________________________________________。

(2)打开止水夹a ，使A 容器开始反应一段时间后再夹紧止水夹a ，实验中观察到的现象是________________。

B 容器中发生反应的离子方程式是____________________________________________。

答案 (1)容器A 中的溶液进入B 容器中，有白色沉淀生成，沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色 2OH －
＋Fe 2＋
===Fe(OH)2↓；4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3 (2)a 打开时，观察到B 容器中管口有气泡产生，再夹紧a 时，溶液进入B 容器中产生白色沉淀，且长时间不变 2OH －
＋Fe 2＋
===Fe(OH)2↓
解析 此题是一道关于制备Fe(OH)2的创新实验题。

制备Fe(OH)2可有多种不同的方法，但有一共同的特点就是在操作时防止与空气接触，这样才能得到白色的Fe(OH)2沉淀。

本题中当NaOH 中空气未排尽时，NaOH 与FeSO 4反应的产物Fe(OH)2只能短暂存在，但当通入H 2一段时间后，即认为空气已排净，生成的Fe(OH)2能较长时间存在。

三 铁盐和亚铁盐
1.Fe 2＋
和Fe 3＋
的检验
向5 mL FeCl 2溶液中加入KSCN 溶液，现象是溶液无明显变化；向5 mL FeCl 3溶液中加入KSCN
溶液，现象是溶液变为红色。

2.Fe3＋的氧化性
在盛有氯化铁溶液的试管中，先加入KSCN溶液，再加入铁粉，现象是溶液先变红后褪色，反应的离子方程式是Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3,2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；若再向反应后的溶液中加入新制氯水，现象是溶液又变为红色，反应的离子方程式是2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

归纳总结
1.Fe2＋、Fe3＋的检验方法
(1)观察法：浅绿色溶液中含有Fe2＋；棕黄色溶液中含有Fe3＋。

(2)加碱法：若产生的白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色的为Fe2＋；若直接产生红褐色沉淀的为Fe3＋。

(3)加KSCN：无明显现象，再加新制氯水溶液变红色的为Fe2＋；若溶液变红色的为Fe3＋。

2.Fe2＋、Fe3＋、Fe之间的相互转化关系
(1)Fe只具有还原性。

可被弱氧化剂(H＋、S、Fe3＋等)氧化成Fe2＋，被强氧化剂(Cl2等)氧化成Fe3＋。

(2)Fe2＋既有氧化性又有还原性。

可被强氧化剂[Cl2、KMnO4(H＋)等]氧化为Fe3＋；可被还原剂(Al、Zn、CO、C等)还原为Fe。

(3)Fe3＋只具有氧化性，可被还原剂(Fe、Cu等)还原为Fe2＋，被强还原剂(Al、Zn、CO等)还原为Fe。

4.将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应)。

试判断下列情况下，溶液中存在的金属离子和金属单质。

(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有____________________________________；
(2)若氯化铜有剩余，则容器中可能有_____________________________________；
(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有____________，可能有__________。

答案(1)Fe3＋、Cu2＋(2)Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋、Cu
(3)Fe、Cu Fe2＋
解析本题属于物质共存问题。

解答时应首先弄清物质间可能发生的反应，凡相互间能发生反应的物质就不可能大量共存。

本题涉及的反应有
①Fe＋2FeCl3===3FeCl2
②Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2
③Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2
(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有Fe3＋、Cu2＋，因为它们能发生上述①②反应。

(2)若CuCl2有剩余，则容器中不可能有Fe，可能有Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋、Cu。

(3)若FeCl3和CuCl2均有剩余，则容器中不可能有Fe、Cu，可能有Fe2＋。

四铜盐
1.物理性质
硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等铜盐溶于水；铜绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其难溶于水。

2.化学性质
(1)铜的化学性质不活泼，使用铜器皿比较安全。

(2)铜盐属于重金属盐，都有毒，原因是铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性而失去生理活性。

5.下列说法正确的是( )
A.铜的化学性质活泼，不宜用铜制作盛食品的器皿
B.铜的导电能力不如铝
C.由于Cu2＋有氧化性，所以用CuSO4来配制农药
D.因为Cu2＋能使蛋白质变性，所以铜盐溶液有毒
答案 D
解析金属铜的化学性质比较稳定，所以使用铜器皿比较安全；铜属于重金属，铜盐有毒，因Cu2＋会与蛋白质作用，使蛋白质变性。

1.下列关于铁矿石的说法正确的是( )
A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B.铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同
C.磁铁矿粉末溶于盐酸后，加入KSCN溶液，溶液变红色
D.Fe3O4俗称铁红
答案 C
2.证明某溶液中只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是( )
A.先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色
B.只需滴加KSCN溶液
C.先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色
D.滴加酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色
答案 C
3.向200 mL 0.1 mol·L－1的Fe(NO3)2溶液中加入适量的NaOH溶液，使Fe2＋恰好完全沉淀，过滤，小心加热沉淀，直到水分蒸干，再灼烧到质量不再变化，此时固体的质量为( )
A.1.44 g
B.1.6 g
C.2.82 g
D.4.36 g
答案 B
解析在实验过程中发生如下反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，加热、灼烧时又会发生下列变化：Fe(OH)2―→Fe(OH)3―→Fe2O3，根据反应前后铁原子守恒从而可得所得固体的质量为1.6 g。

4.向含有K＋、Mg2＋、Fe2＋和Al3＋的溶液中加入足量Na2O2微热并搅拌后，再加入过量稀盐酸，则溶液中离子的物质的量浓度发生变化的是( )
A.Mg2＋
B.K＋
C.Fe2＋
D.Al3＋
答案 C
解析加入Na2O2发生反应：2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑，FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl,4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，再加入盐酸：Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O，故原溶液中Fe2＋转化为Fe3＋，Fe2＋的浓度减小，Fe3＋的浓度增大；Mg2＋和Al3＋与氢氧化钠分别生成氢氧化镁、氢氧化铝，但再加入盐酸时又发生中和反应而溶解，因此最终是不变化的。

5.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
A.①②③
B.①②④
C.①②③④
D.②③④
答案 B
解析因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。

因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。

①、②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)2处在氢气的保护
中；④中液面加苯阻止了空气进入；③由于空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。

6.完成下列各题：
(1)实验室保存FeCl 2溶液时，常向其中加入少量铁粉原因是_____________________(用离子方程式表示)；
某同学为检验某未知溶液中是否为FeCl 2溶液，采取如下实验方案加以验证：稍取未知试液于试管中――→通Cl 2溶液――→滴KSCN 溶液
溶液呈血红色(证明含有FeCl 2)，你认为此方案________(填“合理”或“
不合理
”)，若不合理，如何改进
___________________________________________。

(2)A 、B 、C 、D 、E 分别是铁或铁的化合物。

其中D 是一种红褐色沉淀。

其相互反应关系如图所示：
根据如图所示变化，按要求回答下列问题： ①写出A 、E 的化学式： A________，E________；
②写出其中几步反应的化学方程式：
C→B：________________________________________________________________________； B→D：________________________________________________________________________； E→A：________________________________________________________________________。

③B 中加入NaOH 溶液，看到的现象是_____________________________________。

答案 (1)2Fe 3＋
＋Fe===3Fe 2＋
不合理 先加KSCN 溶液，无现象，再加入氯水，溶液变成红色，则证明原溶液有Fe 2＋
(2)①Fe Fe 2O 3
②2FeCl 2＋Cl 2===2FeCl 3(合理即可)
FeCl 3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl(合理即可)
Fe 2O 3＋3CO=====高温2Fe ＋3CO 2(或Fe 2O 3＋2Al=====高温
2Fe ＋Al 2O 3) ③出现白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色
解析 (2)解答该题的关键是D ，因为D 为红褐色沉淀，可知D 是Fe(OH)3，则E 是Fe 2O 3，A 是Fe ，B 是FeCl 3，C 是FeCl 2。