高考化学 教材回归详析 3.3 铁及其重要化合物

第三节 铁及其重要化合物
考点梳理
1.了解铁的主要性质及应用。

2.了解铁的重要化合物的主要性质及应用。

一、铁的性质 1.物理性质
银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导电、导热性较好、能被磁铁吸引。

2.化学性质
铁是较活泼的金属，铁原子的最外层电子数为2个，可失去2个或3个电子而显+2价或+3价，但+3价的化合物较稳定。

（1）与非金属反应： 3Fe + 2O 2Fe 3O 4
2Fe + 3C122FeCl 3（铁丝在氯气中燃烧时，生成棕黄色的烟，加水振荡后，溶液显黄色）
Fe + S
FeS 说明 铁跟氯气、硫反应时，分别生成+2价和+3价的铁，说明氧化性：氯气＞硫． （2）与水反应：
①在常温下，在水和空气中的O 2、CO 2等的共同作用下，Fe 易被腐蚀(铁生锈)． ②在高温下，铁能与水蒸气反应生成H 2：3Fe + 4H 2O(g) Fe 3O 4 + 4H 2
（3）与酸反应：
①与非氧化性酸(如稀盐酸、稀H 2SO 4等)的反应．例如： Fe + 2H ＋
＝ Fe 2＋
+ H 2↑
②与氧化性酸。

a.HNO 3(稀)过量时生成Fe 3＋
：Fe ＋4HNO 3(稀)===Fe(NO 3)3＋NO ↑＋2H 2
O 。

b ．铁粉过量时生成Fe
2＋
：3Fe ＋8HNO 3(稀)===3Fe(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2
O
c.铁遇到冷的浓H 2SO 4、浓HNO 3时，产生钝化现象，因此金属铁难溶于冷的浓H 2SO 4或浓HNO 3中． (4)铁与盐溶液的反应
①铁能与比它活动性弱的金属的盐溶液反应，置换出这种金属。

Fe ＋CuSO 4===Cu ＋FeSO 4。

②铁能与FeCl 3溶液反应生成FeCl 2。

离子方程式：2Fe
3＋
＋Fe===3Fe 2＋。

二、铁的重要化合物的主要性质及应用 1.铁的氧化物 化学式 FeO Fe 2O 3 Fe 3O 4 俗称 (铁红) (磁性氧化铁) 化合价 +2 +3 +2、+3 色、态 黑色粉未
红棕色粉未
黑色晶体
水溶性 均不溶于水
和H +
反应
FeO + 2H + = Fe 2+
+ H 2O
Fe 2O 3 + 6H + = 2Fe 3+
+ 3H 2O
Fe 3O 4 + 8H + = 2Fe 3+ + Fe 2+
+ 4H 2O
与CO 的反应 稳定性 在空气中氧化为Fe 3O 4 空气中稳定 在空气中稳定 制备
高温熔融，过量的铁与O 2反应：2Fe+O 2
2FeO
氢氧化铁加热分解 2Fe(OH)3
Fe 2O 3+3H 2O
铁在氧气中燃烧 3Fe + 2O 2
Fe 3O 4
【另】①FeO 与硝酸反应的化学方程式： 3FeO+10HNO 3====3Fe(NO 3)3+NO ↑+5H 2O 。

②FeO 、Fe 2O 3分别与HI 溶液反应的化学方程式： FeO+2HI====FeI 2+H 2O 、Fe 2O 3+6HI====2FeI 2+I 2+3H 2O 。

2.铁的氢氧化物 氢氧化亚铁-Fe(OH)2 氢氧化铁- Fe(OH)3 颜色状态 白色固体 红褐色固体
水溶性 难溶于水
稳定性
不稳定，易被空气中的氧气氧化，颜色变化：较稳定空气中久置会部分失水成铁锈受热易
白色→灰绿色→红褐色
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
分解
与酸反应Fe(OH)
2+2H
+====Fe2++2H
2O
Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O 制取新制FeSO4溶液与NaOH溶液隔绝空气反
应：Fe2+ + 2O H- = Fe(OH)2↓
铁盐与可溶性碱反应
Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓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：白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色
化学方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3
【热点难点】
一、铁的三角转化关系
1. .“铁三角”中的转化关系
2.应用
（1）判断离子共存
①Fe2＋、Fe3＋均水解，与HCO－3、AlO－2、CO2－3等因水解相互促进，在溶液中不能大量共存。

②Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO2－3，Fe2＋与NO－3H＋、ClO－、MnO－4H＋在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。

（2）除杂方法(括号内为杂质)
①Fe2+(Fe3+)：加过量铁粉过滤
②FeC l3(FeCl2)：加氯水或H2O2
③FeCl2(CuCl2)：加过量铁粉过滤
④Fe(Al)、Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加过量强碱溶液过滤
（3）盐溶液的配制与保存
①Fe2＋的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相应的酸，防止Fe2＋水解。

②Fe3＋的盐溶液：加少量相应的酸防止Fe3＋水解。

（4）制备物质
制备无水FeCl3——在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液。

制备Fe(OH)3胶体——向沸水中加入饱和FeCl3溶液并煮沸至有红褐色胶状物出现
为止。

【典例1】某校探究性学习小组用已部分生锈的废铁屑制作印刷电路板的腐蚀剂，并回收铜。

探究过程如下：
请回答下列问题：
(1)步骤①中先加入热的Na2CO3溶液除油污，操作甲的名称是___________。

(2)步骤②中，除发生反应Fe+2HCl====FeCl2+H2↑外，其他可能反应的离子方程式为：
______________________________。

(3)溶液C的颜色是________，溶液D中可能含有的金属阳离子有_________。

(4)可以验证溶液B中是否含有Fe2+的一种试剂是________(填选项序号)。

a.稀硫酸
b.铁
c.硫氰化钾
d.酸性高锰酸钾溶液
(5)操作乙的名称是______，步骤⑤产生金属铜的化学方程式为：
______________________________________________。

【解析】(1)用热的Na2CO3溶液除去废铁屑上的油污后，将两者分离的方法是过滤。

(2)由于铁锈的主要成分是Fe2O3，还发生反应的离子方程式可能有：Fe2O3+6H+====2Fe3++3H2O、
Fe+2Fe3+====3Fe2+。

(3)由B →C 发生的反应为：2FeCl 2+Cl 2====2FeCl 3，FeCl 3溶液呈棕黄色。

向FeCl 3溶液中加入印刷电路铜板，发生的反应为：2FeCl 3+Cu====2FeCl 2+CuCl 2 ，若Cu 不足量，则溶液D 中可能含有的金属阳离子有Fe 2+、Cu 2+、Fe 3+；若Cu 足量，则溶液D 中可能含有的金属阳离子有Fe 2+、Cu 2+，所以溶液D 中可能含有的金属阳离子有Fe 2+、Cu 2+、Fe 3+。

(4)由于Fe 2+具有较强的还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以可用酸性高锰酸钾溶液验证溶液B 中是否含有Fe 2+。

(5)由“D →E+氯气+铜”知，操作乙是电解过程，反应产生金属铜的化学方程式：CuCl 2 Cu+Cl 2↑。

答案：(1)过滤
(2) ++++
+====++====332232Fe O 6H 2Fe 3H O Fe 2Fe 3Fe 、
(3)棕黄色 Fe 2+、Cu 2+、Fe 3+ (4)d (5)电解 CuCl 2 Cu+Cl 2↑
二、Fe 2+
和Fe 3+
的检验 1．溶液颜色 含有Fe 2＋
的溶液显浅绿色 含有Fe
3＋
的溶液显黄色
2．用KSCN 溶液和氯水
相关离子方程式：2Fe
2＋
+ Cl 2 ＝ 2Fe
3＋
+ 2Cl －
Fe
3＋
+ 3SCN －
＝ Fe(SCN)3 （血红色）
3. 用NaOH 溶液或氨水
相关反应方程式：Fe 3＋
＋3OH －
===Fe(OH)3↓(红褐色)
Fe
2＋＋2OH －
===Fe(OH)2
↓
4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3
【提醒】 FeCl 3溶液在与许多试剂反应时会出现特殊现象，可作为鉴别Fe 3＋
的依据。

(1)向FeCl 3溶液中加几滴KSCN 溶液呈红色； (2)FeCl 3与NaOH 溶液反应，生成红褐色沉淀； (3)向FeCl 3溶液中加入过量Fe 粉，溶液变浅绿色； (4)向FeCl 3溶液中加入过量Cu 粉，溶液变蓝绿色； (5)将FeCl 3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中，溶液变蓝色； (6)将饱和FeCl 3溶液滴入沸水中，生成红褐色Fe(OH)3胶体。

【典例2】下列离子的检验方法合理的是( ) A.向某溶液中滴入KSCN 溶液呈红色，说明不含Fe 2+
B.向某溶液中通入Cl 2，然后再加入KSCN 溶液变红色，说明原溶液中含有Fe 2+
C.向某溶液中加入NaOH 溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe 3+
D.向某溶液中加入NaOH 溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe 2+，不含有Mg 2+ 【答案】选C 。

【解析】向某溶液中滴入KSCN 溶液呈红色，说明含Fe 3+，但无法确定是否含Fe 2+；向某溶液中通入Cl 2，然后再加入KSCN 溶液变红色，说明此时含Fe 3+，但Cl 2有氧化性，无法确定原来溶液中是Fe 2+还是Fe 3+；向某溶液中加入NaOH 溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe 3+；向某溶液中加入NaOH 溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中含有Fe 2+，但由于红褐色的掩盖，无法说明是否含有Mg 2+。