第三节
明考纲要求 1.了解铁的主要性质及应用。 铁及其化合物
理主干脉络 2.了解铁的重要化合物的主要性质及应用。
1．铁的物理性质
纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。
2．铁的化学性质
铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。
铁的性质及应用
(1)与非金属单质的反应： ①与O2的反应：
常温下：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。 点燃
点燃时：3Fe＋2O2===== Fe3O4。
点燃②与Cl2的反应：2Fe＋3Cl2===== 2FeCl3。 △③与S的反应：Fe＋S===== FeS。
1
(2)与水的反应：
高温
常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)===== Fe3O4＋4H2。 (3)与酸的反应：
①与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe＋2H===Fe＋H2↑。 ②与氧化性酸：
遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应无H2产生。
(4)与某些盐溶液的反应：
①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu===Fe＋Cu。 ②与FeCl3溶液反应的离子方程式：2Fe＋Fe===3Fe。
1.判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2013·新课标全国卷Ⅱ)浓盐酸与铁屑反应的离子方程式：2Fe＋6H===2Fe＋3H2↑。( )
(2)(2011·重庆高考)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。( )
(3)(2012·山东高考)Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应。( )
(4)(2012·天津高考)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。( )
(5)(2012·重庆高考)铁与硫混合共热生成FeS2。( ) (6)铁与CuSO4溶液反应，能置换出铜。( ) 答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
2．日常生活中的铁制品为什么易生锈？铁锈的主要成分是什么？
提示：日常生活中的铁制品不纯、常含有碳等杂质。铁制品在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀而生锈。铁锈的主要成分是Fe2O3。
3．铁的化学性质活泼，为什么可以用铁罐贮存和运输浓硫酸和浓硝酸？ 提示：常温下，铁遇浓H2SO4、浓硝酸发生“钝化”。
4．能否通过化合反应的方法制得FeCl3、FeCl2、Fe(OH)3？若能，写出反应的化学方程式。
△提示：能；2Fe＋3Cl2===== 2FeCl3,2FeCl3＋Fe===3FeCl2,4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
铁反应后元素价态的判断方法
(1)铁与弱氧化剂(如：S、I2、H、Fe、Cu)等反应所得产物为Fe，铁元素的价态
2
＋
3＋
2＋
2＋
＋
3＋
3＋
2＋
2＋
2＋
＋
2＋
△
为＋2价，如：Fe＋I2===== FeI2。
(2)铁与强氧化剂(如：Cl2、Br2、浓H2SO4、硝酸等)反应所得产物为Fe，铁元素的价态为＋3价。如2Fe＋3Br2===2FeBr3。
(3)铁在纯氧中燃烧得到的产物为Fe3O4，铁元素的价态为＋2、＋3价。 (4)铁与稀硝酸反应产物的判断： ①当HNO3过量时：
反应原理：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O， 铁元素的存在形式为Fe，铁元素的价态为＋3价。 ②当Fe过量时：
反应原理：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O， 铁元素的存在形式为Fe，铁元素的价态为＋2价。 1n③当<4n3
<时： 8
2＋
3＋
2＋3＋
3＋
3
铁元素的存在形式为Fe和Fe，铁元素的价态为＋2、＋3价。
1.下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是________。 ①过量的Fe与Cl2加热时发生反应
②Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加KNO3 ③Fe与过量的S加热时发生反应
④Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸 ⑤Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中 2．在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。
①Fe ②Fe ③Fe、Fe ④Fe、Fe (1)AB段铁元素以________形式存在。 (2)BC段铁元素以________形式存在。 (3)CD段铁元素以________形式存在。 [答案专区]
1.解析：Fe与Cl2反应只生成FeCl3；Fe与S过量稀H2SO42＋H、NO
反应只生成FeS；Fe――→Fe――→
＋
－
3＋
2＋
＋
－
3
3＋
2＋
2＋
2＋
3＋
2＋
2.解析：向稀硝酸中加入铁粉，开始时稀硝酸过量应生成Fe，故AB段铁元素以Fe形式存在。随着铁粉的增加，溶液中的Fe与Fe反应生成Fe。故最终全部转化成Fe，
2＋
2＋3＋
3＋
3＋
H、NO33＋
Fe；Fe――→Fe；Fe2O3溶于盐酸生成Fe，当混合物中Fe不足时，溶液中仍有Fe
3＋
3
3
＋
，当Fe足量时，溶液中无Fe。
3＋
而CD段铁元素以Fe形式存在。 答案：(1)① (2)④ (3)③
2＋
答案：①②④
铁的氧化物与氢氧化物
1．铁的氧化物 化学式 俗名 颜色状态 溶解性 铁的化合价 与H反应的离子方程式 2.铁的氢氧化物 化学式 色态 Fe(OH)2 白色固体 ＋2＋＋＋FeO 黑色粉末 难溶于水 ＋2 FeO＋2H===Fe＋H2O ＋2＋Fe2O3 铁红 红棕色粉末 难溶于水 ＋3 Fe2O3＋6H===2Fe＋3H2O ＋3＋Fe3O4 磁性氧化铁 黑色晶体(有磁性) 难溶于水 ＋2、＋3 Fe3O4＋8H===Fe＋2Fe＋4H2O 3＋＋2＋Fe(OH)3 红褐色固体 Fe(OH)3＋3H=== Fe＋3H2O △2Fe(OH)3===== Fe2O3＋3H2O 可溶性铁盐与碱反应： Fe＋3OH===Fe(OH)3↓ 3＋－3＋与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H===Fe＋2H2O 受热分解 可溶性亚铁盐与碱反应： Fe＋2OH===Fe(OH)2↓ 2＋－制法 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
1．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2013·大纲全国卷)磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为：3Fe＋4H＋NO3
2＋
＋
－
4
3＋
===3Fe＋NO↑＋3H2O。( )
(2)氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为：Fe(OH)3＋3H===Fe＋3H2O。( ) (3)Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制取Fe(OH)3。( ) (4)Fe(OH)2在空气中加热，可得到FeO。( )
(5)向硫酸亚铁溶液中滴加NaOH溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁。( ) (6)Fe2O3是红棕色粉末，俗称铁红，常用作红色油漆和涂料。( ) 答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ 2．将下列物质的颜色和用途或性质用短线连接起来。 ①Fe2O3 a．红褐色 A．具有较强的还原性 ②Fe(OH)2 最终变成红褐色 ③Fe(OH)3 ④Fe ⑤Fe
3＋2＋
＋3＋
b．红棕色 B．易被氧化成灰绿色
c．白色 C．红色油漆、涂料
d．棕黄色 e．浅绿色
D．受热分解成红棕色粉末 E．具有较强的氧化性
答案：①－b－C；②－c－B；③－a－D；④－e－A；⑤－d－E
3．某铁的氧化物溶于盐酸中，然后滴加KSCN溶液显红色，该铁的氧化物一定 是Fe2O3
吗？
提示：不一定，若为Fe3O4，同样会产生上述现象。
4．铁屑溶于过量稀硫酸，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，你能否确定上述沉淀和残渣的成分吗？
提示：沉淀的成分是Fe(OH)2，残渣的成分是Fe2O3。
制备Fe(OH)2常用的三种方法
由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。
1．制备原理：Fe＋2OH===Fe(OH)2↓。
2．成功关键：(1)溶液中不含Fe和O2等氧化性物质。(2)制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。
3．常用方法： 方法一：有机覆盖层法
将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。
5
3＋
2＋
－
方法二：还原性气体保护法
用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀。如图2所示。
方法三：电解法
用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯或煤油，如图3所示。
图3
1.下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。
2．用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________。 (2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_________________________________
3＋
6
________________________________________________________________________。 [答案专区]
1.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原理相同，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；③的原理为铁作阳极产生Fe，与电解水产生的OH结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。 答案：①②③⑤
1．亚铁盐
含有Fe的溶液呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性。
(1)氧化性：Fe与Zn反应的离子方程式：Zn＋Fe===Fe＋Zn； (2)还原性：Fe与Cl2反应的离子方程式：2Fe＋Cl2===2Fe＋2Cl。 2．铁盐 (1)氧化性：
含Fe的溶液呈黄色，Fe具有较强的氧化性。
①Fe与Cu反应的离子方程式：2Fe＋Cu===Cu＋2Fe。 ②Fe与I反应的离子方程式：2Fe＋2I===2Fe＋I2。 (2)特性：
含有Fe的盐溶液遇KSCN溶液变成红色。 3．Fe与Fe的转化 Fe
＋
2＋
2＋
3＋
3＋3＋
－
3＋
－
2＋
3＋
3＋
2＋
2＋
3＋
3＋
2＋
2＋
3＋
－
2＋
2＋
2＋
2＋
－
2＋
2.解析：(1)Fe易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe易被空气中的O2氧化，要加Fe粉防止Fe被氧化。 (2)气体的溶解度随温度升高而降低，所以煮沸后的水中溶解的O2较少。
答案：(1)稀硫酸、铁屑 (2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
2＋
2＋
2＋
Fe、Fe的相互转化及检验 2＋3＋强氧化剂，如①酸性条件下H2O2、②稀HNO3
还原剂，如③Fe、④H2S
Fe
3
7
上述转化关系中标号反应的离子方程式为： ①2Fe＋H2O2＋2H===2Fe＋2H2O； ②3Fe＋NO3＋4H===3Fe＋NO↑＋2H2O； ③2Fe＋Fe===3Fe；
④2Fe＋H2S===2Fe＋S↓＋2H。
1.判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2013·江苏高考)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe( )
(2)(2012·广东高考)Fe有氧化性，所以FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜( )
(3)(2011·安徽高考)过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液，溶液呈血红色，说明稀HNO3将Fe氧化为Fe( )
(4)(2011·江苏高考)FeCl3溶液与Cu的反应：Fe＋Cu===Cu＋Fe( ) (5)(2010·上海高考)硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的H2O2：Fe＋2H＋H2O2===Fe＋2H2O( )
(6)(2012·江苏高考)下列物质的转化在给定条件下能实现：Fe2O3
△FeCl3(aq)―― →无水FeCl3( )
答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× 2．实验室配制和保存FeSO4溶液时，应采取哪些措施？
提示：向FeSO4溶液中加入少量铁粉，防止Fe被氧化成Fe，加入少量稀H2SO4，防止Fe水解。
3．仅用一种试剂，能区别FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3四种溶液吗？
提示：可以，选用NaOH溶液。加入NaOH溶液后，有红褐色沉淀生成的是FeCl3溶液；先出现白色沉淀，后迅速变为灰绿，最终变成红褐色的是FeCl2溶液；先出现白色沉淀，后沉淀随NaOH溶液的加入而又溶解是AlCl3溶液，只出现白色沉淀的是MgCl2溶液。
4．如何分离溶液中的Fe和Al。 提示：分离实验操作图示为：
3＋
3＋
2＋
2＋
3＋
2＋
＋
3＋
3＋
2＋
2＋
3＋
3＋
2＋
3＋
2＋
＋
3＋
2＋
2＋
－
＋
3＋
2＋
＋
3＋
―― →
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一、利用“铁三角”转化关系的解题策略 1．“铁三角”转化关系
2．应用 (1)除杂方法：
主要物质 杂质 除杂方法 Fe2＋ Fe3＋ 加过量铁粉后过滤 FeCl3 FeCl2 加氯水或H2O2 Fe2＋ Cu2＋ 加过量铁粉后过滤 Fe Al 加过量强碱(如NaOH)溶液后过滤 Fe2O3 Al2O3、SiO2 加过量强碱(如NaOH)溶液后过滤
(2)判断离子共存的方法： Fe2＋
不共存
NO－＋－－＋
3(H)、ClO、MnO4(H)。 Fe
3＋
不共存
S2－、I－、SO2－
3。 Fe2＋
、Fe
3＋
不共存
HCO－CO2－
3、3等水解相互促进的离子 (3)盐溶液的配制与保存方法：
?加少量铁粉，防止Fe2＋
?
被氧化；?加少量相应的酸，防止Fe2＋水解。
加少量相应的酸防止Fe3＋
水解。
(4)物质的制备方法：
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在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液。
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。
二、Fe、Fe的检验方法 1．Fe的检验
方法一：取出少量被检验的溶液，滴加KSCN溶液，无现象，再滴加氯水，若变成红色溶液，说明有Fe存在(鉴别时不能先滴加氯水)。
2Fe＋Cl2===2Fe＋2Cl， Fe＋3SCN
3＋
－
3
2＋
3＋
－
2＋
2＋3＋
2＋
(红色)；
方法二：取出少量被检验的溶液，加入NaOH溶液，产生白色絮状沉淀，白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe存在。
Fe＋2OH===Fe(OH)2， 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 2．Fe的检验
方法一：取出少量被检验的溶液，滴加KSCN溶液，溶液变红色，证明有Fe存在。 方法二：取出少量被检验的溶液，加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀，证明有Fe存在。 3．含Fe、Fe的混合溶液中Fe、Fe的检验 (1)Fe的检验：
滴加KSCN溶液3＋①混合溶液―――――――→溶液变红色，说明含有Fe 淀粉-KI试纸3＋②混合溶液―――――――→试纸变蓝色，说明含有Fe (2)Fe的检验：
滴加酸性2＋①混合溶液――――→KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe KMnO4滴加溴水2＋ ②混合溶液――――→溴水褪色，说明含有Fe
1.下列试剂中，不能使Fe转化为Fe的是( ) ①氯气 ②NaCl溶液 ③KMnO4溶液 ④稀硝酸 ⑤盐酸 ⑥NaNO3溶液
A．①②③ B．①③④ C．②④⑤
D．②⑤⑥
2＋
3＋
2＋3＋
2＋
3＋
3＋
2＋
3＋3＋
3＋2＋
－
2＋
2．(2012·海南高考节选)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；
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