高中化學(xué)：鐵及其化合物

高中化學(xué)：鐵及其化合物

1.了解鐵的主要性質(zhì)及應(yīng)用。

2.了解鐵的重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。（中頻）

3.以Fe2+、Fe3+的相互轉(zhuǎn)化為例，理解變價金屬元素的氧化還原反應(yīng)。（高頻）

鐵的存在和主要性質(zhì)

1.鐵的存在和位置

易被磁鐵吸引

銀白色金屬主要價態(tài)+2、+3

地殼中居第四位鐵

Fe—2e-=Fe2+

在第四周期VID族Z

Fe-3e"=Fe3+

2.鐵的化學(xué)性質(zhì)

鐵元素性質(zhì)活潑，有較強的還原性，主要化合價為+2價和+3價。

（1）與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)

①與。2的反應(yīng)

常溫：鐵被腐蝕生成鐵銹，其主要成分為Fe2O3?xH2O。

點燃：3Fe+2O2====Fe3O4。

點燃

②與02的反應(yīng)：2Fe+3C12^=2FeCho

△

③與S的反應(yīng)：Fe+S=^=FeS。

(2)與水的反應(yīng)

常溫下鐵與水不反應(yīng)，在高溫條件下與水蒸氣反應(yīng):

高溫

3Fe+4H2O(g)^^Fe304+4H2。

(3)與酸的反應(yīng)

①與非氧化性酸反應(yīng)的離子方程式：Fe+2H+=Fe2++H2t。

②與氧化性酸

遇冷的濃硫酸或濃硝酸鈍化，與稀硝酸或在加熱條件下與濃硫酸、濃硝酸反

應(yīng)無H2產(chǎn)生。Fe與足量稀HN03反應(yīng)的離子方程式為Fe+4H++NO「=Fe3+

+N0t+2H2O。

(4)與某些鹽溶液的反應(yīng)

①與CuSCXi溶液反應(yīng)的離子方程式：Fe+Ci?1=Cu+Fe2,

②與FeCb溶液反應(yīng)的離子方程式：Fe+2Fe3--3Fe2+。

鐵的重要化合物

1.鐵的氧化物

氧化亞鐵(FeO)氧化鐵(Fe2O3)四氧化三鐵(Fe3O4)

俗名鐵紅磁性氧化鐵

色態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體

鐵元素價態(tài)+2+3+2、+3

說明：

①FeO、Fe2O3>FesCU分別與鹽酸反應(yīng)的離子方程式:

FeO+2H'=Fe2++H2。、

Fe2O3+6H'=2Fe3++3H2O、

FesO4+8H=2Fe3++Fe2++4H2。。

②FeO與硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：

3FeO+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO)+5比0。

2.鐵的氫氧化物

Fe(OH)2Fe(0H)3

色態(tài)自色固體紅褐色固體

與H+Fe(OH)2+2H'=Fe2++2H2OFe(OH)3+3H'=Fe3'+3H2O

反應(yīng)

二者在空氣中，F(xiàn)e(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3,現(xiàn)象是白色

的關(guān)絮狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色,反應(yīng)方程式為4Fe(OH)2+

系O2+2H2O=4Fe(OH)3

說明：Fe(0H)2、Fe(0H)3的制備可利用相應(yīng)亞鐵鹽、鐵鹽與堿液反應(yīng)。

3.亞鐵鹽與鐵鹽

(1)亞鐵鹽

含有Fe2+的溶液呈淺綠色,Fe2+既有氧化性,又有還原性,Fe?+與Zn、Ch

反應(yīng)的離子方程式分別為：Zn+Fe2=Zn2++Fe＞反e2-+C12=2Fe3++2C「。

(2)鐵鹽

①氧化性

含有Fe3+的溶液呈棕黃色,Fe3+具有氧化性，F(xiàn)e3+與Fe、Cu反應(yīng)的離子方

程式分別為：2Fe3++Fe=3Fe2—、2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。

②特性

含有Fe3’的鹽溶液遇到KSCN溶液時變成紅色。

1.易誤診斷(正確的打“，錯誤的打“X”)。

(1)鐵元素性質(zhì)活潑，自然界中的鐵幾乎都是以化合態(tài)形式存在，只有在隕

石中有游離態(tài)的鐵元素()

(2)過量的鐵與氯氣反應(yīng)，不會生成FeCb,因為鐵還原三價鐵必須在水溶液

中進行()

(3)鐵能被磁鐵吸引，則任何金屬都能被磁鐵吸引()

(4)過量的鐵粉與稀硝酸溶液反應(yīng)的離子方程式為

+3+

Fe+4H4-NO3=Fe+NOt+2H2O()

(5)將NaOH溶液滴入FeSO4溶液中，可以看到穩(wěn)定的白色沉淀()

(6)FeCb溶液保存時加Fe粉的目的是防止Fe?*被還原()

(7)FeCL溶液中加入KSCN溶液不變紅，加入氯水后溶液變紅色()

(8)FeCh溶液中加入KSCN溶液變紅，再加入足量Fe,紅色消失()

【答案】⑴J(2)V(3)X(4)X(5)X(6)X(7)V(8)V

2.下列物質(zhì)反應(yīng)后一定有+3價鐵生成的是o(填序號)

①過量的Fe與Cb加熱時發(fā)生反應(yīng)②Fe與過量稀H2s04反應(yīng)后，再向其

中加KNCh③Fe與過量的S加熱時發(fā)生反應(yīng)④Fe(NO3)2溶液中加少量鹽酸

⑤Fe和Fe2O3的混合物溶于鹽酸中

【答案】①②④

3.將Fe3O4投入過量的鹽酸中，所得溶液中含的金屬陽離子有，

向該溶液中投入足量的Fe粉，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

【答案】Fe2>Fe3Fe+2Fe3"=3Fe2+、Fe+2H==Fe2+H2t

色)占燃

Fe->Fe3O4的2個反應(yīng)：3Fe+2O2=Fe3()4

高溫

3Fe+4H2O(g)=^Fe3O4+4H2

鐵的3種氧化物，2種氫氧化物，2種離子的顏色：FeO與Fe3O4

均為黑色，F(xiàn)e2O3為紅棕色；Fe(0H)2為白色，F(xiàn)e(0H)3為紅褐色；Fe?+為淺綠色,

F/+為棕黃色。

鐵的3種價態(tài)轉(zhuǎn)化

2個特殊現(xiàn)象：①Fe(0H)2fFe(0H)3是白色一灰綠色一紅褐色;

②Fe3+遇SCN-,溶液變紅色。

“鐵三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用

1.“鐵三角”中的轉(zhuǎn)化關(guān)系

(1)除雜:

主要物質(zhì)雜質(zhì)除雜方法

Fe2+Fe3+加過量鐵屑后過濾

FeChFeCh加氯水或H2O2

Fe2+Cu2+加過量鐵屑后過濾

FeAl加過量強堿溶液后過濾

Fe?O3AI2O3、SiO?加過量強堿溶液后過濾

(2)判斷離子共存：

不共存

Fe2----------N03(H+)>CIO,MnOi(H+)o

不共存

Fe-3^S2,廣、SOFo

上不共存

Fe2\Fe3-----------HCO,、COr等水解相互促進的離子

(3)鹽溶液的配制與保存：

加少量鐵粉，防止Fr+被氧化;加少

Fe2+的鹽溶液

量相應(yīng)的酸，防止Fe2+水解.

Fe3+的鹽溶液加少量相應(yīng)的酸防止Fe3+水解。

(l)Fe2+具有較強的還原性，F(xiàn)e3+水解能力強，實際上pH〉4時，F(xiàn)e3+幾乎完

全生成Fe(0H)3沉淀。

(2)欲除去某溶液中含有的Fe2+雜質(zhì)時，一般先向溶液中加入氧化劑(如

H2O2),使Fe2+被氧化為Fe3+,然后加入溶于酸的難溶物調(diào)節(jié)pH,使Fe?+轉(zhuǎn)化

為Fe(0H)3沉淀除去。

(2013?北京高考，節(jié)選)用含有AI2O3、SiCh和少量FeOxFezCh的鋁灰制備

Ah(SO4)3?I8H2O,工藝流程如下(部分操作和條件略)：

I.向鋁灰中加入過量稀H2s。4,過濾；

II.向濾液中加入過量KMnCU溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH約為3；

III.加熱，產(chǎn)生大量棕色沉淀，靜置，上層溶液呈紫紅色；

IV.加入MnSCU至紫紅色消失，過濾；

V.濃縮、結(jié)晶、分離，得到產(chǎn)品。

(1)H2s04溶解AhO3的離子方程式是

__________________________________________________________________________________________________O

(2)將MnO3氧化Fe2▼的離子方程式補充完整：

|T|MnO4+||Fe2++||=|T|Mn2++

』++□

(3)已知：

生成氫氧化物沉淀的pH

A1(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3

開始沉淀時3.46.31.5

完全沉淀時4.78.32.8

注：金屬離子的起始濃度為0.1moll-

根據(jù)表中數(shù)據(jù)解釋步驟H的目的

【解析】(1)本小題考查常見的離子反應(yīng)。(2)利用得失電子守恒，1個MnOI

反應(yīng)轉(zhuǎn)移5個電子，可知Fe2+、Fe3+的化學(xué)計量數(shù)為5,再結(jié)合電荷守恒，可知

缺項為H+和H20,最后利用原子守恒配平。(3)由數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)e3+沉淀完全時，

pH=2.8,由題干“調(diào)節(jié)溶液的pH約為3”可知，此時得到的沉淀為Fe(0H)3,

而Fe2+、AW共存于濾液中。因此，可知步驟II是用KMnCh將Fe2+氧化為Fe3+,

使Fe3+全部轉(zhuǎn)化為Fe（0H）3沉淀，從而除去鐵元素。

+3++

【答案】（1）AI2O3+6H=2A1+3H2O（2）58H54H2O（3）pH

約為3時，F(xiàn)e2+和AF+不能形成沉淀，將Fe2+氧化為Fe3+,可使鐵完全沉淀

考向1鐵及其化合物的主要性質(zhì)

1.（2012.高考組合題）下列敘述正確的是（）

A.（山東高考）Fe與稀HNO3,稀H2sCU反應(yīng)均有氣泡產(chǎn)生，說明Fe與兩種

酸均發(fā)生置換反應(yīng)

B.（天津高考）Fe在足量Ch中燃燒生成FeCh和FeCh

C.（廣東高考）Fe3+有氧化性可以解釋FeC13溶液可用于回收廢舊電路板中的

銅

HC1（aq）△

D.（江蘇高考）Fe2O3——>FeCb（叫）——?無水FeCh在給定的條件下能

實現(xiàn)轉(zhuǎn)化

【解析】A項，F(xiàn)e與稀HNO3反應(yīng)不是置換反應(yīng)；B項，反應(yīng)只生成FeCh;

△

D項，F(xiàn)eCh（aq）——?無水FeCb,不能轉(zhuǎn)化。

【答案】C

考向2Fe3\Fe2\Cu、Fe的共存問題分析

2.FeCh、CuCh的混合溶液中加入鐵粉，充分反應(yīng)后仍有固體存在，則下

列判斷不正確的是（）

A.加入KSCN溶液一定不變紅色

B.溶液中一定含F(xiàn)e2+

C.溶液中一定含Cu2+

D.剩余固體中一定含銅

【解析】氧化性Fe3+>C#+,加入Fe先還原Fe3+,然后再還原C/+。

【答案】C

考向3鐵及其化合物的有關(guān)計算

3.將1.12g鐵粉加入25mL2moiI」的氯化鐵溶液中，充分反應(yīng)后，其結(jié)

果是（）

A.鐵粉有剩余，溶液呈淺綠色，C「基本保持不變

B.往溶液中滴入無色KSCN溶液，溶液變紅色

C.Fe2+和Fe3+物質(zhì)的量之比為5：1

D.氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2：5

【解析】n(Fe)=0.02mol,/i(Fe3+)=2mol/LX0.025L=0.05mol;根據(jù)Fe

+2Fe''=3Fe”可知Fe，'剩余0.01mol,生成Fe2,為0.06moL

【答案】B

Fe2+xFe3+的檢驗方法

鑒別方法Fe2+Fe3

直接觀色淺綠色棕黃色

利用顯色與KSCN溶

無現(xiàn)象顯紅色

反應(yīng)液

Cu溶解,溶液變?yōu)樗{綠

與銅片無現(xiàn)象

利用Fe3+色

的氧化性與KL淀粉溶

無現(xiàn)象溶液變藍

液

與澳水濱水褪色無現(xiàn)象

利用Fe2+

與酸性

的還原性紫色褪去無現(xiàn)象

KMnCU溶液

Fe3++3OH

Fe2++2OH-=Fe(OH)21

利用加堿生成沉淀反應(yīng)=Fe(0H)31紅褐色

白色->灰綠色->紅褐色

沉淀

(2012.山東高考節(jié)選)工業(yè)上由黃銅礦(主要成分CuFeS2)冶煉銅的主要流

程如下：

石英砂石英砂

!|「氣體A

黃銅礦超域冰銅(mCu2srFeS)巡駕卜泡銅(CinO、銅蟠蟹精銅

人AL熔渣B'

空氣空氣

（1）氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的吸收。

a.濃H2so4b.稀HNO3

c.NaOH溶液d.氨水

（2）用稀H2s04浸泡熔渣B,取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈紅色，

說明溶液中存在________（填離子符號），檢驗溶液中還存在Fe2+的方法是

（注明試劑、現(xiàn)象）。

【解析】（1）冰銅（〃zCu2S?〃FeS）加入石英砂并通入空氣焙燒生成泡銅

（CU2。、Cu）、熔渣和SO2氣體（A）。SO2是一種酸性氧化物，可用NaOH溶液或

氨水吸收。（2）溶液中滴加KSCN溶液呈紅色，說明含有Fe3+?？衫肍e?+的還

原性來檢驗溶液中其是否存在，加入酸性KMnCM溶液，KMnO4溶液褪色，說明

2+

還存在FeO

【答案】（l）cd（2）Fe3+取少量溶液，滴加KMnCU溶液，KMnO4褪色

（1）檢驗Fe2+時不能先加氯水后加KSCN溶液；當溶液的濃度較稀時，利用

觀察法或加NaOH溶液的方法都不宜檢驗Fe2+和Fe?+的存在。

（2）檢驗Fe2+和Fe3+混合溶液時，要分兩次分別檢驗Fe?+和Fe3+,檢驗Fe?+

時要選擇酸性高鎰酸鉀溶液，檢驗Fe3+時最好選擇KSCN溶液。

考向1鐵與其他金屬離子的檢驗

4.（2014.成都模擬）某溶液中可能存在Mg2+、Fe2+、Fe3+,加入NaOH溶液,

開始時有白色絮狀沉淀生成，白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，下列

結(jié)論正確的是（）

A.一定有Fe?+,一定沒有Fe3+、Mg2*

B.一定有Fe-3，一定沒有Fe?+、Mg2+

C.一定有Fe3+,可能有Fe2+,一定沒有Mg?+

D.一定有Fe2+,可能有Mg2+,一定沒有Fe3+

【解析】開始時有白色絮狀沉淀生成，白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變

成紅褐色，說明含F(xiàn)e2+不含F(xiàn)e3+,可能含Mg?+。

【答案】D

考向2鐵離子、亞鐵離子的檢驗順序

5.要證明某溶液中不含F(xiàn)e3+,而可能含有Fe2+,進行如下實驗操作的最佳

順序為（）

①加入足量氯水②加入足量KMnO4（H+）溶液③加入少量KSCN溶液

A.①③B.③②

C.③①D.①②③

【解析】先用KSCN溶液排除Fe3+,再加氧化劑，過量KMnO"H+）為紫

紅色，現(xiàn)象不明顯。

【答案】C

Fe?+和Fe3+的轉(zhuǎn)化

高考母題

（2013.江蘇高考節(jié)選）已知

金屬離子開始沉淀的pH沉淀完全的pH

Fe3+1.13.2

Al3+3.05.0

Fe2+5.88.8

從硫鐵礦燒渣（成分為FezCh、AI2O3、SiCh）出發(fā)，補充完整由燒渣制備FeSO4

溶液的步驟：向一定量燒渣中加入足量的稀H2s04充分反應(yīng)，

_______________________________________________________，得