铁及其化合物(知识点归纳总结+典例导析)

1、【学习目标】铁及其化合物1、铁的性质；2、铁的重要化合物及其相互转化。【要点梳理】要点一、铁铁的原子结构示意图如下：1. 物理性质常温下，纯铁是银白色具有金属光泽的金属（纯铁的抗蚀力相当强），易导电、导热，有延展性。铁的熔沸点都很高：熔点是 1535，沸点是 2750。铁能被磁体吸引，在磁场的作用下，自身也能产生磁性。2. 化学性质当跟弱氧化剂反应时：Fe-2eFe2+； 当跟强氧化剂反应时：Fe-3eFe3+。3Fe+2O22Fe+3Cl2Fe3O42FeCl ， 2Fe+3Br 2FeBr323Fe+I FeI ， Fe+S22FeS铁与非金属的反应：铁和某些盐（如 CuSO ）溶液的反应

2、：4Fe+Cu2+Fe2+Cu铁与酸的反应：与非氧化性酸：Fe+2H+Fe2+H2铁与水蒸汽的反应：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H （注意产物是 Fe O ）234注意：该实验所用铁粉为还原铁粉（即刚用还原的方法得到的铁粉）。实验中收集气体，并通过爆鸣实验来验证氢气的产生。要点二、铁的化合物1. 铁的氧化物（1） FeO 不稳定，在空气里受热，就迅速被氧化成Fe3O4。（2） Fe2O3 常用作红色油漆和涂料，赤铁矿（主要成分是Fe2O3）是炼铁的原料。性质还原性稳定性4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)32Fe(OH)3Fe2O 3H2O（受热分解）3制法原理现象

3、Fe2+ +2OH- Fe(OH)2白色絮状沉淀Fe3+ +3OH- Fe(OH)3红褐色沉淀（3） Fe 的常见化合价只有+2 价和+3 价，Fe3O4 可以看成由 FeO 和 Fe2O3 按物质的量之比 11 组合而成的复杂氧化物，通常也可写成 FeOFe2O3 的形式。FeO、Fe2O3 属于碱性氧化物，Fe3O4 不属于碱性氧化物。 2铁的氢氧化物名称氢氧化亚铁氢氧化铁化学式分类Fe(OH)2碱Fe(OH)3碱色态白色固体红褐色固体水溶性不溶于水不溶于水与酸反应Fe(OH)2+2H+ Fe2+ + 2H2OFe(OH)3+3H+Fe3+3H2O要点诠释：Fe(OH)2 的制备要点：硫酸

4、亚铁要现配（配制时，蒸馏水要煮沸，以减少蒸馏水中溶解的氧，防止亚铁离子被氧化）。制取Fe(OH)2 时，要将吸有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CCl ），以防止空气与 Fe(OH) 接触发生反应。423. 铁盐和亚铁盐：颜色铁盐（Fe3+）黄色亚铁盐（Fe2+）淡绿色与碱反应Fe3+3OHFe（OH）3Fe2+2OHFe（OH） 2氧化性、还原性氧化性2Fe3+Fe3Fe2+氧化性：Fe2+ZnZn2+Fe 还原性：2Fe2+Cl22Fe3+2Cl要点三、Fe2+、Fe3+、Fe 的相互转变“铁三角”1. Fe 只具有还原性，可以被氧化剂氧化成Fe2+

5、、Fe3+。（1） Fe 能被 S、Fe3+、Cu2+、H+等较弱氧化剂氧化为Fe2+，如 Fe+SFeS，Fe+2Fe3+3Fe2+。（2） Fe 能被Cl 、Br 、HNO 、浓H SO 等强氧化剂氧化为Fe3+，如 2Fe+3Cl点燃2FeCl 。22324232. Fe2+既具有还原性又具有氧化性，可以被氧化为Fe3+，也可以被还原为Fe。（1） 当Fe2+遇到强氧化剂O、Cl 、HNO 、KMnO 等时，被氧化为Fe3+，如 2Fe2+Cl2Fe3+2Cl。22342（2） 当Fe2+遇到 C、Al、Zn、CO 等还原剂时，可以被还原为Fe，2如 Fe2+ZnZn2+Fe，FeO+C

6、OFe+CO 。3. Fe3+具有较强氧化性，可被还原为Fe2+或 Fe。如 Fe2O3+3CO2Fe+3CO ，Fe2O3+2Al22Fe+Al2O 。3（1） Fe3+被 C、CO、活泼的金属（钾、钠、钙除外）还原为Fe，（2） Fe3+被 KI、H2S、Fe、Cu、SO2 等还原为Fe2+，如 2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+。要点诠释：不同价态的铁及铁的化合物在相互转化时，要注意所用氧化剂和还原剂的强弱不同。利用以上转化关系，可总结出铁及不同价态的铁的化合物的性质、用途、试剂保存、溶液配制、除 杂等。如Fe2+的溶液中含有Fe3+，可加入 Fe 粉以除去Fe3+等。要点四、Fe2+、F

7、e3+的鉴别鉴别方法观察法加碱（NaOH）法Fe2+浅绿色现象：白色沉淀 迅速 灰绿色 最终红褐色沉淀Fe3+黄色现象：红褐色沉淀反应：Fe3+3OHFe(OH)3（红褐色）反应：Fe2+2OHFe(OH) （白色）加盐（SCN）法24Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3（红褐色）现象：加入 KSCN 溶液无明显现象，再滴入氯水变成红色溶液现象：加入 KSCN 溶液，溶液变为红色反应：Fe3+3SCNFe(SCN) （红色）3反应：2Fe2+Cl 2Fe3+2Cl2Fe3+3SCNFe(SCN) （红色）3【典型例题】类型一：金属与水（水蒸气）反应的实验探究例 1如下图所示，在玻璃管

8、中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热并通入水蒸气，用试管收集产生的经干燥的气体，并靠近火焰点火。（1） 所观察到的现象是 ，有关反应的化学方程式是 。（2） 干燥管内可装入的试剂是 ，其作用是 。干燥管还可用 （填装置名称）代替。（3） 玻璃管中石棉绒的作用是 。实验开始时应先点燃 ，实验结束时，应先熄灭 。【答案】（1）红热的铁与水蒸气反应，放出气体，这种气体靠近火焰点火时，能燃烧或发出爆鸣声3Fe+4H2O (g)Fe3O4+4H22（2） 碱石灰（或无水 CaCl 、硅胶等）吸收水蒸气，干燥氢气U 形管（3） 铁粉的载体，增大铁粉与水蒸气的接触面积酒精灯酒精喷灯【解析】常温下 Fe 不与

9、 H2O 发生反应，但在高温下，Fe 与 H2O (g)反应生成 Fe3O4 和 H。因铁粉和Fe O234均为黑色，因此实验过程中固体颜色无明显变化，但产物H2 可用点燃的方法验证。石棉绒成分为硅酸盐，它耐高温且性质稳定，是铁粉的载体。举一反三：【变式 1】有人设计了如右图所示的实验装置，目的是做钠与水反应的实验并验证：钠的物理性质；钠与水反应的产物是什么。（1） 当进行适当操作时还需要的仪器有 。（2） 如何进行操作？ 。（3） 实验现象是 。【答案】（1）小试管和酒精灯 （2）将大头针向上提，使钠块落入水中，将小试管扣在导管上收集反应产生的气体，用拇指堵住小试管口移近酒精灯，松开拇指点燃

10、小试 管中的气体 （3）钠浮在水面上很快熔化成闪亮的小球，并逐渐消失，水溶液由无色变成红色，点燃小试管中的气体时，有尖锐的爆鸣声类型二：铁的氧化物、氢氧化物的性质例 2有 0.4 g 铁的氧化物，用足量的 CO 在高温下将其还原，把生成的CO2 全部通入足量的澄清石灰水中，得到 0.75 g 固体沉淀物。这种铁的氧化物的化学式为（）AFeOBFe2O3CFe3O4DFe4O5【答案】B3高温【解析】可设这种铁的氧化物的化学式为FexOy ，则发生的反应为FexOy+yCOxFe+yCO2 ，232xyCa(OH)2+CO CaCO +H O。从而得到 Fe O与 CaCO的关系式为：FexOy

11、yCaCO3 56x+16y100y0.4 g0.75 g56x +16 y = 100 y0.4g0.75g解得：xy23。3所以，这种铁的氧化物的化学式为 Fe2O 。【总结升华】（1）Fe3O4 是一种纯净物，而不是由FeO 和 Fe2O3 组成的混合物。其组成也可用盐的形式表示为 Fe(FeO ) 。2 2（2）铁的氧化物都能与铝粉混合发生铝热反应，其通式可以表示为：2yAl+3Fe O高温yAl O+3xFexy23此反应可应用于野外焊接钢轨，在定向爆破中熔断钢筋。举一反三：【变式 1】对于金属的氢氧化物，下列说法正确的是（） A全部由金属氧化物溶于水制得 B可以用化合反应、复分解反

12、应制得CFe(OH) 、Fe(OH) 、Al(OH) 都不溶于过量的强碱233D金属氢氧化物的热稳定性均较差【答案】B类型三：铁盐和亚铁盐的性质例 3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，则容器中不可能有的离子是： ；铜单质 （填“一定”或“可能”）存在。（2） 若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有的单质是 ，Fe2+ （填“一定”或“可能”）存在。【答案】（1）Fe3+、Cu2+一定（2）Fe、Cu一定【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

13、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：Fe+2FeCl 3FeClFe+CuCl Cu+FeClCu+2FeCl 2FeCl+CuCl3222322（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反应，一定有铜单质。（2） 若FeCl3 和 CuCl2 都有剩余，则容器中一定没有Fe、Cu，一定有Fe2+。【总结升华】在氧化还原反应中，氧化剂与不同还原剂反应时，应先与还原性强的反应；同样，还原剂与不同氧化剂反应时，也应先与氧化性强的反应，即遵循“先强后弱”的规律。举一反三：【变式 1】要证明某溶液中不含Fe3+，而含有 Fe2+，进

14、行如下实验操作时最佳顺序为（）加入少量氯水加入少量KMnO4 溶液加入少量KSCN 溶液ABCD【答案】C【变式 2】在 FeCl 、CuCl 和 HCl 的混合溶液中加入铁粉。待反应结束，剩余的固体滤出后能被磁铁吸32引，则反应后溶液存在的较多阳离子是（）ACu2+BFe3+CFe2+DH+【答案】C【解析】由题中所给信息可知，铁粉有剩余，因此加入的铁粉将与混合溶液中的三种具有氧化性的粒子 即 Fe3+、Cu2+、H+依次反应，所以反应后溶液存在的较多阳离子是Fe2+。类型四：Fe(OH)2 的制取例 4用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2 沉淀。方法一：用不含Fe3+的 FeSO4

15、溶液与用不含O2 的蒸馏水配制的NaOH 溶液反应制备。（1） 除去蒸馏水中溶解的O2 常采用 的方法。（2） 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 。方法二：在如右图所示装置中，用NaOH 溶液、铁屑、稀H2SO4 等试剂制备。（1） 在试管里加入的试剂是 。（2） 在试管里加入的试剂是 。（3） 为了制得白色Fe(OH)2 沉淀，在试管和中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是 。（4） 这样生成的Fe(OH)2 沉淀能较长时间保持白色，其理由是 。【答案】方法一：（1）煮

16、沸（2）避免生成的Fe(OH)2 沉淀接触O24方法二：（1）稀 H2SO 、铁屑（2）NaOH 溶液（3）检验试管出口处排出的氢气的纯度，当排出的H2 纯净时，再夹紧止水夹（4）试管中反应生成的H2 充满了试管I 和试管，且外界空气不容易进入【解析】方法一：（1） 气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2 变少。（2） 避免生成的Fe(OH)2 被空气（氧气）氧化。方法二：两支试管，试管是开口式，无法用产生的气体将试液压入试管中，所以制取FeSO4 时应放在试管中，而在试管中盛不含 O2 的 NaOH 溶液。当 Fe 与稀H2SO4 放入试管后，产生的 H2 可从试管内短管处排出试管内空气，经过止水夹通入试管中，再排尽试管内空气。然后关闭止水夹，试管内产生的H2 无法逸出，H2 产生的压强将试管内FeSO4 溶液通过长导管压入试管内。在此压液过程中，液体都处于H2 环境，从而避免了被空气中的O2 氧化，使得Fe(OH)2 能保存更长时间。【总结升华】这是一道与 Fe(OH)2 的制备原理有关的题目，采用了创新的实验方法。对此类题目的完美解答，有赖于对基础知识的扎实掌握及对有关实验原理和仪器的熟知，并需要有大胆的开拓和创新精神。举一反三：【变式 1】根据下述实验装置和操作，回答有关问题。按右图所示装置，用两种不同操作分别进行实验，观察B 管中的现象。操作