高中化学第一节铁及其化合物

第一节铁及其化合物

i铁的氧化物性质：

铁单质i铁的化合物保而获取花场一厂南落一〕

+2+3

(Fe)；Fe、Fe汨温「诵谦：一禽柘写越蛆

素养新目标

1.认识铁元素的性质与存在。

2.掌握铁及其重要化合物的性质。

3.学会用实验的手段研究物质性质的方法。

4.了解铁及其化合物的广泛用途。

［预习新知］

一、铁的单质

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。铁单质在自然界中以陨铁的形态存在。

2.物理性质

纯净的铁是光亮的银白色金属,密度较大，熔点较高。具有导热性、导电性、

延展性,能被磁体吸引。

3.化学性质

(1)与非金属反应

占燃占燃

2Fe+3C12仝也2FeCb3Fe+2。2仝也庄Q

(2)与水反应

3Fe+4Ha(g)角遢FeO+4H2

(3)与酸反应

Fe+2HCl=FeCl2+H2t

(4)与盐溶液反应

Fe+CuSOi=FeSOi+Cu

结论：铁在化学反应中做为还原剂:

口一弱氧化剂「2+0Q_强氧化剂口3+

Fe—29e----------H-ebe—3e-------*Fe

二、铁的重要化合物

1.铁的氧化物

(1)物理性质

氧化物FeOFe2()3FesOi

颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶傕

铁的价态+2+3±2、+3

溶解性都不溶于水

(2)化学性质

①稳定性：Fe2。；、恒鱼较稳定;FeO不稳定,受热能氧化为FeQ。

②与酸反应：FeO、FeM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

+2++3+

酸反应的离子方程式：FeO+2H=Fe+H2O,Fe2O3+6H^2Fe+3H2O»

2.铁的氢氧化物的制备

实验操作实验现象结论(用方程式表示)

!NaOH

广■溶液

试管中有红褐色沉淀产生Fes++30H-=Fe(0H)1

11躁3

【NaOH2+

Fe+2OH-=Fe(OH)21(白

一溶液

试管中先生成白色沉淀，迅速色)、

变成灰绿色，最后变成红褐色4Fe(0H)2+02+

：

FeSO42H0=4Fe(OH)3

1F溶液2

3.铁的氢氧化物的化学性质

氢氧化铁和氢氧化亚铁都为不溶性碱，它们具有的性质是

+3+

(1)能与酸反应，它们分别与盐酸反应的离子方程式是Fe(0H)3+3H=Fe+3H20,

+2+

Fe(OH)2+2H=Fe+2H20。

(2)不稳定，受热易分解,其化学方程式分别为

①Fe(OH)3：2Fe(OH)3^=Fe203+3H20,

②Fe(OH)2：Fe(OH)2=^=FeO+II2O(隔绝空气)。

4.铁盐和亚铁盐

(DFe,’和Fe"的检验：

KSCN

「.溶液呈以红色氯水

Fd)KSCN.溶液颜色无变化空二溶液变成园红色

(2)Fe?+与Fe"的转化:

①实验及现象：

溶液由棕黄色一因浅绿色f溶液81无明显变化f溶液变成囱红色.

②反应的离子方程式：

3+2+3+

592Fe+Fe=3Fe,2Fe"+Cl2=2Fe+2C1一。

铁等强还原剂

③结论：Fe3+Fe2+

氯气等强氧化剂

［即学即练］

1.判断正误，正确的打“J”，错误的打“X”

(1)自然界中不存在游离态的铁。()

(2)Fe3a中化合价有+2和+3价为混合物。()

(3)FeO在空气中加热生成FezOs。()

(4)FeO和Fe2()3均为碱性氧化物。()

(5)Fe?+可以被CL氧化为Fe'+,说明Fe"具有氧化性。()

(6)向溶液中加KSCN溶液，溶液变红色，说明溶液中不含Fe"。()

答案：⑴X(2)X(3)X(4)V(5)X(6)X

2.铁在一定条件下与02、水蒸气反应的共同产物是()

A.FeOB.FezOaC.FesOiD.Fe(OH)2

答案：C

3.下列物质反应后一定有+3价铁生成的是()

①过量的Fe和CL反应

②Fe与过量稀硫酸反应

③FeCL溶液中通入少量CL

@Fe和Fez。,的混合物溶于盐酸中

A.①B.①③C.①②③D.全部

解析：①中的CL能将铁氧化为+3价。②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe”。③在溶液中

Fe?+被CL氧化生成Fe"。④中首先发生Fe与盐酸生成FeCL、FeG与盐酸生成FeCh的反应,

但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCk全部还原为FeCk。

答案：B

4.某钢铁厂附近居民经常受到该厂产生的红棕色烟雾的困扰。据你估计这一空气污染物

中可能含有()

A.Fe粉尘B.FeO粉尘C.Fe。粉尘D.FeQ3粉尘

答案：D

技能素养

目标一Fe2+.Fe，+的检验方法

［例1］要证明某溶液中不含有Fe?+而可能含有Fe",进行如下实验操作时最佳顺序为

()

①加入足量氯水②加入足量KMnCh溶液③加入少量NH6CN溶液

A.①③B.③②

C.③①D.①②③

【解析】加入NH6CN无红色物质产生证明无F5+,再加氯水，若有Fe?+,则Fe?+可被

氧化为Fe'+,使溶液变红色；KMnOi酸性溶液也能氧化Fe",但KMnO,本身为紫红色，加入足

量酸性KMnO,后，使Fe"与NH.SCN反应后溶液的颜色不易被观察。

【答案】C

［提升1］某溶液中可能存在Mg"、Fe-Fe*加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀

生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，下列结论正确的是()

A.一定有Fe”,一定没有Fe"、Mg2'

B.一定有Fe，+,可能有Fe",一定没有M/+

C.一定有Fe^,一定没有Fe"、Mg2+

D.一定有Fe3可能有Mg?*,一定没有Fe计

答案：D

［核心能力］

Fe2\Fe”的检验方法

(1)直接观察颜色

溶液呈浅绿色含有Fe2+

If溶液呈棕黄色含有Fe3+

(2)利用氢氧化物沉淀的颜色

-*产生红褐色沉淀-含有Fe3+

未知Na()H溶液

溶液产生白色沉淀.然后迅速变为灰绿色.

最后变成红褐色-*含有Fe2

(3)利用显色反应

溶液呈红色—含有Fe："

未知KSCN溶液

溶液「新制氯水,

溶液不变红---------->溶液呈红色

含有Fe2i

(4)利用+的还原性

未知酸性KMn()|溶液

溶液紫色褪去,说明溶液中存在Fe2+

溶液

(5)利用Fe"的氧化性

未知K1-淀粉溶液…,

»溶液变蓝色.说明溶液中存在Fe3+

溶液

除杂问题(括号内为杂质)：

①FeCL溶液(FeCL)：加足量氯水或H4或通入足量Cl2„

②FeCL溶液(FeCL)：加足量铁粉，充分反应后过滤。

③FeSO,溶液(CuSOj：加足量铁粉，充分反应后过滤。

④Fe粉(铝)、Fe203(Al203)：加足量NaOH溶液，充分反应后过滤。

目标二铁及其化合物之间的转化

［例2］已知下述三个实验均能发生化学反应:

①②③

将铁钉放入硫酸铜溶液中向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水将铜丝放入氯化铁溶液中

下列判断正确的是()

A.实验①中铁钉只作还原剂

B.实验②中Fe?+既显氧化性又显还原性

C.实验③中发生的是置换反应

D.上述实验证明氧化性：Fe3+>Fe2+>Cu2+

【解析】实验①中铁钉作还原剂，氧化性Cu'+AFe"；实验②中Fe"只表现还原性，实

验③中反应为：2FeC13+Cu=2FeCL+CuC12不是置换反应，分析可知，氧化性：Fe；，+>Cu2+,

综上可知氧化性Fe">Cu2+>Fe2+,故A正确，B、C、D错误。

【答案】A

［提升2］己知A是一种常见金属，F是一种红褐色沉淀。试根据图中转化关系，回答下

列问题。

盐酸

由NaOH.甲

回盐酸

Cl2A

点燃--0^4!

X

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。

(1)写出A、C、F、G的化学式：

A.；C.；F.；G.o

(2)检验D中阳离子的方法为

(3)保存C溶液时要加固体A的原因是

(4)写出下列转化的离子方程式：

①D"

②C-D：

⑸写出E->F的化学方程式：

解析：根据F是红褐色沉淀知F是Fe(OH)3,从而推知A为Fe,B为FeQ”C是FeCh,D

是FeCb,E为Fe(OH)2,F为Fe(0H)3,G为Fez()3,X为k

答案：

(l)FeFeCLFe(0H)3Fe203

(2)取D溶液少许于试管中，加入几滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含Fe计

(3)防止Fe"被Ch氧化

3+-

(4)①2Fe"+Fe=3Fe"②2Fe"+Cl2=2Fe+2C1

(5)4Fe(OH)2+02+2H20=4Fe(OH)3

［核心能力］

铁及其化合物之间的转化

1.Fe只有还原性，可以被氧化成+2价或+3价的铁：

较弱氧化剂9

»十

如I2、S、H，、Cu?、Ag"筝

较强氧化剂,

Fe----------------------------->Fe3+

如CigBr2、稀硝酸(足量)等

氧化剂

L一一占7、/Fe3()4(Fe()•Fe2()3)

O2、&()专

占燃高；日

如Fe+2H+=H/t+Fe?+2Fe+3cl2^^:2FeCk3Fe+4H20(g)=^^Fe:tO1+4H2

2.Fe"既有氧化性又有还原性：

强氧化剂”

----------------------------------------->Fe，"

如Cl2,Br,、HN(%、HCI()等

Fe2+—

还原剂

----------------------------►Fe

如C、Al、Zn、C()等

如2Fe°++CL=2Fe3++2C1"Zn+Fe2+=Fe+Zn2+

3.Fe"具有较强的氧化性，可被还原为+2价或0价的铁：

还原剂9,

----------------/Fe2+

如C'u、Fe等

Fe3+—

还原剂

---------------------->Fe

如C、Zn、C'()等

2+2+

如2Fe"+Cu=2Fe+Cu3C0+Fe曲=£=2Fe+3C02

与Fe"、Fe”有关的离子共存问题：

①Fe"与「、整-、HS，SOr、HSO「等因发生氧化还原反应而不能大量共存。

②Fe"与MnO；(H+)、NO；(酎)、C1(T等因发生氧化还原反应而不能大量共存。

学考评价

授课提示：对应学生用书41页

1.下列有关铁与水反应的说法中正确的是()

A.在任何条件下，铁与水均能发生反应

B.在高温时，铁与水蒸气反应生成氢氧化铁和比

C.在高温时，铁与水蒸气反应生成氧化铁和山

1).在高温时，铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和比

答案：D

2.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是()

A.①②B.①③

C.②③D.①②③

解析:因为Fe(OH)z在空气中易被氧化成Fe(OH)3,故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀,

就要排除装置中的空气或氧气。装置①是先用压将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(0H)2

处在氢气的保护中，③中液面上加苯阻止了空气进入；②由于能接触到空气中的故不能

较长时间观察到白色沉淀。

答案：B

3.向某溶液中加入含Fe?+的溶液后，无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后，混合溶液

变成红色，则下列结论错误的是()

A.该溶液中一定含有SCV

3+

B.氧化性:Fe>C12

C.Fe"与SCV不能形成红色物质

D.Fe，+被氧化为F4+

2+3+

解析：溶液中的Fe2+与加入的新制氯水发生反应：2Fe+Cl2=2Fe+2Cr,故氧化性：

Fe3+<CL；能使含Fe3+的溶液变为红色，说明原溶液中一定含有SCN一；因原溶液中加入含Fe?

+的溶液后，无明显变化，说明Fe?+与SC『不能形成红色物质。

答案：B

4.把表面有氧化物的相同大小的铜片和铁片一起放入盐酸中，充分反应后，所得溶液中

的金属离子为()

A.Fe3+和O?+B.F*和Cu"C.Fe?+和Fe计D.Fe2+

解析：本题涉及的物质的反应有：CuO与盐酸的反应，Fe、Fe。与盐酸的反应，Fe计与Fe、

Cu的反应，Fe与C/+的反应等。表面氧化物较少，溶于盐酸后，生成的Fe，+和C/+较少，分

别被Fe还原为Fe,+和Cu,Cu与盐酸不反应，Fe与盐酸反应生成Fe"。

答案：D

5.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:

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(0H)3,C是

FeSO„B为Fe(OH)z,D为FeQ。

答案：

(l)Fe(OH)3Fe(0H)2FeSO,Fe2O3

(2)4Fe(OH)2+02+2H20=4Fe(OH)3

2Fe(0H)3^=Fe203+3H20

练后感悟

制备Fe(OH)2的注意问题

(DFe"极易被氧化，所以FeSO,溶液要现制现用。

(2)为了防止Fe?+被氧化，配制FeSO,溶液的蒸储水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去02,

(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入到FeSO,溶液

的液面下，再挤出NaOH溶液。

(4)为防止Fe?+被氧化，还可以向盛有FeSOi溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小

于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气。

课时作业14铁及其化合物

授课提示：对应学生用书95页

［学业达标］

1.下列说法正确的是()

A.赤铁矿的主要成分是FesO”

B.FeG为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(0H)3

C.铁锈的主要成分是FeQ

D.Fe：Q」中铁元素有+2价和+3价，FeQ,是混合物

解析：赤铁矿、铁锈的主要成分是Fez。”A错误，C正确；Fe。为碱性氧化物，但不与水

反应，B错误；Fe3ch为纯净物，不是混合物，D错误。

答案：C

2.下列物质的颜色和性质平用途对应正确的是()

编号S颜色性质/用途

Fe2O3红棕色红色油漆、涂料

②Fe(0H)2红棕色易被氧化成灰绿色，最终变为红褐色

③Fe(0H)3红褐色受热易分解生成红棕色粉末

④Fe2+黄色具有较强氧化性

⑤Fe计浅绿色具有较强的还原性

A.①④⑤B.②③C.①②③④⑤D.①③

解析：FeSH）,为白色：Fe?+具有较强的还原性，+具有较强的氧化性。

答案：D

3.下列关于Fe?+和Fe，+的叙述中，错误的是（）

A.Fe，+的水溶液为浅绿色

B.Fe?+的水溶液为黄色

C.Fe3+具有氧化性，Fe?+具有还原性

D.Fe"溶液中滴入含SCM的溶液，立即出现红色沉淀

解析：FT+溶液中滴入含SCN-的溶液，生成红色可溶性物质，不是红色沉淀。

答案：1）

4.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?卡

B.向某溶液中通入Ch,然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe“

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计

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?*,不含有Mg?卡

解析：A项，加入KSCN后呈红色，说明含Fe3+,但不能说明是否含有Fe?+；B项，通Ck

后再加入KSCN溶液变红色说明所得的溶液中含有Fe，+,而原溶液中是否含有尸4+、Fe?+无法

判断；C项，加入NaOH得红褐色沉淀说明含有Fe计；D项，当溶液中含有Fe?+和其他能与碱

反应生成白色沉淀的离子时，同样会出现上述现象，因为Fe（OH）z转变成Fe（OH）»时，红褐色

很容易掩盖其他白色沉淀的现象。

答案：C

5.选择合适试剂完成甲、乙两组实验。

甲组：检验含Fe："的溶液中是否含有Fe?+；

乙组：检验含Fe，+的溶液中是否含有FT+。

下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是（）

试剂

甲组乙组

选项

A新制氯水、KSCN溶液NaOH溶液

B酸性KMnOi溶液KSCN溶液

CK0II溶液澳水

D溟水酸性KMnO,溶液

解析：由于Fe"的干扰，在检验Fe"时使用酸性KMnOi溶液，只有B正确。

答案：B

6.要除去FeCk溶液中少量的FeCk,下列方法可行的是（）

A.滴入KSCN溶液

B.加入铁粉

C.通入氯气

D.加入铜粉

解析：Fe+2FeCl3=3FeCl2,故可用Fe除FeCL中的FeCh。

答案：B

7.在含有1molFeSOi的溶液中投入一小块金属钠，反应完全后，滤出沉淀并洗涤，然

后在空气中灼烧沉淀得到的固体物质是（）

A.FeOB.Fe

C.Fe(OH)3D.Fe203

解析：金属钠投入溶液生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠与FeSO」溶液反应生成Fe(0H)2,

在空气中灼烧沉淀时，首先Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3,Fe(OII)3再分解生成Fe曲和水。

答案：D

8.将下列四种化合物溶于稀盐酸，滴加硫氟化钾溶液，没有颜色变化，再加氯水即呈现

红色的是()

A.FeOB.FezOa

C.FeChD.Fez(SO)3

解析：题述现象说明化合物中含有Fe"。

答案：A

9.下列离子方程式正确的是()

3+-

A.将氨水滴入到FeCh溶液中Fe+30H=Fe(0H)3I

+3+

B.氧化铁与盐酸反应Fe203+6H=2Fe+3H20

C.向FeCL溶液中加入铁粉Fe+Fe3+=2Fe2+

2+:,+

D.向氯化亚铁溶液中通入CkFe+Cl2=Fe+2Cr

解析：A项在书写离子方程式时，弱电解质NHLHQ不能拆写成离子的形式；C项离子方

程式中除遵循元素守恒外，电荷也必须守恒，正确的离子方程式应为Fe+2Fe3+=3Fe2+；D

项只符合元素守恒，不符合电荷守恒，正确的离子方程式应为2Fe2++CL=2Fe3++2Cl，

答案：B

10.当向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，烧杯底部不可能

出现的是()

A.有铜无铁B.有铁无铜

C.有铁有铜D.无铁无铜

解析：向盛有FeCL溶液的烧杯中同时加入Fe粉和Cu粉，由于Fe的还原性比Cu强，Fe

+首先与Fe反应，如果Fe，+有剩余，剩余的F5+再与Cu反应，Fe粉未反应完时铜粉就不会被

氧化。所以不可能出现烧杯中有铁无铜的现象，故选B。

答案：B

11.在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束后，所剩余的固体滤

出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是()

A.Cu2+B.Fe计C.Fe2+D.H+

解析：因所剩固体能被磁铁吸引，说明Fe有剩余，2Fe3++Fe=3Fe2+,Cu2++Fe=Cu+

2++2+

Fe,2H+Fe=Fe+H21,即Fe"、Cu"、H*等可与Fe反应，不可能存在较多。

答案：C

而NaOH

||卜溶液

野煤油

FeSO

国-溶液4

12.有关铁的化合物的说法中，错误的是()

A.Fe(OH)z是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化转变为红褐色

B.由图示操作可制取Fe(OH)2

C.FeQ/、Fe(OH)3都可以由化合反应制得

D.Fe(0H)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应

解析：Fe(OU)?是一种白色固体，A错误；煤油能减少FeSO」溶液与氧气接触，可以避免试

管中部分氧气对氢氧化亚铁的氧化，B正确；铁在氧气中燃烧可生成FesO”可通过化合反应:

4Fe(0H)2+2HQ+02=4Fe(0H)3制取Fe(0H)3,C正确;Fe(0H)3胶体呈红褐色、透明，能发生

丁达尔效应，D正确。

答案：A

13.某同学对未知物A盐的水溶液进行了鉴定，实验过程及现象如下图所示：

E适量硝酸酸化的AgN()s溶液f回白色沉淀)

口迂流一©—也回(红色溶液)

现对A、B、C、D做出的如下推断中，不正确的是()

A.A盐一定是FeCh

B.白色沉淀B可能是AgCl

c「中一宗含Fp3+

D：无法确定A中是否含有Fe?+

解析：因为A中加入了硝酸酸化的AgNQ,溶液，HN(h可以把Fe?+氧化成Fe时,所以A盐也

可能为Fe能2。

答案：A

14.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：

______>B®.D

―»A③④⑥

+HC1②

⑦

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________。

⑵写出其中几步反应的化学方程式：

C—B：__________________________________________________________________

B-D：

E_*A：__________________________________________________________________

(3)C中加入NaOH溶液，看到的现象是

解析：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FezOs,A

是Fe,B是FeCh,C是FeCL

答案：

(l)FeFe2O3

(2)2FeClz+C12=2FeC13(合理即可)

FeCl3+3NaOH=Fe(0H)aI+3NaCl(合理即可)

Fez03+3C0^^2Fe+3coz(或Fe2O3+2A1+A120：()

(3)出现白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色

［等级突破］

15.某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验，并检验产物的性质，请

回答下列问题：

鳖灰H

ABCE

(