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第7讲 铁及其重要化合物
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这是一份第7讲 铁及其重要化合物，共60页。PPT课件主要包含了考点一，考点二，考点三，Fe2O3，Fe3O4，FeCO3，FeS2，磁性氧化铁，红棕色，白色固体等内容，欢迎下载使用。
第7讲 铁及其重要化合物
1．铁单质(1)铁的位置、结构、化合价铁元素是重要的金属元素，在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝。
考点一 铁的单质、氧化物及氢氧化物
(2)铁的物理性质纯铁具有金属的共性，如具有________色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被________吸引的特性，铁在地壳中含量占第4位。
Fe2O3·xH2O
②与水的反应常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应的化学方程式为：______________________________。
Fe＋2H＋═══Fe2＋＋H2↑
3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
Fe3＋＋NO↑＋2H2O
④与某些盐溶液的反应(离子方程式)与CuSO4溶液：____________________________。与FeCl3溶液：__________________________。
Fe＋Cu2＋═══Fe2＋＋Cu
Fe＋2Fe3＋═══3Fe2＋
(4)铁单质的制备方法①工业上利用铁矿石在高炉中炼铁，以赤铁矿为例写出该反应的化学方程式_____________________________。②利用铝热反应焊接无缝钢轨，写出以氧化铁和铝粉为铝热剂反应的化学方程式__________________________。(5)重要的铁矿石主要成分的化学式赤铁矿_________；磁铁矿_________；褐铁矿________________；菱铁矿_________；黄铁矿________。
2Fe2O3·3H2O
(1)铁遇冷的浓硫酸或浓硝酸，表面会形成一层致密的氧化膜而发生钝化。铝遇冷的浓硝酸或浓硫酸也会发生钝化。钝化可阻止内部金属继续与浓酸发生反应，从而表现出较强的化学稳定性和耐腐蚀性。(2)Fe与Cl2反应生成FeCl3而不是FeCl2；Fe与S反应生成FeS而不是Fe2S3；Fe与盐酸反应生成FeCl2而不是FeCl3；Fe与I2反应生成FeI2而不是FeI3；铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯O2中燃烧的产物是Fe3O4。
2．铁的氧化物列表对比分析如下：
(1) Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有1/3的铁显＋2价，2/3的铁显＋3价。(2)Fe(NO3)2溶液酸化后，NO在酸性条件下具有强氧化性，会将Fe2＋氧化成Fe3＋。
Fe(OH)2＋2H＋═══Fe2＋＋2H2O
Fe2O3＋3H2O
Fe2＋＋2OH－═══Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－═══ Fe(OH)3↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O═══4Fe(OH)3
(1)在判断铁的化合物与酸反应的产物时，要注意铁在化合物中的价态，利用铁的价态及与其反应的化合物的氧化性或还原性判断发生反应的类型属于复分解反应还是氧化还原反应。
(2)成功制备Fe(OH)2的关键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，成功的关键有以下两点：①溶液中不含Fe3＋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)实验室中制备Fe(OH)2常用的三种方法
方法一：有机层覆盖法将吸有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。
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。
(4)FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与足量HNO3反应时，均发生氧化还原反应，Fe2＋被HNO3氧化生成Fe3＋。(5)Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与足量HI反应时，均发生氧化还原反应，Fe3＋被I－还原生成Fe2＋。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，说明常温下，铁与浓硫酸不发生化学反应。( )(2)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。( )(3)浓盐酸与铁屑反应的离子方程式：2Fe＋6H＋═══2Fe3＋＋3H2↑。( )
(4)四氧化三铁和稀盐酸反应的离子方程式为Fe3O4＋8H＋═══3Fe3＋＋4H2O。( )(5)铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3。( )(6)向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁。( )(7)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。( )
(8)Fe在稀硝酸中发生钝化。( )[提示] Fe在浓硝酸中发生钝化。(9)铁表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化。( )[提示] 铁表面形成的氧化膜较疏松，不能保护内层金属。(10)过量的铁与氯气反应生成FeCl2。( )[提示] Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3。(11)Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2
(16)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4，Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3。( )[提示] Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4。(17)氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应。( )[提示] Fe3＋与I－发生氧化还原反应。(18)FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通过化合反应制取。( )[提示] FeCl3可由Fe与Cl2反应制取；FeCl2可由FeCl3与Fe反应制取；Fe(OH)3可由Fe(OH)2、O2、H2O化合制取。
2．深度思考：(1)铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与________(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与____________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。所选试剂：①Cl2 ②O2 ③H2O(g) ④S ⑤盐酸⑥稀硝酸(足量) ⑦稀硫酸 ⑧CuSO4溶液(2)①铁、铝遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，是物理变化还是化学变化？②生铁和纯铁相比，熔点、硬度及抗腐蚀能力大小如何？
[提示] ①化学变化。②因生铁是铁碳合金，所以生铁的熔点低，硬度大。生铁在潮湿的环境中易发生电化学腐蚀，故纯铁的抗腐蚀能力强。
(3)按要求书写下列反应的离子方程式：①FeO与稀HNO3的反应②Fe(OH)3与HI的反应(HI是强酸)
(4)铁是日常生活中最常见的金属。某班同学在学习铁的知识时，对“铁为何称为黑色金属？”这个问题产生了浓厚的兴趣：对于该问题，同学们上网查寻，有两种解释：A．因为在铁表面上有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属。B．因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以叫黑色金属。①你认为哪种说法正确？②若有一黑色粉末，你如何鉴别是铁粉，还是Fe3O4粉末？③若有一黑色粉末，为Fe和Fe3O4的混合物，你如何证明其中有Fe3O4?
[答案] ①A ②取黑色粉末少许于试管中，加适量稀盐酸或稀硫酸，有气泡产生的原黑色粉末为铁粉，若无气泡产生则原粉末为Fe3O4(其他合理答案亦可) ③用干燥的氢气与黑色粉末加热反应，用无水硫酸铜检测有水产生或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应，用澄清石灰水检测有二氧化碳产生(其他合理答案亦可)
[解析] ①铁的氧化物中Fe2O3为红棕色，B的说法是错误的。②可以利用Fe、Fe3O4与稀盐酸或稀硫酸反应现象的不同来鉴别两种物质。③检验Fe和Fe3O4的混合物中Fe3O4的存在，实质是检验混合物中O的存在，可以用干燥的氢气或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应，然后检验产物中是否有水或二氧化碳产生。
微考点1 铁单质的制备和性质(1)(2021·河北，1,3分)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生 作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。
下列说法错误的是( )A．钢是以铁为主的含碳合金B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3[解析] A项，根据题目信息可知钢是以铁为主的含碳合金，正确；B项，钢的含碳量越高，硬度和脆性越大，正确；C项，合金的特点是熔点比组分金属低，所以生铁的熔点低于熟铁，错误；D项，赤铁矿的主要成分为Fe2O3，正确。
(2)(2022·山东潍坊高三检测)下列有关铁的说法正确的是( )A．Fe在稀硝酸中发生钝化B．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2C．向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色D．镀锌铁不如镀锡铁耐腐蚀
[解析] 常温下，Fe在浓硝酸中发生钝化反应，A项错误；铁和亚铁离子能将氯气还原为氯离子，从而除去工业废气中的氯气，B项正确；FeCl2溶液中含Fe2＋，NH4SCN可用于检验Fe3＋，向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不会显红色，C项错误；镀锌铁因Zn比Fe活泼，镀层破损时Zn被腐蚀，镀锡铁因Fe比Sn活泼，因而镀层破损时是铁被腐蚀，所以镀锌铁比镀锡铁更耐腐蚀，D项错误。
〔对点集训1〕 (1)(2022·成都模拟)某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。
下列从分类角度分析正确的是( )A．实验①、③反应制得的物质均为纯净物B．实验②、③均未发生氧化还原反应C．实验①、③均为放热反应D．实验①、②所涉及的物质均为电解质[解析] 实验③制得的是Fe(OH)3胶体，属于混合物，且属于吸热反应，A、C错误；实验①中Cl2、铁丝均为单质，既不属于电解质，也不属于非电解质，D错误。
(2)(2022·湖北襄阳模拟)在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2＋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。a．Fe3＋ b．Fe2＋ c．Fe、Fe2＋d．Fe2＋、Fe3＋①AB段铁元素以_____形式存在。②BC段铁元素以_____形式存在。③CD段铁元素以_____形式存在。
[解析] 向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应2Fe3＋＋Fe═══3Fe2＋，最后全部转化为Fe2＋。
微考点2 铁的氧化物、氢氧化物的制备和性质(1)(2021·广东，10,2分)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。
下列推断不合理的是( )A．a可与e反应生成bB．b既可被氧化，也可被还原C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
[解析] A项，Fe与Fe3＋反应生成Fe2＋，推断合理。B项，亚铁盐既能被氧化为铁盐又能被还原为铁单质，推断合理。C项，氢氧化铁胶体的制备是将饱和的氯化铁溶液加入沸水中继续加热至液体呈红褐色；如果加入浓碱液中，生成的是Fe(OH)3沉淀，推断不合理。D项，可存在Fe2＋→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe3＋→Fe2＋的循环转化关系，推断合理。
[解析] Fe(OH)2是一种白色固体，A错误；煤油能减少FeSO4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Fe3O4，可通过化合反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2═══4Fe(OH)3来制取Fe(OH)3，C正确；Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应，D正确。
〔对点集训2〕 (1)(2021·河北衡水高三检测)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100 mL浓度为1.0 ml·L－1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，有气体放出，所得溶液中加入KSCN溶液后无红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量此混合物，能得到铁的质量是( )A．11.2 gB．5.6 gC．2.8 gD．1.4 g
[解析] Fe2O3＋6HCl═══2FeCl3＋3H2O；Fe＋2FeCl3═══ 3FeCl2。由题意“恰好使混合物完全溶解”及“加入KSCN溶液后无红色出现”，可知溶液中无Fe3＋，为FeCl2溶液，即Fe、FeO、Fe2O3中的Fe全部转化到FeCl2中，因n(Cl－)＝0.1 L×1.0 ml·L－1＝0.1 ml，所以n(Fe)＝0.05 ml，则m(Fe)＝0.05 ml×56 g·ml－1＝2.8 g。
(2)(2022·山东潍坊高三检测)如图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 ml·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：
①B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的药品是________。A中反应的离子方程式是_____________________________。②实验开始时先将止水夹a________(填“打开”或“关闭”)。③简述生成Fe(OH)2的操作_________________________________ ___________________________________。④实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为________________________________________。
待A装置反应一段时间后关闭止水夹a，将FeSO4溶液压入B中进行反应
[解析] Fe＋2H＋═══Fe2＋＋H2↑，产生的H2将Fe2＋压入B中，Fe2＋＋2OH－═══Fe(OH)2↓；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，就要排除装置中的空气。
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，关键注意以下两点：(1)溶液中不含Fe3＋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。
防止Fe(OH)2氧化的方法：(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，排出溶解的氧气。(2)将盛有氢氧化钠溶液的胶头滴管尖端插入试管里的亚铁盐溶液底部，再慢慢挤出NaOH溶液。(3)在亚铁盐溶液上面加保护层，例如苯或植物油等。(4)充入保护气，如氢气、氮气、稀有气体等。(5)用铁作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液或NaCl溶液；利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。
1．亚铁盐与铁盐(1)亚铁盐①Fe2＋的氧化性和还原性含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有________性，又有________性，其中以________性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO、(H＋)等均表现为________性。
考点二 Fe2＋、Fe3＋的转化与检验及铁三角的应用
Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：________________________________________。FeCl2溶液与HNO3溶液反应的离子方程式为：______________________________________________。②Fe2＋可发生水解反应Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化。
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋═══2Fe3＋＋2H2O
(2)铁盐①氧化性：含有Fe3＋的溶液呈______色，Fe3＋具有氧化性，Fe3＋与Fe、Cu反应的离子方程式分别为__________________________，_________________________________。②特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到____________时变成红色。③FeCl3易水解：将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为________________________________________。
2Fe3＋＋Fe═══3Fe2＋
2Fe3＋＋Cu═══2Fe2＋＋Cu2＋
Cl2＋2Fe2＋═══2Cl－＋2Fe3＋
Fe3＋＋3SCN－═══Fe(SCN)3
3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－═══Fe3[Fe(CN)6]2↓
(1)检验Fe2＋时，不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水有可能氧化SCN－)。(2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原KMnO4，有干扰)。
3．“铁三角”中的转化关系
(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：______________________________________。(2)将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液，溶液变蓝：________________________________。(3)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔：_________________________________。(4)将H2O2滴入到酸性FeCl2溶液中：________________________________________。(5)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：_______________________________________________。
H2S＋2Fe3＋═══S↓＋2Fe2＋＋2H＋
2I－＋2Fe3＋═══I2＋2Fe2＋
Cu＋2Fe3＋═══Cu2＋＋2Fe2＋
4．“铁三角”的重要应用(1)除杂
(3)盐溶液的配制与保存
FeCl3溶液发生反应时的颜色变化(1)向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液后，溶液呈红色。(2)FeCl3与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀。(3)向FeCl3溶液中通入H2S气体，生成淡黄色沉淀。(4)向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液，生成淡黄色沉淀，当加入的Na2S溶液过量时，又生成黑色沉淀。
(5)向FeCl3溶液中加入过量Fe粉，溶液变成浅绿色。(6)向FeCl3溶液中滴入淀粉碘化钾溶液，溶液变成蓝色。(7)向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，溶液变成紫色。(8)将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，继续加热至液体呈红褐色，生成红褐色Fe(OH)3胶体。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉，充分振荡后黄色逐渐消失，加一滴KSCN溶液后溶液颜色不变。( )(2)将铜粉加入1.0 ml·L－1Fe2(SO4)3溶液中，溶液变蓝、有黑色固体出现，金属铁比铜活泼。( )(3)检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质，将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红。( )
(4)向某溶液中，滴加氯水无现象，再滴加KSCN溶液，溶液显红色，该溶液中一定含Fe3＋。( )(5)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2。( )(6)向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2：3Mg(OH)2＋2Fe3＋═══2Fe(OH)3＋3Mg2＋。( )(7)FeCl3与氢碘酸反应生成棕色物质的离子方程式为2Fe3＋＋2I－═══2Fe2＋＋I2。( )(8)Fe2＋、Al3＋、ClO－、Cl－能够大量共存。( )
2．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。按要求书写下列方程式：
(1)Fe与Cl2、S反应的化学方程式：_____________________、________________。(2)Fe与水蒸气的反应：______________________________。(3)与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。①Fe与过量稀HNO3的反应：_________________________________________。②Fe与少量稀HNO3的反应：_____________________________________________。
3．电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。(1)检验溶液中存在Fe3＋的常用试剂是____________，证明Fe3＋存在的现象是________________。(2)写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式：_________________________________。
(4)要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作时的最佳顺序为_____。①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液 ③加入少量KSCN溶液A．①③B．③②C．③①D．①②③(5)写出向②⑤的混合液中通入⑥的离子方程式：__________________________________。
2Fe2＋＋Cl2═══2Fe3＋＋2Cl－
微考点1 Fe2＋和Fe3＋的转化与检验(1)(2022·吉林长春东北师大附中摸底)某同学设计下列方案对A(盐的水溶液)进行鉴定：
由此得出的结论中一定不正确的是( )A．D溶液中存在Fe(SCN)3B．A一定为无氧酸盐FeBr2C．B可为AgBrD．滤液中有Fe3＋
(2)(2022·山东滨州高三检测)金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应，下列对反应情况设想的评价正确的是( )
[解析] 当铁、铜的量比较少时溶液中可能有Fe3＋存在，A项错误；当铁过量时，铜不与Fe3＋反应，无Cu2＋生成，此时溶液中不存在Cu2＋和Fe3＋，B项错误；铜有剩余则溶液中一定无Fe3＋，可能有Cu2＋，C项错误；铁比铜活泼，不可能铁剩余而铜无剩余，D项正确。
〔对点集训1〕 (1)(2022·吉林长春高三检测)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Fe2＋B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋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Fe2＋，不含有Mg2＋
[解析] A项中只能说明原溶液中含有Fe3＋；B项原溶液中可能只有Fe3＋而没有Fe2＋；D项中Fe(OH)2被氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。
(2)(2022·河北衡水高三检测)选择合适试剂完成甲、乙两组实验：甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋；乙组：检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋。
下列试剂选取正确的一项是( )
〔对点集训2〕 (2022·湖北黄石月考)某化学兴趣小组利用还原铁粉处理含Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的废水，所加还原铁粉的质量与溶液中Fe2＋的浓度变化关系如图(忽略溶液体积变化)。
混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去方法除去含Mg2＋的溶液中混有的Fe3＋。向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2中的任意一种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去，过滤后向溶液中再加入适量相应的酸。
除去含Cu2＋的溶液中混有的Fe3＋。向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中的任意一种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去，过滤后向溶液中再加入适量相应的酸。除去含Mg2＋的溶液中混有的Fe2＋。先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)中的方法除去溶液中的Fe3＋。除去含Cu2＋的溶液中混有的Fe2＋。先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(2)中的方法除去溶液中的Fe3＋。
1．【必做实验】铁及其化合物的性质2．【实验目的】(1)认识铁及其化合物的重要化学性质。(2)学会铁离子的检验方法。(3)认识可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质间的相互转化。
考点三 铁及其化合物的性质
3．【实验用品】试管、胶头滴管。CuSO4溶液、FeCl3稀溶液、FeCl2溶液、FeSO4溶液、酸性KMnO4溶液、KSCN溶液、KI溶液、淀粉溶液、蒸馏水、锌片、铜片、铁粉、铁丝。
4．【实验步骤】(1)铁及其化合物的性质①铁单质的还原性在一支试管中加入2 mL CuSO4溶液，再将一段铁丝放入CuSO4溶液中。过一会儿，取出铁丝，观察现象并加以解释。现象与解释：铁丝上附有一层______色的金属铜，铁与硫酸铜发生了________反应。
②铁盐的氧化性a．取3 mL FeCl3稀溶液加入试管中，加入几小块铜片，振荡，过一会儿，观察现象。b．在一支盛有3 mL水的试管中滴加几滴FeCl3稀溶液，再滴加3滴KI溶液，观察现象。然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液，观察现象。现象与解释：a中铜片溶解，溶液由棕黄色变为蓝色，化学方程式为_________________________________。b中向FeCl3溶液中滴入KI，溶液变为黄褐色，化学方程式为________________________________，再加入淀粉溶液，溶液变蓝。
2FeCl3＋Cu═══CuCl2＋2FeCl2
③亚铁盐的氧化性和还原性a．取3 mL FeCl2溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡，过一会儿，观察现象。b．在一支试管中加入少量酸性KMnO4溶液，然后向试管中加入少量FeSO4溶液，观察溶液的颜色变化。当溶液紫色褪去时，再滴加2滴KSCN溶液，观察现象。现象与解释：a中溶液由浅绿色变为无色：____________________________。b中溶液由紫色变为棕黄色：________________________________________________。再加入KSCN溶液，溶液变为________。
Fe2＋＋Zn═══Fe＋Zn2＋
(2)铁离子的检验①在一支试管中加入2 mL蒸馏水，再滴加几滴FeCl3稀溶液，然后滴加几滴KSCN溶液，观察现象。②在一支试管中加入少量FeCl3稀溶液，然后加入适量铁粉，轻轻振荡片刻，再滴加几滴KSCN溶液，观察现象。现象与解释：①中溶液变为________：_________________________________。②中铁粉溶解，溶液由黄色变为浅绿色，加入KSCN溶液，溶液不变红色。
[提示] 氯气能够将Fe2＋(浅绿色)氧化为Fe3＋(黄色)，A项正确；B项得到的结论应该是Fe2＋具有氧化性；C项的离子方程式电荷不守恒；D项的实验现象应该是铜粉逐渐溶解，溶液由黄色变为蓝色。
2．废铁屑制Fe2O3的一种流程如下图：
下列说法不正确的是( )A．热的纯碱溶液可去除废铁屑表面的油污B．操作a是萃取C．冰水既可洗去杂质又可减少固体的溶解D．Fe2O3可用作红色颜料[提示] 热的纯碱溶液可去除废铁屑表面的油污，A项正确；操作a是过滤，B项错误；冰水既可洗去杂质又可降低温度，减少固体的溶解，C项正确；Fe2O3俗名铁红，可用作红色颜料，D项正确。
微考点 实验探究铁及其化合物的性质(1)(2022·安徽淮北模拟)某小组同学探究铁离子与硫离子的反应，实验操作及现象如下表所示。
下列有关说法错误的是( )A．两次实验中，开始产生的黑色沉淀都为Fe2S3B．两次实验中，产生黄色沉淀是因为发生了反应：Fe2S3＋4FeCl3═══6FeCl2＋3SC．向稀FeCl3溶液中逐滴加入稀Na2S溶液至过量，最后生成的黑色沉淀为FeSD．在Na2S溶液过量的情况下，黑色沉淀中存在较多的Fe(OH)3
[解析] 开始实验时生成的沉淀均为黑色沉淀，则应为Fe2S3，故A正确；硫化钠具有还原性，可与铁离子发生氧化还原反应生成S，则产生黄色沉淀的反应的化学方程式为Fe2S3＋4FeCl3═══6FeCl2＋3S，故B正确；Na2S与FeCl3发生氧化还原反应生成氯化亚铁，当硫化钠过量时又生成FeS，FeS为黑色沉淀，故C正确；在Na2S溶液过量的情况下，黑色沉淀应为FeS，而Fe(OH)3为红褐色沉淀，故D错误。
(2)(2022·海南嘉积中学月考)某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：①分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 ml·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是______________________。②甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为__________________________________。
③乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液液面上先加入0.5 mL煤油，再向FeCl2溶液中依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是____________________________________。④丙组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，一段时间后，溶液中有气泡出现且溶液温度升高，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是___________________________________。
隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
反应生成的Fe3＋催化了H2O2的分解
[解析] 反应开始时生成的氢气进入B中，可排出空气，防止生成的氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化，一段时间后关闭止水夹C，A中硫酸亚铁进入B中可生成Fe(OH)2白色沉淀，故A正确；FeCl3易水解，配制FeCl3溶液时应防止溶液因水解而生成氢氧化铁沉淀，可先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度，故B正确；Fe3＋与铁反应可生成Fe2＋，则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化，故C正确；向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红色，不会生成沉淀，故D错误。
(2)下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )
1．特殊的颜色(1)固体：Fe3O4、FeO——黑色，Fe2O3——红棕色，Fe(OH)3——红褐色(2)溶液：Fe2＋——浅绿色，Fe3＋——黄色
3．必记五反应(1)Fe＋2FeCl3═══3FeCl2(2)Cu＋2FeCl3═══CuCl2＋2FeCl2(3)2FeCl2＋Cl2═══2FeCl3(4)2Fe3＋＋2I－═══I2＋2Fe2＋(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O═══4Fe(OH)3
4．判断铁与氧化剂反应产物时常出现的错误(1)铁与硫化合，误认为生成Fe2S3；(2)铁与盐酸反应，误认为生成FeCl3和H2；(3)铁与碘单质化合，误认为生成FeI3；(4)过量铁与稀HNO3反应，误认为生成Fe(NO3)3；(5)铁与FeCl3溶液误认为不反应等。
第7讲 铁及其重要化合物
1．铁单质(1)铁的位置、结构、化合价铁元素是重要的金属元素，在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝。
考点一 铁的单质、氧化物及氢氧化物
(2)铁的物理性质纯铁具有金属的共性，如具有________色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被________吸引的特性，铁在地壳中含量占第4位。
Fe2O3·xH2O
②与水的反应常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应的化学方程式为：______________________________。
Fe＋2H＋═══Fe2＋＋H2↑
3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
Fe3＋＋NO↑＋2H2O
④与某些盐溶液的反应(离子方程式)与CuSO4溶液：____________________________。与FeCl3溶液：__________________________。
Fe＋Cu2＋═══Fe2＋＋Cu
Fe＋2Fe3＋═══3Fe2＋
(4)铁单质的制备方法①工业上利用铁矿石在高炉中炼铁，以赤铁矿为例写出该反应的化学方程式_____________________________。②利用铝热反应焊接无缝钢轨，写出以氧化铁和铝粉为铝热剂反应的化学方程式__________________________。(5)重要的铁矿石主要成分的化学式赤铁矿_________；磁铁矿_________；褐铁矿________________；菱铁矿_________；黄铁矿________。
2Fe2O3·3H2O
(1)铁遇冷的浓硫酸或浓硝酸，表面会形成一层致密的氧化膜而发生钝化。铝遇冷的浓硝酸或浓硫酸也会发生钝化。钝化可阻止内部金属继续与浓酸发生反应，从而表现出较强的化学稳定性和耐腐蚀性。(2)Fe与Cl2反应生成FeCl3而不是FeCl2；Fe与S反应生成FeS而不是Fe2S3；Fe与盐酸反应生成FeCl2而不是FeCl3；Fe与I2反应生成FeI2而不是FeI3；铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯O2中燃烧的产物是Fe3O4。
2．铁的氧化物列表对比分析如下：
(1) Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有1/3的铁显＋2价，2/3的铁显＋3价。(2)Fe(NO3)2溶液酸化后，NO在酸性条件下具有强氧化性，会将Fe2＋氧化成Fe3＋。
Fe(OH)2＋2H＋═══Fe2＋＋2H2O
Fe2O3＋3H2O
Fe2＋＋2OH－═══Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－═══ Fe(OH)3↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O═══4Fe(OH)3
(1)在判断铁的化合物与酸反应的产物时，要注意铁在化合物中的价态，利用铁的价态及与其反应的化合物的氧化性或还原性判断发生反应的类型属于复分解反应还是氧化还原反应。
(2)成功制备Fe(OH)2的关键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，成功的关键有以下两点：①溶液中不含Fe3＋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)实验室中制备Fe(OH)2常用的三种方法
方法一：有机层覆盖法将吸有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。
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。
(4)FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与足量HNO3反应时，均发生氧化还原反应，Fe2＋被HNO3氧化生成Fe3＋。(5)Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与足量HI反应时，均发生氧化还原反应，Fe3＋被I－还原生成Fe2＋。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，说明常温下，铁与浓硫酸不发生化学反应。( )(2)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。( )(3)浓盐酸与铁屑反应的离子方程式：2Fe＋6H＋═══2Fe3＋＋3H2↑。( )
(4)四氧化三铁和稀盐酸反应的离子方程式为Fe3O4＋8H＋═══3Fe3＋＋4H2O。( )(5)铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3。( )(6)向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁。( )(7)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。( )
(8)Fe在稀硝酸中发生钝化。( )[提示] Fe在浓硝酸中发生钝化。(9)铁表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化。( )[提示] 铁表面形成的氧化膜较疏松，不能保护内层金属。(10)过量的铁与氯气反应生成FeCl2。( )[提示] Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3。(11)Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2
(16)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4，Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3。( )[提示] Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4。(17)氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应。( )[提示] Fe3＋与I－发生氧化还原反应。(18)FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通过化合反应制取。( )[提示] FeCl3可由Fe与Cl2反应制取；FeCl2可由FeCl3与Fe反应制取；Fe(OH)3可由Fe(OH)2、O2、H2O化合制取。
2．深度思考：(1)铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与________(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与____________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。所选试剂：①Cl2 ②O2 ③H2O(g) ④S ⑤盐酸⑥稀硝酸(足量) ⑦稀硫酸 ⑧CuSO4溶液(2)①铁、铝遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，是物理变化还是化学变化？②生铁和纯铁相比，熔点、硬度及抗腐蚀能力大小如何？
[提示] ①化学变化。②因生铁是铁碳合金，所以生铁的熔点低，硬度大。生铁在潮湿的环境中易发生电化学腐蚀，故纯铁的抗腐蚀能力强。
(3)按要求书写下列反应的离子方程式：①FeO与稀HNO3的反应②Fe(OH)3与HI的反应(HI是强酸)
(4)铁是日常生活中最常见的金属。某班同学在学习铁的知识时，对“铁为何称为黑色金属？”这个问题产生了浓厚的兴趣：对于该问题，同学们上网查寻，有两种解释：A．因为在铁表面上有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属。B．因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以叫黑色金属。①你认为哪种说法正确？②若有一黑色粉末，你如何鉴别是铁粉，还是Fe3O4粉末？③若有一黑色粉末，为Fe和Fe3O4的混合物，你如何证明其中有Fe3O4?
[答案] ①A ②取黑色粉末少许于试管中，加适量稀盐酸或稀硫酸，有气泡产生的原黑色粉末为铁粉，若无气泡产生则原粉末为Fe3O4(其他合理答案亦可) ③用干燥的氢气与黑色粉末加热反应，用无水硫酸铜检测有水产生或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应，用澄清石灰水检测有二氧化碳产生(其他合理答案亦可)
[解析] ①铁的氧化物中Fe2O3为红棕色，B的说法是错误的。②可以利用Fe、Fe3O4与稀盐酸或稀硫酸反应现象的不同来鉴别两种物质。③检验Fe和Fe3O4的混合物中Fe3O4的存在，实质是检验混合物中O的存在，可以用干燥的氢气或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应，然后检验产物中是否有水或二氧化碳产生。
微考点1 铁单质的制备和性质(1)(2021·河北，1,3分)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生 作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。
下列说法错误的是( )A．钢是以铁为主的含碳合金B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3[解析] A项，根据题目信息可知钢是以铁为主的含碳合金，正确；B项，钢的含碳量越高，硬度和脆性越大，正确；C项，合金的特点是熔点比组分金属低，所以生铁的熔点低于熟铁，错误；D项，赤铁矿的主要成分为Fe2O3，正确。
(2)(2022·山东潍坊高三检测)下列有关铁的说法正确的是( )A．Fe在稀硝酸中发生钝化B．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2C．向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色D．镀锌铁不如镀锡铁耐腐蚀
[解析] 常温下，Fe在浓硝酸中发生钝化反应，A项错误；铁和亚铁离子能将氯气还原为氯离子，从而除去工业废气中的氯气，B项正确；FeCl2溶液中含Fe2＋，NH4SCN可用于检验Fe3＋，向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不会显红色，C项错误；镀锌铁因Zn比Fe活泼，镀层破损时Zn被腐蚀，镀锡铁因Fe比Sn活泼，因而镀层破损时是铁被腐蚀，所以镀锌铁比镀锡铁更耐腐蚀，D项错误。
〔对点集训1〕 (1)(2022·成都模拟)某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。
下列从分类角度分析正确的是( )A．实验①、③反应制得的物质均为纯净物B．实验②、③均未发生氧化还原反应C．实验①、③均为放热反应D．实验①、②所涉及的物质均为电解质[解析] 实验③制得的是Fe(OH)3胶体，属于混合物，且属于吸热反应，A、C错误；实验①中Cl2、铁丝均为单质，既不属于电解质，也不属于非电解质，D错误。
(2)(2022·湖北襄阳模拟)在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2＋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。a．Fe3＋ b．Fe2＋ c．Fe、Fe2＋d．Fe2＋、Fe3＋①AB段铁元素以_____形式存在。②BC段铁元素以_____形式存在。③CD段铁元素以_____形式存在。
[解析] 向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应2Fe3＋＋Fe═══3Fe2＋，最后全部转化为Fe2＋。
微考点2 铁的氧化物、氢氧化物的制备和性质(1)(2021·广东，10,2分)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。
下列推断不合理的是( )A．a可与e反应生成bB．b既可被氧化，也可被还原C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
[解析] A项，Fe与Fe3＋反应生成Fe2＋，推断合理。B项，亚铁盐既能被氧化为铁盐又能被还原为铁单质，推断合理。C项，氢氧化铁胶体的制备是将饱和的氯化铁溶液加入沸水中继续加热至液体呈红褐色；如果加入浓碱液中，生成的是Fe(OH)3沉淀，推断不合理。D项，可存在Fe2＋→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe3＋→Fe2＋的循环转化关系，推断合理。
[解析] Fe(OH)2是一种白色固体，A错误；煤油能减少FeSO4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Fe3O4，可通过化合反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2═══4Fe(OH)3来制取Fe(OH)3，C正确；Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应，D正确。
〔对点集训2〕 (1)(2021·河北衡水高三检测)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100 mL浓度为1.0 ml·L－1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，有气体放出，所得溶液中加入KSCN溶液后无红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量此混合物，能得到铁的质量是( )A．11.2 gB．5.6 gC．2.8 gD．1.4 g
[解析] Fe2O3＋6HCl═══2FeCl3＋3H2O；Fe＋2FeCl3═══ 3FeCl2。由题意“恰好使混合物完全溶解”及“加入KSCN溶液后无红色出现”，可知溶液中无Fe3＋，为FeCl2溶液，即Fe、FeO、Fe2O3中的Fe全部转化到FeCl2中，因n(Cl－)＝0.1 L×1.0 ml·L－1＝0.1 ml，所以n(Fe)＝0.05 ml，则m(Fe)＝0.05 ml×56 g·ml－1＝2.8 g。
(2)(2022·山东潍坊高三检测)如图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 ml·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：
①B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的药品是________。A中反应的离子方程式是_____________________________。②实验开始时先将止水夹a________(填“打开”或“关闭”)。③简述生成Fe(OH)2的操作_________________________________ ___________________________________。④实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为________________________________________。
待A装置反应一段时间后关闭止水夹a，将FeSO4溶液压入B中进行反应
[解析] Fe＋2H＋═══Fe2＋＋H2↑，产生的H2将Fe2＋压入B中，Fe2＋＋2OH－═══Fe(OH)2↓；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，就要排除装置中的空气。
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，关键注意以下两点：(1)溶液中不含Fe3＋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。
防止Fe(OH)2氧化的方法：(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，排出溶解的氧气。(2)将盛有氢氧化钠溶液的胶头滴管尖端插入试管里的亚铁盐溶液底部，再慢慢挤出NaOH溶液。(3)在亚铁盐溶液上面加保护层，例如苯或植物油等。(4)充入保护气，如氢气、氮气、稀有气体等。(5)用铁作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液或NaCl溶液；利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。
1．亚铁盐与铁盐(1)亚铁盐①Fe2＋的氧化性和还原性含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有________性，又有________性，其中以________性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO、(H＋)等均表现为________性。
考点二 Fe2＋、Fe3＋的转化与检验及铁三角的应用
Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：________________________________________。FeCl2溶液与HNO3溶液反应的离子方程式为：______________________________________________。②Fe2＋可发生水解反应Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化。
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋═══2Fe3＋＋2H2O
(2)铁盐①氧化性：含有Fe3＋的溶液呈______色，Fe3＋具有氧化性，Fe3＋与Fe、Cu反应的离子方程式分别为__________________________，_________________________________。②特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到____________时变成红色。③FeCl3易水解：将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为________________________________________。
2Fe3＋＋Fe═══3Fe2＋
2Fe3＋＋Cu═══2Fe2＋＋Cu2＋
Cl2＋2Fe2＋═══2Cl－＋2Fe3＋
Fe3＋＋3SCN－═══Fe(SCN)3
3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－═══Fe3[Fe(CN)6]2↓
(1)检验Fe2＋时，不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水有可能氧化SCN－)。(2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原KMnO4，有干扰)。
3．“铁三角”中的转化关系
(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：______________________________________。(2)将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液，溶液变蓝：________________________________。(3)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔：_________________________________。(4)将H2O2滴入到酸性FeCl2溶液中：________________________________________。(5)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：_______________________________________________。
H2S＋2Fe3＋═══S↓＋2Fe2＋＋2H＋
2I－＋2Fe3＋═══I2＋2Fe2＋
Cu＋2Fe3＋═══Cu2＋＋2Fe2＋
4．“铁三角”的重要应用(1)除杂
(3)盐溶液的配制与保存
FeCl3溶液发生反应时的颜色变化(1)向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液后，溶液呈红色。(2)FeCl3与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀。(3)向FeCl3溶液中通入H2S气体，生成淡黄色沉淀。(4)向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液，生成淡黄色沉淀，当加入的Na2S溶液过量时，又生成黑色沉淀。
(5)向FeCl3溶液中加入过量Fe粉，溶液变成浅绿色。(6)向FeCl3溶液中滴入淀粉碘化钾溶液，溶液变成蓝色。(7)向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，溶液变成紫色。(8)将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，继续加热至液体呈红褐色，生成红褐色Fe(OH)3胶体。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉，充分振荡后黄色逐渐消失，加一滴KSCN溶液后溶液颜色不变。( )(2)将铜粉加入1.0 ml·L－1Fe2(SO4)3溶液中，溶液变蓝、有黑色固体出现，金属铁比铜活泼。( )(3)检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质，将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红。( )
(4)向某溶液中，滴加氯水无现象，再滴加KSCN溶液，溶液显红色，该溶液中一定含Fe3＋。( )(5)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2。( )(6)向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2：3Mg(OH)2＋2Fe3＋═══2Fe(OH)3＋3Mg2＋。( )(7)FeCl3与氢碘酸反应生成棕色物质的离子方程式为2Fe3＋＋2I－═══2Fe2＋＋I2。( )(8)Fe2＋、Al3＋、ClO－、Cl－能够大量共存。( )
2．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。按要求书写下列方程式：
(1)Fe与Cl2、S反应的化学方程式：_____________________、________________。(2)Fe与水蒸气的反应：______________________________。(3)与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。①Fe与过量稀HNO3的反应：_________________________________________。②Fe与少量稀HNO3的反应：_____________________________________________。
3．电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。(1)检验溶液中存在Fe3＋的常用试剂是____________，证明Fe3＋存在的现象是________________。(2)写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式：_________________________________。
(4)要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作时的最佳顺序为_____。①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液 ③加入少量KSCN溶液A．①③B．③②C．③①D．①②③(5)写出向②⑤的混合液中通入⑥的离子方程式：__________________________________。
2Fe2＋＋Cl2═══2Fe3＋＋2Cl－
微考点1 Fe2＋和Fe3＋的转化与检验(1)(2022·吉林长春东北师大附中摸底)某同学设计下列方案对A(盐的水溶液)进行鉴定：
由此得出的结论中一定不正确的是( )A．D溶液中存在Fe(SCN)3B．A一定为无氧酸盐FeBr2C．B可为AgBrD．滤液中有Fe3＋
(2)(2022·山东滨州高三检测)金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应，下列对反应情况设想的评价正确的是( )
[解析] 当铁、铜的量比较少时溶液中可能有Fe3＋存在，A项错误；当铁过量时，铜不与Fe3＋反应，无Cu2＋生成，此时溶液中不存在Cu2＋和Fe3＋，B项错误；铜有剩余则溶液中一定无Fe3＋，可能有Cu2＋，C项错误；铁比铜活泼，不可能铁剩余而铜无剩余，D项正确。
〔对点集训1〕 (1)(2022·吉林长春高三检测)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Fe2＋B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋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Fe2＋，不含有Mg2＋
[解析] A项中只能说明原溶液中含有Fe3＋；B项原溶液中可能只有Fe3＋而没有Fe2＋；D项中Fe(OH)2被氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。
(2)(2022·河北衡水高三检测)选择合适试剂完成甲、乙两组实验：甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋；乙组：检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋。
下列试剂选取正确的一项是( )
〔对点集训2〕 (2022·湖北黄石月考)某化学兴趣小组利用还原铁粉处理含Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的废水，所加还原铁粉的质量与溶液中Fe2＋的浓度变化关系如图(忽略溶液体积变化)。
混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去方法除去含Mg2＋的溶液中混有的Fe3＋。向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2中的任意一种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去，过滤后向溶液中再加入适量相应的酸。
除去含Cu2＋的溶液中混有的Fe3＋。向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中的任意一种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去，过滤后向溶液中再加入适量相应的酸。除去含Mg2＋的溶液中混有的Fe2＋。先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)中的方法除去溶液中的Fe3＋。除去含Cu2＋的溶液中混有的Fe2＋。先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(2)中的方法除去溶液中的Fe3＋。
1．【必做实验】铁及其化合物的性质2．【实验目的】(1)认识铁及其化合物的重要化学性质。(2)学会铁离子的检验方法。(3)认识可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质间的相互转化。
考点三 铁及其化合物的性质
3．【实验用品】试管、胶头滴管。CuSO4溶液、FeCl3稀溶液、FeCl2溶液、FeSO4溶液、酸性KMnO4溶液、KSCN溶液、KI溶液、淀粉溶液、蒸馏水、锌片、铜片、铁粉、铁丝。
4．【实验步骤】(1)铁及其化合物的性质①铁单质的还原性在一支试管中加入2 mL CuSO4溶液，再将一段铁丝放入CuSO4溶液中。过一会儿，取出铁丝，观察现象并加以解释。现象与解释：铁丝上附有一层______色的金属铜，铁与硫酸铜发生了________反应。
②铁盐的氧化性a．取3 mL FeCl3稀溶液加入试管中，加入几小块铜片，振荡，过一会儿，观察现象。b．在一支盛有3 mL水的试管中滴加几滴FeCl3稀溶液，再滴加3滴KI溶液，观察现象。然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液，观察现象。现象与解释：a中铜片溶解，溶液由棕黄色变为蓝色，化学方程式为_________________________________。b中向FeCl3溶液中滴入KI，溶液变为黄褐色，化学方程式为________________________________，再加入淀粉溶液，溶液变蓝。
2FeCl3＋Cu═══CuCl2＋2FeCl2
③亚铁盐的氧化性和还原性a．取3 mL FeCl2溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡，过一会儿，观察现象。b．在一支试管中加入少量酸性KMnO4溶液，然后向试管中加入少量FeSO4溶液，观察溶液的颜色变化。当溶液紫色褪去时，再滴加2滴KSCN溶液，观察现象。现象与解释：a中溶液由浅绿色变为无色：____________________________。b中溶液由紫色变为棕黄色：________________________________________________。再加入KSCN溶液，溶液变为________。
Fe2＋＋Zn═══Fe＋Zn2＋
(2)铁离子的检验①在一支试管中加入2 mL蒸馏水，再滴加几滴FeCl3稀溶液，然后滴加几滴KSCN溶液，观察现象。②在一支试管中加入少量FeCl3稀溶液，然后加入适量铁粉，轻轻振荡片刻，再滴加几滴KSCN溶液，观察现象。现象与解释：①中溶液变为________：_________________________________。②中铁粉溶解，溶液由黄色变为浅绿色，加入KSCN溶液，溶液不变红色。
[提示] 氯气能够将Fe2＋(浅绿色)氧化为Fe3＋(黄色)，A项正确；B项得到的结论应该是Fe2＋具有氧化性；C项的离子方程式电荷不守恒；D项的实验现象应该是铜粉逐渐溶解，溶液由黄色变为蓝色。
2．废铁屑制Fe2O3的一种流程如下图：
下列说法不正确的是( )A．热的纯碱溶液可去除废铁屑表面的油污B．操作a是萃取C．冰水既可洗去杂质又可减少固体的溶解D．Fe2O3可用作红色颜料[提示] 热的纯碱溶液可去除废铁屑表面的油污，A项正确；操作a是过滤，B项错误；冰水既可洗去杂质又可降低温度，减少固体的溶解，C项正确；Fe2O3俗名铁红，可用作红色颜料，D项正确。
微考点 实验探究铁及其化合物的性质(1)(2022·安徽淮北模拟)某小组同学探究铁离子与硫离子的反应，实验操作及现象如下表所示。
下列有关说法错误的是( )A．两次实验中，开始产生的黑色沉淀都为Fe2S3B．两次实验中，产生黄色沉淀是因为发生了反应：Fe2S3＋4FeCl3═══6FeCl2＋3SC．向稀FeCl3溶液中逐滴加入稀Na2S溶液至过量，最后生成的黑色沉淀为FeSD．在Na2S溶液过量的情况下，黑色沉淀中存在较多的Fe(OH)3
[解析] 开始实验时生成的沉淀均为黑色沉淀，则应为Fe2S3，故A正确；硫化钠具有还原性，可与铁离子发生氧化还原反应生成S，则产生黄色沉淀的反应的化学方程式为Fe2S3＋4FeCl3═══6FeCl2＋3S，故B正确；Na2S与FeCl3发生氧化还原反应生成氯化亚铁，当硫化钠过量时又生成FeS，FeS为黑色沉淀，故C正确；在Na2S溶液过量的情况下，黑色沉淀应为FeS，而Fe(OH)3为红褐色沉淀，故D错误。
(2)(2022·海南嘉积中学月考)某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：①分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 ml·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是______________________。②甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为__________________________________。
③乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液液面上先加入0.5 mL煤油，再向FeCl2溶液中依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是____________________________________。④丙组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，一段时间后，溶液中有气泡出现且溶液温度升高，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是___________________________________。
隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
反应生成的Fe3＋催化了H2O2的分解
[解析] 反应开始时生成的氢气进入B中，可排出空气，防止生成的氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化，一段时间后关闭止水夹C，A中硫酸亚铁进入B中可生成Fe(OH)2白色沉淀，故A正确；FeCl3易水解，配制FeCl3溶液时应防止溶液因水解而生成氢氧化铁沉淀，可先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度，故B正确；Fe3＋与铁反应可生成Fe2＋，则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化，故C正确；向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红色，不会生成沉淀，故D错误。
(2)下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )
1．特殊的颜色(1)固体：Fe3O4、FeO——黑色，Fe2O3——红棕色，Fe(OH)3——红褐色(2)溶液：Fe2＋——浅绿色，Fe3＋——黄色
3．必记五反应(1)Fe＋2FeCl3═══3FeCl2(2)Cu＋2FeCl3═══CuCl2＋2FeCl2(3)2FeCl2＋Cl2═══2FeCl3(4)2Fe3＋＋2I－═══I2＋2Fe2＋(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O═══4Fe(OH)3
4．判断铁与氧化剂反应产物时常出现的错误(1)铁与硫化合，误认为生成Fe2S3；(2)铁与盐酸反应，误认为生成FeCl3和H2；(3)铁与碘单质化合，误认为生成FeI3；(4)过量铁与稀HNO3反应，误认为生成Fe(NO3)3；(5)铁与FeCl3溶液误认为不反应等。
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