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第11讲 铁及其重要化合物-【高效备考】2024年高考化学一轮复习讲义+分层练习
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1.掌握铁及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解铁及其重要化合物的制备方法。
3.基于价类二维图理解铁及其化合物的转化关系。
4.能通过实验探究掌握Fe2＋与Fe3＋的相互转化。
必备知识
考点一 铁的单质、氧化物
一．铁单质
1．铁的位置、结构、化合价
(1)周期表中的位置：第四周期第Ⅷ族；原子结构示意图： 。
(2)在参加化学反应时，铁易失去最外层上的2个电子，有时它还失去次外层上的一个电子，所以铁有 ＋2、＋3 两种价态，且＋3价稳定。
2．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。
3．铁的化学性质
铁元素是一种变价金属元素，通常显 ＋2 和 ＋3 价。
常温下，铁单质比较活泼，具有较强的 还原 性。
(1)与非金属单质的反应。
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(O2\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(常温下：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为__Fe2O3__,点燃： 3Fe＋2O2\(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4__)),Cl2：__2Fe＋3Cl2\(=====,\s\up7(点燃))2FeCl3__,S：__Fe＋S\(=====,\s\up7(△))FeS__))
(2)与水的反应。
常温下铁与水不反应，在高温条件下与水反应的化学方程式为： 3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2 。
(3)与酸反应。
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(非氧化性酸：__Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑__,\a\vs4\al(氧化,性酸)\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(稀硝酸\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Fe过量：__3Fe＋8H＋＋2NO\\al(－,3)===__, __3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O__,HNO3过量：__Fe＋4H＋＋NO\\al(－,3)===__, __Fe3＋＋NO↑＋2H2O__)),浓硝酸、浓硫酸：常温下__钝化__))))
(4)与某些盐溶液的反应(离子方程式)。
①与CuSO4溶液： Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu 。
②与FeCl3溶液： 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 Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2 。
(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 2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3 。
特别提醒：
(1)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。
(2)重要的铁矿石主要成分的化学式：
赤铁矿 Fe2O3 磁铁矿 Fe3O4 褐铁矿 2Fe2O3·3H2O 菱铁矿 FeCO3 黄铁矿 FeS2 。
二．铁的氧化物
要点突破
1．下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是( )
【答案】B
【解析】A项，地壳中含量最高的金属元素是Al，Ⅰ错，最早使用的金属是铜，Ⅱ错；C项，陈述Ⅰ、Ⅱ都正确，且有因果关系；D项，铁在空气中易形成铁锈，而不是致密的氧化膜，且铁与氧气反应，Ⅰ、Ⅱ均错。
2．坦克、导弹的制造材料主要是各种金属的合金，钢铁便是其中十分重要的一种。下列关于铁的说法中，正确的是 ( )
A．铁元素属于过渡元素，其原子序数为26
B．单质铁与浓硫酸在常温下不反应
C．铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性
D．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率，纯铁比生铁快
【答案】A
【解析】 铁是26号元素，位于第Ⅷ族，为过渡元素，故A正确；常温下，铁遇浓硫酸钝化，并不是不反应，故B错误；亚铁离子既有还原性，也有氧化性，故C错误；纯铁和稀盐酸不能构成原电池，生铁中铁、碳和稀盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，故D错误。
3．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。
①Fe3＋ ②Fe2＋ ③Fe、Fe2＋ ④Fe2＋、Fe3＋
(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】(1)① (2)④ (3)③
【解析】向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，故AB段铁元素以Fe3＋形式存在。随着铁粉的增加，溶液中的Fe3＋与Fe反应生成Fe2＋，故BC段铁元素以Fe2＋、Fe3＋形式存在。Fe3＋全部转化成Fe2＋后，铁粉不再溶解，故CD段铁元素以Fe、Fe2＋形式存在。
必备知识
考点二 铁的氢氧化物、Fe2＋和Fe3＋的性质及检验
一、氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较
二、Fe2＋和Fe3＋的性质及检验
1．铁盐与亚铁盐
2.Fe2＋、Fe3＋的检验方法
(1)用KSCN溶液和氯水
(2)用NaOH溶液
(3)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe2＋、Fe3＋的检验
eq \x(混合溶液)eq \(――――→,\s\up7(滴加KSCN),\s\d5(溶液))溶液变红色，说明含有Fe3＋。
eq \x(混合溶液)eq \(―――――→,\s\up7(滴加酸性),\s\d5(KMnO4溶液))KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋。
(4)Fe2＋的特征检验方法
溶液eq \(―――――――→,\s\up7(滴加K3[FeCN6]),\s\d5(溶液))产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋，3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－=== Fe3[Fe(CN)6]2↓。
要点突破
1．向氯化亚铁溶液中滴入氢氧化钠溶液后，沉淀颜色变化顺序为
A．红褐色、灰绿色、白色B．白色、红褐色、黑色
C．白色、灰绿色、红褐色D．蓝色、灰绿色、绿色
【答案】C
【解析】向氯化亚铁溶液中滴入氢氧化钠溶液，发生如下反应：FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2↓+2NaCl、
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。Fe(OH)2为白色，Fe(OH)3为红褐色。选项C. 白色、灰绿色、红褐色是Fe(OH)2→部分氧化→Fe(OH)3，故答案为C。
2．下列检验试剂选用正确的是 ( )
A．用氯水、KSCN溶液检验FeCl3中是否有FeCl2
B．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3中是否有FeCl2
C．用NaOH溶液检验MgCl2中是否有FeCl2
D．用硝酸检验某黄色固体是纯铜还是黄铜
【答案】C
【解析】 A项，Fe3＋产生的干扰无法消除，不符合题意；B项，酸性KMnO4溶液还能氧化Cl－，不符合题意；C项，虽然Mg2＋也能形成白色沉淀，但若有Fe2＋，则生成的白色沉淀颜色会发生变化，符合题意；D项，纯铜和黄铜均能溶解在硝酸中，不符合题意。
3．根据下列转化关系，回答有关问题。
(1)浅绿色溶液D主要成分的化学式为 ，试剂1是 _ _。
(2)下列物质不能作为试剂2的是 (填序号)。
a．Cl2 b．新制氯水 c．浓硫酸 d．S e．硝酸
(3)固体A溶于稀盐酸的化学方程式为 _ _。
(4)溶液C到溶液F红色加深的原因是_ _ 。
【答案】(1)FeCl2 KSCN溶液 (2) d (3) Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O (4)溶液中的Fe2＋被氧化剂氧化成Fe3＋，使Fe3＋浓度增大，从而使红色加深
【解析】从框图可知，Fe和稀盐酸反应生成FeCl2溶液，为浅绿色，即D的主要成分为FeCl2，加入试剂2后变为棕黄色溶液，再加入试剂1变成深红色溶液F，可以推断溶液E中含Fe3＋，试剂2为强氧化剂，能将Fe2＋氧化成Fe3＋。Fe与H2O(g)反应生成Fe3O4和H2，Fe3O4与盐酸反应的化学方程式为Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O，所以溶液B为FeCl3和FeCl2的混合溶液，加入试剂1(KSCN溶液)后，Fe3＋变成Fe(SCN)3，加入试剂2(强氧化剂)，Fe2＋被氧化后为Fe3＋，并进一步转化为Fe(SCN)3，所以溶液红色加深。
必备知识
考点三 铁及其化合物的转化关系
1.铁及其化合物间的转化关系
2、物质类别的转化
要点突破
1．如图W、X、Y、Z为四种物质，若箭头表示能一步转化的常见反应，其中常温下能实验图示转化关系的是 ( )
【答案】D
【解析】本题考查元素化合物的性质和转化，意在考查考生对元素化合物性质及其转化的理解能力。常温下N2不能直接转化为NH3、NO2、HNO3，A项不符合题意；常温下Na与O2反应生成Na2O而不是Na2O2，B项不符合题意；常温下Fe不能一步转化为Fe(OH)2，Fe和氯气在点燃时发生反应生成FeCl3，C项不符合题意；Al与盐酸反应转化为AlCl3，与NaOH溶液反应转化为NaAlO2，与硫酸反应转化为Al2(SO4)3，AlCl3与过量NaOH溶液反应转化为NaAlO2，NaAlO2与过量硫酸反应转化为Al2(SO4)3，Al2(SO4)3与BaCl2溶液反应转化为AlCl3，D项符合题意。
2．采用硫酸铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取绿矾(FeSO4·7H2O)，某学习小组设计了如下流程：
下列说法错误的是 ( )
A．酸浸时选用足量硫酸，试剂X为铁粉
B．滤渣a主要含SiO2，滤渣b主要含Al(OH)3
C．从滤液B得到绿矾产品的过程中，必须控制条件防止其氧化和分解
D．试剂X若为过量NaOH溶液，得到的沉淀用硫酸溶解，再结晶分离也可得绿矾
【答案】D
【解析】硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)中加入足量硫酸，Fe2O3、Al2O3与酸反应生成硫酸铁、硫酸铝，二氧化硅不反应，过滤，滤渣a为二氧化硅；在滤液A中加入铁粉将Fe3＋还原为Fe2＋，调节pH使Al3＋完全生成氢氧化铝沉淀，过滤，滤渣b为氢氧化铝，滤液B为硫酸亚铁，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到硫酸亚铁晶体。由流程分析可知，溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X为铁粉，A正确；根据以上分析可知滤渣a主要含SiO2，滤渣b主要含Al(OH)3，B正确；Fe2＋易被空气中的氧气氧化，而且绿矾受热易失去结晶水，所以从滤液B得到FeSO4·7H2O产品的过程中，必须控制条件防止其氧化和分解，C正确；试剂X若为过量NaOH溶液，得到的沉淀是氢氧化铁，用硫酸溶解得到的是硫酸铁而不是硫酸亚铁，D错误。
3．铁是人体必需的微量元素，铁摄入不足可能引起缺铁性贫血。黑木耳中含有比较丰富的铁元素，某研究型学习小组同学测定某地黑木耳中铁的含量。
(1)称量黑木耳，将之洗净切碎，用蒸馏水浸泡，但浸泡液中未能检测到铁元素。高温灼烧黑木耳，使之完全灰化。将木耳灰用下图流程处理，对滤液中的溶质进行研究 。
①浸泡液检测不出铁元素的原因是 。
②滤液中铁元素的存在形式是 Fe2+、 _；试剂l应该是 _。
(2)A转化为 B可加入的试剂有 。
A．酸性高锰酸钾 B．Cl2 C．H2O2 D． HNO3
(3)C生成D时的反应现象为 _。
(4)已知在酸性条件下Fe2+可被氧气为Fe3+，配平此离子方程式： Fe2+ + O2 + H+= Fe3+ + _H2O，标出电子转移方向和数目 ，若该反应每转移 8ml 电子，标准状况下消耗O2的体积为 _L。
(5)若称取ag黑木耳全部烧成灰，将全部灰按照上面的流程中加入试剂2的方法，全部转化为D,然后过滤、洗涤加热烘干、称得D质量为bg， _(填“能”或“否”)来测得出该黑木耳铁元素的含量，理由是 。
【答案】黑木耳中含铁元素的物质不溶于水 Fe3+ 纯Fe粉或纯铁钉 BC 沉淀由白色变为灰绿色再变为红褐色 4 1 4 4 2 44.8L 否 Fe(OH)3受热易分解，会造成较大误差
【解析】(1) ①浸泡液检测不出铁元素，则溶液中不含有Fe2+、Fe3+，可推知黑木耳中含铁元素的物质不溶于水；答案为：黑木耳中含铁元素的物质不溶于水；
②据分析，滤液中铁元素的存在形式是Fe2+、Fe3+；试剂l的作用是把Fe3+转化为Fe2+；故应该是纯Fe粉或纯铁钉；答案为：Fe3+；纯Fe粉或纯铁钉；
(2)A转化为 B 即氯化亚铁转为氯化铁，要避免其它杂质离子的引入，可加入的试剂有Cl2和H2O2，故选BC；答案为：BC；
(3) C为Fe(OH)2、D为Fe(OH)3，则C生成D时的反应现象为：沉淀由白色变为灰绿色再变为红褐色；
答案为：沉淀由白色变为灰绿色再变为红褐色；
(4)已知在酸性条件下Fe2+可被氧气为Fe3+，铁元素的化合价由+2价升至+3价，O元素的化合价由0价降为-2价，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，则该离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，电子转移方向和数目可表示为：；由方程式知，每转移 4ml 电子，消耗1mlO2，即消耗22.4L O2(标准状况下)，若该反应每转移 8ml 电子，标准状况下消耗O2的体积为44.8L；
答案为：4；1；4；4；2；；44.8L；
(5)若称取ag黑木耳全部烧成灰，将全部灰按照上面的流程中加入试剂2的方法，全部转化为D，然后过滤、洗涤加热烘干、称得D质量为bg，则不能准确测得出该黑木耳铁元素的含量，因为Fe(OH)3受热易分解，在加热烘干过程中会转变成Fe2O3，会造成较大误差；答案为：否；Fe(OH)3受热易分解，会造成较大误差。化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
铁红
磁性氧化铁
颜色状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体(有磁性)
溶解性
难溶于水
难溶于水
难溶于水
铁的化合价
＋2
＋3
＋2、＋3
稳定性
不稳定
稳定
稳定
与H＋反应的
离子方程式
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
与CO的反应
(炼铁原理)
FexOy＋yCOeq \(=====,\s\up7(高温))xFe＋yCO2
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铁是地壳中含量最高的金属元素
铁是人类最早使用的金属材料
Ⅰ对；Ⅱ对；有
B
常温下铁与稀硫酸反应生成氢气
高温下氢气能还原氧化铁得到铁
Ⅰ对；Ⅱ对；无
C
铁元素属于过渡元素
铁和铁的某些化合物可用作催化剂
Ⅰ错；Ⅱ对；无
D
在空气中铁表面形成致密氧化膜
铁不能与氧气反应
Ⅰ对；Ⅱ对；有
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色态
白色固体
红褐色固体
与盐酸反应
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
受热分解
分解产物复杂
2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up17(△))Fe2O3＋3H2O
制法
可溶性亚铁盐与碱溶液反应
Fe2＋＋2OH－=== Fe(OH)2↓
可溶性铁盐与碱溶液反应
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
两者的关系
在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应方程式为
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
亚铁盐(Fe2＋)
铁盐(Fe3＋)
颜色
浅绿色(溶液)
黄色(溶液)
氧化性与还原性
既有氧化性，又有还原性，以还原性为主，如在酸性条件下能被H2O2、NOeq \\al(－,3)氧化，离子方程式分别是2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，3Fe2＋＋4H＋＋NOeq \\al(－,3)===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
一般表现为氧化性，如能溶解铜，离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋
水解性
水解呈酸性
极易水解，只存在于酸性较强的溶液中
选项
W
X
Y
Z
A
N2
NH3
NO2
HNO3
B
Na
Na2O2
NaOH
NaCl
C
Fe
FeCl3
Fe(OH)2
FeCl2
D
Al
AlCl3
NaAlO2
Al2(SO4)3
1.掌握铁及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解铁及其重要化合物的制备方法。
3.基于价类二维图理解铁及其化合物的转化关系。
4.能通过实验探究掌握Fe2＋与Fe3＋的相互转化。
必备知识
考点一 铁的单质、氧化物
一．铁单质
1．铁的位置、结构、化合价
(1)周期表中的位置：第四周期第Ⅷ族；原子结构示意图： 。
(2)在参加化学反应时，铁易失去最外层上的2个电子，有时它还失去次外层上的一个电子，所以铁有 ＋2、＋3 两种价态，且＋3价稳定。
2．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。
3．铁的化学性质
铁元素是一种变价金属元素，通常显 ＋2 和 ＋3 价。
常温下，铁单质比较活泼，具有较强的 还原 性。
(1)与非金属单质的反应。
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(O2\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(常温下：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为__Fe2O3__,点燃： 3Fe＋2O2\(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4__)),Cl2：__2Fe＋3Cl2\(=====,\s\up7(点燃))2FeCl3__,S：__Fe＋S\(=====,\s\up7(△))FeS__))
(2)与水的反应。
常温下铁与水不反应，在高温条件下与水反应的化学方程式为： 3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2 。
(3)与酸反应。
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(非氧化性酸：__Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑__,\a\vs4\al(氧化,性酸)\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(稀硝酸\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Fe过量：__3Fe＋8H＋＋2NO\\al(－,3)===__, __3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O__,HNO3过量：__Fe＋4H＋＋NO\\al(－,3)===__, __Fe3＋＋NO↑＋2H2O__)),浓硝酸、浓硫酸：常温下__钝化__))))
(4)与某些盐溶液的反应(离子方程式)。
①与CuSO4溶液： Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu 。
②与FeCl3溶液： 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 Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2 。
(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 2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3 。
特别提醒：
(1)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。
(2)重要的铁矿石主要成分的化学式：
赤铁矿 Fe2O3 磁铁矿 Fe3O4 褐铁矿 2Fe2O3·3H2O 菱铁矿 FeCO3 黄铁矿 FeS2 。
二．铁的氧化物
要点突破
1．下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是( )
【答案】B
【解析】A项，地壳中含量最高的金属元素是Al，Ⅰ错，最早使用的金属是铜，Ⅱ错；C项，陈述Ⅰ、Ⅱ都正确，且有因果关系；D项，铁在空气中易形成铁锈，而不是致密的氧化膜，且铁与氧气反应，Ⅰ、Ⅱ均错。
2．坦克、导弹的制造材料主要是各种金属的合金，钢铁便是其中十分重要的一种。下列关于铁的说法中，正确的是 ( )
A．铁元素属于过渡元素，其原子序数为26
B．单质铁与浓硫酸在常温下不反应
C．铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性
D．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率，纯铁比生铁快
【答案】A
【解析】 铁是26号元素，位于第Ⅷ族，为过渡元素，故A正确；常温下，铁遇浓硫酸钝化，并不是不反应，故B错误；亚铁离子既有还原性，也有氧化性，故C错误；纯铁和稀盐酸不能构成原电池，生铁中铁、碳和稀盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，故D错误。
3．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。
①Fe3＋ ②Fe2＋ ③Fe、Fe2＋ ④Fe2＋、Fe3＋
(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】(1)① (2)④ (3)③
【解析】向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，故AB段铁元素以Fe3＋形式存在。随着铁粉的增加，溶液中的Fe3＋与Fe反应生成Fe2＋，故BC段铁元素以Fe2＋、Fe3＋形式存在。Fe3＋全部转化成Fe2＋后，铁粉不再溶解，故CD段铁元素以Fe、Fe2＋形式存在。
必备知识
考点二 铁的氢氧化物、Fe2＋和Fe3＋的性质及检验
一、氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较
二、Fe2＋和Fe3＋的性质及检验
1．铁盐与亚铁盐
2.Fe2＋、Fe3＋的检验方法
(1)用KSCN溶液和氯水
(2)用NaOH溶液
(3)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe2＋、Fe3＋的检验
eq \x(混合溶液)eq \(――――→,\s\up7(滴加KSCN),\s\d5(溶液))溶液变红色，说明含有Fe3＋。
eq \x(混合溶液)eq \(―――――→,\s\up7(滴加酸性),\s\d5(KMnO4溶液))KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋。
(4)Fe2＋的特征检验方法
溶液eq \(―――――――→,\s\up7(滴加K3[FeCN6]),\s\d5(溶液))产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋，3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－=== Fe3[Fe(CN)6]2↓。
要点突破
1．向氯化亚铁溶液中滴入氢氧化钠溶液后，沉淀颜色变化顺序为
A．红褐色、灰绿色、白色B．白色、红褐色、黑色
C．白色、灰绿色、红褐色D．蓝色、灰绿色、绿色
【答案】C
【解析】向氯化亚铁溶液中滴入氢氧化钠溶液，发生如下反应：FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2↓+2NaCl、
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。Fe(OH)2为白色，Fe(OH)3为红褐色。选项C. 白色、灰绿色、红褐色是Fe(OH)2→部分氧化→Fe(OH)3，故答案为C。
2．下列检验试剂选用正确的是 ( )
A．用氯水、KSCN溶液检验FeCl3中是否有FeCl2
B．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3中是否有FeCl2
C．用NaOH溶液检验MgCl2中是否有FeCl2
D．用硝酸检验某黄色固体是纯铜还是黄铜
【答案】C
【解析】 A项，Fe3＋产生的干扰无法消除，不符合题意；B项，酸性KMnO4溶液还能氧化Cl－，不符合题意；C项，虽然Mg2＋也能形成白色沉淀，但若有Fe2＋，则生成的白色沉淀颜色会发生变化，符合题意；D项，纯铜和黄铜均能溶解在硝酸中，不符合题意。
3．根据下列转化关系，回答有关问题。
(1)浅绿色溶液D主要成分的化学式为 ，试剂1是 _ _。
(2)下列物质不能作为试剂2的是 (填序号)。
a．Cl2 b．新制氯水 c．浓硫酸 d．S e．硝酸
(3)固体A溶于稀盐酸的化学方程式为 _ _。
(4)溶液C到溶液F红色加深的原因是_ _ 。
【答案】(1)FeCl2 KSCN溶液 (2) d (3) Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O (4)溶液中的Fe2＋被氧化剂氧化成Fe3＋，使Fe3＋浓度增大，从而使红色加深
【解析】从框图可知，Fe和稀盐酸反应生成FeCl2溶液，为浅绿色，即D的主要成分为FeCl2，加入试剂2后变为棕黄色溶液，再加入试剂1变成深红色溶液F，可以推断溶液E中含Fe3＋，试剂2为强氧化剂，能将Fe2＋氧化成Fe3＋。Fe与H2O(g)反应生成Fe3O4和H2，Fe3O4与盐酸反应的化学方程式为Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O，所以溶液B为FeCl3和FeCl2的混合溶液，加入试剂1(KSCN溶液)后，Fe3＋变成Fe(SCN)3，加入试剂2(强氧化剂)，Fe2＋被氧化后为Fe3＋，并进一步转化为Fe(SCN)3，所以溶液红色加深。
必备知识
考点三 铁及其化合物的转化关系
1.铁及其化合物间的转化关系
2、物质类别的转化
要点突破
1．如图W、X、Y、Z为四种物质，若箭头表示能一步转化的常见反应，其中常温下能实验图示转化关系的是 ( )
【答案】D
【解析】本题考查元素化合物的性质和转化，意在考查考生对元素化合物性质及其转化的理解能力。常温下N2不能直接转化为NH3、NO2、HNO3，A项不符合题意；常温下Na与O2反应生成Na2O而不是Na2O2，B项不符合题意；常温下Fe不能一步转化为Fe(OH)2，Fe和氯气在点燃时发生反应生成FeCl3，C项不符合题意；Al与盐酸反应转化为AlCl3，与NaOH溶液反应转化为NaAlO2，与硫酸反应转化为Al2(SO4)3，AlCl3与过量NaOH溶液反应转化为NaAlO2，NaAlO2与过量硫酸反应转化为Al2(SO4)3，Al2(SO4)3与BaCl2溶液反应转化为AlCl3，D项符合题意。
2．采用硫酸铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取绿矾(FeSO4·7H2O)，某学习小组设计了如下流程：
下列说法错误的是 ( )
A．酸浸时选用足量硫酸，试剂X为铁粉
B．滤渣a主要含SiO2，滤渣b主要含Al(OH)3
C．从滤液B得到绿矾产品的过程中，必须控制条件防止其氧化和分解
D．试剂X若为过量NaOH溶液，得到的沉淀用硫酸溶解，再结晶分离也可得绿矾
【答案】D
【解析】硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)中加入足量硫酸，Fe2O3、Al2O3与酸反应生成硫酸铁、硫酸铝，二氧化硅不反应，过滤，滤渣a为二氧化硅；在滤液A中加入铁粉将Fe3＋还原为Fe2＋，调节pH使Al3＋完全生成氢氧化铝沉淀，过滤，滤渣b为氢氧化铝，滤液B为硫酸亚铁，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到硫酸亚铁晶体。由流程分析可知，溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X为铁粉，A正确；根据以上分析可知滤渣a主要含SiO2，滤渣b主要含Al(OH)3，B正确；Fe2＋易被空气中的氧气氧化，而且绿矾受热易失去结晶水，所以从滤液B得到FeSO4·7H2O产品的过程中，必须控制条件防止其氧化和分解，C正确；试剂X若为过量NaOH溶液，得到的沉淀是氢氧化铁，用硫酸溶解得到的是硫酸铁而不是硫酸亚铁，D错误。
3．铁是人体必需的微量元素，铁摄入不足可能引起缺铁性贫血。黑木耳中含有比较丰富的铁元素，某研究型学习小组同学测定某地黑木耳中铁的含量。
(1)称量黑木耳，将之洗净切碎，用蒸馏水浸泡，但浸泡液中未能检测到铁元素。高温灼烧黑木耳，使之完全灰化。将木耳灰用下图流程处理，对滤液中的溶质进行研究 。
①浸泡液检测不出铁元素的原因是 。
②滤液中铁元素的存在形式是 Fe2+、 _；试剂l应该是 _。
(2)A转化为 B可加入的试剂有 。
A．酸性高锰酸钾 B．Cl2 C．H2O2 D． HNO3
(3)C生成D时的反应现象为 _。
(4)已知在酸性条件下Fe2+可被氧气为Fe3+，配平此离子方程式： Fe2+ + O2 + H+= Fe3+ + _H2O，标出电子转移方向和数目 ，若该反应每转移 8ml 电子，标准状况下消耗O2的体积为 _L。
(5)若称取ag黑木耳全部烧成灰，将全部灰按照上面的流程中加入试剂2的方法，全部转化为D,然后过滤、洗涤加热烘干、称得D质量为bg， _(填“能”或“否”)来测得出该黑木耳铁元素的含量，理由是 。
【答案】黑木耳中含铁元素的物质不溶于水 Fe3+ 纯Fe粉或纯铁钉 BC 沉淀由白色变为灰绿色再变为红褐色 4 1 4 4 2 44.8L 否 Fe(OH)3受热易分解，会造成较大误差
【解析】(1) ①浸泡液检测不出铁元素，则溶液中不含有Fe2+、Fe3+，可推知黑木耳中含铁元素的物质不溶于水；答案为：黑木耳中含铁元素的物质不溶于水；
②据分析，滤液中铁元素的存在形式是Fe2+、Fe3+；试剂l的作用是把Fe3+转化为Fe2+；故应该是纯Fe粉或纯铁钉；答案为：Fe3+；纯Fe粉或纯铁钉；
(2)A转化为 B 即氯化亚铁转为氯化铁，要避免其它杂质离子的引入，可加入的试剂有Cl2和H2O2，故选BC；答案为：BC；
(3) C为Fe(OH)2、D为Fe(OH)3，则C生成D时的反应现象为：沉淀由白色变为灰绿色再变为红褐色；
答案为：沉淀由白色变为灰绿色再变为红褐色；
(4)已知在酸性条件下Fe2+可被氧气为Fe3+，铁元素的化合价由+2价升至+3价，O元素的化合价由0价降为-2价，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，则该离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，电子转移方向和数目可表示为：；由方程式知，每转移 4ml 电子，消耗1mlO2，即消耗22.4L O2(标准状况下)，若该反应每转移 8ml 电子，标准状况下消耗O2的体积为44.8L；
答案为：4；1；4；4；2；；44.8L；
(5)若称取ag黑木耳全部烧成灰，将全部灰按照上面的流程中加入试剂2的方法，全部转化为D，然后过滤、洗涤加热烘干、称得D质量为bg，则不能准确测得出该黑木耳铁元素的含量，因为Fe(OH)3受热易分解，在加热烘干过程中会转变成Fe2O3，会造成较大误差；答案为：否；Fe(OH)3受热易分解，会造成较大误差。化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
铁红
磁性氧化铁
颜色状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体(有磁性)
溶解性
难溶于水
难溶于水
难溶于水
铁的化合价
＋2
＋3
＋2、＋3
稳定性
不稳定
稳定
稳定
与H＋反应的
离子方程式
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
与CO的反应
(炼铁原理)
FexOy＋yCOeq \(=====,\s\up7(高温))xFe＋yCO2
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铁是地壳中含量最高的金属元素
铁是人类最早使用的金属材料
Ⅰ对；Ⅱ对；有
B
常温下铁与稀硫酸反应生成氢气
高温下氢气能还原氧化铁得到铁
Ⅰ对；Ⅱ对；无
C
铁元素属于过渡元素
铁和铁的某些化合物可用作催化剂
Ⅰ错；Ⅱ对；无
D
在空气中铁表面形成致密氧化膜
铁不能与氧气反应
Ⅰ对；Ⅱ对；有
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色态
白色固体
红褐色固体
与盐酸反应
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
受热分解
分解产物复杂
2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up17(△))Fe2O3＋3H2O
制法
可溶性亚铁盐与碱溶液反应
Fe2＋＋2OH－=== Fe(OH)2↓
可溶性铁盐与碱溶液反应
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
两者的关系
在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应方程式为
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
亚铁盐(Fe2＋)
铁盐(Fe3＋)
颜色
浅绿色(溶液)
黄色(溶液)
氧化性与还原性
既有氧化性，又有还原性，以还原性为主，如在酸性条件下能被H2O2、NOeq \\al(－,3)氧化，离子方程式分别是2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，3Fe2＋＋4H＋＋NOeq \\al(－,3)===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
一般表现为氧化性，如能溶解铜，离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋
水解性
水解呈酸性
极易水解，只存在于酸性较强的溶液中
选项
W
X
Y
Z
A
N2
NH3
NO2
HNO3
B
Na
Na2O2
NaOH
NaCl
C
Fe
FeCl3
Fe(OH)2
FeCl2
D
Al
AlCl3
NaAlO2
Al2(SO4)3
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