文档内容
第 07 讲 铁及其化合物
1.能从物质类别和铁元素化合价的角度认识铁及其化合物的性质，理清铁元素不同价态之间的转化关
系，增强证据推理与模型认知的能力。
2.会设计实验制备氢氧化亚铁，检验Fe3＋，探究Fe3＋、Fe2＋的氧化性与还原性，增强科学探究与创新
意识。
【核心素养分析】
1.宏观辨识与微观探析：认识铁及其化合物的性质及应用，能以“铁三角”转化关系理解变价元素的
转化条件。
2.科学态度与社会责任：利用铁及其化合物的性质，科学认识铁及其化合物的提纯和制备工艺流程，
形成严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识。
3.科学探究与创新意识：能提出有价值的氢氧化亚铁及其他铁的化合物的制备方案，并进行实验探究。
知识点一 铁及其重要化合物的性质
1．铁
铁位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金
属元素。
(1)结构
(2)铁的物理性质
银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。
(3)铁的化学性质
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。①与非金属单质的反应
常温 铁锈(成分为Fe O·xHO)
2 3 2
与O 反应
2
点燃 3Fe＋2O=====Fe O
2 3 4
与Cl 反应 点燃 2Fe＋3Cl=====2FeCl
2 2 3
与S、I 反应 Fe＋S=====FeS、Fe＋I=====FeI
2 2 2
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：3Fe＋4HO(g)=====Fe O＋4H。
2 3 4 2
③与酸的反应
与H＋反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H↑
2
过
Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2HO
量 2
与稀HNO 反应
3
少
3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4HO
量 2
与浓HSO 、浓HNO 反应 常温下钝化，加热分别生成SO 、NO
2 4 3 2 2
④与某些盐溶液反应
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
【归纳总结】
①Fe与Cl 反应无论用量多少都生成FeCl ，而Fe与盐酸反应生成FeCl 。
2 3 2
②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe O，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe O。
2 3 3 4
③铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl 、CuSO 、I 等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl、
3 4 2 2
Br 、HNO、浓HSO 等)反应时被氧化为Fe3＋。
2 3 2 4
④在电化学中铁作负极时电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。
(3)铁的冶炼
冶炼原理：Fe O＋3CO=====2Fe＋3CO
2 3 2
2．铁的氧化物
化学式 FeO Fe O Fe O
2 3 3 4
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 FeO＋2H＋=== Fe 2 O 3 ＋6H＋=== Fe O＋8H＋===Fe2＋
3 4
离子方程式 Fe2＋＋HO 2Fe3＋＋3HO ＋2Fe3＋＋4H 2 O
2 2
3.铁的氢氧化物
(1)Fe(OH) 是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH) ，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红
2 3
褐色，方程式为4Fe(OH) ＋O＋2HO===4Fe(OH) 。
2 2 2 3
【方法技巧】防止Fe(OH) 被氧化的方法
2
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。
(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。
(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H、N、稀有气体等。
2 2
(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。
(5)用Fe作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液，在溶液上面加苯、汽油等保护层，利用新产生的Fe2
＋与OH－反应制取Fe(OH) 。
2
(2)Fe(OH) 是红褐色、难溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe O·xHO)，受热易分解，
3 2 3 2
方程式为2Fe(OH) =====Fe O＋3HO；制取Fe(OH) 用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe3＋＋3OH－
3 2 3 2 3
===Fe(OH) ↓。
3
4．亚铁盐
(1)Fe2＋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，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，
如：遇Br 、Cl、HO、NO(H＋)等均表现为还原性。
2 2 2 2
Fe2＋的酸性溶液与HO 反应的离子方程式：2Fe2＋＋HO＋2H＋===2Fe3＋＋2HO。
2 2 2 2 2
(2)可水解
Fe(OH) 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
2
水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化。
5．铁盐的性质及应用
(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、HS等均表现为氧化性。
2
①Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO等具有较强还原性的离子不能大量共存。
②Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。
(2)易水解：Fe(OH) 是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。
3
①利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用FeCl 滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：
3FeCl ＋3HO=====Fe(OH) (胶体)＋3HCl。
3 2 3
②利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子。
③利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再
稀释至所需浓度。
④Fe3＋与HCO、[Al(OH) ]－、CO、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。
4
知识点二 Fe2＋和Fe3＋的检验
1．亚铁盐
(1)Fe2＋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，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，
如遇Br 、Cl、HO、NO(H＋)、MnO(H＋)等均表现为还原性。
2 2 2 2
Fe2＋的酸性溶液与HO 反应的离子方程式：2Fe2＋＋2H＋＋HO===2Fe3＋＋2HO
2 2 2 2 2
向FeCl 溶液中滴加酸性KMnO 溶液，溶液褪色。反应的离子方程式：MnO＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋
2 4
Mn2＋＋4HO。
2
(2)可水解
Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液因水解呈酸性。
2．铁盐
(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、HS等均表现为氧化性。
2
如用FeCl 溶液腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式2Fe3＋＋Cu===2Fe3＋＋Cu2＋。
3
(2)易水解：Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。
3．Fe2＋、Fe3＋的检验方法
(1)Fe2＋的检验
方法1 ―――――――→无现象―――――――→溶液变红色，证明含有Fe2＋
――――――――→产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证
方法2
明含有Fe2＋
方法3 ―――――――――→生成蓝色沉淀，证明含有Fe2＋
(2)Fe3＋的检验
方法1 ――――――――→溶液变红色，证明含有Fe3＋
方法2 ―――――――→产生红褐色沉淀，证明含有Fe3＋
(3)混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验
①Fe3＋的检验
a.――→溶液变血红色，说明含有Fe3＋
b.――→试纸变蓝色，说明含有Fe3＋②Fe2＋的检验
a.――→KMnO 溶液褪色，说明含有Fe2＋
4
b.――→溴水褪色，说明含有Fe2＋
c.――→生成蓝色沉淀，说明含有Fe2＋
4．亚铁盐、铁盐性质应用
(1)盐溶液的配制与保存
(2)物质的制备
(3)判断离子能否共存
Fe2＋NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)
Fe3＋S2－、I－、SO
Fe3＋HCO、CO等水解相互促进的离子
高频考点一 铁及其化合物的性质
例1.（高考组合题）下列有关物质性质的叙述错误的是（ ）
A.（2021·浙江卷）铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨
B.（2019·天津卷）将废铁屑加入FeCl 溶液中，可用于除去工业废气中的Cl
2 2
C.（2020·江苏卷）室温下，Fe与浓HSO 反应生成FeSO
2 4 4
D.(2021·湖南卷)FeO粉末在空气中受热，迅速被氧化成Fe O
3 4
【变式探究】（高考组合题）下列观点的叙述正确的是（ ）
A.（2021·浙江卷）将生铁进一步炼制减少含碳量，能得到耐腐蚀的钢
Cl 2 N aO H( aq)
B.（2017·江苏卷）Fe 点燃 FeCl Fe(OH)
2 2C.（2018·江苏卷）
D.（2017·新课标II卷）向2 mL 0.1 mol·L－1的FeCl 溶液中加足量铁粉，振荡，加1滴KSCN溶液，黄
3
色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变，说明还原性：Fe>Fe2+
高频考点二 铁及其化合物的转化与计算
例2．(2021·广东卷)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b
B．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
【变式探究】在给定条件下，下列物质间的转化不能实现的是( )
A．Fe――→FeCl B．Fe――→FeSO
3 4
C．Fe――→Fe O D．Fe――→FeCl
3 4 2
高频考点三、铁及其化合物的实验探究
例3.（2019·新课标Ⅰ卷）硫酸铁铵[NH Fe(SO )·xHO]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，
4 4 2 2
在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下:
回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是 。
(2)步骤②需要加热的目的是 ，
温度保持80~95 ℃，采用的合适加热方式是 。铁屑中含有少量硫化物，反应产生
的气体需要净化处理，合适的装置为 (填标号)。A B C D
(3)步骤③中选用足量的HO，理由是 。分批加入
2 2
HO，同时为了 ， 溶液要保持pH小于0.5。
2 2
(4)步骤⑤的具体实验操作有 ，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水，
失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 。
1.5×18
【变式探究】(2021·河北卷·节选)绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科
266+18x
研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐的新工艺，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外
的其他原料，不产生废弃物，实现了CrFeAlMg的深度利用和Na＋内循环。工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是________(填元素符号)。
(2)工序①的名称为________。
(3)滤渣Ⅰ的主要成分是______________(填化学式)。
(4)工序③中发生反应的离子方程式为___________________________________________。
(5)物质Ⅴ可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为
_____________________________________，可代替NaOH的化学试剂还有________(填化学式)。
(6)热解工序产生的混合气体最适宜返回工序________(填“①”“②”“③”或“④”)参与内循环。
高频考点四 氢氧化亚铁制备方法的实验创新改进
例4.用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。实验步骤如下：
Ⅰ.检查装置气密性后，关闭K、K，打开K、K、K，使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽
2 5 1 3 4
B中空气。
Ⅱ.待B中空气排尽后，关闭K，打开K，将A中溶液压入B中并观察现象。
3 2
Ⅲ.关闭K、K，打开K，使C中气体通入B中并观察现象。
1 2 5
回答下列问题：
(1)仪器a的名称是________，B中长玻璃管的作用是________________________。
(2)装置A中金属离子的检验方法是________________________________________。
(3)步骤 Ⅲ 装置B中的现象是____________，其发生反应的化学方程式为______________。
【方法技巧】制备Fe（OH） 常用的三种方法
2
（1）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CCl ），以防止
4
空气与Fe（OH） 接触发生反应，如图1所示。
2
（2）还原性气体保护法
用H 将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可较长时间观察到白色沉淀，如图
2
2所示。
（3）电解法
用铁做阳极，电解NaCl（或NaOH）溶液，并在液面上覆盖苯（或煤油），如图3所示。
另外，反应液要现用现配，且配制亚铁盐溶液和碱溶液所用的蒸馏水都需要加热煮沸除氧。【变式探究】如图所示，此装置可用来制取和观察Fe（OH） 在空气中被氧化的颜色变化。实验时必
2
须使用铁屑和6mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：
（1）B中盛有一定量的NaOH溶液，A中烧瓶内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） 的操作过程：___________________________________________________。
2
（4）实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B中发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
高频考点五 考查Fe2＋、Fe3＋ 检验与转化
例5.某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 mol/L 的溶液。在FeCl 溶液中需加入少量铁屑，
2
其目的是___________________________________________。
(2)甲组同学取2 mL FeCl 溶液，加入几滴氯水，再加入1滴 KSCN溶液，溶液变红，说明Cl 可将Fe2
2 2
＋氧化。FeCl 溶液与氯水反应的离子方程式为_____________________。
2
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl 溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下
2
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)丙组同学取10 mL 0.1 mol/L KI溶液，加入6 mL 0.1 mol/L FeCl 溶液混合。分别取2 mL此溶液于3
3
支试管中进行如下实验：
①第一支试管中加入1 mL CCl 充分振荡、静置，CCl 层显紫色；
4 4
②第二支试管中加入1滴K[Fe(CN) ] 溶液，生成蓝色沉淀；
3 6
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。
实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有
______(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为____________________。
【方法技巧】检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项
（1）检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中（新制氯水可以氧化SCN－）。
（2）当溶液浓度较稀时，利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2＋和Fe3＋的存在。
（3）Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO 溶液检验Fe2＋（Cl－能还原酸性KMnO ，有干
4 4
扰）。
（4）检验Fe2＋、Fe3＋的其他方法
①检验Fe2＋最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾K[Fe（CN）]。
3 6
②检验Fe3＋也可用苯酚（C HOH），在FeCl 溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。
6 5 3
【变式探究】实验小组研究二价铁的氧化反应，设计如下实验。
实验序号 试剂及操作 现象
现象a：生成白色沉淀，最终转
Ⅰ 变为红褐色
现象b：……
现象c：溶液略呈黄色
Ⅱ
现象d：溶液呈红色
(1)实验所用的Fe(NO ) 溶液由Fe(NO ) 溶液和足量铁粉反应制得，离子方程式是
3 2 3 3
_________________________________________________________________________。
(2)实验Ⅰ中白色沉淀转变为红褐色的化学方程式是____________________________。
(3)现象b是________________________________________________________。
(4)实验小组对实验Ⅱ中何种物质氧化Fe2＋进行研究，提出两种假设：
ⅰ.酸性条件下，O 氧化了Fe2＋；
2
ⅱ.酸性条件下，________。
①将假设ⅱ补充完整。
②设计实验，证实了假设ⅰ不是实验Ⅱ中氧化Fe2＋的主要原因。将实验方案和现象补充完整。
步骤1：向1.0 mL________溶液中滴加1.5 mL 1.0 mol·L－1 HSO 溶液；
2 4
步骤2：向上述所得溶液中滴加KSCN溶液，观察到________。
③向步骤2所得溶液中滴加NaOH溶液至pH约为5，检测到有Fe3＋产生。
(5)综合上述实验，说明二价铁的氧化反应与________因素有关。
