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第 07 讲 铁及其化合物
【化学学科素养】
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。
【必备知识解读】
一、铁
1．自然界中铁的存在
铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝元素，居第四位。
铁元素在自然界中主要以+2价和+3价化合物的形式存在于铁矿石。
2．铁的冶炼（高炉炼铁）
（1）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气
（2）工业炼铁得到的铁是：生铁（混合物）
（3）高炉（炼铁炉）：从下到上化学方程式为：
C+O =====CO C+CO =====2CO（吸收热量） 3CO + Fe O=====2Fe + 3CO
2 2 2 2 3 2
（4）焦炭的作用：
①提供热量C+O ===== CO（放热反应） ②提供还原剂：C+CO =====2CO
2 2 2
（5）炼铁过程中石灰石的主要作用是：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。
3．铁的物理性质和应用
(1)物理性质
纯铁具有银白色金属光泽，质软，有良好的延展性，密度是7.86g.cm-3,熔点为1535℃，沸点为
2750℃，铁是电和热的良导体，铁可以被磁铁吸引。
(2)应用
钢铁是人类生活和生产中非常重要的材料，广泛应用用于生活用具、生产工具、建筑、机械、电力、
桥梁、国防等领域。
二、铁的化学性质
1．铁与非金属单质反应（1）铁与氧气反应：3Fe+2O (纯) =====Fe O
2 3 4
现象：剧烈燃烧，放出大量热，火星四射，产生黑色固体。
（2）铁与氯气反应: 2Fe+3Cl ======2FeCl
2 3
现象：剧烈燃烧，放出大量热，产生棕黄色烟。
（3）铁与硫反应：Fe+S=====FeS
2．铁与酸反应
（1）铁与非氧化性酸反应
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H↑
2
（2）铁与稀硝酸反应情况：
①铁少量：Fe＋4HNO(稀)＝Fe(NO )＋NO↑＋2HO
3 3 3 2
②铁过量：3Fe＋8HNO(稀)＝3Fe(NO )＋2NO↑＋4HO
3 3 2 2
可用数轴表示如下：
3．铁与盐（溶液）反应
（1）与铜盐：Fe+Cu2+= Fe2＋＋Cu
（2）与铁盐：Fe+ 2Fe3＋=3Fe2＋
4．铁与水反应
化学方程式为3Fe＋4HO(g)=====Fe O＋4H
2 3 4 2
（1）实验结束时，先将导气管撤出，再移动酒精灯，以防止倒吸。
（2）铁不能与冷水、热水反应，但高温下能与水蒸气反应。
（3）铁与水蒸气反应的实验中，湿棉花的作用是加热时产生水蒸气。
（4）现象为加热时试管内铁粉红热，点燃从试管中逸出的气体可听到爆鸣声。
三、铁的氧化物
化学式 FeO Fe O Fe O
2 3 3 4名称（俗
氧化亚铁 氧化铁（铁红） 四氧化三铁（磁性氧化铁）
称）
物质类别 碱性氧化物 碱性氧化物 ——
色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体
溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水
铁的价态 ＋2价 ＋3价 ＋2价，＋3价
与H＋反应的 FeO＋2H＋===Fe2＋ Fe O＋6H＋ Fe O＋8H＋===Fe2＋＋
2 3 3 4
离子方程式 ＋HO ===2Fe3＋＋3HO 2Fe3＋＋4HO
2 2 2
高温时，都能被C、CO、H、Al等还原剂还原，生成单质铁
2
共性
与CO化碳反应：FeO＋y CO=====x Fe＋y CO
x y 2
四、铁的氢氧化物
化学式 Fe(OH) Fe(OH)
2 3
色态 白色固体 红褐色固体
溶解性 难溶于水 难溶于水
与盐酸反应 Fe(OH) ＋2H＋=== Fe2＋＋2HO Fe(OH) ＋3H＋=== Fe3＋＋3HO
2 2 3 2
受热分解 — 2Fe(OH) =====Fe O＋3HO
3 2 3 2
可溶性亚铁盐与碱反应： 可溶性铁盐与碱反应：
制法
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH) ↓ Fe3＋＋3OH－===Fe(OH) ↓
2 3
空气中，Fe(OH) 能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH) ，现象是白色沉淀迅
2 3
二者的关系 速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH) ＋O＋
2 2
2HO===4Fe(OH)
2 3
【特别提醒】
①FeO、Fe O、Fe(OH) 与HNO 反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe2＋被HNO 氧化成Fe3＋。
3 4 2 3 3
②Fe O、Fe O、Fe(OH) 与HI反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe3＋被I－还原为Fe2＋。
2 3 3 4 3
五、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)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．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
【关键能力拓展】
一、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
二、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＋
三、铁及其化合物的相互转化
1. Fe、Fe2+ 、Fe3+的相互转化-----铁三角
（1）Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化为Fe2＋、Fe3＋
①Fe→Fe2＋(与较弱氧化剂反应：如I、S、Fe3+、H+、Cu2+、Ag+)
2
Fe＋S=====FeS
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
②Fe→Fe3＋(与较强氧化剂反应：如Cl、Br 、浓HSO 、稀硝酸(足量)等)
2 2 2 4
2Fe＋3Cl=====2FeCl
2 3
③Fe→Fe O(与氧化剂反应：如O、HO(g))
3 4 2 2
3Fe＋4HO(g)=====Fe O＋4H。
2 3 4 2
（2）Fe2＋既具有氧化性又具有还原性
①Fe2＋→Fe3＋(与强氧化剂反应：如O、Cl、Br 、HO、HNO、KMnO (H+)、浓HSO 、等)
2 2 2 2 2 3 4 2 4
2Fe2＋＋Cl===2Fe3＋＋2Cl－，
2
2Fe2＋＋HO＋2H＋===2Fe3＋＋2HO，
2 2 2
5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4HO
2
3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2HO
2
②Fe2＋→Fe(与还原剂反应：如C、CO、Al、Zn等)Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe FeO＋CO=====Fe＋CO。
2
（3）Fe3＋具有较强氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe
①Fe3＋→Fe2＋(与还原剂反应：如Fe、Cu、I-、S2-等)
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，
2Fe3＋＋HS===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。
2
2Fe3＋＋2I－===I ＋2Fe2＋
2
②Fe3＋→Fe(与还原剂反应：如C、CO、Al等)
Fe O＋3CO=====2Fe＋3CO Fe O＋2Al=====2Fe＋Al O。
2 3 2 2 3 2 3
四、铁和铁的氧化物的混合物与酸(H+)反应的计算
用终态法、关系式法、守恒法等方法巧解这类计算问题
1．终态法：固体和盐酸（硫酸）恰好完全反应，溶液中没有Fe3+，即多个反应后的“终态”是溶质只
有FeCl (FeSO )的溶液，因此有n(Fe2＋):n(Cl－)=1:2[n(Fe2＋):n(SO)=1:1]，混合物中n(Fe)与盐酸（硫酸）中
2 4
n(H+)之比为1:2等结论。
2．关系式法：由 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H↑，Fe＋Fe O＋6H＋===3Fe2＋＋3HO可知，若没有Fe3＋生成，
2 2 3 2
则反应的Fe（不产生H）与Fe O 的关系是Fe------ Fe O，则有n(Fe)=n(Fe O)+n(H)等关系。
2 2 3 2 3 2 3 2
3．守恒法：主要有Fe原子守恒、Cl－(SO)守恒、溶液中电荷守恒、Fe失去的电子与H+和Fe3+得到的
电子守恒。
【核心题型例解】
高频考点一 铁及其氧化物的性质
例1．人体血液中如果缺乏亚铁离子，就会造成缺铁性贫血。市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒
细小的铁粉，这些铁粉在人体胃酸(胃酸的主要成分是HCl)作用下转化成亚铁盐。下列叙述错误的是
A．铁粉具有还原性 B．铁是人体必需的微量元素
C．常温下，铁能与水发生置换反应 D．Fe2+用K[Fe(CN) ]溶液检验生成蓝色沉淀
3 6
【变式探究】关于铁的三种氧化物(FeO、Fe O、Fe O)的下列叙述正确的是
2 3 3 4
A．铁的三种氧化物中铁元素的化合价完全相同
B．都是碱性氧化物，都能与盐酸反应生成氯化铁和水
C．氧化亚铁可应用于瓷器制作中使釉呈绿色
D．四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，它是一种混合物
高频考点二 铁及其化合物的转化
例2．铁元素的价类二维图如图所示。下列说法错误的是A．④可用作红色涂料
B．⑦的溶液可用于清洗青铜文物表面的锈迹
C．⑤被溶液中的氧气氧化为⑥的化学方程式为
D．③溶于过量稀硝酸的离子方程式为
【变式探究】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
高频考点三、铁及其化合物的实验探究
例3.某小组设计实验探究 是否能与 形成络离子。查阅资料：向难溶电解质中加入具有不同
离子的可溶性强电解质溶液，会使难溶电解质溶解度增大，这种现象叫做“盐效应”。实验表明：“盐效
应”与离子浓度、离子所带电量有关。分别取等量的纯 进行实验，实验结果如图所示：下列推断正确的是
A．实验Ⅱ中，KCl溶液能促进 溶解
B．相同浓度下，KSCN溶液盐效应大于KCl溶液
C．滤液中＋2价铁离子总浓度：实验Ⅰ=实验Ⅱ
D．实验表明， 和 不能形成络离子
【变式探究】为探究铁及其化合物的性质，某化学兴趣小组利用铁与水蒸气反应所得的固体进行了实
验，先用过量盐酸溶解，并分成4份，继续如下实验：
实
操作与现象
验
① 加入高锰酸钾溶液，紫色褪去
② 加入 溶液，生成蓝色沉淀
③ 加入KSCN溶液，无明显现象
④ 加入NaOH溶液，生成的白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色
依据上述实验现象，下列结论合理的是
A．实验①说明溶液中一定含有
B．实验③说明该固体中不含三价铁
C．实验②③说明反应后的固体中有铁粉剩余
D．实验④中灰绿色的沉淀是
高频考点四 氢氧化亚铁制备
例4.下列各图示中不能较长时间看到Fe(OH) 白色沉淀的是
2A． B． C． D．
【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 考查与铁有关的离子方程式
例5．下列反应的离子方程式书写正确的是
A．向氯化亚铁溶液中滴入 溶液：
B．向次氯酸钠溶液中通入足量二氧化硫：
C．将氯气通入冷的石灰乳中制漂白粉：
D．向磁性氧化铁粉末中加入稀盐酸：
【变式探究】下列有关离子方程式的书写正确的是
A．明矾溶液与过量氨水混合：Al3++4NH•H O=AlO +2H O+4NH
3 2 2
B．FeCl 溶液刻蚀电路铜板：2Fe3++3Cu=2Fe+3Cu2+
3
C．向水垢中滴加足量醋酸：CaCO +2H+=Ca2++CO ↑+H O
3 2 2
D．稀硫酸滴入NaSO 溶液中：2H++S O =SO↑+S↓+H O
2 2 3 2 2 2
【举一反三】下列反应对应的离子方程式书写正确的是
A．将等物质的量浓度的 和 溶液以体积比1：2混合：
B．向 溶液中通入少量的 ：
C． 溶于过量氢碘酸溶液中：
D．明矾溶液与过量氨水混合：
