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第三章 金属及其化合物
第09讲 铁及其重要化合物（精讲）
【考情分析】
本讲内容为高考的高频考点，从分值来看，铁所占的比重最大，除铁是重要的金属元素外，还取决于
铁元素与生产生活的紧密联系，Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的转化，以及所承载的氧化还原反应等重要知识点。
考查内容主要集中在“铁三角”，Fe与酸的反应，铁的变价、Fe(OH) 和Fe(OH) 的性质等。考查内容能在
2 3
多种题型中出现，选择、简答、实验、推断、计算都有。
【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。
【网络构建】
【知识梳理】
知能点一 铁
1.位置：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。
2.结构3.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。
4.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
①与O 的反应：
2
常温：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为FeO。
2 3
点燃：3Fe＋2O=====FeO。
2 3 4
②与Cl 的反应：2Fe＋3Cl=====2FeCl。
2 2 3
③与S的反应：Fe＋S FeS。
④与I 的反应：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)=====FeO＋4H。
2 3 4 2
（3）与酸的反应
酸 化学方程式或现象
稀H 2 SO 4 Fe＋H 2 SO 4 ===FeSO 4 ＋H 2 ↑
Fe不足 Fe＋4HNO===Fe(NO)＋NO↑＋2HO
3 3 3 2
稀HNO Fe过量 3Fe＋8HNO===3Fe(NO)＋2NO↑＋4HO
3 3 3 2 2
浓HNO、浓HSO 常温下钝化
3 2 4
（4）与某些盐溶液反应
①与CuSO 溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。
4
②与FeCl 溶液反应的离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
3
【易错提醒】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 2②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是FeO，而铁在纯氧中燃烧的产物是FeO。
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 、Br 、
3 4 2 2 2
HNO、浓HSO 等)反应时被氧化为Fe3＋。
3 2 4
④在电化学中铁作负极时电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。
5.铁的冶炼
（1）原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。
（2）设备：高炉。
（3）主要反应：
①还原剂的生成：C＋O=====CO，CO＋C=====2CO；
2 2 2
②铁的生成：FeO＋3CO=====2Fe＋3CO。
2 3 2
智能点二 铁的重要化合物
1．铁的氧化物
化学式 FeO FeO FeO
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＋反应的离子 FeO ＋6H＋=2Fe3＋＋ FeO ＋8H＋===Fe2＋＋
FeO＋2H＋=Fe2＋＋HO 2 3 3 4
方程式 2 3HO 2Fe3＋＋4HO
2 2
2.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，最后变为红褐
2 3
色，方程式为4Fe(OH)＋O＋2HO===4Fe(OH)。
2 2 2 3
(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(FeO·xHO)，受热易分解，
3 2 3 2
方程式为 2Fe(OH) FeO ＋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
【易错提醒】①Fe(OH) 与硝酸反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应3Fe(OH) ＋
2 2
10HNO=3Fe(NO)＋NO↑＋8HO。
3 3 3 2
②Fe(OH) 与氢碘酸(HI)反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应2Fe(OH) ＋6HI=2FeI
3 3 2
＋I＋6HO。
2 2
(2)制法
①可溶性亚铁盐与强碱或氨水反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)↓或Fe2＋＋2NH·HO===Fe(OH)↓+2NH+。
2 3 2 2 4
注意：空气中，Fe(OH) 能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)，防止Fe(OH) 氧化的方法：
2 3 2A.将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。
B.将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。
C.在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H、N、稀有气体等。
2 2
D.在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。
②可溶性铁盐与强碱或氨水反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)↓或Fe3＋＋3NH·HO===Fe(OH)↓+3NH+。
3 3 2 3 4
3．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＋的水
2
解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化。
4．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：FeCl ＋
3 3
3HO Fe(OH)(胶体)＋3HCl。
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
知能点三 Fe2＋和Fe3＋的检验
1．亚铁盐
(1)Fe2＋的氧化性和还原性
①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
②Fe2＋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
③向FeSO 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＋＋Mn2＋＋
4 4
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
①Fe3＋与Cu反应的离子方程式：2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。
②Fe3＋与I－反应的离子方程式：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I。
2
(2)特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN时变成血红色。
(3)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，证明含
方法2
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＋
方法3 ―――――――――→生成蓝色沉淀，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＋
【易错提醒】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
氯水能氧化SCN－)。
(2)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，有干扰)。
4 4
知能点四 “铁三角”的转化关系及其应用
(1)“铁三角”的转化用离子方程式表现转化
①2Fe3＋＋HS===2Fe2＋＋S↓＋2H＋
2
②2Fe3＋＋SO＋2HO===2Fe2＋＋4H＋＋SO
2 2
③3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋2HO＋NO↑
2
④5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4HO
2
⑤2Fe2＋＋HO＋2H＋===2Fe3＋＋2HO
2 2 2
(2)判断离子共存
Fe2＋与NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)发生氧化还原反应，不能大量共存；
Fe3＋与S2－、I－、SO发生氧化还原反应，不能大量共存；
Fe2＋、Fe3＋与HCO、CO等水解相互促进生成沉淀，不能大量共存。
(3)除杂
溶液 杂质 除杂方法
FeCl FeCl 加过量铁粉后过滤
2 3
FeCl FeCl 加氯水或HO
3 2 2 2
FeCl CuCl 加过量铁粉后过滤
2 2
(4)盐溶液的配制与保存
(5)物质的制备
【典例剖析】
高频考点1 考查铁及其化合物的性质与应用
例1．（2021·上海浦东新区·高三二模）在铁粉与水蒸气反应后的残留固体X中，加入足量的稀硫酸，
充分反应后得到溶液Y。下列说法正确的是
A．若X中含有铁，则反应时一定有气泡B．若向Y中滴入KSCN溶液显红色，则X中无铁
C．Y一定能使高锰酸钾溶液褪色
D．Y中滴入NaOH溶液，一定有沉淀产生
【变式训练】（2021·上海青浦区·高三二模）春秋初年，我国已掌握了冶铁技术。下列有关铁的化学反应
的叙述正确的是
A．室温下，过量Fe与浓硫酸反应生成FeSO
4
B．加热时，过量Fe与氯气反应生成FeCl
2
C．高温下，铁与水蒸气反应有FeO 生成
3 4
D．高温下，铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝
高频考点2 考查Fe2＋、Fe3＋ 的性质及其检验
例2．（2021·上海静安区·高三一模）欲证明某稀溶液中含有Fe2+而无Fe3+，必要的实验操作及最佳顺序
为
①滴加少量氯水②滴加足量碘水③滴加少量硫氰化钾溶液
A．①→③ B．③→② C．③→① D．①→②→③
【变式训练】（2021·上海奉贤区·高三二模）要证明某久置的 溶液中是否还含有 ，以下最
适合的试剂是
A．KSCN溶液 B． 溶液 C．酸性 溶液 D． 溶液
高频考点3 考查“铁三角”的转化及应用
例3.（2020·河北正定中学模拟）硫酸亚铁铵晶体[（NH ）Fe（SO ）·6H O]在空气中比一般亚铁盐稳定，
4 2 4 2 2
是定量分析化学中常用的还原剂，其实验室制备流程如图所示：
下列说法不正确的是（ ）
A.“除油污”过程中使用热的NaCO 溶液效果更好
2 3
B.制备硫酸亚铁时铁屑与硫酸反应完全时的现象是不再有气泡产生
C.“趁热过滤”后的滤液略显黄色的原因是4Fe2＋＋O＋4H＋===4Fe3＋＋2HO
2 2
D.理论上加入（NH ）SO 固体的质量为6.0g
4 2 4
【变式训练】 (2020·青铜峡市高级中学月考)下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是( )
A．为了防止氯化亚铁溶液久置变质，常在其溶液中加入少许铁钉B．将饱和FeCl 溶液滴入沸水中，能形成胶体
3
C．新制的氢氧化亚铁沉淀露置在空气中最终会变为红褐色
D．除去FeCl 溶液中的FeCl 杂质可以向溶液中加铁粉，然后过滤
3 2
高频考点4 考查氢氧化亚铁的制备
例4.(2020·河北唐山市区县联考)下列各图示中能较长时间看到Fe(OH) 白色沉淀的是( )
2
A．①②③④ B．①②③⑤
C．①③④⑤ D．②③④⑤
【变式训练】（2020·山东淄博一中模拟）如图所示，此装置可用来制取和观察Fe（OH） 在空气中被氧
2
化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和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5 考查有关铁及其化合物的计算例5．(2020·郑州质检)有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所
得溶液还能吸收0.025 mol Cl，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为( )
2
A．FeO B．FeO
2 3 3 4
C．FeO D．FeO
4 5 5 7
【变式训练】(2020·河北唐山市区县联考)铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO 中发
3
生钝化时，可生成一种化学式为FeO 的化合物，它可以看作由FeO和FeO 组成的复杂氧化物。该化合物
8 11 2 3
可以表示为( )
A．FeO·3FeO B．FeO·2FeO
2 3 2 3
C．2FeO·3FeO D．2FeO·FeO
2 3 2 3
高频考点6、考查铁及其化合物性质的实验探究
例6．（2021·江苏常州市·高三二模）利用如下实验研究 与 的反应。
步骤1：向烧杯中加入10mL 0.1 的KI溶液，再滴加2mL 0.1 的 溶液，振荡，
把溶液分为四等份于编号为①②③④的四支试管中。
步骤2：向试管①中加入淀粉溶液，观察到溶液变蓝。
步骤3：向试管②中滴加15% KSCN溶液5～6滴，观察到溶液变红。
步骤4：向试管③、试管④中分别加入1mL 2.0 的 溶液和1mL的蒸馏水，振荡，观察到试
管③中溶液颜色比试管④中溶液颜色浅。
下列说法不正确的是
A．试管①中的现象说明此条件下 的氧化性大于
B．试管②中的现象说明 与 的反应为可逆反应
C．试管②中红色物质的组成为 ，此微粒中心离子的配位数为
D．步骤4的现象不能说明此条件下 能将 氧化成
【变式训练】（2021·四川成都市·高三三模）将铁棒插入95%的浓硫酸中(如图所示)，探究铁与浓硫酸
的反应。观察到立即产生大量的细腻气泡聚集在液体表面，犹如白色泡沫，由快变慢直至停止，酸液中出
现白色不溶物，静置后分层。下列说法错误的是A．产生的气体可能是SO 和少量的H
2 2
B．取上层清液滴加少量饱和FeSO 溶液，有白色固体X析出，推测固体X可能是FeSO
4 4
C．反应过程中FeSO 的生成也可能使反应由快变慢
4
D．取反应后铁棒直接放入盛有KSCN溶液的烧杯中，可检验反应时是否有Fe3+生成
