文档内容
铁及其化合物，是高中阶段学习的非常典型的一种变价金属元
素系列，这一部分内容和氧化还原理论联系密切，又和好多的
实验物质制备，工业产品生产相关联，所以在实验题和化学工
艺流程题中经常见到铁及其化合物的身影，为了好好掌握，还
是先看看价类二维图吧！1、铁的误区警示
常温下，铁与水不反应，只有在高温条件下，Fe才会与水蒸
气反应。
1．某研究小组为了探究“铁与水蒸气”能否发生反应及反应的
产物，进行了下列实验：
用如图所示实验装置，在硬质玻璃管B中放入还原铁粉和石棉
绒的混合物，再结合一些步骤，就可以完成高温下“Fe与水蒸
气的反应实验”（已知石棉绒是耐高温材料，不与水和铁反应）。
Ⅰ．探究“铁与水蒸气”能否发生反应
（1）如何检查该装置的气密性 。
（2）实验中石棉绒的作用是 。
（3）反应一段时间后，有肥皂泡吹起时，用点燃的火柴靠近肥
皂泡，当 时（填实验现象），说明“铁与水蒸气”
能够进行反应，写出铁与水蒸气反应的化学方程式 。
Ⅱ．探究“铁与水蒸气” 反应的产物
（1）假设还原铁粉反应完全，黑色固体为某种单一成分，为研
究黑色固体成分，该研究小组甲同学提出以下假设：
假设一：黑色固体全部是Fe O
3 4
假设二：黑色固体全部是Fe O
2 3
假设三：黑色固体全部是FeO乙同学认为即使不通过实验就可以否定甲同学的一个假设，你
认为乙同学否认的假设是 ，理由是
。
（2）若假设一正确，请设计实验加以验证，完成下列表格（仪
器自选)。
限选实验试剂：1 mol·L-1硫酸、2 mol·L-1NaOH溶液、新制氯
水、澄清石灰水、酸性KMnO 溶液、KSCN 溶液、品红溶液
4
实验步骤 预期实验现象与结论
取反应后干燥的固体于试管中，
加入足量的1mol·L-1硫酸溶解
【答案加评分标准】Ⅰ.（1）将C处导气管末端浸入水槽中，
微热A处圆底烧瓶，气管末端出现气泡，停止加热后气管末端
出现一段水柱，则气密性好，否则气密性不好（2分）（2）增
大铁粉与水蒸气的接触面积（1分）
△
（3）肥皂泡破裂，有爆鸣声（2分）3Fe+4H O(g)
2
Fe O +4H (2分)
3 4 2Ⅱ. （1）假设二（1分）由于Fe O 为红棕色粉末，则可以根据
2 3
固体颜色直接否定假设二（1分）
实验步骤 预期实验现象与结论
取反应后干燥的固体于试管中，加入足量的1mol·L-1硫酸硫酸溶
解
①取少量上述溶液于一试管
①溶液变红色，则反应后的固体
中，滴加1～2滴KSCN 溶液(1
中含有+3价的铁(1分)
分)
②溶液不显紫色，则反应后的固
②另取少量上述溶液于另一试
体中含有+2价的铁，综合上述步
管中，滴加2～3滴酸性KMnO
4 骤①②可知假设一正确。（2分）
溶液(1分)
【解析】
试题分析：Ⅰ．（1）气密性检查一般用液差法，即将C处导气
管末端浸入水槽中，微热A处圆底烧瓶，气管末端出现气泡，
停止加热后气管末端出现一段水柱，则气密性好，否则气密性
不好。
（2）石棉绒的接触面积大，可增大铁粉与水蒸气的接触面积，
加快反应速率。
（3）反应一段时间后，有肥皂泡吹起时，反应中有氢气产生，
因此用点燃的火柴靠近肥皂泡，当肥皂泡破裂，有爆鸣声时（填实验现象），说明“铁与水蒸气”能够进行反应，铁与水
△
蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H O(g) Fe O +4H 。
2 3 4 2
Ⅱ．（1）由于Fe O 为红棕色粉末，则可以根据固体颜色是黄
2 3
色直接否定假设二。
（2）四氧化三铁中铁元素的价态有＋2价和＋3价，可以根据
亚铁离子和铁离子检验验证假设一正确，即
实验步骤 预期实验现象与结论
取反应后干燥的固体于试管中，加入足量的1mol·L-1硫酸硫酸溶
解
①取少量上述溶液于一试管
①溶液变红色，则反应后的固体中含
中，滴加1～2滴KSCN 溶液
有+3价的铁(1分)
(1分)
②溶液不显紫色，则反应后的固体中
②另取少量上述溶液于另一
含有+2价的铁，综合上述步骤①②可
试管中，滴加2～3滴酸性
知假设一正确。（2分）
KMnO 溶液(1分)
4
考点：考查铁与水蒸气反应实验设计与探究
2.铁的还原性
铁是变价金属，与强氧化剂反应生成三价铁，与弱氧化剂反
应生成二价铁。
(1)铁与弱氧化剂
如：H＋、Cu2＋、S、I 反应时，被氧化为＋2价。
2
(2)铁与H O(g)、O 反应的氧化产物为Fe O 。
2 2 3 4
(3)铁与Cl 、Br 等反应时，被氧化为＋3价。
2 22．下列反应中，铁只能生成高价化合物的是
A．过量的铁与稀HNO 反应 B．铁粉与硫蒸气反应
3
C．铁粉与氯气反应 D．红热的铁粉与水蒸气反应
【答案】C
【解析】
【分析】
铁遇到强的氧化剂反应生成三价铁离子，遇到弱的氧化剂反应
生成二价铁离子，据此解答．
【详解】
A．过量的铁与稀HNO 反应硝酸亚铁，故A不选；
3
B．铁粉与硫蒸气反应生成硫化亚铁，故B不选；
C．氯气具有强的氧化性，能够与铁反应生成氯化铁，故C选；
D．红热的铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，故D不选；
故选：C。
3. 铁的氧化物
(1)铁的氧化物中Fe的常见化合价只有＋2价和＋3价，
Fe O 可以看成由FeO和Fe O 按物质的量之比1∶1组合而成的
3 4 2 3复杂氧化物，通常也可写成FeO·Fe O 的形式。
2 3
(2)FeO、Fe O 属于碱性氧化物，Fe O 不属于碱性氧化物。
2 3 3 4
(3)Fe O 与盐酸反应可看作Fe O 、FeO分别与盐酸反应，然
3 4 2 3
后把两个反应式相加。
(4)FeO、Fe O 遇氧化性酸(如HNO )发生氧化还原反应，＋2
3 4 3
价的铁均被氧化成＋3价。
3．下列关于铁的氧化物说法不正确的是( )
A．铁的氧化物通常状况下都是有色固体
B．四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，它与盐酸反应后的溶
液中同时存在Fe2+和Fe3+
C．氧化铁是铁锈的主要成分，因此氧化铁俗称为铁锈
D．工业上常使用铁的氧化物做原料冶炼铁
【答案】C
【解析】
A、铁的氧化物通常状况下都是有色固体，如氧化铁是红棕色，
氧化亚铁和四氧化三铁都是黑色的，故A正确；B、四氧化三铁
是一种复杂的铁的氧化物，其中1/3是Fe2＋、2/3是Fe3＋，
Fe O 可看作是由FeO、Fe O 形成的化合物。[实质是
3 4 2 3
Fe(FeO ) ，偏铁酸亚铁盐]，，它与盐酸反应后的溶液中同时存
2 2在Fe2+和Fe3+，B正确；C、铁锈的主要成分是Fe O ·XH O，故C
2 3 2
错误；D、 工业上常使用铁的氧化物做原料用一氧化碳冶炼铁，
故D正确；故选C。
4. Fe(OH) 制备时的注意事项
2
(1)Fe2＋易被氧化，所以FeSO 溶液要现用现配，且配制
4
FeSO 溶液的蒸馏水要煮沸除去氧气。
4
(2)为了防止NaOH溶液加入时带入空气，可将吸有NaOH溶
液的长滴管伸入到FeSO 溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。
4
(3)为防止Fe2＋氧化，还可向盛有FeSO 溶液的试管中加入少
4
量煤油液封。
4．某实验小组在实验室利用氨气和新制备的硫酸亚铁溶液反应
制备氢氧化亚铁。
（一）制备硫酸亚铁溶液
（1）步骤①，加入稀硫酸的目的是_______。
（2）步骤②，加入还原铁粉后观察到的现象是_______。
（二）制备氢氧化亚铁（3）选择上图中的装置制备氢氧化亚铁，连接顺序为_______
（按气流方向，用装置字母表示）。反应结束后继续通一段时
间的N ，目的是_______。
2
（4）装置B中发生反应的离子方程式是_______。装置C的作
用是_______。
（三）探究思考
反应后将装置B中固体过滤时白色沉淀会逐渐转变为灰绿色。
在查阅不同资料后，有同学认为灰绿色物质是Fe(OH) 被空气中
2
的氧气氧化后生成的Fe (OH) 。
3 8
（5）Fe (OH) 中n(Fe2+):n(Fe3+) =_______，用氧化物的形式表
3 8
示可写成_______。
（6）设计实验证明灰绿色物质中含Fe (OH) ：_______。
3 8
【答案】 抑制Fe2+的水解 铁粉逐渐溶解，有无色气体生成，溶液由黄色逐渐变为浅绿色 A C B D 防止拆除装置时残留的
氨气逸出污染空气 Fe2+ + 2NH + 2H O= Fe(OH) + 2NH + 安全
3 2 2 4
瓶，防倒吸 1:2 FeO ·Fe O ·4H O 取少量灰绿色物质于
2 3 2
试管中，加入稀盐酸（或稀硫酸）溶解，将溶液分成两份，一
份滴入几滴KSCN溶液，变为血红色；另一份加入适量
K [Fe(CN) ]溶液，生成蓝色沉淀，则灰绿色物质中含Fe (OH)
3 6 3 8
【解析】该实验的目的是利用氨气和新制备的硫酸亚铁溶液反
应制备氢氧化亚铁。（一）制备硫酸亚铁溶液，向硫酸铁晶体
中加入去氧蒸馏水和稀硫酸，再加入过量的还原铁粉，将
Fe3+还原成Fe2+，得到硫酸亚铁溶液。（1）步骤①，加入稀硫
酸的目的是，目的是抑制Fe3+的水解；（2）步骤②，加入还原
铁粉后，铁粉和酸反应和Fe3+反应，观察到的现象是铁粉逐渐
溶解，有无色气体生成，溶液由黄色逐渐变为浅绿色；（二）
制备氢氧化亚铁，原理是将氨气通入硫酸亚铁溶液中，此过程
的关键是隔绝空气。（3）制备氢氧化亚铁的装置中，A装置的作用是将浓氨水滴到生石灰上，使生石灰和水反应放出热量，
放出氨气，氮气的作用是将装置中的空气全部排出，B装置的
作用是氨气和硫酸亚铁溶液反应产生氢氧化亚铁，C装置的作
用是作为安全瓶防止倒吸，D装置的作用是吸收尾气。故装置
连接顺序为A C B D；反应结束后继续通一段时间的N ，目
2
的是将装置中残留的氨气全部被吸收，防止拆除装置时残留的
氨气逸出污染空气；（4）装置B中发生反应的离子方程式是：
Fe2+ + 2NH + 2H O= Fe(OH) + 2NH +，装置C在A和B之间，故
3 2 2 4
C的作用是：安全瓶，防倒吸；（5）Fe (OH) 中，3个Fe带8
3 8
个正电荷，故n(Fe2+):n(Fe3+) =1：2，用氧化物的形式表示可
写成FeO ·Fe O ·4H O；（6）要设计实验证明灰绿色物质中
2 3 2
含Fe (OH) ，即要证明此物质中既有Fe2+又有Fe3+，Fe2+用
3 8
K [Fe(CN) ]溶液检验，Fe3+用KSCN溶液检验，故试验方法为：
3 6
取少量灰绿色物质于试管中，加入稀盐酸（或稀硫酸）溶解，
将溶液分成两份，一份滴入几滴KSCN溶液，变为血红色；另一份加入适量K [Fe(CN) ]溶液，生成蓝色沉淀，则灰绿色物质中
3 6
含Fe (OH) 。
3 8
点睛：实验题的关键是搞清楚实验目的：利用氨气和新制备的
硫酸亚铁溶液反应制备氢氧化亚铁。结合题意，先制备硫酸亚
铁溶液，向硫酸铁晶体中加入去氧蒸馏水和稀硫酸，再加入过
量的还原铁粉，将Fe3+还原成Fe2+，得到硫酸亚铁溶液，再制备
氢氧化亚铁，原理是将氨气通入硫酸亚铁溶液中，此过程的关
键是隔绝空气。就可知各装置的目的，各个措施的目的，就可
以顺利的解题。
5. 检验Fe2＋的注意事项
(1)只含Fe2＋的溶液
检验Fe2＋加入试剂的顺序：待测液――→不变色――→ 红
色(含Fe2＋，不含Fe3＋)。
①加KSCN溶液前，不能加氧化性物质[如H O 、NO(H＋)等]，
2 2
防止Fe2＋被氧化。
②氧化剂不能选用酸性KMnO 溶液，原因有：酸性KMnO 溶液
4 4
本身显紫红色，对Fe(SCN) 红色有干扰；酸性KMnO 溶液能氧
3 4
化KSCN，溶液不变红色，不能证明不含Fe2＋。
(2)同时含有Fe2＋和Fe3＋的溶液Fe2＋对检验Fe3＋无干扰，可以滴加KSCN溶液检验Fe3＋；
Fe3＋对检验Fe2＋有干扰，不能加KSCN溶液检验Fe2＋，通常
向溶液中滴加适量酸性KMnO 溶液，溶液紫红色褪去说明含有
4
Fe2＋（当然如果含有氯离子这个方法就不行了）。
5．为了检验某氯化亚铁溶液是否变质，可向溶液中加入( )
A．氢氧化钠溶液 B．铁片
C．硫氰酸钾溶液 D．酸性KMnO 溶液
4
【答案】C
【解析】FeCl 与 NaOH 溶液反应先生成 Fe(OH) ，后被 O 氧化为
2 2 2
Fe(OH) ，会干扰 Fe3＋的检验，故 A 项不符合；Fe 与 Fe3＋反应时，
3
溶液颜色变化不明显，故 B 项不符合；Fe2＋与 SCN－不反应，但
Fe3＋与 SCN－反应使溶液变红色，故 C 项符合；KMnO 只与 Fe2＋反
4
应，不与Fe3＋反应，故D项不符合。
6. Fe2＋、Fe3＋、Fe之间的相互转化关系
(1)Fe只具有还原性。可被弱氧化剂(H＋、S等)氧化成Fe2
＋，被强氧化剂(Cl 等)氧化成Fe3＋。
2
(2)Fe2＋既有氧化性又有还原性。可被强氧化剂[Cl 、
2
KMnO (H＋)等]氧化为Fe3＋；可被还原剂(Al、Zn、CO、C等)还原
4
为Fe。
(3)Fe3＋只具有氧化性，可被弱还原剂(Fe、Cu等)还原为Fe2＋，被强还原剂(Al、Zn、CO等)还原为Fe。
6．阅读下列材料后，回答相应问题。
一个体重50Kg的健康人，含铁2g。这2g铁在人体中不是以单
质金属的形式存在的，而是以Fe2+和Fe3+的形式存在。二价铁离
子易被吸收，给贫血者补充铁时，应给予含二价铁离子的二价
铁盐，如硫酸亚铁(FeSO )。服用维生素C，可使食物中的三价
4
铁离子还原成二价铁离子，有利与铁的吸收。
(1)人体中经常进行Fe2+ Fe3+的转化，A中Fe2+作______剂，B
中Fe3+作________剂。
(2)“服用维生素C，可使食物中的三价铁离子还原成二价铁离
子。”这句话指出维生素C在这一反应中作__________剂，具
有___________性。
【答案】还原 氧化 还原 还原
【解析】
(1)所含元素化合价升高的物质为还原剂，含元素化合价降低
的物质为氧化剂；(2)根据铁元素的化合价变化可知+3价Fe3+被还原来分析维生素
C的作用，并利用还原剂具有还原性来解答。
【详解】
(1)在A中铁元素的化合价由+2价升高到+3价，铁元素的化合
价升高，则A中Fe2+作还原剂，在B中铁元素的化合价由+3价
降低为+2价，铁元素的化合价降低，则B中Fe3+作氧化剂；
(2)由信息维生素C可使食物中的+3价Fe3+还原成+2价Fe2+，该
反应中铁元素的化合价降低，则维生素C中某元素的化合价升
高，即维生素C为还原剂，体现还原性。
【点睛】
本题属于信息习题，考查氧化还原反应中氧化剂、还原剂的概
念及其与氧化性、还原性的关系，明确元素的化合价变化来分
析是解答本题的关键。
7. 铁及其化合物的颜色
铁粉是黑色的；铁块是银白色的
Fe2＋—浅绿色Fe O —黑色晶体
3 4
Fe(OH) —白色沉淀
2
Fe3＋—黄色
Fe(OH) —红褐色沉淀
3
Fe(SCN) —血红色溶液
3
FeO—黑色粉末
Fe O —红棕色粉末
2 3
FeS—黑色固体
这部分内容有时候作为基础题考察记忆颜色的准确性，更多
的时候是作为一些推断题的突破口。所以就不再找习题了，仔
细在以后的题目中体会就行了。
8. 铁的归纳
(1)金属阳离子被还原不一定得到金属单质
如：Fe3＋―→Fe2＋。
(2)离子共存问题
①Fe3＋与I－、S2－、HS－、SO、HSO等因发生氧化还原反应而
不能大量共存。
②Fe2＋与MnO(H＋)、NO(H＋)、ClO－等因发生氧化还原反应而
不能大量共存。
(3)除杂问题(括号内为杂质)
①FeCl 溶液(FeCl )：加足量氯水或H O 或通入足量Cl 。
3 2 2 2 2
②FeCl 溶液(FeCl )：加足量铁粉，充分反应后过滤。
2 3
③FeSO 溶液(CuSO )：加足量铁粉，充分反应后过滤。
4 4
8．氯化亚铁具有独有的脱色能力，适用于染料、染料中间体、
印染、造纸行业的污水处理。某课题小组设计如下方案制备氯
化亚铁并探究氯化亚铁(Fe2＋)的还原性。方案Ⅰ：甲同学设计如下装置制备氯化亚铁。
已知：实验室常用氯化钠固体与浓硫酸共热制备氯化氢；氯化
亚铁能与水蒸气剧烈反应。
（1）写出A中反应的化学方程式： _______________。B中盛
装的试剂为____________________，D装置中四氯化碳的作用
是_____________。
（2）实验过程中，观察到D中现象是
___________________________________________。
用物理方法检验氯化亚铁产品中是否混有铁粉：
______________。
（3）上述方案有明显不足，请你提出改进上述方案的建议：
______________________。方案Ⅱ：乙同学选择下列装置用氯化铁制备少量氯化亚铁(装置可以重复使用，氯化铁遇水剧烈水
解)。查阅资料知，在加热条件下，氢气还原氯化铁生成氯化亚
铁和氯化氢。
（4）气流从左至右，装置接口连接顺序是
a______________________________________。
（5）设计简单实验证明氢气和氯化铁已发生反应：
__________________________________。
（6）为了探究上述实验制备的氯化亚铁(Fe2＋)具有还原性，设
计如下方案：
a．取少量氯化亚铁样品溶于蒸馏水，滴加酸性高锰酸钾溶液，
观察现象
b．取少量氯化亚铁样品溶于蒸馏水，滴加酸化的双氧水和
KSCN溶液，观察现象
c．取少量氯化亚铁样品溶于蒸馏水，滴加铁氰化钾溶液，观察现象
d．取少量氯化亚铁样品溶于蒸馏水，先加KSCN溶液，后加氯
水，观察现象
上述方案合理的是________(填代号)。
【答案】2NaCl＋H SO (浓) ＝ Na SO ＋2HCl↑ 浓硫酸
2 4 2 4
防倒吸 有气泡逸出 用磁铁吸附，若有黑色粉末被吸起，
则混有铁粉；否则，没有混入铁粉 在C、D之间增加一个盛
有浓硫酸的试剂瓶(或将D换成盛装碱石灰的干燥管)
cb→gh→cb→d 在G中滴加硝酸银溶液，若产生白色沉淀，
则已发生反应；否则，未发生反应 d
【解析】
（1）氯化钠固体与浓硫酸共热生成硫酸钠和氯化氢；装置B中
加入的试剂是浓硫酸；四氯化碳与氯化氢不反应，四氯化碳起
防倒吸作用；
（2）磁铁可以吸附铁粉，若有黑色粉末被吸起，则混有铁粉；
否则，没有混入铁粉；（3）在C、D之间增加一个盛有浓硫酸的试剂瓶(或将D换成盛
装碱石灰的干燥管)；
（4）该装置包括制取氯化氢、干燥、氯化氢与铁反应、干燥
（防止水蒸气与铁反应）、尾气吸收（防倒吸），气流从左至
右，装置接口连接顺序是a→cb→gh→cb→d；
（5）H +2FeCl =2FeCl +2HCl，检验氯化氢可以确认氢气与氯化
2 3 2
铁是否已发生反应；
（6）根据验证氯化亚铁中(Fe2＋)具有还原性，要排除Cl-、
Fe3+的干扰进行判断。
【详解】
（1）氯化钠固体与浓硫酸共热生成硫酸钠和氯化氢，反应方程
式为：2NaCl＋H SO (浓)＝Na SO ＋2HCl↑，装置B中加入的试
2 4 2 4
剂是浓硫酸，四氯化碳与氯化氢不反应，四氯化碳起防倒吸作
用，故答案为：2NaCl＋H SO (浓)＝Na SO ＋2HCl↑，浓硫酸，
2 4 2 4
防倒吸。
（2）氯化氢与铁粉反应生成氯化亚铁和氢气，在D中逸出了氢气，用磁铁可以吸附铁粉，若有黑色粉末被吸起，则混有铁粉；
否则，没有混入铁粉，故答案为：有气泡逸出；用磁铁吸附，
若有黑色粉末被吸起，则混有铁粉；否则，没有混入铁粉。
（3）该装置包括制取氯化氢、干燥、氯化氢与铁反应、干燥
（防止水蒸气与铁反应）、尾气吸收（防倒吸），所以在C、D
之间增加一个盛有浓硫酸的试剂瓶(或将D换成盛装碱石灰的干
燥管)，故答案为：在C、D之间增加一个盛有浓硫酸的试剂瓶
(或将D换成盛装碱石灰的干燥管)。
（4）该装置包括制取氯化氢、干燥、氯化氢与铁反应、干燥
（防止水蒸气与铁反应）、尾气吸收（防倒吸），气流从左至
右，装置接口连接顺序是a→cb→gh→cb→d，
故答案为：cb→gh→cb→d。
（5）H +2FeCl =2FeCl +2HCl，检验氯化氢可以确认氢气与氯化
2 3 2
铁是否已发生反应，方法为：在G中滴加硝酸银溶液，若产生
白色沉淀，则已发生反应；否则，未发生反应，故答案为：在G中滴加硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则已发生反应；否则，
未发生反应。
（6）验证氯化亚铁中(Fe2＋)具有还原性，要排除Cl-、Fe3+的干
扰。
a.氯离子能和酸性高锰酸钾溶液反应，也能使溶液褪色，故a
错误；
b.加入酸化的双氧水和KSCN溶液，可能有Fe3+的干扰，所以溶
液显红色不一定是Fe2＋被氧化为Fe3+，故b错误；
c.加入铁氰化钾溶液，只能检验Fe2＋，不能证明Fe2＋具有还原
性，故C错误；
d.滴加KSCN溶液，无颜色变化，再滴加氯水，溶液变红色，说
明Fe2＋具有还原性，故d正确。
故答案为：d。
