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3.1 铁及其化合物
知识点一 工业炼铁
【例1-1】（2020·云南省镇康县第一中学高一月考）下列关于铁的叙述错误的是
A．纯净的铁是光亮的银白色金属
B．铁能被磁铁吸引，在磁场作用下，铁自身也能产生磁性
C．铁是地壳中含量最多的金属元素，所以分布在地壳的铁有游离态也有化合态
D．纯铁的抗蚀能力相当强，在干燥的空气里不易被氧化
【例1-2】（2020·全国课时练习）铁是地壳中含量非常丰富的元素，金属铁是在高炉中冶炼的，在冶金工
业中，常用焦炭来冶炼铁。
（1）写出焦炭在高炉中所参加的两个反应的化学方程式： ________________。
（2）写出赤铁矿被 还原成铁的化学方程式：__________________________。
（3）实验室中可用 还原 ，在加热 前应先_________，否则可能发生________现象；未反应
完的 ___________（填“能”或“不能”）排放到大气中，应做________处理。
根据金属活动性强弱，金属冶炼的方法通常包括：热还原法、电解法、热分解法等，要注意铝热法也属于
热还原法
【一隅三反】
1．（2019·全国高一）有关铁的叙述中不正确的是（ ）
A．铁能被磁铁吸引 B．人体的血红蛋白中含有铁元素
C．在空气中能剧烈燃烧 D．铁能与水蒸气反应2．（2020·宁夏大学附属中学高一期末）高炉炼铁的主要反应是：Fe O＋3CO=2Fe＋3CO，该方法在治金
2 3 2
工业上称为
A．电解法 B．热还原法 C．热分解法 D．铝热法
3．（2020·全国高一单元测试）工业炼铁的基本生产流程如图所示，请回答下列问题。
（1）写出设备A的名称：___________________________________________________。
（2）写出以赤铁矿为原料在高温下制取铁的化学方程式：__________________________。
（3）炼铁时焦炭的作用：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
（4）石灰石的主要作用是造渣，造渣过程中涉及的主要反应有CaCO CaO＋CO↑、__________(写化
3 2
学方程式)。
知识点二 铁的化学性质【例2-1】（2020·全国课时练习）某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验，并检验产物
的性质，请回答下列问题：
（1）A装置的作用是________________，B中反应的化学方程式为_____________。
（2）D的作用是____________________________________________________________。
（3）E中的现象是__________________________________________________________。
（4）A、B两个装置中应先点燃_______处的酒精灯，点燃E处酒精灯之前应进行的操作是
_______________________________________________________________________。【例2-2】（2020·全国高一课时练习）某同学在研究Fe与HSO 的反应时，进行了如下实验。
2 4
（1）实验Ⅰ中，铁与稀硫酸反应的离子方程式为______。
（2）实验Ⅱ中，铁丝表面迅速变黑，反应很快停止，其原因是______。
（3）实验Ⅲ中，加热后产生大量气体，B试管中溶液的红色褪去，D处始终未检测到可燃性气体。C试管
中反应的离子方程式是______。
（4）对比实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，同学们得出以下结论：
①浓硫酸和稀硫酸都具有氧化性，但原因不同。浓硫酸的氧化性源于+6价的硫元素，稀硫酸的氧化性源于
______。
②造成反应多样性的主要因素有______。
【一隅三反】
1．（2020·安徽马鞍山·）装置甲、乙、丙都是铁与水蒸气反应的实验装置，下列说法不正确的是
装置甲 装置乙 装置丙
A．选用丙装置，实验结束时先移去酒精灯，再将导气管拿出水面
B．甲装置中氯化钙的作用是除去氢气中混有的水蒸气
C．用乙装置实验时，蒸发皿中产生大量肥皂泡，点燃肥皂泡发出爆鸣声
D．三个装置相比较，乙装置简单、操作简便、节约原料、安全性好
2．（2020·全国课时练习）在一定条件下，下列铁与有关物质的反应，所得产物错误的是
A． B．
C． D．
3．（2019·全国高一课时练习）已知红热的铁能与水蒸气反应生成氢气。现用如图所示装置进行铁在高温
下与水蒸气反应的实验，并用简单的方法收集、检验生成的氢气。请回答下列问题。（1）写出铁在高温下与水蒸气反应的化学方程式：_________________________。
（2）干燥管C中盛放的药品是__________________；干燥管的____________（填“m”或“n”）端与g导
管相连接。
（3）在D处画出用试管收集氢气的装置图（所需其他仪器自行选择）。______
（4）怎样用简单的方法检验收集到的气体是氢气？
简述实验操作步骤和现象：______________________________。
（5）若收集到标准状况下的H 22.4L，则参加反应的铁粉的质量为____________g。
2
（6）当固体质量增加32g时，生成H 的质量为________________g。
2
4．（2020·湖南岳阳楼·岳阳一中高一月考）某兴趣小组的同学发现将一定量的铁与浓硫酸加热时，观察到
铁完全溶解，并产生大量气体。为此，他们设计了如图装置验证所产生的气体。
（1）填写装置的作用：
B______，C_______，G__________。
（2）证明有 生成的实验现象是________。
（3）可以证明所产生的气体中含有氢气的实验现象是：E： _______，F： _______。
（4）反应后A的溶液中含有 和 ，检验其中的 的方法是___________。
（5）若将铁丝换成铜丝，试写出反应的化学方程式___________，反应后的溶液中没有出现预计的蓝色溶
液，而出现大量白色固体，原因是________。
知识点三 铁的氧化物
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（有晶体）
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
＋O 2Fe O
6FeO 2 3 4
非氧化性酸 ＋2H＋===Fe2＋＋HO
2
FeO
(稀盐酸、稀硫酸)
O＋6H＋===2Fe3＋＋3HO
2 3 2
Fe
O＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H
3 4 2
Fe
氧化性酸 ＋10H＋＋NO －===3Fe3＋＋NO↑＋5HO
3 2
3FeO
(硝酸、浓硫酸)
O＋6H＋===2Fe3＋＋3HO
2 3 2
Fe
O＋28H＋＋NO －===9Fe3＋＋NO↑＋14HO
3 4 3 2
3Fe
与还原性酸(HI) ＋2H＋===Fe2＋＋HO
2
FeO
O＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I＋3HO
2 3 2 2
Fe
O＋8H＋＋2I－===3FeI ＋I＋4HO
3 4 2 2 2
Fe
【例3】（2020·全国专题练习）向一定量的Fe、FeO和 的混合物中加入120mL 的稀硝酸，
恰好使混合物完全溶解，放出2.688L (标准状况)，向所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用
足量的氢气在加热条件下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为( )
A．0.24mol B．0.21mol C．0.18mol D．0.14mol
【一隅三反】
1．（2019·全国高一课时练习）由FeO、Fe O、Fe O 组成的混合物，测得铁元素与氧元素的质量之比为
2 3 3 4
21∶8，这种混合物中FeO、Fe O、Fe O 的物质的量之比可能是( )
2 3 3 4
A．1∶2∶1 B．1∶2∶3 C．1∶3∶1 D．1∶1∶3
2．（2020·全国课时练习）有FeO、 Fe O 的混合物若干克，在CO气流中加热充分反应，冷却后称剩余固
2 3
体比原混合物质量减轻1.6 g，若将同质量的混合物与盐酸反应，欲使其完全溶解需1 mol/L 的盐酸的体积
为( )
A．200mL B．100mL C．50mL D．无法计算
3．（2020·全国高一课时练习）实验室用如图所示装置测定 和 固体混合物中 的质量，
装置的硬质玻璃管中的固体物质是 和 的混合物。(1)写出 装置中发生反应的化学方程式：___________ 。
(2)装置 的作用是盛装的液体是__________，装置 中________，所起的作用是_________。
(3)若 和 固体混合物的质量为23.2g，反应完全后 形管的质量增加7.2g，则混合物中 的质
量为__________。
(4) 形管右边连接干燥管 的目的是____，若无干燥管 ，测得 的质量将_______(填“偏大”“偏
小”或“无影响”)。
(5)若反应后得到的残留固体中还有少量 ，测得的 质量将________(填“偏大”“偏小”或“无影
响”)。
知识点四 铁的氢氧化物
Fe(OH) Fe(OH)
2 3
物 物质类别 二元弱碱 三元弱碱
理 颜色状态 白色固体 红褐色固体
性 铁的价态 ＋2 ＋3
质 溶解性 难溶于水
与非氧化性 ①Fe(OH) 与盐酸反应：Fe(OH) ＋2H＋===Fe2＋＋HO
2 2 2
酸 ②Fe(OH) 与盐酸反应：Fe(OH) ＋3H＋===Fe3＋＋3HO
3 3 2
①Fe(OH) 与稀硝酸反应：3FeO＋10H＋＋NO －===3Fe3＋＋NO↑＋8HO
与氧化性酸 2 3 2
化 ②Fe(OH) 3 与稀硝酸反应：Fe(OH) 3 ＋3H＋===Fe3＋＋3H 2 O
学 ①Fe(OH) 与HI反应：FeO＋2H＋===Fe2＋＋HO
与还原性酸 2 2
性 ②Fe(OH) 与HI反应：2Fe(OH) ＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I＋6HO
3 3 2 2
质
Fe(OH) 、Fe(OH) 受热均分解生成同价态的氧化物
2 3
①Fe(OH) ：Fe(OH) =====FeO＋HO
热稳定性 2 2 2
(隔绝空气生成FeO，在空气中最终转化为Fe O)
2 3
②Fe(OH) ：2Fe(OH) =====Fe O＋3HO
3 3 2 3 2
【例4】（2020·西安市航空六一八中学期末）已知A、B、C、D、G为中学化学中常见的物质，其中A为
单质，B、C、D、G均为化合物。它们之间存在以下的相互转化关系：试回答：
（1）写出A的化学式___。
（2）如何用实验证明B溶液中是否含有G?(请写出实验的步骤、现象和结论)___。
（3）写出由E转变成F的化学方程式___。
（4）向G溶液中加入A的有关离子反应方程式___。
【一隅三反】
1．（2020·福建鲤城·泉州五中高一单元测试）下列说法正确的是( )
①多数金属氧化物、氢氧化物不溶于水②多数不溶于水的金属氢氧化物可与酸反应，生成盐和水
③氧化铝是两性氧化物 ④氢氧化亚铁为灰绿色⑤氢氧化铁为红褐色
⑥铜绿的主要成分是Cu (OH) CO
2 2 3
A．①②③⑥ B．③④⑤⑥
C．①②③⑤⑥ D．②③④⑤⑥
2．（2020·全国高一单元测试）关于氢氧化铁和氢氧化亚铁的下列叙述中错误的是 （ ）
A．都是不溶于水的固体B．都能与酸反应生成盐和水
C．不稳定，受热都能分解D．在空气中都容易被氧化
3．（2020·四川省宜宾市第四中学校高一月考）现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙以及物质D、
E、F、G、H，它们之间的相互转化关系如图所示（图中有些反应的生成物和反应的条件没有标出）。
请根据以上信息完成下列各题：
（1）写出下列物质的化学式：B__________、丙__________。
（2）写出黄绿色气体乙的一种用途________________，反应过程⑦可能观察到的实验现象是
_________________。
（3）写出反应①的化学方程式，并用单线桥法标出电子转移的方向和数目：______。
（4）反应③中的氧化剂是__________（写化学式，下同），反应④中的还原剂是________。
（5）写出反应⑤的离子方程式______________________。知识点五 铁的氢氧化物的制备
【例5】（2020·全国课时练习）用下面两种方法可以制得白色 沉淀。
方法一：用 溶液与不含 的蒸馏水配制的 溶液反应制备 。
(1)除去蒸馏水中溶解的 常采用_____________________的方法。
(2)生成白色 沉淀的操作是用长滴管吸取不含 的 溶液，插入 溶液液面以下，再
挤出 溶液。这样操作的理由是______________________。
方法二：在如图所示装置中，用不含 的 溶液、铁屑和稀硫酸制备 。(3)在试管Ⅰ中加入的试剂是________________________________________________。
(4)在试管Ⅱ中加入的试剂是________________________________________________。
(5)为了制得白色 沉淀，在试管Ⅰ和试管Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是
________________________________________________________________________。
(6)这样生成的 沉淀能较长时间保持白色，其理由是
_____________________________________________________________________。
【一隅三反】
1．（2019·全国高一课时练习）如图所示装置可用来制取Fe(OH) 和观察Fe(OH) 在空气中被氧化时的颜色
2 2
变化。实验时必须使用铁屑、6 mol·L−1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中应预先加入的试剂是______，A中反应的化学方程式为
_________________。
(2)实验开始时应先将活塞E______(填“打开”或“关闭”)，其目的是__________。在C中收集到的气体
主要为________。
(3)简述生成Fe(OH) 的操作过程：_______________________。
2
(4)拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，看到的现象为________________；写出有关反应的化学方程式：
____________________。
3．（2020·全国高一课时练习）某学生设计了一个制取氢氧化亚铁的实验方案，实验装置如图所示。（1）在试管B中加入NaOH溶液，加热煮沸1~2min立即加入2mL液体石蜡，该操作的目的是
___________________________________________________________________________________________。
（2）在具支试管A中加入稀硫酸和略微过量的铁粉，试分析铁粉过量的原因：______________________。
（3）连接好导管，同时打开活塞，当铁粉与稀硫酸反应平稳时，关闭活塞，这时试管A中的现象是
___________________________，产生该现象的原因是___________________________。试管B中的现象为
___________________________。
（4）若试管B中生成的氢氧化亚铁遇到空气，发生反应的化学方程式为____________________________。
知识点六 Fe2+和Fe3+的检验
Fe2+ Fe3+
观察法 浅绿色 棕黄色
现象：加入氨水或NaOH溶液，产生白色絮状沉 现象：加入氨水或NaOH溶液，有红褐色沉
加碱法
淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有 淀生成，证明含有Fe3＋
Fe2＋ 离子方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH) ↓
3
离子方程式：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH) ↓(白色沉 (红褐色沉淀)
2
淀)
＋O＋2HO===4Fe(OH) (红褐色沉淀)
2 2 2 3
4Fe(OH)
现象：先加入KSCN，溶液不变红，再加新制氯 现象：加入KSCN或其它可溶性硫氰化物溶
加盐法
水溶液变红色的为Fe2＋ 液，溶液呈血红色，证明含有Fe3＋
离子方程式：2Fe2＋＋Cl===2Fe3＋＋2Cl－、 Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)
2 离子方程式： 3
3+＋3SCN－===Fe(SCN)
3
Fe
KMnO 法：加入少量酸性 KMnO 溶液，能使 淀粉KI试纸法：能使淀粉KI试纸变蓝，证
其他方 4 4
KMnO 溶液的紫红色变浅，证明有Fe2＋ 明含有Fe3＋
4
法 离子方程式：5Fe2+＋MnO －＋8H+===5Fe3+＋ 离子方程式：2Fe3+＋2I－===2Fe2+＋I
4 2
Mn2+＋4HO 铜片法：加入铜片，铜片溶解且溶液变为蓝
2
色，证明含有Fe3＋
2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+
离子方程式：
【例6】（2020·广东湛江·期末）某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题：
(1)甲组同学取2mL FeCl 溶液，加入过量的铁粉，充分反应后，观察到溶液由________色变为________色。
3
(2)乙组同学取2mL FeCl 溶液，加入少量KI溶液，再加入少量淀粉溶液，淀粉变蓝，请说明淀粉变蓝的原
3
因______________________。
(3)丙组同学取2mL FeCl 溶液，加入几滴氯水，再加入2-3滴KSCN溶液，溶液变红，说明氯水可将Fe2+氧
2
化。FeCl 溶液与氯水反应的离子方程式为：__________________。
2
(4)丁组同学认为丙组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl 溶液中先加入0.5mL植物油，再于液面下依
2
次加入几滴氯水和2-3滴KSCN溶液，溶液变红，植物油的作用是___________________________________。
(5)甲组同学和乙组同学的实验说明了Fe3+具有________性(填“氧化”或者“还原”，下同)。丙组同学和
丁组同学的实验说明了Fe2+具有________性。
【一隅三反】
1．（2020·全国课时练习）下列除杂试剂或方法不正确的是( )
选项 被提纯物质 杂质 除杂试剂或方法A FeCl 溶液 FeCl 通入适量Cl
3 2 2
B FeCl 溶液 FeCl 加入过量铁粉并过滤
2 3
C 铁粉 铝粉 加入过量NaOH溶液并过滤
D Fe(OH) Fe(OH) 在空气中灼烧
3 2
2．（2020·全国课时练习）为了检验某未知溶液中是否含有 ，一位同学设计了以下实验方案：向一支
装有该未知溶液的试管中先通入 ，再滴加KSCN溶液，溶液呈红色，证明该未知溶液中含有 。回
答以下问题：
（1）你认为此方案是否合理？________________（填“合理”或“不合理”），若不合理，要检验
应如何操作？________________（若填“合理”，则此空可不答）。
（2）现向一支装有 溶液的试管中滴加 溶液，可观察到的现象是_____________________，有
关反应的化学方程式为_________________________________________。
（3）为了防止 变质，实验室在保存 溶液时常向其中加入铁粉，其原因是
_________________________________________（用离子方程式表示）。
3．（2020·全国课时练习）某班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0.1mol/L的溶液。在FeCl 溶液中需加入少量铁屑，其
2
目的是________________________________。
(2)甲组同学取2mL FeCl 溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl 可将氧化。
2 2
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2mL FeCl 溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次
2
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10mL0.1mol/LKI溶液，加入6mL0.1mol/L FeCl 溶液混合。分别取2mL此溶液于3支试管中
3
进行如下实验：
①第一支试管中加入1mLCCl 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[(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 过量的情况下，溶液中仍含有
________(填离子符号)。
