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1第三讲铁及其重要化合物[考纲展示]1．了解铁及其重要化合物的主要性质及应用。2.以Fe2＋、Fe3＋的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化还原反应。3.能鉴别溶液中的Fe2＋、Fe3＋。考点一铁的单质、氧化物及氢氧化物[学生用书P56]一、铁的存在形式二、铁的物理性质铁具有导电、导热和延展性，具有能被磁体吸引的特征。三、铁的化学性质铁单质性质活泼，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O2的反应常温：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。2点燃：3Fe＋2O2=====点燃Fe3O4。(2)与Cl2的反应：2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3。(3)与S的反应：Fe＋S=====△FeS。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＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2。3．与酸的反应(1)与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。(2)与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应，但无H2产生。4．与某些盐溶液的反应(1)与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。(2)与FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。四、铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4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＋反应的离子方程式FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O五、铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O受热分解2Fe(OH)3=====△Fe2O3＋3H2O3制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓二者的关系在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的氯化物不同，Fe与Cl2反应生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2；(2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4；(3)铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3；铁与碘蒸气反应生成的是FeI2而不是FeI3；(4)Fe3O4的组成可理解为FeO·Fe2O3，与非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)反应时生成Fe2＋和Fe3＋；与氧化性酸(如HNO3)反应时生成Fe3＋；与还原性酸(如HI)反应时生成Fe2＋。(2015·高考北京卷)在通风橱中进行下列实验：步骤现象Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止Fe、Cu接触后，其表面均产生红棕色气泡下列说法不正确的是()A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式：2NO＋O2===2NO2B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3D．针对Ⅲ中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化[解析]A．铁放入稀HNO3中发生反应Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，NO逸出，遇到O2生成NO2，气体由无色变为红棕色。B.铁放入浓HNO3中，在常温下会钝化，即在Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应。C.浓HNO3的氧化性强于稀HNO3。D.在4铁、铜之间加一个电流计，根据电子的流向(与电流方向相反)，可判断铁是否被氧化。若电子由铁移动到铜，则铁被氧化。[答案]C[思维建模]—数轴法分析铁与稀HNO3反应的产物一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的相对量分析讨论判断，根据反应方程式：HNO3过量：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；Fe过量：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2；两者相加得总方程式：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，可以用数轴表示：解题时需注意量的范围：即：①n（Fe）n（HNO3）≤14，产物仅有Fe(NO3)3，HNO3可能有剩余；②n（Fe）n（HNO3）≥38，产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能有剩余；③14＜n（Fe）n（HNO3）＜38，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，Fe和HNO3都反应完全。1.(2015·金考卷选粹)把22.4g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反应只收集到0.3molNO2和0.2molNO，下列说法正确的是()A．反应后生成的盐只为Fe(NO3)3B．反应后生成的盐只为Fe(NO3)2C．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为1∶3D．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为3∶1解析：由于铁的物质的量为22.4g56g·mol－1＝0.4mol，所以在反应的过程中它失去的电子数应介于0.8mol(此时只产生Fe2＋)和1.2mol(此时只产生Fe3＋)之间，又产生0.3molNO2和0.2molNO，即反应过程中硝酸得到的电子物质的量为0.3mol×(5－4)＋0.2mol×(5－2)＝0.9mol，所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2。设前者的物质的量为x，后者的物质的量为y，则由铁原子守恒可得x＋y＝0.4mol，由得失电子守恒得3x＋2y＝0.9mol，解得x＝0.1mol，y＝0.3mol。题组一铁及其化合物的性质51．(教材改编)判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)Fe与Cl2、Br2、I2反应均生成＋3价的Fe。()(2)Fe与Cl2在点燃条件下反应，Cl2过量时生成FeCl3，Fe过量时生成FeCl2。()(3)Fe与稀HNO3反应，无论生成Fe(NO3)3，还是Fe(NO3)2，还是二者混合物，被还原的HNO3总是占参与反应HNO3的14。()(4)1molCl2和Fe反应生成FeCl3转移电子数为3NA。()解析：Fe与I2反应只能生成FeI2，(1)错；Fe与Cl2反应只能生成FeCl3，Fe过量也不能生成FeCl2，(2)错；由方程式可知被还原的HNO3总是占反应的HNO3的14，(3)对；1molCl2与足量铁反应也只能得2mol电子，这是Cl2的量决定的，故(4)错。答案：(1)×(2)×(3)√(4)×2．下列铁的化合物可以分别通过化合反应、置换反应、复分解反应生成的是()A．FeCl2B．Fe3O4C．Fe(OH)3D．Fe2(SO4)3解析：选A。Fe3O4不能通过复分解反应生成；Fe(OH)3不能通过置换反应生成；Fe2(SO4)3不能通过置换反应和化合反应生成。题组二铁及其化合物的定量计算3．有一块铁的“氧化物”样品，用140mL5.0mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025molCl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为()A．Fe2O3B．Fe3O4C．Fe4O5D．Fe5O7解析：选D。设样品中＋2价的Fe为x，则x＝0.025mol×2＝0.05mol所以＋3价的Fe为：0.14L×5.0mol·L－1－0.05mol×23＝0.2mol即n（Fe3＋）n（Fe2＋）＝0.20.05＝41，D项正确。4．(2015·河南高三第二次调研)向21.6g铁粉和铜粉的混合物中加入1L1mol/LHNO3，充分反应，放出NO气体且金属没有剩余。则反应后溶液中c(NO－3)为(忽略溶液体积的变6化)()A．0.45mol/LB．0.6mol/LC．0.75mol/LD．0.9mol/L解析：选C。本题用极端假设法：①假设金属全部为铁，且反应后生成Fe2＋，则溶液中含有NO－3的物质的量浓度为：c(NO－3)＝1L×1mol/L－21.656g/mol×231L＝0.743mol/L；②假设金属全部为铜，反应后生成Cu2＋，则溶液中含有NO－3的物质的量浓度为c(NO－3)＝1L×1mol/L－21.6g64g/mol×231L＝0.775mol/L。故实际c(NO－3)应在0.743mol/L和0.775mol/L之间。题组三Fe(OH)2的制备实验探究5．由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。解析：因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①、②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解NaCl溶液产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时7间看到白色沉淀。答案：①②③⑤成功制备Fe(OH)2的关键(1)溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质，如在配置溶液时，可把蒸馏水加热煮沸，除去溶解在水中的氧气。(2)制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中，如可在溶液表面加植物油或苯以隔绝氧气，滴加液体时，可将胶头滴管伸入到液面以下防止氧气进入，也可用铁粉和硫酸反应产生的氢气排净装置中的空气。考点二铁盐、亚铁盐的化学性质[学生用书P58]一、Fe2＋的氧化性和还原性Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性。在中学阶段接触Fe2＋的氧化还原反应中其主要表现还原性，如Fe2＋遇Br2、Cl2、H2O2、NO－3(H＋)等均表现还原性。二、Fe3＋的氧化性Fe3＋处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如它能氧化Fe、Cu、HI、H2S等。三、Fe2＋与Fe3＋的相互转化用离子方程式实现下列转化：Fe2＋①Cl2、②NO－3（H＋）、③H2O2（H＋）④Fe、⑤CuFe3＋①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；②3Fe2＋＋4H＋＋NO－3===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑；③2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；④2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；⑤Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。四、检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法1．溶液颜色含有Fe2＋的溶液显浅绿色；含有Fe3＋的溶液显黄色。82．用KSCN溶液和氯水涉及的反应：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－3．用NaOH溶液涉及的反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀)Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3扫一扫进入91导学网()铁盐、亚铁盐(1)Fe3＋具有较强的还原性，Fe3＋水解能力强，实际上pH3.7时，Fe3＋几乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。欲除去某溶液中含有的Fe2＋杂质时，一般先向溶液中加入氧化剂(如H2O2)，使Fe2＋被氧化为Fe3＋，然后加碱或盐调节pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀除去。如除去MgCl2中的少量FeCl3的方法是向溶液中加入Mg[或MgO、Mg(OH)2、MgCO3]再过滤。(2)Fe3＋既具有较强