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第三章金属及其化合物第3节铁及其重要化合物[考纲要求]1．了解铁的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2．了解铁的重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。考点一铁的主要性质及应用1．原子结构铁位于元素周期表_______________，原子结构示意图为，化学反应中易失去2个或3个电子而表现为＋2价或＋3价。铁在地壳中的含量占第4位。2．物理性质纯铁具有_______金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被______吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。第四周期第Ⅷ族银白色磁铁3．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)Fe与Cl2、S反应的化学方程式：____________________；______________。2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3Fe＋S=====△FeS(2)Fe与水蒸气反应的化学方程式：________________________________。3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2(3)与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式，下同)。①Fe与过量稀HNO3的反应：___________________________________。②Fe与少量稀HNO3的反应：______________________________________。(4)Fe与FeCl3溶液的反应：_________________。Fe＋NO－3＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O3Fe＋2NO－3＋8H＋===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2OFe＋2Fe3＋===3Fe2＋4．应用与制备(1)用途：用量最大、用途最广泛的合金是铁合金——钢，可用于制造不锈钢、特种钢、钢板、钢管等。(2)制备：工业上冶炼铁的反应方程式为3CO＋Fe2O3=====高温2Fe＋3CO2。辨析拓展1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族。()(2)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。()(3)Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应。()(4)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。()(5)铁与硫混合共热生成Fe2S3。()(6)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√2．思考填空：铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与下列所选试剂________(填下列序号，下同)反应时只生成＋3价铁；与________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。所选试剂：①Cl2②O2③H2O(g)④S⑤盐酸⑥稀硝酸(足量)⑦稀硫酸⑧CuSO4溶液⑨FeCl2溶液答案：①⑥④⑤⑦⑧②③考向考查铁的主要性质及应用1．下列有关铁及其化合物的说法不正确的是()A．工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁B．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4C．工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸和浓硫酸D．氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂解析：FeCl3溶液用作净水剂的原因是Fe3＋水解产生Fe(OH)3胶体，其可吸附水中悬浮物和杂质等并形成沉淀沉降下来，从而起到净水作用，与氧化性无关。答案：D2．下列关于铁的叙述正确的是()①铁能被磁铁吸引，纯铁易被锈蚀②在人体的血红蛋白中含有铁元素③不能通过化合反应生成FeCl2和Fe(OH)3④铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧⑤铁与硝酸反应的产物仅是Fe(NO3)3A．①③B．②④C．②⑤D．④⑤解析：①中，纯铁不易被锈蚀。③中，可以通过化合反应生成FeCl2和Fe(OH)3：2FeCl3＋Fe===3FeCl2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。⑤中，当铁过量时可生成Fe(NO3)2。答案：B考点二铁的氧化物和氢氧化物1．铁的氧化物(1)物理性质。化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称—_______________色、态黑色粉末____________________铁的价态____________________铁红磁性氧化铁红棕色粉末黑色晶体＋2价＋3价＋2价、＋3价(2)化学性质。①FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________。②FeO与稀硝酸反应的化学方程式：_________________________________________。③FeO、Fe2O3分别与HI溶液反应的化学方程式：______________________________________________________。FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O3FeO＋10HNO3===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2OFeO＋2HI===FeI2＋H2O、Fe2O3＋6HI===2FeI2＋I2＋3H2O2．铁的氢氧化物(是离子反应的写离子方程式)化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜色状态_____________________与盐酸反应________________________________________________________受热分解—2Fe(OH)3=====△Fe2O3＋3H2O白色固体红褐色固体Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应：__________________________可溶性铁盐与碱溶液反应：__________________________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___色絮状沉淀迅速变成_____色，最后变成_____色，反应方程式为_________________________________Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓白灰绿红褐4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3辨析拓展1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色染料。()(2)Fe3O4可用FeO·Fe2O3表示，故Fe3O4为混合物。()(3)氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O。()(4)Fe2O3与NaOH溶液反应可制取Fe(OH)3。()(5)Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制取Fe(OH)3。()(6)铁铝矾[Al2Fe(SO4)4·xH2O]溶液呈浅绿色，具有净水作用。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√2．用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入____________。(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用_______的方法。(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是________________________________________________________________。答案：(1)稀硫酸、铁屑(2)加热煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2与氧气接触而被氧化考向1考查铁的氧化物、氢氧化物的性质1．等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出NO物质的量最多的是()A．FeOB．Fe2O3C．FeSO4D．Fe3O4解析：Fe2O3不具有还原性，与稀HNO3反应不生成NO。另外三种等质量的物质中，含Fe2＋物质的量越多，与稀HNO3反应失去的电子越多，根据得失电子守恒，则生成NO的物质的量越多。经计算比较等质量的FeO、FeSO4、Fe3O4中FeO含有Fe2＋物质的量最多，故选A。答案：A2．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是()A．Fe(OH)3Fe2O3B．Fe(OH)2Fe2O3C．Fe(OH)2Fe(OH)3D．Fe(OH)2Fe3O4解析：铁与稀硫酸反应生成FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3价，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。答案：B考向2考查氢氧化亚铁的制备3．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。①②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，因而不能较长时间看到白色沉淀。答案：①②③⑤4．如下图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。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)2的操作过程________________________________________________________________________________________________________。(4)实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为____________________________________________________________________。解析：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，产生的H2将Fe2＋压入B中，Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；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，就要排除装置中的空气。答案：(1)铁屑Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(2)打开(3)待A装置反应一段时间后关闭止水夹a，将FeSO4溶液压入B中进行反应(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3防止Fe(OH)2被氧化的方法(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H2、N2、稀有气体等。(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。考点三铁及其化合物的转化关系及应用1．铁及其化合物的相互转化(1)亚铁盐。①Fe2＋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