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考点9 铁及其重要化合物
【考纲要求】
1．了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。
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＋。
【知识要点精讲】
一、以Fe为中心的有关Fe及其重要化合物的知识导图
二、铁在周期表中位置、原子结构和物理性质
1.铁位于第__四__周期第__Ⅷ__族，是过渡金属元素的代表；
2.原子结构示意图为 。
3.核外电子排布式
Fe 1s22s22p63s23p63d64s2
Fe2＋ 1s22s22p63s23p63d6
Fe3＋ 1s22s22p63s23p63d5
4.物理性质
纯铁是一种__银白__色金属，具有能被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。
三、铁的重要化学性质
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O2反应
常温下：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分是 Fe2O3·XH2O .
点燃：3Fe＋2O2Fe3O4
2．与H2O的反应
常温下，铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应，
化学方程式为__3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2__ .
3.与酸的反应
(1)与非氧化性酸(如稀硫酸)：_Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ .
(2)氧化性酸
①稀硝酸
Fe过量：3Fe＋8HNO3 === 3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
HNO3过量： Fe＋4HNO3 === Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
②浓硝酸：常温下 钝化
③浓硫酸：常温下 钝化
4.与盐溶液反应
①与CuSO4溶液：__Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu__。
②与FeCl3溶液：__Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋__。
三、铁的氧化物
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 __铁红__ __磁性氧化铁__
色态 __黑色固体__ __红棕色粉末__ __黑色晶体__
价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3
与非氧化性酸反应(H＋)离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
与还原剂(CO、C)反应 FexOy＋yCOxFe＋yCO2
四、铁的氢氧化物
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
色态 __白色固体__ __红褐色固体__
水溶性 __难溶于水__ __难溶于水__
与HCl反应(离子方程式) __Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O__ __Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O__
受热分解 易被氧化为Fe(OH)3，在空气中加热得到Fe2O3 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
制法 亚铁盐溶液与可溶性碱反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(防止被氧化) 铁盐溶液与可溶性碱反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓　
注意：空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成
灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O === 4Fe(OH)3
五、铁的冶炼
1．原料
铁矿石、 焦炭 、空气、 石灰石 ．
2．化学反应方程式
(1)一氧化碳的生成：C＋O2CO2；CO2＋C2CO
(2)铁矿石被还原：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
(3)石灰石的作用：CaCO3CO2＋CaO
CaO＋SiO2CaSiO3
六、铁三角及其应用
1．“铁三角”的转化关系
完成下列变化的离子方程式，体会Fe2＋与Fe3＋转化条件。
(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：
H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋。
(2)将FeCl3溶液滴入KI 淀粉溶液，溶液变蓝：
2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。
(3)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔：
Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。
(4)将H2O2滴入到酸性FeCl2溶液中：
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
(5)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：
3Fe2＋＋NO3－＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
2.Fe3＋的水解
①Fe3＋半径小，所带电荷多，水解能力较强。
在常温下，Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋
在沸水中，Fe3＋＋3H2O(沸水)===Fe(OH)3(胶体)＋3H＋
②当Fe3＋遇到HCO3－、CO32－、AlO2－等离子时，水解完全。
Fe3＋＋3HCO3－===Fe(OH)3↓＋3CO2↑
③将FeCl3溶液蒸发，灼烧后得到Fe2O3。
④Fe3＋只存在于pH<4的酸性溶液中，当pH≥4时，它就会形成Fe(OH)3而析出沉淀。
3.Fe2＋和Fe3＋的保存
(1)含Fe2＋的溶液：加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相应的酸，防止Fe2＋水解。
(2)含Fe3＋的溶液：加少量相应的酸防止Fe3＋水解。
4.应用“铁三角”关系，可以解决相关问题：
(1)判断离子共存
①Fe2＋、Fe3＋均水解，与HCO、AlO、CO等因水解相互促进在溶液中不能大量共存．
②Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO，Fe2＋与NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存．21教育网
(2)除杂方法
①Fe2＋(Fe3＋)：加Fe粉过滤；
②FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2；
③FeCl2(CuCl2)：加Fe粉，过滤．
七、Fe2＋和Fe3＋的检验
1.溶液的颜色
含有Fe2＋的溶液显浅绿色
含有Fe3＋的溶液显黄色
2.用KSCN溶液和氯水
(1)流程：
(2)有关反应：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(红色)
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
3．用NaOH溶液
(1)流程：
(2)有关反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色)
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀)
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
4．含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验
①Fe3＋的检验：
a.溶液变__红__色，说明含有Fe3＋
b.试纸变__蓝色__，说明含有Fe3＋
②Fe2＋的检验：
a.KMnO4溶液__紫红色褪去__，说明含有Fe2＋
b.溴水__褪色__，说明含有Fe2＋
c.溶液出现__蓝色沉淀__，说明含有Fe2＋
八、易错提醒
1.Fe与O2反应及与水反应均生成的是Fe3O4。
2.Fe遇到冷的浓硝酸或浓硫酸才发生钝化，钝化是化学变化，不是物理变化；Fe遇到冷的稀硝酸或稀硫酸会发生剧烈反应。21cnjy.com
3.Fe与Cl2反应生成的是FeCl3 ，Fe与HCl反应生成的是FeCl2。
4.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(新制氯水可能氧化SCN－)。www.21-cn-jy.com
(2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。21·世纪*教育网www-2-1-cnjy-com
【典例分析】
例1．下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是 (　　)
①过量的Fe与Cl2加热时发生反应　②Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加KNO3　
③Fe与过量的S加热时发生反应　④Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸　
⑤Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A．只有①②⑤ B．只有②④
C．只有①②④ D．只有②③④
【解析】
Fe与Cl2反应只生成FeCl3，Fe与S反应只生成FeS；FeFe2＋Fe3＋，
Fe2＋Fe3＋；Fe2O3溶于盐酸生成Fe3＋，当混合物中Fe不足时，溶液中仍有Fe3＋，
当Fe足量时，溶液中无Fe3＋.
【答案】C
例2．下列离子的检验方法合理的是 (　　)
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋
C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有
Fe2＋，不含有Mg2＋
【解析】
A项，滴入KSCN溶液呈红色，说明含Fe3＋，无法判断是否含Fe2＋；
B项，通入Cl2，再加入KSCN溶液呈红色，说明含Fe3＋，但Cl2有氧化性，无法判断原来是含
Fe2＋还是Fe3＋；
C项，加入NaOH溶液，有红褐色沉淀，说明含有Fe3＋；
D项，加入NaOH溶液生成白色沉淀，颜色又变为红褐色，说明含有Fe2＋，但由于红褐色的掩盖，无法说明是否有Mg2＋.21*cnjy*com
【答案】C
例3.下列试剂不能使Fe2＋转化为Fe3＋的是 (　　)
①氯气　②氢氧化钠溶液　③高锰酸钾溶液　④稀硝酸　⑤磷酸溶液　⑥硫化钠溶液
A．①②③ B．①③④
C．④⑤⑥ D．②⑤⑥
【解析】能使Fe2＋转化为Fe3＋的物质必须是氧化性强于Fe3＋的强氧化剂，如Cl2、HNO3、酸性KMnO4溶液等；Fe2＋与OH－、S2－反应分别生成Fe(OH)2、FeS；H3PO4与Fe2＋不反应．【来源：21cnj*y.co*m】
【答案】D
例4.能正确表示下列反应的离子方程式的是(　　)
A．将铁粉加入稀硫酸中：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
B．将磁性氧化铁溶于盐酸：Fe3O4＋8H＋===3Fe3＋＋4H2O
C．将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合：Fe2＋＋4H＋＋NO===Fe3＋＋2H2O＋NO↑
D．将铜屑加入含Fe3＋的溶液中：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
【解析】本题考查离子方程式的正误判断，意在考查元素化合物知识．
A.将铁粉加入稀硫酸中，发生反应的离子方程式为：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，A项错误；
B.磁性氧化铁可以看做FeO·Fe2O3，溶于盐酸时发生反应的离子方程式为：Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O，B项错误；【版权所有：21教育】
C.氯化亚铁和稀硝酸反应，离子方程式为：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，C项错误；
D.将铜屑加入含Fe3＋的溶液中发生氧化还原反应：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，D项正确．
【答案】D
例5.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＋，与电解水产生的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】①②③⑤
例6.下列除杂的操作不正确的是(　　)
A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤
B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤
C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反应后过滤
D．CuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CuO充分反应后过滤
【解析】
A.FeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，加入Mg与H＋反应，上述平衡右移，使Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，A正确；21·世纪*教育网
B.加入过量铁粉，FeCl3与Fe反应生成FeCl2而达到除杂的目的，B正确；
C项中加入NaOH溶液，Cu2＋、Fe3＋均转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求。
D.先用H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl3的水解，加入的CuO与H＋反应将Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，D正确；21教育名师原创作品
【答案】C
【挑战真题】
1.(2017 江苏 7)．在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是
2．(2016上海卷)下列各组混合物，使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是(　　)
A．氧化镁中混有氧化铝
B．氯化铝溶液中混有氯化铁
C．氧化铁中混有二氧化硅
D．氯化亚铁溶液中混有氯化铜
3.(2015浙江理综，13)某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制备七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如下流程：21世纪教育网版权所有
下列说法不正确的是(　　)
A．溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉
B．固体1中一定有SiO2，控制pH是为了使Al3＋转化为Al(OH)3进入固体2
C．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解
D．若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O【来源：21·世纪·教育·网】
4.(高考选项组合题)下列说法正确的是（ ）
A.(2016江苏 3 C) Fe2(SO4)3易溶于水，可用作净水剂
B.(2016海南4 B ) 氯化铁可用于硬水的软化
C.(2016上海21C) Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3
D.(2017海南1 B ) 细铁粉可作食品抗氧剂
5.(高考选项组合题)下列关于铁及其化合物的说法正确的是(　　)
A．(2014，四川理综，4B)将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红，可以检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质【出处：21教育名师】
B．(2014，重庆理综，3A)浓氨水中滴加FeCl3饱和溶液可制得Fe(OH)3胶体
C．(2014，大纲全国卷，7A)1 mol FeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA
D．(2014，广东理综，8B)水溶液中Fe2＋、H＋、SO32－、ClO－不能大量共存
6.(2016年高考上海卷17)某铁的氧化物（FexO）1.52g溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下112mlCl2，恰好将Fe2+完全氧化。x值为( )21*cnjy*com
A 0.80 B 0.85 C 0.90 D 0.93
7.【2016新课标2卷】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FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是________。21教育名师原创作品
（2）甲组同学取2mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_______。
（3）乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和l滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是______。
（4）丙组同学取10 mL0.1mol/LKI溶液，加入6mL0.1mol/LFeCl3溶液混合。分别取2mL此溶液于3 支试管中进行如下实验：
①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置，CCl4层呈紫色；
②第二只试管中加入1滴K3 溶液，生成蓝色沉淀：
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I- 过量的情况下，溶液中仍含有______（填离子符号），由此可以证明该氧化还原反应为______。
（5）丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl3溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为________；一段时间后．溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是______；生成沉淀的原因是______（用平衡移动原理解释）。
【答案与解析】
1【答案】C
【解析】
选项A 铁与氯气反应只能生成氯化铁，故A错误
选项B 硫在空气中或氧气中燃烧只能生成二氧化硫，故B错误
选项C 均能实现，故C正确
选项D NO与H2O不反应，故D错误
故选C。
2【答案】D
【解析】
A.MgO是碱性氧化物与NaOH不能反应，而Al2O3是两性氧化物，可以与NaOH发生反应产生NaAlO2，过滤后洗涤，就得到纯净的MgO；21·cn·jy·com
B.向溶液中加入过量的NaOH溶液，氯化铁变为Fe(OH)3沉淀，氯化铝变为NaAlO2，过滤，然后向滤液中加入适量的盐酸，当沉淀达到最大值时，过滤，得到Al(OH)3，再分别向两种物质的沉淀中加入适量的盐酸溶解；
C.二氧化硅是酸性氧化物，可以与NaOH发生反应，而氧化铁与NaOH不能发生反应。加入过量的NaOH，然后过滤洗涤，就得到纯净的氧化铁；
D.二者都可以与NaOH发生反应，当再向得到的沉淀中加入盐酸时，二者都溶解，不能分离、提纯二者。
3【答案】D
【解析】根据题意，分析得出以下流程：
A项，溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉，正确；
B项，由于SiO2不溶于硫酸，则固体1中一定含有SiO2，为了使溶液中的Al3＋转化成Al(OH)3沉淀，故用NaOH溶液控制pH，得固体2为Al(OH)3，正确；
C项，由于Fe2＋易被氧化、FeSO4·7H2O易分解，故在从FeSO4溶液中得到FeSO4·7H2O产品过程中，须控制条件防止其氧化和分解，正确；
D项，若在溶液1[Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3溶液]中直接加NaOH至过量，得到的为Fe(OH)3，用硫酸溶解得到Fe2(SO4)3溶液，故经结晶不能得到FeSO4·7H2O，错误。
4【答案】D
【解析】
A.Fe2(SO4)3用作净水剂是因为铁离子水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性，能吸附水中悬浮的杂质而净水，A错误;
B．硬水的软化指的是除去水中的Ca2+、Mg2+，加入氯化铁只能水解产生氢氧化铁胶体吸附悬浮物，用于水的净化，B错误；
C.因I2的氧化性较弱，故与铁反应生成为FeI2，错误；
D.铁粉可与氧气反应，吸收氧气，可作食品抗氧剂，故D正确；
5【答案】D
【解析】
A项，酸性条件下，NO3－能将Fe2＋氧化为Fe3＋，无法检验；
B项，浓氨水与FeCl3饱和溶液反应会生成Fe(OH)3沉淀；
C项，足量氯气将Fe2＋和I－全部氧化，1 mol FeI2应转移3NA的电子。
6【答案】A
【解析】
由反应的电子守恒，反应中存在的Fe2+为0．01mol，物料守恒FeO质量0．72g，Fe2O3为1．52-0．72=0．8g；Fe3+为0．005mol，可以看成二者2：1混合，即Fe4O5，题中x=0．8．故选A。
7【答案】(1)防止Fe2+被氧化
（2）2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
（3）隔绝空气（排除氧气对实验的影响）
（4）Fe2+；Fe3+；可逆反应
（5）H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O，Fe3+催化H2O2分解产生O2；
H2O2分解反应放热，促进Fe3+的水解平衡正向移动。
【解析】
（1）亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量铁属的目的是防止Fe2+被氧化。2·1·c·n·j·y
（2）Cl2可将Fe2+氧化根据电子得失守恒、电荷守恒和原子守恒可知，FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；2-1-c-n-j-y
（3）防止空气中的氧气将Fe2+氧化，产生干扰，则煤油的作用是隔绝空气。
（4）根据Fe2+的检验方法，向溶液中加入1滴K3[Fe(CN)6] 溶液，若生成蓝色沉淀，一定含有亚铁离子；则实验②检验的离子是Fe2+；碘易溶于CCl4，在CCl4中呈紫色，Fe3+遇KSCN溶液显血红色，实验①和③说明，在I-过量的情况下，溶液中仍含有Fe3+和I2，由此可以证明该反应为可逆反应。
（5）H2O2溶液中加入几滴酸化的FeCl3溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为
H2O2+2Fe2++2H+= 2Fe3++ 2H2O，铁离子的溶液呈棕黄色；一段时间后．溶液中有气泡出现，并放热。随后有红褐色沉淀生成，产生气泡的原因是H2O2分解放出氧气，而反应放热，促进Fe3+的水解平衡正向移动。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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