第10讲-铁及其重要化合物(讲义)(原卷版)-2024年高考化学一轮复习.docx

第10讲 铁及其重要化合物
目录

考情分析
网络构建
考点一 铁及其氧化物
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 铁
知识点2 铁的重要化合物
【提升·必考题型归纳】
考向1 考查铁及其化合物的性质与应用
考向2 考查氢氧化亚铁的制备
考向3 考查铁及其化合物的有关计算

考点二 铁及其化合物的转化及应用
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点1 亚铁盐的性质及应用
知识点2 铁盐的性质及应用
知识点3 Fe2＋和Fe3＋的检验
知识点4 “铁三角”的转化关系及其应用
【提升·必考题型归纳】
考向1 考查Fe2＋、Fe3＋ 的性质及其检验
考向2 考查“铁三角”的转化及应用
考向3 实验探究铁及其重要化合物的转化关系
真题感悟

考点要求
考题统计
考情分析

铁及其化合物的性质及应用
2023浙江1月卷4题，2分
2022广东卷6题，3分
2021河北卷1题，3分
分析近三年高考试题,从分值来看，铁所占的比重最大，除铁是重要的金属元素外，还取决于铁元素与生产生活的紧密联系，Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的转化，以及所承载的氧化还原反应等重要知识点。考查内容主要集中在“铁三角”，Fe与酸的反应，铁的变价、Fe(OH)2和Fe(OH)3的性质等。考查内容能在多种题型中出现，选择、简答、实验、推断、计算都有。
预测新的一年高考可能会在选择题中考查铁及其化合物的性质和应用与转化,在化工流程题或综合实验题中考查铁及其化合物的转化。
Fe2＋、Fe3＋的检验
2023湖南卷7题，3分
2022广东卷11题，3分
2021湖南卷3题，3分
铁及其化合物的转化
2023浙江1月卷16题，2分
2021广东卷10题，2分

考点一　铁及其氧化物

知识点1 铁
1.存在及位置：
（1）存在：主要以化合态（陨石除外）的形式存在，在地壳中的含量居第______位，铁矿石有赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）、黄铁矿（FeS2）等
（2）位置：铁位于元素周期表中第______周期______族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。
2.结构

3.铁的物理性质：______色固体，熔点较______，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。
4.铁的化学性质
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）与非金属单质的反应
①与O2的反应：
常温：铁在______的空气中被腐蚀生成铁锈，其主要成分为______。
点燃：3Fe＋2O2Fe3O4。
②与Cl2的反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。
③与S的反应：Fe＋SFeS。
④与I2的反应：Fe＋I2FeI2
（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)Fe3O4＋4H2。
（3）与酸的反应
酸
化学方程式或现象
稀H2SO4
Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
稀HNO3
Fe不足
Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
Fe过量
3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
浓HNO3、浓H2SO4
常温下______
（4）与某些盐溶液反应
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2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
【易错提醒】①Fe与Cl2反应无论用量多少都生成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铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3＋。
④在电化学中铁作负极时电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋。
5.铁的冶炼
（1）原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。
（2）设备：高炉。
（3）主要反应：
①还原剂的生成：C＋O2CO2，CO2＋C2CO；
②铁的生成：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。
知识点2 铁的重要化合物
1.铁的氧化物
1）铁的氧化物物理性质
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称

______
____________
色态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
溶解性
难溶于水
难溶于水
难溶于水
铁的价态
______价
______价
＋2价，＋3价
2）铁的氧化物化学性质
①FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为
FeO＋2H＋= Fe2＋＋H2O，
Fe2O3＋6H＋= 2Fe3＋＋3H2O，
Fe3O4＋8H＋= 2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。
②Fe3O4分别与HNO3和HI反应的离子方程式为
3Fe3O4＋28H＋＋NO3-=9Fe3＋＋NO↑＋14H2O；
Fe3O4＋8H＋＋2I－=3Fe2＋＋I2＋4H2O。
③FeO与HNO3反应时，除考虑与H＋的反应外，还要考虑Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋。
3FeO＋6H＋＋NO3-=3Fe3＋＋NO↑＋3H2O；
④Fe2O3与HI反应时，除考虑与H＋的反应外，还要考虑Fe3＋被I-还原成Fe2＋
Fe2O3＋6H＋＋2I－=2Fe2＋＋I2＋3H2O。
⑤高温时,都能被C、CO、Al等还原剂还原,生成单质铁
2.铁的氢氧化物
1)Fe(OH)2是______色______状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，颜色由白色变为______色，最后变为______色，方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
2)Fe(OH)3是______色、难溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3·xH2O)，受热易分解，方程式为2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。
3)二者之间的关系：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，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
【易错提醒】①Fe(OH)2与硝酸反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应3Fe(OH)2＋10HNO3=3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O。
②Fe(OH)3与氢碘酸(HI)反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应2Fe(OH)3＋6HI=2FeI2＋I2＋6H2O。
4)制法
（1）可溶性亚铁盐与强碱或氨水反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓或Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓+2NH4+。
注意：空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，防止Fe(OH)2氧化的方法：
A.将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。
B.将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。
C.在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。
D.在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。
E.常见的制备Fe(OH)2的装置：

说明：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中液面加苯阻止了空气进入；④中阳极为铁，阴极为石墨，利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀。
（2）可溶性铁盐与强碱或氨水反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓或Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH4+。

考向1 考查铁及其重要化合物的性质与应用
例1．（2023·江苏徐州·统考三模）下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是
A．能与盐酸反应，可用于制作红色颜料
B．具有氧化性，可用于除去水中悬浮杂质
C．铁粉具有还原性，可用于食品袋中的抗氧化剂
D．FeS难溶于水，可用于除去废水中的
【变式训练1】（2023·广东汕头·统考二模）铁及其化合物在生活中应用广泛，下列有关离子方程式书写正确的是
A．将铁片投入到稀硝酸中：
B．向溶液中通入少量：
C．用铁氰化钾溶液检验
D．往溶液中加入过量粉：
【变式训练2】（2023·上海黄浦·统考二模）把铁条放入盛有过量稀硫酸的试管中，下列改变不能加快氢气产生速率的是
A．改铁条为镁条 B．滴加少量CuSO4溶液
C．改稀硫酸为98%的硫酸 D．升高溶液的温度
考向2 考查氢氧化亚铁的制备
例2．（2022秋·湖南邵阳·高三湖南省邵东市第一中学校考）某化学兴趣小组利用药品：铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液，用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。下列有关说法不正确的是。

A．仪器1中应该盛放稀硫酸
B．本实验通过控制A、B、C三个开关，将仪器中的空气排尽后，先关闭开关B，再打开开关A就可观察到氢氧化亚铁的颜色
C．反应一段时间后，可在仪器2中观察到白色沉淀
D．本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态
【变式训练1】（2022·全国·高三专题练习）实验室可以用如图所示装置制备氢氧化亚铁，下列说法错误的是

A．实验前应把稀硫酸和氢氧化钠溶液均煮沸处理
B．实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开
C．一段时间后，关闭弹簧夹C和D，在B中生成白色絮状沉淀
D．实验结束后关闭弹簧夹D，可以长时间保存氢氧化亚铁
【变式训练2】（2023·全国·高三专题练习）用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。

实验步骤如下：
Ⅰ.检查装置气密性后，关闭K2、K5，打开K1K3、K4，使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽B中空气。
Ⅱ.待B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将A中溶液压入B中并观察现象。
Ⅲ.关闭K1、K2，打开K5，使C中气体通入B中并观察现象。
回答下列问题：
(1)仪器a的名称是_______，B中长玻璃管的作用是_______。
(2)装置A中金属离子的检验方法是_______。
(3)步骤 Ⅲ 装置B中的现象是_______，其发生反应的化学方程式为_______。
考向3 考查铁及其化合物的有关计算
例3．（2023·山东烟台·校联考模拟预测）实验室对某铁的氧化物(FexO)进行如下实验。下列说法错误的是

A．
B．溶液A为和混合溶液
C．反应②生成标准状况下1.12 L
D．Zn至少参加了3个氧化还原反应
【变式训练1】（2023·全国·模拟预测）盐X由三种常见元素组成，某科学兴小组称取盐X进行实验，数据和现象如下：

已知：①气体B为两种气体的混合物，能被水完全吸收。
②取D溶液，用的溶液滴定，消耗溶液。
下列说法错误的是
A．试剂Y可能为溶液
B．盐X的化学式为
C．用的溶液滴定溶液D时可用酚酞作指示剂
D．若在X的稀溶液中通入足量气体，发生反应的离子方程式为：
【变式训练2】（2022·浙江舟山·浙江省普陀中学校考模拟预测）取48.0gFe2O3，一定温度下加热，残留固体47.36g。将该剩余固体溶于足量盐酸，此过程没有气体产生；所得溶液中再加入足量KI溶液。请计算：
(1)生成I2的物质的量_____。
(2)若分解产物为Fe3O4，求Fe2O3的分解率_____。
考点二　铁及其化合物的转化及应用

知识点1 亚铁盐的性质及应用
1.Fe2＋的氧化性和还原性
①含有Fe2＋的溶液呈______色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现为还原性。
②Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
③向FeSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色。反应的离子方程式：MnO＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。
2.可水解
Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈______性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2＋的______，加少量______防止Fe2＋被氧化。
知识点2 铁盐的性质及应用
1.氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S、SO等均表现为氧化性。
①Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO等具有较强还原性的离子不能大量共存。
②Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。
2.易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。
①利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。
②利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子。
③利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度。
④Fe3＋与HCO、[Al(OH)4]－、CO、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。
3特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN时变成血红色，含有Fe3＋的盐溶液遇到酚类物质时变成紫色。
知识点3 Fe2＋和Fe3＋的检验
1.Fe2＋的检验
方法1
无现象溶液变______色，证明含有Fe2＋
方法2
产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明含有Fe2＋
方法3
生成______色沉淀，证明含有Fe2＋
2.Fe3＋的检验
方法1
溶液变______色，证明含有Fe3＋
方法2
产生______色沉淀，证明含有Fe3＋
方法3
生成______色沉淀，证明含有Fe3＋
3.混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验
①Fe3＋的检验

a.溶液变血红色，说明含有Fe3＋
b.试纸变蓝色，说明含有Fe3＋
②Fe2＋的检验
a.KMnO4溶液褪色，说明含有Fe2＋
b.溴水褪色，说明含有Fe2＋
c.生成蓝色沉淀，说明含有Fe2＋
【易错提醒】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(新制氯水能氧化SCN－)，检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。
(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)。
知识点4 “铁三角”的转化关系及其应用
1.“铁三角”的转化

用离子方程式表现转化
①2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋
②2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋4H＋＋SO
③3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑
④5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
⑤2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
2.应用
(1)判断离子共存
①Fe2＋与NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)发生氧化还原反应，不能大量共存；
②Fe3＋与S2－、I－、SO发生氧化还原反应，不能大量共存；
③Fe2＋、Fe3＋与HCO、CO等水解相互促进生成沉淀，不能大量共存。
(2)除杂
溶液
杂质
除杂方法
FeCl2
FeCl3
加过量铁粉后过滤
FeCl3
FeCl2
加氯水或H2O2
FeCl2
CuCl2
加过量铁粉后过滤
(3)盐溶液的配制与保存

(4)物质的制备

(5)铁及其化合物的转化关系——铁的价类二维图

说明：
1)横向变化体现了同价态不同物质类别(氧化物、盐、碱)之间的转化：
①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐；
②Fe2＋、Fe3＋与碱(OH－)反应生成对应的碱；
③难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。
2)纵向变化体现不同价态同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。
3)斜向变化体现不同价态、不同物质类别之间的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。

考向1 考查Fe2＋、Fe3＋ 的性质及其检验
例1．（2023·山东烟台·校联考模拟预测）茶叶中铁元素的检验可经过以下四步完成：灼烧灰化→6mol•L⁻¹硝酸溶解→过滤→检测滤液中的铁元素。下列说法正确的是

A．“灼烧灰化”选用的玻璃仪器有①②③
B．④用于配制6mol•L⁻¹硝酸时需洗净并烘干
C．“过滤”时需沿②向⑤中转移液体并小心搅拌
D．检测铁元素时，⑥悬垂于⑦的上方滴加KSCN溶液
【变式训练1】（2023·广东茂名·统考二模）菠菜营养丰富，富含铁元素，同时含有草酸，实验小组通过以下实验探究菠菜的成分，下列说法正确的是

A．灼烧在蒸发皿中进行
B．操作a需用到分液漏斗
C．加入活性炭目的是吸附色素
D．取溶液B向其中加入酸性溶液可检验
【变式训练2】（2023·浙江·校联考三模）可与等配体形成使溶液呈浅紫色的、红色的、无色的配离子。某同学按如下步骤完成实验：

已知：向的溶液中加入KSCN溶液生成蓝色的配离子：不能与形成配离子。下列说法不正确的是
A．溶液I中溶液呈黄色可能是由水解产物的颜色造成
B．溶液Ⅱ、Ⅲ的颜色分别为红色和无色，说明其中不存在
C．可用和溶液检验溶液中是否含有
D．中的键角大于分子中的键角
考向2 考查“铁三角”的转化及应用
例2．（2023·上海金山·统考二模）如图所示是铁及其化合物的价类二维图，下列有关叙述正确的是

A．物质X是Fe3O4
B．Fe2O3→Fe的转化，Fe2O3发生氧化反应
C．在空气中Z→Y的现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色
D．可通过复分解反应实现FeCl2和FeCl3的相互转化
【变式训练1】（2023·广东广州·统考二模）下列关于铁及其化合物之间转化反应的方程式书写正确的是
A．(g)通过灼热铁粉：
B．过量铁粉加入稀硝酸中：
C．氢氧化铁中加入氢碘酸：
D．溶液中加入酸性溶液：
【变式训练2】（2023·河北石家庄·校联考模拟预测）废料利用是节能减排的重要方式，以硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、等)为原料来制备铁红(Fe2O3)的生产流程如图。下列说法错误的是

A．将硫铁矿烧渣粉碎，有利于提高浸出率
B．加入过量铁粉的目的是将全部还原为
C．步骤Ⅳ的反应温度越高，越有利于提高反应速率和产率
D．“煅烧”步骤的化学方程式为
考向3 实验探究铁及其重要化合物的转化关系
例3．（2023·河南安阳·统考三模）某化学实验小组设计如下实验探究Zn与溶液中Fe3+发生反应的原理。
实验
试剂
现象
I
2 mL0.1 mol· L-1FeCl3溶液、过量锌粉
黄色溶液很快变浅，接着有无色气泡产生，固体中未检出铁单质
Ⅱ
2 mL1 mol· L-1FeCl3溶液(pH≈0.70)、过量锌粉
很快有大量气体产生，出现红褐色浑浊，30 min左右产生红褐色沉淀，溶液颜色变浅，产生少量铁单质
下列说法错误的是
A．实验I说明Fe3+被还原为Fe2+
B．可用酸性高锰酸钾溶液检验实验I得到的溶液中含有Fe2+
C．实验Ⅱ发生了置换反应和复分解反应
D．实验说明Fe3+、H+与Zn的反应与离子浓度有关
【变式训练】（2023·北京西城·统考二模）探究Cu与溶液的反应，进行如下实验。
实验①：向10mL0.2mol/L溶液(pH≈1)中加入0.1gCu粉，振荡后静置，取上层清液，滴加溶液，有蓝色沉淀产生。6h后，溶液由棕黄色变为蓝绿色。实验过程中未见有气泡产生，溶液的pH几乎不变。
实验②：在密闭容器中向10mL0.6mol/L溶液中加入0.1gCu粉，10h后溶液变为淡蓝色。
实验③：在密闭容器中向10mL0.6mol/L溶液中分别加入0.1gCu粉和0.1g固体，0.5h溶液变黄，3h溶液变为黄绿色。下列说法不正确的是
A．实验①中发生了反应：
B．推测实验②的离子方程式是：
C．对比实验①和②，①中溶解Cu的主是
D．对比实验②和③，与反应的速率大于与Cu反应的速率

1．（2023·浙江·高考真题）物质的性质决定用途，下列两者对应关系不正确的是
A．能使某些色素褪色，可用作漂白剂 B．金属钠导热性好，可用作传热介质
C．溶液呈碱性，可用作消毒剂 D．呈红色，可用作颜料
2．（2023·上海·统考高考真题）下列物质中，能通过化学氧化法去除石油开采过程中伴生的的是
A．氨水 B．双氧水 C．溶液 D．NaOH溶液
3．（2023·上海·统考高考真题）月球土壤中富含铁元素，主要以铁单质和亚铁离子的形式存在，但嫦娥五号取回的微陨石撞击处的月壤样品中存在大量的三价铁，有可能是以下哪个原因造成的
A． B．
C． D．
4．（2022·海南·统考高考真题）依据下列实验，预测的实验现象正确的是
选项
实验内容
预测的实验现象
A
溶液中滴加NaOH溶液至过量
产生白色沉淀后沉淀消失
B
溶液中滴加KSCN溶液
溶液变血红色
C
AgI悬浊液中滴加NaCl溶液至过量
黄色沉淀全部转化为白色沉淀
D
酸性溶液中滴加乙醇至过量
溶液紫红色褪去
5．（2022·广东·高考真题）为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是
A．加入溶液产生沉淀 B．加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C．加入溶液无红色出现 D．加入溶液无蓝色沉淀生成