2022届高考新教材化学人教版一轮复习学案：第三单元 第2节　铁及其重要化合物

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第2节　铁及其重要化合物

备考要点
素养要求
1.结合应用实例或通过实验探究,了解铁及其重要化合物的性质及其在生产、生活中的应用。
2.了解常见金属及其重要化合物的制备方法。
1.宏观辨识与微观探析:认识铁及其化合物的性质,能以Fe2+、Fe3+的相互转化为例,理解变价金属元素的氧化还原反应实质。
2.科学探究与创新意识:能发现和提出有探究价值的氢氧化亚铁的制备方案,进行实验探究。


考点一　铁的单质、氧化物及氢氧化物
必备知识自主预诊　
知识梳理
1.铁的物理性质

颜色、状态
导电、导热性
延展性
地壳含量
银白色固体
　　　 
良好
占第　　　　位 

2.铁的化学性质(写出化学方程式或离子方程式)
铁的化学性质活泼,有较强的还原性,主要化合价为　　　价和　　　　价。 


微点拨(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同,Fe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铁锈的主要成分是Fe2O3,而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
3.铁的制备方法
(1)生铁的冶炼。
①原料:铁矿石、焦炭、空气、石灰石。
②设备:高炉。
③主要反应:
还原剂
的生成
C+O2CO2、CO2+C2CO
铁的还原
　　　　 
造渣反应
　　　　 

(2)利用铝热反应焊接无缝钢轨,以氧化铁和铝粉为铝热剂,反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
4.铁的氧化物
(1)物理性质。
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
—
　　　　 
　　　　 
颜色、状态
　　　粉末 
　　　粉末 
　　　晶体 
铁的价态
　　价 
　　价 
　　价 

(2)化学性质。
①FeO、Fe2O3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:
　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　。 
5.铁的氢氧化物
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色、状态
　　　　固体 
　　　固体 
与盐酸反应
　　　　 
　　 
受热分解
—
　　　　 
制法
可溶性亚铁盐与强碱溶液反应:　　　　　 
可溶性铁盐与强碱溶液反应:　　　　　　 
二者的关系
在空气中,Fe(OH)2能够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,过一段时间后还会有　　　　色物质生成,反应的化学方程式为　　　　　　 

微点拨①FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与足量HNO3反应时,均发生氧化还原反应,Fe2+被HNO3氧化生成Fe3+。
②Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与足量HI反应时,均发生氧化还原反应,Fe3+被I-还原生成Fe2+。
自我诊断
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。(　　)
(2)Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生置换反应。(　　)
(3)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。(　　)
(4)铁与硫混合加热生成Fe2S3。(　　)
(5)氧化铁能与酸反应,所以可用于制作红色染料。(　　)
(6)Fe3O4可用FeO·Fe2O3表示,故Fe3O4为混合物。(　　)
(7)氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O。(　　)
2.下列各图中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是　　　　　(填序号)。 

关键能力考向突破　
考向1　铁单质的性质
【典例1】(2020山东泰安第四中学期中)向含Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的某种稀溶液中逐渐加入铁粉,c(Fe2+)的变化如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.横轴0~1:Fe+NO3-+4H+Fe3++NO↑+2H2O
B.横轴1~2:Fe+2Fe3+3Fe2+
C.横轴2~3:Fe+Cu2+Fe2++Cu
D.原溶液中三种溶质浓度相等
易错警示反应产物中铁元素价态的判断
(1)铁与弱氧化剂(如S、I2、H+、Cu2+)等反应所得产物中铁元素的价态为+2价,如Fe+I2FeI2。
(2)铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、浓硫酸、过量硝酸等)反应所得产物中铁元素的价态为+3价,如2Fe+3Br22FeBr3。
(3)铁在纯氧中燃烧得到的产物为Fe3O4,铁元素的价态为+2、+3价。
(4)铁与稀硝酸反应产物的判断。
①当HNO3过量时:
反应原理:Fe+4HNO3Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,铁元素的存在形式为Fe3+,铁元素的价态为+3价。
②当Fe过量时:
反应原理:3Fe+8HNO33Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,铁元素的存在形式为Fe2+,铁元素的价态为+2价。
③当14Cu2+,金属铁先和氧化性强的离子反应;开始阶段是金属铁和稀硝酸之间的反应:Fe+4HNO3Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,当加入金属铁1mol时,生成三价铁离子1mol,所以亚铁离子的浓度不变,故A正确;金属铁和稀硝酸反应结束后,生成1mol的三价铁离子,然后发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+,故B正确;反应的最后阶段为Fe+Cu2+Fe2++Cu,C正确;根据以上分析,整个过程的反应方程式为4H++NO3-+3Fe+Fe3++Cu2+4Fe2++Cu+NO↑+2H2O,则溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为1∶1∶4,故D错误。
对点演练1 C　不锈钢中含有铬和镍,增强了抗腐蚀能力,A正确;电镀时应以镀层金属作为阳极,镀件作为阴极,含镀层金属阳离子的溶液为电镀液,B正确;铁在浓硫酸中钝化,不是不能反应,C错误;铝热反应生成的铁为液体,可用于焊接铁轨,D正确。
典例2答案(1)Fe2O3　用作油漆的红色颜料(或涂料、油墨、橡胶的红色颜料等)　(2)加盐酸　(3)取少量最后一次洗涤液置于试管中,加盐酸酸化,再滴加氯化钡溶液,不产生白色沉淀
(4)Fe2++2Fe3++8OH-Fe3O4+4H2O
(5)反应过程中部分亚铁离子被氧气氧化为铁离子
(6)6FeOOH+CO2Fe3O4+CO2+3H2O　1∶2
(7)胶体
解析(1)FeO(氧化亚铁)是一种黑色粉末,不稳定,在空气里很容易被氧化,在空气中性质比较稳定的是Fe2O3。
(2)实验室保存溶液B(FeCl3溶液)时为了防止出现浑浊,通常采取的措施是加盐酸抑制FeCl3水解生成Fe(OH)3沉淀。
(3)要证明沉淀已经洗涤干净,只要检验洗涤液中不含硫酸根离子即可,操作是取少量最后一次洗涤液置于试管中,加盐酸酸化,滴加氯化钡溶液,不产生白色沉淀。
(4)该方法中发生的主要反应的离子方程式为Fe2++2Fe3++8OH-Fe3O4+4H2O。
(5)实际生产中为了提高产率,起始所用FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比应大于1∶2,原因是反应过程中部分亚铁离子被氧气氧化为铁离子。
(6)所给流程中第2步反应是FeOOH吸收CO生成Fe3O4,反应的化学方程式为6FeOOH+CO2Fe3O4+CO2+3H2O,其中氧化产物CO2和还原产物Fe3O4的物质的量之比为1∶2。
(7)将粒子直径为几十纳米的Fe3O4投入分散剂中形成的分散系是胶体。
对点演练2 B　制取硫酸亚铁需要铁屑,在烧瓶中应该先加入铁屑,所以A中应预先加入的试剂是铁屑,故A正确;稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气,实验开始时应打开活塞E,用氢气排出装置中的空气,B错误;铁和稀硫酸反应有氢气生成,关闭活塞E,导致A装置中压强逐渐增大,FeSO4溶液被压入B瓶中进行反应生成氢氧化亚铁,C正确;氢氧化亚铁不稳定,容易被溶解在溶液中的氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁,该反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,故D正确。
考点二　Fe2+、Fe3+的转化与检验及铁三角的应用
必备知识·自主预诊
1.(1)①氧化　还原　还原　还原　2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O　3Fe2++NO3-+4H+3Fe3++NO↑+2H2O
(2)①棕黄　2Fe3++Fe3Fe2+　2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
②KSCN溶液
3.氯水　铁粉　铁粉
4.(1)H2S+2Fe3+S↓+2Fe2++2H+
(2)2I-+2Fe3+I2+2Fe2+
(3)Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+
(4)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
(5)3Fe2++NO3-+4H+3Fe3++NO↑+2H2O
自我诊断1.答案(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×
2.(1)KSCN溶液　溶液变成红色
(2)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
(3)Fe　HCl　(4)C　(5)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
关键能力·考向突破
典例1BD　由图中转化关系可知,B为A与硝酸银反应生成的浅黄色沉淀,根据已有知识及元素守恒知浅黄色沉淀为AgBr,所以A中含有Br-,C中加KSCN溶液变为红色溶液,所以D溶液中存在Fe(SCN)3,则C中含有Fe3+,A中含有铁元素,酸性条件下NO3-具有强氧化性,能氧化亚铁离子为铁离子,所以A可能含有Fe3+或Fe2+或二者都有。D溶液中含有Fe(SCN)3,A项正确;酸性条件下NO3-具有强氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,所以A可能是FeBr2,也可能是FeBr3,也可能是二者的混合物,B项错误;能和银离子反应生成淡黄色沉淀的离子是溴离子,所以B是AgBr,C项正确;C能和硫氰化钾溶液反应生成红色溶液,说明滤液中含有Fe3+,D项错误。
对点演练1 C　A项中只能说明原溶液中含有Fe3+;B项原溶液中可能只有Fe3+而没有Fe2+;D项中Fe(OH)2被氧化后生成的红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。
典例2CD　纯碱是强碱弱酸盐,CO32-水解导致纯碱溶液呈碱性,碱性条件下油污水解生成高级脂肪酸盐和甘油,所以废铁屑在酸溶前可用热的纯碱溶液去油污,故A正确;NaOH中和过量的酸,Fe2+被H2O2氧化为Fe3+,在碱性溶液中将Fe3+转化为Fe(OH)3,步骤②的目的是将溶液中的Fe2+转化为Fe(OH)3,故B正确;步骤③中发生的反应是碱性条件下发生的反应,反应的离子方程式为2Fe(OH)3+4OH-+3ClO-2FeO42-+3Cl-+5H2O,故C错误;步骤④中反应的化学方程式为2KOH+Na2FeO4K2FeO4↓+2NaOH,溶解度大的能转化为溶解度小的物质,反应能发生的原因是K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小,故D错误。
对点演练2 B　Fe3+遇KSCN会使溶液呈现红色,Fe2+遇KSCN无明显现象,如果溶液中滴加KSCN溶液呈红色,则证明存在Fe3+,并不能证明无Fe2+,故A错误;铁粉可作为食品袋内的脱氧剂,Fe与氧气反应,铁的化合价升高,铁是还原剂,则铁粉起还原作用,故B正确;Cu与氯化铁反应生成氯化亚铁和氯化铜,没有单质生成,则不属于置换反应,故C错误;c(Fe2+)=1mol·L-1的溶液呈酸性,酸性溶液中Fe2+与MnO4-之间发生氧化还原反应,在溶液中不能大量共存,故D错误。
考点三　铁及其化合物的性质
必备知识·自主预诊
4.(1)①红　置换　②c.2FeCl3+CuCuCl2+2FeCl2　2I-+2Fe3+I2+2Fe2+　③c.Fe2++ZnFe+Zn2+　5Fe2++MnO4-+8H+5Fe3++Mn2++4H2O　红色
(2)③红色　Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
自我诊断1.A　氯气能够将Fe2+(浅绿色)氧化为Fe3+(棕黄色),A项正确;B项得到的结论应该是Fe2+具有氧化性;C项的离子方程式电荷不守恒;D项的实验现象应该是铜粉逐渐溶解,溶液由棕黄色变为蓝色。
2.答案(1)防止氯化亚铁被氧化　(2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-　(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)　(4)反应生成的Fe3+催化了H2O2的分解
关键能力·考向突破
典例D　开始实验时生成的沉淀均为黑色沉淀,则应为Fe2S3,故A正确;硫化钠具有还原性,可与铁离子发生氧化还原反应生成S,则产生黄色沉淀的反应的化学方程式为Fe2S3+4FeCl36FeCl2+3S,故B正确;Na2S与FeCl3发生氧化还原反应生成氯化亚铁,当硫化钠过量时又生成FeS,FeS为黑色沉淀,故C正确;在Na2S溶液过量的情况下,黑色沉淀应为FeS,而Fe(OH)3为红褐色沉淀,故D错误。
对点演练1 A　B项中CO还原Fe2O3得到单质铁,即使黑色固体中有Fe3O4,其溶于盐酸后产生的Fe3+可能与Fe发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+,加入KSCN溶液也不显红色,错误;C项中酸性条件下NO3-具有强氧化性,而Fe2+具有还原性,发生氧化还原反应有Fe3+生成,Fe3+遇KSCN溶液呈红色,无法证明样品是否变质,错误;D项中若原溶液中无Fe2+而存在Fe3+,也有此现象,错误。
对点演练2 D　反应开始时生成的氢气进入B中,可排出空气,防止生成的氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化,一段时间后关闭止水夹C,A中硫酸亚铁进入B中可生成Fe(OH)2白色沉淀,故A正确;FeCl3易水解,配制FeCl3溶液时应防止溶液因水解而生成氢氧化铁沉淀,可先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度,故B正确;Fe3+与铁反应可生成Fe2+,则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化,故C正确;向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,溶液变红色,不会生成沉淀,故D错误。