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高考化学一轮复习精讲精练第11讲 铁及其重要化合物（精讲）（2份打包，解析版+原卷版，可预览）
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第11讲 铁及其重要化合物
【考情分析】
1.了解铁的主要性质及其应用。了解铁的重要化合物及其应用。
2．掌握铁及其重要化合物的制备方法。
【核心素养分析】
1.宏观辨识与微观探析：认识铁及其化合物的性质及应用，能以“铁三角”转化关系理解变价元素的转化条件。
2.科学态度与社会责任：利用铁及其化合物的性质，科学认识铁及其化合物的提纯和制备工艺流程，形成严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识。
3.科学探究与创新意识：能提出有价值的氢氧化亚铁及其他铁的化合物的制备方案，并进行实验探究。
【重点知识梳理】
知识点一 铁及其重要化合物的性质
1．铁
铁位于元素周期表中第4周期Ⅷ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。
(1)结构
(2)铁的物理性质
银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。
(3)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
与O2反应
常温
铁锈(成分为Fe2O3·xH2O)
点燃
3Fe＋2O2Fe3O4
与Cl2反应
点燃
2Fe＋3Cl22FeCl3
与S、I2反应
Fe＋SFeS、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
与H＋反应
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
与稀HNO3反应
过量
Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
少量
3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
与浓H2SO4、浓HNO3反应
常温下钝化，加热分别生成SO2、NO2
④与某些盐溶液反应
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
【归纳总结】
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＋。
(3)铁的冶炼
冶炼原理：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
2．铁的氧化物
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
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＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===
2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
3.铁的氢氧化物
(1)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红褐色，方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(2)Fe(OH)3是红褐色、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↓。
4．亚铁盐
(1)Fe2＋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，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。
Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
(2)可水解
Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化。
5．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。
知识点二 Fe2＋和Fe3＋的检验
1．亚铁盐
(1)Fe2＋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，又有还原性，其中以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)、MnO(H＋)等均表现为还原性。
Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O
向FeCl2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
Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液因水解呈酸性。
2．铁盐
(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为氧化性。
如用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式2Fe3＋＋Cu===2Fe3＋＋Cu2＋。
(2)易水解：Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。
3．Fe2＋、Fe3＋的检验方法
(1)Fe2＋的检验
方法1
无现象溶液变红色，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
生成蓝色沉淀，证明含有Fe2＋
(2)Fe3＋的检验
方法1
溶液变红色，证明含有Fe3＋
方法2
产生红褐色沉淀，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＋
4．亚铁盐、铁盐性质应用
(1)盐溶液的配制与保存
(2)物质的制备
(3)判断离子能否共存
Fe2＋NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)
Fe3＋S2－、I－、SO
Fe3＋HCO、CO等水解相互促进的离子
【典型题分析】
高频考点一 铁及其化合物的性质
例1.（高考组合题）下列有关物质性质的叙述错误的是（ ）
A. （2018·江苏卷） 向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不显红色
B．（2019·天津卷）将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2
C．（2010·江苏卷）室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4
D. （2018·江苏卷）Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2
【变式探究】（高考组合题）下列观点的叙述正确的是（ ）
A.（2017·江苏卷）无色透明的溶液中：Fe3+、Mg2+、SCN–、Cl–
B.（2017·江苏卷）FeFeCl2Fe(OH)2
C.（2018·江苏卷）
D.（2017·新课标II卷）向2 mL 0.1 mol·L－1的FeCl3溶液中加足量铁粉，振荡，加1滴KSCN溶液，黄色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变，说明还原性：Fe>Fe2+
高频考点二 铁及其化合物的计算
例2．（陕西咸阳一中调研）有一块铁的氧化物样品，用140mL5.0mol·L－1盐酸恰好将其完全溶解，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．Fe2O3 B．Fe3O4
C．Fe4O5 D．Fe5O7
【方法技巧】确定铁的氧化物组成的基本方法
设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，
则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b，
若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；
若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；
若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物为Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值)。
【变式探究】（山西运城一中模拟）含有agHNO3的稀硝酸与bg铁恰好反应，铁全部溶解，生成NO。已知有gHNO3被还原，则a∶b不可能是( )
A．3∶1 B．3∶2
C．4∶1 D．9∶2
【方法技巧】数轴法分析铁与稀硝酸反应的产物
一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断。根据化学方程式：
HNO3过量：Fe＋4HNO3(稀)===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(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；
可以用数轴表示：
解题时需注意量的范围：
①≤，产物仅有Fe(NO3)3，稀HNO3可能有剩余；②≥，产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能有剩余；③＜＜，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，Fe和稀HNO3都完全反应。
高频考点三、铁及其化合物的实验探究
例3.（2019·新课标Ⅰ卷）硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下:
回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是 。
(2)步骤②需要加热的目的是 ，
温度保持80~95 ℃，采用的合适加热方式是 。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为 (填标号)。
A B C D
(3)步骤③中选用足量的H2O2，理由是 。分批加入H2O2，同时为了 ， 溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤的具体实验操作有 ，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 。
【变式探究】（2018·北京卷）实验小组制备高铁酸钾（K2FeO4）并探究其性质。
资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。
（1）制备K2FeO4（夹持装置略）
①A为氯气发生装置。A中反应方程式是________________（锰被还原为Mn2+）。
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH===2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外还有________________。
（2）探究K2FeO4的性质
①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl－而产生Cl2，设计以下方案：
方案Ⅰ
取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色。
方案Ⅱ
用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生。
Ⅰ．由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有______离子，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl－氧化，还可能由________________产生（用方程式表示）。
Ⅱ．方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗涤的目的是________________。
②根据K2FeO4的制备实验得出：氧化性Cl2________（填“＞”或“＜”），而方案Ⅱ实验表明，Cl2和的氧化性强弱关系相反，原因是________________。
③资料表明，酸性溶液中的氧化性＞，验证实验如下：将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色，该现象能否证明氧化性＞。若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。理由或方案：________________。
高频考点四 氢氧化亚铁制备方法的实验创新改进
例4.（哈尔滨三中一中模拟）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）。
【变式探究】（山东淄博一中模拟）如图所示，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中烧瓶内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中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
【方法技巧】制备Fe（OH）2常用的三种方法
（1）有机层覆盖法
将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油（不能用CCl4），以防止空气与Fe（OH）2接触发生反应，如图1所示。
（2）还原性气体保护法
用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可较长时间观察到白色沉淀，如图2所示。
（3）电解法
用铁做阳极，电解NaCl（或NaOH）溶液，并在液面上覆盖苯（或煤油），如图3所示。
另外，反应液要现用现配，且配制亚铁盐溶液和碱溶液所用的蒸馏水都需要加热煮沸除氧。
高频考点五 考查Fe2＋、Fe3＋ 相关实验
例5.（福建厦门一中质检）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0.1 mol·L－1的溶液。在配制FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是______________________________________________。
(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2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是________________________________________________________________________。
(4)丙组同学取10 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，加入6 mL 0.1mol·L－1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3 支试管中进行如下实验：
①第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层呈紫色；
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6] 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FeCl2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)。
【方法技巧】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（新制氯水可以氧化SCN－）。
（2）当溶液浓度较稀时，利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2＋和Fe3＋的存在。
（3）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）。
（4）检验Fe2＋、Fe3＋的其他方法
①检验Fe2＋最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾K3[Fe（CN）6]。
②检验Fe3＋也可用苯酚（C6H5OH），在FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。
【变式探究】（江苏无锡一中模拟）下列离子的检验方法合理的是 ( )A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变血红色，说明原溶液中含有Fe2＋
C．向某溶液中加入NaOH溶液，立即得红褐色沉淀，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＋
高频考点六 铁及其化合物的转化
例6.（河北正定中学模拟）硫酸亚铁铵晶体[（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O]在空气中比一般亚铁盐稳定，是定量分析化学中常用的还原剂，其实验室制备流程如图所示：
下列说法不正确的是（ ）
A.“除油污”过程中使用热的Na2CO3溶液效果更好
B.制备硫酸亚铁时铁屑与硫酸反应完全时的现象是不再有气泡产生
C.“趁热过滤”后的滤液略显黄色的原因是4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
D.理论上加入（NH4）2SO4固体的质量为6.0g
【举一反三】（2018·高考全国卷Ⅰ）磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如图所示：
下列叙述错误的是（ ）
A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
B.从“正极片”中可回收的金属元素Al、Fe、Li
C.“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋
D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
【变式探究】（2019·全国卷Ⅰ）硫酸铁铵[NH4Fe（SO4）2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：
回答下列问题：
（1）步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是 。
（2）步骤②需要加热的目的是 ，温度保持80～95℃，采用的合适加热方式是 。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为 （填标号）。
（3）步骤③中选用足量的H2O2，理由是______________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
分批加入H2O2，同时为了 ，溶液要保持pH小于0.5。
（4）步骤⑤的具体实验操作有______________________________________________，
经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
（5）采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 。
第11讲 铁及其重要化合物
【考情分析】
1.了解铁的主要性质及其应用。了解铁的重要化合物及其应用。
2．掌握铁及其重要化合物的制备方法。
【核心素养分析】
1.宏观辨识与微观探析：认识铁及其化合物的性质及应用，能以“铁三角”转化关系理解变价元素的转化条件。
2.科学态度与社会责任：利用铁及其化合物的性质，科学认识铁及其化合物的提纯和制备工艺流程，形成严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识。
3.科学探究与创新意识：能提出有价值的氢氧化亚铁及其他铁的化合物的制备方案，并进行实验探究。
【重点知识梳理】
知识点一 铁及其重要化合物的性质
1．铁
铁位于元素周期表中第4周期Ⅷ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。
(1)结构
(2)铁的物理性质
银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。
(3)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
与O2反应
常温
铁锈(成分为Fe2O3·xH2O)
点燃
3Fe＋2O2Fe3O4
与Cl2反应
点燃
2Fe＋3Cl22FeCl3
与S、I2反应
Fe＋SFeS、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
与H＋反应
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
与稀HNO3反应
过量
Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
少量
3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
与浓H2SO4、浓HNO3反应
常温下钝化，加热分别生成SO2、NO2
④与某些盐溶液反应
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
【归纳总结】
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＋。
(3)铁的冶炼
冶炼原理：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
2．铁的氧化物
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
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＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===
2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
3.铁的氢氧化物
(1)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红褐色，方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(2)Fe(OH)3是红褐色、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↓。
4．亚铁盐
(1)Fe2＋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，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。
Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
(2)可水解
Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化。
5．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。
知识点二 Fe2＋和Fe3＋的检验
1．亚铁盐
(1)Fe2＋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，又有还原性，其中以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)、MnO(H＋)等均表现为还原性。
Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O
向FeCl2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
Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液因水解呈酸性。
2．铁盐
(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为氧化性。
如用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式2Fe3＋＋Cu===2Fe3＋＋Cu2＋。
(2)易水解：Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。
3．Fe2＋、Fe3＋的检验方法
(1)Fe2＋的检验
方法1
无现象溶液变红色，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
生成蓝色沉淀，证明含有Fe2＋
(2)Fe3＋的检验
方法1
溶液变红色，证明含有Fe3＋
方法2
产生红褐色沉淀，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＋
4．亚铁盐、铁盐性质应用
(1)盐溶液的配制与保存
(2)物质的制备
(3)判断离子能否共存
Fe2＋NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)
Fe3＋S2－、I－、SO
Fe3＋HCO、CO等水解相互促进的离子
【典型题分析】
高频考点一 铁及其化合物的性质
例1.（高考组合题）下列有关物质性质的叙述错误的是（ ）
A. （2018·江苏卷） 向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不显红色
B．（2019·天津卷）将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2
C．（2010·江苏卷）室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4
D. （2018·江苏卷）Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2
【变式探究】（高考组合题）下列观点的叙述正确的是（ ）
A.（2017·江苏卷）无色透明的溶液中：Fe3+、Mg2+、SCN–、Cl–
B.（2017·江苏卷）FeFeCl2Fe(OH)2
C.（2018·江苏卷）
D.（2017·新课标II卷）向2 mL 0.1 mol·L－1的FeCl3溶液中加足量铁粉，振荡，加1滴KSCN溶液，黄色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变，说明还原性：Fe>Fe2+
高频考点二 铁及其化合物的计算
例2．（陕西咸阳一中调研）有一块铁的氧化物样品，用140mL5.0mol·L－1盐酸恰好将其完全溶解，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．Fe2O3 B．Fe3O4
C．Fe4O5 D．Fe5O7
【方法技巧】确定铁的氧化物组成的基本方法
设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，
则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b，
若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；
若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；
若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物为Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值)。
【变式探究】（山西运城一中模拟）含有agHNO3的稀硝酸与bg铁恰好反应，铁全部溶解，生成NO。已知有gHNO3被还原，则a∶b不可能是( )
A．3∶1 B．3∶2
C．4∶1 D．9∶2
【方法技巧】数轴法分析铁与稀硝酸反应的产物
一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断。根据化学方程式：
HNO3过量：Fe＋4HNO3(稀)===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(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；
可以用数轴表示：
解题时需注意量的范围：
①≤，产物仅有Fe(NO3)3，稀HNO3可能有剩余；②≥，产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能有剩余；③＜＜，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，Fe和稀HNO3都完全反应。
高频考点三、铁及其化合物的实验探究
例3.（2019·新课标Ⅰ卷）硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下:
回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是 。
(2)步骤②需要加热的目的是 ，
温度保持80~95 ℃，采用的合适加热方式是 。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为 (填标号)。
A B C D
(3)步骤③中选用足量的H2O2，理由是 。分批加入H2O2，同时为了 ， 溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤的具体实验操作有 ，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 。
【变式探究】（2018·北京卷）实验小组制备高铁酸钾（K2FeO4）并探究其性质。
资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。
（1）制备K2FeO4（夹持装置略）
①A为氯气发生装置。A中反应方程式是________________（锰被还原为Mn2+）。
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH===2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外还有________________。
（2）探究K2FeO4的性质
①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl－而产生Cl2，设计以下方案：
方案Ⅰ
取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色。
方案Ⅱ
用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生。
Ⅰ．由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有______离子，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl－氧化，还可能由________________产生（用方程式表示）。
Ⅱ．方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗涤的目的是________________。
②根据K2FeO4的制备实验得出：氧化性Cl2________（填“＞”或“＜”），而方案Ⅱ实验表明，Cl2和的氧化性强弱关系相反，原因是________________。
③资料表明，酸性溶液中的氧化性＞，验证实验如下：将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色，该现象能否证明氧化性＞。若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。理由或方案：________________。
高频考点四 氢氧化亚铁制备方法的实验创新改进
例4.（哈尔滨三中一中模拟）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）。
【变式探究】（山东淄博一中模拟）如图所示，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中烧瓶内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中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
【方法技巧】制备Fe（OH）2常用的三种方法
（1）有机层覆盖法
将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油（不能用CCl4），以防止空气与Fe（OH）2接触发生反应，如图1所示。
（2）还原性气体保护法
用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可较长时间观察到白色沉淀，如图2所示。
（3）电解法
用铁做阳极，电解NaCl（或NaOH）溶液，并在液面上覆盖苯（或煤油），如图3所示。
另外，反应液要现用现配，且配制亚铁盐溶液和碱溶液所用的蒸馏水都需要加热煮沸除氧。
高频考点五 考查Fe2＋、Fe3＋ 相关实验
例5.（福建厦门一中质检）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0.1 mol·L－1的溶液。在配制FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是______________________________________________。
(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2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是________________________________________________________________________。
(4)丙组同学取10 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，加入6 mL 0.1mol·L－1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3 支试管中进行如下实验：
①第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层呈紫色；
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6] 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FeCl2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)。
【方法技巧】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（新制氯水可以氧化SCN－）。
（2）当溶液浓度较稀时，利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2＋和Fe3＋的存在。
（3）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）。
（4）检验Fe2＋、Fe3＋的其他方法
①检验Fe2＋最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾K3[Fe（CN）6]。
②检验Fe3＋也可用苯酚（C6H5OH），在FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。
【变式探究】（江苏无锡一中模拟）下列离子的检验方法合理的是 ( )A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变血红色，说明原溶液中含有Fe2＋
C．向某溶液中加入NaOH溶液，立即得红褐色沉淀，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＋
高频考点六 铁及其化合物的转化
例6.（河北正定中学模拟）硫酸亚铁铵晶体[（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O]在空气中比一般亚铁盐稳定，是定量分析化学中常用的还原剂，其实验室制备流程如图所示：
下列说法不正确的是（ ）
A.“除油污”过程中使用热的Na2CO3溶液效果更好
B.制备硫酸亚铁时铁屑与硫酸反应完全时的现象是不再有气泡产生
C.“趁热过滤”后的滤液略显黄色的原因是4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
D.理论上加入（NH4）2SO4固体的质量为6.0g
【举一反三】（2018·高考全国卷Ⅰ）磷酸亚铁锂（LiFePO4）电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如图所示：
下列叙述错误的是（ ）
A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
B.从“正极片”中可回收的金属元素Al、Fe、Li
C.“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋
D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
【变式探究】（2019·全国卷Ⅰ）硫酸铁铵[NH4Fe（SO4）2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：
回答下列问题：
（1）步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是 。
（2）步骤②需要加热的目的是 ，温度保持80～95℃，采用的合适加热方式是 。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为 （填标号）。
（3）步骤③中选用足量的H2O2，理由是______________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
分批加入H2O2，同时为了 ，溶液要保持pH小于0.5。
（4）步骤⑤的具体实验操作有______________________________________________，
经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
（5）采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 。
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