考点07 铁及其化合物（考点归纳）——2023年高中化学学业水平考试专项精讲+测试（人教版2019必修1+必修2）

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考点07 铁及其化合物

1．了解铁及其重要化合物的主要性质和在生产、生活中的应用。
2．掌握Fe2＋、Fe3＋的检验方法及其相互转化关系。
3．了解Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备方法。

考点一　铁的存在和性质
1．铁元素的存在
铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，位居第四位。游离态的铁存在于陨铁中；化合态的铁主要以＋2价和＋3价化合物的形态存在矿石中如黄铁矿(主要成分是FeS2)、赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、磁铁矿(主要成分是Fe3O4)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)等。
2．物理性质
纯净的铁是光亮的银白色金属，密度为7.86 g/cm3，熔点为1 535 ℃，沸点为2 750 ℃；具有延展性和导热性，能导电，但导电性不如铜和铝，能被磁铁吸引。
3．化学性质
(1)与非金属单质反应
①与Cl2反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。
②与O2反应：
反应条件
燃烧
加热
常温、潮湿
反应产物
Fe3O4
FeO
Fe2O3
(2)与酸反应：
如与稀硫酸和稀盐酸反应的离子方程式为：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
(3)与盐反应：
如与FeCl3和CuCl2溶液反应的离子方程式为：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，_Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu_。
(4)与水蒸气反应
实验装置
产物验证
实验结论

用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2；试管内产物冷却后为黑色晶体
铁不能与冷水、热水反应，但在高温下能与水蒸气反应，其化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2__
【易错警示】
(1)Fe分别与O2(点燃)、H2O(g)(高温)反应的产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。
(2)Fe在Cl2中燃烧，无论Cl2过量还是不足均生成FeCl3；铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3。
考点二　铁的氧化物和氢氧化物
1．铁的氧化物

氧化亚铁(FeO)
四氧化三铁(Fe3O4)
氧化铁(Fe2O3)
俗名

磁性氧化铁
铁红
色态
黑色粉末
黑色晶体
红棕色粉末
Fe价态
＋2
＋2，＋3
＋3
稳定性[来源:学科网]
不稳定(受热易氧化成Fe3O4)
稳定
稳定
与盐酸
FeO＋2H＋===Fe2＋＋
H2O
__Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O__
Fe2O3＋6H＋=== 2Fe3＋＋
3H2O
应用

制造磁铁
红色颜料
与CO
FexOy＋yCOxFe＋yCO2[来源:学*科*网Z*X*X*K]
化合态铁的常见化合价只有＋2价和＋3价，Fe3O4是黑色具有磁性的晶体，可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比1∶1组合而成的复杂氧化物，通常也可写成FeO·Fe2O3的形式，因此Fe3O4与盐酸反应可分别看作Fe2O3、FeO与盐酸反应，然后把两个反应式相加，Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O
2．铁的氢氧化物
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
颜色、状态
红褐色固体
白色固体
溶解性
不溶于水
不溶于水
酸碱性
弱碱性
弱碱性
受热不稳定
__2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O__
__Fe(OH)2FeO＋H2O__
与酸反应
(如盐酸)
Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O
Fe(OH)2＋2HCl===FeCl2＋2H2O
与氧气反应
不反应
反应：__4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3__
现象：白色→灰绿色→红褐色
制备
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
3．氢氧化亚铁的制备
(1)Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配，并放入少量的铁粉以防止Fe2+被氧化成Fe3+
(2)为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2
(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液，这样做的目的是防止生成的Fe(OH)2与空气中的氧气接触而被氧化
(4)为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油、苯或其他密度小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气
考点三　铁盐和亚铁盐
1．Fe2＋、Fe3＋的检验方法
方法
Fe3＋
Fe2＋
溶液颜色
(棕)黄色
浅绿色
加碱溶液(如NaOH溶液)
现象
红褐色沉淀
白色沉淀→灰绿色
沉淀→红褐色沉淀
离子
方程式
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3
加KSCN
溶液
现象
显红色(常用方法)
无明显现象，再加氯水显红色
离子
方程式
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
【温馨提示】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；也不能将加了KSCN溶液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-)。
(2)Fe3+、Fe2+、Cl-同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2+(Cl-会还原酸性KMnO4，有干扰)。
(3)检验Fe3+的其他方法：
①Fe3+与过量的铁反应，溶液变为浅绿色；
②Fe3+与过量的铜反应，溶液变为蓝绿色；
③Fe3+与淀粉-KI溶液反应，溶液变为蓝色；
④Fe3+与NaHCO3溶液反应，放出气体，产生红褐色沉淀。
2．Fe2＋、Fe3＋的相互转化
(1)Fe、Fe2＋、Fe3＋的性质
Fe(最低价)
Fe2＋(中间价)
Fe3＋(最高价)
只有还原性
既有还原性又有氧化性
只有氧化性
(2)Fe2＋和Fe3＋的转化关系


考向一 铁及化合物性质
【例1】下列说法正确的是(　　)
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3
C．铁锈的主要成分是Fe2O3
D．Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，Fe3O4是混合物
【答案】C
【解析】赤铁矿、铁锈的主要成分是Fe2O3，A错误，C正确；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误；Fe3O4为化合物，不是混合物，D错误。
【例2】下列关于铁及其化合物说法错误的是( )
A．Fe在潮湿的空气中容易生锈 B．丹霞地貌的岩层因含Fe2O3而呈红色
C．FeO中铁元素的化合价呈+2价 D．含Fe2+盐溶液遇KSCN溶液显红色
【答案】D
【解析】A项，在潮湿环境中，铁很容易与水、O2反应而生锈，A正确；B项，丹霞地貌的岩层中含Fe2O3，该物质为红棕色，导致岩层显红色，B正确；C项，FeO中氧元素为-2价，则铁元素化合价为+2价，C正确；D项，检验Fe3+可用KSCN溶液，因为Fe3+会与SCN-结合生成红色Fe(SCN)3，Fe2+遇KSCN无明显现象，D错误；故选D。
【例3】印刷电路板的制作原理是用足量的FeCl3溶液腐蚀覆铜板上不需要的铜箔。下列说法正确的是( )
A．用KSCN溶液可检验腐蚀后溶液中的Fe2+
B．Fe3+能溶解Cu，说明金属性Cu>Fe
C．当有1mol电子转移时，溶液中Cu2+增加1mol
D．腐蚀后溶液中的金属阳离子有Fe3+、Fe2+、Cu2+
【答案】D
【解析】A项，Fe3+遇到KSCN溶液立即变为血红色，而Fe2+与KSCN溶液无明显现象，故不能仅用KSCN溶液可检验腐蚀后溶液中的Fe2+，A错误；B项，Fe3+能溶解Cu，反应为：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，该反应不是置换反应，则不能说明金属性Cu>Fe，B错误；C项，根据反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+可知，当有1mol电子转移时，溶液中Cu2+增加0.5mol，C错误；D项，根据反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+可知，腐蚀后溶液中的金属阳离子有Fe3+、Fe2+、Cu2+，D正确；故选D。
考向二 铁的氢氧化物
【例4】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
【答案】C
【解析】用右图装置制备氢氧化亚铁，A中药品为：铁粉和稀硫酸，B中为氢氧化钠溶液，结合装置分析可知，实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开，利用反应生成氢气排净装置中的空气，可以收集D处的气体检验是否是纯净的氢气，将仪器中的空气排尽后，然后关闭C，利用生成的氢气在装置A中压强增大，把硫酸亚铁溶液压入装置B的氢氧化钠溶液中，反应生成白色氢氧化亚铁白色沉淀，可观察到氢氧化亚铁的颜色为白色沉淀。A项，氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，所以制备氢氧化亚铁时应将稀硫酸和氢氧化钠溶液预先煮沸，使溶解的空气逸出，故A正确；B项，氢氧化亚铁具有强还原性，易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，故实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开，A中反应产生氢气，排除空气，防止亚铁离子被氧气氧化，故B正确；C项，一段时间后，关闭弹簧夹C，但不能关闭弹簧夹D，可利用生成的氢气在装置A中压强增大，把硫酸亚铁溶液压入装置B的氢氧化钠溶液中，反应生成白色氢氧化亚铁白色沉淀，故C错误；D项，本实验利用反应生成氢气排净装置中的空气，使装置处于还原氛围，故实验结束后关闭弹簧夹D，可以长时间保存氢氧化亚铁，故D正确；故选C。
考向三 铁及其化合物相互转化
【例5】化合价和物质类别是研究元素及化合物性质的两个维度，可表示为“价——类二维图”。铁元素的“价——类二维图”如图所示，下列说法正确的是( )

A．无法通过化合反应制得Fe(OH)3
B．Fe3O4中铁元素为+4价
C．还原剂维生素C与补铁剂“硫酸亚铁片”同时服用能促进人体对铁元素的吸收
D．将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中，立即产生红褐色沉淀
【答案】C
【解析】A项，Fe(OH)3可以通过化合反应制得，如4 Fe(OH)2+O2+2H2O= 4Fe(OH)3，故A错误；B项，Fe3O4的化学式可改写为FeO•Fe2O3，则Fe3O4中铁元素为+2、+3价，故B错误；C项，维生素C具有还原性，可以防止亚铁离子被氧化，与补铁剂“硫酸亚铁片”同时服用能促进人体对铁元素的吸收，故C正确；D项，将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中，先产生Fe(OH)2白色沉淀，后迅速变为灰绿色，最终变为Fe(OH)3红褐色沉淀，故D错误；故选C。
【例6】利用硫铁矿(主要成分FeS2)生产硫酸和绿矾(FeSO4·7H2O)的工业流程示意图如下：

(1)沸腾炉中，硫铁矿进行粉碎处理的目的是_______。
(2)吸收塔中，发生的主要反应的化学方程式是_______。
(3)反应釜中，烧渣经过反应转化为溶液I和固体。
①烧渣中的FeS在反应中做_______剂(填“氧化”或“还原”)。
②溶液I中所含溶质的化学式是_______。
(4)操作a的主要步骤是：加热浓缩、_______、过滤洗涤。
(5)流程中，固体X可以选择硫铁矿(FeS2)或_______；当固体X为硫铁矿(FeS2)时，将溶液I与固体X发生反应的离子方程式补充完整：______________。
FeS2+_______+_______=Fe2++ SO42-+_______
【答案】(1)增大反应物的接触面积，提高化学反应速率
(2)SO3+H2O=H2SO4
(3) 还原剂     Fe2(SO4)3、FeSO4、H2SO4
(4)冷却结晶
(5) 铁粉(或Fe)     FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2 SO42-+16H+
【解析】硫铁矿主要成分是FeS2，根据流程图可知，混合气1是SO2，接触室中SO2和氧气反应生成SO3，SO3和水反应生成硫酸；烧渣中含有FeS、Fe2O3、SiO2，加入硫酸，Fe2O3和硫酸反应生成硫酸铁和水，硫酸铁把FeS氧化为S沉淀，过滤出S、SiO2，溶液Ⅰ中加铁粉把Fe3+还原为Fe2+，得硫酸亚铁溶液，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸亚铁晶体。(1)沸腾炉中，硫铁矿进行粉碎，增大与氧气接触面积，加快反应速率；(2)吸收塔中，SO3和水反应生成硫酸，发生的主要反应的化学方程式是SO3+H2O=H2SO4；(3)①FeS中S元素化合价由-2升高为0，FeS在反应中做还原剂剂。②烧渣中含有FeS、Fe2O3、SiO2，加入过量硫酸，硫酸铁把FeS氧化为S沉淀，溶液I中所含溶质的化学式是Fe2(SO4)3、FeSO4、H2SO4。(4)硫酸亚铁溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸亚铁晶体，操作a的主要步骤是：加热浓缩、冷却结晶、过滤洗涤。(5)流程中，加固体X的目的是把Fe3+还原为Fe2+，X可以选择硫铁矿(FeS2)或铁粉；当固体X为硫铁矿(FeS2)时，FeS2被Fe3+氧化为SO42-，S元素化合价由-1升高为+6，根据得失电子守恒，反应的离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2 SO42-+16H+。

1．将铁屑溶于过量的稀盐酸后，再加入下列物质，会有Fe3＋生成的是(　　)
A．硫酸　　　　　　　　B．氯水 C．硫酸锌 D．氯化铜
【答案】B
【解析】Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，选项中，H2SO4、ZnSO4、CuCl2均不能与FeCl2反应，但氯水中的Cl2能氧化Fe2＋生成Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
2．下列有关铁和铁的化合物的说法正确的是( )
A．氧化亚铁与水反应可以生成氢氧化亚铁 B．铁在纯氧中燃烧生成三氧化二铁
C．Fe(OH)3在空气中加强热生成Fe2O3 D．Fe3O4是FeO和Fe2O3的混合物
【答案】C
【解析】A项，氧化亚铁不与水反应，故A错误；B项，铁在纯氧中燃烧生成四氧化三铁，故B错误；C项，Fe(OH)2在空气中加强热与氧气反应生成氢氧化铁，氢氧化铁分解生成Fe2O3，故C正确；D项，Fe3O4是纯净物，不是FeO和Fe2O3的混合物，故D错误；故选C。
3．人体血液中如果缺乏亚铁离子，就会造成缺铁性贫血。市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的铁粉，这些铁粉在人体胃酸(主要成分是HCl)作用下转化成亚铁盐。下列叙述错误的是( )
A．铁粉具有还原性 B．铁是人体必需的微量元素
C．亚铁盐溶液呈浅绿色 D．Fe+2H+=Fe3++H2↑
【答案】D
【解析】A项，Fe粉可以失电子，具有还原性，故A正确；B项，铁是合成血红蛋白的，所以铁是人体必需的微量元素，故B正确；C项，亚铁盐溶液呈浅绿色，故C正确；D项，铁与稀盐酸反应应该生成亚铁离子，反应的离子方程式为：Fe+2H+=Fe2++H2↑故D错误；故选D。
4．下列关于铁的性质叙述中正确的是(　　)
A.铁能与氢氧化钠溶液反应 B.铁能与稀硫酸反应生成Fe2(SO4)3和H2
C.高温下，铁能与水蒸气反应生成Fe2O3和H2 D.铁能从硫酸铜溶液中置换出铜
【答案】D
【解析】铁不能与氢氧化钠溶液反应，A项错误；铁能与稀硫酸反应生成FeSO4和H2，B项错误；高温下，铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，C项错误；铁能从硫酸铜溶液中置换出铜，发生置换反应，D项正确。
5．用铁制备较纯净的三氧化二铁，下列实验方案最好的是(　　)
A.使铁在潮湿的空气中缓慢氧化
B.铁在氯气中燃烧，加水溶解，加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解
C.使铁溶解于稀硫酸，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解
D.使铁与足量稀硝酸反应，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解
【答案】B
【解析】铁在潮湿的空气中缓慢氧化最终生成铁锈，主要成分为氧化铁的水合物，A错误；铁在氯气中燃烧生成氯化铁，加水溶解，加入足量NaOH溶液，反应生成氢氧化铁沉淀，过滤、洗涤，然后充分加热氢氧化铁分解生成氧化铁，B正确；铁和硫酸反应生成硫酸亚铁，硫酸亚铁和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁在空气中加热部分氧化生成氢氧化铁，所以分解产物有氧化铁和氧化亚铁，C错误；铁和硝酸反应生成有害气体，污染环境，不属于最佳方案，D错误。
6．下列检验试剂选用正确的是(　　)
A.用氯水、KSCN溶液检验FeCl3中是否有FeCl2
B.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3中是否有FeCl2
C.用NaOH溶液检验MgCl2中是否有FeCl2
D.先用盐酸溶解Fe3O4，再用酸性KMnO4溶液，可以检验Fe3O4中是否含有Fe2+
【答案】C
【解析】无论是否含有FeCl2，溶液都显红色，故A项错误；酸性KMnO4可氧化Cl-，不能判断是否有Fe2+，故B项错误；用NaOH溶液可以检验MgCl2中是否有FeCl2，若滴加NaOH溶液后生成的白色沉淀能迅速变成灰绿色再变为红褐色即可证明含有Fe2+，故C项正确；在酸性条件下，MnO4-能氧化Cl-，故D项错误。
7．下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是(　　)
选项
操作和现象
结论或目的
A
　向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液2~3滴，溶液呈红色
　红砖中含有氧化铁
B
　CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液，溶液不显红色
　黑色固体中没有Fe3O4
C
　取少量Fe(NO3)2试样加水溶解，加稀H2SO4酸化，滴加KSCN溶液，溶液变为红色
　该Fe(NO3)2试样已经变质
D
　向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液，变红色
　原溶液中含有Fe2+
【答案】A
【解析】CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使有Fe3O4，其溶于盐酸后产生的Fe3+与Fe发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，加入KSCN溶液也不显红色，B项错误；NO3-+H+具有强氧化性，而Fe2+具有还原性，两者发生氧化还原反应，有Fe3+生成，遇KSCN溶液呈红色，不能证明样品是否变质，C项错误；若原溶液中不存在Fe2+，存在Fe3+，也有此现象，D项错误。
8．向浓度均为2 mol·L-1的Fe2(SO4)3和CuSO4的500 mL混合液中加入a mol铁粉，充分反应后，下列说法不正确的是(　　)
A.当a≤1时，发生的反应：2Fe3++Fe=3Fe2+
B.当a≥2时，发生的反应：2Fe3++2Cu2++3Fe=5Fe2++2Cu
C.当1≤aCu2+，加入铁粉，先与Fe3+反应，离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+，后与Cu2+反应，离子方程式为Cu2++Fe=Cu+Fe2+。混合液中Fe3+的物质的量为2 mol·L-1×0.5 L×2=2 mol，根据离子方程式2Fe3++Fe=3Fe2+可知，若要还原2 mol Fe3+需要1 mol Fe，当a≤1时，铁粉只能将Fe3+还原，发生的反应为2Fe3++Fe=3Fe2+，A项正确；混合液中Cu2+的物质的量为2 mol·L-1×0.5 L=1 mol，根据离子方程式Cu2++Fe=Cu+Fe2+可知，还原1 mol Cu2+需要1 mol Fe，当a≥2时，铁粉先和Fe3+反应，反应剩余的铁粉与溶液中的Cu2+反应，Fe3+和Cu2+均反应完全，发生的反应为2Fe3++Cu2++2Fe=4Fe2++Cu，B项错误；当1≤a