第12讲 铁及其氧化物和氢氧化物 2024高考化学一轮复习高频考点精讲（新教材新高考） 课件

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1.铁单质(1)铁的物理性质 色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被 吸引。(2)铁的原子结构Fe的价层电子排布式为 ，铁位于元素周期表的第 周期第 族，是应用最广泛的过渡金属元素，其原子结构示意图： 。
(3)铁的化学性质铁比较活泼，还原性较强，失去电子后生成 价或 价的铁。重要的化学反应为
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2.铁的氧化物(1)物理性质
(2)化学性质①FeO、Fe2O3都属于碱性氧化物，能溶于强酸，分别写出它们溶于盐酸的离子方程式： 。②铁的氧化物还能被CO、Al还原，以氧化铁为例写出化学方程式：_____________ ， 。③分别写出Fe3O4溶于足量稀硝酸、氢碘酸(HI)的离子方程式：________________ 、 。
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
3Fe3O4＋28H＋＋
Fe3O4＋8H＋＋2I－===3Fe2＋＋I2＋4H2O
1.铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态形式存在(　　)2.Fe分别与Cl2和盐酸反应所得氯化物相同(　　)3.常温下可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸(　　)4.铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4(　　)
(4)铁遇冷的浓硫酸或浓硝酸，表面会形成一层致密的氧化膜而发生钝化。铝遇冷的浓硝酸或浓硫酸也会发生钝化。钝化可阻止内部金属继续与浓酸发生反应，从而表现出较强的化学稳定性和耐腐蚀性。
一、铁及其氧化物的性质与应用1.下列叙述正确的是A.Fe与I2反应生成FeI3B.硫酸铜溶液中加入少量铁粉反应的离子方程式：3Cu2＋＋2Fe===2Fe3＋＋3CuC.5.6 g Fe与足量的S反应转移的电子数为0.3NAD.高温下水蒸气与Fe反应，固体的质量增加
Fe与I2反应生成FeI2，A错误；正确的离子方程式：Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu，B错误；
Fe变为Fe3O4，固体质量增加，D正确。
2.化学让生活更美好。下列说法不正确的是A.钢铁使用要尽可能减少钢铁的氧化损耗，Fe2O3是一种碱性氧化物B.常温下，铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应C.故宫是中国最大的古代文化艺术博物馆，氧化铁可作故宫红色外墙的涂料D.氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成三氧化二铁
氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成四氧化三铁，故D错误。
3.铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示：
下列说法错误的是A.将湿棉花改为浸水的尿不湿，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气B.用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出，避免冷凝水与灼热铁粉接触C.肥皂液改为吹泡泡水，收集H2效果更好，点燃效果更明显D.悬挂的磁铁仅能吸引铁粉，不能吸引反应产物
铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，铁、四氧化三铁均可被磁铁吸引，故D错误。
二、铁与酸反应的定量分析4.向含有1 ml HNO3和1 ml H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是A.a表示Fe3＋的关系曲线B.n1＝0.75C.P点时，n(Fe2＋)＝0.562 5 mlD.向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4 g
该反应可以看做两步：①Fe＋4H＋＋ ===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸根离子过量，氢离子不足；②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。a表示Fe3＋的关系曲线，A正确；
溶液中共有3 ml H＋参加反应，消耗0.75 ml铁，B正确；P点n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，两者均为0.45 ml，C不正确；P点剩余0.45 ml Fe3＋，消耗0.225 ml铜，质量为14.4 g，D正确。
[归纳提升](1)铁与硫酸、硝酸的混酸的反应顺序
⑤用数轴法表示铁与硝酸的用量比与反应产物的关系：
三、铁的氧化物组成分析5.准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，计算该氧化物的化学式：______。
4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 ml，则CO、CO2的物质的量均为0.04 ml，增加的氧元素为0.04 ml，质量为0.04 ml×16 g·ml－1＝0.64 g，铁的氧化物中氧元素的质量为0.64 g，铁元素的质量为2.88 g－0.64 g＝2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为 ∶0.04 ml＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。
6.(2022·丽江质检)有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 ml·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 ml Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品的化学式可能为_______。
根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 ml×2＝0.05 ml，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)＝0.14 L×5 ml·L－1＝0.7 ml，则n(Fe3＋)＝0.2 ml，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05 ml∶0.2 ml＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。
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，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1组成的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，Fe3O4的物质的量为任意值)。
1.氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
3OH－===Fe(OH)3↓
絮状沉淀迅速变成灰绿色
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2.Fe(OH)2的制备(1)制备原理①制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。②成功关键：溶液中不含O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭、隔绝空气的体系中。(2)常用方法
空气与Fe(OH)2接触
实验室制备氢氧化亚铁的防氧化措施
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶解的氧气。(2)将盛有氢氧化钠溶液的胶头滴管尖端插入试管里的亚铁盐溶液底部，再慢慢挤出NaOH 溶液。(3)在亚铁盐溶液上面加保护层，例如苯或植物油等。(4)用铁作阳极，石墨作阴极，电解NaOH 溶液或NaCl 溶液，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。(5)用保护性气体，如氢气、N2、稀有气体等，可以将装置中的空气排净，同时保护Fe(OH)2 不被氧化。
1.在空气中，白色的Fe(OH)2迅速转变成灰绿色，最终变成红褐色(　　)2.FeCl3溶液滴入热的浓NaOH溶液中可得到Fe(OH)3胶体(　　)3.Fe(OH)2与HNO3发生反应的离子方程式为Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O(　　)4.Fe(OH)3与氢碘酸反应生成FeI3(　　)5.Fe(OH)3呈红褐色、透明，能产生丁达尔效应(　　)6.Fe(OH)3在空气中加热分解生成Fe2O3，则Fe(OH)2在空气中加热分解生成FeO(　　)7.制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁(　　)
(1)Fe(OH)3、Fe(OH)2 均属于难溶于水的弱碱，弱碱受热均不稳定，易分解生成金属氧化物与水。
(2)Fe(OH)2 转化为Fe(OH)3 的过程中，物质颜色会发生一系列的变化，其中“灰绿色”是典型的中间颜色。
(3)Fe(OH)3 与足量 HI 反应时发生氧化还原反应，Fe3＋被I－还原生成Fe2＋。
(4)Fe(OH)2 与足量HNO3 反应时发生氧化还原反应，Fe2＋被 HNO3 氧化生成Fe3＋。
氢氧化亚铁制备实验探究1.用FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入_______________。
Fe2＋易水解，要加入稀H2SO4防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加铁粉，将被氧化生成的Fe3＋还原成Fe2＋。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用______的方法。
气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2变少。
(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是_________________________________________。
避免生成的Fe(OH)2沉淀
2.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)。
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；④中液面加苯阻止了空气进入；③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。
3.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、K6，打开K1、K3、K4，使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽装置B中空气。Ⅱ.待装置B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将装置A中溶液压入装置B中并观察现象。Ⅲ.关闭K1、K2，打开K5、K6，使装置C中气体通入装置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_______________________________。
量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无红色出现，再滴加H2O2，溶液变为红色，则证明存在Fe2＋
白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色
氢氧化亚铁容易被氧气氧化，因此打开K1、K3、K4，关闭K2、K5、K6，装置A中产生H2，排出装置B中的空气，因此长导管作用之一是辅助排出装置B中的空气，作用之二是平衡压强，防止装置中压强过大，发生危险。
4.利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，如图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。(1)a电极的材料应为____，电极反应式为________________。(2)电解液c可以是______(填字母)。A.纯水 B.NaCl溶液C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液
Fe－2e－===Fe2＋
(3)d为苯，其作用是___________________________________，在加入苯之前对电解液c应作何简单处理？________________________。(4)若c用Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为________________________________________。
隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化
加热煮沸，排出溶解的O2
白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色
1.下列叙述不正确的是A.浓硝酸与铁在常温下不反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸(2022·浙江6月选考，9C)B.工人将模具干燥后再注入熔融钢水，是因为铁与H2O高温下会反应(2022·广东，6C)C.将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2(2019·天津，3A)D.铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O(2020·浙江1月选考，9B)
2.下列关于铁及其化合物的说法正确的是A.FeS2在沸腾炉中与O2反应主要生成SO3(2020·浙江7月选考，12C)B.Mg加入到过量FeCl3溶液中可得Fe(2020·浙江7月选考，12B)C.钢铁在潮湿空气中生锈主要是发生了电化学腐蚀(2020·浙江7月选考，8D)D.室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4(2020·江苏，6D)