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2022届高考化学（人教版）一轮总复习课件：第7讲 铁及其重要化合物
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这是一份2022届高考化学（人教版）一轮总复习课件：第7讲 铁及其重要化合物，共60页。PPT课件主要包含了高考备考导航，核心知识梳理，Fe2O3，Fe3O4，FeCO3，FeS2，磁性氧化铁，红棕色，白色固体，红褐色固体等内容，欢迎下载使用。
第7讲 铁及其重要化合物
考试要求：1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解铁单质及其重要化合物的主要性质。2.知道铁及其重要化合物在生产、生活中的应用。3.了解铁及其重要化合物的制备方法。
名师点拨：Fe及其化合物的性质是高考热点之一。高考对本讲知识的考查以工业生产过程为载体，常与离子方程式的书写、电化学知识、实验探究融合在一起综合考查。备考时要抓住“铁三角”之间的转化关系，特别要重视Fe2＋、Fe3＋的鉴别与检验的实验试题，以Fe2＋的还原性、Fe3＋的氧化性为核心的氧化还原知识及离子方程式的书写也是考查的热点，预计今后高考对本讲的考查点基本不变。
考点一 铁单质、氧化物及氢氧化物
考点二 Fe2＋、Fe3＋的转化与检验及铁三角的应用
1．铁单质(1)铁的位置、结构、化合价铁元素是重要的金属元素，在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝。
(2)铁的物理性质纯铁具有金属的共性，如具有_______色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被_______吸引的特性。铁在地壳中含量占第4位。
(3)铁的化学性质常温下，铁单质比较活泼，具有较强的_______性。①与非金属单质的反应。
Fe2O3·xH2O
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的化学方程式为：___________________________。③与酸反应。
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
④与某些盐溶液的反应(离子方程式)。与CuSO4溶液：_________________________。与FeCl3溶液：_______________________。
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(4)铁单质的制备方法①工业上利用铁矿石在高炉中炼铁，以赤铁矿为例写出该反应的化学方程式___________________________。②利用铝热反应焊接无缝钢轨，写出以氧化铁和铝粉为铝热剂反应的化学方程式___________________________。(5)重要的铁矿石主要成分的化学式：赤铁矿________；磁铁矿________；褐铁矿_______________；菱铁矿________；黄铁矿_______。
2Fe2O3·3H2O
(1)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。(2)Fe与Cl2反应生成FeCl3而不是FeCl2；Fe与S反应生成FeS而不是Fe2S3；Fe与盐酸反应生成FeCl2而不是FeCl3；Fe与I2反应生成FeI2而不是FeI3。
2．铁的氧化物列表对比分析如下：
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(1)在判断铁的化合物与酸反应的产物时，要注意铁在化合物中的价态，利用铁的价态及与其反应的化合物的氧化性或还原性判断发生反应的类型属于复分解反应还是氧化还原反应。(2)成功制备Fe(OH)2的关键Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3。在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成功的关键有以下两点：①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质；②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。(3)实验室中制备Fe(OH)2常用的三种方法
方法一：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。
方法二：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，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。方法三：电解法用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图3所示。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，说明常温下，铁与浓硫酸不发生化学反应。( )(2)铁表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化。( )(3)Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应。( )
(4)浓盐酸与铁屑反应的离子方程式：2Fe＋6H＋══2Fe3＋＋3H2↑。( )(5)四氧化三铁和稀盐酸反应的离子方程式为Fe3O4＋8H＋══3Fe3＋＋4H2O。( )(6)铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3。( )(7)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。( )
(8)Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制取Fe(OH)3。( )(9)用铁作阴极，石墨作阳极，电解NaOH溶液或NaCl溶液，可以制取氢氧化亚铁。( )(10)Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2
(15)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4，Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3。( )[提示] Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4。(16)氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应。( )[提示] Fe3＋与I－发生氧化还原反应。(17)FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通过化合反应制取。( )[提示] FeCl3可由Fe与Cl2反应制取；FeCl2可由FeCl3与Fe反应制取；Fe(OH)3可由Fe(OH)2、O2、H2O化合制取。
2．某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。下列从分类角度分析正确的是( )A．实验①、③反应制得的物质均为纯净物B．实验②、③均未发生氧化还原反应C．实验①、③均为放热反应D．实验①、②所涉及的物质均为电解质
3．由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。(1)右列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是___________(填序号)。
(2)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________________。(3)除去蒸馏水中溶解的O2常采用___________的方法。生成白色Fe(OH)2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沉淀接触O2
[提示] (1)因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O══4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①、②原理相同，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的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④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。
(2)Fe2＋易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加Fe粉防止Fe2＋被氧化。(3)气体的溶解度随温度的升高而降低，所以加热煮沸后的水中溶解的O2较少。
4．深度思考：(1)铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与_______(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与___________反应时只生成＋2价铁；与_______反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。所选试剂：①Cl2 ②O2 ③H2O(g) ④S ⑤盐酸⑥稀硝酸(足量) ⑦稀硫酸 ⑧CuSO4溶液(2)①铁、铝遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，是物理变化还是化学变化？②生铁和纯铁相比，熔点、硬度及抗腐蚀能力大小如何？
(3)按要求书写下列反应的离子方程式：①FeO与稀HNO3的反应②Fe(OH)3与HI的反应(HI是强酸)
(2021·山东潍坊高三检测)下列有关铁的说法正确的是( )A．Fe在稀硝酸中发生钝化B．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2C．向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色D．镀锌铁不如镀锡铁耐腐蚀
微考点1 铁单质的制备和性质
[解析] 常温下，Fe在浓硝酸中发生钝化反应，A项错误；铁和亚铁离子能将氯气还原为氯离子，从而除去工业废气中的氯气，B项正确；FeCl2溶液中含Fe2＋，NH4SCN可用于检验Fe3＋，向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不会显红色，C项错误；镀锌铁因Zn比Fe活泼，镀层破损时Zn被腐蚀，镀锡铁因Fe比Sn活泼，因而镀层破损时是铁被腐蚀，所以镀锌铁比镀锡铁更耐腐蚀，D项错误。
〔对点集训1〕(2021·湖北襄阳模拟)在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2＋的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。①Fe3＋ ②Fe2＋ ③Fe、Fe2＋ ④Fe2＋、Fe3＋(1)AB段铁元素以_____形式存在。(2)BC段铁元素以_____形式存在。(3)CD段铁元素以_____形式存在。
[解析] 向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应2Fe3＋＋Fe══3Fe2＋，最后全部转化为Fe2＋。
铁与稀硝酸反应产物的判断：①当HNO3过量时：反应原理：Fe＋4HNO3══Fe(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＋8HNO3══3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，铁元素的存在形式为Fe2＋，铁元素的价态为＋2价。
微考点2 铁的氧化物、氢氧化物的制备和性质
(1)除Fe3O4外铁的两种常见氧化物中在空气中性质比较稳定的是________(填化学式)，该物质的用途是_____________________________ ______________(任写一种)。(2)实验室保存溶液B时为了防止出现浑浊，通常采取的措施是_________。(3)证明沉淀已经洗涤干净的操作是__________________________ _____________________________________________________。
制红色油漆(或制涂料、炼铁等，合理即可)
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)写出该方法中发生的主要反应的离子方程式：___________________________________。(5)实际生产中为提高产率，起始所用FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比大于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
6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋CO2＋3H2O
[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，Fe2O3的用途是制红色油漆、涂料、炼铁等。(2)实验室保存溶液B(FeCl3溶液)时为了抑制水解防止出现浑浊，通常采取的措施是加盐酸抑制FeCl3水解生成Fe(OH)3沉淀。(3)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。
(6)第2步反应是FeOOH吸收CO生成Fe3O4，反应的化学方程式为6FeOOH＋CO══2Fe3O4＋CO2＋3H2O，其中氧化产物CO2和还原产物Fe3O4的物质的量之比等于方程式中的化学计量数之比1︰2。(7)纳米四氧化三铁的粒子大小在1纳米和100纳米之间，纳米Fe3O4投入分散剂中形成的分散系是胶体。
(2)(2021·北京高三月考)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 ml·L－1的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，放出1.344 L NO(标准状况)，向所得溶液中加入KSCN溶液，无明显变化。若用足量的CO在加热条件下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为( )A．0.24 ml B．0.21 mlC．0.16 ml D．0.14 ml
(3)(2021·经典习题选萃)常温下，在没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁能与水蒸气反应。①铁粉与水蒸气反应的化学方程式是：______________________________________________________。②停止反应，待装置冷却后，取出反应过的铁粉混合物，加入过量的稀硫酸充分反应，过滤。简述检验所得滤液中Fe3＋的操作方法：_______________________________________________________________________________________________________________。
取少量溶液放在试管中，滴入几滴KSCN溶液，观察溶液颜色。如果溶液颜色变为红色，说明溶液中含有Fe3＋，否则不含Fe3＋
③经检验上述滤液中不含Fe3＋，这不能说明铁粉与水蒸气反应所得产物中不含＋3价的铁。原因是(结合化学方程式说明)______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
如果反应后的铁粉混合物中铁粉有剩余，可发生反应：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，铁粉将溶液中的Fe3＋全部还原为Fe2＋，即使加入KSCN溶液也不变红色
④某同学利用上述滤液制取白色的Fe(OH)2沉淀，向滤液中加入NaOH溶液后，观察到生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。A．沉淀由白色变为红褐色的化学方程式是：_____________________________________________________。
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3
B．为了得到白色的Fe(OH)2沉淀，并尽可能使沉淀长时间保持白色，有人设计如图所示的装置：
请简述实验操作及原理：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
实验时，先打开止水夹K，再将分液漏斗的旋塞打开，使稀硫酸与铁粉作用，用产生的H2排出装置中的空气；然后关闭K，使生成的H2将试管中生成的FeSO4溶液压入NaOH溶液中，则可在盛NaOH溶液的试剂瓶中较长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀
[解析] 在高温下，铁粉可与水蒸气发生反应，产物有Fe3O4和H2，产物Fe3O4可以与稀硫酸发生反应：Fe3O4＋8H＋══Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O。如果铁粉过量，还可发生反应：Fe＋2Fe3＋══3Fe2＋，所以滤液中可能含有Fe3＋，也可能不含Fe3＋。检验溶液中含有Fe3＋的方法很多，最灵敏的方法是滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为红色。Fe(OH)2不稳定，接触空气时很快被氧化成Fe(OH)3，要较长时间观察到白色沉淀，关键是怎样降低反应体系中氧气的量，本题设计的装置能够成功地使沉淀长时间保持白色，关键在于用H2赶走了体系中的氧气。
1．亚铁盐与铁盐(1)亚铁盐。含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋既有氧化性，又有还原性，Fe2＋与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为：______________________________________________________。
Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe，Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
Fe(OH)3(胶体)＋3HCl
3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓
(1)检验Fe2＋时，不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水有可能氧化SCN－)。(2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原KMnO4，有干扰)。
3．“铁三角”中的转化关系
完成下列变化的离子方程式，体会Fe2＋与Fe3＋转化条件。(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：__________________________________。(2)将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液，溶液变蓝：____________________________。(3)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔：_____________________________。
H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋
2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋
Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
(4)将H2O2滴入到酸性FeCl2溶液中：____________________________________。(5)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：_____________________________________________。
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
4．“铁三角”的重要应用：(1)除杂。
(3)盐溶液的配制与保存。(4)物质的制备。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉，充分振荡后黄色逐渐消失，加一滴KSCN溶液后溶液颜色不变。( )(2)将铜粉加入1.0 ml·L－1Fe2(SO4)3溶液中，溶液变蓝、有黑色固体出现，金属铁比铜活泼。( )(3)检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质，将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红。( )
(4)向某溶液中，滴加氯水无现象，再滴加KSCN溶液，溶液显红色，该溶液中一定含Fe3＋。( )(5)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2。( )(6)浓盐酸与铁屑反应：2Fe＋6H＋══2Fe3＋＋3H2↑。( )(7)向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2：3Mg(OH)2＋2Fe3＋══2Fe(OH)3＋3Mg2＋。( )(8)FeCl3与氢碘酸反应生成棕色物质的离子方程式为2Fe3＋＋2I－══2Fe2＋＋I2。( )(9)Fe2＋、Al3＋、ClO－、Cl－能够大量共存。( )
× × × √ √ ×
2．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。按要求书写下列方程式：(1)Fe与Cl2、S反应的化学方程式：____________________、_____________。
(2)Fe与水蒸气的反应：___________________________。(3)与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。①Fe与过量稀HNO3的反应：______________________________________。②Fe与少量稀HNO3的反应：__________________________________________。(4)Fe与FeCl3溶液的离子方程式：_______________________。
3．深度思考：(1)为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是_______。(2)检验Fe2＋时能不能先加氯水再加KSCN溶液？为什么？
[提示] (1)③不反应，实验方案及现象均错。④检验的是Cl－，与Fe3＋性质无关。(2)不能，因为若溶液中含有Fe3＋时，就无法排除其干扰。
(1)(2021·经典习题汇编)下列有关铁的化合物的说法错误的是_______(填序号)。①将SO2通入含HCl、BaCl2的FeCl3溶液中，产生白色沉淀，说明SO2具有还原性②Fe2＋与H2O2在酸性溶液中的反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋══2Fe3＋＋2H2O③100 mL 1 ml·L－1FeCl3溶液中所含Fe3＋的数目为0.1NA
微考点1 亚铁盐与铁盐的转化与检验
④FeCl2可以通过化合反应得到⑤16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA⑥酸性硫酸亚铁溶液在空气中被氧化：4Fe2＋＋O2＋4H＋══4Fe3＋＋2H2O⑦向Mg(OH)2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液出现红褐色沉淀：3Mg(OH)2＋2FeCl3══2Fe(OH)3＋3MgCl2[答案] ③⑤
多个“Fe(OH)3分子”聚集在一起形成一个胶粒，故胶粒数目远小于0.1NA，故⑤错误，符合题意。Fe2＋具有还原性，酸性条件下可被空气中的氧气氧化为Fe3＋，离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋══4Fe3＋＋2H2O，故⑥正确，不符合题意。向Mg(OH)2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液，氢氧化镁转化成更难溶的氢氧化铁沉淀，发生反应为3Mg(OH)2＋2FeCl3══2Fe(OH)3＋3MgCl2，故⑦正确，不符合题意。
(2)(2021·江苏高三检测)要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含Fe2＋，进行如下实验操作时，最佳顺序是( )①加足量氯水 ②加足量KMnO4溶液 ③滴加NH4SCN溶液A．①② B．③② C．③① D．①②③[解析] 滴加NH4SCN溶液不显红色证明无Fe3＋，再加氯水，如有Fe2＋则可被氧化为Fe3＋，溶液显红色。KMnO4溶液也能氧化Fe2＋，但因其本身呈紫色，不如Fe3＋遇SCN－显红色易观察。
〔对点集训1〕(1)(2021·广东东莞质检)下列各组物质反应产生的气体分别通入Fe2(SO4)3溶液中，能与Fe2(SO4)3发生反应的是( )①Na2O2和CO2 ②Na2S和盐酸 ③MnO2和浓盐酸共热 ④铜片和浓硫酸加热A．只有①② B．只有①③C．只有②③ D．只有②④
(2)(2021·经典习题汇编)下列有关铁离子及亚铁离子检验的说法正确的是( )A．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含Fe3＋B．在溶液中加KSCN，溶液显红色，证明原溶液中有Fe3＋，无Fe2＋C．证明某溶液只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿色，最后呈红褐色D．向某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明原溶液中有Fe2＋，无Fe3＋
[解析] 向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，说明溶液中一定含有Fe2＋，故A项错误；在溶液中加KSCN，溶液显红色，证明原溶液中一定有Fe3＋，但不能确定是否含有Fe2＋，故B项错误；若溶液中只含有Fe2＋，Fe2＋与OH－反应生成具有还原性的Fe(OH)2白色沉淀，被空气中的氧气氧化迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，故C项正确；向某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明原溶液中含有Fe2＋，但不能说明无Fe3＋，故D项错误。
萃取精华：Fe3＋变色总结
(2021·经典习题选萃)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：
微考点2 “铁三角”的相互转化及其应用
回答下列问题：(1)步骤Ⅰ的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是___________。(2)步骤Ⅱ需要加热的目的是_______________，温度保持80～95 ℃，采用的合适加热方式是_________。(3)步骤Ⅲ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)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_____________________。
将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，不引入杂质
NH4Fe(SO4)2·12H2O
[解析] (1)用热纯碱溶液洗去铁屑表面的油污后，再用水洗涤铁屑表面附着物。(2)加热可以加快化学反应速率，进而加快铁屑的溶解。为便于控制温度在80～95 ℃，可采取水浴加热方式。(3)步骤Ⅲ利用H2O2的强氧化性将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，且不引入杂质。为防止Fe3＋水解，需控制溶液的pH小于0.5。
B．当加入的铁粉质量超过168 g后，溶液中的溶质只含有Fe(NO3)2(忽略Fe2＋的水解)C．原废水中三种物质的氧化性由强到弱的顺序是HNO3>Fe(NO3)3>Cu(NO3)2D．原废水中Fe(NO3)3的浓度为2 ml·L－1，Cu(NO3)2的浓度均为1 ml·L－1[答案] D
[方法技巧] 混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去方法(1)除去含Mg2＋的溶液中混有的Fe3＋。向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2中的任意一种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去，过滤后向溶液中再加入适量相应的酸。(2)除去含Cu2＋的溶液中混有的Fe3＋。向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中的任意一种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去，过滤后向溶液中再加入适量相应的酸。
(3)除去含Mg2＋的溶液中混有的Fe2＋。先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)中的方法除去溶液中的Fe3＋。(4)除去含Cu2＋的溶液中混有的Fe2＋。先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(2)中的方法除去溶液中的Fe3＋。
(2)(2021·陕西榆林调研)硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是( )A．碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂B．该温度下，(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的大C．可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化D．为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行
[解析] 碱式硫酸铁电离产生Fe3＋，Fe3＋能发生水解反应生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附性，可用作净水剂，故A正确；(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小，所以FeSO4才能与(NH4)2SO4反应生成(NH4)2Fe(SO4)2，B错误；KSCN溶液遇Fe2＋无现象，(NH4)2Fe(SO4)2若被氧化则生成Fe3＋，KSCN溶液遇Fe3＋变红，C正确；NH4HCO3不稳定，受热易分解，所以为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行，D正确。
本讲要点速记：1．特殊的颜色：(1)固体：Fe3O4、FeO——黑色，Fe2O3——红棕色，Fe(OH)3——红褐色(2)溶液：Fe2＋——浅绿色，Fe3＋——黄色
3．必记五反应：(1)Fe＋2FeCl3══3FeCl2(2)Cu＋2FeCl3══CuCl2＋2FeCl2(3)2FeCl2＋Cl2══2FeCl3(4)2Fe3＋＋2I－══I2＋2Fe2＋(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O══4Fe(OH)3
4．判断铁与氧化剂反应产物时常出现的错误：(1)铁与硫化合，误认为生成Fe2S3；(2)铁与盐酸反应，误认为生成FeCl3和H2；(3)铁与碘单质化合，误认为生成FeI3；(4)过量铁与稀HNO3反应，误认为生成Fe(NO3)3；(5)铁与FeCl3溶液误认为不反应等。
5．FeCl3溶液发生反应时的变色总结(1)向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液后，溶液呈红色；(2)FeCl3溶液能使紫色石蕊试液呈红色；(3)FeCl3与NaOH溶液反应，生成红褐色沉淀；(4)向FeCl3溶液中通入H2S气体，生成淡黄色沉淀；(5)向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液，生成淡黄色沉淀，当加入的Na2S溶液过量时，又生成黑色沉淀；(6)向FeCl3溶液中加入过量Fe粉，溶液变成浅绿色；
(7)向FeCl3溶液中加入过量Cu粉，溶液变成蓝绿色；(8)将FeCl3溶液滴入淀粉碘化钾溶液中，溶液变成蓝色。(9)向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，溶液变成紫色；(10)将FeCl3溶液滴入AgNO3溶液中，生成白色沉淀；(11)将FeCl3溶液与NaHCO3溶液混合，放出气体，生成红褐色沉淀；(12)将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，加热生成红褐色Fe(OH)3胶体。
第7讲 铁及其重要化合物
考试要求：1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解铁单质及其重要化合物的主要性质。2.知道铁及其重要化合物在生产、生活中的应用。3.了解铁及其重要化合物的制备方法。
名师点拨：Fe及其化合物的性质是高考热点之一。高考对本讲知识的考查以工业生产过程为载体，常与离子方程式的书写、电化学知识、实验探究融合在一起综合考查。备考时要抓住“铁三角”之间的转化关系，特别要重视Fe2＋、Fe3＋的鉴别与检验的实验试题，以Fe2＋的还原性、Fe3＋的氧化性为核心的氧化还原知识及离子方程式的书写也是考查的热点，预计今后高考对本讲的考查点基本不变。
考点一 铁单质、氧化物及氢氧化物
考点二 Fe2＋、Fe3＋的转化与检验及铁三角的应用
1．铁单质(1)铁的位置、结构、化合价铁元素是重要的金属元素，在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝。
(2)铁的物理性质纯铁具有金属的共性，如具有_______色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被_______吸引的特性。铁在地壳中含量占第4位。
(3)铁的化学性质常温下，铁单质比较活泼，具有较强的_______性。①与非金属单质的反应。
Fe2O3·xH2O
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的化学方程式为：___________________________。③与酸反应。
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
④与某些盐溶液的反应(离子方程式)。与CuSO4溶液：_________________________。与FeCl3溶液：_______________________。
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(4)铁单质的制备方法①工业上利用铁矿石在高炉中炼铁，以赤铁矿为例写出该反应的化学方程式___________________________。②利用铝热反应焊接无缝钢轨，写出以氧化铁和铝粉为铝热剂反应的化学方程式___________________________。(5)重要的铁矿石主要成分的化学式：赤铁矿________；磁铁矿________；褐铁矿_______________；菱铁矿________；黄铁矿_______。
2Fe2O3·3H2O
(1)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。(2)Fe与Cl2反应生成FeCl3而不是FeCl2；Fe与S反应生成FeS而不是Fe2S3；Fe与盐酸反应生成FeCl2而不是FeCl3；Fe与I2反应生成FeI2而不是FeI3。
2．铁的氧化物列表对比分析如下：
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(1)在判断铁的化合物与酸反应的产物时，要注意铁在化合物中的价态，利用铁的价态及与其反应的化合物的氧化性或还原性判断发生反应的类型属于复分解反应还是氧化还原反应。(2)成功制备Fe(OH)2的关键Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3。在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成功的关键有以下两点：①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质；②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。(3)实验室中制备Fe(OH)2常用的三种方法
方法一：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。
方法二：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，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。方法三：电解法用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图3所示。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，说明常温下，铁与浓硫酸不发生化学反应。( )(2)铁表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化。( )(3)Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应。( )
(4)浓盐酸与铁屑反应的离子方程式：2Fe＋6H＋══2Fe3＋＋3H2↑。( )(5)四氧化三铁和稀盐酸反应的离子方程式为Fe3O4＋8H＋══3Fe3＋＋4H2O。( )(6)铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3。( )(7)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。( )
(8)Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制取Fe(OH)3。( )(9)用铁作阴极，石墨作阳极，电解NaOH溶液或NaCl溶液，可以制取氢氧化亚铁。( )(10)Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2
(15)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4，Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3。( )[提示] Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4。(16)氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应。( )[提示] Fe3＋与I－发生氧化还原反应。(17)FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通过化合反应制取。( )[提示] FeCl3可由Fe与Cl2反应制取；FeCl2可由FeCl3与Fe反应制取；Fe(OH)3可由Fe(OH)2、O2、H2O化合制取。
2．某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。下列从分类角度分析正确的是( )A．实验①、③反应制得的物质均为纯净物B．实验②、③均未发生氧化还原反应C．实验①、③均为放热反应D．实验①、②所涉及的物质均为电解质
3．由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。(1)右列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是___________(填序号)。
(2)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________________。(3)除去蒸馏水中溶解的O2常采用___________的方法。生成白色Fe(OH)2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沉淀接触O2
[提示] (1)因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O══4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①、②原理相同，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的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④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。
(2)Fe2＋易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加Fe粉防止Fe2＋被氧化。(3)气体的溶解度随温度的升高而降低，所以加热煮沸后的水中溶解的O2较少。
4．深度思考：(1)铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与_______(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与___________反应时只生成＋2价铁；与_______反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。所选试剂：①Cl2 ②O2 ③H2O(g) ④S ⑤盐酸⑥稀硝酸(足量) ⑦稀硫酸 ⑧CuSO4溶液(2)①铁、铝遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，是物理变化还是化学变化？②生铁和纯铁相比，熔点、硬度及抗腐蚀能力大小如何？
(3)按要求书写下列反应的离子方程式：①FeO与稀HNO3的反应②Fe(OH)3与HI的反应(HI是强酸)
(2021·山东潍坊高三检测)下列有关铁的说法正确的是( )A．Fe在稀硝酸中发生钝化B．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2C．向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色D．镀锌铁不如镀锡铁耐腐蚀
微考点1 铁单质的制备和性质
[解析] 常温下，Fe在浓硝酸中发生钝化反应，A项错误；铁和亚铁离子能将氯气还原为氯离子，从而除去工业废气中的氯气，B项正确；FeCl2溶液中含Fe2＋，NH4SCN可用于检验Fe3＋，向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不会显红色，C项错误；镀锌铁因Zn比Fe活泼，镀层破损时Zn被腐蚀，镀锡铁因Fe比Sn活泼，因而镀层破损时是铁被腐蚀，所以镀锌铁比镀锡铁更耐腐蚀，D项错误。
〔对点集训1〕(2021·湖北襄阳模拟)在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2＋的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。①Fe3＋ ②Fe2＋ ③Fe、Fe2＋ ④Fe2＋、Fe3＋(1)AB段铁元素以_____形式存在。(2)BC段铁元素以_____形式存在。(3)CD段铁元素以_____形式存在。
[解析] 向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应2Fe3＋＋Fe══3Fe2＋，最后全部转化为Fe2＋。
铁与稀硝酸反应产物的判断：①当HNO3过量时：反应原理：Fe＋4HNO3══Fe(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＋8HNO3══3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，铁元素的存在形式为Fe2＋，铁元素的价态为＋2价。
微考点2 铁的氧化物、氢氧化物的制备和性质
(1)除Fe3O4外铁的两种常见氧化物中在空气中性质比较稳定的是________(填化学式)，该物质的用途是_____________________________ ______________(任写一种)。(2)实验室保存溶液B时为了防止出现浑浊，通常采取的措施是_________。(3)证明沉淀已经洗涤干净的操作是__________________________ _____________________________________________________。
制红色油漆(或制涂料、炼铁等，合理即可)
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)写出该方法中发生的主要反应的离子方程式：___________________________________。(5)实际生产中为提高产率，起始所用FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物质的量之比大于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
6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋CO2＋3H2O
[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，Fe2O3的用途是制红色油漆、涂料、炼铁等。(2)实验室保存溶液B(FeCl3溶液)时为了抑制水解防止出现浑浊，通常采取的措施是加盐酸抑制FeCl3水解生成Fe(OH)3沉淀。(3)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。
(6)第2步反应是FeOOH吸收CO生成Fe3O4，反应的化学方程式为6FeOOH＋CO══2Fe3O4＋CO2＋3H2O，其中氧化产物CO2和还原产物Fe3O4的物质的量之比等于方程式中的化学计量数之比1︰2。(7)纳米四氧化三铁的粒子大小在1纳米和100纳米之间，纳米Fe3O4投入分散剂中形成的分散系是胶体。
(2)(2021·北京高三月考)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 ml·L－1的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，放出1.344 L NO(标准状况)，向所得溶液中加入KSCN溶液，无明显变化。若用足量的CO在加热条件下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为( )A．0.24 ml B．0.21 mlC．0.16 ml D．0.14 ml
(3)(2021·经典习题选萃)常温下，在没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁能与水蒸气反应。①铁粉与水蒸气反应的化学方程式是：______________________________________________________。②停止反应，待装置冷却后，取出反应过的铁粉混合物，加入过量的稀硫酸充分反应，过滤。简述检验所得滤液中Fe3＋的操作方法：_______________________________________________________________________________________________________________。
取少量溶液放在试管中，滴入几滴KSCN溶液，观察溶液颜色。如果溶液颜色变为红色，说明溶液中含有Fe3＋，否则不含Fe3＋
③经检验上述滤液中不含Fe3＋，这不能说明铁粉与水蒸气反应所得产物中不含＋3价的铁。原因是(结合化学方程式说明)______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
如果反应后的铁粉混合物中铁粉有剩余，可发生反应：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，铁粉将溶液中的Fe3＋全部还原为Fe2＋，即使加入KSCN溶液也不变红色
④某同学利用上述滤液制取白色的Fe(OH)2沉淀，向滤液中加入NaOH溶液后，观察到生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。A．沉淀由白色变为红褐色的化学方程式是：_____________________________________________________。
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3
B．为了得到白色的Fe(OH)2沉淀，并尽可能使沉淀长时间保持白色，有人设计如图所示的装置：
请简述实验操作及原理：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
实验时，先打开止水夹K，再将分液漏斗的旋塞打开，使稀硫酸与铁粉作用，用产生的H2排出装置中的空气；然后关闭K，使生成的H2将试管中生成的FeSO4溶液压入NaOH溶液中，则可在盛NaOH溶液的试剂瓶中较长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀
[解析] 在高温下，铁粉可与水蒸气发生反应，产物有Fe3O4和H2，产物Fe3O4可以与稀硫酸发生反应：Fe3O4＋8H＋══Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O。如果铁粉过量，还可发生反应：Fe＋2Fe3＋══3Fe2＋，所以滤液中可能含有Fe3＋，也可能不含Fe3＋。检验溶液中含有Fe3＋的方法很多，最灵敏的方法是滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为红色。Fe(OH)2不稳定，接触空气时很快被氧化成Fe(OH)3，要较长时间观察到白色沉淀，关键是怎样降低反应体系中氧气的量，本题设计的装置能够成功地使沉淀长时间保持白色，关键在于用H2赶走了体系中的氧气。
1．亚铁盐与铁盐(1)亚铁盐。含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋既有氧化性，又有还原性，Fe2＋与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为：______________________________________________________。
Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe，Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
Fe(OH)3(胶体)＋3HCl
3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓
(1)检验Fe2＋时，不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水有可能氧化SCN－)。(2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原KMnO4，有干扰)。
3．“铁三角”中的转化关系
完成下列变化的离子方程式，体会Fe2＋与Fe3＋转化条件。(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：__________________________________。(2)将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液，溶液变蓝：____________________________。(3)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔：_____________________________。
H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋
2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋
Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
(4)将H2O2滴入到酸性FeCl2溶液中：____________________________________。(5)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：_____________________________________________。
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
4．“铁三角”的重要应用：(1)除杂。
(3)盐溶液的配制与保存。(4)物质的制备。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉，充分振荡后黄色逐渐消失，加一滴KSCN溶液后溶液颜色不变。( )(2)将铜粉加入1.0 ml·L－1Fe2(SO4)3溶液中，溶液变蓝、有黑色固体出现，金属铁比铜活泼。( )(3)检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质，将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红。( )
(4)向某溶液中，滴加氯水无现象，再滴加KSCN溶液，溶液显红色，该溶液中一定含Fe3＋。( )(5)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2。( )(6)浓盐酸与铁屑反应：2Fe＋6H＋══2Fe3＋＋3H2↑。( )(7)向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2：3Mg(OH)2＋2Fe3＋══2Fe(OH)3＋3Mg2＋。( )(8)FeCl3与氢碘酸反应生成棕色物质的离子方程式为2Fe3＋＋2I－══2Fe2＋＋I2。( )(9)Fe2＋、Al3＋、ClO－、Cl－能够大量共存。( )
× × × √ √ ×
2．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。按要求书写下列方程式：(1)Fe与Cl2、S反应的化学方程式：____________________、_____________。
(2)Fe与水蒸气的反应：___________________________。(3)与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。①Fe与过量稀HNO3的反应：______________________________________。②Fe与少量稀HNO3的反应：__________________________________________。(4)Fe与FeCl3溶液的离子方程式：_______________________。
3．深度思考：(1)为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是_______。(2)检验Fe2＋时能不能先加氯水再加KSCN溶液？为什么？
[提示] (1)③不反应，实验方案及现象均错。④检验的是Cl－，与Fe3＋性质无关。(2)不能，因为若溶液中含有Fe3＋时，就无法排除其干扰。
(1)(2021·经典习题汇编)下列有关铁的化合物的说法错误的是_______(填序号)。①将SO2通入含HCl、BaCl2的FeCl3溶液中，产生白色沉淀，说明SO2具有还原性②Fe2＋与H2O2在酸性溶液中的反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋══2Fe3＋＋2H2O③100 mL 1 ml·L－1FeCl3溶液中所含Fe3＋的数目为0.1NA
微考点1 亚铁盐与铁盐的转化与检验
④FeCl2可以通过化合反应得到⑤16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA⑥酸性硫酸亚铁溶液在空气中被氧化：4Fe2＋＋O2＋4H＋══4Fe3＋＋2H2O⑦向Mg(OH)2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液出现红褐色沉淀：3Mg(OH)2＋2FeCl3══2Fe(OH)3＋3MgCl2[答案] ③⑤
多个“Fe(OH)3分子”聚集在一起形成一个胶粒，故胶粒数目远小于0.1NA，故⑤错误，符合题意。Fe2＋具有还原性，酸性条件下可被空气中的氧气氧化为Fe3＋，离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋══4Fe3＋＋2H2O，故⑥正确，不符合题意。向Mg(OH)2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液，氢氧化镁转化成更难溶的氢氧化铁沉淀，发生反应为3Mg(OH)2＋2FeCl3══2Fe(OH)3＋3MgCl2，故⑦正确，不符合题意。
(2)(2021·江苏高三检测)要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含Fe2＋，进行如下实验操作时，最佳顺序是( )①加足量氯水 ②加足量KMnO4溶液 ③滴加NH4SCN溶液A．①② B．③② C．③① D．①②③[解析] 滴加NH4SCN溶液不显红色证明无Fe3＋，再加氯水，如有Fe2＋则可被氧化为Fe3＋，溶液显红色。KMnO4溶液也能氧化Fe2＋，但因其本身呈紫色，不如Fe3＋遇SCN－显红色易观察。
〔对点集训1〕(1)(2021·广东东莞质检)下列各组物质反应产生的气体分别通入Fe2(SO4)3溶液中，能与Fe2(SO4)3发生反应的是( )①Na2O2和CO2 ②Na2S和盐酸 ③MnO2和浓盐酸共热 ④铜片和浓硫酸加热A．只有①② B．只有①③C．只有②③ D．只有②④
(2)(2021·经典习题汇编)下列有关铁离子及亚铁离子检验的说法正确的是( )A．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含Fe3＋B．在溶液中加KSCN，溶液显红色，证明原溶液中有Fe3＋，无Fe2＋C．证明某溶液只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿色，最后呈红褐色D．向某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明原溶液中有Fe2＋，无Fe3＋
[解析] 向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，说明溶液中一定含有Fe2＋，故A项错误；在溶液中加KSCN，溶液显红色，证明原溶液中一定有Fe3＋，但不能确定是否含有Fe2＋，故B项错误；若溶液中只含有Fe2＋，Fe2＋与OH－反应生成具有还原性的Fe(OH)2白色沉淀，被空气中的氧气氧化迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，故C项正确；向某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明原溶液中含有Fe2＋，但不能说明无Fe3＋，故D项错误。
萃取精华：Fe3＋变色总结
(2021·经典习题选萃)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：
微考点2 “铁三角”的相互转化及其应用
回答下列问题：(1)步骤Ⅰ的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是___________。(2)步骤Ⅱ需要加热的目的是_______________，温度保持80～95 ℃，采用的合适加热方式是_________。(3)步骤Ⅲ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)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_____________________。
将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，不引入杂质
NH4Fe(SO4)2·12H2O
[解析] (1)用热纯碱溶液洗去铁屑表面的油污后，再用水洗涤铁屑表面附着物。(2)加热可以加快化学反应速率，进而加快铁屑的溶解。为便于控制温度在80～95 ℃，可采取水浴加热方式。(3)步骤Ⅲ利用H2O2的强氧化性将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，且不引入杂质。为防止Fe3＋水解，需控制溶液的pH小于0.5。
B．当加入的铁粉质量超过168 g后，溶液中的溶质只含有Fe(NO3)2(忽略Fe2＋的水解)C．原废水中三种物质的氧化性由强到弱的顺序是HNO3>Fe(NO3)3>Cu(NO3)2D．原废水中Fe(NO3)3的浓度为2 ml·L－1，Cu(NO3)2的浓度均为1 ml·L－1[答案] D
[方法技巧] 混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去方法(1)除去含Mg2＋的溶液中混有的Fe3＋。向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2中的任意一种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化成Fe(OH)3沉淀而除去，过滤后向溶液中再加入适量相应的酸。(2)除去含Cu2＋的溶液中混有的Fe3＋。向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中的任意一种，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去，过滤后向溶液中再加入适量相应的酸。
(3)除去含Mg2＋的溶液中混有的Fe2＋。先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)中的方法除去溶液中的Fe3＋。(4)除去含Cu2＋的溶液中混有的Fe2＋。先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(2)中的方法除去溶液中的Fe3＋。
(2)(2021·陕西榆林调研)硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是( )A．碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂B．该温度下，(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的大C．可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化D．为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行
[解析] 碱式硫酸铁电离产生Fe3＋，Fe3＋能发生水解反应生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附性，可用作净水剂，故A正确；(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小，所以FeSO4才能与(NH4)2SO4反应生成(NH4)2Fe(SO4)2，B错误；KSCN溶液遇Fe2＋无现象，(NH4)2Fe(SO4)2若被氧化则生成Fe3＋，KSCN溶液遇Fe3＋变红，C正确；NH4HCO3不稳定，受热易分解，所以为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行，D正确。
本讲要点速记：1．特殊的颜色：(1)固体：Fe3O4、FeO——黑色，Fe2O3——红棕色，Fe(OH)3——红褐色(2)溶液：Fe2＋——浅绿色，Fe3＋——黄色
3．必记五反应：(1)Fe＋2FeCl3══3FeCl2(2)Cu＋2FeCl3══CuCl2＋2FeCl2(3)2FeCl2＋Cl2══2FeCl3(4)2Fe3＋＋2I－══I2＋2Fe2＋(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O══4Fe(OH)3
4．判断铁与氧化剂反应产物时常出现的错误：(1)铁与硫化合，误认为生成Fe2S3；(2)铁与盐酸反应，误认为生成FeCl3和H2；(3)铁与碘单质化合，误认为生成FeI3；(4)过量铁与稀HNO3反应，误认为生成Fe(NO3)3；(5)铁与FeCl3溶液误认为不反应等。
5．FeCl3溶液发生反应时的变色总结(1)向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液后，溶液呈红色；(2)FeCl3溶液能使紫色石蕊试液呈红色；(3)FeCl3与NaOH溶液反应，生成红褐色沉淀；(4)向FeCl3溶液中通入H2S气体，生成淡黄色沉淀；(5)向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液，生成淡黄色沉淀，当加入的Na2S溶液过量时，又生成黑色沉淀；(6)向FeCl3溶液中加入过量Fe粉，溶液变成浅绿色；
(7)向FeCl3溶液中加入过量Cu粉，溶液变成蓝绿色；(8)将FeCl3溶液滴入淀粉碘化钾溶液中，溶液变成蓝色。(9)向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，溶液变成紫色；(10)将FeCl3溶液滴入AgNO3溶液中，生成白色沉淀；(11)将FeCl3溶液与NaHCO3溶液混合，放出气体，生成红褐色沉淀；(12)将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，加热生成红褐色Fe(OH)3胶体。
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