2025版高考化学一轮总复习教案第三章金属及其化合物第九讲铁及其重要化合物的性质和应用考点一铁的单质氧化物及氢氧化物

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知识梳理
1．铁的单质
(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 银白 色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被 磁铁 吸引的特性，熔点1 535 ℃，密度7.86 g·cm－3。
(3)铁的化学性质(写出化学方程式或离子方程式)
常温下，铁单质比较活泼，具有较强的 还原 性。产物中Fe元素的主要化合价为＋2和＋3。
①与非金属单质的反应
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(O2\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(常温下：铁被腐蚀生成铁锈，其成分为, Fe2O3·xH2O ,点燃： 3Fe＋2O2\(=====,\s\up9(点燃))Fe3O4 )),Cl2： 2Fe＋3Cl2\(=====,\s\up9(点燃))2FeCl3 ,S、I2： Fe＋S\(=====,\s\up9(△))FeS 、 Fe＋I2\(=====,\s\up9(△))FeI2 ))
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 3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up9(高温))Fe3O4＋4H2 。
③与酸反应
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(非氧化性酸： Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ ,氧化性酸\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(稀硝酸\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Fe过量： 3Fe＋8H＋＋2NO\\al(－,3)=== , 3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O ,HNO3过量： Fe＋4H＋＋NO\\al(－,3)=== , Fe3＋＋NO↑＋2H2O )),浓硝酸、浓硫酸：常温下 钝化 ，表面生成致, 密氧化膜，加热分别生成NO2、SO2)) ))
④与某些盐溶液的反应(离子方程式)
与CuSO4溶液： Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu 。
与FeCl3溶液： 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 Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up9(高温))2Fe＋3CO2 。
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 2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up9(高温))2Fe＋Al2O3 。
(5)重要的铁矿石主要成分的化学式
赤铁矿 Fe2O3 ；磁铁矿 Fe3O4 ；褐铁矿 2Fe2O3·3H2O ；菱铁矿 FeCO3 ；黄铁矿 FeS2 。
[微点归纳] (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，属于化学变化。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；铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯O2中燃烧的产物是Fe3O4。
2．铁的三种氧化物
FeO和Fe2O3都是碱性氧化物，Fe3O4不是
↑ ↑
[微点归纳] (1)Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有1/3的铁显＋2价，2/3的铁显＋3价。
(2)Fe(NO3)2溶液酸化后，NOeq \\al(－,3)在酸性条件下具有强氧化性，会将Fe2＋氧化成Fe3＋。
3．铁的氢氧化物的性质与制备
[微点归纳] (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。
(4)FeO、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＋。
(5)Fe2O3、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＋。氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
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
铁的价态
＋2 价
＋3 价
＋2价，＋3价
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＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O
与CO的反
应(炼铁原理)
FexOy＋yCOeq \(=====,\s\up9(高温))xFe＋yCO2
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色态
白色固体
红褐色固体
溶解性
难溶于水
难溶于水
与盐酸
反应
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
受热
分解
2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up9(△))Fe2O3＋3H2O
制法
可溶性亚铁盐与碱反应
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
可溶性铁盐与碱反应
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
二者的
关系
空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成 灰绿 色，最后变成 红褐 色，化学方程式为
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3