高中化学必修一铁及其化合物

高中化学必修一铁及其化合物

要点一：单质铁的物理及化学性质

1、铁单质的物理性质

铁具有金属的通性,具有被吸引的特性，一般铁粉为黑色，铁块为银白色。

2、化学性质

3、注意事项

（1）铁与弱氧化剂(如 S、 I2、 H+、 Fe3+、Cu2+)等反应所得产物为Fe2+,铁元素的价态为+2 价。

（2）铁与强氧化剂 (如 Cl2、Br2、浓 H2SO4、硝酸等 )反应所得产物为 Fe3+,铁元素的价态为+3 价。

①在氯气中燃烧，只生成氯化铁；与稀硝酸反应时则先产生＋ 3 价铁，若铁过量时则＋ 3价铁再变为＋ 2 价铁；②铁在常温下遇到冷的浓硫酸、浓硝酸时发生钝化，属于化学反

应。

（3）铁在纯氧中燃烧以及在高温下与 H2O(g)反应得到的产物为 Fe3O4,铁元素的价态为+2、+3 价。

（4）铁不能与冷、热水反应，但能与水蒸气反应，与水蒸汽反应的产物也是Fe3O4。典型例题

1、某稀溶液中含有 4mol KNO 3和 2.5mol H 2SO4，向其中加入 1.5mol Fe，充分反应（已知 NO 3﹣被还原为 NO）．下列说法正确的是（）

A．反应后生成 NO 的体积为 28 L

B．所得溶液中 c（ Fe2+）： c（ Fe3+） =1： 1

C．所得溶液中 c（ NO3﹣）=2.75 mol/L

D．所得溶液中的溶质只有FeSO4

解：溶液中氢离子总物质的量为：n（H+）=2.5mol ×2=5mol ，n（ NO 3﹣）=4mol ，铁粉的物质的量为 1.5mol ，

由3Fe+2NO3﹣ +8H + =3Fe2++2NO↑ +4H2O，

3 28

1.5mol1mol 4mol ，

则1.5molFe 完全反应时，硝酸根离子与氢离子均过量，

则发生 Fe+NO 3﹣ +4H +=Fe3++NO↑ +2H2O，

若 1.5molFe 完全反应时，氢离子不足，则两个反应均发生，

Fe+NO3﹣ +4H+=Fe3++NO↑ +2H2O

x4x x x

3Fe+2NO3﹣ +8H + =3Fe2++2NO↑ +4H2O

y y y y

则： x+y=1.5 、 4x+y=5 ，

解得： x=0.75mol ， y=0.75mol

生成 NO 的体积为（ 0.75mol+0.75mol ×）×22.4L/mol=28L ，

A．根据分析可知，反应后生成标况下28LNO ，不是标况下，NO 气体不一定为28L，故A错误；

B．反应后生成铁离子为0.75mol，亚铁离子为0.75mol ，c（ Fe2+）：c（ Fe3+）=n（Fe2+）：n（Fe3+） =1： 1，故 B 正确；

C．反应消耗硝酸根离子等于生成NO 的量 =0.75mol+0.75mol× =1.25mol，缺少溶液体积，无法计算溶液中硝酸根离子浓度，故 C 错误；

D．反应后中含有硫酸铁和硫酸亚铁，故 D 错误；故选B．

变式训练

1、向 500mL 2mol/L 的 CuSO4溶液中插入一块铁片，反应片刻后取出铁片，经洗涤、

烘干，称其质量比原来增重 2.0g．下列说法错误的是（设反应后溶液的体积不变）（）A．则此过程中参加反应的铁的质量是14g

B．析出铜物质的量是0.25mol

C．反应后溶液中溶质物质的量浓度：c（ CuSO4） =1.5mol/L

D．反应后溶液中溶质物质的量浓度：c（FeSO4） =1.5mol/L

2、将 15g 两种金属的混合物投入足量的盐酸中，反应完全后得到11.2L H2（标准状况），该混合物的组成可能是（）

A．钠和铁B．镁和铜C．铝和镁D．锌和铁

要点二：铁的氧化物

化学式FeO Fe2O3Fe3O4

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

共性高温时，都能被C、 CO、 H2、Al 等还原剂还原，生成单质铁

要点三：铁的氢氧化物

1、常见的物理及化学性质

名称氢氧化亚铁氢氧化铁

化学式Fe(OH) 2Fe(OH) 3

分类碱碱

色态白色固体红褐色固体

水溶性不溶于水不溶于水

性与酸反应Fe(OH) 2+＝Fe2+

+ 2H 2

O

3+

＝Fe3+2

质+2H Fe(OH) +3H+3H O

4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2O ＝ 4Fe(OH) 3

还原性

稳定性

2Fe(OH)323

＋3H2

O（受热分解）Fe O

制法

原理Fe2+ +2OH -＝ Fe(OH)2↓Fe3+ +3OH -＝ Fe(OH) 3↓

现象白色絮状沉淀红褐色沉淀

在空气中， Fe（OH ）2能迅速地被氧化成 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，反应方程式二者的关系

为：

4Fe（ OH）2+O2+2H2O====4Fe（ OH ）3

（2） Fe（ OH）2的制备

Fe(OH) 2易被空气中的氧气氧化，生成Fe(OH) 3，所以在制备Fe(OH) 2时：

＋＋＋＋

②要尽量减少与O2的接触，故采取加热的方法赶走所需溶液中溶解的O2，冷却后再反应，同时应防止空气中的O2再溶于溶液。常用的方法有两种：

典型例题

1、如图，已知有以下物质相互转化

（1）A转化为 B 及气体这步反应中应加入的试剂是（填化学式）．

（2）写出 B 的化学式， F 的化学式．

（3）写出由 G 转变成 H 的化学方程式．

（4）写出检验 I 溶液中阳离子的离子方程式；向I溶液中加入 A 的有关离子反

应方程式是．

【解答】解：F 与硝酸酸化的硝酸银溶液产生白色沉淀J，则 F 中含有氯离子， J 是 AgCl ，所得溶液焰色反应呈紫色，则溶液中含有钾离子，根据元素守恒知， F 为 KCl ，白色沉

淀 G 在空气中转化为红褐色沉淀H，则 G 是 Fe（ OH）2， H 是 Fe（ OH）3，氢氧化铁

和盐酸反应生成氯化铁和水，则 I 是 FeCl3；B 和 E 发生复分解反应生成 KCl 和 Fe（OH）2，且

氯化铁和 A 反应生成 B，则 B 为 FeCl 2，A 是 Fe，E 为 KOH ，由 A 与试剂反应生成 B 与气体，则试剂为盐酸、气体为氢气， B 与足量的气体 C 反应生成 I，则 C 为氯气，

（1）通过以上分析知， A 转化为 B 及气体这步反应中应加入的试剂是盐酸，故答案为：HCl ；

（2）由上述分析可知， B 的化学式为FeCl2，F 的化学式 KCl ，故答案为： FeCl2；KCl ；（3） Fe（ OH）2被氧气氧化生成氢氧化铁，反应方程式为4Fe（ OH）2+O2+2H2O=4Fe （OH）3，

故答案为： 4Fe（ OH）2+O2+2H 2O=4Fe（ OH）3；

（3） I 是 FeCl3，铁离子和硫氰化钾溶液反应生成血红色溶液，所以铁离子可以用硫氰

化钾溶液检验，反应离子方程式为： Fe3++3SCN﹣ =Fe（ SCN）3；氯化铁和铁反应生成氯

化亚铁，反应离子反应方程式为2Fe3+ +Fe=3Fe2+，

故答案为： Fe3++3SCN ﹣ =Fe（ SCN）3； 2Fe3++Fe=3Fe2+．

变式训练

1、在 40mL 稀硫酸中加入 1.6g 氧化铁后溶液仍呈酸性，再加入5g 铁粉后，滴入硫氰

化钾溶液，没有红色出现，此时溶液尚残留铁粉 1.64g，原硫酸溶液的物质的量浓度是

（）

A． 4 mol/L B． 3.5 mol/L C．3 mol/L D． 2 mol/L

要点四：铁盐及“铁三角”

1、铁盐、亚铁盐

离子Fe2+Fe 3+

水溶液中的颜色浅绿色棕黄色氧化还原性既有氧化性，又有还原性只有氧化性离子Fe2+Fe3+与碱的反应Fe2++2OH -====4Fe （ OH）2Fe3++3OH -====Fe （OH ）3

2、记住铁、铜及其化合物的特殊颜色

（1）铁及其化合物常见的颜色

Fe黑色

Fe2＋(aq)浅绿色

Fe3＋(aq)棕黄色

Fe(OH) 2白色

Fe(OH) 3红褐色

FeO 和 Fe3O4黑色

Fe2O3红棕色

Fe(SCN)3血红色

（2）铜及其化合物常见的颜色

Cu紫红色

CuO黑色

Cu2O砖红色

Cu（ OH）2蓝色

Cu2+蓝色

3、“铁三角”的转化关系

写出以下反应的离子方程式：

①____________________________________________________________；

②____________________________________________________________；

③____________________________________________________________；

④____________________________________________________________；

⑤Fe+HNO 3（稀）：

⑥F e+Fe3+：

4、Fe2+、 Fe3+的鉴别

鉴别方法Fe2+Fe3+

观察法浅绿色黄色

①现象：白色沉淀迅速灰绿色最终

①现象：红褐色沉淀

②反应： Fe3++3OH －＝ Fe(OH)3↓（红褐

加碱

红褐色沉淀

色）

（NaOH ）法②反应： Fe2++2OH －＝ Fe(OH)2↓（白色）

222

O＝ 4Fe(OH)3（红褐色）

4Fe(OH) +O +2H

①现象：加入 KSCN 溶液无明显现象，再滴①现象：加入 KSCN 溶液，溶液变为

加盐入氯水变成红色溶液红色

（SCN－）法②反应： 2Fe2++Cl2＝ 2Fe3++2Cl －②反应： Fe3++3SCN －＝ Fe(SCN)3（红Fe3++3SCN －＝ Fe(SCN) 3（红色）色）典型例题

1、某稀溶液中含有Fe（NO 3）3、Cu（NO 3）

2、 HNO3，向其中逐渐加入铁粉，溶液中

Fe2+的浓度与加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示．则溶液中Fe（ NO3）3、Cu（NO 3）

2、HNO 3 物质的量浓度之比为（）

A．1：1：1 B．1：3：1 C．2：1： 4 D．1：1：4

解：稀溶液中各物质的氧化性顺序为HNO 3＞Fe （ NO 3）3＞ Cu （ NO3）2，加入铁后

会依次发生氧化还原反应，

①Fe+4HNO 3=Fe（ NO3）3+NO↑ +2H2O；② Fe+2Fe3+=3Fe2+；③ Fe+Cu2+=Cu+Fe2+；

从图象中可知铁为1mol 时，无 Fe2+生成，发生的反应是①消耗硝酸为4mol，生成 Fe3+1mol ；

再加入 1mol 铁发生反应②生成 Fe2+物质的量为 3mol ，反应的 Fe3+物质的量为 2mol，其中

原溶液中的 Fe3+物质的量 1mol；

再加入 1mol 铁发生反应③，此时又生成 Fe2+物质的量为 1mol，说明原溶液中 Cu2+物质的量

为 1mol ；

综上所述可知原溶液中 Fe （ NO3）3为 1mol，Cu （NO 3）2物质的量为 1mol ，HNO3物

质的量为 4mol，物质的量浓度之比为 1：1： 4；

故选： D。

2、用 FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得的溶液中加入铁粉．对加入铁粉充分反应

后的溶液分析合理的是（）

A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3+

B．若有固体存在，则溶液中一定有Fe2+

C．若溶液中有Cu2+，则一定没有固体析出

D．若溶液中有Fe2+，则一定有Cu 析出

【解答】解： A．无固体剩余，说明铜全部以铜离子形式存在，加入的铁完全反应，溶

液中一定含有Fe2+，可能含有Fe3+，故 A 错误；

B．若有固体存在，固体中一定有铜，可能有铁，溶液中一定有含有Fe2+，故 B 正确；

C．若溶液中有Cu2+，加入的铁量不足，可能只与Fe3+反应，也可能与Fe3+反应，剩余部分与Cu2+反应生成铜，所以可能有固体析出，故 C 错误；

D．当加入的铁较少时，只发生Fe+2Fe3+=3Fe2+时，不会有铜析出，故 D 错误；

故选： B。

变式训练

1、向一定量的 Fe、FeO 和 Fe2O3的混合物中加入 120mL 4mol/L 的稀硝酸，恰好使混合

物完全溶解，放出 1.344LNO（标准状况），往所得溶液中加入 KSCN 溶液，无红色出现．若用足量的 CO 在加热下还原相同质量的混合物，最终得到铁的物质的量为（）

A． 0.21mol B． 0.24mol C．0.16mol D． 0.14mol

2、已知 2Fe+3Br 2=2FeBr

3、2Fe3+ +2I﹣ =2Fe2++I 2．现将 Fe（NO 3）2溶液分别滴入到①H2SO4

②HNO 3③溴水④碘水等溶液中，其中能使Fe2+变成Fe3+的是（）

A．①②③④B．只有②③C．②③④D．①②③