2024届高三化学一轮复习 专题三3.2 铁及其重要化合物 讲义

铁及其重要化合物 【考纲要求】 1．掌握铁及其重要化合物的主要性质及其应用 2．熟悉铁及其化合物的制备方法 3．掌握Fe2＋、Fe3＋的相互转化，能鉴别溶液中的Fe2＋、Fe3＋ 考点一 铁的主要性质及应用 【核心知识梳理】 1．铁元素的存在及使用 (1)存在：铁在自然界中既可以以单质的形态(陨铁)存在，也可以以化合物的形态存在，其主要化合价有＋2价和＋3价，地壳中铁元素的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位 (2)使用历史：人类最早使用的铁是陨铁，我国在春秋初年掌握了冶铁技术，在战国中期铁制工具得到了广泛使用 (3)工业炼铁的原理：用还原剂把铁矿石中的铁提炼出来，如用CO还原Fe2O3 2．原子结构：铁位于元素周期表第四周期第Ⅷ族，原子结构示意图为 3．铁的物理性质：纯铁具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，其导电性比铜、铝差，具有能被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力 4．铁的化学性质 铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物，且Fe3+比Fe2+稳定。在一定条件下，铁作为还原剂能与某些非金属单质、酸和盐溶液反应 ①铁与氧化性较弱的氧化剂(如：盐酸、硫酸铜溶液等)反应，铁原子失去2个电子生成＋2价铁的化合物 ②铁与氧化性较强的氧化剂(如：氯气、硝酸等)反应，铁原子则失去3个电子生成＋3价铁的化合物 (1)Fe与非金属反应 ①Fe与O2的反应：3Fe＋2O2eq \o(=====,\s\up7(点燃))Fe3O4 (火星四射、剧烈燃烧、放出大量的热、生成黑色的固体) ②Fe在氯气中燃烧：2Fe＋3Cl2eq \o(=====,\s\up7(点燃))2FeCl3 (产生棕黄色的烟) ③Fe与硫的反应：Fe＋Seq \o(=====,\s\up7(△))FeS (2)Fe与水蒸气的反应：3Fe＋4H2O(g)eq \o(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2 【微点拨】 ①铁与水蒸气反应，日常生活中能用铁壶烧水是因为铁只能在高温下与水蒸气反应，与冷水、热水都不能反应 ②常温下，铁与水不起反应，但在水和空气里的O2等共同作用下，铁易被腐蚀 (3)Fe与酸的反应 ①与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ Fe＋2H+===Fe2+＋H2↑ ②与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应：常温下，铁遇冷的浓硝酸、浓硫酸时，表面会生成一层致密的氧化膜，阻止了内层铁的继续反应，化学上称之为钝化，属于化学变化；但在加热的条件下铁可以和浓硫酸、浓硝酸反应，如：少量的铁与浓硝酸共热 Fe＋6HNO3(浓)eq \o(=====,\s\up7(△))Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O a．少量的铁与稀硝酸反应：Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 生成的Fe(NO3)3可以和铁继续反应：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2 b．过量的铁与稀硝酸反应：3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O (4)与盐溶液反应 ①与硫酸铜溶液的反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu ②与FeCl3溶液的反应：Fe＋2FeCl3===3FeCl2 Fe＋2Fe3+===3Fe2+ 【微点拨】 ①铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2 ②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4 5．铁的冶炼：工业炼铁的原理是用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来 (1)设备：炼铁高炉 (2)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等 (3)主要反应 (1)还原剂的生成 a．生成CO2：C＋O2eq \o(=====,\s\up7(高温))CO2 b．生成CO：CO2＋Ceq \o(=====,\s\up7(高温))2CO (2)铁的生成：Fe2O3＋3COeq \o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2 (3)炉渣的形成：CaCO3eq \o(=====,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑ CaO＋SiO2eq \o(=====,\s\up7(高温))CaSiO3 【精准训练1】 1．坦克、导弹的制造材料主要是金属合金，钢铁便是其中十分重要的一种。下列关于铁的说法中正确的是(　　) A．铁元素属于过渡元素，其原子序数为26 B．单质铁与浓硫酸在常温下不反应 C．铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性 D．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的