第4章 第11讲 铁及其氧化物和氢氧化物（教师用书word）-【金版新学案】2026年新高考化学高三总复习大一轮复习（双选）

该高中化学讲义围绕铁及其氧化物和氢氧化物，系统覆盖铁单质的性质与冶炼、铁的氧化物和氢氧化物的性质及制备等高考核心考点，按“单质-氧化物-氢氧化物”逻辑架构梳理知识，通过考点分层讲解、典型例题方法指导、高考真题演练等环节，帮助学生构建完整知识网络，突破重点难点。 资料突出科学探究与实践及科学思维培养，如设计氢氧化亚铁制备实验探究，引导学生掌握无氧环境控制方法，通过守恒法分析铁氧化物组成培养推理能力。设置基础巩固、能力提升及真题链接分层练习，配合即时反馈，确保高效复习，助力学生提升应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰指引。

第11讲　铁及其氧化物和氢氧化物 【复习目标】　1.掌握铁及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解铁及其重要化合物的制备方法。 考点一　铁单质 1.铁的物理性质 银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。 2.存在、位置及结构 (1)存在：主要以化合态(陨石除外)的形式存在，在地壳中的含量居第四位，铁矿石有赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、菱铁矿(FeCO3)、黄铁矿(FeS2)等。 (2)位置：铁位于元素周期表中第4周期第Ⅷ族，是一种应用广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。 (3)结构 ①核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2或 [Ar]3d64s2，价电子排布式：3d64s2。 ②原子结构示意图： 3.铁的化学性质 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。 学生用书⬇第63页 (1)与非金属单质的反应 ①与O2的反应： 常温：铁在潮湿的空气中被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。 点燃：3Fe＋2O2Fe3O4。 ②与Cl2的反应：2Fe＋3Cl22FeCl3。 ③与S的反应：Fe＋SFeS。 ④与I2的反应：Fe＋I2FeI2。 (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：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 (3)与酸的反应 酸 化学方程式或现象 稀H2SO4 Fe＋H2SO4FeSO4＋H2↑ 稀HNO3 Fe不足 Fe＋4HNO3Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O Fe过量 3Fe＋8HNO33Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 浓HNO3、浓H2SO4 常温下钝化 (4)与某些盐溶液反应 ①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu。 ②与FeCl3溶液反应的离子方程式：2Fe3＋＋Fe3Fe2＋。 4.铁的冶炼 (1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。 (2)设备：高炉。 (3)主要反应： ①还原剂的生成： C＋O2CO2，CO2＋C2CO； ②铁的生成：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 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 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 C.将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2 D.铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O 答案：A 解析：A项，常温下铁与浓硝酸发生钝化，发生了化学反应，错误；B项，高温下铁与水会发生反应，因此模具要干燥，正确；C项，Fe2＋能将Cl2还原为Cl－，正确；D项，铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O，正确。 2.向含有1 mol HNO3和1 mol 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＝0.75 C.P点时，n(Fe2＋)＝0.562 5 mol D.向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4 g 答案：C 解析：该反应可以看作两步：①Fe＋4H＋＋NFe3＋＋NO↑＋2H2O，由方程式知，1 mol N完全氧化需要消耗4 mol H＋，而溶液中氢离子只有3 mol，则硝酸根离子过量，氢离子不足；②2Fe3＋＋Fe3Fe2＋。a表示Fe3＋的关系曲线，A正确；溶液中共有3 mol H＋参加反应，消耗0.75 mol铁，B正确；P点n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，两者均为0.45 mol，C错误；向P点溶液中加入铜粉，发生反应：2Fe3＋＋Cu2Fe2＋＋Cu2＋，由选项C知，P点剩余0.45 mol Fe3＋，则最多可溶解0.225 mol铜，质量为14.4 g，D正确。 3.用如图所示的装置可实现铁和水蒸气的反应。 (1)加热湿棉花的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)写出还原铁粉处发生反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　。 (3)B处酒精灯上网罩的作用是　　　　　　　　　　　　　， 实验开始时，应先点燃　　　　(填“A”或“B”)酒精灯，目的是　　　　　　　 　　　　　　　。 (4)将产生的气体导入肥皂液中的目的是　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)提供水蒸气，使之与还原铁粉在高温下发生反应　(2)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 (3)集中火焰，产生高温　A　用水蒸气排尽装置中的空气　(4)收集气体 学生用书⬇第64页 考点二　铁的氧化物和氢氧化物 1.铁的氧化物 (1)物理性质 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗称 铁红 磁性氧化铁 色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 Fe元素的价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 (2)铁的氧化物与盐酸反应的离子方程式 FeO：FeO＋2H＋Fe2＋＋H2O； Fe2O3：Fe2O3＋6H＋2Fe3＋＋3H2O； Fe3O4：Fe3O4＋8H＋2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。 (3)铁的氧化物与HNO3、HI的反应 FeO溶于足量稀HNO3中：3FeO＋N＋10H＋3Fe3＋＋NO↑＋5H2O； Fe2O3溶于足量HI溶液中：Fe2O3＋6H＋＋2I－2Fe2＋＋I2＋3H2O。 2.铁的氢氧化物 (1)氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 白色固体 红褐色固体 与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H＋Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O 受热分解 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 二者的关系 空气中，反应生成的Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色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 (2)Fe(OH)2的制备 ①制备原理 a.制备原理：Fe2＋＋2OH－Fe(OH)2↓。 b.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 有机覆盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到FeSO4溶液液面以下，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 还原性气体保护法 先在装置Ⅰ中生成 FeSO4溶液，并利用生成的H2将装置内的空气排尽后，再把FeSO4溶液压入装置Ⅱ中与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀 电触法 用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油) 【正误判断】 1.在空气中，反应生成的白色的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 (　　) 学生用书⬇第65页 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 (　　) 答案：1.√　2.×　3.×　4.×　5.×　6.×　7.× 铁的氧化物、氢氧化物的基本性质 1.下列离子方程式书写正确的是(　　) A.FeO固体放入稀硝酸中：FeO＋2H＋Fe2＋＋H2O B.过量的铁粉与稀硝酸反应：Fe＋4H＋＋NFe3＋＋NO↑＋2H2O C.向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸：Fe(OH)2＋2H＋Fe2＋＋2H2O D.向Fe(OH)3中加入硫酸：Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O 答案：D 2.已知：①向盛有稀H2SO4试管中加入Fe粉，Fe粉完全溶解得浅绿色溶液； ②向实验①浅绿色溶液中滴加NaOH溶液，生成白色沉淀并立即变为红褐色； ③向实验②红褐色沉淀中滴加溶有淀粉的HI溶液，红褐色沉淀溶解得蓝色溶液。 下列判断正确的是(　　) A.上述实验中，共涉及四个氧化还原反应 B.实验可证明还原性：H＋＞Fe2＋＞OH－＞I－ C.实验②可证明溶解度：Fe(OH)3＞Fe(OH)2 D.实验③中，反应的离子方程式是2Fe(OH)3＋2I－＋6H＋2Fe2＋＋I2＋6H2O 答案：D 解析：A.实验②中生成白色沉淀不是氧化还原反应，共涉及3个氧化还原反应，错误；B.I－可以把Fe3＋还原成Fe2＋，说明I－还原性大于Fe2＋，错误；C.白色沉淀Fe(OH)2还原性强，被氧化为Fe(OH)3，不能判断溶解度的大小，错误；D.溶液颜色变蓝，说明I－被氧化为I2，正确。 铁的氢氧化物的制备方法 1.Fe(OH)3 可溶性铁盐(Fe3＋)与碱液(NaOH、氨水)反应 Fe3＋＋3OH－Fe(OH)3↓ Fe3＋＋3NH3·H2OFe(OH)3↓＋3N 2.Fe(OH)2 可溶性亚铁盐(Fe2＋)与碱液(NaOH、氨水)反应 Fe2＋＋2OH－Fe(OH)2↓ Fe2＋＋2NH3·H2OFe(OH)2↓＋2N 注：若要较长时间看到白色沉淀，需创造无氧环境 用守恒法判断氧化物的组成 3.铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为　　　　　　　。 答案：2FeO·3Fe2O3 解析：化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物，设化学式为nFeO·mFe2O3，则，解得n＝2，m＝3，该化合物可以表示为2FeO·3Fe2O3。 4.有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为　　　　　　　。 答案：Fe5O7(或FeO·2Fe2O3) 解析：根据2Fe2＋＋Cl22Fe3＋＋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 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。 确定铁的氧化物组成的基本方法 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。 ①若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO； ②若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3； ③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物质的量之比为1∶1，Fe3O4物质的量为任意值)。 氢氧化亚铁制备实验探究 5.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　　　　　　　　　　　　。 (2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用　　　　　　的方法。 (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　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　。 答案：(1)稀H2SO4、铁屑　(2)煮沸　(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化 学生用书⬇第66页 1.正误判断 (1)(2024·浙江6月选考)FeO有还原性，能被氧化成Fe3O4 (　　) (2)(2024·山东卷)铁粉可用作食品脱氧剂 (　　) (3)(2024·河北卷)还原铁粉与水蒸气反应生成的气体点燃后有爆鸣声，则H2O具有还原性 (　　) (4)(2023·新课标卷)古壁画颜料中所用的铁红，其成分为Fe2O3 (　　) (5)(2023·浙江1月选考)Fe2O3呈红色，所以可用作颜料 (　　) (6)(2023·浙江1月选考)常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2 (　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)× 2.(2021·辽宁卷)Fe/Fe3O4磁性材料在很多领域具有应用前景，其制备过程如下(各步均在N2氛围中进行)： ①称取9.95 g FeCl2·4H2O(Mr＝199)，配成50 mL溶液，转移至恒压滴液漏斗中； ②向三颈烧瓶中加入100 mL 14 mol·L－1 KOH溶液； ③持续磁力搅拌，将FeCl2溶液以2 mL·min－1的速度全部滴入三颈烧瓶中，100 ℃下回流3 h； ④冷却后过滤，依次用热水和乙醇洗涤所得黑色沉淀，在40 ℃干燥； ⑤管式炉内焙烧2 h，得产品3.24 g。 部分装置如图： 回答下列问题： (1)仪器a的名称是　　　　　　；使用恒压滴液漏斗的原因是　　　　　　　 　　　　　　　。 (2)实验室制取N2有多种方法，请根据元素化合物知识和氧化还原反应相关理论，结合下列供选试剂装置，选出一种可行的方法，化学方程式为　　　　　　　　　　 　　　　　　　，对应的装置为　　　　(填标号)。 可供选择的试剂：CuO(s)、NH3(g)、Cl2(g)、O2(g)、饱和NaNO2(aq)、饱和NH4Cl(aq)。 可供选择的发生装置(净化装置略去)： (3)三颈烧瓶中反应生成了Fe和Fe3O4，离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。 (4)为保证产品性能，需使其粒径适中、结晶度良好，可采取的措施有　　　　(填字母)。 A.采用适宜的滴液速度 B.用盐酸代替KOH溶液，抑制Fe3＋水解 C.在空气氛围中制备 D.选择适宜的焙烧温度 (5)步骤④中判断沉淀是否已经用水洗涤干净，应选择的试剂为　　　　　　　；使用乙醇洗涤的目的是　　　　　　　　　　　　　　。 (6)该实验所得磁性材料的产率为　　　　(保留3位有效数字)。 答案：(1)球形冷凝管　平衡气压，便于液体顺利滴下 (2)NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O(或2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O)　B(或A)　(3)4Fe2＋＋8OH－Fe↓＋Fe3O4↓＋4H2O　(4)AD　(5)HNO3、AgNO3　带走沉淀表面的水分，加速干燥　(6)90.0％ 解析：(1)结合题给图示装置可知仪器a的名称为球形冷凝管，实验中使用恒压滴液漏斗，利于平衡压强，便于液体顺利滴下；(2)结合所给药品和实验装置，从环境保护和实验安全等角度考虑，可用装置A用CuO和NH3制备N2，其化学方程式为3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O，也可用装置B用NaNO2和NH4Cl的饱和溶液在加热条件下制备N2，其化学方程式为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O；(3)三颈烧瓶中FeCl2溶液与KOH溶液共热可生成Fe和Fe3O4，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得该反应的离子方程式为4Fe2＋＋8OH－Fe↓＋Fe3O4↓＋4H2O；(4)为保证产品性能，使其粒径适中、结晶度良好，应采用适宜的滴液速度，且选择适宜的焙烧温度；若用盐酸代替KOH溶液，可能导致Fe/Fe3O4部分溶解，若在空气氛围中制备，Fe2＋易被氧化；(5)根据实验步骤知，可通过检验最后一次洗涤液中是否含有Cl－来检验沉淀是否洗净，故向最后一次洗涤液中加入HNO3酸化，然后加入AgNO3溶液，若无白色沉淀产生，则证明沉淀已洗涤干净。使用乙醇洗涤，是利用了乙醇的挥发性，便于黑色沉淀快速干燥；(6)9.95 g FeCl2·4H2O的物质的量为9.95 g÷199 g·mol－1＝0.05 mol，根据反应的离子方程式可得关系式： 　　4Fe2＋　～　Fe/Fe3O4 　　4 mol 288 g 　　0.05 mol m(理论) 解得m(理论)＝3.60 g，而实际得到3.24 g产品，则该实验所得磁性材料的产率为×100％＝90.0％。 学生用书⬇第67页 高考真题溯源 　　在铁及其化合物的学习中，要重视教材中的思考与讨论，会设计铁和水蒸气反应的实验，注意铁与水蒸气反应的产物证明，挖掘新的命题点。 真题链接—— 高考这样考 [考题]　(2024·新课标卷)实验室中利用如图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是(　　) A.反应为3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2 B.酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好 C.用火柴点燃肥皂泡检验生成的氢气 D.使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉 逻辑推理与论证 1.在常温下，铁和水不发生反应，在高温下，铁和水蒸气反应生成Fe3O4和H2。 2.酒精灯放在铁粉下加热才能产生高温，且不影响水的蒸发，若移至湿棉花下，则难以产生高温。 3.点燃不纯的H2会产生爆鸣声。 4.此反应条件为高温，所以应采用硬质玻璃试管。 答案：B 溯本求源—— 教材这样写 [教材]　(人教版必修·第一册)有人设计了如图所示的装置，进行还原铁粉与水蒸气反应的实验。请讨论该装置的实验原理，并根据实验现象，分析可能的生成物。 在这一实验中，红热的铁能与水蒸气发生反应，生成四氧化三铁和氢气。 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 教材相关知识 1.常温下，铁和水不反应。 2.湿棉花和酒精灯的作用是产生水蒸气。 3.酒精喷灯的作用是产生高温条件。 4.肥皂液的作用是收集气体，验证产物。 学科网（北京）股份有限公司 $