第3章 第1节 第1课时 铁 铁的氧化物、铁的氢氧化物（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中化学必修第一册（人教版）

本高中化学讲义聚焦铁及其重要化合物，系统梳理铁的存在冶炼、物理化学性质（与非金属、酸、盐及水蒸气反应），铁的氧化物（FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄）的组成性质比较，以及铁的氢氧化物（Fe(OH)₂、Fe(OH)₃）的制备与转化，为后续铁的化合物学习构建递进式知识支架。 资料突出科学探究与实践，通过Fe与水蒸气反应实验、Fe(OH)₂制备改进探究（如隔绝空气措施）培养学生实验能力，结合归纳总结与正误判断等习题，强化科学思维与化学观念，课中助力教师实验教学实施，课后便于学生巩固知识、弥补薄弱点。

第1课时　铁　铁的氧化物、铁的氢氧化物 学习目标 1.了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途。 2.通过实验认识铁单质与水蒸气反应的条件。 3.通过实验掌握Fe（OH）2和Fe（OH）3的制备原理及化学性质。 知识点一　铁 1.铁的存在和冶炼 2.铁的物理性质 铁有　延展　性和　导热　性。铁能导电，但其导电性不如铜和铝，铁还能被　磁体　吸引，其熔、沸点较高。 3.铁的化学性质 （1）铁与非金属单质、酸、盐溶液的反应 ①铁与氯气反应的化学方程式：　2Fe＋3Cl22FeCl3　； ②加热条件下，铁与弱氧化性的S单质反应的化学方程式：　Fe＋SFeS　； ③铁与稀盐酸、稀硫酸反应的离子方程式：　Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑　； ④铁与硫酸铜溶液反应的离子方程式：　Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu　。 （2）铁粉与水蒸气的反应 实验装置 操作现象 用燃着的火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声 续表 实验结论 在高温下，铁能与水蒸气反应生成　四氧化三铁　和　氢气　，化学方程式为　3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2 注意事项 湿棉花的作用：　提供水蒸气　；肥皂液的作用：收集氢气 【教材挖掘】 钢铁厂中将炽热的铁水注入模具前，模具必须进行充分的干燥处理，不得留有水，你能说出其中的原因吗？ 提示：模具中如有水，与铁在高温下反应生成氢气，氢气为易燃气体，易发生爆炸。 1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）铁与少量稀硫酸反应生成Fe2＋，与足量稀硫酸反应则生成Fe3＋。（　×　） （2）由于铁的性质比较活泼，所以自然界中没有游离态的铁单质。（　×　） （3）氯化亚铁既可由铁与盐酸反应制取，也可由铁与氯气化合制取。（　×　） （4）由于钠与水反应生成NaOH和H2，所以铁与水蒸气反应生成Fe（OH）3和H2。（　×　） 2.下列说法中正确的是（　　） A.（2025·上海浦东中学）铁与氯气不反应，故可用钢瓶储存液氯 B.（2025·四川雅安中学）铁可以在氯气中燃烧，生成FeCl2 C.（2025·广东揭阳华侨中学）铁粉能与O2反应，可用作食品保存的脱氧剂 D.（2025·浙江强基联盟）铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为＋3价 解析：C　铁与氯气在常温下不反应，在加热条件下可以反应，因此可以用钢瓶储存液氯，A错误；铁在氯气中燃烧生成FeCl3，B错误；铁粉能消耗食品包装袋内的氧气，从而防止食品被氧化变质，所以铁粉可用作食品保存的脱氧剂，C正确；铁在氯气中燃烧生成FeCl3，铁为＋3价；铁在纯氧中燃烧产物是Fe3O4，铁有＋2价和＋3价两种价态，D错误。 3.（2025·浙江星辰联盟期中）用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验（部分夹持装置已略去），下列有关说法错误的是（　　） A.装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气 B.装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰 C.若去掉上述装置中的C和D部分，可将气体导入肥皂液中并点燃 D.在此反应中铁单质全部被氧化成＋3价的物质 解析：D　铁与H2O（g）在高温下发生反应生成Fe3O4和H2，装置A为实验提供持续不断的水蒸气，装置C中加入碱石灰干燥H2；去掉上述装置中的C和D部分，可将气体导入肥皂液中并点燃，不纯的H2导入肥皂液在空气中点燃会出现爆鸣现象，此反应中铁单质部分被氧化成＋3价、部分被氧化为＋2价，D错误。 归纳总结 铁的化学性质及其产物 （1）铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。 （2）铁分别与氯气和盐酸反应所得产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应不论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。 知识点二　铁的氧化物　铁的氢氧化物 1.铁的氧化物比较 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗称 — 铁红 磁性氧化铁 颜色和状态 黑色粉末 红棕　色粉末 黑色　晶体 铁的价态 ＋2　价 ＋3价 ＋2价、＋3价 水溶性 不溶 不溶 不溶 2.铁的氧化物的化学性质 （1）FeO不稳定，在空气中受热生成Fe3O4。 （2）FeO和Fe2O3均为金属氧化物，二者与盐酸反应的离子方程式分别为FeO＋2H＋Fe2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋2Fe3＋＋3H2O。 【教材挖掘】 “FeO和Fe2O3是金属氧化物，它们都能与酸发生反应，分别生成亚铁盐和铁盐”。若四氧化三铁和盐酸反应也能生成对应的盐，你能写出其反应的化学方程式吗？ 提示：Fe3O4＋8HCl2FeCl3＋FeCl2＋4H2O 3.铁的氢氧化物的制备 Fe（OH）2 Fe（OH）3 操作 现象 产生　白色絮状　沉淀，迅速变成　灰绿　色，最终变成　红褐　色 生成红褐色沉淀 化学方程式 FeSO4＋2NaOHFe（OH）2↓＋Na2SO4 FeCl3＋3NaOHFe（OH）3↓＋3NaCl 白色沉淀转化为红褐色沉淀的化学方程式：4Fe（OH）2＋O2＋2H2O4Fe（OH）3 【思考1】　NaOH溶液要事先煮沸后才能使用，为什么？ 提示：煮沸NaOH溶液的目的是除去溶液中溶解的O2，防止O2将Fe（OH）2氧化。 【思考2】　FeSO4溶液若长期露置于空气中，可能产生的杂质阳离子是什么？ 提示：Fe3＋；原因是FeSO4溶液中的Fe2＋会被空气中的O2氧化成Fe3＋。 【探究活动】——Fe（OH）2制备实验的改进 某活动小组对制取装置进行了如图改进。 活动1：改进装置①中加入少量苯（密度小于水且与水不互溶）的目的是什么？ 提示：苯的密度比水小且难溶于水，加入少量苯覆盖在FeSO4溶液的上层用于隔绝下层液体与空气接触，防止生成的Fe（OH）2被O2氧化。 活动2：改进装置②能较长时间观察到白色沉淀的原因是什么？ 提示：铁粉与稀硫酸反应生成的H2排出了装置内的空气，同时试管内剩余的H2起到保护气的作用，防止Fe（OH）2与O2接触被氧化，因此能较长时间观察到白色沉淀。 活动3：改进装置③中，如何操作就能长时间观察到Fe（OH）2白色沉淀？ 提示：先打开止水夹a，利用Fe与稀硫酸反应产生的H2将装置内的空气排出，待导管b排出的气体验纯后，再关闭止水夹a，利用产生的H2把试管A中的液体（FeSO4溶液）压入试管B中，反应得到Fe（OH）2白色沉淀。即操作方法为先打开止水夹a，待导管b排出的气体验纯后，再关闭止水夹a。 归纳总结 氢氧化亚铁制取实验中要注意的四个关键点 （1）Fe2＋极易被空气中氧气氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。 （2）为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液所用的蒸馏水和制备Fe（OH）2所用的NaOH溶液都要煮沸，尽可能除去O2。 （3）为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面以下，再挤出NaOH溶液。 （4）为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物（如苯），以隔绝空气。 1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）Fe3O4中铁的化合价有＋2和＋3两种化合价，是混合物。（　　×） （2）氧化铁、四氧化三铁都具有磁性。（　×　） （3）FeO、Fe2O3都能溶于水生成相应的碱。（　×　） （4）Fe（OH）3不能利用化合反应生成。（　×　） （5）由于Fe（OH）2易被氧化，所以在制备时要尽量隔绝空气。（　√　） 2.某实验小组用如图甲所示装置制备Fe（OH）2。下列说法正确的是（　　） A.盛放稀硫酸的仪器是长颈漏斗 B.实验时打开旋塞的顺序依次为K2、K1、K3 C.试剂X可选用植物油，其主要作用是隔绝空气 D.选用甲装置中除水外的药品，可用乙装置代替甲装置制备Fe（OH）2 解析：C　盛放稀硫酸的仪器是分液漏斗，A错误；实验时先打开K1再打开K2，用铁粉与稀硫酸反应生成的氢气排尽锥形瓶中空气，B错误；乙装置左边试管中长、短导管安装错误，D错误。 1.铁强化酱油是一种营养强化调味品。它能够控制缺铁性贫血。这里的“铁”是指（　　） A.铁单质　　　　 B.铁元素 C.Fe2O3 D.Fe2（SO4）3 解析：B　铁强化酱油中的铁指的是铁元素，选B。 2.（鲁科版习题）在一定条件下，下列铁与有关物质的反应，所得产物错误的是（　　） A.FeFeCl3 B.FeFeS C.FeFeCl3 D.FeFe3O4 解析：C　Cl2可将Fe氧化成FeCl3，A正确；S是弱氧化剂，可将Fe氧化成FeS，B正确；Fe与HCl反应生成FeCl2，而不是FeCl3，C错误；Fe在O2中燃烧生成Fe3O4，D正确。 3.（2025·广东执信中学月考）下列反应没有＋3价铁生成的是（　　） A.铁丝在氯气中燃烧　B.铁粉与水蒸气共热 C.氧化铁溶于盐酸 D.过量铁粉加入稀硫酸中 解析：D　A项，铁在氯气中燃烧生成FeCl3，只能生成＋3价铁的化合物；B项，铁粉与水蒸气共热生成的四氧化三铁中含有＋2价和＋3价的铁；C项，氧化铁溶于盐酸生成氯化铁，只能生成＋3价铁的化合物；D项，铁与稀硫酸反应生成FeSO4和H2，不可能生成＋3价铁的化合物。 4.实验室利用如图所示装置（加热仪器已省略），完成铁与水蒸气在高温下发生反应生成铁的某种氧化物和氢气的实验。下列说法正确的是（　　） A.用酒精喷灯加热装置中的①处 B.当观察到肥皂液中有气泡逸出时，说明生成H2 C.取反应后的固体，用磁铁可吸引固体颗粒说明生成了Fe3O4 D.取反应后的固体，溶于稀硫酸中产生大量气泡，说明还有铁粉剩余 解析：D　湿棉花的作用是受热后提供水蒸气，在②处铁与水蒸气在高温下发生反应，故此处用酒精喷灯加热，肥皂液用于接收H2，通过点燃肥皂液有爆鸣声和燃烧现象，说明生成的是H2，A、B错误；Fe和Fe3O4都可以被磁铁吸引不能证明是Fe3O4，C错误；取反应后的固体，溶于稀硫酸中产生大量气泡，只可能是铁有剩余，铁的氧化物不能与稀硫酸生成气体，D正确。 5.某化学兴趣小组拟用如图装置（2个三颈烧瓶及其他仪器）制备氢氧化亚铁并观察其颜色。 提供化学药品：铁屑、稀硫酸、氢氧化钠溶液。 （1）稀硫酸应放在分液漏斗中（填仪器名称）。 （2）本实验通过控制A、B、C三个开关，可将装置中的空气排尽，具体操作为关闭开关A，打开开关B、C，打开分液漏斗活塞；待反应一段时间排尽空气后，再关闭开关B、C，打开开关A，就可观察到氢氧化亚铁的生成。试分析实验开始时需排尽装置中空气的理由：4Fe（OH）2＋O2＋2H2O4Fe（OH）3（用化学方程式作答）。 解析：（1）在装置2中用铁和稀硫酸反应制备硫酸亚铁，稀硫酸是溶液，应盛放在分液漏斗中。（2）实验时，可关闭开关A，打开开关B、C，打开分液漏斗活塞，待排尽空气后，再关闭开关B、C，打开开关A，将生成的硫酸亚铁溶液压入右侧装置中生成Fe（OH）2。实验开始时需要排尽装置中的空气是为了防止发生反应4Fe（OH）2＋O2＋2H2O4Fe（OH）3。 题组一　铁的性质 1.《本草纲目》中记载：“慈石治肾家诸病，而通耳明目，……可吸连针铁。”下列有关“慈石”的说法正确的是（　　） A.是红棕色固体 B.是黑色固体 C.不溶于水和酸 D.常温下可与CO反应 解析：B　题中所述的“慈石”为四氧化三铁，不溶于水，溶于酸，高温下可与CO反应，常温下不反应。 2.铁是一种应用广泛的金属。下列有关铁的说法错误的是（　　） A.铁与氯气反应生成FeCl2 B.铁矿石可在高温下加入炭还原得到铁单质 C.铁在氧气中燃烧后的生成物为黑色 D.纯铁是银白色金属 解析：A　铁与氯气反应生成高价态的FeCl3，A错误；铁在冶炼时，应在高温下加入炭还原得到，B正确；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，为黑色固体，C正确；纯铁为银白色金属，D正确。 3.某同学探究铁与水蒸气的反应，进行了如图所示实验，下列说法中，错误的是（　　） A.点燃酒精灯的顺序是先a后b B.湿棉花的作用是提供水蒸气 C.由肥皂液冒气泡证明铁与水蒸气发生了反应 D.不能用磁铁将铁粉从反应后的固体中分离出来 解析：C　为防止Fe被热空气氧化，应该先点燃a处的酒精灯，使水蒸气充满整个试管，然后再点燃b处酒精灯，使Fe与热的水蒸气发生反应，A、B正确；水蒸气进入肥皂液中也会产生气泡，根据肥皂液冒气泡无法证明铁与水蒸气发生了反应，C错误；Fe、Fe3O4都会被磁铁吸引，故不能用磁铁将铁粉从反应后的固体中分离出来，D正确。 题组二　铁的氧化物性质 4.关于铁的氧化物①FeO、②Fe2O3、③Fe3O4的下列说法中正确的是（　　） A.都是黑色固体 B.都不溶于水 C.铁元素化合价都相同 D.都能与水反应 解析：B　铁的三种氧化物（FeO、Fe2O3、Fe3O4），氧化铁（Fe2O3）为红棕色，氧化亚铁（FeO）和四氧化三铁（Fe3O4）为黑色，A错误；FeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水，B正确；铁的三种氧化物，氧化铁中铁为＋3价，氧化亚铁中铁为＋2价，四氧化三铁中铁为＋2价和＋3价，C错误；FeO、Fe2O3、Fe3O4都不与水反应，D错误。 5.有关铁的氧化物的说法中，错误的是（　　） A.赤铁矿主要成分是Fe2O3，Fe2O3是红棕色的，常用作红色油漆和涂料 B.Fe3O4是黑色晶体，其中的铁显＋2价，的铁显＋3价 C.FeO、Fe2O3都不溶于水，但都能和盐酸反应生成相应的盐 D.将Fe（OH）2露置在空气中加热灼烧所得的产物为Fe3O4 解析：D　Fe（OH）2露置在空气中加热产生Fe（OH）3，灼烧Fe（OH）3分解所得的产物为Fe2O3。 题组三　氢氧化亚铁的制备 6.下列各图示中制备Fe（OH）2最不合理的是（　　） 解析：C　C项没有隔绝空气，生成的氢氧化亚铁易被氧化。 7.下列说法中，错误的是（　　） A.铁红与盐酸反应可得到FeCl2溶液 B.Fe（OH）2是白色的，Fe（OH）3是红褐色的 C.FeO、Fe2O3都能与盐酸反应 D.FeCl3溶液、FeCl2溶液都能与NaOH溶液反应 解析：A　铁红是氧化铁，其与盐酸反应可得到FeCl3溶液，A错误；Fe（OH）2是白色的，Fe（OH）3是红褐色的，B正确；FeO、Fe2O3都是金属氧化物，金属氧化物一般都能与盐酸反应，C正确；FeCl3溶液、FeCl2溶液与NaOH溶液反应分别生成Fe（OH）3沉淀和Fe（OH）2沉淀，D正确。 8.（2025·西安一中期中）含铁物质的“价—类”二维图如图。下列叙述错误的是（　　） A.c在湿空气中能转化为d B.a和e的溶液能发生化合反应 C.b在空气中加热会生成黑色固体 D.分别在稀硫酸中加入a、b、c都会生成e 解析：D　a是Fe单质，b是FeO，c是Fe（OH）2，d是Fe（OH）3，e是Fe2（SO4）3；Fe、FeO、Fe（OH）2与稀硫酸反应都生成FeSO4，D错误。 9.将稀硫酸和铁粉按一定顺序依次加入到一定量的硫酸铜溶液中充分反应。实验过程中，加入物质的质量与烧杯中剩余固体的质量关系如图所示，下列说法错误的是（　　） A.先加入的是铁粉，后加入的是稀硫酸 B.b、d点对应的剩余固体种类不同 C.m＝6.4 D.向f点对应溶液中加入铁粉有气泡产生 解析：B　由题图可知，剩余固体质量先增大后减小，所以先加入的是铁粉，铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜（Oa段），固体的质量增大，硫酸铜反应完后，继续加入铁粉，增幅减小（ac段），后加入的是稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气（ce段），铁反应完后，铜与稀硫酸不反应，固体质量不再改变。b、d点对应的剩余固体均是铁和铜的混合物，B错误；m g为生成的铜的质量，则有 Fe＋CuSO4FeSO4＋Cu 56 64 5.6 g m g， 解得m＝6.4 g，C正确；f点时，稀硫酸过量，故向f点对应溶液中加入铁粉会有气泡产生，D正确。 10.纳米级Fe3O4可用于以太阳能为热源分解水，过程如图所示。下列说法正确的是（　　） A.过程Ⅰ中生成的FeO和O2的物质的量之比为3∶2 B.过程Ⅱ中H2O为还原剂 C.整个过程的总反应为2H2O2H2↑＋O2↑ D.常温下，铁与水反应可制备Fe3O4 解析：C　结合图示可知，过程Ⅰ反应方程式为2Fe3O46FeO＋O2↑，FeO和O2的物质的量之比为6∶1，A错误；过程Ⅱ为FeO与水反应生成H2和Fe3O4，氢元素化合价降低，水为氧化剂，B错误；根据题意和图示可知总反应为水分解生成H2和O2，2H2O2H2↑＋O2↑，C正确；常温下铁与水不反应，D错误。 11.常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”。 （1）写出该反应的化学方程式并用单线桥法标出电子转移的方向和数目。 （2）酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是先点燃酒精灯。 （3）如果要在A处玻璃管处点燃生成气体，则必须对该气体进行验纯，方法是用试管收集一试管气体，靠近火焰，如果发出轻微爆鸣声或是“噗”的声音，则证明是纯净的氢气。 （4）取反应后得到的黑色粉末放入一试管中，加入稀硫酸将固体完全溶解，发现溶液呈淡绿色。说明固体溶解后的溶液中铁的存在形式主要是Fe2＋（填离子符号），请说明溶液中存在该离子的原因：反应后得到的黑色粉末中含有四氧化三铁和铁粉，加入稀硫酸，生成硫酸铁和硫酸亚铁，反应剩余的铁粉将Fe3＋还原为Fe2＋，离子方程式为2Fe3＋＋Fe3Fe2＋。 解析：（1）铁与水蒸气在高温条件下反应的化学方程式为3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2，H的化合价从＋1价降低为0价，则4 mol水得到8 mol电子，故该反应电子转移的方向和数目为。（2）反应中生成氢气，氢气与空气混合遇热易爆炸，故应用水蒸气先排尽装置中的空气，故应先点燃酒精灯，再点燃酒精喷灯。（3）生成的气体为氢气，对氢气进行验纯的方法是用试管收集一试管气体，靠近火焰，如果发出轻微爆鸣声或是“噗”的声音，则证明是纯净的氢气。（4）淡绿色说明含有亚铁离子，具体原因见答案。 12.醋酸亚铬[（CH3COO）2Cr·H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，容易被氧气氧化。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。已知Cr3＋的溶液为绿色，Cr2＋溶液为亮蓝色，Zn2＋溶液为无色。实验装置如图所示，回答下列问题： （1）实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是去除水中溶解氧。 （2）将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置，打开K1、K2，关闭K3。 ①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为Zn＋2Cr3＋Zn2＋＋2Cr2＋。 ②同时c中有气体产生，该气体的作用是排除c中空气。 （3）打开K3，关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d，其原因是c中产生H2使压强大于大气压，d中析出砖红色沉淀。 （4）指出装置d可能存在的缺点敞开体系，可能使醋酸亚铬与空气接触。 解析：（1）由于醋酸亚铬易被氧化，所以需要尽可能避免与氧气接触，因此实验中所用蒸馏水均需煮沸后迅速冷却，目的是去除水中溶解氧。（2）①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，说明Cr3＋被锌还原为Cr2＋：Zn＋2Cr3＋Zn2＋＋2Cr2＋；②锌还能与盐酸反应生成氢气，由于装置中含有空气，能氧化Cr2＋，所以氢气的作用是排除c中空气。（3）打开K3，关闭K1和K2，由于锌继续与盐酸反应生成氢气，导致c中压强增大，c中亮蓝色溶液能流入d装置，与醋酸钠反应。（4）由于d装置是敞开体系，因此装置的缺点是可能使醋酸亚铬与空气接触被氧化而使产品不纯。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $