第12讲 铁及其氧化物和氢氧化物 课件-2026届高三化学一轮复习

第四章 金属及其化合物 第12讲——铁及其氧化物和氢氧化物 新人教版 高中化学 2027届 一轮复习 【2025·河南】X是自然界中一种常见矿物的主要成分，可以通过如图所示的四步反应转化为Q(略去部分参与反应的物质和反应条件)。已知X和Q的组成元素相同。 下列说法错误的是 A．Y常用作油漆、涂料等的红色颜料 B．溶液Z加热煮沸后颜色会发生变化 C．R→Q反应需要在强酸性条件下进行 D．Q可以通过单质间化合反应制备 真题引入 C 完成P71页 【必备知识·梳理】铁的单质，核对答案【3min】 【思考1】铁在周期表中的位置、基态原子电子排布式、原子结构示意图 知识梳理 第四周期第Ⅷ族 过渡元素，d区 [Ar]3d64s2 铁的体心立方晶胞图 知识梳理 【思考2】铁是否存在游离态？如果有，存在于哪里？ 化合态 游离态 铁在自然界中主要以+2价和+3价的形态存在与矿石中 铁还有+6价，如K2FeO4 赤铁矿、磁铁矿、黄铁矿 少量存在于陨石中 陨铁 Fe 价电子轨道表示式 前四周期唯一一种未成对电子数为4的元素 知识梳理 【思考3】为什么铁块是银白色固体？铁粉是黑色 纯铁抗蚀能力较强，能被磁铁吸引和磁化 巩固提升 A.Fe位于元素周期表中第四周期ⅧB族 B.Fe的原子结构示意图为： C.生活中的“增铁酱油”中的铁指的是铁元素 。 D.纯铁熔点比生铁的低，纯铁比生铁易生锈 E.与同浓度的盐酸反应，生铁速度快 F.铁制容器可贮存冷的浓HNO3与浓H2SO4 是因为铁和冷的浓HNO3与浓H2SO4 不反应。 G. Fe是一种常见的金属具有多种变价。 BCEG 【练习1】下列有关铁的说法正确的是 重难点突破 铁的化学性质： 【思考4】能否通过单质直接化合得Fe3O4、FeCl2、FeS？ 【提醒】FeCl2不能用单质直接化合得到 2Fe+3Cl2 2FeCl3 △ 【思考5】不纯的铁在潮湿的空气中发生什么变化？写出正负极电极反应式？ 吸氧腐蚀 而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4 负极（Fe）： Fe-2e- = Fe2+ 正极（C）：2H2O+O2+4e- = 4OH- 总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 · nH2O 【提醒】 铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是 重难点突破 铁的化学性质： 常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应： 【思考6】证明生成的气体是氢气？ 【思考7】证明生成的固体物质是Fe3O4？ 再思考：能否直接用反应后的固体用硫酸溶解，检验Fe(Ⅲ)？ 重难点突破 铁的化学性质： 【思考8】请列举铁与硝酸反应的各种情况，写出相关的离子方程式。 (2)加热时，铁可溶于浓硝酸中： (3)铁与稀硝酸反应： ①少量铁：Fe＋NO3－＋4H＋=Fe3＋＋NO↑＋2H2O ②过量铁：3Fe＋2NO3－＋8H＋=3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O (1)常温下，铁在冷的浓硝酸中钝化。 ① ② ② ① ① ② 1 4 3 8 Fe＋3NO3－＋6H＋ = Fe3＋＋3NO2↑＋3H2O △ 重难点突破 铁的化学性质： 【举一反三】铁与浓硫酸又会如何反应？ (1)常温下，铁在冷的浓硫酸中钝化。 (2)加热时，铁可溶于浓硫酸中： 2Fe + 6H2SO4(浓)== Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ +6H2O △ 【提醒】与非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸等) 【归纳小结】铁能与哪些盐溶液反应？ CuSO4溶液、FeCl3溶液、NaHSO4溶液 Fe+Cu2+=Fe2++Cu Fe+2Fe3+=3Fe2+ 除去Fe2＋盐溶液中Fe3＋ 印刷电路板 重难点突破 【思考9】请写出冶炼铁的化学方程式。 ①Fe2O3＋3CO 2Fe+3CO2 Fe2O3＋2Al 2Fe+Al2O3 工业冶炼铁——高炉炼生铁 铝热反应：生成铁水用于焊接铁轨 真题感悟 完成P71页 【必备知识】铁的氧化物，核对答案【3min】 【2025·北京】我国科研人员在研究嫦娥五号返回器带回的月壤时，发现月壤钛铁矿(FeTiO3)存在亚纳米孔道，吸附并储存了大量来自太阳风的氢原子。加热月壤钛铁矿可生成单质铁和大量水蒸气，水蒸气冷却为液态水储存起来以供使用。下列说法不正确的是( ) A．月壤钛铁矿中存在活泼氢 B．将地球上开采的钛铁矿直接加热也一定生成单质铁和水蒸气 C．月壤钛铁矿加热生成水蒸气的过程中发生了氧化还原反应 D．将获得的水蒸气冷却为液态水的过程会放出热量 B 重难点突破 【思考10】铁的氧化物区别及联系? 三种氧化物 黑色粉末 红棕色粉末 有磁性的黑色晶体 空气中受热 FeO Fe2O3 Fe3O4 主要作用：冶炼铁、制作红砖、油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料等 主要作用：多功能磁性材料、颜料、医学成像、催化剂和环境治理等领域 重难点突破 碱性氧化物： 与酸反应只生成相同价态盐和水的氧化物 Fe3O4可以改写成：Fe（FeO2）或FeO•Fe2O3 Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O（非氧化性强酸） 【思考11】写出Fe3O4与稀硝酸、氢碘酸的离子反应方程式？ 3Fe3O4 + 28H+ + NO3- = 9Fe3+ + NO↑+ 14H2O Fe3O4 + 8H+ + 2I- = 3Fe2+ + I2 + 4H2O 【提醒】共性：氧化性 高温下，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，最终生成铁 巩固提升 【练习1】硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示： 回答下列问题： （1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式 。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度浓度外，还可采取的措施有 （写出两条）。 （2）利用 的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是 （写化学式）。 减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度 Fe3O4 SiO2和CaSO4 【练习2】某铁的氧化物(FexOy)1.88g溶于足量盐酸，向所得溶液中通入标准状况下168mL Cl2，恰好将Fe2+完全氧化。该铁的氧化物的化学式为 A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe5O6 D 方法一：FeO为0.015mol，则质量为1.08g。所以Fe2O3的质量为0.8g，”FeO”与”Fe2O3”物质的量之比为3:1，该铁的氧化物的化学式为3FeO·Fe2O3。 方法二：依据电荷守恒计算。 巩固提升 完成P73页 【必备知识·梳理】，核对答案【3min】 重难点突破 【思考】列表对比Fe(OH)2和Fe(OH)3 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 色固体 色固体 与盐酸 _____________________________ _____________________________ 受热分解 - 制法 可溶性亚铁盐与碱溶液反应： ___________________________ 可溶性铁盐与碱溶液反应： __________________________ 二者的 关系 在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是 ，最后变成 ，化学方程式为 白 红褐 Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓ Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓ Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O 白色絮状沉淀迅速变成灰绿色 红褐色 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3 巩固提升 【例题1】下列物质不能通过化合反应制备的是 ①FeCl3 ②FeCl2 ③Fe3O4 ④Fe(OH)2 ⑤Fe(OH)3 ⑥H2SiO3 A. ② B. ④ ⑥ C. ⑤ D. ⑤ ⑥ B 【例题2】用下面三种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。 方法一：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。 （1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入 。 （2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法。 （3）生成白色Fe(OH)2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: 稀H2SO4 和铁屑 煮沸 避免生成的 Fe(OH)2沉淀接触O2 巩固提升 方法二：在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4 等试剂制备。 （1）在试管Ⅰ里加入的试剂是： （2）在试管Ⅱ里加入的试剂是： 。 （3）为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是: （4）这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是： 稀 H2SO4 和铁屑 NaOH溶液 检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹 试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入。 巩固提升 方法三：利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀．如下图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁． ①a电极的材料应为 ，电极反应式为 ． ②电解液c可以是 (填编号)． A．纯水 B．NaCl溶液 C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液 ③d为苯，其作用是： 在加入苯之前对电解液c应作何简单处理？ ④若c用Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为： Fe Fe－2e－ = Fe2＋ BC 白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色 隔绝空气防止氢氧化亚铁被氧化 煮沸 巩固提升 【例题3】下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是 ①②③⑤ √ √ √ √ × 反思：Fe(OH)2制备的成功关键是什么？ 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。 真题感悟 P73页链高考(2019·浙江4月选考卷)某同学设计如图所示装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。 请回答下列问题: (1)仪器1的名称: 。 装置5的作用: 。 (2)实验开始时,关闭K2,打开K1 反应一段时间后,再打开K2,关闭K1, 发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进,使溶液能进入4中: (3)装置改进后,将3中反应后溶液压入4中,在4中析出灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因: 。 滴液漏斗(分液漏斗) 液封,防止空气进入装置4 在装置2、3之间添加控制开关 装置4内的空气没有排尽 【例题4】(2025·山东泰安期中)向盛有2 mL 0.1 mol·L-1 FeSO4溶液的试管中逐滴滴加0.1 mol·L-1 NaOH溶液，出现白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。为探究灰绿色物质的成分，做如下实验，下列说法错误的是(　 　) 实验一 白色的Fe(OH)2固体露置在空气中，颜色由白色变为红褐色的过程中，没有灰绿色物质出现 实验二 向2 mL 0.1 mol·L-1 FeSO4溶液中逐滴滴加0.01 mol·L-1 NaOH溶液，出现灰绿色物质且颜色加深 巩固提升 A．试管中发生的反应：Fe2+＋2OH－===Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 B．灰绿色物质是Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3时生成的 C．溶液中生成Fe(OH)2越少颜色越深 D．灰绿色物质可能是Fe(OH)2水合物 实验一 白色的Fe(OH)2固体露置在空气中，颜色由白色变为红褐色的过程中，没有灰绿色物质出现 实验二 向2 mL 0.1 mol·L-1 FeSO4溶液中逐滴滴加0.01 mol·L-1 NaOH溶液，出现灰绿色物质且颜色加深 为探究灰绿色物质的成分，做如下实验，下列说法错误的是(　 　) 巩固提升 B $