第11讲 铁及其氧化物和氢氧化物(Word教案)-【金版新学案】2027年高考化学高三总复习大一轮复习讲义（新高考·双选）

该高中化学高考复习讲义围绕铁及其氧化物和氢氧化物核心考点，依据课程标准要求系统整合铁单质的性质与冶炼，铁的氧化物、氢氧化物的性质及制备，构建铁元素价态转化的知识网络。通过考点梳理、微思考辨析、典例精讲和真题训练，帮助学生突破重点难点，体现复习的系统性和针对性。 讲义突出科学思维与科学探究，如通过守恒法分析铁氧化物组成培养证据推理能力，设计Fe(OH)₂制备的无氧环境实验提升实践能力。设置分层练习和高考真题对接，助力学生高效掌握考点，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

第11讲　铁及其氧化物和氢氧化物 [课程标准]　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四周期第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，价层电子排布式：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。 按要求完成方程式或实验现象 (1)Fe与非金属单质的反应 氧气 4Fe＋3O2＋2xH2O2(Fe2O3·xH2O)(现象：在潮湿的空气中生锈，生成红棕色固体)；3Fe＋2O2Fe3O4(现象：剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体) 氯气 方程式：2Fe＋3Cl22FeCl3(现象：产生棕褐色烟)，不论Fe是否过量，产物都是FeCl3 碘 Fe＋I2FeI2 硫 Fe＋SFeS(现象：生成黑色固体) (2)与H2O(g)反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 (3)与酸反应 与非氧化性 强酸反应 Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑ 与稀硝酸反应 HNO3过量 Fe＋4H＋＋NFe3＋＋NO↑＋2H2O HNO3少量 3Fe＋8H＋＋2N3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O 与浓硫酸、浓硝酸反应 常温下发生钝化，加热时分别有SO2、NO2生成 (4)与盐(Cu2＋、Fe3＋)反应：Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋3Fe2＋。 【微思考】　(1)下列说法错误的是　　　　(填序号)。 ①Fe与足量硫粉混合加热制取Fe2S3 ②Fe分别与Cl2和盐酸反应所得氯化物相同 ③常温下可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸，理由是Fe与这两种酸不反应 ④铁表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化 ⑤1 mol Fe与水蒸气高温下反应转移 mol e－ (2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是　　　　，而铁在纯氧中燃烧的产物是　　　　。 (3)铁与卤素单质Cl2、Br2、I2反应，产物中铁的化合价是否相同？并说明原因？ 提示：(1)①②③④ (2)Fe2O3　Fe3O4 (3)不相同，因为氧化性：Cl2＞Br2＞Fe3＋＞I2，所以铁与Cl2、Br2反应产物为Fe3＋，而铁与I2反应产物为Fe2＋ 4.铁的冶炼 (1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。 (2)设备：高炉。 (3)按要求完成铁的冶炼的方程式： ①还原剂的生成： C＋O2CO2，CO2＋C2CO； ②铁的生成：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 1.(2025·黑龙江哈尔滨第三中学高三期中)下列关于铁的说法正确的是(　　) A.铁在空气中点燃剧烈反应，火星四射 B.铁在硫蒸气中燃烧生成黑色的硫化铁 C.已知Fe和CuSO4溶液反应，推测Fe与AgNO3溶液也能反应 D.铁与过量的盐酸反应的离子方程式： 2Fe＋6H＋2Fe3＋＋3H2↑ 答案：C 解析：铁在空气中不能燃烧，A错误；铁在硫蒸气中燃烧生成黑色的硫化亚铁，B错误；在金属活动顺序表中，Ag排在Cu的后面，可推测Fe与AgNO3溶液也能反应置换出银，C正确；铁与盐酸反应的离子方程式为Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑，反应产物与量的多少无关，D错误。 2.(2025·辽宁鞍山一中一模)某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水蒸气反应”的实验，并检验产物的性质，下列说法正确的是(　　) A.实验时，应先点燃B处的酒精喷灯，再点燃A处的酒精灯 B.B中发生反应的化学方程式为2Fe＋3H2O(g)Fe2O3＋3H2 C.B中生成1 mol H2时，E处有1 mol CuO被还原 D.碱石灰的作用是吸收水蒸气 答案：D 解析：实验时，应先点燃A处的酒精灯，再点燃B处的酒精喷灯，防止铁被氧气氧化，故A错误；B中发生反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，故B错误；B中生成1 mol H2时，由于H2要先排出装置内空气，再与CuO反应，因此E处被还原的CuO物质的量小于1 mol，故C错误；碱石灰的作用是吸收水蒸气，干燥H2，故D正确。 3.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完全被还原需要消耗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＋)，设 Fe3＋转化了x mol，则n(Fe2＋)＝1.5x mol，即0.75－x＝1.5x，x＝0.3，此时n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)＝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。 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。 【微思考1】　Fe3O4是具有磁性的黑色晶体，又称磁性氧化铁，常用作颜料和抛光剂，也可用于制造录音磁带和电讯器材。 ①Fe3O4与稀盐酸反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。 ②Fe3O4可溶于稀硝酸，反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。 ③氢碘酸(HI)是一种还原性强酸，试写出Fe3O4与氢碘酸反应的离子方程式：　　　　 　　　　　　　。 提示：①Fe3O4＋8H＋2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O ②3Fe3O4＋N＋28H＋9Fe3＋＋NO↑＋14H2O ③Fe3O4＋2I－＋8H＋3Fe2＋＋I2＋4H2O 2.铁的氢氧化物 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 【微思考2】　(1)在空气中，已知：Fe(OH)3分解产物是Fe2O3，则Fe(OH)2在空气中加热，分解产物是否为FeO？原因是　　　　　　　　　　　　　。 (2)在稀硫酸溶液中加入适量铁粉，反应完全后再加入适量氢氧化钠溶液，放置一段时间，整个过程中可能观察到的颜色变化是　　　　　　　　　　　　　。 (3)写出一种生成Fe(OH)3的化合反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　。 (4)写出强酸HI与弱碱Fe(OH)3反应的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　。 (5)写出稀的强酸HNO3与弱碱Fe(OH)2反应的离子方程式：　　　　　　　　　　。 提示：(1)否，Fe(OH)2易被空气中氧气氧化 (2)溶液：无色→浅绿色，生成沉淀：白色→灰绿色→红褐色 (3)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3 (4)6H＋＋2I－＋2Fe(OH)32Fe2＋＋I2＋6H2O (5)10H＋＋N＋3Fe(OH)23Fe3＋＋NO↑＋8H2O 3.Fe(OH)2和Fe(OH)3的制备 实验室制备氢氧化铁和氢氧化亚铁如下图所示： (1)图甲实验中观察到的现象是有红褐色沉淀生成，反应的离子方程式是Fe3＋＋3OH－Fe(OH)3↓。 (2)图乙实验中先观察到有白色沉淀生成，离子方程式：Fe2＋＋2OH－Fe(OH)2↓；生成物在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。 (3)实验室中制备Fe(OH)2的条件：新制的亚铁盐，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。 【微思考3】　下列各图中能用于制备Fe(OH)2且能较长时间观察到白色沉淀的装置是　　　　(填序号)。 提示：①②③⑤ Fe(OH)2制备的常用方法 有机层覆盖法 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 电解法 用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油) 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的试管中加入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：实验②中生成白色沉淀不属于氧化还原反应，共涉及3个氧化还原反应，A错误；I－可以把Fe3＋还原成Fe2＋，说明I－还原性大于Fe2＋，B错误；白色沉淀Fe(OH)2还原性强，被空气氧化为Fe(OH)3，不能判断溶解度的大小，C错误；实验③中溶液颜色变蓝，说明I－被氧化为I2，D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，它可以看作是由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 5.一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示，下列说法错误的是(　　) A.配制FeSO4溶液时需加入硫酸 B.实验时先注入稀硫酸，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液 C.装置N的作用是液封，并判断装置M中的空气是否排尽 D.用铁粉代替Na2CO3粉末，也能排尽空气 答案：D 解析：实验时先注入稀硫酸，碳酸钠和硫酸反应放出二氧化碳，等烧杯内紫色石蕊溶液变红，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液生成氢氧化亚铁。FeSO4易水解，为防止FeSO4水解，配制FeSO4溶液时需加入硫酸，故A正确；实验时先注入稀硫酸，等二氧化碳排尽锥形瓶内的空气后再注入NaOH溶液和FeSO4溶液生成氢氧化亚铁，故B正确；烧杯内紫色石蕊溶液变红，说明锥形瓶内空气完全排出，同时装置N可以防止空气进入锥形瓶，故C正确；氢气的密度比空气小，用铁粉代替Na2CO3粉末，不能排尽空气，故D错误。 6.(2025·吉林四平实验中学高三期中)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。 请回答： (1)仪器1的名称是　　　　　　。装置5的作用是　　　　　　　　　　　　　　。 (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，发现装置3中溶液不能进入装置4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入装置4中：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)装置改进后，将装置3中反应后溶液压入装置4中，在装置4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因：　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)分液漏斗　液封，防止空气进入装置4　(2)在装置2、3之间添加控制开关　(3)装置4内的空气没有排尽 解析：(1)该反应需要置于无氧环境，注意这里跟防倒吸无关，可知装置5的作用是液封，防止空气进入装置4。(2)如此操作，不行的原因在于装置3产生的H2从左侧导管逸出，没有足够的压强将FeSO4溶液压出，因而在装置2、3之间添加控制开关即可。(3)灰绿色沉淀产生的原因是装置4中空气没有完全排尽，Fe(OH)2被空气氧化。 1.正误判断 (1)(2025·重庆卷)科普试验铜板刻蚀，是因为氯化铁溶液和浓硫酸均可在常温下刻蚀铜板(　　) (2)(2024·浙江6月选考)FeO有还原性，能被氧化成Fe3O4(　　) (3)(2024·山东卷)铁粉可用作食品脱氧剂(　　) (4)(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(　　) (5)(2023·新课标卷)古壁画颜料中所用的铁红，其成分为Fe2O3(　　) (6)(2023·浙江1月选考)Fe2O3呈红色，所以可用作颜料(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√　(6)√ 2.(2024·新课标卷)实验室中利用下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 答案：B 解析：铁和水蒸气在高温下发生反应生成Fe3O4和H2，该反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，A正确；酒精灯放在铁粉下方加热可以产生高温，且不影响水的蒸发，若移至湿棉花下方则铁粉处难以产生高温，则实验效果不好，B错误；用火柴点燃肥皂泡，若产生尖锐的爆鸣声，则可说明生成的气体为氢气，C正确；由于该实验中的反应要在高温下发生，因此要使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉，D正确。 3.(2023·浙江6月选考)氯化铁是一种重要的盐，下列说法不正确的是(　　) A.氯化铁属于弱电解质 B.氯化铁溶液可腐蚀覆铜板 C.氯化铁可由铁与氯气反应制得 D.氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体 答案：A 解析：氯化铁在水溶液中能完全电离出铁离子和氯离子，属于强电解质，A错误；氯化铁溶液与铜反应生成氯化铜和氯化亚铁，可用来蚀刻铜板，B正确；氯气具有强氧化性，氯气与铁单质加热生成氯化铁，C正确；向沸水中滴加饱和氯化铁溶液，继续加热呈红褐色，铁离子发生水解反应可得到氢氧化铁胶体，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $