第4章 第13讲 铁及其化合物(教师用书Word)-【高考领航】2027年高考化学大一轮复习学案（创新版）

该高中化学高考复习讲义聚焦铁及其化合物核心考点，涵盖铁单质、氧化物、氢氧化物性质及应用，铁盐与亚铁盐转化及检验，按“物质性质-反应规律-实验制备-离子检验”逻辑架构知识体系。通过考点梳理（表格对比、化学方程式归纳）、方法指导（如Fe²⁺/Fe³⁺检验策略）、真题训练（2024新课标卷等高考题）等环节，帮助学生突破难点，体现复习系统性与针对性。 资料突出科学探究与科学思维培养，如Fe(OH)₂制备设计有机覆盖层、还原性气体保护等实验方案，引导学生分析实验条件控制。整合近年高考真题与分层练习（判断正误、实验探究题），强化知识迁移能力，助力学生高效掌握铁元素转化规律，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

第13讲　铁及其化合物 [目标导航·明方向] 1．了解铁及其氧化物的主要性质以及在生产生活中的应用。　2.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质及Fe(OH)2的制备方法。　3.认识铁盐、亚铁盐的性质，掌握Fe2+和Fe3+的检验方法。 考点一　铁及其氧化物、氢氧化物 1．铁的单质 (1)铁的原子结构 Fe的价层电子排布式为3d64s2，位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族，其原子结构示意图：。 (2)物理性质 铁是银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁体吸引。 (3)化学性质 铁的性质活泼，有较强的还原性，主要被氧化为＋2价和＋3价，但纯铁有很强的抗腐蚀能力。 [提醒]　铁与稀HNO3反应，HNO3过量时生成Fe(NO3)3，铁过量时生成Fe(NO3)2。 2．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 铁元素 的价态 ＋2价 ＋3价 ＋2价、＋3价　 氧化物 类型 碱性氧化物 碱性氧化物 复杂氧化物 用途 用于瓷器制作 用作红色颜料 用作磁性材料　 (2)化学性质 稳定性 FeO不稳定，在空气中受热能迅速被氧化成 Fe3O4。 和非氧化性酸反应(如稀硫酸) FeO＋2H＋===Fe2+＋H2O； Fe2O3＋6H＋===2Fe3+＋3H2O 和氧化性酸反应(如稀硝酸) FeO与稀硝酸反应： 3FeO＋10H＋＋===3Fe3+＋NO↑＋5H2O 和还原性酸反应(如氢碘酸) Fe2O3与氢碘酸反应： Fe2O3＋6H＋＋2I－===2Fe2+_＋I2_＋_3H2O [提醒]　高炉炼铁生成铁的反应为Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 3．铁的氢氧化物 (1)Fe(OH)2和Fe(OH)3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 制法 可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe2+＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe3+＋3OH－===Fe(OH)3↓ 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，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (2)Fe(OH)2的制备 ①制备原理：Fe2+＋2OH－===Fe(OH)2↓。 ②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。 ③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) 判|断|正|误　正确的划“√”，错误的划“×”。 (1)Fe分别与Cl2和盐酸反应所得氯化物相同(　　) (2)常温下可用铁制容器储存、运输浓硝酸和浓硫酸(　　) (3)铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4(　　) (4)FeO与稀硝酸反应的化学方程式为FeO＋2HNO3===Fe(NO3)2＋H2O(　　) (5)Fe(OH)3与氢碘酸反应生成FeI3(　　) (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)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)× 一、铁及其氧化物的性质与应用 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速率，纯铁比生铁的快 解析：A　铁是26号元素，属于第Ⅷ族元素，为过渡元素，故A正确；常温下，铁和浓硫酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，但并不是铁和浓硫酸不反应，故B错误；亚铁离子既有还原性，又有氧化性，故C错误；纯铁和稀盐酸不能构成原电池，生铁中铁、碳、盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，故D错误。 2．(2024·新课标卷，9)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 解析：B　铁与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和H2，A项正确；铁与水蒸气反应需在高温下进行，将酒精灯移至湿棉花下方，铁粉处不能产生高温，B项错误；反应生成的氢气可吹出肥皂泡，用火柴点燃肥皂泡，可听到尖锐的爆鸣声，C项正确；由于反应需在高温条件下进行，故需使用耐高温的硬质玻璃试管盛装还原铁粉，D项正确。 3．(2025·江苏泰州一模)Fe3O4可表示为Fe(Ⅱ)Fe(Ⅲ)[Fe(Ⅲ)O4]，下列说法正确的是(　　) A．Fe在常温下锈蚀或在纯氧中燃烧，均生成Fe2O3 B．加热条件下，Fe与浓硝酸反应能生成致密的氧化物保护膜 C．氧化亚铁晶体中<1，是因为其晶体中混有零价Fe D．铁元素的两种离子与O2-的结合能力：Fe3+>Fe2+ 解析：D　Fe在纯氧中燃烧生成Fe3O4，A错误；常温下，Fe与浓硝酸反应能生成致密的氧化物保护膜，加热条件下铁与浓硝酸发生氧化还原反应，B错误；氧化亚铁晶体中n(Fe)∶n(O)＝1∶1，若<1，说明有多余的O存在，O越多Fe的化合价越高，故氧化亚铁晶体中不可能存在0价铁，C错误；由题意可知，四氧化三铁中铁离子与氧离子结合形成酸根离子，故铁离子结合氧离子的能力更强，D正确。 二、实验探究氢氧化亚铁的制备 4．由于Fe(OH)2易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。 (1)下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。 (2)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________。 (3)除去蒸馏水中溶解的O2常采用____________的方法。 解析：(1)因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生反应：＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排出装置中的氧气或空气。①②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2+，与电解NaCl溶液产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；④由于带入空气中的氧气，能迅速将氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。(2)稀硫酸抑制Fe2+水解。 答案：(1)①②③　(2)稀硫酸　(3)加热煮沸 5．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________________。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。请为装置做一处改进，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：___________________________。 解析：该装置制备Fe(OH)2白色沉淀的思路是在排净空气的气氛中，先使铁屑和稀硫酸反应得到FeSO4，再利用气体产生气压把FeSO4溶液压至装置4中与NaOH反应，得到，注意所需试剂也需要加热除掉溶解氧。(1)仪器1是分液漏斗；该反应需要置于无氧环境，注意这里跟防倒吸无关，装置5的作用是液封，防止空气进入装置4。(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。操作失败的原因是仪器3中产生的H2从左侧导管逸出，没有足够的压强，所以不能将FeSO4溶液压入4中，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中空气没有完全排净，Fe(OH)2被空气氧化。 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内的空气没有排净 考点二　铁盐、亚铁盐的性质及检验 1．亚铁盐的性质 (1)氧化性和还原性 亚铁盐溶液呈浅绿色，Fe2+既有氧化性，又有还原性，以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、(H＋)等均表现还原性。 (2)易水解 亚铁盐水解使溶液呈酸性。配制保存硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2+的水解，加少量铁屑防止Fe2+被氧化。 2．铁盐的性质 (1)氧化性：铁盐溶液呈棕黄色，Fe3+遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现氧化性。 (2)易水解：Fe3+极易水解，工业上常用调节pH的方法除去溶液中的铁离子。配制氯化铁溶液时，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度。 (3)常见铁盐 ①绿矾(FeSO4·7H2O)：一种重要的还原剂，可用作补血剂及植物的补铁剂。 ②铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O]：无色晶体，易溶于水，常用作化学分析试剂、药物和织物媒染剂。 ③赤血盐{K3[Fe(CN)6]}：红色晶体，能溶于水，常用于检验Fe2+，生成蓝色沉淀。 ④高铁酸钾(K2FeO4)：暗紫色晶体，具有强氧化性，可用作水体的杀菌、消毒剂或高容量电池材料。 3．Fe2+、Fe3+的检验 (1)Fe2+检验的常用方法 (2)Fe3+检验的常用方法 (3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe2+、Fe3+的检验方法 判|断|正|误　正确的划“√”，错误的划“×”。 (1)中性溶液中可能大量存在Fe3+、Cl－、K＋、(　　) (2)Fe3+有氧化性，所以FeCl3溶液可用于回收旧电路板中的铜(　　) (3)向某溶液中，滴加氯水，再滴加KSCN溶液，溶液显红色，该溶液中一定含Fe2+(　　) (4)Fe2(SO4)3和KI溶液反应的离子方程式：2Fe3+＋2I－===2Fe2+＋I2(　　) (5)用酸性高锰酸钾溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2(　　) (6)检验Fe(NO3)2晶体是否氧化变质的方法是将 Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　 一、铁盐、亚铁盐的性质 1．FeSO4和Fe2(SO4)3在工业生产中有广泛应用。下列离子方程式正确且符合题意的是(　　) A．硫酸铁溶液用于腐蚀铜质电路板：Fe3+＋Cu===Fe2+＋Cu2+ B．将FeSO4溶液与氨水－NH4HCO3混合溶液反应，生成FeCO3沉淀：Fe2+＋＋NH3·H2O===FeCO3↓＋＋H2O C．在硫酸铁溶液中滴加Ba(OH)2溶液，产生红褐色沉淀：Fe3+＋＋ 3OH－＋Ba2+===BaSO4↓＋Fe(OH)3↓ D．在NaClO溶液中滴加少量FeSO4溶液：ClO－＋Fe2+＋H2O===Cl－＋Fe3+＋2OH－ 解析：B　硫酸铁溶液能和铜单质反应生成硫酸亚铁和硫酸铜，可用于制作印刷电路板：2Fe3+ ＋Cu===2Fe2+＋Cu2+，A错误；FeSO4溶液与氨水－NH4HCO3混合溶液反应，生成FeCO3沉淀和铵根离子，离子方程式正确，B正确；硫酸铁溶液中滴加Ba(OH)2溶液，氢氧化钡完全反应产生红褐色氢氧化铁沉淀、硫酸钡白色沉淀：2Fe3+＋＋6OH－＋3Ba2+===3BaSO4↓＋2Fe(OH)3↓，C错误；次氯酸根具有氧化性，在NaClO溶液中滴加少量FeSO4溶液，亚铁离子被氧化为铁离子生成氢氧化铁沉淀：ClO－＋2Fe2+＋H2O＋4OH－===Cl－＋2Fe(OH)3↓，D错误。 2．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入铁粉与铜粉的混合物。 (1)若金属无剩余，则溶液中一定存在的金属阳离子有____________，可能存在的有________。 (2)若剩余固体中有铁和铜，则溶液中一定存在的金属阳离子有________，一定不存在________________。 (3)若剩余固体中只有铜，则溶液中一定存在的金属阳离子有______，可能存在的有________，一定不存在________。 答案：(1)Fe2+、Cu2+　Fe3+　(2)Fe2+　Cu2+、Fe3+　(3)Fe2+　Cu2+　Fe3+ 二、Fe2+、Fe3+的检验 3．乳酸亚铁即[CH3CH(OH)COO]2Fe是一种食品铁强化剂。某同学为检验其水溶液中有Fe2+，设计了如下方案。其中方案合理且现象叙述正确的是(　　) A．向乳酸亚铁溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出现蓝色沉淀 B．向乳酸亚铁溶液中滴加NaOH溶液，立即出现红褐色沉淀 C．向乳酸亚铁溶液中滴加酸性KMnO4溶液，振荡后紫色褪去 D．向乳酸亚铁溶液中依次滴加氯水、KSCN溶液，溶液变红 解析：A　K＋＋Fe2+＋[Fe(CN)6]3-===KFe[Fe(CN)6]↓，KFe[Fe(CN)6]是蓝色不溶于水的物质，能检验出溶液中有Fe2+，A正确；向乳酸亚铁溶液中滴加NaOH溶液，先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，B错误；CH3CH(OH)COO－中含有羟基，可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，C错误；向乳酸亚铁溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象，再滴加氯水，溶液变红，证明乳酸亚铁溶液中有Fe2+，如果向乳酸亚铁溶液中依次滴加氯水、KSCN溶液，溶液变红，则不能证明溶液中有Fe2+，D错误。 4．选择合适试剂完成甲、乙两组实验： 甲组：检验含Fe3+(不含Cl－)的溶液中是否含有Fe2+； 乙组：检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。 下列试剂及加入试剂的顺序能达到实验目的的是(　　) 选项 甲组 乙组 A 新制氯水、KSCN溶液 NaOH溶液 B 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液 C KOH溶液 氯水 D 稀氯水 酸性KMnO4溶液 解析：B　由于Fe2+能使酸性KMnO4溶液褪色，即检验含Fe3+(不含Cl－)的溶液中是否含Fe2+，可选用酸性KMnO4溶液；KSCN溶液遇Fe3+变成红色，即检验含Fe2+的溶液中是否含Fe3+，可选用KSCN溶液。 [题后归纳]　 (1)使用KSCN溶液、新制氯水检验Fe2+时，新制氯水不能过量，因Cl2会氧化SCN－； (2)使用酸性KMnO4溶液检验Fe2+时，不能含有Cl－等还原性离子，因Cl－也会还原酸性。 1．(2025·北京卷，1)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 解析：B　由题意可得，月壤钛铁矿吸附并储存了大量来自太阳风的氢原子，A正确；地球上的钛铁矿不一定吸附氢原子，直接加热钛铁矿不一定能生成单质铁和水蒸气，B错误；月壤钛铁矿加热生成单质铁和水蒸气的过程中铁元素化合价降低，发生了氧化还原反应，C正确；H2O由气态变为液态，释放能量，D正确。 2．(2023·浙江6月选考，3)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 解析：A　氯化铁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。 3．(2023·浙江1月选考，16)探究铁及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是(　　) 实验方案 现象 结论 A 往FeCl2溶液中加入Zn片 短时间内无明显现象 Fe2+的氧化能力比Zn2+弱 B 往Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液，再加入少量K2SO4固体 溶液先变成血红色后无明显变化 Fe3+与SCN－的反应不可逆 C 将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，滴加KSCN溶液 溶液呈浅绿色 食品脱氧剂样品中没有＋3价铁 D 向沸水中逐滴加5～6滴饱和FeCl3溶液，持续煮沸 溶液先变成红褐色再析出沉淀 Fe3+先水解得Fe(OH)3再聚集成Fe(OH)3沉淀 解析：D　往FeCl2溶液中加入Zn片，发生反应Fe2+＋Zn===Fe＋Zn2+，Fe2+的氧化能力比Zn2+的强，A项错误；往Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液，发生反应Fe3+＋3SCN－⥫⥬Fe(SCN)3，溶液变血红色，再加入少量K2SO4固体，对平衡无影响，故不能说明Fe3+与SCN－的反应不可逆，B项错误；若食品脱氧剂样品中有＋3价铁，铁粉与＋3价铁发生反应Fe＋2Fe3+===3Fe2+，滴加KSCN溶液，溶液呈浅绿色，C项错误；向沸水中逐滴加5～6滴饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，得到胶体，持续煮沸，Fe(OH)3胶体发生聚沉，析出红褐色沉淀，D项正确。 4．(2023·江苏卷，11)室温下，探究0.1 mol·L-1FeSO4溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的的是(　　) 选项 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含有Fe3+ 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液颜色变化 B Fe2+是否有还原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色变化 C Fe2+是否水解 向2 mL FeSO4溶液中滴加2～3滴酚酞试液，观察溶液颜色变化 D Fe2+能否催化H2O2分解 向2 mL 5%H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液，观察气泡产生情况 解析：B　A．检验溶液中是否含有Fe3+应直接向待测液中滴加KSCN溶液，向待测液中滴加氯水会将Fe2+氧化为Fe3+干扰实验，A错误；B．向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液，若观察到溶液紫色褪去，说明Fe2+有还原性，B正确；C．Fe2+发生水解反应Fe2+＋2H2O⥫⥬2H＋＋Fe(OH)2使溶液显酸性，应向2 mL FeSO4溶液中滴加2～3滴石蕊试液，观察溶液颜色变化，C错误；D．向2 mL 5%H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液，若产生气泡有可能是Fe3+的催化作用，D错误。 故选B。 学科网（北京）股份有限公司 $