2027届高考化学大一轮复习探究导学案-第11讲　铁及其氧化物、氢氧化物

该高中化学高考复习学案系统梳理了铁及其氧化物、氢氧化物核心考点，按铁单质（原子结构、性质、冶炼）、氧化物（FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄性质用途）、氢氧化物（Fe(OH)₂、Fe(OH)₃性质制备）分任务构建知识网络，通过教材填空、微探究问题和实验任务驱动，引导学生自主梳理价态变化规律及物质性质与结构用途的关系。 亮点在于自主诊断与科学探究设计，如微探究分析铁与卤素反应价态差异培养科学思维，Fe(OH)₂制备多种装置实验提升科学探究与实践能力，真题体验题帮助学生自主检测薄弱点。每个任务配拓展习题和反思问题，助力学生构建个性化知识体系，教师可通过学情精准指导，实现因材施教。

第11讲　铁及其氧化物、氢氧化物 目标任务 1.掌握铁的主要性质及应用。 2．知道不同价态的铁的氧化物的主要性质和用途。 3．掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质及Fe(OH)2的制备方法。 任务一　铁的单质 高考必备 · 链接教材 1.铁的原子结构 　　　　铁位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族。 Fe的价层电子排布式为______，是应用最广泛的过渡金属元素，其原子结构示意图： _________________________________________。 2．铁的性质 (1)物理性质 具有银白色金属光泽，熔点较高，能导电，有导热性和延展性，能被________吸引。 (2)化学性质 ①与非金属的反应 Fe与Cl2：。 　　　　　　　与铁用量无关，只能生成FeCl3。 Fe与S： ________________________________________________________________________。 Fe与I2： ________________________________________________________________________。 ②与水蒸气的反应： ________________________________________________________________________。 ③与酸反应 Fe与H＋：Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑。 常温下，Fe遇浓HNO3、浓H2SO4发生钝化，加热时可将铁氧化为________价铁盐。 ④与某些盐溶液的反应 与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu。 与FeCl3溶液反应的离子方程式： ___________________________________________________________________________。 (3)生铁的冶炼 ①原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。 ②设备：高炉。 ③主要反应 a.还原剂的生成：C＋O2CO2， CO2＋2CO。 b．铁的还原：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 c．造渣反应：CaCO3CaO＋CO2↑， CaO＋SiO2CaSiO3。 [微探究]　(1)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________。 (2)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。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 关键能力 · 拓展教材 1.(2026·安徽舒城检测)铁的单质及许多化合物均具有重要用途。K2FeO4可用作净水剂，K2FeO4在水中不稳定，会生成Fe(OH)3胶体，碱性条件下KClO氧化性大于K2FeO4。下列有关铁及其化合物的相关转化，在指定条件下能实现的是(　　) A．FeFe B．Fe2O3H2 C．FeCl3(aq)Fe(OH)3 D．FeFeCl2 2．某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁粉与水蒸气反应”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 3．为了探究铁与硫反应产物中铁的化合价，下面是某同学设计的实验过程的一部分： 回答下列问题。 (1)混合粉末A中硫粉过量的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)反应在“稀有气体环境”中进行的原因是________________________。 (3)操作①是用烧热的玻璃棒点触混合粉末，反应即可持续进行，说明________________________________________________________________________。 (4)操作②的作用是__________________，反应的化学方程式是__________________________，也可改用________(填化学式)。 任务二　铁的氧化物 高考必备 · 链接教材 　　　也可表示为FeO·Fe2O3。 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗称 — ________ ________ 色态 黑色粉末 ____色粉末 黑色晶体 水溶性 不溶于水 不溶于水 不溶于水 铁的价态 ＋2价 ＋3价 ________ 稳定性 不稳定 稳定 稳定 与H＋ 反应 FeO＋2H＋===Fe2+＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3+＋3H2O — 被CO、 Al等 还原 关键能力 · 拓展教材 1.写出下列反应的离子方程式。 (1)FeO溶于足量稀硝酸中：________________________________________________。 (2)Fe2O3溶于足量HI溶液中：____________________________________________。 2．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+，计算并确定该氧化物的化学式。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3．准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，计算并确定该氧化物的化学式。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 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。 若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO； 若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3； 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的物质的量之比为1∶1，Fe3O4的物质的量为任意值)。 任务三　铁的氢氧化物 高考必备 · 链接教材 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 ______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 — _________________________________________________ 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____________________，最后变成________，化学方程式为________________________________________________________________________ 关键能力 · 拓展教材 一、Fe(OH)2的制备 1．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)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。 (2)用硫酸亚铁晶体配制FeSO4溶液时还需要加入 ________________________________________________________________________。 (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 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 2．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________ (填标号)。 防止Fe(OH)2被氧化的方法 (1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，除去溶液中的氧气。 (2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管中亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。 (3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。 (4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。 (5)用Fe作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液，利用新产生的Fe2+与OH－反应制取。 二、Fe(OH)2制备实验的拓展 3．用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。 实验步骤如下： Ⅰ.检查装置气密性后，关闭K2、K5、K6，打开K1、K3、K4，使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽装置B中空气。 Ⅱ.待装置B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将装置A中溶液压入装置B中并观察现象。 Ⅲ.关闭K1、K2，打开K5、K6，使装置C中气体通入装置B中并观察现象。 回答下列问题。 (1)仪器a的名称是____________，装置B中长玻璃管的作用是________________________________________________________________________。 (2)装置A中金属离子的检验方法是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)步骤Ⅲ装置B中的现象是__________________________________________________，其发生反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 素养落实·活用教材 考教互应　命题溯源悟真谛——考教衔接突出创新性应用性 命题溯源 [示例]　(2024·山东卷，5)物质性质决定用途，下列两者对应关系错误的是(　　) A．石灰乳除去废气中二氧化硫，体现了Ca(OH)2的碱性 B．氯化铁溶液腐蚀铜电路板，体现了Fe3+的氧化性 C．制作豆腐时添加石膏，体现了CaSO4的难溶性 D．用氨水配制银氨溶液，体现了NH3的配位性 [教材溯源]　B项中氯化铁溶液腐蚀铜电路板源于人教版必修第一册第74页中的“探究：利用覆铜板制作图案”；C项中豆腐的制作源于人教版必修第二册第115页中“研究与实践”的豆腐的制作；D项中银氨溶液的配制源于人教版选择性必修2第 97页中的“实验3­5”。 [价值引领]　本题以生活与生产中四个情景为素材，从化学与环境、化学与生活、化学与生产等几个层面考查考生对物质性质与用途的掌握情况。与《普通高中化学课程标准》学业质量水平1中“能初步运用化学知识分析自然资源利用、环境保护、健康安全等相关的简单实际问题”的要求吻合。本题能力要求较低，主要考查考生逻辑推理与论证能力。 [关键能力]　 A项，SO2是酸性氧化物、石灰乳含Ca(OH)2→二者反应生成盐和水→体现了Ca(OH)2的碱性→所以正确；B项，氯化铁溶液腐蚀铜电路板→发生的反应为2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+→Fe的化合价降低→体现了Fe3+的氧化性→所以正确；C项，制作豆腐时添加石膏→利用的是电解质使胶体发生聚沉这一性质→与CaSO4难溶性无关→所以错误；D项，银氨溶液的配制是在硝酸银溶液中逐滴加入氨水→最后生成易溶于水的[Ag(NH3)2]OH→[Ag(NH3)2]OH中Ag＋和NH3之间以配位键结合→体现了NH3的配位性→所以正确。 [考教衔接]　备考时，要引导学生掌握源于教材中的基础知识。除教材中的主栏目和实验外，还包括课后习题和相关栏目中的内容。 真题体验 1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)磁带可由四氧化三铁涂覆在胶带上制成，Fe3O4具有磁性(2025·广东卷，5B)(　　) (2)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(2022·广东卷，6C)(　　) (3)将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2(2019·天津卷，3A)(　　) (4)铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O(2020·浙江1月卷，9B)(　　) 2．(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 3．(2024·新课标卷，9)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 (十一) 第11讲　铁及其氧化物、氢氧化物 任务一　铁的单质 高考必备 ·链接教材 1．3d64s2　 2．(1)磁体　(2)①Fe＋SFeS　Fe＋I2FeI2　②3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　③＋3　④Fe＋2Fe3+===3Fe2+ [微探究]　提示：(1)Fe2O3　Fe3O4　(2)不相同，因为氧化性Cl2＞Br2＞Fe3+＞I2，所以铁与Cl2、Br2反应产物中Fe为＋3价，而铁与I2反应产物中Fe为＋2价。 关键能力·拓展教材 1．解析：铁与水蒸气在高温条件下发生反应会生成四氧化三铁，不是氧化铁，A错误；高铁酸钾在水中不稳定，会生成氢氧化铁胶体，K2FeO4转化为Fe(OH)3胶体时，Fe的化合价降低，被还原，根据氧化还原反应价态规律可知得不到氢气，B错误；氯化铁溶液在加热条件下水解平衡正向移动，蒸干会得到氢氧化铁，灼烧得到的是氧化铁，氧化铁难溶于水，不能与水反应，C错误；铁与氯气加热可生成氯化铁，氯化铁在水溶液中加入铜会发生氧化还原反应生成氯化亚铁和氯化铜，D正确。 答案：D 2．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CuO被还原的物质的量小于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。 答案：D 3．解析：(1)实验目的为探究铁和硫反应产物中铁元素的化合价，铁粉和硫粉在稀有气体环境中反应生成硫化亚铁，如果铁粉过量，过量的铁粉与硫酸反应生成Fe2+会干扰实验产物的检验，所以混合粉末A中硫粉必须要过量，保证铁粉完全反应。(2)四氧化三铁为黑色固体，铁能和氧气反应生成四氧化三铁，硫和氧气反应生成二氧化硫，混合粉末A中硫粉反应在“稀有气体环境”中进行的原因是防止Fe和硫被氧化，尤其是Fe被氧化成Fe3O4而干扰实验。(3)因硫和铁粉反应是放热反应，所以用烧热的玻璃棒点触，该反应即能持续进行。(4)操作②在黑色固体中加入热的氢氧化钾溶液，可以除去混合物中过量的硫粉；硫和氢氧化钾反应生成硫化钾和亚硫酸钾，化学方程式为3S＋6KOH3H2O；硫可以溶解在二硫化碳中，故可以改用CS2。 答案：(1)防止因铁粉过量而使滤渣C中含铁粉，剩余铁粉与H2SO4反应生成Fe2+干扰实验 (2)防止空气中的O2参与反应 (3)硫和铁粉反应是放热的 (4)除去混合物中的硫粉　3S＋6KOH2K2S＋K2SO3＋3H2O　CS2 任务二　铁的氧化物 高考必备 ·链接教材 铁红　磁性氧化铁　红棕　＋2价、＋3价　2Fe＋3CO2 关键能力·拓展教材 1．答案：(1)3FeO＋＋10H＋===3Fe3+＋NO↑＋5H2O (2)Fe2O3＋6H＋＋2I－===2Fe2+＋I2＋3H2O 2．解析：根据2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋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。 答案：Fe5O7 3．解析：4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则消耗CO、生成CO2的物质的量均为0.04 mol，增加的氧元素为0.04 mol，质量为0.04 mol×16 g·mol-1＝0.64 g，铁的氧化物中氧元素的质量为0.64 g，铁元素的质量为2.88 g－0.64 g＝2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为∶0.04 mol＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。 答案：FeO 任务三　铁的氢氧化物 高考必备 ·链接教材 白　2Fe(OH)3Fe2O3＋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 关键能力·拓展教材 1．答案：(1)煮沸　(2)稀H2SO4、铁屑　(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化 2．答案：①②③⑤ 3．答案：(1)恒压滴液漏斗　平衡气压，辅助排出装置B中的空气　(2)取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无红色出现，再滴加H2O2，溶液变为红色，则证明溶液中存在Fe2+　(3)白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色　＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 素养落实·活用教材 命题溯源 [示例]　答案：C 真题体验 1．答案：(1)√　(2)√　(3)√　(4)√ 2．解析：月壤钛铁矿中的氢来自太阳风，以原子态吸附，属于活泼氢，A正确；地球上的钛铁矿若未吸附足够氢原子，根据原子守恒可知，加热可能无法生成水蒸气，因此“一定生成”的说法错误，B错误；生成水时H被氧化(0→＋1)，Fe被还原(如＋3→0)，存在化合价变化，属于氧化还原反应，C正确；水蒸气液化是物理变化，但会释放热量，D正确。 答案：B 3．解析：铁与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和H2，该反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，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。 答案：B 学科网（北京）股份有限公司 $