第九讲 铁及其重要化合物 课件-2027届高三化学一轮复习

第二章 物质及其变化 第9讲——知识点 铁及其重要化合物 新人教版 高中化学 2027届 一轮复习 考点一 铁的性质及应用 铁在自然界中既可以单质的形态(陨铁)存在，也可以化合物的形态存在 地壳所含元素前四位：O、Si、Al、Fe 1.存在及位置： 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 第四周期第Ⅷ族过渡元素，d区 [Ar]3d64s2 Fe 2.铁的结构 考点一 铁的性质及应用 3.铁的物理性质 ________色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电（能力不如铜）、延展性，能被________吸引。 铁片或铁丝是银白色，而铁粉是 色的，这是因为铁片表面平滑，能够有效放射光线展现出铁本身的颜色；铁粉失去单晶的规则排列，表面结构松散且无固定形状，无法有效反射光线。 银白 磁铁 黑 4.铁的化学性质 将Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)2、Fe(OH)3、FeCl3、FeCl2填入图中空白处 Fe 与非金属单质反应：如O2、Cl2、S、I2等 与酸反应：如盐酸、硫酸、硝酸等 与某些盐溶液反应：CuSO4溶液等 与氧化性物质反应：如O2、Cl2、硝酸等 金属单质 0价 还原性 与水蒸气反应 考点一 铁的性质及应用 4.铁的化学性质 ④与I2的反应 ：__________________。 (1)与非金属单质的反应 ①与O2的反应： 常温：铁在潮湿的空气中被腐蚀生成铁锈，其主要成分为_______。 点燃：___________________。 ②与Cl2的反应：____________________。 FeS (2)与水的反应 (常温下铁与水不反应) 在高温条件下与水蒸气反应：_____________________________________。 ③与S的反应：__________________。 剧烈反应，生成棕褐色的烟 剧烈反应，生成黑色固体 灰黑色固体 黑褐色固体 考点一 铁的性质及应用 4.铁的化学性质 3Fe＋4H2O （g）　 Fe3O4＋4H2　 注意：无论Fe过量与否，只能被氯气氧化为Fe(Ⅲ)，被I2、S氧化为Fe(Ⅱ) (3)与盐溶液反应 ： Fe+Cu2+===Fe2++Cu 常温、干燥时铁与O2不反应；常温、潮湿空气中会生锈； 5 (4)与酸的反应 酸 化学方程式或现象 （非氧化性酸）稀 稀 不足 过量 浓、浓 常温下钝化 Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O 3Fe + 8HNO3 = 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑ 考点一 铁的性质及应用 Fe+2H+===Fe2++H2↑ 补充：在电化学中铁作负极时一般电极反应式： 。 Fe -2e- === Fe2+ 曾青得铁化为铜—湿法炼铜 6 5. 铁的冶炼 (高炉炼铁) (1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。 (2)设备：高炉。 (3)主要反应： ①还原剂的生成：______________，________________； 2CO ②铁的生成：__________________________。 6. 铁的腐蚀 ①析氢腐蚀：____________________________； ②吸氧腐蚀：__________________________。 Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑ 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 = 2Fe2O3 + 2H2O 石灰石为助熔剂，作用是形成低熔点、易流动的炉渣 考点一 铁的性质及应用 【教材实验探究】铁与水蒸气反应实验探究 如图所示的装置可实现铁和水蒸气的反应。 （1）加热湿棉花的目的是 。 （2）B处酒精灯上加网罩的作用是 ，实验开始时，应先点燃 (填“A”或“B”)处酒精灯，目的是 。 （3）将产生的气体导入肥皂液中的目的是 。 （4）该实验说明铁具有较强 性，若1 mol铁粉完全反应，转移的电子数为 NA。 提供反应所需的水蒸气 集中火焰，产生高温 A 用水蒸气排尽装置内的空气 收集气体 还原 8/3 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 铁的化合价 俗名   物 理 性 质 颜色状态 溶解性 氧化物 化 学 性 质 稳定性 与H＋反应（非氧化性） 共性 用途 ＋2 ＋3 ＋2，＋3 铁红 磁性氧化铁 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性) 难溶于水 难溶于水 难溶于水 不稳定 稳定 稳定 FeO＋2H＋＝ Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋ ＝2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋ ＝Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O 高温下，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，最终生成铁 炼铁，铝热剂，油漆颜料 颜料、医学成像，炼铁 考点二 铁的化合物的性质及应用 碱性氧化物 碱性氧化物 非碱性氧化物 ①四氧化三铁可视为FeO·Fe2O3，它是一种纯净物，经 X射线研究认为它是铁(III)酸的盐，即FeIIFeIII(FeIIIO4)。 ②铁丝在氧气里燃烧等高温下进行的反应会生成Fe3O4，是因为Fe3O4的热力学稳定性最大。 ③铁与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，而氢气也能还原Fe3O4，其原因是两个反应发生的温度不同。高温时氢气可 以还原Fe3O4，在温度更高时，铁则可以置换水蒸气中的氢。 ④ Fe3O4具有铁磁性和导电性，有抗腐蚀的效果。 四氧化三铁 (2) 化学性质 都生成Fe3+ 都生成Fe2+ 易错提醒 考点二 铁的化合物的性质及应用 4.FeO在空气中受热，生成Fe3O4。 6FeO+O2 === 2Fe3O4 ∆ 铁的氧化物化学性质 1.Fe3O4分别与HNO3和HI反应的离子方程式为 ______________________________________________； ___________________________________________。 2.FeO与HNO3反应时，除考虑与H+的反应外，还要考虑Fe2+被HNO3氧化成Fe3+ _________________________________________； 考点二 铁的化合物的性质及应用 3.Fe2O3与HI反应时，除考虑与H+的反应外，还要考虑Fe3+被I-还原成Fe2+ ， ______________________________________。 4.FeO在空气中受热，生成Fe3O4。 6FeO+O2 === 2Fe3O4 ∆ 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 颜色状态 与盐酸反应 受热分解 制法 二者的关系 白色固体 红褐色固体 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O — 2Fe(OH)3 Fe2O3＋3H2O 高温 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↓ 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，反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 考点二 铁的化合物的性质及应用 2.Fe的氢氧化物 ①与硝酸反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应 。 ②与氢碘酸 反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应 。 易错提醒 考点二 铁的化合物的性质及应用 【特别提醒】 ①、Fe(OH)3价态稳定（不易变价），与酸反应生成Fe3+，加热分解生成Fe2O3 ②、Fe(OH)2易变价，与非氧化性酸（HCl/稀H2SO4）反应生成Fe2+，与氧化性酸（HNO3/浓H2SO4)反应生成Fe3+ 加热分解过程中易被氧化，最终也生成Fe2O3，若提及“隔绝空气加热”，则生成FeO 14 【特别提醒】 1.FeO、Fe(OH)2中的Fe为+2价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性，但以还原性为主，与HNO3、浓硫酸等强氧化性酸发生的氧化还原反应而不是复分解反应，但与HI（还原性酸）反应时发生的是复分解反应（原因：I-不能还原Fe2+） 2.Fe2O3、Fe(OH)3中的铁为+3价，处于最高价态，只有氧化性，与HNO3、浓硫酸等强氧化性酸时发生的是复分解反应而不能发生氧化还原反应，但与HI反应时则发生氧化还原反应（I-可以将Fe3+还原为Fe2+） 3.Fe3O4既有+2价又有+3价，与HNO3、浓硫酸、HI反应时发生的是氧化还原反应 考点二 铁的化合物的性质及应用 学习评价 1.氢氧化亚铁的制备 制备原理 溶液中不含O2等氧化性物质 Fe2＋＋2OH－ = Fe(OH)2↓ 成功关键 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 考点二 铁的化合物的性质及应用 Fe2+ + 2NH3·H2O = Fe(OH)2↓ + 2NH4+ A. 将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。 B. 将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。 D. 在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。 C. 在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。 E. 常见的制备Fe(OH)2的装置： ③中液面加苯阻止了空气进入 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 ④中阳极为铁，阴极为石墨，利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀 ① ② ③ ④ 考点二 铁的化合物的性质及应用 18 2.常用方法 由于苯的液封作用，可防止生成的Fe(OH)2被氧化， 因而可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀 有机层隔离法 ①反应在试管底部进行 ②加隔氧剂 (这是唯一一种把胶头滴管插入反应溶液的实验) 如加入汽油、苯等比水轻的有机溶剂 考点二 铁的化合物的性质及应用 (不能用四氯化碳，因为四氯化碳比水密度大，加入它后会处于试管底部，起不到隔离空气的作用 该方法是先在装置Ⅰ中产生FeSO4溶液，并利用产生的H2排尽整个装置中的空气，待检验H2的纯度后，再关闭止水夹K，利用产生的H2把FeSO4溶液压入装置Ⅱ中与NaOH溶液进行反应。 还原性气体保护法 2.常用方法 考点二 铁的化合物的性质及应用 2.常用方法 电解法 电解时，在两极间最先观察到白色沉淀 该方法中铁作电解池的阳极 阳极反应为：Fe－2e－===Fe2＋ 阴极反应为：2H＋＋2e－===H2↑ 生成的氢气可以赶走溶液中的氧气，溶液中c(OH－)增大，与Fe2＋结合生成Fe(OH)2沉淀，汽油起液封作用。 考点二 铁的化合物的性质及应用 1、Fe2＋ 含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，但以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO3－(H＋)、 MnO4- (H＋)等均表现为还原性 (1) 弱氧化性（主要为置换）例：Fe2＋＋Zn = Fe＋Zn2＋ (2) 还原性：Fe2＋遇Br2、Cl2、H2O2、NO3-(H＋)等均表现还原性 ①、Fe2＋与Cl2反应的离子方程式：2Fe2＋＋Cl2 = 2Fe3＋＋2Cl－ ②、FeCl2溶液与HNO3溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋NO3-＋4H＋ = 3Fe3＋＋NO↑＋2H2O ③、Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋ = 2Fe3＋＋2H2O (3) Fe2＋可发生水解反应：Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如FeSO4)溶液呈酸性。 配制FeSO4溶液时常加少量H2SO4抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化 考点三 铁盐及亚铁盐的性质及检验 2、Fe3＋ (1) 氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S 、SO32-等均表现为氧化性 ①、Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式：2Fe3＋＋Cu = 2Fe2＋＋Cu2＋ ②、FeCl3溶液滴入淀粉－KI溶液，溶液变蓝，离子方程式：2Fe3＋＋2I－ ⇌ 2Fe2＋＋I2 (2) 特性——检验Fe3＋：含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN溶液时，变成红色， Fe3+＋3SCN－ Fe(SCN)3 (血红色溶液) 【补充】 铁氰化钾检验Fe2+，生成蓝色沉淀 考点三 铁盐及亚铁盐的性质及检验 2、Fe3＋ (3)易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中 ①、利用Fe3＋易水解的性质，实验室可将饱和FeCl3溶液滴入沸水中制取氢氧化铁胶体 ②、利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH的方法除去溶液中的铁离子 ③、利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制FeCl3溶液，通常将FeCl3固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度 ④、Fe3＋与HCO3-、[Al(OH)4]-、CO32-等水解呈碱性的离子不能大量共存 考点二 铁盐及亚铁盐的性质及检验 3、其他重要的铁盐及应用 考点二 铁盐及亚铁盐的性质及检验 4．检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法 (1)Fe3＋的检验 ①观察法：溶液呈棕黄色，证明含有Fe3＋ ②KSCN法(最常用）：加入KSCN或其它可溶性硫氰化物溶液，溶液呈血红色，证明含有Fe3＋ 离子方程式：Fe3+＋3SCN－ = Fe(SCN)3 ③碱液法：加入氨水或NaOH溶液，有红褐色沉淀生成，证明含有Fe3＋ 离子方程式：Fe3＋＋3OH－ = Fe(OH)3↓(红褐色沉淀) ④淀粉KI试纸法：能使淀粉KI试纸变蓝，证明含有Fe3＋ 离子方程式：2Fe3+＋2I－⇌ 2Fe2+＋I2 考点二 铁盐及亚铁盐的性质及检验 4．检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法 (1)Fe3＋的检验 ⑤铜片法：加入铜片，铜片溶解且溶液变为蓝色，证明含有Fe3＋ 离子方程式：2Fe3+＋Cu = 2Fe2+＋Cu2+ ⑥苯酚法：加入苯酚溶液，溶液呈紫色，证明含有Fe3＋ 离子方程式：Fe3+＋6C6H5OH → [Fe(C6H5O)6]3－(紫色溶液)＋6H+ ⑦H2S法：通入H2S气体或加入氢硫酸，有浅黄色沉淀析生成，证明含有Fe3＋ 离子方程式：2Fe3+＋H2S = 2Fe2+＋2H+＋S↓ 考点二 铁盐及亚铁盐的性质及检验 样品溶液加入K4[Fe(CN)6]溶液 生成蓝色沉淀，证明含有Fe3＋ 27 4．检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法 (2)Fe2＋的检验 ①观察法：溶液呈浅绿色，证明含有Fe2＋ ②铁氰化钾[K3Fe(CN)6]法：加入铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀生成，证明含有Fe2＋ 离子方程式：3Fe2+＋2FeCN)63- = Fe3[FeCN)6]2↓(蓝色沉淀) ③碱液法：加入氨水或NaOH溶液，产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe2＋ 离子方程式：Fe2＋＋2OH－ = Fe(OH)2↓(白色沉淀) 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O = 4Fe(OH)3(红褐色沉淀) 考点二 铁盐及亚铁盐的性质及检验 ④KMnO4法：加入少量酸性KMnO4溶液，能使KMnO4溶液的紫红色变浅，证明有Fe2＋ 离子方程式：5Fe2+＋MnO4－＋8H+ = 5Fe3+＋Mn2+＋4H2O ⑤KSCN法（较常考）：先加入KSCN，溶液不变红，再加新制氯水溶液变红色的为Fe2＋ 离子方程式：2Fe2＋＋Cl2 = 2Fe3＋＋2Cl－、Fe3+＋3SCN－ = Fe(SCN)3 4．检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法 (3)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验： 检验Fe2＋和Fe3＋混合溶液时，要分两次分别检验Fe2＋和Fe3＋， 检验Fe2＋时可选择铁氰化钾溶液或酸性高锰酸钾溶液，检验Fe3＋时最好选择KSCN溶液 【答题模板】： 将混合溶液分成两份分别于两支试管中，向其中一支试管中加入酸性高锰酸钾溶液，若酸性高锰酸钾紫红色褪去，则说明含有Fe2＋；向另一支试管中加入KSCN溶液，若溶液变红，则说明含有Fe3＋ 【特别提醒】 （1）Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋ (Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰) （2）检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)，检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。 考点二 铁盐及亚铁盐的性质及检验 5.含Fe2＋、Fe3＋的除杂问题 溶液 杂质 除杂方法 FeCl2 FeCl3 加过量铁粉后过滤 FeCl3 FeCl2 加氯水或H2O2 FeCl2 CuCl2 加过量铁粉后过滤 Fe Al 加过量强碱溶液，过滤 Fe2O3 Al2O3、SiO2 加过量强碱溶液，过滤 CuCl2 FeCl3 加过量CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3后过滤 CaCl2 FeCl3 加过量CaCO3后过滤 MgCl2 FeCl3 加过量MgO或Mg(OH)2或MgCO3后过滤 考点二 铁盐及亚铁盐的性质及检验 6.工业生产中溶液中Fe3＋、Fe2＋除去方法 ① 原理：Fe3＋、Fe2＋完全生成氢氧化物沉淀时，溶液的pH分别为pH≥3.7、pH≥9.6 ② 步骤： a．除去溶液中的Fe3＋时，一般是加入能与酸反应的物质(但不能引入新的杂质)， 使溶液的pH至3～4，使Fe3＋水解生成Fe(OH)3而除去 b．除去溶液中的Fe2＋时，先加入H2O2(或其他氧化剂，但不引入新杂质)，然后调节溶液的pH至3～4，使Fe2＋转化为Fe3＋水解生成Fe(OH)3而除去 考点二 铁盐及亚铁盐的性质及检验 ③ 示例： a．除去MgCl2溶液中的Fe3＋可在加热搅拌条件下，加入足量MgO或MgCO3或Mg(OH)2，搅拌充分反应后过滤除去 b．除去CuCl2溶液中的Fe2＋，先加入H2O2(或Cl2)，然后在加热搅拌条件下，加入足量CuO或CuCO3或Cu(OH)2，搅拌充分反应后过滤除去 1 考点二 铁盐及亚铁盐的性质及检验 1.“铁三角”的转化 Fe2+ Fe3+ Fe （还原剂） Fe、Zn、Cu、H2S、KI等 Cl2、O2、HNO3、H2SO4(浓)、KMnO4等 （强氧化剂） Zn、Al等 CO、Al等 （较弱氧化剂） Cu2+、H+、S、I2等 （强氧化剂） Cl2、HNO3、H2SO4(浓)、等 既有氧化性 又有还原性 一般只有 氧化性 只有还原性 考点二 铁盐及亚铁盐的性质及检验 (2)重要反应再现(写出下列反应的离子方程式) ①将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀: ____________________。 ②将FeCl3溶液滴入淀粉KI溶液,溶液变蓝: _____________________。  ③用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔: _____________________。  ④将H2O2滴入酸性FeCl2溶液: ______________________________。  ⑤将FeCl2溶液滴入HNO3溶液中,有无色气体放出: __________________。 ⑥绿矾(FeSO4·7H2O)处理酸性工业废水中的Cr2O72−: 2Fe3++H2S══S↓+2Fe2++2H+　 2Fe3++2I-══I2+2Fe2+　 Cu+2Fe3+══2Fe2++Cu2+　 2Fe2++H2O2+2H+══2Fe3++2H2O　 3Fe2++4H++N══3Fe3++NO↑+2H2O +14H+ ══ 6Fe3++2Cr3++7H2O。 2.“铁三角”的转化关系及其应用 考点二 铁盐及亚铁盐的性质及检验 (3)从离子反应视角判断Fe2＋和Fe3＋的离子共存问题。 2.“铁三角”的转化关系及其应用 考点二 铁盐及亚铁盐的性质及检验 1.判断下列说法的正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。 (1)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。(　　) (2)根据铁与Cl2、S反应的条件及产物中铁元素的化合价可以判断氯元素和硫元素的非金属性强弱。(　　) (3)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。(　　) (4)水溶液中Fe2＋、H＋、CO32－、ClO－可以共存。(　　) (5)将水蒸气通过灼热的铁粉，粉末变红，铁与水在高温下发生反应。(　　) (6)铁锈的成分是氢氧化铁。(　　) (7)Fe(OH)3、FeCl2均可由化合反应得到。(　　) √ × × × × × √ 学习评价 ①Fe2＋NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋) ②Fe3＋S2－、I－、SO ③Fe3＋HCO、CO、SiO等水解相互促进的离子 $