新课标版学年高中化学第三章金属及其化合物第二节第3课时铁的重要化合物学案新人教版必修1.docx
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新课标版学年高中化学第三章金属及其化合物第二节第3课时铁的重要化合物学案新人教版必修1
第3课时 铁的重要化合物
[核心素养发展目标] 1.认识铁的重要化合物的主要性质及应用，建立基于类别、核心元素价态等认识物质性质，设计物质转化的核心角度。
2.通过Fe（OH）2、Fe（OH）3的制取实验，探究其性质；通过实验探究Fe2＋、Fe3＋的检验，探究铁的化合物的转化。
3.能基于证据对铁的化合物的性质、组成及变化提出假设，通过分析推理加以证实或证伪。
一、铁的氧化物
1．物理性质
氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4
颜色状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
铁的价态
＋2
＋3
＋2、＋3
溶解性
不溶于水
2.化学性质
（1）氧化亚铁不稳定，在空气中受热易被氧化为Fe3O4。
（2）氧化亚铁和氧化铁属于碱性氧化物，与非强氧化性酸反应生成盐和水。
（3）写出氧化亚铁和氧化铁分别与盐酸反应的离子方程式：
①氧化亚铁：
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O。
②氧化铁：
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。
3．主要用途
氧化铁常用作红色油漆和涂料，赤铁矿（主要成分是Fe2O3）是炼铁原料。
（1）化合态铁的常见化合价只有＋2价和＋3价，Fe3O4可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比1∶1组合而成的复杂氧化物，通常也可写成FeO·Fe2O3的形式。
（2）FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物。
（3）Fe3O4与盐酸反应可分别看作Fe2O3、FeO与盐酸反应，然后把两个反应式相加。
（4）FeO、Fe3O4遇氧化性酸（如HNO3）发生氧化还原反应，＋2价的铁均被氧化成＋3价。
例1
下列说法正确的是（ ）
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe（OH）3
C．铁锈的主要成分是Fe2O3
D．Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，Fe3O4是混合物
答案 C
解析 赤铁矿、铁锈的主要成分均是Fe2O3，A错误，C正确；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误；Fe3O4为化合物，不是混合物，D错误。
【考点】铁的氧化物
【题点】铁及其氧化物性质的综合
二、铁的氢氧化物
1．铁的氢氧化物的制备
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，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应的方程式是
①Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓（白色）；
②4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3。
思维启迪
（1）Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。
（2）为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2。
（3）为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。
（4）为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气。
2．铁的氢氧化物的性质
（1）氢氧化铁和氢氧化亚铁都是不溶性碱，都能与酸反应生成盐和水。
写出它们分别与盐酸反应的离子方程式：
①Fe（OH）3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O，
②Fe（OH）2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O。
（2）不稳定，受热易分解，其化学方程式分别为
①Fe（OH）3：
2Fe（OH）3
Fe2O3＋3H2O，
②Fe（OH）2：
Fe（OH）2
FeO＋H2O。
例2
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Fe（OH）2沉淀。
（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时，除加硫酸防止生成Fe（OH）2外，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溶液的液面以下，再挤出NaOH溶液。
这样操作的理由是______________________________。
答案
（1）铁屑
（2）煮沸 （3）避免生成的Fe（OH）2沉淀接触O2转化成Fe（OH）3沉淀
【考点】铁的氢氧化物
【题点】氢氧化亚铁的制备
相关链接
Fe（OH）2和Fe（OH）3性质的比较
化学式
Fe（OH）2
Fe（OH）3
物质类别
二元弱碱
三元弱碱
色态
白色固体
红褐色固体
溶解性
难溶于水
难溶于水
与非氧化性强酸反应
Fe（OH）2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe（OH）3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
与氧化性酸反应
3Fe（OH）2＋10HNO3（稀）===
3Fe（NO3）3＋NO↑＋8H2O
同上
不稳定性
在空气中分解产物很复杂
2Fe（OH）3
Fe2O3＋3H2O
三、铁盐与亚铁盐
1．Fe2＋、Fe3＋的检验方法
（1）观察法：
浅绿色溶液中含有Fe2＋；棕黄色溶液中含有Fe3＋。
（2）加碱法：
若产生的白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色的为Fe2＋；若直接产生红褐色沉淀的为Fe3＋。
（3）加KSCN：
无明显现象，再加新制氯水溶液变红色的为Fe2＋；若溶液直接变红色的为Fe3＋。
2．Fe2＋与Fe3＋的转化
如下图所示
（1）在盛有氯化铁溶液的试管中加适量铁粉振荡后，溶液变成浅绿色，再加KSCN溶液，溶液不变色，再加入氯水后，溶液变成红色。
（2）上述实验中有关反应的离子方程式是2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
（3）由上述实验可知：
Fe3＋遇到较强的还原剂，会被还原成Fe2＋；Fe2＋在较强氧化剂的作用下，会被氧化成Fe3＋。
1Fe只具有还原性。
可被弱氧化剂H＋、S、Fe3＋等氧化成Fe2＋，被强氧化剂Cl2等氧化成Fe3＋。
2Fe2＋既有氧化性又有还原性。
可被强氧化剂[Cl2、KMnO4H＋等]氧化为Fe3＋；可被还原剂Al、Zn、CO、C等还原为Fe。
3Fe3＋只具有氧化性，可被弱还原剂Fe、Cu等还原为Fe2＋，被强还原剂Al、Zn、CO等还原为Fe。
例3
已知有以下物质的相互转化：
试回答：
（1）B的化学式为________；D的化学式为________。
（2）写出由E转变成F的化学方程式：
___________________________________________。
（3）常用试剂________检验G中的阳离子，其现象为____________________。
（4）向G溶液中加入A的有关反应的离子方程式为______________________。
答案
（1）FeCl2 KCl
（2）4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3 （3）KSCN溶液 棕黄色溶液变为红色溶液 （4）2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
【考点】铁盐和亚铁盐
【题点】铁及其化合物的综合推断
四、铜盐
1．物理性质
硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等铜盐可溶于水；铜绿的主要成分是Cu2（OH）2CO3，难溶于水。
2．化学性质
（1）铜的化学性质不活泼，使用铜器皿比较安全。
（2）铜盐属于重金属盐，有毒，原因是铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性而失去生理活性。
3．铜及其化合物的颜色
①Cu：
紫红色 ②CuO：
黑色 ③Cu（OH）2：
蓝色
④CuSO4：
白色 ⑤CuSO4·5H2O：
蓝色
⑥CuCl2：
棕黄色
例4
下列说法正确的是（ ）
A．铜的化学性质活泼，不宜用铜制作盛食品的器皿
B．铜的导电能力不如铝
C．由于Cu2＋有氧化性，所以用CuSO4来配制农药
D．因为Cu2＋能使蛋白质变性，所以铜盐溶液有毒
答案 D
解析 金属铜的化学性质比较稳定，所以使用铜器皿比较安全；铜属于重金属，铜盐有毒，因Cu2＋会与蛋白质作用，使蛋白质变性。
【考点】铜及其化合物
【题点】铜及其化合物的性质
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）赤铁矿的主要成分与铁锈的主要成分相同（ ）
（2）Fe3O4可由单质直接化合而得到（ ）
（3）FeCl2、FeCl3、Fe（OH）3都可通过化合反应生成（ ）
（4）Fe3＋、Cu2＋、H＋、Fe2＋四种离子中氧化能力最强的是Fe3＋（ ）
（5）在配制FeSO4溶液时，为防止FeSO4被氧化而变质，常在溶液中加入少量的铁粉（ ）
（6）某溶液中滴加氯水，然后滴加KSCN溶液，溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋（ ）
答案
（1）√
（2）√ （3）√ （4）√ （5）√ （6）×
【考点】铁的氧化物
【题点】铁的氧化物的性质
2．（2019·山西省实验中学月考）铁元素在地壳中的含量丰富。
关于铁及其化合物的说法错误的是（ ）
A．铁合金是使用最早的合金
B．Fe2O3常用作红色油漆的原料
C．Fe（OH）3胶体可作净水剂
D．Fe3O4是具有磁性的黑色晶体
答案 A
解析 铁的金属性较强，铜合金是我国使用最早的合金，A错误。
【考点】铁的氧化物
【题点】铁及其氧化物性质的综合
3．下列说法不正确的是（ ）
A．铁的氧化物均为黑色固体，均难溶于水
B．Fe（OH）2在空气中易变质，生成红褐色Fe（OH）3
C．铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的Fe3O4
D．氢氧化亚铁为白色絮状沉淀
答案 A
解析 FeO是一种黑色粉末，Fe2O3是一种红棕色粉末，Fe3O4是一种磁性的黑色晶体。
【考点】铁的氢氧化物
【题点】铁的氢氧化物的性质
4．向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是（ ）
A．加入KSCN溶液一定不变红色
B．溶液中一定含Fe2＋
C．溶液中一定含Cu2＋
D．剩余固体中一定含Cu
答案 C
解析 溶液中Fe3＋、Cu2＋均具有氧化性，且氧化性：
Fe3＋>Cu2＋，若加入的铁粉是少量的，Fe3＋有剩余，加入KSCN溶液仍会变红，但若Fe3＋有剩余，则不会有Cu置换出来，即没有固体存在。
铁粉无论与Fe3＋还是与Cu2＋反应，均生成Fe2＋，若铁粉是过量的，则Cu会被完全置换出来，溶液中无Cu2＋。
【考点】铁盐和亚铁盐
【题点】相关混合物反应后溶液中离子的推断
5．化合物A、B组成元素相同，且B为白色。
C是一种与B含有相同价态该金属元素的硫酸盐，向C中加入适量的NaOH溶液，可观察到生成的沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀A，加热A可得红棕色粉末D。
回答下列问题：
（1）写出各物质的化学式：
A________、B________、C________、D________。
（2）写出B转化为A的化学方程式：
_____________________________________________。
写出A受热分解的化学方程式：
________________________________________________。
答案
（1）Fe（OH）3 Fe（OH）2 FeSO4 Fe2O3
（2）4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3
2Fe（OH）3
Fe2O3＋3H2O
解析 解答本题的关键是抓住C与NaOH溶液反应的特征现象，确定A是Fe（OH）3，C是FeSO4，B为Fe（OH）2，D为Fe2O3。
【考点】铁盐和亚铁盐
【题点】铁及其化合物的相互推断
题组一 铁的氧化物
1．“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。
同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能是（ ）
A．土壤中含有铁粉、二氧化锰等
B．黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是添加了红色耐高温染料
C．土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色Cu
D．土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3
答案 D
解析 黏土中含有铁元素，在烧制砖瓦时，与O2反应，生成氧化物，铁元素的氧化物有3种，FeO与Fe3O4为黑色，Fe2O3为红棕色，故D项正确。
【考点】铁的氧化物
【题点】铁的氧化物的组成及物理性质
2．某物质由铁和氧两种元素组成，实验测得铁元素与氧元素的质量比为21∶8，关于该物质的下列说法中不正确的是（ ）
A．铁元素与氧元素物质的量比为3∶4
B．该物质可能为四氧化三铁
C．该物质一定为四氧化三铁
D．该物质可能为混合物
答案 C
解析 由铁元素与氧元素的质量之比为21∶8，求得铁元素与氧元素的物质的量之比为3∶4，该物质可能为Fe3O4；若FeO与Fe2O3混合物的物质的量比为1∶1时，混合物中铁元素与氧元素的物质的量比也为3∶4，该物质可能为混合物。
【考点】铁的氧化物
【题点】铁的氧化物的组成与物理性质
3．下列关于氧化铁和氧化亚铁的叙述中不正确的是（ ）
A．都是碱性氧化物
B．都能与酸反应生成盐和水
C．都能与水反应生成氢氧化物
D．都能被一氧化碳还原为铁
答案 C
解析 氧化铁和氧化亚铁都是不溶于水的碱性氧化物，都不能与水反应生成氢氧化物，都能与酸反应生成相应的盐和水，都具有氧化性，能被氢气、一氧化碳、金属铝等还原剂还原为铁单质。
【考点】铁的氧化物
【题点】铁的氧化物的化学性质及其应用
题组二 铁的氢氧化物
4．在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。
关于该反应的下列叙述中不正确的是（ ）
A．生成物为氢氧化铁B．该反应是化合反应
C．该反应是氧化还原反应D．氢氧化亚铁作氧化剂
答案 D
解析 氢氧化亚铁易与氧气、水反应生成氢氧化铁，该反应既是化合反应，又是氧化还原反应，氢氧化亚铁是还原剂，氧气是氧化剂。
【考点】铁的氢氧化物
【题点】铁的氢氧化物的性质
5．实验室制取氢氧化铁的一组试剂是（ ）
A．氯化铁溶液和烧碱溶液B．氧化铁和烧碱溶液
C．氧化铁和水D．铁和水蒸气
答案 A
解析 实验室常用可溶性铁盐溶液（如氯化铁溶液）与碱溶液（如烧碱溶液）反应来制取氢氧化铁沉淀。
【考点】铁的氢氧化物
【题点】铁的氢氧化物的制备
6．下列各图示中能较长时间看到Fe（OH）2白色沉淀的是（ ）
A．①②B．①③
C．②③D．①②③
答案 B
解析 因为Fe（OH）2在空气中易被氧化成Fe（OH）3，故要长时间观察到Fe（OH）2白色沉淀，就要排除装置中的空气或氧气。
装置①是先用H2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中液面上加苯阻止了空气进入；②由于能接触到空气中的O2，故不能较长时间观察到白色沉淀。
【考点】铁的氢氧化物
【题点】铁的氢氧化物的制备
题组三 铁盐和亚铁盐
7．刻制印刷电路板时用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。
根据该反应判断下列说法不正确的是（ ）
A．铜是还原剂B．Fe3＋具有氧化性
C．该反应是置换反应D．该反应属于离子反应
答案 C
解析 该反应中铜元素化合价升高，被氧化，为还原剂；铁元素化合价降低，被还原，Fe3＋为氧化剂；生成物中没有单质，不是置换反应；该反应为离子反应。
【考点】铁盐、亚铁盐
【题点】铁盐（Fe3＋）和亚铁盐（Fe2＋）的化学性质
8．（2019·合肥一中测试）向盛有氯化亚铁和氯化铜混合溶液的烧杯中加入一定量的锌粉，充分反应后，得到固体M和溶液N。
下列叙述错误的是（ ）
A．锌有剩余时，M中一定有Fe、Cu和Zn
B．锌有剩余时，N中一定没有FeCl2和CuCl2
C．锌无剩余时，M中一定有Cu，可能有Fe
D．锌无剩余时，N中一定只有FeCl2和ZnCl2
答案 D
解析 锌有剩余时，锌粉足量，与氯化铜和氯化亚铁完全反应，M中一定有Fe、Cu和Zn，N中一定没有FeCl2和CuCl2，故A、B正确；锌无剩余时，锌先与氯化铜反应，可能与部分氯化亚铁反应，所以M中一定有Cu、可能有Fe，N中一定有ZnCl2，若锌粉不足量，氯化铜未完全反应，则溶液中有FeCl2、CuCl2和ZnCl2，若氯化铜完全反应，氯化亚铁未完全反应，则溶液中有FeCl2和ZnCl2，故C正确、D项错误。
【考点】铁盐和亚铁盐
【题点】Fe3＋、Fe2＋转化中的反应顺序
9．选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组：
检验含Fe3＋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顺序能达到实验目的的是（ ）
试剂
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
溴水
D
溴水
酸性KMnO4溶液
答案 B
解析 甲组，在Fe3＋存在的条件下检验Fe2＋，要排除Fe3＋干扰。
所选试剂具备下列条件：
一是能与Fe2＋发生有明显现象的反应；二是与Fe3＋不反应。
溴水符合条件，实验现象是溴水颜色变浅，酸性KMnO4溶液也符合条件：
5Fe2＋＋MnO
＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，实验现象是溶液的紫色变浅。
乙组，在Fe2＋存在的条件下检验Fe3＋，用KSCN溶液检验Fe3＋即可，Fe2＋不会造成干扰。
【考点】铁盐和亚铁盐
【题点】铁三角（Fe、Fe2＋、Fe3＋）的相互转化
10．下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是（ ）
A．把铁片插入CuSO4溶液中，验证古代湿法冶铜：
2Fe＋3Cu2＋===2Fe3＋＋3Cu
B．某溶液中滴入KSCN溶液显红色，说明含Fe3＋
C．FeCl3溶液中加入铜粉：
Fe3＋＋Cu===Fe2＋＋Cu
D．若要求用两种单质和一种溶液来测定Zn、Cu、Ag三种金属的活动性顺序，可用Zn、Cu和AgNO3溶液：
Zn＋2Ag＋===Zn2＋＋2Ag
答案 B
解析 A中正确的离子反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu；C中离子反应为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；D中Zn、Cu均与AgNO3发生置换反应生成Ag，则不能比较Zn、Cu的金属性，D错误。
【考点】铁盐和亚铁盐
【题点】铁及其化合物的离子方程式
11．（2019·天津市蓟州区月考）下列关于铁及其化合物的说法中正确的是（ ）
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．某溶液中先加入KSCN溶液无现象，再通入Cl2，发现溶液变红，则证明原溶液含有Fe2＋
C．磁铁矿粉末溶于盐酸后，加入KSCN溶液，生成红色沉淀
D．Fe与水蒸气在高温下发生反应生成Fe2O3和H2
答案 B
解析 赤铁矿的主要成分是Fe2O3，A错误；磁铁矿粉末溶于盐酸后生成氯化亚铁、氯化铁和水，加入KSCN溶液，溶液变为红色，不是生成红色沉淀，C错误；Fe与水蒸气在高温下发生反应生成Fe3O4和H2，D错误。
【考点】铁盐和亚铁盐
【题点】铁及其化合物的综合
12．（2019·济南外国语学校期末）下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的是（ ）
A
B
C
D
X
FeCl3溶液
FeCl3溶液
Cu
Na2SO4溶液
Y
FeCl2
CuCl2
Fe
Na2CO3
Z
Fe
Fe
稀硫酸
BaCl2溶液
答案 C
解析 由于发生2FeCl3＋Fe===3FeCl2反应，主体成分FeCl3被消耗了，无法除去杂质FeCl2，A错误；由于发生2FeCl3＋Fe===3FeCl2，CuCl2＋Fe===FeCl2＋Cu反应，主体成分FeCl3被消耗了，有新的杂质FeCl2产生，B错误；Na2SO4、Na2CO3均与BaCl2反应，主体成分Na2SO4被消耗了，D错误。
【考点】铁盐和亚铁盐
【题点】关于铁的化合物的除杂
题组四 铜及其化合物
13．已知反应4CuO
2Cu2O＋O2↑，关于该反应的叙述不正确的是（ ）
A．固体的颜色由黑色变为红色
B．铜元素被还原，氧元素部分被氧化
C．16g氧化铜分解时转移电子0.2mol
D．可说明热稳定性：
氧化铜>氧化亚铜
答案 D
解析 在高温下，氧化铜不稳定，可分解生成稳定的氧化亚铜和氧气，说明氧化亚铜的热稳定性比氧化铜强，铜元素化合价降低被还原，氧元素部分化合价升高被氧化。
【考点】铜及其化合物
【题点】铜及其化合物的性质
14．（2019·遵义习水县一中月考）下列说法中不正确的是（ ）
A．铜丝在空气中加热表面变为黑色
B．铜制品长期置于潮湿空气中表面变为绿色
C．无水硫酸铜遇水蒸气变为蓝色
D．氯化亚铁溶于水后加入硫氰化钾变为红色
答案 D
解析 氯化亚铁溶液中加入硫氰化钾不变红色，D错误。
【考点】铜及其化合物
【题点】铜及其化合物与相关知识的综合
15．（2019·云南省峨山一中月考）为探究铁和铁的化合物的一些化学性质，某学生实验小组设计了以下实验。
（1）往A、B溶液中分别滴入几滴KSCN溶液，溶液的颜色：
A________，B________。
（2）写出上述过程中有关反应的化学方程式：
Fe2O3→A____________________________________________________________________；
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