高中化学必修一铁及其化合物.docx
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高中化学必修一铁及其化合物
高中化学必修一铁及其化合物
要点一：
单质铁的物理及化学性质
1、铁单质的物理性质
铁具有金属的通性,具有被吸引的特性，一般铁粉为黑色，铁块为银白色。
2、
化学性质
3、注意事项
（1）铁与弱氧化剂（如S、I2、H+、Fe3+、Cu2+）等反应所得产物为Fe2+,铁元素的价态为+2价。
（2）铁与强氧化剂（如Cl2、Br2、浓H2SO4、硝酸等）反应所得产物为Fe3+,铁元素的价态为+3价。
①在氯气中燃烧，只生成氯化铁；与稀硝酸反应时则先产生＋3价铁，若铁过量时则＋3价铁再变为＋2价铁；②铁在常温下遇到冷的浓硫酸、浓硝酸时发生钝化，属于化学反应。
（3）铁在纯氧中燃烧以及在高温下与H2O（g）反应得到的产物为Fe3O4,铁元素的价态为+2、+3价。
（4）铁不能与冷、热水反应，但能与水蒸气反应，与水蒸汽反应的产物也是Fe3O4。
典型例题
1、某稀溶液中含有4molKNO3和2.5molH2SO4，向其中加入1.5molFe，充分反应（已知NO3﹣被还原为NO）．下列说法正确的是（ ）
A．反应后生成NO的体积为28L
B．所得溶液中c（Fe2+）：
c（Fe3+）=1：
1
C．所得溶液中c（NO3﹣）=2.75mol/L
D．所得溶液中的溶质只有FeSO4
解：
溶液中氢离子总物质的量为：
n（H+）=2.5mol×2=5mol，n（NO3﹣）=4mol，铁粉的物质的量为1.5mol，
由3Fe+2NO3﹣+8H+=3Fe2++2NO↑+4H2O，
328
1.5mol1mol4mol，
则1.5molFe完全反应时，硝酸根离子与氢离子均过量，
则发生Fe+NO3﹣+4H+=Fe3++NO↑+2H2O，
若1.5molFe完全反应时，氢离子不足，则两个反应均发生，
Fe+NO3﹣+4H+=Fe3++NO↑+2H2O
x4xxx
3Fe+2NO3﹣+8H+=3Fe2++2NO↑+4H2O
y
yy
y
则：
x+y=1.5、4x+
y=5，
解得：
x=0.75mol，y=0.75mol
生成NO的体积为（0.75mol+0.75mol×
）×22.4L/mol=28L，
A．根据分析可知，反应后生成标况下28LNO，不是标况下，NO气体不一定为28L，故A错误；
B．反应后生成铁离子为0.75mol，亚铁离子为0.75mol，c（Fe2+）：
c（Fe3+）=n（Fe
2+）：
n（Fe3+）=1：
1，故B正确；
C．反应消耗硝酸根离子等于生成NO的量=0.75mol+0.75mol×
=1.25mol，缺少溶液体积，无法计算溶液中硝酸根离子浓度，故C错误；
D．反应后中含有硫酸铁和硫酸亚铁，故D错误；故选B．
变式训练
1、向500mL2mol/L的CuSO4溶液中插入一块铁片，反应片刻后取出铁片，经洗涤、烘干，称其质量比原来增重2.0g．下列说法错误的是（设反应后溶液的体积不变）（ ）
A．则此过程中参加反应的铁的质量是14g
B．析出铜物质的量是0.25mol
C．反应后溶液中溶质物质的量浓度：
c（CuSO4）=1.5mol/L
D．反应后溶液中溶质物质的量浓度：
c（FeSO4）=1.5mol/L
2、将15g两种金属的混合物投入足量的盐酸中，反应完全后得到11.2LH2（标准状况），该混合物的组成可能是（ ）
A．钠和铁B．镁和铜C．铝和镁D．锌和铁
要点二：
铁的氧化物
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
——
铁红
磁性氧化铁
颜色状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体（有磁性）
溶解性
难溶于水
难溶于水
难溶于水
铁的化合价
+2
+3
+2，+3
稳定性
不稳定
稳定
稳定
与H+反应的离子方程式
共性
高温时，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，生成单质铁
要点三：
铁的氢氧化物
1、常见的物理及化学性质
名称
氢氧化亚铁
氢氧化铁
化学式
Fe（OH）2
Fe（OH）3
分类
碱
碱
性
质
色态
白色固体
红褐色固体
水溶性
不溶于水
不溶于水
与酸反应
Fe（OH）2+2H+＝Fe2+ +2H2O
Fe（OH）3+3H+＝Fe3++3H2O
还原性
稳定性
4Fe（OH）2 +O2 +2H2O＝4Fe（OH）3
2Fe（OH）3
Fe2O3＋3H2O（受热分解）
制法
原理
Fe2+ +2OH- ＝Fe（OH）2↓
Fe3+ +3OH- ＝Fe（OH）3↓
现象
白色絮状沉淀
红褐色沉淀
二者的关系
在空气中，Fe（OH）2能迅速地被氧化成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
（2）Fe（OH）2的制备
Fe（OH）2易被空气中的氧气氧化，生成Fe（OH）3，所以在制备Fe（OH）2时：
①要确保Fe2＋溶液中无Fe3＋，故需加Fe粉，把Fe3＋转化为Fe2＋。
②要尽量减少与O2的接触，故采取加热的方法赶走所需溶液中溶解的O2，冷却后再反应，同时应防止空气中的O2再溶于溶液。
常用的方法有两种：
典型例题
1、如图，已知有以下物质相互转化
（1）A转化为B及气体这步反应中应加入的试剂是（填化学式） ．
（2）写出B的化学式 ，F的化学式 ．
（3）写出由G转变成H的化学方程式 ．
（4）写出检验I溶液中阳离子的离子方程式 ；向I溶液中加入A的有关离子反应方程式是 ．
【解答】解：
F与硝酸酸化的硝酸银溶液产生白色沉淀J，则F中含有氯离子，J是AgCl，所得溶液焰色反应呈紫色，则溶液中含有钾离子，根据元素守恒知，F为KCl，白色沉淀G在空气中转化为红褐色沉淀H，则G是Fe（OH）2，H是Fe（OH）3，氢氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，则I是FeCl3；B和E发生复分解反应生成KCl和Fe（OH）2，且氯化铁和A反应生成B，则B为FeCl2，A是Fe，E为KOH，由A与试剂反应生成B与气体，则试剂为盐酸、气体为氢气，B与足量的气体C反应生成I，则C为氯气，
（1）通过以上分析知，A转化为B及气体这步反应中应加入的试剂是盐酸，故答案为：
HCl；
（2）由上述分析可知，B的化学式为FeCl2，F的化学式KCl，故答案为：
FeCl2；KCl；
（3）Fe（OH）2被氧气氧化生成氢氧化铁，反应方程式为4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，
故答案为：
4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
（3）I是FeCl3，铁离子和硫氰化钾溶液反应生成血红色溶液，所以铁离子可以用硫氰化钾溶液检验，反应离子方程式为：
Fe3++3SCN﹣=Fe（SCN）3；氯化铁和铁反应生成氯化亚铁，反应离子反应方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+，
故答案为：
Fe3++3SCN﹣=Fe（SCN）3；2Fe3++Fe=3Fe2+．
变式训练
1、在40mL稀硫酸中加入1.6g氧化铁后溶液仍呈酸性，再加入5g铁粉后，滴入硫氰化钾溶液，没有红色出现，此时溶液尚残留铁粉1.64g，原硫酸溶液的物质的量浓度是（ ）
A．4mol/LB．3.5mol/LC．3mol/LD．2mol/L
要点四：
铁盐及“铁三角”
1、铁盐、亚铁盐
离子
Fe2+
Fe3+
水溶液中的颜色
浅绿色
棕黄色
氧化还原性
既有氧化性，又有还原性
只有氧化性
离子
Fe2+
Fe3+
与碱的反应
Fe2++2OH-====4Fe（OH）2
Fe3++3OH-====Fe（OH）3
2、记住铁、铜及其化合物的特殊颜色
（1）铁及其化合物常见的颜色
Fe
黑色
Fe2＋（aq）
浅绿色
Fe3＋（aq）
棕黄色
Fe（OH）2
白色
Fe（OH）3
红褐色
FeO和Fe3O4
黑色
Fe2O3
红棕色
Fe（SCN）3
血红色
（2）铜及其化合物常见的颜色
Cu
紫红色
CuO
黑色
Cu2O
砖红色
Cu（OH）2
蓝色
Cu2+
蓝色
3、“铁三角”的转化关系
写出以下反应的离子方程式：
①____________________________________________________________；
②____________________________________________________________；
③____________________________________________________________；
④____________________________________________________________；
⑤Fe+HNO3（稀）：
⑥Fe+Fe3+：
4、Fe2+、Fe3+的鉴别
鉴别方法
Fe2+
Fe3+
观察法
浅绿色
黄色
加碱
（NaOH）法
①现象：
白色沉淀
灰绿色
红褐色沉淀
②反应：
Fe2++2OH－＝Fe（OH）2↓（白色）
4Fe（OH）2+O2+2H2O＝4Fe（OH）3（红褐色）
①现象：
红褐色沉淀
②反应：
Fe3++3OH－＝Fe（OH）3↓（红褐色）
加盐
（SCN－）法
①现象：
加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水变成红色溶液
②反应：
2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl－
Fe3++3SCN－＝Fe（SCN）3（红色）
①现象：
加入KSCN溶液，溶液变为红色
②反应：
Fe3++3SCN－＝Fe（SCN）3（红色）
典型例题
1、某稀溶液中含有Fe（NO3）3、Cu（NO3）2、HNO3，向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2+的浓度与加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示．则溶液中Fe（NO3）3、Cu（NO3）2、HNO3物质的量浓度之比为（ ）
A．1：
1：
1B．1：
3：
1C．2：
1：
4D．1：
1：
4
解：
稀溶液中各物质的氧化性顺序为HNO3＞Fe（NO3）3＞Cu（NO3）2，加入铁后会依次发生氧化还原反应，
①Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O；②Fe+2Fe3+=3Fe2+；③Fe+Cu2+=Cu+Fe2+；
从图象中可知铁为1mol时，无Fe2+生成，发生的反应是①消耗硝酸为4mol，生成Fe3+1mol；
再加入1mol铁发生反应②生成Fe2+物质的量为3mol，反应的Fe3+物质的量为2mol，其中原溶液中的Fe3+物质的量1mol；
再加入1mol铁发生反应③，此时又生成Fe2+物质的量为1mol，说明原溶液中Cu2+物质的量为1mol；
综上所述可知原溶液中Fe（NO3）3为1mol，Cu（NO3）2物质的量为1mol，HNO3物质的量为4mol，物质的量浓度之比为1：
1：
4；
故选：
D。
2、用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得的溶液中加入铁粉．对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是（ ）
A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3+
B．若有固体存在，则溶液中一定有Fe2+
C．若溶液中有Cu2+，则一定没有固体析出
D．若溶液中有Fe2+，则一定有Cu析出
【解答】解：
A．无固体剩余，说明铜全部以铜离子形式存在，加入的铁完全反应，溶液中一定含有Fe2+，可能含有Fe3+，故A错误；
B．若有固体存在，固体中一定有铜，可能有铁，溶液中一定有含有Fe2+，故B正确；
C．若溶液中有Cu2+，加入的铁量不足，可能只与Fe3+反应，也可能与Fe3+反应，剩余部分与Cu2+反应生成铜，所以可能有固体析出，故C错误；
D．当加入的铁较少时，只发生Fe+2Fe3+=3Fe2+时，不会有铜析出，故D错误；
故选：
B。
变式训练
1、向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120mL4mol/L的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，放出1.344LNO（标准状况），往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现．若用足量的CO在加热下还原相同质量的混合物，最终得到铁的物质的量为（ ）
A．0.21molB．0.24molC．0.16molD．0.14mol
2、已知2Fe+3Br2=2FeBr3、2Fe3++2I﹣=2Fe2++I2．现将Fe（NO3）2溶液分别滴入到①H2SO4②HNO3③溴水④碘水等溶液中，其中能使Fe2+变成Fe3+的是（ ）
A．①②③④B．只有②③C．②③④D．①②③
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