資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
鐵及其化合物
【核心素養(yǎng)分析】
1.宏觀辨識與微觀探析：認(rèn)識鐵及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用，能以“鐵三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系理解變價元素的轉(zhuǎn)化條件。
2.科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：利用鐵及其化合物的性質(zhì)，科學(xué)認(rèn)識鐵及其化合物的提純和制備工藝流程，形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和崇尚真理的意識。
3.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識：能提出有價值的氫氧化亞鐵及其他鐵的化合物的制備方案，并進(jìn)行實(shí)驗探究。
【目標(biāo)導(dǎo)航】
1.了解鐵的氧化物性質(zhì)，鐵的氫氧化物的性質(zhì)和制備，學(xué)會運(yùn)用實(shí)驗、觀察等獲取科學(xué)事實(shí)的基本方法，研究物質(zhì)的性質(zhì)。
2.掌握Fe2＋和Fe3＋的檢驗方法，初步學(xué)會運(yùn)用：分類、比較、分析、歸納、演繹等整理科學(xué)事實(shí)的基本方法，學(xué)習(xí)物質(zhì)的性質(zhì)。
【重難點(diǎn)精講】
一、鐵的單質(zhì)
1.存在及位置：
(1)存在：主要以+2、+3的化合物(隕石除外)的形式存在，在地殼中的含量居第四位，鐵礦石有赤鐵礦(Fe2O3)、磁鐵礦(Fe3O4)、菱鐵礦(FeCO3)、黃鐵礦(FeS2)等。
(2)位置：鐵位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，是一種應(yīng)用最廣泛的過渡金屬元素；鐵元素是一種典型的變價金屬元素。
2.結(jié)構(gòu)
3.鐵的物理性質(zhì)：銀白色固體，熔點(diǎn)較高，具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、延展性，能被磁鐵吸引。
4.鐵的化學(xué)性質(zhì)
鐵元素性質(zhì)活潑，有較強(qiáng)的還原性，主要化合價為＋2價和＋3價。
(1)與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)
①與O2的反應(yīng)：
a.常溫：鐵在潮濕的空氣中被腐蝕生成鐵銹，其主要成分為Fe2O3。
b.點(diǎn)燃：3Fe＋2O2Fe3O4。
②與Cl2的反應(yīng)：2Fe＋3Cl22FeCl3。
③與S的反應(yīng)：Fe＋SFeS。
④與I2的反應(yīng)：Fe＋I(xiàn)2FeI2
(2)與水的反應(yīng)
【思考與討論】參考答案：
【實(shí)驗原理】3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
【實(shí)驗現(xiàn)象】加熱時試管內(nèi)鐵粉紅熱，有氣體產(chǎn)生，將導(dǎo)氣管伸入盛有肥皂液的蒸發(fā)皿中吹泡，當(dāng)產(chǎn)生較多氣泡時，用燃著的木條點(diǎn)燃?xì)馀荩陕牭奖Q聲。
【生成物分析】通常鐵與冷水或熱水都不反應(yīng)，但鐵可與水蒸氣反應(yīng)。在高溫下與水蒸氣反應(yīng)時，點(diǎn)燃生成的氣體，可聽到爆鳴聲，說明生成了可燃性氣體，根據(jù)元素守恒，氣體應(yīng)為氫氣。從氧化還原角度分析，H0中H化合價由+1降低為0價，H2O作氧化劑；Fe有還原性，在反應(yīng)中化合價升高，那么，F(xiàn)e最終生成什么物質(zhì)呢？經(jīng)X射線衍射儀測定反應(yīng)后固體物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)除鐵粉外，有四氧化三鐵生成；還可以用鐵棒靠近，若黑色粉末被吸起，則說明發(fā)生了反應(yīng)，而且生成物為四氧化三鐵(四氧化三鐵是磁鐵礦，有磁性)。
【結(jié)論】常溫下鐵與水不反應(yīng)，在高溫條件下與水蒸氣反應(yīng)：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
【注意事項】
①鐵不能與冷水、熱水反應(yīng)，但高溫下能與水蒸氣反應(yīng)。
②加熱儀器不能用酒精燈，而應(yīng)用酒精噴燈。
③該實(shí)驗中，圓底燒瓶中水的作用是提供反應(yīng)需要的水蒸氣。
④圓底燒瓶中要加入少量沸石或碎瓷片，以防止水劇烈沸騰。
⑤實(shí)驗結(jié)束時，先熄滅酒精噴燈，再熄滅酒精燈，以防止空氣倒吸。
⑥干燥管中盛有堿石灰或無水氯化鈣，吸收氫氣中的水蒸氣。
(3)與酸的反應(yīng)
酸 化學(xué)方程式或現(xiàn)象
稀H2SO4 Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
稀HNO3 Fe不足 Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
Fe過量 3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
濃HNO3、濃H2SO4 常溫下鈍化
(4)與某些鹽溶液反應(yīng)
①與CuSO4溶液反應(yīng)的離子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。
②與FeCl3溶液反應(yīng)的離子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
【易錯提醒】①Fe與Cl2反應(yīng)無論用量多少都生成FeCl3，而Fe與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2。
②鐵在潮濕的空氣中生成的鐵銹的主要成分是Fe2O3，而鐵在純氧中燃燒的產(chǎn)物是Fe3O4。
③鐵與一般氧化劑(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反應(yīng)時被氧化為Fe2＋，鐵與強(qiáng)氧化劑(如Cl2、Br2、HNO3、濃H2SO4等)反應(yīng)時被氧化為Fe3＋。
二、鐵的重要化合物
1．鐵的氧化物
(1)物理性質(zhì)和用途
化學(xué)式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 鐵紅 磁性氧化鐵
顏色狀態(tài) 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體(有磁性)
溶解性 難溶于水 難溶于水 難溶于水
鐵的化合價 ＋2 ＋3 ＋2，＋3
用途 油漆、涂料、油墨、橡膠的紅色顏料 做磁性材料，如錄音磁帶、電訊器材
(2)化學(xué)性質(zhì)
1)穩(wěn)定性
①FeO：不穩(wěn)定，易被氧化，6FeO+O22Fe3O4
②Fe2O3和Fe3O4：比較穩(wěn)定
2)與非氧化性酸(如稀鹽酸)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)
①FeO：FeO+2H+Fe2++H2O
②Fe3O4：Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O
③Fe2O3：Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O
3)與氧化性酸(如稀硝酸)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)或氧化還原反應(yīng)
①FeO：3FeO+10H++NO3－3Fe3++NO↑+5H2O
②Fe3O4：3Fe3O4+28H++NO3－9Fe3++NO↑+14H2O
③Fe2O3：Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O
4)與還原性酸(如氫碘酸)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)或氧化還原反應(yīng)
①FeO：FeO+2H+Fe2++H2O
②Fe3O4：Fe3O4+8H++2I－3Fe2++I2+4H2O
③Fe2O3：Fe2O3+6H++2I－2Fe2++I2+3H2O
(5)能夠被某些還原劑還原
①H2：FeO+H2Fe+H2O
②CO：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(高爐煉鐵的主反應(yīng))
③C：Fe3O4+2C3Fe+2CO2↑
④Al：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3(鋁熱反應(yīng))
2.鐵的氫氧化物
【實(shí)驗3-1】
實(shí)驗裝置
實(shí)驗原理 Fe3+＋3OH-===Fe(OH)3↓；Fe2+＋2OH-===Fe(OH)2↓(白色)、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
實(shí)驗用品 FeCl3溶液、FeSO4溶液、NaOH溶液；試管、長膠頭滴管
實(shí)驗步驟 在2支試管里分別加入少量FeCl3和FeSO4溶液，然后滴入NaOH溶液。觀察并描述發(fā)生的現(xiàn)象
實(shí)驗現(xiàn)象 在FeCl3溶液中滴入NaOH溶液生成紅褐色的Fe(OH)3沉淀。在FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，先生成白色絮狀沉淀，而后迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色。
實(shí)驗說明 ①氫氧化亞鐵制備的核心問題：一是溶液中的溶解氧必須除去，二是反應(yīng)過程必須與氧隔絕。②Fe2+易被氧化，所以FeSO4溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配，且配置FeSO4溶液的蒸餾水要煮沸除去氧氣，然后采用液封(向盛有FeSO4溶液的試管里加入少量煤油，以隔絕空氣)。③為了防止NaOH溶液加入時帶入空氣，可將吸有NaOH溶液的長膠頭滴管伸入到FeSO4液面下，再擠出NaOH溶液。④能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的裝置如下：
(1)物理性質(zhì)和制備
Fe(OH)2 Fe(OH)3
顏色狀態(tài) 白色固體 紅褐色固體
水溶性 難溶于水 難溶于水
制備 Fe3++3OH－Fe(OH)3↓或Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH4+ Fe2++2OH－Fe(OH)2↓或Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓+2NH4+
轉(zhuǎn)化 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3↓
(2)化學(xué)性質(zhì)
1)熱不穩(wěn)定性
①Fe(OH)3：2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O
②Fe(OH)2：Fe(OH)2FeO+H2O(隔絕空氣)
2)與稀鹽酸反應(yīng)
①Fe(OH)3：Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O
②Fe(OH)2：Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O
3)與稀硝酸反應(yīng)
①Fe(OH)3：Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O
②Fe(OH)2：3Fe(OH)2+10H++NO3－3Fe3++NO↑+8H2O
4)與氫碘酸反應(yīng)
①Fe(OH)3：2Fe(OH)3+6H++2I－2Fe2++I2↓+6H2O
②Fe(OH)2：Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O
5)被氧氣氧化:Fe(OH)2是白色絮狀物，易被空氣中的氧氣氧化生成Fe(OH)3，顏色由白色變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色，方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(3)二者之間的關(guān)系：在空氣中，F(xiàn)e(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現(xiàn)象是白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，化學(xué)方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
【易錯提醒】①Fe(OH)2與硝酸反應(yīng)不是發(fā)生中和反應(yīng)生成鹽和水，而是發(fā)生氧化還原反應(yīng)3Fe(OH)2＋10HNO3=3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O。
②Fe(OH)3與氫碘酸(HI)反應(yīng)不是發(fā)生中和反應(yīng)生成鹽和水，而是發(fā)生氧化還原反應(yīng)2Fe(OH)3＋6HI=2FeI2＋I(xiàn)2＋6H2O。
【思考與討論】參考答案：
空氣中，F(xiàn)e(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，防止Fe(OH)2氧化的方法：
A.將配制溶液的蒸餾水煮沸，驅(qū)除溶液中的氧氣。
B.將盛有NaOH溶液的膠頭滴管尖端插入盛有亞鐵鹽溶液的試管底部，并慢慢擠出NaOH溶液。
C.在亞鐵鹽溶液上面充入保護(hù)氣，如H2、N2、稀有氣體等。
D.在亞鐵鹽溶液上面加保護(hù)層，如苯、植物油等。
E.常見的制備Fe(OH)2的裝置：
說明：①②原理一樣，都是先用氫氣將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護(hù)中；③中液面加苯阻止了空氣進(jìn)入；④中陽極為鐵，陰極為石墨，利用電解實(shí)驗可以制得純凈的Fe(OH)2白色沉淀(高二選擇性必修1中學(xué))。
3．亞鐵鹽
【實(shí)驗3-2】
實(shí)驗裝置
實(shí)驗原理 Fe3+＋3SCN-===Fe(SCN)3
實(shí)驗用品 FeCl2溶液、FeCl3溶液、KSCN溶液；試管、膠頭滴管。
實(shí)驗步驟 在2支試管里分別加入少量的FeCl2溶液和FeCl3溶液，各滴入幾滴KSCN溶液。觀察并記錄現(xiàn)象。
實(shí)驗現(xiàn)象 向FeCl3溶液滴入KSCN溶液，溶液呈現(xiàn)紅色；向FeCl2滴入KSCN溶液，溶液無明顯變化
實(shí)驗說明 ①Fe2+的檢驗方法：堿液法；KSCN+氧化劑法；酸性高錳酸鉀法；鐵氰化鉀法。②Fe3+的檢驗方法：堿液法；KSCN法；苯酚法。
【實(shí)驗3-3】
實(shí)驗裝置
實(shí)驗原理 2Fe3+＋Fe=3Fe2+，2Fe2+＋Cl2=2Fe3+＋2Cl-，F(xiàn)e3+＋3SCN-=Fe(SCN)3
實(shí)驗用品 FeCl3溶液、鐵粉、KSCN溶液、氯水；試管、膠頭滴管
實(shí)驗步驟 在盛有2mLFeCl3溶液的試管中，加入過量鐵粉，振蕩試管。充分反應(yīng)后，滴入幾滴KSCN溶液，觀察并記錄現(xiàn)象。把上層清液倒入另一試管，再加入幾滴氯水（如圖3-10右），又發(fā)生了什么變化？
實(shí)驗現(xiàn)象 在盛有2mLFeCl3溶液的試管中，加入過量鐵粉，振蕩試管并靜置后，黃色溶液變?yōu)闇\綠色，滴入幾滴KSCN溶液后無明顯變化，在上層清液中再滴入幾滴氯水時，溶液又迅速出現(xiàn)紅色。
實(shí)驗說明 從元素價態(tài)的角度對Fe3+、Fe2+性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測：Fe3+中鐵元素為+3價，有得電子、價態(tài)降低的可能，推測其具有氧化性；Fe2+中鐵元素為+2價，有失去電子、價態(tài)升高的可能，推測其具有還原性。在盛有2 mL FeCl3溶液的試管中加入過量鐵粉，振蕩試管并靜置后，黃色溶液變?yōu)闇\綠色，說明三價鐵具有氧化性，與鐵粉發(fā)生了氧化還原反應(yīng)：2Fe3++Fe=3Fe2+;滴入KSCN溶液后無明顯變化，進(jìn)一步說明溶液中不存在F3+(已被完全還原為Fe2+)。在上層清液中再滴入幾滴氯水時，溶液又迅速出現(xiàn)紅色，說明又生成了三價鐵，發(fā)生的反應(yīng)為2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,證實(shí)了Fe2+具有還原性。
含有Fe2＋的溶液呈淺綠色，F(xiàn)e2＋處于鐵的中間價態(tài)，既有氧化性，又有還原性，其中以還原性為主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表現(xiàn)為還原性。
1）弱氧化性
（1）Mg、Al、Zn與亞鐵鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng)
①Fe2++ZnFe+Zn2+
②Fe2++MgFe+Mg2+
③3Fe2++3Al3Fe+2Al3+
（2）K、Ca、Na與亞鐵鹽溶液反應(yīng)
①先與水反應(yīng)：2Na+2H2O2NaOH+H2↑
②堿與亞鐵鹽反應(yīng)：Fe2++2OH－Fe（OH）2↓
2）強(qiáng)還原性
（1）能夠被Cl2、Br2氧化
①除FeCl3溶液中的FeCl2溶液：2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－
②Br2：2Fe2++Br22Fe3++2Br－
（2）能夠被O2氧化
①反應(yīng)：12Fe2++O2+6H2O8Fe3++4Fe（OH）3↓
②保存：密封保存，防止O2將Fe2+氧化；加少量鐵將Fe3+還原成Fe2+
（3）能夠被酸性的H2O2氧化
①反應(yīng)：2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O
②應(yīng)用：除去Fe3+中Fe2+的最佳方法
（4）與酸性條件下的MnO4－、NO3－、ClO－等離子不能大量共存
①酸性MnO4－：5Fe2++MnO4－+8H+5Fe3++Mn2++4H2O
②酸性NO3－：3Fe2++NO3－+4H+3Fe3++NO↑+2H2O
③酸性ClO－：2Fe2++2H++ClO－2Fe3++H2O+Cl－
（5）還原性：I－＞Fe2+＞Br－
①向FeBr2溶液通入Cl2，先氧化Fe2+，后氧化Br－
②向FeI2溶液通入Cl2，先氧化I－，后氧化Fe2+
3）與堿溶液反應(yīng)
①燒堿：Fe2++2OH－Fe（OH）2↓
②氨水：Fe2++2NH3·H2OFe(OH)2↓+2NH4+
4．鐵鹽的性質(zhì)及應(yīng)用
含有Fe3＋的溶液呈棕黃色，F(xiàn)e3＋處于鐵的高價態(tài)，遇Fe、Cu、HI、H2S、SO等均表現(xiàn)為氧化性。鐵鹽作為鹽，具有鹽的通性，能與堿反應(yīng)，F(xiàn)e3+還能與SCN－、CN－、F－發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。
1）與堿溶液反應(yīng)
（1）燒堿：Fe3++3OH－Fe（OH）3↓
（2）氨水：Fe3++3NH3·H2OFe（OH）3↓+3NH4+
2）與KSCN溶液反應(yīng)
（1）反應(yīng)：Fe3++3SCN－Fe（SCN）3
（2）現(xiàn)象：產(chǎn)生血紅色溶液
（3）應(yīng)用：檢驗Fe3+的最佳方法
3）強(qiáng)氧化性
（1）與Fe反應(yīng)
①反應(yīng)：2Fe3++Fe3Fe2+
②應(yīng)用：除去Fe2+中的Fe3+
（2）與Cu反應(yīng)
①反應(yīng)：2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
②應(yīng)用：電子工業(yè)上腐蝕銅印刷電路板
（3）Mg、Al、Zn等活潑金屬
①少量鋅：2Fe3++Zn2Fe2++Zn2+
②過量鋅：2Fe3++3Zn2Fe+3Zn2+
（4）與KI溶液反應(yīng)
①反應(yīng)：2Fe3++2I－2Fe2++I2（FeI3不存在的原因）
②應(yīng)用：溶液顏色變化不明顯，產(chǎn)生紫黑色沉淀
（5）與H2S反應(yīng)
①反應(yīng)：2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+
②應(yīng)用：溶液由棕黃色變成淺綠色，產(chǎn)生黃色沉淀
（6）與SO2反應(yīng)
①反應(yīng)：2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++SO42－+4H+
②應(yīng)用：溶液由棕黃色變成淺綠色
5.鐵離子和亞鐵離子的檢驗
1）Fe3+的檢驗
（1）KSCN法：試液血紅色溶液（最佳方法）；
（2）堿液法：試液產(chǎn)生紅褐色沉淀；
2）Fe2+的檢驗
（1）KSCN+氧化劑法：試液無現(xiàn)象血紅色溶液
（2）堿液法：溶液先產(chǎn)生白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色
（3）鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]法：①反應(yīng)：K++Fe2++[Fe(CN)6]3-=KFe[Fe(CN)6]↓。②現(xiàn)象：產(chǎn)生藍(lán)色沉淀；
（4）酸性高錳酸鉀法：①反應(yīng)：MnO＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。②現(xiàn)象：使酸性高錳酸鉀溶液褪色。
3）混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的檢驗
①Fe3＋的檢驗
a.溶液變血紅色，說明含有Fe3＋
b.試紙變藍(lán)色，說明含有Fe3＋
②Fe2＋的檢驗
a.KMnO4溶液褪色，說明含有Fe2＋
b.溴水褪色，說明含有Fe2＋
c.生成藍(lán)色沉淀，說明含有Fe2＋
【特別提醒】檢驗FeCl3溶液中是否含F(xiàn)eCl2溶液，不能用酸性高錳酸鉀溶液，因為Cl－也能使其褪色，應(yīng)該用鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]溶液。
6.鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系
1）鐵及其化合物的“價—類”二維圖
2）鐵及其化合物之間的主要轉(zhuǎn)化關(guān)系
說明：1)橫向變化體現(xiàn)了同價態(tài)不同物質(zhì)類別(氧化物、鹽、堿)之間的轉(zhuǎn)化；①堿性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)轉(zhuǎn)化為鹽；②Fe2＋、Fe3＋與堿(OH－)反應(yīng)生成對應(yīng)的堿；③難溶性的堿易分解生成對應(yīng)的氧化物，但難溶性的堿性氧化物一般不與水反應(yīng)生成對應(yīng)的堿。
2)縱向變化體現(xiàn)不同價態(tài)同物質(zhì)類別之間的轉(zhuǎn)化，主要體現(xiàn)物質(zhì)的氧化性或還原性。
3)斜向變化體現(xiàn)不同價態(tài)、不同物質(zhì)類別之間的轉(zhuǎn)化，主要體現(xiàn)物質(zhì)的氧化性和還原性。
3）從物質(zhì)分類的角度理解鐵及其化合物的性質(zhì)
（1）Fe2O3、FeO都是堿性氧化物，能與酸反應(yīng)生成鹽和水。
Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O；FeO+2H+H2O+Fe2+。
（2）FeSO4和FeCl3都屬于鹽類，能和堿反應(yīng)生成Fe（OH）2及Fe（OH）3。
Fe2++2OH－Fe（OH）2↓；Fe3++3OH－Fe（OH）3↓。
（3）Fe（OH）2和Fe（OH）3均屬于堿，能與酸反應(yīng)生成鹽和水。
Fe（OH）2+2H+Fe2++2H2O；Fe（OH）3+3H+Fe3++3H2O。
【思考與討論】參考答案：
（1）金屬單質(zhì)Fe化合價為0價，處于鐵元素的最低價態(tài)，因此，單質(zhì)Fe作還原劑；Fe2(S04)3中鐵元素為+3價，為鐵的較高價態(tài)，有得電子、價態(tài)降低的可能，可作氧化劑；FeSO4中鐵元素為+2價，處于鐵元素的中間價態(tài)，即可以被氧化為+3價的鐵離子，又可以被還原為0價鐵，因此FeSO4既可以作氧化劑又可以作還原劑。
化學(xué)方程式：
Fe作還原劑：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
離子方程式：Fe+2H+=Fe2++H2↑
Fe2(SO4)3作氧化劑：Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4
離子方程式：2Fe3++Fe=3Fe2+
FeSO4作還原劑：6FeSO4+3Cl2=2FeCl3+2Fe2(SO4)3
離子方程式：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
FeSO4作氧化劑：Zn+FeSO4=ZnSO4+Fe
離子方程式：Fe2++Zn=Fe+Zn2+
（2）
4）從化合價的角度理解“鐵三角”
（1）Fe單質(zhì)中鐵元素化合價為0價，僅具有還原性
Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2H+H2↑+Fe2+；2Fe+3Cl22FeCl3；3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2
（2）Fe2+化合價可以升高到+3價，表現(xiàn)為還原性，也可以降低到0價，表現(xiàn)為氧化性。
Fe2++ZnFe+Zn2+；2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－；5Fe2++MnO4－+8H+5Fe3++Mn2++4H2O
（3）Fe（OH）2具有還原性，能被氧化為Fe（OH）3
4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3
（4）Fe2O3中的鐵元素為高價態(tài)，具有氧化性，因而可用還原劑將其還原為鐵單質(zhì)。
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
（5）Fe3+是鐵元素的高價態(tài)，可以被還原劑還原為+2或0價，具有氧化性。
2Fe3++Zn（少量）2Fe2++Zn2+；2Fe3++3Zn（過量）2Fe+3Zn2+；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
【探究——利用覆銅板制作圖案】
【實(shí)驗現(xiàn)象】沒有被油性筆顏料覆蓋部分，表面的銅被反應(yīng)掉，露出覆銅板底色；被油性筆顏料覆蓋部分的銅沒有參加反應(yīng)，依然為亮紅色。覆銅板上可清楚看出所畫圖案。
【實(shí)驗說明】本實(shí)驗應(yīng)用了FeCl3可作氧化劑，具有氧化性的知識。將預(yù)先設(shè)計好的圖案用蠟或不透水的物料覆蓋，以保護(hù)不被反應(yīng)。銅為金屬元素單質(zhì)，可作還原劑，具有還原性，F(xiàn)eCl3可以與覆銅板上不需要的銅發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成易溶于水的CuCl2:2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。反應(yīng)完成后，未被保護(hù)的覆銅板部分露出底色，并產(chǎn)生凹痕，將覆蓋在圖案上的物料清洗干凈后，設(shè)計好的圖案即凸顯出來。
【思考與討論】
（1）實(shí)驗中FeCl3作氧化劑，F(xiàn)e3+化合價降低，得到電子；Cu作為金屬單質(zhì)，在反應(yīng)中失去電子，作還原劑，發(fā)生的反應(yīng)是：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。
（2）使用后的“腐蝕液”含有大量CuC12、FeCl2和FeCl3,任意排放將導(dǎo)致環(huán)境污染及資源的浪貴可從該腐蝕液中回收銅，并將鐵的化合物金部轉(zhuǎn)化為FeCl3溶液，作為腐蝕液原料循環(huán)使用。從銅電路板腐蝕廢液中回收銅和氯化鐵流程：
【典題精練】
考點(diǎn)1、考查鐵及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用
例1．鐵是人類應(yīng)用較早，當(dāng)前應(yīng)用量最大的金屬元素。下列有關(guān)鐵及其化合物的說法，正確的是
A．赤鐵礦的主要成分是
B．溶液可用來腐蝕電路板
C．除去溶液中的雜質(zhì)可以向溶液中加入鐵粉，然后過濾
D．Fe與KSCN產(chǎn)生血紅色沉淀
【解析】A．用于煉鐵的主要有磁鐵礦（Fe3O4）、赤鐵礦（Fe2O3）和菱鐵礦（FeCO3），故A錯誤；B．氯化鐵和銅生成氯化亞鐵和氯化銅，故溶液可用來腐蝕電路板，故B錯誤；C．加入過量Fe單質(zhì)除去FeCl2溶液中的FeCl3雜質(zhì)，方程式為2FeCl3+Fe=3FeCl2，故C正確；D．Fe3+與KSCN溶液產(chǎn)生紅色的絡(luò)合物，這種絡(luò)合物是溶于水的，產(chǎn)生紅色溶液，故D錯誤；答案選C。
【答案】C
考點(diǎn)2、考查Fe2＋、Fe3＋ 的性質(zhì)及其檢驗
例2．鐵鹽與亞鐵鹽在生產(chǎn)生活中具有廣泛的用途。證明某溶液只含有 Fe2+而不含 Fe3+的實(shí)驗方法是
A．只需滴加 KSCN
B．先滴加氯水，再滴加 KSCN 溶液后顯紅色
C．滴加NaOH 溶液，馬上有灰綠色沉淀生成
D．溶液先滴加KSCN 溶液，不顯紅色，再滴加氯水后顯紅色
【解析】A．只滴加KSCN溶液，根據(jù)溶液是否顯紅色，能檢驗出溶液中是否含有Fe3+，無法驗證Fe2+存在，故A錯誤；B．先滴加氯水，氯氣將Fe2+氧化成Fe3+，即使原溶液不含F(xiàn)e3+，滴加KSCN溶液后也顯紅色，無法證明原溶液是否含有Fe3+，故B錯誤；C．Fe2+可與氫氧化鈉反應(yīng)生成白色沉淀氫氧化亞鐵，F(xiàn)e3+可與氫氧化鈉反應(yīng)生成紅褐色沉淀氫氧化鐵，灰綠色是氫氧化亞鐵和氫氧化鐵混合物顏色，滴加NaOH 溶液，馬上有灰綠色沉淀生成，說明含有Fe3+和Fe2+存在，故C錯誤；D．KSCN與Fe3+作用使溶液顯紅色，與Fe2+作用無此現(xiàn)象，先滴加KSCN溶液，不顯紅色，說明原溶液不含有Fe3+，再滴加氯水后顯紅色，說明滴加氯水后溶液中有Fe3+，證明原溶液含有Fe2+，故D正確；故答案選D。
【答案】D
【易錯警示】檢驗Fe2＋和Fe3＋時的注意事項
(1)檢驗Fe2＋時不能先加氯水后加KSCN溶液；也不能將加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN－)。
(2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同時存在時不能用酸性KMnO4溶液檢驗Fe2＋(Cl－能還原酸性KMnO4，有干擾)。
考點(diǎn)3、考查“鐵三角”的轉(zhuǎn)化及應(yīng)用
例3．鐵元素的常見價態(tài)有＋2、＋3價，實(shí)驗室可用赤血鹽溶液檢驗，黃血鹽溶液檢驗。硫鐵礦燒渣中含有大量，工業(yè)上常用于制取綠礬。在指定條件下，下列有關(guān)鐵單質(zhì)的轉(zhuǎn)化不能實(shí)現(xiàn)的是
A． B．
C． D．
【解析】A．高溫條件下，F(xiàn)e和水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4，故A錯誤；B．點(diǎn)燃條件下，F(xiàn)e和氯氣反應(yīng)生成氯化鐵，故B正確；C．Fe和足量稀硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵、一氧化氮和水，故C正確；D．Fe和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，故D正確；故選A。
【答案】A
【題后歸納】價類二維圖在鐵及其化合物轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用
(1)橫向變化體現(xiàn)了同價態(tài)不同類別(氧化物、堿、鹽)之間的轉(zhuǎn)化；
(2)縱向變化體現(xiàn)不同價態(tài)同類別物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，主要體現(xiàn)物質(zhì)的氧化性或還原性。
(3)斜向變化體現(xiàn)不同價態(tài)、不同類別之間物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，主要體現(xiàn)物質(zhì)的氧化物和還原性。
考點(diǎn)4、考查氫氧化亞鐵的制備
例4．實(shí)驗室可以用如圖所示裝置制備氫氧化亞鐵，下列說法錯誤的是
A．實(shí)驗前應(yīng)把稀硫酸和氫氧化鈉溶液均煮沸處理
B．實(shí)驗開始階段，應(yīng)把彈簧夾C和D都打開
C．一段時間后，關(guān)閉彈簧夾C和D，在B中生成白色絮狀沉淀
D．實(shí)驗結(jié)束后關(guān)閉彈簧夾D，可以長時間保存氫氧化亞鐵
【分析】用右圖裝置制備氫氧化亞鐵，A中藥品為：鐵粉和稀硫酸，B中為氫氧化鈉溶液，結(jié)合裝置分析可知，實(shí)驗開始階段，應(yīng)把彈簧夾C和D都打開，利用反應(yīng)生成氫氣排凈裝置中的空氣，可以收集D處的氣體檢驗是否是純凈的氫氣，將儀器中的空氣排盡后，然后關(guān)閉C，利用生成的氫氣在裝置A中壓強(qiáng)增大，把硫酸亞鐵溶液壓入裝置B的氫氧化鈉溶液中，反應(yīng)生成白色氫氧化亞鐵白色沉淀，可觀察到氫氧化亞鐵的顏色為白色沉淀。
【解析】A．氫氧化亞鐵易被空氣中的氧氣氧化為氫氧化鐵，所以制備氫氧化亞鐵時應(yīng)將稀硫酸和氫氧化鈉溶液預(yù)先煮沸，使溶解的空氣逸出，故A正確；B．氫氧化亞鐵具有強(qiáng)還原性，易被空氣中的氧氣氧化為氫氧化鐵，故實(shí)驗開始階段，應(yīng)把彈簧夾C和D都打開，A中反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，排除空氣，防止亞鐵離子被氧氣氧化，故B正確；C．一段時間后，關(guān)閉彈簧夾C，但不能關(guān)閉彈簧夾D，可利用生成的氫氣在裝置A中壓強(qiáng)增大，把硫酸亞鐵溶液壓入裝置B的氫氧化鈉溶液中，反應(yīng)生成白色氫氧化亞鐵白色沉淀，故C錯誤；D．本實(shí)驗利用反應(yīng)生成氫氣排凈裝置中的空氣，使裝置處于還原氛圍，故實(shí)驗結(jié)束后關(guān)閉彈簧夾D，可以長時間保存氫氧化亞鐵，故D正確；故選：C。
【答案】C
【反思?xì)w納】防止Fe(OH)2氧化的方法
(1)將配制溶液的蒸餾水煮沸，驅(qū)除溶液中的氧氣。
(2)將盛有NaOH溶液的膠頭滴管尖端插入盛有亞鐵鹽溶液的試管底部，并慢慢擠出NaOH溶液。
(3)在亞鐵鹽溶液上面充入保護(hù)氣，如H2、N2、稀有氣體等。
(4)在亞鐵鹽溶液上面加保護(hù)層，如苯、植物油等。
考點(diǎn)5、考查有關(guān)鐵及其化合物的計算
例5．向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐漸加入鐵粉，產(chǎn)生氣體的量隨鐵粉質(zhì)量的變化如圖所示(已知硝酸只被還原為NO氣體)。下列說法不正確的是

A．OA段產(chǎn)生的是NO，BC段產(chǎn)生
B．原混合酸中物質(zhì)的量濃度為
C．A點(diǎn)溶液中的溶質(zhì)為和
D．原混合酸中物質(zhì)的量濃度為
【分析】根據(jù)氧化性:： >>，則OA段發(fā)生：， AB段發(fā)生：，BC段發(fā)生：，由此分析：
【解析】A．由上述分析可知，OA段發(fā)生，BC段發(fā)生：，則OA段產(chǎn)生的是NO，BC段產(chǎn)生，A正確；B．OA段發(fā)生， OA段消耗11.2gFe，則，，B正確；C．OA段發(fā)生，A點(diǎn)被反應(yīng)完，則A點(diǎn)溶液中溶質(zhì)為和，C正確；D．OA段消耗的物質(zhì)的量為0.2mol，故消耗的物質(zhì)的量為0.8mol，BC段消耗5.6gFe，，故消耗的物質(zhì)的量為0.2mol，總共被消耗1mol，則的濃度應(yīng)該為5mol/L，由于的濃度為1mol/L，故原混合酸中物質(zhì)的量濃度為，D錯誤；故選D。
【答案】D
考點(diǎn)6、考查鐵及其化合物性質(zhì)的實(shí)驗探究
例6．為探究某食品包裝袋內(nèi)的一小包脫氧劑中的還原鐵粉是否變質(zhì)，分別取少量樣品溶于于鹽酸中，進(jìn)行下列實(shí)驗，其中結(jié)論正確的是
A．向溶液中滴加KSCN溶液呈紅色，說明不含F(xiàn)e2+，樣品完全變質(zhì)
B．向溶液中通入氯氣，然后再加入KSCN溶液呈紅色，說明原溶液中含有Fe3+樣品變質(zhì)
C．若滴加KSCN溶液未變紅色，再滴加氯水變紅色，則說明鐵樣品粉未變質(zhì)
D．向溶液中滴加足量的NaOH溶液，觀察到紅褐色沉淀，則說明樣品完全變質(zhì)
【解析】A．滴加KSCN溶液，溶液變紅，說明溶液中含有鐵離子，未檢驗Fe2+，因此不能說明不含F(xiàn)e2+，故A錯誤；B．氯水具有強(qiáng)氧化性，可以把亞鐵離子氧化為鐵離子，加入KSCN溶液呈紅色，不能確定樣品是部分變質(zhì)還是全部變質(zhì)還是沒有變質(zhì)，故B錯誤；C．若再滴加KSCN溶液，溶液未變紅，說明溶液中不含鐵離子，再滴加氯水，溶液變紅，含有亞鐵離子，則說明鐵樣品粉未變質(zhì)，故C正確；D．向溶液中滴加足量的NaOH溶液，觀察到紅褐色沉淀，說明溶液中含有鐵離子，未檢驗Fe2+，則不能說明樣品完全變質(zhì)，故D錯誤；故選：C。
【答案】C
【名師點(diǎn)睛】性質(zhì)探究性實(shí)驗方案的設(shè)計：主要是從物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)或從所屬類型的典型代表物去推測物質(zhì)可能具有的一系列性質(zhì)，而后據(jù)此設(shè)計出合理的實(shí)驗方案，去探索它所可能具有的性質(zhì)。設(shè)計的基本流程為：根據(jù)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和類型→提出性質(zhì)猜想→設(shè)計實(shí)驗逐個驗證→記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù)→歸納分析→合理推斷得出結(jié)論。
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鐵及其化合物
【核心素養(yǎng)分析】
1.宏觀辨識與微觀探析：認(rèn)識鐵及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用，能以“鐵三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系理解變價元素的轉(zhuǎn)化條件。
2.科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：利用鐵及其化合物的性質(zhì)，科學(xué)認(rèn)識鐵及其化合物的提純和制備工藝流程，形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和崇尚真理的意識。
3.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識：能提出有價值的氫氧化亞鐵及其他鐵的化合物的制備方案，并進(jìn)行實(shí)驗探究。
【目標(biāo)導(dǎo)航】
1.了解鐵的氧化物性質(zhì)，鐵的氫氧化物的性質(zhì)和制備，學(xué)會運(yùn)用實(shí)驗、觀察等獲取科學(xué)事實(shí)的基本方法，研究物質(zhì)的性質(zhì)。
2.掌握Fe2＋和Fe3＋的檢驗方法，初步學(xué)會運(yùn)用：分類、比較、分析、歸納、演繹等整理科學(xué)事實(shí)的基本方法，學(xué)習(xí)物質(zhì)的性質(zhì)。
【重難點(diǎn)精講】
一、鐵的單質(zhì)
1.存在及位置：
(1)存在：主要以+2、+3的化合物(隕石除外)的形式存在，在地殼中的含量居第四位，鐵礦石有赤鐵礦(Fe2O3)、磁鐵礦(Fe3O4)、菱鐵礦(FeCO3)、黃鐵礦(FeS2)等。
(2)位置：鐵位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，是一種應(yīng)用最廣泛的過渡金屬元素；鐵元素是一種典型的變價金屬元素。
2.結(jié)構(gòu)
3.鐵的物理性質(zhì)：銀白色固體，熔點(diǎn)較高，具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、延展性，能被磁鐵吸引。
4.鐵的化學(xué)性質(zhì)
鐵元素性質(zhì)活潑，有較強(qiáng)的還原性，主要化合價為＋2價和＋3價。
(1)與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)
①與O2的反應(yīng)：
a.常溫：鐵在潮濕的空氣中被腐蝕生成鐵銹，其主要成分為Fe2O3。
b.點(diǎn)燃：____________。
②與Cl2的反應(yīng)：____________。
③與S的反應(yīng)：____________。
④與I2的反應(yīng)：____________
(2)與水的反應(yīng)
【思考與討論】參考答案：
【實(shí)驗原理】3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
【實(shí)驗現(xiàn)象】加熱時試管內(nèi)鐵粉紅熱，有氣體產(chǎn)生，將導(dǎo)氣管伸入盛有肥皂液的蒸發(fā)皿中吹泡，當(dāng)產(chǎn)生較多氣泡時，用燃著的木條點(diǎn)燃?xì)馀荩陕牭奖Q聲。
【生成物分析】通常鐵與冷水或熱水都不反應(yīng)，但鐵可與水蒸氣反應(yīng)。在高溫下與水蒸氣反應(yīng)時，點(diǎn)燃生成的氣體，可聽到爆鳴聲，說明生成了可燃性氣體，根據(jù)元素守恒，氣體應(yīng)為氫氣。從氧化還原角度分析，H0中H化合價由+1降低為0價，H2O作氧化劑；Fe有還原性，在反應(yīng)中化合價升高，那么，F(xiàn)e最終生成什么物質(zhì)呢？經(jīng)X射線衍射儀測定反應(yīng)后固體物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)除鐵粉外，有四氧化三鐵生成；還可以用鐵棒靠近，若黑色粉末被吸起，則說明發(fā)生了反應(yīng)，而且生成物為四氧化三鐵(四氧化三鐵是磁鐵礦，有磁性)。
【結(jié)論】常溫下鐵與水不反應(yīng)，在高溫條件下與水蒸氣反應(yīng)：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
【注意事項】
①鐵不能與冷水、熱水反應(yīng)，但高溫下能與水蒸氣反應(yīng)。
②加熱儀器不能用酒精燈，而應(yīng)用酒精噴燈。
③該實(shí)驗中，圓底燒瓶中水的作用是提供反應(yīng)需要的水蒸氣。
④圓底燒瓶中要加入少量沸石或碎瓷片，以防止水劇烈沸騰。
⑤實(shí)驗結(jié)束時，先熄滅酒精噴燈，再熄滅酒精燈，以防止空氣倒吸。
⑥干燥管中盛有堿石灰或無水氯化鈣，吸收氫氣中的水蒸氣。
(3)與酸的反應(yīng)
酸 化學(xué)方程式或現(xiàn)象
稀H2SO4 ____________
稀HNO3 Fe不足 ____________
Fe過量 ____________
濃HNO3、濃H2SO4 常溫下鈍化
(4)與某些鹽溶液反應(yīng)
①與CuSO4溶液反應(yīng)的離子方程式：____________。
②與FeCl3溶液反應(yīng)的離子方程式：____________。
【易錯提醒】①Fe與Cl2反應(yīng)無論用量多少都生成FeCl3，而Fe與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2。
②鐵在潮濕的空氣中生成的鐵銹的主要成分是Fe2O3，而鐵在純氧中燃燒的產(chǎn)物是Fe3O4。
③鐵與一般氧化劑(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反應(yīng)時被氧化為Fe2＋，鐵與強(qiáng)氧化劑(如Cl2、Br2、HNO3、濃H2SO4等)反應(yīng)時被氧化為Fe3＋。
二、鐵的重要化合物
1．鐵的氧化物
(1)物理性質(zhì)和用途
化學(xué)式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 鐵紅 磁性氧化鐵
顏色狀態(tài) 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體(有磁性)
溶解性 難溶于水 難溶于水 難溶于水
鐵的化合價 ＋2 ＋3 ＋2，＋3
用途 油漆、涂料、油墨、橡膠的紅色顏料 做磁性材料，如錄音磁帶、電訊器材
(2)化學(xué)性質(zhì)
1)穩(wěn)定性
①FeO：不穩(wěn)定，易被氧化，6FeO+O22Fe3O4
②Fe2O3和Fe3O4：比較穩(wěn)定
2)與非氧化性酸(如稀鹽酸)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)
①FeO：____________
②Fe3O4：____________
③Fe2O3：____________
3)與氧化性酸(如稀硝酸)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)或氧化還原反應(yīng)
①FeO：____________
②Fe3O4：____________
③Fe2O3：____________
4)與還原性酸(如氫碘酸)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)或氧化還原反應(yīng)
①FeO：____________
②Fe3O4：____________
③Fe2O3：____________
(5)能夠被某些還原劑還原
①H2：____________
②CO：____________(高爐煉鐵的主反應(yīng))
③C____________
④Al：____________(鋁熱反應(yīng))
2.鐵的氫氧化物
【實(shí)驗3-1】
實(shí)驗裝置
實(shí)驗原理 Fe3+＋3OH-===Fe(OH)3↓；Fe2+＋2OH-===Fe(OH)2↓(白色)、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
實(shí)驗用品 FeCl3溶液、FeSO4溶液、NaOH溶液；試管、長膠頭滴管
實(shí)驗步驟 在2支試管里分別加入少量FeCl3和FeSO4溶液，然后滴入NaOH溶液。觀察并描述發(fā)生的現(xiàn)象
實(shí)驗現(xiàn)象 在FeCl3溶液中滴入NaOH溶液生成紅褐色的Fe(OH)3沉淀。在FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，先生成白色絮狀沉淀，而后迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色。
實(shí)驗說明 ①氫氧化亞鐵制備的核心問題：一是溶液中的溶解氧必須除去，二是反應(yīng)過程必須與氧隔絕。②Fe2+易被氧化，所以FeSO4溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配，且配置FeSO4溶液的蒸餾水要煮沸除去氧氣，然后采用液封(向盛有FeSO4溶液的試管里加入少量煤油，以隔絕空氣)。③為了防止NaOH溶液加入時帶入空氣，可將吸有NaOH溶液的長膠頭滴管伸入到FeSO4液面下，再擠出NaOH溶液。④能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的裝置如下：
(1)物理性質(zhì)和制備
Fe(OH)2 Fe(OH)3
顏色狀態(tài) 白色固體 紅褐色固體
水溶性 難溶于水 難溶于水
制備 Fe3++3OH－Fe(OH)3↓或Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH4+ Fe2++2OH－Fe(OH)2↓或Fe2＋＋2NH3·H2O===Fe(OH)2↓+2NH4+
轉(zhuǎn)化 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3↓
(2)化學(xué)性質(zhì)
1)熱不穩(wěn)定性
①Fe(OH)3：____________
②Fe(OH)2：____________(隔絕空氣)
2)與稀鹽酸反應(yīng)
①Fe(OH)3：____________
②Fe(OH)2：____________
3)與稀硝酸反應(yīng)
①Fe(OH)3：____________
②Fe(OH)2：____________
4)與氫碘酸反應(yīng)
①Fe(OH)3：____________
②Fe(OH)2：____________
5)被氧氣氧化:Fe(OH)2是白色絮狀物，易被空氣中的氧氣氧化生成Fe(OH)3，顏色由白色變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色，方程式為____________。
(3)二者之間的關(guān)系：在空氣中，F(xiàn)e(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現(xiàn)象是白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，化學(xué)方程式為____________。
【易錯提醒】①Fe(OH)2與硝酸反應(yīng)不是發(fā)生中和反應(yīng)生成鹽和水，而是發(fā)生氧化還原反應(yīng)3Fe(OH)2＋10HNO3=3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O。
②Fe(OH)3與氫碘酸(HI)反應(yīng)不是發(fā)生中和反應(yīng)生成鹽和水，而是發(fā)生氧化還原反應(yīng)2Fe(OH)3＋6HI=2FeI2＋I(xiàn)2＋6H2O。
【思考與討論】參考答案：
空氣中，F(xiàn)e(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，防止Fe(OH)2氧化的方法：
A.將配制溶液的蒸餾水煮沸，驅(qū)除溶液中的氧氣。
B.將盛有NaOH溶液的膠頭滴管尖端插入盛有亞鐵鹽溶液的試管底部，并慢慢擠出NaOH溶液。
C.在亞鐵鹽溶液上面充入保護(hù)氣，如H2、N2、稀有氣體等。
D.在亞鐵鹽溶液上面加保護(hù)層，如苯、植物油等。
E.常見的制備Fe(OH)2的裝置：
說明：①②原理一樣，都是先用氫氣將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護(hù)中；③中液面加苯阻止了空氣進(jìn)入；④中陽極為鐵，陰極為石墨，利用電解實(shí)驗可以制得純凈的Fe(OH)2白色沉淀(高二選擇性必修1中學(xué))。
3．亞鐵鹽
【實(shí)驗3-2】
實(shí)驗裝置
實(shí)驗原理 Fe3+＋3SCN-===Fe(SCN)3
實(shí)驗用品 FeCl2溶液、FeCl3溶液、KSCN溶液；試管、膠頭滴管。
實(shí)驗步驟 在2支試管里分別加入少量的FeCl2溶液和FeCl3溶液，各滴入幾滴KSCN溶液。觀察并記錄現(xiàn)象。
實(shí)驗現(xiàn)象 向FeCl3溶液滴入KSCN溶液，溶液呈現(xiàn)紅色；向FeCl2滴入KSCN溶液，溶液無明顯變化
實(shí)驗說明 ①Fe2+的檢驗方法：堿液法；KSCN+氧化劑法；酸性高錳酸鉀法；鐵氰化鉀法。②Fe3+的檢驗方法：堿液法；KSCN法；苯酚法。
【實(shí)驗3-3】
實(shí)驗裝置
實(shí)驗原理 2Fe3+＋Fe=3Fe2+，2Fe2+＋Cl2=2Fe3+＋2Cl-，F(xiàn)e3+＋3SCN-=Fe(SCN)3
實(shí)驗用品 FeCl3溶液、鐵粉、KSCN溶液、氯水；試管、膠頭滴管
實(shí)驗步驟 在盛有2mLFeCl3溶液的試管中，加入過量鐵粉，振蕩試管。充分反應(yīng)后，滴入幾滴KSCN溶液，觀察并記錄現(xiàn)象。把上層清液倒入另一試管，再加入幾滴氯水（如圖3-10右），又發(fā)生了什么變化？
實(shí)驗現(xiàn)象 在盛有2mLFeCl3溶液的試管中，加入過量鐵粉，振蕩試管并靜置后，黃色溶液變?yōu)闇\綠色，滴入幾滴KSCN溶液后無明顯變化，在上層清液中再滴入幾滴氯水時，溶液又迅速出現(xiàn)紅色。
實(shí)驗說明 從元素價態(tài)的角度對Fe3+、Fe2+性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測：Fe3+中鐵元素為+3價，有得電子、價態(tài)降低的可能，推測其具有氧化性；Fe2+中鐵元素為+2價，有失去電子、價態(tài)升高的可能，推測其具有還原性。在盛有2 mL FeCl3溶液的試管中加入過量鐵粉，振蕩試管并靜置后，黃色溶液變?yōu)闇\綠色，說明三價鐵具有氧化性，與鐵粉發(fā)生了氧化還原反應(yīng)：2Fe3++Fe=3Fe2+;滴入KSCN溶液后無明顯變化，進(jìn)一步說明溶液中不存在F3+(已被完全還原為Fe2+)。在上層清液中再滴入幾滴氯水時，溶液又迅速出現(xiàn)紅色，說明又生成了三價鐵，發(fā)生的反應(yīng)為2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,證實(shí)了Fe2+具有還原性。
含有Fe2＋的溶液呈淺綠色，F(xiàn)e2＋處于鐵的中間價態(tài)，既有氧化性，又有還原性，其中以還原性為主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表現(xiàn)為還原性。
1）弱氧化性
（1）Mg、Al、Zn與亞鐵鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng)
①Fe2++ZnFe+Zn2+
②Fe2++MgFe+Mg2+
③3Fe2++3Al3Fe+2Al3+
（2）K、Ca、Na與亞鐵鹽溶液反應(yīng)
①先與水反應(yīng)：____________
②堿與亞鐵鹽反應(yīng)：____________
2）強(qiáng)還原性
（1）能夠被Cl2、Br2氧化
①除FeCl3溶液中的FeCl2溶液：____________
②Br2：____________
（2）能夠被O2氧化
①反應(yīng)：12Fe2++O2+6H2O8Fe3++4Fe（OH）3↓
②保存：密封保存，防止O2將Fe2+氧化；加少量鐵將Fe3+還原成Fe2+
（3）能夠被酸性的H2O2氧化
①反應(yīng)：____________
②應(yīng)用：除去Fe3+中Fe2+的最佳方法
（4）與酸性條件下的MnO4－、NO3－、ClO－等離子不能大量共存
①酸性MnO4－：____________
②酸性NO3－：____________
③酸性ClO－：____________
（5）還原性：I－＞Fe2+＞Br－
①向FeBr2溶液通入Cl2，先氧化Fe2+，后氧化Br－
②向FeI2溶液通入Cl2，先氧化I－，后氧化Fe2+
3）與堿溶液反應(yīng)
①燒堿：Fe2++2OH－Fe（OH）2↓
②氨水：____________
4．鐵鹽的性質(zhì)及應(yīng)用
含有Fe3＋的溶液呈棕黃色，F(xiàn)e3＋處于鐵的高價態(tài)，遇Fe、Cu、HI、H2S、SO等均表現(xiàn)為氧化性。鐵鹽作為鹽，具有鹽的通性，能與堿反應(yīng)，F(xiàn)e3+還能與SCN－、CN－、F－發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。
1）與堿溶液反應(yīng)
（1）燒堿：Fe3++3OH－Fe（OH）3↓
（2）氨水：____________
2）與KSCN溶液反應(yīng)
（1）反應(yīng)：____________
（2）現(xiàn)象：產(chǎn)生血紅色溶液
（3）應(yīng)用：檢驗Fe3+的最佳方法
3）強(qiáng)氧化性
（1）與Fe反應(yīng)
①反應(yīng)：2Fe3++Fe3Fe2+
②應(yīng)用：除去Fe2+中的Fe3+
（2）與Cu反應(yīng)
①反應(yīng)：____________
②應(yīng)用：電子工業(yè)上腐蝕銅印刷電路板
（3）Mg、Al、Zn等活潑金屬
①少量鋅：2Fe3++Zn2Fe2++Zn2+
②過量鋅：2Fe3++3Zn2Fe+3Zn2+
（4）與KI溶液反應(yīng)
①反應(yīng)：____________（FeI3不存在的原因）
②應(yīng)用：溶液顏色變化不明顯，產(chǎn)生紫黑色沉淀
（5）與H2S反應(yīng)
①反應(yīng)：____________
②應(yīng)用：溶液由棕黃色變成淺綠色，產(chǎn)生黃色沉淀
（6）與SO2反應(yīng)
①反應(yīng)：____________
②應(yīng)用：溶液由棕黃色變成淺綠色
5.鐵離子和亞鐵離子的檢驗
1）Fe3+的檢驗
（1）KSCN法：試液血紅色溶液（最佳方法）；
（2）堿液法：試液產(chǎn)生紅褐色沉淀；
2）Fe2+的檢驗
（1）KSCN+氧化劑法：試液無現(xiàn)象血紅色溶液
（2）堿液法：溶液先產(chǎn)生白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色
（3）鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]法：①反應(yīng)：____________。②現(xiàn)象：產(chǎn)生藍(lán)色沉淀；
（4）酸性高錳酸鉀法：①反應(yīng)：____________。②現(xiàn)象：使酸性高錳酸鉀溶液褪色。
3）混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的檢驗
①Fe3＋的檢驗
a.溶液變血紅色，說明含有Fe3＋
b.試紙變藍(lán)色，說明含有Fe3＋
②Fe2＋的檢驗
a.KMnO4溶液褪色，說明含有Fe2＋
b.溴水褪色，說明含有Fe2＋
c.生成藍(lán)色沉淀，說明含有Fe2＋
【特別提醒】檢驗FeCl3溶液中是否含F(xiàn)eCl2溶液，不能用酸性高錳酸鉀溶液，因為Cl－也能使其褪色，應(yīng)該用鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]溶液。
6.鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系
1）鐵及其化合物的“價—類”二維圖
2）鐵及其化合物之間的主要轉(zhuǎn)化關(guān)系
說明：1)橫向變化體現(xiàn)了同價態(tài)不同物質(zhì)類別(氧化物、鹽、堿)之間的轉(zhuǎn)化；①堿性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)轉(zhuǎn)化為鹽；②Fe2＋、Fe3＋與堿(OH－)反應(yīng)生成對應(yīng)的堿；③難溶性的堿易分解生成對應(yīng)的氧化物，但難溶性的堿性氧化物一般不與水反應(yīng)生成對應(yīng)的堿。
2)縱向變化體現(xiàn)不同價態(tài)同物質(zhì)類別之間的轉(zhuǎn)化，主要體現(xiàn)物質(zhì)的氧化性或還原性。
3)斜向變化體現(xiàn)不同價態(tài)、不同物質(zhì)類別之間的轉(zhuǎn)化，主要體現(xiàn)物質(zhì)的氧化性和還原性。
3）從物質(zhì)分類的角度理解鐵及其化合物的性質(zhì)
（1）Fe2O3、FeO都是堿性氧化物，能與酸反應(yīng)生成鹽和水。
Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O；FeO+2H+H2O+Fe2+。
（2）FeSO4和FeCl3都屬于鹽類，能和堿反應(yīng)生成Fe（OH）2及Fe（OH）3。
Fe2++2OH－Fe（OH）2↓；Fe3++3OH－Fe（OH）3↓。
（3）Fe（OH）2和Fe（OH）3均屬于堿，能與酸反應(yīng)生成鹽和水。
Fe（OH）2+2H+Fe2++2H2O；Fe（OH）3+3H+Fe3++3H2O。
【思考與討論】參考答案：
（1）金屬單質(zhì)Fe化合價為0價，處于鐵元素的最低價態(tài)，因此，單質(zhì)Fe作還原劑；Fe2(S04)3中鐵元素為+3價，為鐵的較高價態(tài)，有得電子、價態(tài)降低的可能，可作氧化劑；FeSO4中鐵元素為+2價，處于鐵元素的中間價態(tài)，即可以被氧化為+3價的鐵離子，又可以被還原為0價鐵，因此FeSO4既可以作氧化劑又可以作還原劑。
化學(xué)方程式：
Fe作還原劑：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
離子方程式：Fe+2H+=Fe2++H2↑
Fe2(SO4)3作氧化劑：Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4
離子方程式：2Fe3++Fe=3Fe2+
FeSO4作還原劑：6FeSO4+3Cl2=2FeCl3+2Fe2(SO4)3
離子方程式：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
FeSO4作氧化劑：Zn+FeSO4=ZnSO4+Fe
離子方程式：Fe2++Zn=Fe+Zn2+
（2）
4）從化合價的角度理解“鐵三角”
（1）Fe單質(zhì)中鐵元素化合價為0價，僅具有還原性
Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2H+H2↑+Fe2+；2Fe+3Cl22FeCl3；3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2
（2）Fe2+化合價可以升高到+3價，表現(xiàn)為還原性，也可以降低到0價，表現(xiàn)為氧化性。
Fe2++ZnFe+Zn2+；2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－；5Fe2++MnO4－+8H+5Fe3++Mn2++4H2O
（3）Fe（OH）2具有還原性，能被氧化為Fe（OH）3
4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3
（4）Fe2O3中的鐵元素為高價態(tài)，具有氧化性，因而可用還原劑將其還原為鐵單質(zhì)。
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
（5）Fe3+是鐵元素的高價態(tài)，可以被還原劑還原為+2或0價，具有氧化性。
2Fe3++Zn（少量）2Fe2++Zn2+；2Fe3++3Zn（過量）2Fe+3Zn2+；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
【探究——利用覆銅板制作圖案】
【實(shí)驗現(xiàn)象】沒有被油性筆顏料覆蓋部分，表面的銅被反應(yīng)掉，露出覆銅板底色；被油性筆顏料覆蓋部分的銅沒有參加反應(yīng)，依然為亮紅色。覆銅板上可清楚看出所畫圖案。
【實(shí)驗說明】本實(shí)驗應(yīng)用了FeCl3可作氧化劑，具有氧化性的知識。將預(yù)先設(shè)計好的圖案用蠟或不透水的物料覆蓋，以保護(hù)不被反應(yīng)。銅為金屬元素單質(zhì)，可作還原劑，具有還原性，F(xiàn)eCl3可以與覆銅板上不需要的銅發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成易溶于水的CuCl2:2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。反應(yīng)完成后，未被保護(hù)的覆銅板部分露出底色，并產(chǎn)生凹痕，將覆蓋在圖案上的物料清洗干凈后，設(shè)計好的圖案即凸顯出來。
【思考與討論】
（1）實(shí)驗中FeCl3作氧化劑，F(xiàn)e3+化合價降低，得到電子；Cu作為金屬單質(zhì)，在反應(yīng)中失去電子，作還原劑，發(fā)生的反應(yīng)是：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。
（2）使用后的“腐蝕液”含有大量CuC12、FeCl2和FeCl3,任意排放將導(dǎo)致環(huán)境污染及資源的浪貴可從該腐蝕液中回收銅，并將鐵的化合物金部轉(zhuǎn)化為FeCl3溶液，作為腐蝕液原料循環(huán)使用。從銅電路板腐蝕廢液中回收銅和氯化鐵流程：
【典題精練】
考點(diǎn)1、考查鐵及其化合物的性質(zhì)與應(yīng)用
例1．鐵是人類應(yīng)用較早，當(dāng)前應(yīng)用量最大的金屬元素。下列有關(guān)鐵及其化合物的說法，正確的是
A．赤鐵礦的主要成分是
B．溶液可用來腐蝕電路板
C．除去溶液中的雜質(zhì)可以向溶液中加入鐵粉，然后過濾
D．Fe與KSCN產(chǎn)生血紅色沉淀
考點(diǎn)2、考查Fe2＋、Fe3＋ 的性質(zhì)及其檢驗
例2．鐵鹽與亞鐵鹽在生產(chǎn)生活中具有廣泛的用途。證明某溶液只含有 Fe2+而不含 Fe3+的實(shí)驗方法是
A．只需滴加 KSCN
B．先滴加氯水，再滴加 KSCN 溶液后顯紅色
C．滴加NaOH 溶液，馬上有灰綠色沉淀生成
D．溶液先滴加KSCN 溶液，不顯紅色，再滴加氯水后顯紅色
考點(diǎn)3、考查“鐵三角”的轉(zhuǎn)化及應(yīng)用
例3．鐵元素的常見價態(tài)有＋2、＋3價，實(shí)驗室可用赤血鹽溶液檢驗，黃血鹽溶液檢驗。硫鐵礦燒渣中含有大量，工業(yè)上常用于制取綠礬。在指定條件下，下列有關(guān)鐵單質(zhì)的轉(zhuǎn)化不能實(shí)現(xiàn)的是
A． B．
C． D．
考點(diǎn)4、考查氫氧化亞鐵的制備
例4．實(shí)驗室可以用如圖所示裝置制備氫氧化亞鐵，下列說法錯誤的是
A．實(shí)驗前應(yīng)把稀硫酸和氫氧化鈉溶液均煮沸處理
B．實(shí)驗開始階段，應(yīng)把彈簧夾C和D都打開
C．一段時間后，關(guān)閉彈簧夾C和D，在B中生成白色絮狀沉淀
D．實(shí)驗結(jié)束后關(guān)閉彈簧夾D，可以長時間保存氫氧化亞鐵
考點(diǎn)5、考查有關(guān)鐵及其化合物的計算
例5．向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐漸加入鐵粉，產(chǎn)生氣體的量隨鐵粉質(zhì)量的變化如圖所示(已知硝酸只被還原為NO氣體)。下列說法不正確的是

A．OA段產(chǎn)生的是NO，BC段產(chǎn)生
B．原混合酸中物質(zhì)的量濃度為
C．A點(diǎn)溶液中的溶質(zhì)為和
D．原混合酸中物質(zhì)的量濃度為
考點(diǎn)6、考查鐵及其化合物性質(zhì)的實(shí)驗探究
例6．為探究某食品包裝袋內(nèi)的一小包脫氧劑中的還原鐵粉是否變質(zhì)，分別取少量樣品溶于于鹽酸中，進(jìn)行下列實(shí)驗，其中結(jié)論正確的是
A．向溶液中滴加KSCN溶液呈紅色，說明不含F(xiàn)e2+，樣品完全變質(zhì)
B．向溶液中通入氯氣，然后再加入KSCN溶液呈紅色，說明原溶液中含有Fe3+樣品變質(zhì)
C．若滴加KSCN溶液未變紅色，再滴加氯水變紅色，則說明鐵樣品粉未變質(zhì)
D．向溶液中滴加足量的NaOH溶液，觀察到紅褐色沉淀，則說明樣品完全變質(zhì)
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