第三章鐵金屬材料

第一節(jié)鐵及其化合物

鐵及其化合物，是高中階段學習的非常典型的一種變價金屬元素系列，這一部分內(nèi)容和氧化

還原理論聯(lián)系密切，又和好多的實臉物質(zhì)制備，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)，所以在實驗題和化學

工藝流程題中經(jīng)常見到鐵及其化合物的身影，為了好好掌握，還是先看看價類二維圖吧！

鐵及其化合物的“價一類二維圖”

鐵元素化合價

Q

+6Na2FeO4-

0Ee

物質(zhì)類別

單質(zhì)輒化物鹽堿

Fe,O5+3CO之=2Fe+3C()2

3Fe+4H,O(g)-Fe。+4H式或3Fe+2O：=

Fe3O4)

Fe+2HC1=FeCU+H,]

Fe,0,+6HCl=^ZFeCl,+SHjO

FeO+2HCl=FeCl,+H:O

:FeCl,+3Na()H=Fe(OH),1+3NaCl

FeCL+2Na()H=Ee(OH)21+2NaCl

Fe(OH),+3HCl-FeCl3+3H:O

Fe(OH)；!+2HCl=FeCl2+2H3O

4Fe(OH),+O,+2H2O=4Fe(OH),

2FeCl2+Cl,=2FeCl3

2FeCl3+Fe=3FeCl,

2Fe(OH)3+3NaC10+4NaOH=2Na,FeO4+

3NaCI+5也0(拓展反應)

一、鐵及其化合物的顏色

鐵粉是黑色的；鐵塊是銀白色的

Fe2+—淺綠色

Fe.Qa—黑色晶體

Fe(0H)2—白色沉淀

Fe3+—黃色

Fe(0H)3—紅褐色沉淀

Fe(SCN)3—血紅色溶液

FeO—黑色粉末

Fe2()3—紅棕色粉末

FeS一黑色固體

這部分內(nèi)容有時候作為基礎(chǔ)題考察記憶顏色的準確性，更多的時候是作為一些推斷題的突破

1—1O

對點練習1

(2020?浙江高一月考)下列關(guān)于Na、Fe及其化合物的說法不正確的是

A.Na著火時不能使用泡沫滅火器滅火

B.NazO在空氣中久置變?yōu)镹a2cCh

C.Fe2O3常用作油漆、涂料的紅色顏料

D.鐵粉與水蒸氣反應生成黑色的氧化亞鐵

二、鐵與水蒸氣反應的實驗探究

常溫下，鐵與水不反應，只有在高溫條件下，F(xiàn)e才會與水蒸氣反應。實驗時只要注意

以下細節(jié)，就能順利完成。

a、棉花最好是一整塊的，揉捏到合適大小后伸入試管底部。如果只有多塊小棉花，則

必須沿試管的縱向，用較大的包裹較小的，然后再塞入。不要把小塊棉花簡單堆積，因熱水

沸騰時會使外面的棉花沖出，一旦接觸到高溫鐵粉，一方面使水突然劇烈沸騰，另一方面降

低了鐵粉的溫度，不利于反應。

b、鐵粉的用量要較多，鋪滿中部試管為宜，略有鼓起，最好較為集中，因火焰的加熱

面積有限(可觀察直接加熱區(qū)域與兩端鐵粉變化的區(qū)別)。

c、先對準鐵粉加熱。開始加熱時估計因消耗氧氣，出現(xiàn)受熱反而倒吸的現(xiàn)象。解決辦

法是，先讓肥皂液接觸一下導管口，然后讓導管離開頁面，才開始加熱。好處是，可以看到

那一小環(huán)肥皂液在導管中的上升和下降，當氣壓縮小，肥皂液上升，正在倒吸。一旦開始下

降，說明鐵粉溫度足夠，開始膨脹或產(chǎn)生氣體。這時，再把導管伸入肥皂液，若產(chǎn)生氣泡較

慢，再多用一個酒精燈加熱棉花。這時加熱棉花才有意義，大量水蒸氣經(jīng)過前面已加熱的鐵

粉才會加速反應。若一開始就加熱棉花，由于鐵粉溫度不夠，反而使鐵粉吸水變濕，不利反

應。關(guān)注棉花的情況，隨時停止對棉花的加熱，加熱過久，棉花焦化，容易使試管破裂。當

產(chǎn)生較多氣泡時，用燃著的木條點燃氣泡，將會有明顯的火焰。

d、實驗的結(jié)束：先移開肥皂液，再停止加熱，以防倒吸。

對點練習2

(2020.黑龍江香坊區(qū).哈爾濱市第六中學校高一月考)某同學利用下圖所示實驗裝置進行鐵

與水蒸氣反應的實驗，并對反應后硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的組成進行了探究。

I.(1)該反應的化學方程式是，硬質(zhì)試管中濕棉花的作用是:

(2)該同學對反應后硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的組成提出了如下假設。

假設1：只有Fe；

假設2：只有(填化學式)；

假設3：既有Fe也有Fe3C)4。

(3)為了驗證反應后硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的組成，該同學進行了定量研究：反應前固體物質(zhì)

的質(zhì)量為5.6g,反應后固體物質(zhì)的質(zhì)量為6.6g。從數(shù)據(jù)分析，反應后硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的

組成成分為。

H.長期放置的FeSO4溶液易被氧化而變質(zhì)，某興趣小組進行了如下實驗：

A.設計實驗檢驗FeSCU溶液的變質(zhì)程度

實驗方案實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論

取待檢測液于試管中，向其

步驟1—

中滴加KSCN溶液FeSO4溶液

取待檢測液于試管中，向其部分變質(zhì)

步驟2

中滴加K3[Fe(SCN)6]溶液

①將上述方案補充完整

②步驟2涉及的離子反應方程式是。

③若要使變質(zhì)的FeSO4復原，方法是。(寫離子反應方程式)

三、鐵的還原性

鐵是變價金屬，與強氧化劑反應生成三價鐵，與弱氧化劑反應生成二價鐵。

(1)鐵與弱氧化劑

如：H\CU2\S、b反應時，被氧化為+2價。

(2)鐵與H2O(g),O2反應的氧化產(chǎn)物為Fe3O4o

(3)鐵與CI2、Br2等反應時，被氧化為+3價。

對點練習3

下列反應中，鐵只能生成高價化合物的是

A.過量的鐵與稀HN03反應B.鐵粉與硫蒸氣反應

C.鐵粉與氯氣反應D.紅熱的鐵粉與水蒸氣反應

四、鐵的氧化物

(1)鐵的氧化物中Fe的常見化合價只有+2價和+3價，F(xiàn)e.3O4可以看成由FeO和Fe2O3

按物質(zhì)的量之比1：1組合而成的復雜氧化物，通常也可寫成FeOFezOs的形式。

(2)FeO、Fe2C>3屬于堿性氧化物，F(xiàn)esOa不屬于堿性氧化物。

(3)Fe3O4與鹽酸反應可看作Fe2O3、FeO分別與鹽酸反應，然后把兩個反應式相加。

(4)FeO、Fe3C)4遇氧化性酸(如HNO3)發(fā)生氧化還原反應，+2價的鐵均被氧化成+3價。

對點練習4

(2020.浙江高一期中)下列有關(guān)鐵的氧化物的敘述中正確的是()

A.鐵的氧化物FeO,FezCh、FesCU都可由堿受熱分解制得

B.鐵的氧化物中Fe2O3,Fe3O4都有磁性

C.FeO不穩(wěn)定，在空氣里受熱，能迅速氧化成Fe3O4

D.鐵的氧化物Fe2O3,Fe3O4都只有氧化性

五、Fe(OH)2制備時的注意事項

a.原理Fe2++2OH-==Fe(OH)21

由于Fe(0H)2、Fe2+易被空氣中的02氧化，導致無法得到Fe(0H)2白色沉淀，故該實驗

的關(guān)鍵之處為排出空氣、隔絕空氣。

b.排空、隔空常見具體措施

(1)將配制溶液的蒸儲水煮沸，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試管的亞鐵鹽溶液底部，并慢慢擠出NaOH溶液。

(3)在亞鐵鹽溶液上面充入保護氣，如H2、N2、稀有氣體等。

(4)在亞鐵鹽溶液上面加保護層，如苯、植物油等。

對點練習5

用下面兩種方法可以制得白色Fe(OH)2沉淀.

方法一：用FeSO4溶液與不含的蒸儲水配制的NaOH溶液反應制備Fe(OH%。

(1)除去蒸播水中溶解的常采用的方法。

⑵生成白色Fe(OH%沉淀的操作是用長滴管吸取不含。2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液

液面以下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是。

方法二：在如圖所示裝置中，用不含Oz的NaOH溶液、鐵屑和稀硫酸制備Fe(OH%。

(3)在試管［中加入的試劑是。

(4)在試管II中加入的試劑是。

(5)為了制得白色Fe(OH)2沉淀，在試管I和試管II中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后

的實驗步驟是

(6)這樣生成的Fe(OH%沉淀能較長時間保持白色，其理由是

六、檢驗Fe2’的注意事項

（1）只含F(xiàn)e2+的溶液

檢驗Fe2+加入試劑的順序：

溶滿眼■化劑

待測液鄴佇故不變色如氯kfhCh紅色（含F(xiàn)e2+,不含F(xiàn)e3+）。

①加KSCN溶液前，不能加氧化性物質(zhì)［如H2O2、NOKH+）等］,防止Fe2+被氧化。

②氧化劑不能選用酸性KMnCU溶液，原因有：酸性KMnO4溶液本身顯紫紅色，對

Fe（SCN）3紅色有干擾；酸性KMnCU溶液能氧化KSCN,溶液不變紅色，不能證明不含F(xiàn)e?

（2）同時含有Fe2+和Fe3+的溶液

Fe2+對檢驗Fe產(chǎn)無干擾，可以滴加KSCN溶液檢驗Fe3^；

Fe?+對檢驗Fe2+有干擾，不能加KSCN溶液檢驗Fe?+,通常向溶液中滴加適量酸性

KMnCU溶液，溶液紫紅色褪去說明含有Fe2+（當然如果含有氯離子這個方法就不行了）。

對點練習6

為了檢驗某氯化亞鐵溶液是否變質(zhì)，可向溶液中加入（）

A.氫氧化鈉溶液B.鐵片

C.硫氟酸鉀溶液D.酸性KMnO4溶液

七、Fe2\Fe3\Fe之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系

（l）Fe只具有還原性?？杀蝗跹趸瘎℉；S等）氧化成Fe?*,被強氧化劑（CI2等）氧化成

Fe3',

（2）Fe2+既有氧化性又有還原性。可被強氧化劑［CL、KMnO4（H+）等］氧化為Fe3+；可被

還原劑（Al、Zn、CO、C等）還原為Fe。

（3）Fe3+只具有氧化性，可被弱還原劑（Fe、Cu等）還原為Fe?+,被強還原劑（Al、Zn、CO

等）還原為Feo

對點練習7

（2020?黑龍江尖山區(qū)?雙鴨山一中高一月考）下圖為鐵及其化合物的“價-類”二維圖。

（1）填寫二維圖缺失的類別①和化學式②_________.

（2）某同學利用以下試劑研究FeCb性質(zhì)，進行了如下預測：

①CL②Fe③NaOH④H2s04⑤AgNCh

從物質(zhì)類別上看，F(xiàn)eCb屬于，可能與發(fā)生反應（填序號）；從化合

價角度看，F(xiàn)e3+具有性，可能與發(fā)生反應（填序號）。

（3）某工廠用FeCL溶液腐蝕鍍有銅的絕緣板生產(chǎn)印刷電路，其化學原理為如下反應：

Cu+2FeCl3==CuC12+2FeC12

①用雙線橋表示電子轉(zhuǎn)移。

②寫出該反應的離子方程式__________0

本節(jié)跟蹤練習

1.下列關(guān)于鐵的氧化物說法不正確的是（）

A.鐵的氧化物通常狀況下都是有色固體

B.四氧化三鐵是一種復雜的鐵的氧化物，它與鹽酸反應后的溶液中同時存在Fe2+和Fe3+

C.氧化鐵是鐵銹的主要成分，因此氧化鐵俗稱為鐵銹

D.工業(yè)上常使用鐵的氧化物做原料冶煉鐵

2.（2019?廣東湛江市?高一期末）將下列四種化合物溶于稀鹽酸，滴加硫氟化鉀溶液，沒有

顏色變化，再加氯水即呈現(xiàn)紅色的是（）

A.FeOB.Fe2OsC.FesO4D.Fe2（SO4）3

3.（2020?全國高一課時練習）納米級FeW^可用于以太陽能為熱源分解水制H2,過程如

圖所示。下列說法錯誤的是（)

太陽能

A.過程I發(fā)生反應:

2Fe3O46FeO+OJ

太陽能

B.過程H發(fā)生反應：2H2。^=H2t+O2

Fe3O4

C.兩個轉(zhuǎn)化過程都發(fā)生了氧化還原反應

D.整個過程實現(xiàn)了太陽能向化學能的轉(zhuǎn)化

4.（2020?福建省福州第一中學高三開學考試）把含有氧化鐵的鐵屑投入到足量的稀硫酸中,

直到鐵屑全部溶解。經(jīng)分析，溶液中無Fe3+離子，且生成的Fe2+離子與反應產(chǎn)生H2的物質(zhì)

的量之比為10：7。則混合物中單質(zhì)鐵與氧化鐵的物質(zhì)的量之比約為（）

A.7：1B.8：1C.1：1D.10：7

5.（2020?浙江高一期中）下列關(guān)于物質(zhì)用途的說法中，不正確的是

A.NazCh可在呼吸面具中作為氧氣的來源

B.Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡膠的紅色顏料

C.還原鐵粉可用于食品的脫氧劑

D.為保證消毒效果，可向自來水中通入大量氯氣

6.（2020.吉林朝陽區(qū).長春外國語學校高一月考）下列物質(zhì)與其俗名匹配且相關(guān)敘述合理的

是（）

A.磁性氧化鐵：四氧化三鐵，為黑色晶體

B.鐵紅：氧化亞鐵，可用作紅色油漆的顏料

C.漂白粉：純凈的次氯酸鈣，可用于游泳池消毒

D.蘇打：碳酸氫鈉，可用于治療胃酸過多

7.（2020?浙江高一期中）要證明某溶液中不含F(xiàn)e3+,而可能含有Fe?+,進行如下實驗操作

的最佳順序為（）

①加入少量氯水②加入足量KMnCU（H+）溶液③加入少量KSCN溶液

A.①@B.③②C.③①D.①②③

8.（2020.寧波市北侖中學高一期中）下列實驗操作和現(xiàn)象、結(jié)論或目的均正確的是

選項操作和現(xiàn)象結(jié)論或目的

A將NaOH濃溶液滴加到飽和的FeC13溶液中制備Fe（OH）3膠體

CO還原Fe3O4得到的黑色固體加入鹽酸溶解后再

B黑色固體中可能有Fe3O4

加入KSCN溶液，溶液不顯紅色

取少量FeCL試樣加水溶解，滴加高鎰酸鉀，紫紅

C該FeCL試樣已經(jīng)變質(zhì)

色褪去

向某溶液中通入C12,然后再加入KSCN溶液變紅

D原溶液中含有Fe2+

色

A.AB.BC.CD.D

9.（2020?浙江高一月考）下列說法正確的是（）

A.新制氯水放在棕色廣口試劑瓶中

B.漂白粉能長期放置于敞口燒杯中

C.配制FeCL溶液時，要加入少量鐵粉

D.可用氯氣除去Fe2（SO4）3溶液中少量的Fe?+

10.（2020.湖南省平江縣第一中學高三月考）硫酸亞鐵是一種重要的化工原料，可以制備

一系列物質(zhì)（如圖所示）。下列說法錯誤的是（）

g

-Fe4(OH)2(SO4),

(堿式龍腰鐵)

FeSO,NH0..空氣

FecG,短燒（曜）

1(NIL)2solt

-(NH)Fe(SO)

冷卻結(jié)晶14242

(硫酸亞鐵餃)

A.堿式硫酸鐵水解能產(chǎn)生Fe（OH）3膠體，可用做凈水劑

B.為防止NH4HCO3分解，生產(chǎn)FeCO3需在較低溫度下進行

C.可用KSCN溶液檢驗（NH4）2Fe（SC>4）2是否被氧化

D.該溫度下，（NH4）2Fe（SO4）2在水中的溶解度比FeSCh的大

11.（2020.全國高一課時練習）為了驗證Fe3+的性質(zhì)，某化學興趣小組設計了如圖所示的

0色紅色無色色?漢淀色抗淀

A.②B.③C.③④D.①②③④⑤

12.（2020?南崗區(qū)?黑龍江實驗中學高一月考）下列物質(zhì)中能通過化合反應制取的是（）

①Fe3O4②FeS③FeCb④FeCb

A.@@B.①②④C.①③④D.①②③④

13.（2020?定州市第二中學高一月考）某鐵的氧化物粉末可能含有FeO、Fe?。？中的一種或

兩種。某興趣小組同學利用以下裝置測定鐵的氧化物的組成，請回答下列問題:

(己知

H2c2O4=~=coT+co2T+H2O)

（1）裝置甲的作用是O

（2）裝置丁中的實驗現(xiàn)象是。

（3）若丙中鐵的氧化物的化學式為Fe、Oy,則丙中反應的化學方程式為o若丙中

鐵的氧化物質(zhì)量為3.92g,且完全反應，丁中生成沉淀的質(zhì)量為13.79g,試確定該氧化物

中X：y=o

（4）實驗評價：該裝置存在缺點,改進的方法。

19.（2020?全國高一期末）硫酸亞鐵晶體（FeSO4-7H2O）在醫(yī)藥上作補血劑。某課外小組

測定該補血劑中鐵元素的含量，并檢驗該補血劑是否變質(zhì)。實驗步驟如下：

邠Imol/L

I。片蛙班也竺，

補血劑~"

請回答下列問題：

（1）步驟①濾液中滴加KSCN溶液后濾液變?yōu)榧t色，則該溶液中含有（填離子符

號），檢驗濾液中還存在Fe2+的方法為

_______________________________________________（注明試劑、現(xiàn)象）。

（2）步驟②加入過量H2O2的目的是o

（3）步驟③中反應的離子方程式為。

（4）步驟④中一系列處理的操作步驟包括：過濾、、灼燒、、稱量。

（5）若實驗無損耗，則每片補血劑含鐵元素的質(zhì)量為go

15.（2020?浙江高一期中）某化學興趣小組利用如圖裝置進行鐵與水蒸氣反應的實驗，并

檢驗產(chǎn)物的性質(zhì)，請回答下列問題:

還原鐵粉和石棉絨

（DA裝置的作用是,燒瓶底部放碎瓷片的作用是

（2）裝置B中發(fā)生反應的化學方程式是______________________________________________

（3）D的作用是,

（4）E中的實驗現(xiàn)象是。

（5）請設計實驗檢驗裝置B的產(chǎn)物中是否存在+3價的鐵。

16.（2020.武威第六中學高一月考）高鐵酸鈉（NazFeOQ是水處理中使用的一種新型凈水劑,

它的氧化性比高錦酸鉀、次氯酸等還強。工業(yè)上制取高鐵酸鈉的化學方程式是（未配平）：

Fe（NO3）3+NaOH+C12-^Na2FeO4+NaNO3+NaCl+H2O

（1）高鐵酸鈉中，鐵元素的化合價是一;