2025年高一上學(xué)期化學(xué)鐵及其化合物性質(zhì)測(cè)試一、鐵的物理性質(zhì)鐵是一種具有銀白色金屬光澤的過渡元素，元素符號(hào)為Fe，原子序數(shù)26，位于元素周期表第四周期第Ⅷ族。其物理性質(zhì)主要包括：狀態(tài)與顏色：常溫下為固態(tài)，純鐵呈銀白色，而常見的鐵制品因表面氧化多呈灰黑色。密度與硬度：密度約為7.86g/cm3，硬度中等（莫氏硬度4.5），能被磁鐵吸引，具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。延展性與加工性：純鐵具有較好的延展性，可被軋制成鐵片或拉成鐵絲，但工業(yè)用鐵因含碳等雜質(zhì)，硬度會(huì)顯著增加。熔點(diǎn)與沸點(diǎn)：熔點(diǎn)約1538℃，沸點(diǎn)2750℃，高溫下可與其他金屬形成合金（如鋼、生鐵），廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械制造等領(lǐng)域。二、鐵的化學(xué)性質(zhì)鐵的化學(xué)性質(zhì)活潑，易發(fā)生氧化還原反應(yīng)，常見化合價(jià)為+2（亞鐵）和+3（鐵離子），其化學(xué)性質(zhì)可通過與非金屬單質(zhì)、酸、鹽溶液的反應(yīng)體現(xiàn)：1.與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)與氧氣反應(yīng)：常溫下，鐵在潮濕空氣中緩慢氧化生成紅褐色鐵銹（主要成分為Fe?O?·xH?O），反應(yīng)方程式為：4Fe+3O?+2xH?O=2Fe?O?·xH?O。點(diǎn)燃條件下，純鐵在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體四氧化三鐵（Fe?O?）：3Fe+2O?$\stackrel{點(diǎn)燃}{=}$Fe?O?。與氯氣反應(yīng)：鐵與氯氣在加熱時(shí)反應(yīng)生成氯化鐵（FeCl?），體現(xiàn)氯氣的強(qiáng)氧化性：2Fe+3Cl?$\stackrel{\Delta}{=}$2FeCl?。與硫反應(yīng)：鐵與硫粉共熱生成硫化亞鐵（FeS），硫的氧化性較弱，僅能將鐵氧化為+2價(jià)：Fe+S$\stackrel{\Delta}{=}$FeS。2.與酸的反應(yīng)與非氧化性酸（如稀鹽酸、稀硫酸）：鐵與稀酸反應(yīng)生成亞鐵鹽和氫氣，體現(xiàn)金屬活動(dòng)性順序中“氫前金屬”的特性：Fe+2HCl=FeCl?+H?↑；Fe+H?SO?（?。?FeSO?+H?↑。與氧化性酸（如濃硫酸、硝酸）：常溫下，鐵遇濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化，表面形成致密氧化膜，阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行，因此可用鐵制容器儲(chǔ)存濃硫酸。加熱條件下，鐵與足量濃硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵、二氧化硫和水：2Fe+6H?SO?（濃）$\stackrel{\Delta}{=}$Fe?(SO?)?+3SO?↑+6H?O。3.與鹽溶液的反應(yīng)（置換反應(yīng)）鐵能與活動(dòng)性較弱的金屬鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng)，如與硫酸銅溶液反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵（“濕法煉銅”原理）：Fe+CuSO?=FeSO?+Cu（現(xiàn)象：藍(lán)色溶液逐漸變?yōu)闇\綠色，有紅色固體析出）。三、鐵的氧化物鐵的常見氧化物包括氧化亞鐵（FeO）、氧化鐵（Fe?O?）和四氧化三鐵（Fe?O?），其性質(zhì)對(duì)比見表1：氧化物化學(xué)式顏色狀態(tài)鐵元素化合價(jià)與酸反應(yīng)用途氧化亞鐵FeO黑色粉末+2FeO+2HCl=FeCl?+H?O冶煉鐵氧化鐵Fe?O?紅棕色粉末+3Fe?O?+6HCl=2FeCl?+3H?O顏料（鐵紅）、煉鐵原料四氧化三鐵Fe?O?黑色晶體+2、+3（Fe2?Fe?3?O?）Fe?O?+8HCl=FeCl?+2FeCl?+4H?O磁性材料（如磁鐵）注：FeO不穩(wěn)定，在空氣中加熱易被氧化為Fe?O?；Fe?O?俗稱“鐵紅”，是鐵銹的主要成分；Fe?O?可視為FeO·Fe?O?的復(fù)合氧化物，具有磁性。四、鐵的氫氧化物鐵的氫氧化物包括氫氧化亞鐵（Fe(OH)?）和氫氧化鐵（Fe(OH)?），兩者均為不溶性堿，性質(zhì)差異顯著：1.氫氧化亞鐵（Fe(OH)?）制備：向亞鐵鹽溶液中加入氫氧化鈉溶液，生成白色絮狀沉淀：FeSO?+2NaOH=Fe(OH)?↓+Na?SO?。性質(zhì)：極不穩(wěn)定，易被空氣中氧氣氧化，白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色氫氧化鐵：4Fe(OH)?+O?+2H?O=4Fe(OH)?。2.氫氧化鐵（Fe(OH)?）制備：向鐵鹽溶液中加入氫氧化鈉溶液，生成紅褐色沉淀：FeCl?+3NaOH=Fe(OH)?↓+3NaCl。性質(zhì)：受熱易分解，生成紅棕色氧化鐵粉末：2Fe(OH)?$\stackrel{\Delta}{=}$Fe?O?+3H?O；能與酸反應(yīng)：Fe(OH)?+3HCl=FeCl?+3H?O。五、鐵鹽與亞鐵鹽的性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化1.亞鐵鹽（如FeCl?、FeSO?）性質(zhì)：溶液呈淺綠色，F(xiàn)e2?易被氧化為Fe3?（如與氯氣反應(yīng)：2FeCl?+Cl?=2FeCl?）；能與堿反應(yīng)生成Fe(OH)?沉淀。保存方法：需加入少量鐵粉（防止Fe2?被氧化）和稀酸（抑制Fe2?水解）。2.鐵鹽（如FeCl?、Fe?(SO?)?）性質(zhì)：溶液呈黃色，F(xiàn)e3?具有強(qiáng)氧化性，可氧化Cu、Fe等金屬：2FeCl?+Cu=2FeCl?+CuCl?；Fe3?易水解，溶液顯酸性：Fe3?+3H?O?Fe(OH)?+3H?。用途：FeCl?可用作凈水劑（水解生成的Fe(OH)?膠體吸附雜質(zhì)）、印刷電路板蝕刻劑。3.Fe2?與Fe3?的相互轉(zhuǎn)化Fe2?→Fe3?（氧化反應(yīng)）：需加入強(qiáng)氧化劑，如Cl?、H?O?、酸性KMnO?等。例如：2Fe2?+H?O?+2H?=2Fe3?+2H?O。Fe3?→Fe2?（還原反應(yīng)）：需加入還原劑，如Fe、Cu、I?等。例如：2Fe3?+Fe=3Fe2?；2Fe3?+2I?=2Fe2?+I?。六、實(shí)驗(yàn)探究：鐵及其化合物的性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)1：鐵與稀硫酸的反應(yīng)步驟：取少量鐵粉于試管中，加入2mL稀硫酸，觀察現(xiàn)象。現(xiàn)象：鐵粉逐漸溶解，有氣泡產(chǎn)生，溶液變?yōu)闇\綠色。結(jié)論：Fe與稀硫酸反應(yīng)生成FeSO?和H?，F(xiàn)e被氧化為+2價(jià)。實(shí)驗(yàn)2：Fe2?與Fe3?的轉(zhuǎn)化與檢驗(yàn)Fe3?的檢驗(yàn)：向FeCl?溶液中滴加KSCN溶液，溶液變?yōu)檠t色：Fe3?+3SCN?=Fe(SCN)?（用于Fe3?的特征檢驗(yàn)）。Fe2?的轉(zhuǎn)化：向FeCl?溶液中滴加氯水，再加入KSCN溶液，溶液變?yōu)檠t色，證明Fe2?被氧化為Fe3?。實(shí)驗(yàn)3：氫氧化亞鐵的制備與氧化步驟：向FeSO?溶液中滴加煮沸過的NaOH溶液（排除氧氣），觀察沉淀顏色變化?，F(xiàn)象：生成白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色。結(jié)論：Fe(OH)?易被氧化為Fe(OH)?，需在無氧環(huán)境中制備。七、鐵及其化合物的應(yīng)用1.工業(yè)冶煉高爐煉鐵：利用焦炭、鐵礦石（主要成分為Fe?O?）、石灰石在高溫下反應(yīng)，一氧化碳還原氧化鐵生成鐵：Fe?O?+3CO$\stackrel{高溫}{=}$2Fe+3CO?。煉鋼：通過氧化還原反應(yīng)降低生鐵中的含碳量，加入硅、錳等元素改善性能。2.生活與環(huán)境鐵鹽凈水：FeCl?或Fe?(SO?)?水解生成Fe(OH)?膠體，吸附水中懸浮雜質(zhì)，用于自來水處理。補(bǔ)鐵劑：硫酸亞鐵（FeSO?）、富馬酸亞鐵等亞鐵鹽用于治療缺鐵性貧血，需與維生素C同服（防止Fe2?氧化）。3.材料領(lǐng)域磁性材料：Fe?O?用于制造磁鐵、錄音磁帶等；顏料與涂料：Fe?O?（鐵紅）用作油漆、涂料的紅色顏料。八、典型例題解析例題：向100mLFeCl?溶液中加入過量鐵粉，充分反應(yīng)后，溶液中Fe2?的物質(zhì)的量濃度為0.5mol/L（假設(shè)溶液體積不變），求原FeCl?溶液的物質(zhì)的量濃度。解析：反應(yīng)方程式為2FeCl?+Fe=3FeCl?，設(shè)原FeCl?濃度為c，根據(jù)Fe元素守恒：2FeCl?~3FeCl?2mol3mol0.1c0.1L×0.5mol/L解得c=0.33mol/L。答案：原FeCl?溶液的物質(zhì)的量濃度為0.33mol/L。九、易錯(cuò)點(diǎn)提示鐵與硝酸的反應(yīng)：濃硝酸常溫下使鐵鈍化，加熱時(shí)生成Fe3?；稀硝酸過量時(shí)生