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一、考纲要求
铁
铁的物理性质
A
铁的化学性质
B
(1)铁与氧气、硫、氯气、盐酸、硫酸铜溶液、水的反应
(2)铁在浓硫酸中的钝化现象
铁合金及其用途
A
(1)合金的概念及其优良特点
(2)铁合金的性能及其用途
钢铁的冶炼
炼铁
B
(1)炼铁、炼钢中氧化剂、还原剂的选择及有关的氧化还原反应
炼钢
A
二、知识梳理
1.金属键和金属晶体
1）金属键：金属阳离子和自由电子之间所形成的强作用力就是金属键。
2）金属晶体：通过金属键所形成的晶体叫金属晶体。
（1）构成微粒：金属阳离子和自由电子
（2）元素种类：金属
（3）微粒间作用力：金属键
（4）熔沸点：一般较高
（5）典型实例：Cu、Fe等金属以及合金
3）金属的物理通性
（1）金属表面一般都有光泽，黄金、白银、铂金等饰品就是利用了这一性质。
（2）金属具有导电性。
（3）金属具有导热性。
（4）金属具有良好的延展性。
2.铁单质的物理性质和化学性质
1）铁在地壳中的含量：铁在地壳中的含量居第四位，仅次于氧、硅和铝．
铁元素的原子结构：铁的原子序数为26，位于元素周期表第四周期Ⅶ族，属过渡元素．铁原子的最外层电子数为2个，可失去2个或3个电子而显+2价或+3价，但+3价的化合物较稳定．
2）物理性质：⑴纯铁是光亮银白色金属；⑵纯铁的抗蚀力相当强；⑶有延展性、导热性和导电性；⑷具有铁磁性，能被磁铁吸引创业项目，在磁场的作用下，自身也能产生磁性。
3）化学性质：能与非金属化合，能与水蒸气、酸反应，在冷的浓H2SO4、浓HNO3中钝化、能与盐溶液反应。
3．铁的氧化物
铁的氧化物
氧化亚铁
氧化铁
四氧化三铁
化 学 式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
溶 名
铁红
磁性氧化铁
色 态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
化 合 价
+2
+3
+2，+3
水 溶 性
不 溶
⑴跟酸反应：FeO+2H+→Fe2++2H2O Fe3O4+8H+→Fe2++2Fe3++4H2O
3FeO+10HNO3（稀）→3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O Fe2O3+6HI→2FeI2+I2+3H2O
4．铁的氢氧化物
5．Fe2+与Fe3+的检验：
(1)Fe2＋的检验方法：
①含有Fe2＋的溶液呈浅绿色；
②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水，产生白色絮状沉淀，露置在空气中一段时间后，沉淀变为灰绿色，最后变为红褐色，说明含Fe2＋．
③向待检液中先滴加KSCN溶液，无变化，再滴加新制的氯水，溶液显红色，说明含Fe2＋．
有关的离子方程式为：
2Fe2＋ + Cl2 →2Fe3＋ + 2Cl－
Fe3＋ + 3SCN-→Fe(SCN)3
(2)Fe3＋的检验方法：
①含有Fe3＋的溶液呈黄色；
②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水，产生红褐色沉淀，说明含Fe3＋．
③向待检液中滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，说明含Fe3＋．
6．Fe3＋和Fe2＋的相互转化
例如：2Fe3＋ + Fe →3Fe2＋
应用：①除去亚铁盐(含Fe2＋)溶液中混有的Fe3＋；②亚铁盐很容易被空气中的O2氧化成铁盐，为防止氧化，可向亚铁盐溶液中加入一定量的铁屑．
例如：2Fe2＋+ Cl2→2Fe3＋+ 2Cl－
应用：氯化铁溶液中混有氯化亚铁时，可向溶液中通入足量氯气或滴加新制的氯水，除去Fe2＋离子．
7．进行铁及其化合物的计算时应注意的事项：
(1)铁元素有变价特点，要正确判断产物；
(2)铁及其化合物可能参加多个反应，要正确选择反应物及反应的化学方程式；
(3)反应中生成的铁化合物又可能与过量的铁反应，因此要仔细分析铁及其化合物在反应中是过量、适量，还是不足量；
(4)当根据化学方程式或离子方程式计算时，找出已知量与未知量的关系铁和水蒸气反应的化学方程式，列出方程式或方程式组；
(5)经常用到差量法、守恒法．
8．金属的冶炼
1、概念：金属从矿石里提炼出来的过程，叫金属的冶炼。
2、步骤：矿石的富集、冶炼、精炼。
3、方法：
（1）热分解法：适合Hg与Ag的冶炼
（2）热还原法：适合金属活动性顺序表中位于Zn与Cu之间的金属的冶炼
（3）电解法：适合活泼金属Mg、K、Na、Al的冶炼。
（4）炼铁和炼钢
三、典型例题
【例1】把铜粉和过量的铁粉加入到热的浓硝酸中，充分反应后，溶液中大量存在的金属阳离子是 ( )
A．只有Fe2+B．只有Fe3+C．有Fe2+和Cu2+D．有Fe3+和Cu2+
【解析】本题主要考查金属与浓硝酸的反应。浓硝酸具有强氧化性，热的浓硝酸可将Fe和Cu分别氧化成Fe3+和Cu2+，过量的铁又与Fe3+和Cu2+反应生成Fe2+和Cu，所以充分反应后，溶液中大量存在的金属阳离子为Fe2+，本题答案为A。
【例2】由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21：8，则这种混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是 ( )
A．1：2：1 B．2：1：1 C．1：1：1 D．1：1：3
【解析】本题主要考查铁的氧化物。可用平均组成法来求解：在混合物中Fe原子和氧原子物质的量之比为(21／56)：(8／16)=3：4，则混合物的平均组成为Fe3O4，在三种组合中Fe3O4则不必多考虑，应注意FeO和Fe2O3混合后也应符合Fe3O4，所以在混合物中它们的物质的量之比必须是1：1。
答案：C、D．
【例3】在下列所指的各溶液中，分别滴加NH。SCN溶液后，溶液不呈血红色的是( )
A．加入足量镁粉的Fe2(SO4)3溶液
B．加入过量铁粉的稀硝酸溶液
C．铁丝在足量的氯气中燃烧后，所得产物的溶液
D．长期暴露在空气中的绿矾溶液
【解析】 实验室鉴定Fe3+的方法是利用KSCN溶液，它们相遇会呈血红色，若利用NH4SCN溶液，实质是一样的：Fe3++SCN-→[Fe(SCN)]2+，Fe3+可以结合1～6个SCN-，产物皆为血红色。
A．足量的镁粉可以使Fe3+转化为Fe2+或Fe，因为反应后不再有Fe3+，所以加入SCN-后，不会出现血红色。
B．过量的铁与稀硝酸进行如下反应：Fe+4HNO3→Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
2Fe3++Fe→3Fe2+
因为反应后无Fe3+所以加入SCN-后，也不会出现血红色。
C．Fe在Cl2中燃烧的产物是FeCl3，它的水溶液中存在着大量的Fe3+，所以加入SCN-后，会出现血红色。
D．FeSO4溶液中的Fe2+因暴露在空气中会被空气中的氧气氧化成Fe3+：
4FeSO4+O2+2H2SO4→2 Fe2(SO4)3+2H2O
所以加入SCN-后，会出现血红色。
答案：AB。
【例4】在由Fe、FeO和Fe2O3组成的混合物中加入100mL 2mol／L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，并放出448mL气体(标准状况)，此时溶液中无Fe3+离子．则下列判断正确的是( )．
A．混合物里三种物质反应时消耗盐酸的物质的量之比为1：1：3
B．反应后所得溶液中的Fe2+离子与Cl-离子的物质的量之比为1：2
C．混合物里，FeO的物质的量无法确定，但Fe比Fe2O3的物质的量多
D．混合物里，Fe2O3的物质的量无法确定，但Fe比FeO的物质的量多
【解析】根据Fe、FeO和Fe2O3均能与盐酸反应，假如三者物质的量相等铁和水蒸气反应的化学方程式，则消耗HCl的物质的量之比为1：1：3；但因反应后溶液中无Fe3+，即发生了隐蔽反应：2Fe3++4Fe→3Fe2+，则有定量关系：Fe2O3～2Fe3+～Fe，所以Fe比FFe2O3的物质的量多；由于反应后溶液中最终只有一种溶质FeCl2，则n(Fe2+)：n(C1-)=l：2(此乃终态分析法)；若设FeO和Fe2O3分别有x mol、y mol，则Fe有(y+0.02)tool，据Cl-守恒得：
(y+0.02+x+2y)×2=0.1×2，仅由此式无法确定FeO和Fe2O3的物质的量．
答案：BC。
【例5】 ag Fe和含bg HNO3的稀溶液恰好完全反应生成NO，若a：b=1：3，则被还原的HNO3的质量可能为_____________或_____________．
【解析】HNO3过量时：Fe+4HNO3(稀)→Fe(NO3)3+NO↑+2H2O；
Fe过量时：3Fe+8HNO3(稀)→3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O．
由此可知Fe与稀HNO3反应生成NO时，无论是生成Fe3+盐、Fe2+盐或Fe3+与Fe2+两种盐，被还原的HNO3与被消耗的HNO3的质量比均为1：4(此乃对应关系法)．
答案：b／4 g；3a／4 g．
【归纳】在解答有关铁及其化合物之间转化的推断分析或计算问题时，要注意应用Fe与Fe2+、Fe3+之间存在的“铁三角”转化关系(如右图)；并能选用相应的巧解方法，如终态分析法、守恒法、平均值法、十字交叉法、对应关系法等．
【例6】用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀．
方法一：用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备．
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入_____________。
(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溶液液面下，再挤出NaOH溶液．这样操作的理由是__________________________。
方法二：在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备．
(1)在试管I里加入的试剂是_____________。
(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是_____________。
(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管I和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是_____________。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是_____________。
【解析】制备白色的Fe(OH)2沉淀是教材中安排的一个不易做成功的实验．方法一是再现教材中的实验．方法二则是延伸教材的创新实验，应依题意，弄清相关原理，如“打开止水夹”则可放出氢气，只有用氢气排尽了装置内的氧气后，再夹紧止水夹时，试管I生成的FeSO4溶液就能在氢气的压力下倒吸进入试管Ⅱ，与不含O2的NaOH溶液反应生成Fe(OH)2．
答案：方法一：(1)稀H2SO4、铁屑；(2)煮沸；(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2．
方法二：(1)稀H2SO4、铁屑；(2)NaOH溶液；(3)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度；当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹．(4)试管I中反应生成的H2充满了试管I和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入．
四、基础训练
1、铁和铁合金是生活中常用的材料，下列说法正确的是（ ）
A．不锈钢是铁合金，只含金属元素
B．一定条件下，铁粉可与水蒸气反应
C．铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应
D．在空气中，铁板比镀锌铁板更耐腐蚀
2、亚硝酸钠（NaNO2）可将人体血红蛋白中的Fe2+离子转化为Fe3+离子，生成高铁血红蛋白而丧失与氧气结合的能力，误食亚硝酸钠中毒，可服维生素C缓解，下列叙述中表现严硝酸钠和维生素C的性质正确的是（ ）
A．氧化性和还原性
B．还原性和氧化性
C．氧化性和酸性
D．还原性和碱性
3、在下列溶液中，各组离子一定能够大量共存的是（ ）
A.含有大量Fe3+的溶液：H+、I－、K+、Cl－
B．常温下c(H+)/c(OH－)=1012的溶液：Fe2+、Mg2+、NO3－、Cl－
C．使紫色石蕊试液变红的溶液： Fe2+、Mg2+、NO3-、Cl-
D．pH=1的溶液中：K+、Fe2+、NO3－、MnO4－
E．Fe3+NO3-I- SO42-
4、铁屑溶于过量的稀硫酸，过滤后向滤液中加入适量硝酸，再加入过量的氨水，有红褐色沉淀生成。过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别为（ ）
A．Fe(OH)3;Fe2O3B．Fe(OH)2;FeO
C．Fe(OH)2、Fe(OH)3;Fe3O4D．Fe2O3;Fe(OH)3
答案：1、B 2、A 3、E 4、A
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