届高考化学一轮复习 铁及其化合物Word格式文档下载.docx
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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
铁的化合价
+2
+3
+2,+3
稳定性
不稳定
稳定
与H+反应的离子方程式
FeO+2H+===Fe2++H2O
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
(2)铁的氢氧化物
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色态
白色固体
红褐色固体
与盐酸反应
Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
受热分解
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
制法
可溶性亚铁盐与碱溶液反应
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
可溶性铁盐与碱溶液反应
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
二者的关系
在空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成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
4.亚铁盐和铁盐
(1)亚铁盐:
含有Fe2+的溶液呈浅绿色,Fe2+既有________性,又有________性,Fe2+与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为_______________________________________________________
__________________,___________________________________________________。
(2)铁盐:
①氧化性:
含有Fe3+的溶液呈______色,Fe3+具有氧化性,Fe3+与Fe、Cu反应的离子方程式分别为______________________________,______________________________。
②特性:
含有Fe3+的盐溶液遇到________时变成血红色。
③易水解:
FeCl3滴入沸水中的离子方程式:
________________________________。
答案
(1)氧化 还原 Zn+Fe2+===Zn2++Fe 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
(2)①棕黄色 2Fe3++Fe===3Fe2+ 2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+ ②KSCN ③Fe3++3H2O
Fe(OH)3(胶体)+3H+
深度思考
1.铁有很强的抗腐蚀能力,为什么日常生活中的铁制品容易生锈?
答案 主要因为铁不纯,往往含有碳等杂质,当这些铁制品在潮湿的空气中或接触到电解质溶液(如食盐水)时会发生电化学腐蚀。
2.铁、铝遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化,是物理变化还是化学变化?
答案 常温下铁、铝遇冷的浓HNO3、浓H2SO4时表面会生成一层致密的氧化物薄膜,化学上称为钝化,属于化学变化。
3.FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取?
答案 都可以。
2Fe+3Cl2
2FeCl3
2FeCl3+Fe===3FeCl2
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
4.铁元素是典型的变价金属元素,它在化合物中主要表现为+2价和+3价,请归纳总结:
(1)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成+2价?
写出有关反应的化学方程式或离子方程式。
答案 Fe→Fe2+:
铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S、I2),非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸),不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应,都可实现这种转化。
如:
Fe+S
FeS,2H++Fe===Fe2++H2↑,Cu2++Fe===Fe2++Cu。
(2)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成+3价?
写出有关反应的化学方程式。
答案 Fe→Fe3+:
铁与强氧化剂(如Cl2、HNO3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这种转化。
例如:
2FeCl3,Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,2Fe+6H2SO4(浓)
Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O。
题组一 铁及其化合物的性质
1.铁屑溶于过量稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量氨水,有白色沉淀生成,过滤,在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止,得到红棕色残渣,上述沉淀和残渣分别是( )
A.Fe(OH)3 Fe2O3B.Fe(OH)2 Fe2O3
C.Fe(OH)2 Fe(OH)3D.Fe(OH)2 Fe3O4
答案 B
解析 铁与稀硫酸反应生成FeSO4,再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2,在空气中加热Fe(OH)2,铁元素被氧化为+3价,最后所得红棕色残渣为Fe2O3。
2.在高温条件下铁与水能发生反应。
资料显示,在不同温度下,还原铁粉与水蒸气反应的产物是不同的,温度低于570℃时,生成FeO,高于570℃时,生成Fe3O4。
老师用右图所示实验装置,完成还原铁粉与水蒸气反应的演示实验。
(1)实验中使用肥皂液的作用是__________________________________________。
(2)某同学设计下列实验方案以确定实验后试管内的固体是否存在Fe3O4。
确定是否存在Fe3O4需要测定并记录的实验数据是____________________________
________________________。
答案
(1)检验反应中生成的H2
(2)固体样品质量和红棕色固体的质量
解析 本题主要考查实验设计与探究,意在考查学生分析处理实验数据并得出合理结论的能力。
为了确定实验后试管内的固体是否存在Fe3O4,必须测定实验后固体中铁与氧的物质的量之比,因黑色粉末溶解时有少量气泡产生,故一定含有金属铁,只有当黑色粉末中
≤1时,才一定含有Fe3O4,因此该同学实验中必须测定固体样品质量和红棕色固体(Fe2O3)的质量,以确定铁与氧的物质的量之比。
题组二 铁及其化合物的定量计算
3.在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉,得到的Fe2+的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。
请将正确答案的序号填在相应的横线上。
①Fe3+ ②Fe2+ ③Fe、Fe2+④Fe2+、Fe3+
(1)AB段铁元素以__________形式存在。
(2)BC段铁元素以__________形式存在。
(3)CD段铁元素以__________形式存在。
答案
(1)①
(2)④ (3)③
解析 向稀HNO3中加入铁粉,开始时稀HNO3过量应生成Fe3+,随加入铁粉量的增加,HNO3反应完全后,发生反应2Fe3++Fe===3Fe2+,最后全部转化为Fe2+。
4.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∶1B.2∶1∶1
C.1∶3∶1D.1∶1∶3
答案 D
解析 可用平均组成法来求解:
在混合物中铁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n(Fe)∶n(O)=3∶4,所以在混合物中它们的物质的量之比必须是1∶1。
5.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150mL4mol·
L-1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解,放出2.24LNO(标准状况),往所得溶液中加入KSCN溶液,无血红色出现。
若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物,所得到的铁的物质的量为
( )
A.0.21molB.0.25mol
C.0.3molD.0.35mol
解析
n(HNO3)=0.6mol,n(NO)=0.1mol,反应后铁元素的存在形式为Fe(NO3)2,根据元素守恒,可知反应后溶液中的n(NO
)=0.5mol,n(Fe2+)=0.25mol,即n(Fe)=0.25mol。
归纳总结
1.分析铁与稀HNO3反应的关键
一是明确哪种物质过量,二是根据两种物质的量分析讨论判断,根据反应方程式:
HNO3过量:
Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,
Fe过量时:
Fe+2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2,两者相加得总方程式:
3Fe+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O。
2.在铁及其化合物的计算中能用“守恒法”的很多,常用到的有质量守恒、电子守恒等。
如第5题中用到N原子守恒、Fe原子守恒以及溶液中Fe2+、NO
的电荷守恒。
题组三 有关铁及其化合物的实验探究
6.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。
答案 ①②③⑤
解析 因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的氧气或空气。
①、②原理一样,都是先用氢气将装置中的空气排尽,并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中;
③的原理为铁作阳极产生Fe2+,与电解水产生的OH-结合生成Fe(OH)2,且液面用汽油保护,能防止空气进入;
⑤中液面加苯阻止了空气进入;
④由于带入空气中的氧气,能迅速将Fe(OH)2氧化,因而不能较长时间看到白色沉淀。
反思归纳
成功制备Fe(OH)2的关键
由于Fe(OH)2具有很强的还原性,易被氧化为Fe(OH)3,在实验室中制备Fe(OH)2,并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态,成为物质制备实验探究的热点。
制备原理:
成功关键:
①溶液中不含Fe3+和O2等氧化性物质;
②制备过程中,保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。
考点二 “铁三角”的转化关系及应用
“铁三角”的转化关系
1.用离子方程式实现下列转化:
Fe2+
Fe3+
①2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;
②3Fe2++4H++NO
===3Fe3++2H2O+NO↑;
③2Fe3++Fe===3Fe2+;
④Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+。
2.如何除去括号中的杂质
(1)Fe2+(Fe3+):
加过量铁粉,过滤;
(2)FeCl3(FeCl2):
加氯水或H2O2;
(3)FeCl2(CuCl2):
(4)Fe(Al):
加过量强碱溶液,过滤;
(5)Fe2O3(Al2O3、Si