第3讲 铁及其化合物学案Word格式.docx

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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：

________________________________。

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？

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？

3．FeCl3、FeCl2和Fe（OH）3是否都可以通过化合反应制取？

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。

（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。

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

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____________________________________________。

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。

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

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．0.25molC．0.3molD．0.35mol

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）。

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＋）：

；

（2）FeCl3（FeCl2）：

（3）FeCl2（CuCl2）：

（4）Fe（Al）：

（5）Fe2O3（Al2O3、SiO2）：

。

3．

（1）Fe2O3加入到足量的氢碘酸中，发生反应的离子方程式（用两个表示）为___________________________________，_____________________________________，。

（2）Fe（OH）3加入到足量的氢碘酸中，发生反应的离子方程式（用一个表示）为________________________________________________________________________。

题组一　Fe2＋与Fe3＋的转化及应用

1．下列试剂中，不能使Fe2＋转化为Fe3＋的是（　　）

①氯气　②NaCl溶液　③KMnO4溶液　④稀硝酸　⑤盐酸　⑥NaNO3溶液

A．①②③B．①③④C．②④⑤D．②⑤⑥

2．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是（　　）

A．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋

B．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋

C．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋

D．若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋

3．在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下：

Ⅰ.向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液；

Ⅱ.向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时鼓入足量的空气。

（1）FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为______________________________________。

（2）过程Ⅰ加入铁屑的主要作用是___________________________________________，

分离得到的固体主要成分是________________________________________________，

从固体中分离出铜需采用的方法是__________________________________________。

（3）过程Ⅱ中发生反应的化学方程式为________________________________________

________________________________________________________________________。

题组二　Fe3＋、Fe2＋的检验

4．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是（　　）

A．④B．③C．③④D．①②③④⑤

5．要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋进行如下实验操作时，最佳顺序为（　　）

①加入足量氯水　②加入足量KMnO4溶液　③加入少量NH4SCN溶液

A．①③B．③②C．③①D．①②③

检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法

1．根据溶液颜色

含有Fe2＋的溶液显浅绿色

含有Fe3＋的溶液显黄色

2．用KSCN溶液和氯水

（1）流程：

溶液________________________

（2）有关反应：

Fe3＋＋3SCN－Fe（SCN）3（血红色）

2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

3．用NaOH溶液

溶液

Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓（红褐色沉淀）

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓（白色沉淀）

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3

题组三　涉及Fe2＋、Fe3＋的离子共存问题

6．下列各离子组能大量共存的是（　　）

A．Fe3＋、NH

、H＋、SO

B．Fe3＋、Br－、Na＋、I－

C．Fe2＋、AlO

、Na＋、NO

D．Fe3＋、HCO

、NH

、NO

7．下列离子在指定溶液中能大量共存的是（　　）

A．1.0mol·

L－1的KNO3溶液：

H＋、Fe2＋、Cl－、SO

B．1.0mol·

L－1的FeCl2溶液：

NO

、Na＋、K＋、ClO－

C．使酚酞变红的溶液中：

Na＋、Cl－、SO

、Fe3＋

D．酸性溶液中：

、SO

、Fe3＋、Mg2＋

Fe3＋、Fe2＋的离子共存问题

（1）Fe2＋、Fe3＋均水解，与HCO

、AlO

、CO

等因水解相互促进，在溶液中不能大量共存。

（2）Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO

，Fe2＋与NO

（H＋）、ClO－、MnO

（H＋）在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。

（3）Fe3＋与SCN－发生络合反应不能大量共存。

探究高考　明确考向

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×

”

（1）向FeBr2溶液中通入足量氯气：

2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－（　　）（2013·

海南，10C）

（2）将水蒸气通过灼热的铁粉，铁与水在高温下反应，粉末变红（　　）（2013·

广东理综，23D）

（3）向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋（　　）（2013·

江苏，13D）

（4）Fe3＋有氧化性，所以FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜（　　）（2012·

广东理综，12D）

（5）在“硫酸亚铁铵的制备”实验中，为了得到硫酸亚铁铵晶体，应小火加热蒸发皿，直到有大量晶体析出时停止加热（　　）（2012·

浙江理综，8C）

（6）过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液，溶液呈血红色，说明稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋（　　）（2011·

安徽理综，10A）

（7）Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3（　　）（2012·

天津理综，2D）

（8）Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同（　　）（2011·

重庆理综，7A）

（9）Fe与S混合加热生成FeS2（　　）（2012·

2．[2012·

新课标全国卷，26

（1）

（2）]铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。

（1）要确定铁的某氯化物FeClx的化学式，可用离子交换和滴定的方法。

实验中称取0.54g的FeClx样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH－的阴离子交换柱，使Cl－和OH－发生交换。

交换完成后，流出溶液的OH－用0.40mol·

L－1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0mL。

计算该样品中氯的物质的量，并求出FeClx中x的值：

__________________（列出计算过程）。

（2）现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得n（Fe）∶n（Cl）＝1∶2.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为__________。

在实验室中，FeCl2可用铁粉和__________反应制备，FeCl3可用铁粉和__________反应制备。

3．[2013·

天津理综，9节选]FeCl3在现代工业生产中应用广泛。

某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。

Ⅰ.经查阅资料得知：

无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华。

他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

①检验装置的气密性；

②通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；

③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；

④……

⑤体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的N2赶尽Cl2，将收集器密封。

请回答下列问题：

（1）装置A中反应的化学方程式为_________________________________________。

（2）第③步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A右端。

要使沉积的FeCl3进入收集器，第④步操作是__________________________________。

（3）操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步骤序号）____________。

（4）装置B中冷水浴的作用为______________________________________________；

装置C的名称为________；

装置D中FeCl2全部反应后，因失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂：

__________________________________________。

Ⅱ.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；

过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。

（6）FeCl3与H2S反应的离子方程式为_________________________________________________________。

（7）电解池中H＋在阴极放电产生H2，阳极的电极反应式为____________________________。

（8）综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点：

①H2S的原子利用率为100%；

②________________________________________________________________________。

练出高分

1．铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。

下列有关铁及其化合物的有关说法中正确（　　）

A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4

B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2

C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤

D．Fe3＋与KSCN产生血红色沉淀

2．下列中学常见实验的现象或表述正确的是（　　）

A．过量的铁投入到一定量的稀硝酸中，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液显血红色

B．制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁

C．检验红砖中的氧化铁成分，向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴即可

D．向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会，然后冷却、过滤，滤纸上的物体为“蓝色固体”

3．在含有Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、NH

的稀溶液中加入足量Na2O2固体，充分反应后，再加入过量稀盐酸，完全反应，则离子数目没有变化的是（　　）

A．Fe3＋、Al3＋B．Al3＋

C．Fe2＋、NH

D．Fe3＋

4．下列说法正确的是（　　）

A．Fe在一定条件下与水反应生成H2和Fe（OH）3

B．Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液，溶液显血红色

C．FeCl2溶液蒸干灼烧后得到FeCl2固体

D．将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中可制备Fe（OH）3胶体

5．在含有下列离子组的溶液中，加入Fe（NO3）2固体后，仍然能够大量共存的离子组是（　　）

A．K＋、SO

B．K＋、Ba2＋、OH－、Cl－

C．Na＋、H＋、Cl－、SO

D．Na＋、Mg2＋、Cl－、NO

6．铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质，下列关于铁元素的叙述中正确的是（　　）

A．2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋成立说明氧化性：

Fe3＋＞Fe2＋

B．25℃，pH＝0的溶液中，Al3＋、NH

、Fe2＋可以大量共存

C．5.6g铁与足量的氯气反应失去电子为0.2mol

D．硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液：

Fe2＋＋2H2O2＋4H＋===Fe3＋＋4H2O

7．在含有FeCl3和BaCl2的酸性溶液中，通入足量的SO2后有白色沉淀生成，过滤后，向溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象，下列叙述不正确的是（　　）

A．白色沉淀是BaSO4和BaSO3B．溶液的酸性增强

C．白色沉淀是BaSO4D．FeCl3全部被还原为FeCl2

8．通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。

对下列实验事实的解释正确的是（　　）

操作、现象

解释

A

向KI淀粉溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝

Fe3＋能与淀粉发生显色反应

B

把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点

铁在潮湿的空气中易生成Fe（OH）3

C

向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生

说明Fe置换出硝酸中的氢，生成了氢气

D

新制Fe（OH）2露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐色

说明Fe（OH）2易被O2氧化成Fe（OH）3

9．将3.48g四氧化三铁完全溶解在100mL1mol·

L－1的硫酸中，然后加入K2Cr2O7溶液25mL，恰好使溶液中的Fe2＋全部转化为Fe3＋，Cr2O

全部转化为Cr3＋，则K2Cr2O7溶液的物质的量浓度是（　　）

A．0.05mol·

L－1B．0.1mol·

L－1

C．0.2mol·

L－1D．0.3mol·

10．某稀溶液中含有Fe（NO3）3、Cu（NO3）2、HNO3，若向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2＋浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如下图所示。

则稀溶液中Fe（NO3）3、Cu（NO3）2、HNO3物质的量浓度之比为（　　）

A．1∶1∶1B．1∶3∶1

C．3∶3∶8D．1∶1∶4

11．根据下列框图回答问题（答题时，方程式中的M、E用所对应的元素符号表示）：

（1）写出M溶于稀硫酸和H2O2混合液的化学方程式________________________。

（2）某同学取X的溶液，酸化后加入KI淀粉溶液，变为蓝色。

写出与上述变化过程相关的离子方程式________________________、________________________。

（3）写出Cl2将Z氧化为K2EO4的化学方程式________________________________。

12．碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。

工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下。

已知：

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示。

沉淀物

Al（OH）3

开始沉淀

2.3

7.5

3.4

完全沉淀

3.2

9.7

4.4

回答下列问题。

（1）加入少量NaHCO3的目的是调节pH，使溶液中的________沉淀，该工艺中“搅拌”的作用是__________。

（2）在实际生产中，反应Ⅱ中常同时通入O2以减少NaNO2的用量，O2与NaNO2在反应中均作________。

若参与反应的O2有11.2L（标准状况），则相当于节约NaNO2的物质的量为________．

（3）碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe（OH）2＋可部分水解生成聚合离子Fe2（OH）

。

该水解反应的离子方程式为__________________。

（4）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的