第二章第三节铁及其化合物Word文档下载推荐.docx

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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＋

2Fe3＋＋4H2O

4.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

典例引领

[典例1]　（2015·

北京高考）在通风橱中进行下列实验：

步骤

现象

Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色

Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止

Fe、Cu接触后，其表面均产生红棕色气泡

下列说法不正确的是（　　）

A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式：

2NO＋O2===2NO2

B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应

C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3

D．针对Ⅲ中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化

[拓展延伸]　　　　　　　

1．上述实验步骤Ⅰ，若过量的铁与稀HNO3充分反应，回答下列问题：

（1）写出反应过程中涉及的离子方程式________________。

（2）若向上述滤液中加入过量氨水，并不能观察到白色沉淀，为什么？

Fe（OH）2制备过程中应注意的关键问题是什么？

【提示】　

（1）Fe＋4H＋＋NO

===Fe3＋＋NO↑＋2H2O,2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

（2）Fe（OH）2极易被氧化。

制备Fe（OH）2的实验关键是隔绝氧气。

2．若稀HNO3的物质的量浓度为0.2mol·

L－1，体积为200mL，求可溶解铁的质量范围。

【提示】　极值法求解。

若生成Fe3＋，则有：

Fe＋NO

＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O

56g　　　4mol

m　　　　0.2mol·

L－1×

0.2L

m＝0.56g

若生成Fe2＋则有：

3Fe＋2NO

＋8H＋===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O

3×

56g　　8mol

m　　　　0.2mol·

m＝0.84g

故可溶解铁的质量范围：

0.56g<

m（Fe）<

0.84g

考点精析

1．数轴法分析铁与稀HNO3反应的产物

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HNO3中加入铁粉，直至过量反应方程式：

HNO3过量：

Fe＋4HNO3===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O；

过量的Fe：

Fe＋2Fe（NO3）3===3Fe（NO3）2；

两者相加得总化学方程式：

3Fe＋8HNO3===3Fe（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，可以用数轴表示：

解题时需注意量的范围。

即：

①

≤

，产物仅有Fe（NO3）3，HNO3可能有剩余；

②

≥

，产物仅有Fe（NO3）2，Fe可能有剩余；

③

<

<

，产物为Fe（NO3）3和Fe（NO3）2，Fe和HNO3都反应完全。

2．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：

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓

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。

题组强化

●题组1—铁及其化合物的性质

1．下列关于铁的说法正确的是（　　）

A．纯铁为灰黑色，所以铁属于黑色金属

B．铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3

C．纯铁的抗腐蚀能力非常强，铁在干燥的空气里不易被氧化

D．铁的化学性质比较活泼，它能和水蒸气反应生成H2和Fe（OH）3

2．下列说法正确的是（　　）

A．铁是位于第四周期ⅧB族元素，是一种重要的过渡元素

B．四氧化三铁是氧化铁和氧化亚铁组成的混合物

C．14克铁粉和7克硫粉混合后高温下充分反应能生成21克硫化亚铁

D．铁在溴蒸气中点燃可生成FeBr3

3．下列叙述正确的是（　　）

A．Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应

B．足量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3

C．Fe和Fe2O3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出

D．Fe2O3

FeCl3（aq）

无水FeCl3，在给定的条件下能实现转化

●题组2—铁及其化合物与HNO3反应

4．现有等物质的量组成的Fe、Cu合金共0.1mol，研成粉末后，全部投入稀硝酸中，微热使其充分反应，已知硝酸的还原产物只有NO。

由于HNO3用量的不同，溶液中的金属离子和残留固体的成分会有多种情况。

下列说法正确的是（　　）

A．溶液中的金属离子和残留固体的成分最多会有5种情况

B．若金属有剩余，在溶液中再滴入稀硫酸后，金属不会溶解

C．当合金刚好溶解时，在标准状况下产生2.24LNO

D．若合金全部溶解，在溶液中加入过量的氨水（已知铜离子可转化为四氨合铜络离子溶于水），则经过滤、洗涤、干燥、充分灼烧、称量可得固体4g

5.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。

【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＋。

【答案】　

（1）①　

（2）④　（3）③

●题组3—Fe（OH）2的制备

6.在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。

（1）在试管Ⅰ中加入的试剂是______________。

（2）在试管Ⅱ中加入的试剂是__________________。

（3）为了制得Fe（OH）2白色沉淀，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，理由是____________。

【答案】　

（1）稀H2SO4和铁屑

（2）NaOH溶液

（3）检验试管Ⅱ出口处排出的H2的纯度，当排出的H2已经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，故外界O2不易进入

[规律方法]

　　　　　　　制备Fe（OH）2常用的三种方法

方法一：

有机覆盖层法

将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油（不能用CCl4），以防止空气与Fe（OH）2接触发生反应，如图1所示。

图1　　　　　　　　　　　　图2

方法二：

还原性气体保护法

用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。

方法三：

电解法

用铁作阳极，电解NaCl（或NaOH）溶液，并在液面上覆盖苯或煤油，如图3所示。

图3　　　

考点2|铁盐、亚铁盐的化学性质

1．Fe2＋的氧化性和还原性

Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性。

在中学阶段接触Fe2＋的氧化还原反应中其主要表现还原性，如：

Fe2＋遇Br2、Cl2、H2O2、NO

（H＋）等均表现还原性。

2．Fe3＋的氧化性

Fe3＋处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如：

它能氧化Fe、Cu、HI、H2S等。

3．Fe2＋与Fe3＋的相互转化

用离子方程式实现下列转化：

Fe2＋

Fe3＋

①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；

②3Fe2＋＋4H＋＋NO

===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑；

③2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；

④2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；

⑤Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。

[典例2]　（2014·

上海高考）用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中加入铁粉。

对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是（　　）

A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3＋

B．若有固体存在，则溶液中一定有Fe2＋

C．若溶液中有Cu2＋，则一定没有固体析出

D．若溶液中有Fe2＋，则一定有Cu析出

【解题导引】　

（1）写出腐蚀液中能与铁粉反应的相关离子方程式。

【提示】　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；

（2）铁粉与腐蚀液中离子反应的顺序是什么？

你能通过举例解释原因吗？

【提示】　Fe3＋比Cu2＋先与铁粉反应。

反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，说明氧化性Fe3＋>

Cu2＋。

1．Fe2＋、Fe3＋的检验

（1）直接观察颜色

Fe2＋溶液呈浅绿色，Fe3＋溶液呈棕黄色。

（2）利用显色反应（形成络离子）

（3）利用Fe（OH）3沉淀的颜色

（4）利用Fe3＋的氧化性

（5）利用Fe2＋的还原性

2．Fe3＋氧化性、Fe2＋的还原性

（1）Fe3＋具有较强的氧化性，Fe3＋水解能力强，实际上pH>

3.7时，Fe3＋几乎完全水解生成Fe（OH）3沉淀。

欲除去某溶液中含有的Fe2＋杂质时，一般先向溶液中加入氧化剂（如H2O2），使Fe2＋被氧化为Fe3＋，然后加碱或盐调节pH，使Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀除去。

如除去MgCl2中的少量FeCl3的方法是向溶液中加入Mg[或MgO、Mg（OH）2、MgCO3]，再过滤。

（2）Fe3＋既具有较强的氧化性又易水解，当遇到还原性离子（如I－、S2－、SO

）时，优先考虑氧化还原反应。

（3）Fe2＋主要表现为还原性，Fe2＋与NO

在酸性条件下不共存。

（4）配制FeSO4溶液时加入稀硫酸抑制Fe2＋的水解，加入铁粉防止Fe2＋被氧化。

（5）配制Fe2（SO4）3溶液，应将Fe2（SO4）3固体溶于H2SO4，再加水稀释到指定浓度。

●题组1—Fe2＋、Fe3＋的相互转化与检验

1．下列离子的检验方法合理的是（　　）

A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2＋

B．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2

C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋

D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋

2．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加入足量酸性KMnO4溶液　③加入少量NH4SCN溶液

A．①③　　　　B．③②

C．③①D．①②③

3．常温下，往H2O2溶液中滴加少量的FeSO4溶液，可发生如下两个反应：

2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O,2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋O2↑＋2H＋，下列说法正确的是（　　）

A．H2O2的氧化性比Fe3＋强，其还原性比Fe2＋弱

B．在H2O2分解过程中，溶液的pH逐渐降低

C．在H2O2分解过程中，Fe2＋起催化作用

D．在H2O2分解过程中，Fe2＋和Fe3＋的总量不变，所以往含少量FeSO4的Fe2（SO4）3溶液中滴加适量的H2O2溶液不能除去杂质

●题组2—涉及Fe2＋、Fe3＋的离子反应与离子共存

4．下列离子方程式书写正确的是（　　）

A．FeO固体放入稀硝酸中：

FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O

B．过量的铁粉与稀硝酸反应：

Fe＋4H＋＋NO

===Fe3＋＋NO↑＋2H2O

C．向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸：

D．向Fe（OH）3中加入氢碘酸：

2Fe（OH）3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋6H2O

5．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＋

6．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

、NH

、CO

B．K＋、Ba2＋、OH－、Cl－

C．Na＋、H＋、Cl－、SO

D．Na＋、Mg2＋、Cl－、NO

●题组3—Fe2＋还原性、Fe3＋氧化性探究实验

7．甲同学进行Fe2＋还原性的实验，并针对异常现象进行探究。

步骤一：

制取FeCl2溶液。

向0.1mol·

L－1FeCl3溶液中加足量铁粉振荡，静置后取上层清液，测得pH<

1。

步骤二：

向2mLFeCl2溶液中滴加2滴0.1mol·

L－1KSCN溶液，无现象；

再滴加5滴5%H2O2溶液（物质的量浓度约为1.5mol·

L－1、pH约为5），观察到溶液变红，大约10秒左右红色褪去，有气体生成（经检验为O2）。

（1）用离子方程式表示步骤二中溶液变红的原因：

________________________________________________、

________________________________________________。

（2）甲探究步骤二中溶液褪色的原因：

Ⅰ.取褪色后溶液两份，一份滴加FeCl3溶液无现象；

另一份滴加KSCN溶液出现红色。

Ⅱ.取褪色后溶液，滴加盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀。

Ⅲ.向2mL0.1mol·

L－1FeCl3溶液中滴加2滴0.1mol·

L－1KSCN溶液，变红，通入O2，无明显变化。

①实验Ⅰ说明_______________________；

②实验Ⅲ的目的是_________________。

得出结论：

溶液褪色的原因是酸性条件下H2O2将SCN－氧化成SO

。

（3）甲直接用FeCl2·

4H2O配制________mol·

L－1的FeCl2溶液，重复步骤二中的操作，发现液体红色并未褪去。

进一步探究其原因：

Ⅰ.用激光笔分别照射红色液体和滴加了KSCN溶液的FeCl3溶液，前者有丁达尔效应，后者无。

测所配FeCl2溶液的pH，约为3。

由此，乙认为红色不褪去的可能原因是____________________。

Ⅱ.查阅资料后推测，红色不褪去的原因还可能是pH较大时H2O2不能氧化SCN－。

乙利用上述部分试剂，通过实验排除了这一可能。

乙的实验操作及现象是：

试剂及操作

ⅰ

________________________________________________________________________

生成白色沉淀

ⅱ

向ⅰ所得溶液中滴加0.1mol·

L－1FeCl3溶液

________

【答案】　

（1）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　Fe3＋＋3SCN－Fe（SCN）3

（2）①溶液红色褪去是因为SCN－发生了反应而不是Fe3＋发生反应　②排除H2O2分解产生的O2氧化SCN－的可能

（3）0.15　H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，pH增大促进Fe3＋水解形成红色Fe（OH）3胶体　取2mLBaCl2溶液，滴加2滴0.1mol·

L－1KSCN溶液和5滴5%H2O2溶液　无明显现象

考点3|“铁三角”的转化关系及其应用

“铁三角”的转化关系

根据上图写出下列反应的方程式（是离子反应的写出离子方程式）。

（1）Fe与CuSO4溶液：

Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu；

（2）Fe与I2反应：

Fe＋I2

FeI2；

（3）Fe2＋与H2O2（H＋）：

2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；

（4）Fe3＋与H2S（少量）：

2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋；

（5）Al与Fe2O3：

2Al＋Fe2O3

Al2O3＋2Fe；

（6）Fe与过量HNO3反应：

===Fe3＋＋NO↑＋2H2O。

[典例3]　（2014·

浙江高考）某研究小组为了探究

一种无机矿物盐X（仅含四种元素）的组成和性质，

设计并完成了如下实验：

另取10.80gX在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40g固体1。

请回答如下问题：

（1）画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图________，写出气体甲的电子式________。

（2）X的化学式是________，在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为___________。

（3）白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是_____________（用化学反应方程式表示）。

（4）一定条件下，气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应，写出一个可能的化学反应方程式_____________，

并设计实验方案验证该反应的产物______________。

（1）根据哪些现象能确定X所含元素？

【提示】　气体甲通入溶液1直至过量的现象，可以说明X中含碳和钙元素。

溶液3加入碱后一系列变化说明含有铁元素。

X受热分解产生固体1的反应说明含有碳、氧元素。

（2）如何确定X的化学式？

【提示】　根据题给信息可知X中含有Ca2＋、Fe2＋、CO

，利用题给数据可计算出X的化学式为CaFe（CO3）2。

【答案】　

（1）

　：

：

（2）CaFe（CO3）2　CaFe（CO3）2

CaO＋FeO＋2CO2↑

（3）4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3

（4）2FeO＋CO2

Fe2O3＋CO

检测Fe2O3：

将固体用稀盐酸溶解，加入KSCN溶液若显红色，表明产物中有Fe3＋

检测CO：

将气体通过灼热CuO，黑色固体变为红色

“铁三角”的重要应用

1．除杂

溶液

杂质

除杂方法

FeCl2

FeCl3

加过量铁粉后过滤

加氯水或H2O2

CuCl2

2.盐溶液的配制与保存

Fe2＋的盐溶液加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化；

加

少量相应的酸，抑制Fe2＋水解。

Fe3＋的盐溶液加少量相应的酸，抑制Fe3＋水解。

3．物质制备

制备无水FeCl3在HCl气氛中加热蒸干FeCl3溶液。

制备Fe（OH）3胶体向沸水中滴入几滴饱和FeCl3

溶液并煮沸至溶液呈红褐色

为止。

●题组1—关于“铁三角”转化的基础性考查

1．（2016·

南通调研）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　Fe2O3　　　　B．Fe（OH）2　Fe2O3

C．Fe（OH）2　Fe（OH）3D．Fe（OH）2　Fe3O4

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

3．（2016·

宁波镇海中学单元检测）用已被部分氧化的金属屑A制备某工业常用的无水盐C的步骤如下：

将C溶于水，向其中滴入NaOH溶液，出现白色沉淀，后逐渐变为红褐色，下列判断正确的是（　　）

A．过滤所得的残渣中一定没有金属A

B．滤液可能是CuSO4溶液或MgSO4溶液

C．水合盐B可能是FeSO4·

7H2O

D．无水盐C可能是Fe2（SO4）3

[误区警示]　　　　　　　

（1）Fe3＋的检验使用KSCN溶液会掩盖Fe2＋。

（2）Fe（OH）3胶体的制备通过Fe3＋水解制取，利用Fe3＋溶液与碱溶液反应生成Fe（OH）3悬浊液。

（3）FeCl3溶液蒸干得到的是Fe（OH）3，Fe2（SO4）3溶液蒸干得到的是Fe2（SO4）3。

●题组2—关于铁及其化合物的综合考查

4．已知A为淡黄色固体，T、R为两种常见的用途很广的金属单质，D是具有磁性的黑色晶体，C是无色无味的气体，H是白色沉淀，且在潮湿空气中迅速变为灰绿色，最终变为红褐色固体。

（1）写出下列物质的化学式：

A：

______________________，D：

__________________，

R：

______________________。

（2）按要求写出下列反应方程式：

H在潮湿空气中变成M的过程中的化学方程式：

___________