高考化学专题复习铁及其化合物.docx
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高考化学专题复习铁及其化合物
第3章金属及其化合物
第3节铁及其化合物
核心知识图
命题预测
本节的重点知识有铁的性质、铁的氧化物、氢氧化物、铁盐的性质等，主要考查铁及其化合物的转化关系，Fe2＋的还原性、Fe3＋的氧化性，Fe3＋和Fe2＋的检验，Fe（OH）3胶体、Fe（OH）2的制备也是常考的内容。
预测2015年高考还会以铁及铁的化合物为载体，对基本概念、基本理论进行考查。
同时铁的腐蚀、饮用水的净化等与生产、生活联系密切的内容，也是今后高考的趋势。
自主复习
一、铁的化学性质
1．与非金属反应
2．与H2O反应
化学方程为：
_________________________________。
4．与盐溶液反应（离子方程式）
（1）与CuSO4溶液：
___________________________
（2）与FeCl3溶液：
______________________
即时即练
铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与________（填下列编号，下同）反应时只生成＋3价铁；与________反应时生成＋2价铁；与________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。
所选试剂：
①Cl2 ②O2 ③H2O ④S ⑤盐酸 ⑥稀硝酸（足量） ⑦稀硫酸⑧CuSO4溶液 ⑨FeCl3溶液
二、铁的化合物
1．氧化物
2.氢氧化物
即时即练
氧化亚铁溶于过量稀硫酸，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，上述白色沉淀和残渣分别是（ ）
A．Fe（OH）3 Fe2O3 B．Fe（OH）2 Fe2O3C．Fe（OH）2 Fe（OH）3D．Fe（OH）2 Fe3O4
三、Fe2＋、Fe3＋的相互转化及检验
1．Fe2＋、Fe3＋的相互转化
Fe2＋加氧化剂，如：
Cl2、O2、HNO3、H2O2等Fe3＋
Fe3＋加还原剂如：
Fe、I－、Cu、S2－等Fe2＋
写出下列反应的离子方程式
（1）FeCl2溶液分别与Cu、KI溶液、SO2的反应。
_______________________________________
_______________________________________
_______________________________________
（2）FeCl2溶液分别与Cl2、稀HNO3、H2O2（酸化）的反应
_________________________________________
_________________________________________
__________________________________________
2．Fe2＋、Fe3＋的检验
（1）直接观察颜色
Fe2＋溶液呈________，Fe3＋溶液呈________。
（2）利用显色反应（形成络离子）
即时即练
（2013·吉安模拟）下列反应最终一定有＋3价铁生成的是（ ）
①过量的Fe与Cl2反应
②Fe与过量稀硫酸反应后，再向其中加KNO3
③Fe（NO3）2溶液中加入少量盐酸
④把Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A．只有①B．只有①②C．只有①②③D．全部
自主评估
1．下列有关铁及其化合物的说法中正确的是（ ）
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溶液产生红色沉淀
2．已知下述三个实验均能发生化学反应。
①
②
③
将铁钉放入硫酸铜溶液中
向硫酸亚铁溶液中滴入几滴浓硝酸
将铁钉放入氯化铁溶液中
下列判断正确的是（ ）
A．实验①和③中的铁钉只作还原剂
B．上述实验证明氧化性：
Fe3＋>Fe2＋>Cu2＋
C．实验②中Fe2＋既显氧化性又显还原性
D．实验③中反应的离子方程式为Fe＋Fe3＋===2Fe2＋
3．下列有关金属的说法中，不正确的是（ ）
A．青铜、不锈钢、硬铝都是合金
B．铜表面易形成致密的氧化膜
C．工业上用电解熔融MgCl2的方法制取金属镁
D．铝是活泼金属，但在空气中耐腐蚀
4．下列物质充分反应后，滴入KSCN溶液，显红色的（ ）
A．FeO＋HCl（溶液）B．过量铁＋稀硫酸
C．FeCl2（溶液）＋Cl2D．Fe＋CuSO4（溶液）
5．制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为：
2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。
向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果烧杯中不可能出现的是（ ）
A．有铁无铜B．有铜无铁
C．铁、铜都有D．铁、铜都无
6．（2011·南昌一模）下列物质能用化合反应直接制得的是（ ）
①FeCl2 ②Fe（OH）3 ③NaHSO3 ④Fe（OH）2
A．①②③④B．①②③C．②③D．②
7．如图所涉及的物质均为中学化学中的常见物质，其中C、D、E为单质，E为固体，F为有磁性的化合物，K为白色沉淀，M为红褐色沉淀。
它们之间存在如下关系（反应中生成的水及次要产物均已略去）：
（1）写出下列物质的化学式：
B________、E________、K_________________。
（2）若①是在常温下进行，A是________（填化学式），MnO2在反应①②中的作用分别是________剂和________剂。
（3）写出下列反应的离子反应式：
G―→H________________________________________________________________________，
H―→G________________________________________________________________________。
（4）写出反应K―→M的化学方程式：
___________________________________________________。
8．高铁酸钠（Na2FeO4）具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂。
工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠，生产过程如下：
答下列问题：
（1）经过步骤①后，加入NaOH固体的原因是____________________________________________________。
（2）步骤②反应的离子方程式是_______________________________________________________。
（3）从溶液Ⅰ中分离出Na2FeO4后，还有副产品Na2SO4、NaCl，则步骤③中反应的离子方程式为_______________________________________________________。
（4）将一定量的Na2FeO4投入到pH不同的污水中（污水中其余成分均相同），溶液中Na2FeO4的浓度变化如下图曲线Ⅰ、Ⅱ所示，试推断曲线Ⅰ比曲线Ⅱ对应的污水pH________（填“高”或“低”）。
（5）通过计算得知Na2FeO4的消毒效率（以单位质量得到的电子数表示）比氯气的________（填“高”或“低”），用高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂的优点是_____________________________（答出两点即可）。
课堂师生互动
考点1“铁三角”及其应用
【生之思】
1．如何除去Fe2＋中混有的Fe3＋？
2．Fe与I2反应时生成的是FeI2还是FeI3？
Fe与Br2反应时生成的是FeBr3还是FeBr2?
3．配制FeCl2溶液时，为什么要加入少量铁屑？
4．Fe（OH）3能否通过化合反应制取？
【师之导】
1．“铁三角”的转化关系
2．“铁三角”的重要应用
（1）除杂
主要物质
杂质
除杂方法
Fe2＋
Fe3＋
加过量铁屑后过滤
FeCl3
FeCl2
加氯水或H2O2
Fe2＋
Cu2＋
加过量铁屑后过滤
Fe
Al
加过量强碱溶液后过滤
Fe2O3
Al2O3
SiO2
加过量强碱溶液后过滤
（2）判断离子共存：
（3）盐溶液的配制与保存：
例题1（2013·武汉模拟）某同学欲在实验室中对Fe3＋与I－的反应进行探究，实现Fe2＋与Fe3＋的相互转化。
（1）该同学最初的实验操作和现象：
编号
操作
现象
Ⅰ
先向2mL0.1mol/LFeCl2溶液中滴加KSCN溶液，再滴加新制氯水
Ⅱ
先向2mL0.1mol/LFeCl3溶液中滴加KSCN溶液，再滴加0.1mol/LKI溶液
滴加KSCN溶液后，溶液变成红色；滴加KI溶液后，红色无明显变化
①实验Ⅰ的现象为__________________________________________________________。
②FeCl2溶液与新制氯水反应的离子方程式为__________________________________________________。
（2）该同学分析了导致实验Ⅱ现象的可能原因，并对实验方案进行了改进。
改进后的实验操作和现象：
编号
操作
现象
Ⅲ
向2mL0.1mol/LKI溶液中滴加1mL0.1mol/LFeCl3溶液，再滴加KSCN溶液
滴加FeCl3溶液后，溶液变成黄色；滴加KSCN溶液后，溶液变成红色
根据实验Ⅲ，甲同学认为Fe3＋有可能与I－发生氧化还原反应，请结合实验现象用简明的文字说明他得出上述结论的理由_________________________________________________。
（3）该同学认为需要进一步设计实验证明根据实验Ⅲ中现象得出的结论。
请补全下表中的实验方案。
上述实验结果表明，Fe3＋有可能与I－发生氧化还原反应。
进一步查阅资料知，参加反应的Fe3＋与I－的物质的量相同。
该同学结合上述实验结论，分析了实验Ⅲ中加入KSCN后溶液变红的原因，认为Fe3＋与I－反应的离子方程式应写为______________________________________________________________。
【考点过关】
1．向某晶体的水溶液中加入Fe2＋的溶液后，无明显变化，当滴加几滴溴水后，混合液出现血红色，那么由此得出的下列结论中，错误的是（ ）
A．该晶体中一定含有SCN－
B．Fe3＋的氧化性比溴的氧化性强
C．Fe2＋被溴氧化为Fe3＋
D．Fe2＋与SCN－不能形成血红色的化合物
2．根据下列转化关系，回答有关问题。
（1）淡绿色溶液D主要成分的化学式为________，试剂1是________。
（2）下列物质不能作为试剂2的是________（填字母）。
a．Cl2 b．新制氯水 c．浓硫酸 d．S e．硝酸
（3）固体A溶于稀盐酸的化学方程式为__________________________________________。
（4）溶液C到溶液F红色加深的原因是________________________________________________。
（5）某同学在实验时向E中加入了过量的一种固体物质，发现淡黄色褪去，现对褪色原因进行探究。
提出你的假设：
____________________；为了对你所提出的假设进行验证，你设计的实验方案是________________________________________。
考点2Fe2＋与Fe3＋的检验
【生之思】
1．用文字描述检验某溶液中含有Fe3＋的方法。
2．如何检验含Fe2＋、Fe3＋混合溶液中的Fe2＋？
3．设计实验方案，证明红砖中含有Fe3＋？
【师之导】
Fe2＋、Fe3＋的检验方法
1．Fe2＋的检验
方法一：
取出少量被检验的溶液，滴加KSCN溶液，无现象，再通入Cl2，若变成红色溶液，说明有Fe2＋存在（鉴别时不能先通氯气）。
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，
Fe3＋＋3SCN－Fe（SCN）3（红色）；
方法二：
取出少量被检验的溶液，加入NaOH溶液，产生白色絮状沉淀，白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色，证明有Fe2＋存在。
Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓，
4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3。
2．Fe3＋的检验
方法一：
取出少量的被检验的溶液，加入KSCN，溶液变成红色，证明有Fe3＋存在。
方法二：
取出少量的被检验的溶液，加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀，证明有Fe3＋存在。
3．含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验
（1）Fe3＋的检验：
（2）Fe2＋的检验：
（1）铁与浓硝酸在常温下钝化，在加热时剧烈反应。
（2）铁与稀硝酸反应
HNO3过量时：
Fe＋4HNO3===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O①
Fe过量时：
3Fe＋8HNO3===3Fe（NO3）2＋2NO↑＋4H2O②
铁与稀硝酸反应有关量的问题，可用数轴表示为：
例题2（2013·山东实验中学高三化学模拟）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加入足量稀盐酸 ③加入少量KSCN溶液
A．①③B．③②
C．③①D．①②③
【考点过关】
3．（2013·湖北黄石二中高三统考）下列除去杂质的方法错误的是（ ）
物质
杂质
试剂
主要操作
A
SiO2
Fe2O3
盐酸
过滤
B
Mg
Al
NaOH
过滤
C
FeCl2
FeCl3
Cu
过滤
D
KNO3
KCl
H2O
冷却结晶
4．（2013·华东师大附中高三化学模拟）课外兴趣小组设计下图所示装置，用粗铁粒与1890g/L（质量分数为5%）的硝酸反应制取NO气体。
请回答有关问题。
（1）1890g/L硝酸的物质的量浓度为________。
（2）NO气体能用排水法收集，而不能用排空气法收集的可能原因是_______________________________。
（3）当打开止水夹a，关闭止水夹b时，从A装置的干燥管中观察到的现象是________________________。
B装置烧杯中液体的作用是________________________。
当A装置中气体几乎无色时，打开止水夹b，关闭止水夹a，可用C装置收集NO气体。
（4）该实验中，若去掉B装置，对实验结果是否有影响？
________
（5）将amol铁与含bmolHNO3的稀溶液充分反应后，若HNO3的还原产物只有NO，反应后Fe和HNO3均无剩余，则反应中转移电子的物质的量范围是________（用含a或b或含a、b的代数式表示）。
（6）完全反应后，A装置烧杯里含铁的价态可能是________________。
现有仪器和药品：
试管和胶头滴管；0.1mol/LKSCN溶液、0.1mol/LKI溶液、0.2mol/L酸性KMnO4溶液、氯水等。
请你设计一个简单实验，探究上述判断，填写下列实验报告：
___________________________________________________________________________________________
学科素养提升
Fe2＋与Fe3＋转化的相关实验
Fe2＋与Fe3＋的转化及其溶液的制备是高考中的重要考查点，几乎每年都有所涉及。
教材中通过实验
（一）得出了Fe3＋、Fe2＋的检验方法及Fe2＋与Fe3＋的转化条件，而高考命题者却把这一知识点迁移到混合物中Fe2＋、Fe3＋的除去方法，含铁混合物中铁元素价态的实验探究，铁盐制备的工艺流程，Fe2＋、Fe3＋的检验及相互转化，Fe2＋还原性、Fe3＋氧化性的实验探究，并与氧化还原反应的知识联系起来进行考查。
Fe3＋和Fe2＋的转化
在盛有2mLFeCl3溶液的试管中，加入少量铁粉，振荡试管。
充分反应后，滴入几滴KSCN溶液（如图左图），观察并记录实验现象。
再加入几滴氯水（如图右图），又发生了什么变化？
典型例题1.制备绿矾（FeSO4·7H2O）时，向Fe2（SO4）3溶液中加入过量________，充分反应后，经________操作得到FeSO4溶液，再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。
2．判断下列除杂方法的正误：
（1）除去FeCl2溶液中混有的FeCl3，加入过量铁粉，并过滤（ ）
（2）在含有FeCl2杂质的FeCl3溶液中通入足量Cl2后，充分加热，除去过量的Cl2，即可得到纯净的FeCl3溶液（ ）
3．Fe2＋与NO3-能否大量共存？
若向其中再加入少量盐酸，情况又会如何？
4．如何通过实验证明溴的氧化性强于Fe3＋？
5．如何除去MgCl2溶液中混有的少量Fe3＋？
6．设计实验方案证明硫酸亚铁铵的成分中含有NH4+、Fe2＋和SO42-
【过关训练】
1．某种催化剂为铁的氧化物。
化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究：
将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加KSCN溶液后出现红色，一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为＋3价的结论。
（1）请指出该结论是否合理并说明理由_______________________________________________________。
（2）请完成对铁元素价态的探究：
限选实验仪器与试剂：
烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹；3mol·L－1H2SO4、3%H2O2溶液、6mol·L－1HNO3溶液、0.01mol·L－1KMnO4溶液、NaOH稀溶液、0.1mol·L－1KI溶液、20%KSCN溶液、蒸馏水。
①提出合理假设
假设1：
____________________________________________；
假设2：
____________________________________________；
假设3：
____________________________________________。
②设计实验方案证明你的假设
③实验过程
根据②的实验方案进行实验。
请在下表写出实验操作步骤、预期现象与结论。
实验操作
预期现象与结论
步骤1：
步骤2：
步骤3：
……
2.（2013·重庆卷·9）某研究小组利用下图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响（固定装置略）。
（1）MgCO3的分解产物为________。
（2）装置C的作用是________，处理尾气的方法为________。
（3）将研究小组分为两组，按上图装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热，反应产物均为黑色粉末（纯净物），两组分别用产物进行以下实验。
①乙组得到的黑色粉末是________。
②甲组步骤1中反应的离子方程式为________。
③乙组步骤4中，溶液变红的原因为________；溶液褪色可能的原因及其验证方法为________。
④从实验安全考虑，题给装置还可采取的改进措施是________。
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