第7讲 铁及其化合物无答案1.docx
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第7讲铁及其化合物无答案1
铁及其化合物
1.铁与氧气反应:
铁与硫反应:
2.铁与盐酸反应:
离子方程式:
___________________________
铁与CuSO4溶液:
离子方程式:
___________________________
3.铁和水蒸气:
_______________________________________________
4.氧化亚铁与盐酸反应:
离子方程式:
_____________________
5.氧化铁与盐酸反应:
____________________ _
离子方程式:
_____________________
6.CO还原氧化铁:
__________________________________________
7.氯化铁与氢氧化钠溶液:
____________________________
离子方程式:
_____________________
8.硫酸亚铁与氢氧化钠溶液:
__________________________
离子方程式:
_____________________
9.氢氧化铁加热分解:
__________________________________________
10.氢氧化亚铁被氧化成氢氧化铁:
__________________________________________
11.除去FeCl2中的FeCl3:
____________________________
离子方程式:
_______________________
12.FeCl2和Cl2反应:
________________________________
离子方程式:
________________________
13.FeCl3和Cu反应:
________________________________
离子方程式:
________________________
14.氯化铁与硫氰化钾溶液反应:
________________________________
第7讲
铁及其化合物
1.铁的物理性质
铁具有金属的共性,具有能被磁铁吸引的特性。
2.铁的化学性质
铁元素性质活泼,有较强的还原性,主要化合价为+2价和+3价。
(1)与非金属单质的反应:
①与O2的反应:
常温:
铁被腐蚀生成铁锈,其主要成分为Fe2O3。
点燃:
3Fe+2O2
Fe3O4。
②与Cl2的反应:
2Fe+3Cl2
2FeCl3。
③与S的反应:
Fe+S
FeS。
(2)与水的反应:
常温下铁与水不反应,在高温条件下与水蒸气反应
3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2。
(3)与酸的反应:
①与非氧化性酸反应的离子方程式:
Fe+2H+===Fe2++H2↑。
②与氧化性酸:
遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化,与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应无H2产生。
(4)与某些盐溶液的反应:
①与CuSO4溶液反应的离子方程式:
Fe+Cu2+===Fe2++Cu。
②与FeCl3溶液反应的离子方程式:
2Fe3++Fe===3Fe2+。
[认知无盲区]
(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的氯化物不同,Fe与Cl2反应生成FeCl3,而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
(2)铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3,而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
(3)铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3。
(4)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。
根据反应的化学方程式:
HNO3过量:
Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,
Fe过量时:
3Fe+8HNO3===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,
可以用数轴表示:
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。
[练习点点清]
1.判断下列叙述的正误。
(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)铁元素性质活泼,自然界中的铁几乎都是以化合态形式存在,只有在陨石中有游离态的铁元素( )
(2)过量的铁与氯气反应,不会生成FeCl2,因为铁还原三价铁必须在水溶液中进行( )
(3)Fe能与盐酸反应放出H2,则Fe也能与硝酸反应放出H2( )
(4)Al遇冷浓硫酸会钝化,Fe遇冷浓硫酸也能钝化( )
(5)铁能被磁铁吸引,则任何金属都能被磁铁吸引( )
(6)过量的铁粉与稀硝酸溶液反应的离子方程式为Fe+4H++NO
===Fe3++NO↑+2H2O( )
2.下列物质反应后一定有+3价铁生成的是________。
①过量的Fe与Cl2加热时发生反应 ②Fe与过量稀H2SO4反应后,再向其中加KNO3 ③Fe与过量的S加热时发生反应 ④Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸 ⑤Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
1.铁的氧化物
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
铁红
磁性氧化铁
色态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
铁元素价态
+2
+3
+2、+3
与盐酸反应生成的离子
Fe2+
Fe3+
Fe2+、Fe3+
2.铁的氢氧化物
化学式
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
可溶性亚铁盐与碱反应
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
可溶性铁盐与碱反应
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
二者的关系
空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,化学方程式为
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
3.亚铁盐与铁盐
(1)亚铁盐:
含有Fe2+的溶液呈浅绿色,Fe2+既有氧化性,又有还原性,Fe2+与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为:
Zn+Fe2+===Zn2++Fe,2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
(2)铁盐:
①氧化性:
含有Fe3+的溶液呈棕黄色,Fe3+具有氧化性,Fe3+与Fe、Cu反应的离子方程式分别为:
2Fe3++Fe===3Fe2+,2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+。
②特性:
含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色。
[认知无盲区]
(1)Fe3O4是一种纯净物,而不是由FeO和Fe2O3组成的混合物。
Fe3O4的组成可以用氧化物形式表示为FeO·Fe2O3,Fe3O4与盐酸反应的化学方程式为:
Fe3O4+8HCl===2FeCl3+FeCl2+4H2O。
(2)NO
与Fe2+在酸性条件下不能大量共存,原因是H+、NO
能将Fe2+氧化成Fe3+,类似的离子还有ClO-、MnO
等。
(3)Fe3+与I-、S2-、HS-等强还原性离子不能大量共存。
(4)制取Fe(OH)2时,要将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,或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,或用其他方法(如用H2)将试管内空气排净后再将亚铁盐与NaOH溶液混合。
如下图所示。
[练习点点清]
3.下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是( )
A.工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁
B.铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4
C.工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸和浓硫酸
D.氯化铁溶液有较强氧化性,故可用作净水剂
4.判断下列说法是否正确(用“√”或“×”填写)。
(1)铁与H2O(g)反应的产物是黑色的Fe2O3和H2( )
(2)氧化亚铁与酸反应的产物均是亚铁盐( )
(3)将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中,可以看到稳定的白色沉淀( )
(4)Fe3O4、CuO、FeO、CuS均为黑色固体( )
(5)FeCl2溶液保存时加Fe粉的目的是防止Fe2+被还原( )
(6)FeCl2溶液中加入KSCN溶液不变红,加入氯水后溶液变红色( )
1.牢记1个转化关系:
“铁三角”(Fe、Fe2+、Fe3+)之间的转化。
2.熟记2个特殊现象:
①Fe(OH)2→Fe(OH)3是白色→灰绿色→红褐色;②Fe3+遇SCN-,溶液变红色。
3.记住4种颜色:
Fe2+——浅绿色,Fe3+——棕黄色,Fe2O3——红棕色,Fe(OH)3——红褐色。
4.掌握8个化学方程式:
①4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,②Fe+2H+===Fe2++H2↑,
③2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,④2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,
⑤FexOy+yCO
xFe+yCO2,⑥3FexOy+2yAl
yAl2O3+3xFe,
⑦3Fe+8H++2NO
===3Fe2++2NO↑+4H2O,
⑧3Fe2++4H++NO
===3Fe3++NO↑+2H2O。
[考点一 “铁三角”及其应用]
——————————————————————————————————
1.如何除去Fe2+中混有的Fe3+?
加入足量铁屑振荡或搅拌后过滤。
2.Fe与I2反应时生成的是FeI2还是FeI3?
原因是什么?
Fe与Br2反应时生成的是FeBr3还是FeBr2?
原因是什么?
FeI2,原因是Fe3+的氧化性强于I2;FeBr3,原因是Br2的氧化性强于Fe3+。
3.配制FeCl2溶液时,为什么要加入少量铁屑?
防止Fe2+被氧化成Fe3+,并将溶液中可能存在的Fe3+转化为Fe2+。
4.Fe(OH)3能否通过化合反应制取?
能,反应为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
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
FeCl2
CuCl2
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:
Fe2+
NO
(H+)、ClO-、MnO
(H+)。
Fe3+
S2-、I-、SO
。
Fe2+、Fe3+
HCO
、CO
等水解相互促进的离子
(3)盐溶液的配制与保存:
(4)物质的制备:
[例1] 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_________________________________________
________________________________________________________________________。
1.将铁屑溶于过量的稀盐酸后,再加入下列物质,会有Fe3+生成的是( )
A.硫酸 B.氯水
C.硫酸锌D.氯化铜
2.提纯下列各物质:
混合物成分
提纯所用试
剂的化学式
离子方程式
①FeCl2溶液中含少量FeCl3杂质
②FeCl3溶液中含少量FeCl2杂质
③FeSO4溶液中含少量CuSO4杂质
[考点二 Fe2+、Fe3+的检验和鉴别]
—————————————————————————————
1.用文字描述检验某溶液中含有Fe3+的方法。
取少量溶液于一洁净试管中,滴入几滴KSCN溶液,若溶液变成红色,说明溶液中含有Fe3+。
2.如何检验含Fe2+、Fe3+混合溶液中的Fe2+?
滴加适量酸性KMnO4溶液或溴水,酸性KMnO4溶液或溴水褪色。
3.某晶体的溶液中加入含Fe2+的溶液无明显变化,当滴加几滴氯水后,混合液出现红色,且该晶体的焰色反应呈紫色(透到蓝色钴玻璃),你能确定该晶体的成分吗?
KSCN
4.设计实验方案,证明红砖中含有Fe3+?
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,最终变为红褐色,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+的混合液中Fe3+、Fe2+的检验
(1)Fe3+的检验:
①
溶液变红色,说明溶液中含有Fe3+
②
试纸变蓝色,说明溶液中含有Fe3+
(2)Fe2+的检验:
①
KMnO4溶液紫红色褪去,说明溶液中含有Fe2+
②
溴水褪色,说明溶液中含有Fe2+
[例2] (2012·湛江一中高三质检)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、6mol·L-1HNO3、0.01mol·L-1KMnO4、NaOH稀溶液、0.1mol·L-1KI、20%KSCN、蒸馏水。
①提出合理假设
假设1:
催化剂中铁元素的价态为+3价;
假设2:
催化剂中铁元素的价态为+2价;
假设3:
_____________________________________________________________。
②根据假设,按下表格式中实验操作填写有关问题
实验操作
预期现象与结论
步骤1:
用滴管取一定量3mol·L-1H2SO4于试管中,加热煮沸数分钟以除去溶于其中的________
步骤2:
用药匙取少量样品于试管中,用滴管加入适量除氧的3mol·L-1H2SO4并加热,充分反应后得A溶液
固体________,溶液有颜色
步骤3:
取少许A溶液于试管中,滴加1~2滴________,振荡
a.若溶液不呈红色,则________成立
b.若溶液呈红色,则________成立
步骤4:
另取少许A溶液于试管中,滴加1~2滴________,振荡
结合步骤3中的b。
c若溶液呈紫红色,则________成立
d若溶液紫红色褪去,则________成立
3.(2012·广东三校模拟)某同学对未知物A盐的水溶液进行了鉴定,实验过程及现象如图所示:
现对A、B、C、D作出的如下推断中,不正确的是( )
A.盐A一定是FeBr3 B.浅黄色沉淀B是AgBr
C.滤液C中一定含Fe3+D.D溶液中有[Fe(SCN)]2+
4.要证明某溶液中不含Fe3+,而可能含有Fe2+,进行如下实验操作的最佳顺序为( )
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4(H+)溶液
③加入少量KSCN溶液
A.①③ B.③②
C.③①D.①②③
物质制备实验系列——Fe2+与Fe3+的转化
1.(2010·山东高考T30(3))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.(2009·广东高考T24-C)判断下列除杂方法的正误:
除去FeCl2溶液中混有的FeCl3,加入过量铁粉,并过滤( )。
3.(2009·天津高考T3-D)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( )。
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?
[尝试解题] 1.利用铁屑与Fe2(SO4)3的反应来制备FeSO4,化学方程式为:
Fe2(SO4)3+Fe===3FeSO4,经过滤可得FeSO4溶液。
2.利用铁粉和FeCl3的反应来除去FeCl2溶液中的FeCl3,因此,该选项正确。
3.加热FeCl3溶液时会使Fe3+部分水解生成Fe(OH)3,故得不到纯净的FeCl3溶液,因此,该选项错误。
[高考源于教材]
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。
[迁移·发散·整合]
一、高考还可能这样考
在实验不变的情况下,高考还有可能从以下出题点设题:
1.Fe2+与NO
能否大量共存?
若向其中再加入少量盐酸,情况又会如何?
Fe2+与NO
能大量共存,但在酸性条件下,NO
能将Fe2+氧化成Fe3+而不能大量共存。
2.如何通过实验证明溴的氧化性强于Fe3+?
向FeCl2溶液中滴入几滴溴水,若溴水褪色,即证明Br2的氧化性强于Fe3+,离子方程式为:
2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-。
3.如何除去MgCl2溶液中混有的少量Fe3+?
向溶液中加入Mg、MgO、Mg(OH)2、MgCO3中之一充分反应后过滤,即可除去MgCl2中混有的少量Fe3+。
4.设计实验方案证明硫酸亚铁铵的成分中含有NH
、Fe2+和SO
。
①取适量硫酸亚铁铵固体溶于水,得浅绿色溶液,滴入2滴KSCN溶液,溶液不显红色,再滴入几滴新制氯水,溶液变为红色,则可证明固体的成分中含有Fe2+。
②取适量硫酸亚铁铵固体溶于水,加少量稀盐酸,无现象,再滴入几滴BaCl2溶液,有白色沉淀生成,则可证明固体的成分中含有SO
。
③取少量硫酸亚铁铵固体放入试管中,加入浓NaOH溶液并加热,在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验,若试纸变蓝,则证明固体成分中含有NH
。
二、相关实验知识归纳
混合物中Fe3+、Fe2+的除去方法
(1)除去Mg2+中混有的Fe3+的方法:
向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2中之一,与Fe3+水解产生的H+反应,促进Fe3+的水解,将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去。
(2)除去Cu2+中混有的Fe3+的方法:
向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中之一,使其与溶液中的H+反应,从而促进Fe3+的水解,将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去。
(3)除去Mg2+中混有的Fe2+的方法:
先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,然后再按
(1)的方法除去溶液中的Fe3+。
(4)除去Cu2+中混有的Fe2+的方法:
先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,然后再按
(2)的方法除去溶液中的Fe3+。
[随堂基础落实]
1.现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色,其原因可能是( )
A.苹果汁中的Fe2+变成Fe3+ B.苹果汁中含有Cu2+
C.苹果汁中含有OH-D.苹果汁中含有Fe3+
2.要除去氯化亚铁溶液中的少量氯化铁,可行的办法是( )
A.滴入KSCN溶液B.通入氯气
C.滴入NaOH溶液D.加入铁粉
3.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.①②③
C.②③D.②
4.将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸,滴加KSCN溶液没有颜色变化,再加入氯水即呈红色的是( )
A.FeSB.Fe2O3
C.FeCl3D.Fe3O4
5.在足量的稀氯化亚铁溶液中,加入1~2滴液溴,振荡后溶液变成黄色。
(1)甲同学认为这不是发生化学反应所致,使溶液变黄色的物质是________(填化学式,下同);乙同学认为这是发生化学反应所致,使溶液变黄色的物质是________。
(2)现提供以下试剂:
A.酸性高锰酸钾溶液B.氢氧化钠溶液
C.四氯化碳D.硫氰化钾溶液
根据所学知识判断,________(填“甲”或“乙”)同学的推断是正确的,现用两种方法加以验证,写出选用的试剂编号及实验中观察到的现象:
选用试剂
实验现象
第一种方法
第二种方法
一、单项选择题(本题包括6小题,每小题4分,共24分)
1.(2012·广州高三一模)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,溶液显红色
C.FeCl2溶液蒸干灼烧后得到FeCl2固体
D.FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中可制备Fe(OH)3胶体
2.(2012·汕头市高三质检)下列化学实验事实相应的离子方程式正确的是( )
A.往FeCl3溶液中加入Fe粉:
2Fe3++Fe===3Fe2+
B.往澄清石灰水中通入过量二氧化碳:
Ca2++2OH-+CO2===CaCO3↓+H2O
C.往FeCl3溶液中加入Cu粉:
Fe3++Cu===Fe2++Cu2+
D.氧化亚铁加入稀硝酸:
FeO+2H+===Fe2++H2O
3.(2012·陆丰龙山中学质检)下列有关金属及其化合物的知识说法正确的是( )