三3铁及其重要化合物.docx
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三3铁及其重要化合物
第三节铁及其重要化合物
【高考新动向】
考点梳理
1.了解铁的主要性质及应用。
2.了解铁的重要化合物的主要性质及应用。
【考纲全景透析】
一、铁的性质
1.物理性质银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导电、导热性较好、能被磁铁吸引。
2.化学性质
铁是较活泼的金属，铁原子的最外层电子数为2个，可失去2个或3个电子而显+2价或+3价，但+3价的化合物较稳定。
（1）与非金属反应：
3Fe+2O2
Fe3O4Fe+S
FeS
2Fe+3C12
2FeCl3（铁丝在氯气中燃烧时，生成棕黄色的烟，加水振荡后，溶液显黄色）
说明铁跟氯气、硫反应时，分别生成+2价和+3价的铁，说明氧化性：
氯气＞硫．
（2）与水反应：
①在常温下，在水和空气中的O2、CO2等的共同作用下，Fe易被腐蚀（铁生锈）．
②在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2：
3Fe+4H2O（g）
Fe3O4+4H2
（3）与酸反应：
①与非氧化性酸（如稀盐酸、稀H2SO4等）的反应．例如：
Fe+2H＋＝Fe2＋+H2↑
②与氧化性酸。
a.HNO3（稀）过量时生成Fe3＋：
Fe＋4HNO3（稀）===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O。
b．铁粉过量时生成Fe2＋：
3Fe＋8HNO3（稀）===3Fe（NO3）2＋2NO↑＋4H2O
c.铁遇到冷的浓H2SO4、浓HNO3时，产生钝化现象，因此金属铁难溶于冷的浓H2SO4或浓HNO3中．
（4）铁与盐溶液的反应
①铁能与比它活动性弱的金属的盐溶液反应，置换出这种金属。
Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4。
②铁能与FeCl3溶液反应生成FeCl2。
离子方程式：
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
二、铁的重要化合物的主要性质及应用
1.铁的氧化物
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
（铁红）
（磁性氧化铁）
化合价
+2
+3
+2、+3
色、态
黑色粉未
红棕色粉未
黑色晶体
水溶性
均不溶于水
和H+反应
FeO+2H+=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O
与CO的反应
稳定性
在空气中氧化为Fe3O4
空气中稳定
在空气中稳定
制备
高温熔融，过量的铁与O2反应：
2Fe+O2
2FeO
氢氧化铁加热分解
2Fe（OH）3
Fe2O3+3H2O
铁在氧气中燃烧
3Fe+2O2
Fe3O4
【另】①FeO与硝酸反应的化学方程式：
3FeO+10HNO3====3Fe（NO3）3+NO↑+5H2O。
②FeO、Fe2O3分别与HI溶液反应的化学方程式：
FeO+2HI====FeI2+H2O、Fe2O3+6HI====2FeI2+I2+3H2O。
2.铁的氢氧化物
氢氧化亚铁-Fe（OH）2
氢氧化铁-Fe（OH）3
颜色状态
白色固体
红褐色固体
水溶性
难溶于水
稳定性
不稳定，易被空气中的氧气氧化，颜色变化：
白色→灰绿色→红褐色
4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3
较稳定空气中久置会部分失水成铁锈受热易分解
与酸反应
Fe（OH）2+2H+====Fe2++2H2O
Fe（OH）3+3H+=Fe3++3H2O
制取
新制FeSO4溶液与NaOH溶液隔绝空气反应：
Fe2++2OH-=Fe（OH）2↓
铁盐与可溶性碱反应
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
【热点难点全析】
一、铁的三角转化关系
1..“铁三角”中的转化关系
2.应用
（1）判断离子共存
①Fe2＋、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。
②Fe3＋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。
（2）除杂方法（括号内为杂质）
①Fe2+（Fe3+）：
加过量铁粉过滤②FeCl3（FeCl2）：
加氯水或H2O2
③FeCl2（CuCl2）：
加过量铁粉过滤④Fe（Al）、Fe2O3（Al2O3、SiO2）：
加过量强碱溶液过滤
（3）盐溶液的配制与保存
①Fe2＋的盐溶液：
加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相应的酸，防止Fe2＋水解。
②Fe3＋的盐溶液：
加少量相应的酸防止Fe3＋水解。
（4）制备物质
制备无水FeCl3——在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液。
制备Fe（OH）3胶体——向沸水中加入饱和FeCl3溶液并煮沸至有红褐色胶状物出现为止。
【典例1】某校探究性学习小组用已部分生锈的废铁屑制作印刷电路板的腐蚀剂，并回收铜。
探究过程如下：
请回答下列问题：
（1）步骤①中先加入热的Na2CO3溶液除油污，操作甲的名称是___________。
（2）步骤②中，除发生反应Fe+2HCl====FeCl2+H2↑外，其他可能反应的离子方程式为：
______________________________。
（3）溶液C的颜色是________，溶液D中可能含有的金属阳离子有_________。
（4）可以验证溶液B中是否含有Fe2+的一种试剂是________（填选项序号）。
a.稀硫酸b.铁
c.硫氰化钾d.酸性高锰酸钾溶液
（5）操作乙的名称是______，步骤⑤产生金属铜的化学方程式为：
______________________________________________。
【解析】
（1）用热的Na2CO3溶液除去废铁屑上的油污后，将两者分离的方法是过滤。
（2）由于铁锈的主要成分是Fe2O3，还发生反应的离子方程式可能有：
Fe2O3+6H+====2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+====3Fe2+。
（3）由B→C发生的反应为：
2FeCl2+Cl2====2FeCl3，FeCl3溶液呈棕黄色。
向FeCl3溶液中加入印刷电路铜板，发生的反应为：
2FeCl3+Cu====2FeCl2+CuCl2，若Cu不足量，则溶液D中可能含有的金属阳离子有Fe2+、Cu2+、Fe3+；若Cu足量，则溶液D中可能含有的金属阳离子有Fe2+、Cu2+，所以溶液D中可能含有的金属阳离子有Fe2+、Cu2+、Fe3+。
（4）由于Fe2+具有较强的还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以可用酸性高锰酸钾溶液验证溶液B中是否含有Fe2+。
（5）由“D→E+氯气+铜”知，操作乙是电解过程，反应产生金属铜的化学方程式：
CuCl2
Cu+Cl2↑。
答案：
（1）过滤、
（2）
（3）棕黄色Fe2+、Cu2+、Fe3+（4）d（5）电解CuCl2
Cu+Cl2↑
二、Fe2+和Fe3+的检验
1．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
相关离子方程式：
2Fe2＋+Cl2＝2Fe3＋+2Cl－Fe3＋+3SCN－＝Fe（SCN）3（血红色）
3.用NaOH溶液或氨水
相关反应方程式
：
Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓（红褐色）Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓
4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3
【提醒】 FeCl3溶液在与许多试剂反应时会出现特殊现象，可作为鉴别Fe3＋的依据。
（1）向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液呈红色；
（2）FeCl3与NaOH溶液反应，生成红褐色沉淀；
（3）向FeCl3溶液中加入过量Fe粉，溶液变浅绿色；
（4）向FeCl3溶液中加入过量Cu粉，溶液变蓝绿色；
（5）将FeCl3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中，溶液变蓝色；
（6）将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，生成红褐色Fe（OH）3胶体。
【典例2】下列离子的检验方法合理的是（）
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2+
B.向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2+
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+
【答案】选C。
【解析】向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明含Fe3+，但无法确定是否含Fe2+；向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明此时含Fe3+，但Cl2有氧化性，无法确定原来溶液中是Fe2+还是Fe3+；向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3+；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，说明该溶液中含有Fe2+，但由于红褐色的掩盖，无法说明是否含有Mg2+
【高考零距离】
1、（2012·山东高考·12）下列由相关实验现象所推出的结论正确的是
A．Cl2、SO2均能使品红溶液褪色，说明二者均有氧化性
B．溶液中滴加酸化的Ba（NO3）2溶液出现白色沉淀，说明该溶液中
一定有SO42-
C．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
D．分别充满HCl、NH3的烧瓶
倒置于水中后液面均迅速上升，说明二者均易溶于水
【解题指南】解答本题时应明确氯气和二氧化硫褪色的原理的不同点，Cl-、SO42-的检验方法及注意事项。
【解析】选D。
A项，二者漂白的原理不同，前者属于氧化型，后者属于化合型，因此不能说明SO2具有氧化性，A错；B项，溶液中也可能含有SO32-，B错；C项，铁与硝酸发生的不是置换反应，C错误；
2、（2012·江苏高考·7）下列物质转化在给定条件下能实现的是
A.
B.
C.
D.
【分析】本题属于元素及其化合物知识的考查范畴。
三氧化铝的两性、偏铝酸酸性弱于碳酸、候氏制碱原理、Fe3＋水解FeCl3溶液蒸干得不到无水FeCl3、氢氧化镁不稳定性等内容都来源于必修一、和必修二等课本内容及课本上的基本反应，看来高三复习不能“舍本逐末”。
【解题指南】解答本题时应注意掌握中学化学常见物质的相互转化及相关方程式。
【解析】选A。
对于①：
第一步转化Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O，
第二步转化2NaAlO2＋CO2＋3H2O=2Al（OH）3↓＋Na2CO3
或NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al（OH）3↓＋NaHCO3；
对于②：
第一步转化不能一步实现，第二步转化SO3+H2O=H2SO4；
对于③：
第一步转化NaCl+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl,
第二步转化2NaHCO3
Na2CO3＋H2O＋CO2↑
对于④：
第一步转化Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,
第二步转化，FeCl3水解，得不到无水FeCl3；
对于⑤：
第一步转化Ca（OH）2+MgCl2=Mg（OH）2↓+CaCl2,
第二步转化Mg（OH）2
MgO＋H2O；所以选A.①③⑤。
3.（2012·广东高考·12）下列陈述ⅠⅡ正确并且有因果关系的是
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
SO2有漂白性
SO2可使溴水褪色
B
SiO2有导电性
SiO2可用于制备光导纤维
C
浓硫酸有强氧化性
浓硫酸可用于干燥H2和CO
D
Fe3+有强氧化性
FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜
【解题指南】解答本题时应从常见物质的性质考虑。
【解析】选D。
选项
具体分析
结论
A
陈述Ⅱ表现了SO2的还原性，而陈述Ⅰ表现为漂白性。
没有因果关系
B
二氧化硅不导电。
不正确
C
陈述Ⅱ表现出弄硫酸的吸水性。
没有因果关系
D
陈述Ⅱ中Fe3+氧化铜而使铜腐蚀回收。
属于因果关系
4、（2012·重庆高考·7）下列叙述正确的是
A.Ｆe与S混合加热生成FeS2
B.NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3
C.过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成
D.白磷在空气中加热到一定温度能转化为红磷
【解析】选C。
【解题指南】解答本题时应注意物质的特殊性质，如硫元素的氧化性较弱，碳酸钠的稳定性较强，同时注意关键词语“过量”“浓”“空气”。
选项
具体分析
结论
A
两者混合加热生成FeS。
错误
B
碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠，因此碳酸钠的热稳定性大于碳酸氢钠。
错误
C
铜与浓硝酸反应生成二氧化氮，但是当铜过量时，随着硝酸的浓度的降低，产物中便有一氧化氮生成。
正确
D
白磷在空气中加热会与氧气反应。
错误
5.（2011·福建高考·9）下表各选项中，不能利用置换反应通过Y得到W的一组化合物是
【答案】选D。
[来源:
Z+xx+k.Com]
【解析】解答本题要注意如下两点：
（1）置换反应是“单质1+化合物1→单质2+化合物2”。
（2）铁盐和金属反应时先被还原成亚铁盐，若金属比铁活泼，则过量的该金属接着和亚铁盐发生置换反应生成单质铁。
选项
化学方程式
结论
A
2Mg+CO2
2MgO+C
符合
B
2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3
符合
C
2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
符合
D
2FeCl3+Cu
2FeCl2+CuCl2
不符合
6.（2010·全国卷1）能正确表示下列反应的离子方程式是
A．将铜屑加入
溶液中：
B．将磁性氧化铁溶于盐酸：
C．将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合：
D．将铁粉加入稀硫酸中：
【答案】A
【解析】A正确，符合3个守恒；B错误，电荷不守恒，Fe3O4中Fe有两种价态，正确应该为：
Fe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O；C错误，得失电子不守恒，电荷不守恒；正确的应为：
3Fe2＋＋NO3－＋4H＋=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O；D错误，不符合客观实际，反应后铁只能产生Fe2＋和H2；
7.（2010·上海卷）由5molFe2O3、4molFe3O4和3molFeO组成的混合物，加入纯铁1mol并在高温下和Fe2O3反应。
若纯铁完全反应，则反应后混合物中FeO与Fe2O3的物质的量之比可能是
A．4:
3B．3:
2C．3:
1D．2:
l
【答案】BC
【解析】此题考查了化学计算知识。
分析题给混合物和高温下发生的反应，可知当Fe2O3+Fe=3FeO时，反应后混合物中含有6molFeO、4molFe2O3，则FeO与Fe2O3的物质的量之比为：
3:
2；当发生反应：
Fe2O3+Fe+FeO=Fe3O4时，反应后混合物中含有2molFeO、4molFe2O3，则FeO与Fe2O3的物质的量之比为：
1:
2；当两反应均存在时，FeO与Fe2O3的物质的量之比处于两着之间，故BC可能。
知识归纳：
极端假设法是指根据已知的条件，把复杂问题假设为处于理想的极端状态，站在极端的角度去分析、考虑问题，使其因果关系显得十分明显、简单，从而迅速地作出正确判断的方法。
比如此题中我们就假设了两个极端，首先确定两个极端，然后确定范围，最后选择。
8、（2012·山东高考·28）（12分）工业上由黄铜矿（主要成分CuFeS2）冶炼铜的主要流程如下：
（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的吸收。
a.浓H2SO4b.浓HNO3
c.NaOH溶液d.氨水
（2）用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在
（填离子符号），检验溶液中还存在Fe2+的方法是（注明试剂、现象）。
（3）由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为
。
（4）CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是。
a.电能全部转化为化学能b.粗铜接电源正极，发生氧化反应
c.溶液中Cu2+向阳极移动d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
（5）利用反应2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O可以制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为。
【解题指南】解答本题时应理清无机化工流程，明确每一步的反应在流程中的作用。
对于陌生的氧化还原反应要用正确的配平方法进行配平；掌握电解精炼铜的原理及相关电极反应式的书写。
【解析】
（1）从冰铜的元素组成上看，其中含有硫元素，焙烧产物泡铜和熔渣中不再含有硫元素，故可推知A一定为SO2，一般选用碱液溶液，故答案为c、d。
（2）向溶液中滴加KSCN溶液，溶液呈红色，可推知溶液中一定含有Fe3+；要检验溶液中还含有Fe2+，可取适量酸性KMnO4溶液于一只试管中，滴入几滴该溶液，若酸性高锰酸钾溶液褪色或变浅，说明该溶液中含有Fe2+。
（3）泡铜制取粗铜，是Cu2O和铝发生氧化还原反应，根据氧化还原反应的配平方法进行配平可得，化学反应方程式为3Cu2O+2Al
Al2O3+6Cu。
（4）在电解过程中，会有一部分电能损失转化为热能，因此电能不可能全部转化为化学能，A错误；C项，溶液中的Cu2+应向阴极（精铜）移动，C错误；正确答案为b、d。
[来源:
Z_xx_k.Com]
（5）本题可采取两种方法书写：
一是直接法，通过化学反应可以看出，O2发生还原反应，正极反应物一定为O2，其对应的还原产物为H2O，故正极的电极反应为：
O2-4e-+4H+=2H2O；方法二：
先写出负极电极反应：
铜作为负极反应物，氧化产物为CuSO4，故其电极反应式为Cu-2e-+SO42-=CuSO4，在电量相同的前提下，用总的电极反应式减去该电极反应式，可得正极的电极反应式为O2-4e-+4H+=2H2O。
【答案】
（1）c、d[来源:
学*科*网]
（2）Fe3+，取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4褪色
（3）3Cu2O+2Al
Al2O3+6Cu
（4）b、d
（5）4H++O2+4e-=2H2O[来源:
学。
科。
网]
9、（2012·海南高考·14）14．（9分）
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。
己知：
Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10-38
回答下列问题：
（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，分离得到固体的主要成分是，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；
（4）过程II中调节溶液的pH为5，金属离子浓度为。
（列式计算）
【解析】
（2）加入铁屑的目的是置换铜，铁过量后得到的混合物为Fe和Cu，加入盐酸后可将多余的铁反应掉，经过过滤分离出铜。
（3）过程II中通入氧气使得氢氧化亚铁转化为Fe（OH）3；
（4）通过Ksp的表达式，再根据Kw折算出氢离子，求出金属离子的浓度。
【答案】
（1）2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+（2分）
（2）回收铜Cu和Fe加盐酸反应后过滤（每空1分，共3分）
（3）FeCl2+Ca（OH）2==Fe（OH）2↓+CaCl2
4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3（2分）
（4）c（Fe3+）=4.0×10-38÷（10-9）3=4.0×10-11（mol/L）（2分）
10、（2012·新课标全国卷·26）（14分）
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，可用离子交换和漓定的方法。
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（C1）=1:
2.1，则该洋品中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）FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为________________；
（4）高铁酸钾（K2FeO4）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。
FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为________________。
与MnO2－Zn电池类似，K2FeO4－Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为________________，该电池总反应的离子方程式为________________。
【解题指南】解答本题，书写化学反应方程式应注意掌握氧化还原反应的原理书写电极反应式时注意电解质溶液的酸碱性、配平。
【解析】
（1）根据氯元素和铁元素的含量比值进行计算。
（2）设FeCl2、FeCl3的物质的量分别为x、y，则（x+y）/（2x+3y）=1:
2.1，解得，x：
y=9:
1，FeCl3的物质的量分数为0.1；铁粉与盐酸反应可制得FeCl2，铁粉与氯气反应可制得FeCl3。
（3）FeCl3与氢碘酸反应生成的棕色物质为碘单质，Fe3+被还原成Fe2+。
（4）FeCl3与NaClO反应时，ClO-被还原成Cl-。
电池的正极反应，高铁酸根被还原为Fe3+,因为溶液是碱性的，所以产物只能写成生成Fe（OH）3,，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+,总方程式中氧化产物是Zn（OH）2。
【答案】
（1）n（Cl）=0.0250L×0.40mol·L-1=0.010mol
0.54g-0.010mol×35.5g·mol-1=0.19g
n（Fe）=0.19g/56g·mol-1=0.0034mol
n（Fe）:
n（Cl）=0.0034:
0.010≈1:
3，x=3
（2）0.10盐酸氯气
（3）2Fe3++2I-=2Fe2++I2（或2Fe3++3I-=2Fe2++I3-）
（4）2Fe（OH）3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+5H2O+3Cl-
FeO42-+3e-+4H2O=Fe（OH）3+5OH-；2FeO42-+8H2O+3Zn=2Fe（OH）3+3Zn（OH）3+4OH-
11.（2011·江苏高考·16）以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3·6H2O）的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为2SO2（g）+O2（g）
2SO3（g），该反应的平衡常数表
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