专题14 铁及其化合物.docx

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专题14铁及其化合物

专题14铁及其化合物

【知识框架】 

【基础回顾】 

1、铁的存在 

2、铁的性质 

（1）物理性质 

纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。

（2）化学性质：

铁是较活泼的金属，有较强的还原性，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物。

　　用化学方程式或离子方程式表示下列变化 

Fe＋H2O（g）

④3Fe＋4H2O（g）=====高温Fe3O4＋4H2 

3、铁的氧化物的比较 

4、Fe2+ 和Fe3+ 的比较 

5、Fe（OH）2与Fe（OH）3的比较 

【技能方法】 

铁的变价及Fe2+、Fe3+的性质、检验 

1、铁与硝酸反应 

　　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===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===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：

①

，产物为Fe（NO3）3和Fe（NO3）2，Fe和HNO3都反应完全。

2、＋2、＋3价铁的化学性质 

（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、NO3－（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：

　①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－； 

　②3Fe2＋＋4H＋＋NO3－===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑； 

　③2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋； 

　④Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。

3、+2铁和+3价铁的检验 

（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 

　①流程：

　②有关反应：

　　Fe3＋＋3SCN－

Fe（SCN）3（血红色） 

　　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 

（3）用NaOH溶液 

　①流程：

　②有关反应：

　　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 

【基础达标】 

1．向盛有氯化铁溶液的烧杯中加入过量的铜粉，反应结束后，溶液中大量存在的金属阳离子是（　　） 

　A．Fe2+ 、Cu2+ 

　B．Fe2+、Fe3＋ 

　C．Fe3＋、Cu2+ 

　D．只有Cu2+ 

【答案】A 

【解析】 

试题分析：

　　氯化铁能溶解铜，反应的化学方程式为2FeCl3 +Cu=2FeCl2 +CuCl2，由于铜粉是过量的，且铜不能置换出铁，因此溶液中含有的金属离子是Cu2+、Fe2+，答案选A。

　　考点：

考查铁离子的化学性质 

2．下列有关铁及其化合物的说法中正确的是（　　） 

　A．磁铁矿的主要成分是Fe2O3 

　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过量铁粉，然后过滤 

　D．Fe3＋与KSCN反应产生血红色沉淀 

【答案】C 

【解析】 

试题分析：

　赤铁矿的主要成分是Fe2O3，A错误； 

　铁与水蒸气高温条件下反应生成Fe3O4和H2，B错误； 

　C项中2FeCl3＋Fe===3FeCl2，过滤可除去过量的铁粉，C正确； 

　Fe3＋与SCN－反应形成血红色溶液而不是血红色沉淀，D错误。

　考点：

铁及其化合物的性质 

3．将铁屑溶于过量盐酸后，再加下列物质，会有三价铁生成的是（　　） 

　A．稀硫酸　　　　B．氯气 

　C．氯化锌　　　　D．氯化铜 

【答案】B 

【解析】 

试题分析：

　　Fe溶于盐酸后发生反应：

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，而Fe2＋遇强氧化剂会生成三价铁。

通过下列思考来分析各选项。

稀硫酸不能把Fe2＋氧化成Fe3＋，氯气能将溶液中的Fe2＋氧化成为Fe3＋；氯化锌、氯化铜溶液中的Zn2＋、Cu2＋有一定的氧化能力，其中Cu2＋可以将金属铁氧化成Fe2＋，但却不能将Fe2＋氧化成Fe3＋，Zn2＋、Cu2＋、Fe2＋在溶液中可以大量共存。

　　考点：

铁的性质 

4．Al、Fe、Cu都是重要的金属元素，下列说法正确的是（　　） 

　A．三者对应的氧化物均为碱性氧化物 

　B．三者的单质放置在空气中均只生成氧化物 

　C．制备AlCl3、FeCl3、CuCl2固体均不能采用将溶液直接蒸干的方法 

　D．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2 的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al 

【答案】C 

【解析】 

试题分析：

　A、Al对应的氧化物是氧化铝，而氧化铝属于两性氧化物，错误； 

　B、Cu的单质放在空气中，可生成铜绿碱式碳酸铜，属于盐，错误； 

　C、水解的氯化物中，因为生成生成难溶碱和HCl，加热促进水解，同时HCl的挥发，也使水解正向移动，所以最终得到是难溶碱，不会得到氯化物固体，所以制备AlCl3、FeCl3、CuCl2固体均不能采用将溶液直接蒸干的方法，正确； 

　D、因为阳离子的氧化性Fe3+＞Cu2+＞Fe2+ ＞H+ ＞Al3+，所以电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时，先是铁离子得到电子生成亚铁离子，其次是铜离子得到电子生成单质Cu，然后析出Fe，亚铁离子放电完全后，则是氢离子放电生成氢气，所以阴极上依次析出Cu、Fe、H2，错误，答案选C。

　考点：

考查氧化物的类型的判断，盐水解产物的判断，电解产物的判断 

5．铁和氧化铁的混合物共2mol，加盐酸后固体全部溶解，共收集到0.5molH2，且溶液中加入KSCN溶液不显红色，则原混合物中铁的物质的量为（　　） 

　A．0.5mol　　　　B．1.5mol 

　C．0.75mol　　　D．1.25mol 

【答案】D 

【解析】 

试题分析：

　　设混合物中铁和氧化铁的物质的量是xmol。

溶液中加入KSCN溶液不显红色，这说明溶液中不存在铁离子。

则有关反应的方程式为Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑、Fe2O3＋6HCl＝2FeCl3＋3H2O、2FeCl3＋Fe＝3FeCl2，则x+x+0.5＝2，解x＝0.75，所以铁的物质的量是2mol—0.75mol＝1.25mol，答案选D。

　　考点：

考查铁、氧化铁与盐酸反应的有关计算 

【能力提升】 

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　　Fe2O3 

　B．Fe（OH）2　　Fe2O3 

　C．Fe（OH）2　　Fe（OH）3 

　D．Fe（OH）2　　Fe3O4 

【答案】B 

【解析】 

　　铁与稀硫酸生成FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe（OH）2，在空气中加热Fe（OH）2，铁元素被氧化为＋3，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。

2．常温时，将0.1molFe（NO3）3和2molHCl溶于水得2L混合溶液，然后向该溶液投入m克铁粉使其充分反应后，滴加KSCN溶液不变红色。

下列有关说法正确的是（　　） 

　A．由于氧化性Fe3+＞H+，首先发生的反应是：

Fe+2Fe3+=3Fe2+ 

　B．当加入16.8g铁粉时，可生成标准状况下6.72L气体 

　C．在铁粉充分反应后的溶液中，铁元素以Fe2+和Fe3+的形式存在 

　D．m至少等于28g，反应过程中溶液的质量一直在减小 

【答案】B 

【解析】 

试题分析：

　　根据题意知常温时，将0.1molFe（NO3）3和2molHCl溶于水得2L混合溶液，然后向该溶液投入m克铁粉发生反应依次为：

Fe+NO3- +4H+==Fe3+ +NO↑+2H2O，Fe+2Fe3+ ==3Fe2+ ，Fe+2H+====Fe2+ +H2↑。

　A、由于氧化性HNO3＞Fe 3+＞H+，首先发生的反应是：

Fe+NO3- +4H+ ==Fe3+ +NO↑+2H2O，错误； 

　B、当加入16.8g铁粉时，只发生反应Fe+NO3- +4H+ ==Fe3+ +NO↑+2H2O，可生成标准状况下6.72LNO气体，正确； 

　C、在铁粉充分反应后的溶液中，滴加KSCN溶液不变红色，铁元素以Fe2+的形式存在，错误； 

　D、根据上述反应和题给数据分析m至少等于28g，反应过程中溶液的质量一直在增加，错误。

　考点：

考查铁元素单质及其化合物的性质，根据化学方程式计算。

3．CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示。

下列说法正确的是（　　） 

　A．途径①和途径②都体现了硫酸的酸性和氧化性 

　B．Y可以是酒精溶液 

　C．CuSO4在1100℃分解所得气体X可能是SO2和SO3的混合气体 

　D．将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶，可制得胆矾晶体 

【答案】D 

【解析】 

试题分析：

　A.在Cu＋2H2SO4（浓）

CuSO4＋SO2↑＋2H2O，中硫酸表现氧化性和酸性；在2Cu+O2+2H2SO4

2CuSO4＋2H2O中硫酸表现酸性，二者的作用性质不同，错误； 

　B．在CuSO4溶液中加入过量的NaOH溶液，发生复分解反应：

CuSO4+2NaOH=Cu（OH）2↓+Na2SO4；新制Cu（OH）2与乙醛在加热时发生反应产生Cu2O，错误； 

　C．CuSO4在1100℃分解产生Cu2O，Cu元素的化合价降低，根据氧化还原反应中电子转移数目可知应该有元素的化合价升高的，因此所得气体X可能含有O2，因此不可能是酯含有SO2和SO3，错误； 

　D．将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶，可制得胆矾晶体，正确。

　考点：

考查CuSO4的性质、应用的知识。

4．把一定量铁粉放入氯化铁溶液中，完全反应后，所得溶液中Fe2+和Fe3+的物质的量浓度之比为1∶2。

则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为（） 

　A．1：

1　　　　B．1：

2 

　C．1：

3　　　　D．2：

3 

【答案】C 

【解析】 

试题分析：

　　把一定量铁粉放入氯化铁溶液中，发生反应：

Fe+2Fe3+ =3Fe2+。

由于所得溶液中Fe2+和Fe3+的物质的量浓度之比为1∶2。

假设得到Fe2+为1mol，则反应消耗Fe3+的物质的量是2/3mol，所以已经反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比2/3mol：

2mol=1：

3。

故答案是C。

　　考点：

考查Fe元素的各种价态的化合物的计算的知识。

5．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，由此得出下列的结论错误的是（　　） 

　A．该晶体中一定含有SCN－ 

　B．Fe3+的氧化性比Br2的氧化性强 

　C．Fe2+被Br2氧化为Fe3+ 

　D．Fe2+与SCN－不能形成血红色的化合物 

【答案】B 

【解析】 

试题分析：

　　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，由于Br2具有氧化性，可将二价铁氧化为三价铁，而三价铁遇硫氰根离子出现血红色，所以该晶体中一定含有SCN－，Fe2+被Br2氧化为Fe3+ ，Fe3+的氧化性比Br2的氧化性弱，Fe2+与SCN－不能形成血红色的化合物；故本题选择B。

　　考点：

二价铁、三价铁之间的相互转化。

【终极闯关】 

1．【福建省南安一中2015届期中考试】含有Cu（NO3）2、Zn（NO3）2、Fe（NO3）3、AgNO3各0.1mol的混合溶液中加入0.1mol铁粉，充分搅拌后，Fe溶解，溶液中不存在Fe3＋，同时析出0.1molAg，下列结论错误的是（　　） 

　A．溶液质量减轻 

　B．Fe3＋的氧化性大于Cu2＋ 

　C．溶液中Cu2＋与Fe2＋的物质的量比为1∶1 

　D．Fe位于元素周期表第四周期Ⅷ族，是一种过渡金属 

【答案】C 

【解析】 

试题分析：

　A.向混合溶液中加入0.1mol铁粉，析出0.1molAg，铁的相对原子质量小于银的相对原子质量，所以溶液质量减轻，A项正确； 

　B.因加入Fe后，Fe3+ 、Ag+首先被还原，说明Fe3＋氧化能力比Cu2＋强，B项正确； 

　C.由Cu、Fe原子守恒知n（Cu2+）=0.1mol,而n（Fe2+）=n（Fe3+）+n（Fe）=0.2mol，溶液中Cu2＋与Fe2＋的物质的量比为1∶2，C项错误； 

　D.Fe位于元素周期表第四周期Ⅷ族，是一种过渡金属，D项正确；选C。

　考点：

考查铁及其化合物的性质。

2．【吉林省东北附中2015届高三上学期第二次摸底考试】由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末，取样品进行下列实验（部分产物略去）。

关于混合粉末的组成判断正确的是（　　） 

　A．一定含CuO和C 

　B．一定含Fe2O3、CuO和C 

　C．一定含CuO和C，一定不含Al 

　D．气体Z为纯净物 

【答案】A 

【解析】 

试题分析：

　　根据实验现象，溶液X中加入过量铁粉得到溶液和两种固体，其中一种为红色，说明红色固体为Cu，则固体中一定含有CuO；加入浓酸后产生两种气体，若不含单质碳，浓酸为浓硫酸或浓硝酸，则Fe、Al与浓酸、加热反应，产生的气体只能是二氧化硫或二氧化氮一种，所以一定含有C单质，C与浓酸反应，浓酸被还原为二氧化硫或二氧化氮，C被氧化为二氧化碳。

所以固体中一定含有CuO和C，其余不能确定，气体Z的成分不能确定，所以答案选A。

　　考点：

考查物质的检验与鉴别。

3．【湖南省怀化市2015年高三第一次模拟考试理科综合能力测试】粗制的CuSO4•5H2O晶体中含有Fe2+。

提纯时，为了除去Fe2+，常加入少量H2O2，然后再加入少量碱至溶液pH=4，即可以除去铁离子而不损失硫酸铜。

下列说法不正确的是（　　） 

　A．溶解CuSO4•5H2O晶体时要加入少量稀H2SO4 

　B．加入H2O2，除Fe2+的离子方程式：

2Fe2+ +H2O2 +4OH- ==2Fe（OH）3 

　C．由于CuSO4的催化作用，会使部分H2O2分解而损失 

　D．调溶液pH=4的依据是当pH=4时Fe（OH）3沉淀完全，而Cu（OH）2还未开始沉淀 

【答案】B 

【解析】 

试题分析：

　A、硫酸铜溶解后生成的铜离子会发生水解生成氢氧化铜和硫酸，所以溶解时加入少量的稀硫酸可抑制铜离子的水解，正确； 

　B、因为氧化亚铁离子时，溶液为酸性，在酸性条件下，不可能生成氢氧化铁沉淀，错误； 

　C、铜离子对过氧化氢的分解具有催化作用，所以使部分过氧化氢流失，正确； 

　D、因为该操作的目的是除去铁离子而硫酸铜不损失，所以调节溶液的pH=4时，应是氢氧化铁完全沉淀而氢氧化铜还未沉淀，正确，答案选B。

　考点：

考查对物质制备的分析，物质性质的应用 

4．【2015新课标Ⅰ卷理综化学】下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是（　　） 

【答案】D 

【解析】 

试题分析：

　A、稀硝酸与过量的Fe分反应，则生成硝酸亚铁和NO气体、水，无铁离子生成，所以加入KSCN溶液后，不变红色，现象错误； 

　B、Cu与硫酸铁发生氧化还原反应，生成硫酸铜和硫酸亚铁，无黑色固体出现，现象错误； 

　C、铝在空气中加热生成氧化铝的熔点较高，所以内部熔化的铝不会滴落，现象错误； 

　D、硫酸镁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化镁沉淀（硫酸镁足量是关键信息），再加入硫酸铜，则生成氢氧化铜蓝色沉淀，沉淀的自发转化应该由溶解度小的向溶解度更小的沉淀转化，所以氢氧化铜的溶度积比氢氧化镁的溶度积小，正确，答案选D。

　考点：

中学常见实验、常见反应的定性考查；难度为一般等级 

5．【2015浙江理综化学】某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣（主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质）制取七水合硫酸亚铁（FeSO4•7H2O），设计了如下流程：

下列说法不正确的是（　　） 

　A．溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉 

　B．固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al3+转化为Al（OH）3，进入固体2 

　C．从溶液2得到FeSO4•7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解 

　D．若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4•7H2O 

【答案】D 

【解析】 

试题分析：

　A、流程设计意图是用硫酸把Fe2O3、Al2O3，转化为硫酸盐，除去SiO2，然后用铁粉还原Fe3+得到硫酸亚铁，A正确； 

　B、固体1为SiO2，分离FeSO4和Al2（SO4）3采用的是调控pH的方法，使Al3+转化为Al（OH）3沉淀从而与FeSO4分离，B不正确； 

　C、Fe2+容易被氧化，所以在得到FeSO4•7H2O产品的过程中，要防止其被氧化和分解，C正确； 

　D、在溶液1中直接加过量的NaOH得到的是Fe（OH）2沉淀，但Fe（OH）2不稳定，很容易被氧化为Fe（OH）3，这样的话，最终所得的产品不纯，混有较多的杂质Fe2（SO4）3，D不正确。

答案选D。

　考点：

　　本题以流程图的形式考查离子反应、物质分离、实验流程、实验评价、实验条件控制等。

涉及试剂的选择、溶液pH控制、硫酸亚铁性质、实验条件选择和控制等。