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届高考一轮复习人教版第10讲铁及其化合物学案

第10讲 铁及其化合物

【考纲要求】 1.掌握铁及其重要化合物的主要性质及其应用。

2.以Fe2+、Fe3+的相互转化为例,理解变价金属元素的氧化还原反应。

3.能鉴别溶液中的Fe2+、Fe3+。

考点一|铁的单质、氧化物及氢氧化物(基础送分型——自主学习)

授课提示:

对应学生用书第47页

[巩固教材知识]

1.铁

(1)物理性质

银白色固体,熔点较高,具有良好的导热、导电、延展性,能被磁铁吸引。

(2)结构

(3)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

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

④与某些盐溶液反应

2.铁的氧化物

(1)物理性质:

化学式

FeO

Fe2O3

Fe3O4

俗称

铁红

磁性氧化铁

色态

黑色粉末

红棕色粉末

黑色晶体

铁的价态

+2价

+3价

+2价,+3价

(2)化学性质:

a.FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为

FeO+2H+===Fe2++H2O,

Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O,

Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O。

b.Fe3O4分别与HNO3和HI反应的离子方程式为

3Fe3O4+28H++NO

===9Fe3++NO↑+14H2O

Fe3O4+8H++2I-===3Fe2++I2+4H2O。

3.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

热稳

定性

在空气中加热

生成Fe3O4

2Fe(OH)3

Fe2O3+3H2O

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

4.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”。

(1)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。

(  )

(2)根据铁与Cl2、S反应的条件可以判断氯元素和硫元素的非金属性强弱。

(  )

(3)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。

(  )

(4)水溶液中Fe2+、H+、CO

、ClO-可以共存。

(  )

(5)将水蒸气通过灼热的铁粉,粉末变红,铁与水在高温下发生反应。

(  )

(6)铁锈的成分是氢氧化铁。

(  )

(7)Fe(OH)3、FeCl2均可由化合反应得到。

(  )

答案:

(1)× 

(2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√

[练透基础小题]

题点一 铁及其化合物的性质

1.(RJ必修1·P705题改编)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 FeO

解析:

铁与稀硫酸反应生成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价,最后所得红棕色残渣为Fe2O3。

答案:

B

2.下列铁的化合物可以分别通过化合反应、置换反应、复分解反应生成的是(  )

A.FeCl2B.Fe3O4

C.Fe(OH)3D.Fe2(SO4)3

解析:

FeCl2可分别由下列反应制得:

Fe+FeCl3溶液(化合反应)、Fe+盐酸(置换反应)、Fe(OH)2+盐酸(复分解反应),A项符合题意;Fe3O4不能通过复分解反应生成;Fe(OH)3不能通过置换反应生成;Fe2(SO4)3不能通过置换反应和化合反应生成。

答案:

A

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.在FeCl3溶液中加入KHCO3溶液,会有CO2产生,但无Fe(OH)3沉淀生成

解析:

HNO3具有强氧化性,与Fe反应产生的气体为NO,A项错;铁与Cl2反应无论量的多少产物都是FeCl3,B项错;C项中Fe2O3溶解产生Fe3+恰好将铁单质氧化,因而不能置换出H2,正确;Fe3+与HCO

会发生水解相互促进反应,有CO2和Fe(OH)3沉淀生成,D项错。

答案:

C

题点二 探究Fe(OH)2的制备方案

4.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。

下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。

解析:

因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即发生反应:

4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。

因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的氧气或空气。

①、②原理一样,都是先用氢气将装置中的空气排尽,并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中;③的原理为铁做阳极产生Fe2+,与电解NaCl溶液产生的OH-结合生成Fe(OH)2,且液面用汽油保护,能防止空气进入;⑤中液面加苯阻止了空气进入;④由于带入空气中的氧气,能迅速将Fe(OH)2氧化,因而不能较长时间看到白色沉淀。

答案:

①②③⑤

[备考提醒] 防止Fe(OH)2氧化的方法

1.将配制溶液的蒸馏水煮沸,排出溶解的氧气。

2.将盛有氢氧化钠溶液的胶头滴管尖端插入试管里的亚铁盐溶液底部,再慢慢挤出NaOH溶液。

3.在亚铁盐溶液上面加保护层,例如苯或植物油等。

4.充入保护气,如氢气、氮气、稀有气体等。

5.用铁做阳极,石墨做阴极,电解NaOH溶液或NaCl溶液;利用新产生的Fe2+与OH-反应制取。

考点二|铁盐和亚铁盐的性质及检验(重点保分型——师生共研)

授课提示:

对应学生用书第48页

[核心知识大通关]

1.亚铁盐

含有Fe2+的溶液呈浅绿色,既有氧化性,又有还原性。

(1)Fe2+的还原性:

Fe2+

Fe3+

写出下列转化的离子方程式:

3Fe2++NO

+4H+===3Fe3++NO↑+2H2O

②Fe2+

Fe3+:

2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O

(2)Fe2+的弱氧化性:

2.铁盐

含Fe3+的溶液呈黄色,Fe3+具有较强的氧化性。

Fe3+

Fe2+

写出下列转化的离子方程式:

①Fe3+SO

Fe2+:

2Fe3++SO

+H2O===2Fe2++SO

+2H+

②Fe3+I-,Fe2+:

2Fe3++2I-===2Fe2++I2

3.Fe3+、Fe2+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,再滴加氯水,若变成红色溶液,说明有Fe2+存在(鉴别时不能先滴加氯水)。

有关反应离子方程式为

2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,

Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3。

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。

有关反应化学方程式为

Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓,

4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。

方法三:

取少量溶液,滴加铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液,若生成蓝色沉淀,说明原溶液含有Fe2+。

这是检验Fe2+最好、最灵敏的方法。

有关反应离子方程式为

3Fe2++2[Fe(CN)6]3-===Fe3[Fe(CN)6]2↓

(2)Fe3+的检验

方法一:

取出少量被检验的溶液,滴加KSCN溶液,溶液变红色,证明有Fe3+存在。

方法二:

取出少量被检验的溶液,加入NaOH溶液,产生红褐色沉淀,证明有Fe3+存在。

小题热身

 正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”。

(1)向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2:

3Mg(OH)2+2Fe3+===2Fe(OH)3+3Mg2+。

(  )

(2)向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显血红色,该溶液中一定含Fe2+。

(  )

(3)在氢氧化铁胶体中能大量共存:

H+、K+、S2-、Br-。

(  )

(4)因为Fe3+具有氧化性,所以用KSCN溶液可以鉴别Fe3+。

(  )

(5)Fe2+、Al3+、ClO-、Cl-能够大量共存。

(  )

(6)在中性溶液中Cl-、SO

、Na+、Fe3+可大量共存。

(  )

(7)硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的H2O2:

Fe2++2H++H2O2===Fe3++2H2O。

(  )

(8)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3↓。

(  )

答案:

(1)√ 

(2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×

 

[考向精练提考能]

考向一 Fe2+、Fe3+的相互转化及应用

写出上述转化关系中标号反应的离子方程式:

①2Fe3++Fe===3Fe2+;

②2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+;

③2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O;

④3Fe2++NO

+4H+===3Fe3++NO↑+2H2O。

类型1 Fe2+与Fe3+之间的转化

1.在浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀盐酸时,溶液颜色变化应是(  )

A.颜色变浅      B.逐渐变深绿

C.没有改变D.变棕黄色

解析:

Fe(NO3)2溶液中加入盐酸时发生反应:

3Fe2++4H++NO

===3Fe3++NO↑+2H2O,有棕黄色的Fe3+生成。

答案:

D

2.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,下列结果不可能出现的是烧杯中(  )

A.有铜无铁B.有铁无铜

C.铁、铜都有D.铁、铜都无

解析:

向氯化铁溶液中加入铁和铜,铁还原性强,先与Fe3+反应,铜后与Fe3+反应,所以结果不能出现有铁无铜的情况。

答案:

B

 

3.将一定量的SO2通入FeCl3溶液中,取混合溶液,分别进行下列实验,能证明SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应的是(  )

操作

现象

A

加入NaOH溶液

有红褐色沉淀

B

加入Ba(NO3)2溶液

有白色沉淀

C

加入酸性KMnO4溶液

紫色褪去

D

加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液

有蓝色沉淀

解析:

有红褐色沉淀说明有Fe(OH)3生成,由此不能判断元素化合价是否发生改变,所以不能说明两者发生氧化还原反应,A项错误;有白色沉淀生成,该白色沉淀可能是BaSO3或BaSO4,SO2溶于水显酸性,NO

在酸性条件下具有强氧化性,能够将BaSO3氧化为BaSO4,由此现象不能说明SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应,B项错误;酸性KMnO4溶液紫色褪去可能是因为SO2的还原性,不能说明SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应,C项错误;铁氰化钾溶液可用来检验Fe2+,有蓝色沉淀能说明SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应生成Fe2+,D项正确。

答案:

D

类型2 Fe2+与Fe3+之间转化的应用

4.(2017·河南豫南九校联考)下列各离子组能大量共存的是(  )

A.Fe3+、NH

、H+、SO

B.Fe3+、Br-、Na+、I-

C.Fe2+、AlO

、Na+、NO

D.Fe2+、K+、[Fe(CN)6]3-、NO

解析:

B项,Fe3+与I-反应;C项,Fe2+与AlO

因相互促进水解不能大量共存;D项,Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应生成蓝色沉淀,不能大量共存。

答案:

A

5.下列各组物质中,X是主体物质,Y是少量杂质,Z是为除去杂质所要加入的试剂,其中所加试剂正确的一组是(  )

A

B

C

D

X

FeCl2溶液

FeCl3溶液

Fe

FeSO4溶液

Y

FeCl3

CuCl2

Al

Fe2(SO4)3

Z

Cl2

Fe

NaOH溶液

Cu

解析:

A项变为FeCl3溶液;B项变为FeCl2溶液;C项Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2,过滤,取滤渣得Fe;D项变为FeSO4和CuSO4的混合溶液。

答案:

C

类型3 Fe2+、Fe3+之间的转化与实验探究的融合

6.(2016·全国高考卷Ⅱ)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。

回答下列问题:

(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1mol·L-1的溶液。

在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是________________________________________。

(2)甲组同学取2mLFeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。

FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_______________________

______________________________________________________________________。

(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是________________________________________________________________________。

(4)丙组同学取10mL0.1mol·L-1KI溶液,加入6mL0.1mol·L-1FeCl3溶液混合。

分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验:

①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色;

②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀;

③第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。

实验②检验的离子是______(填离子符号);实验①和③说明:

在I-过量的情况下,溶液中仍含有________(填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为________________。

(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为____________;一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。

产生气泡的原因是___________________________________________;

生成沉淀的原因是_________________________________________

________________________________________________________________________

(用平衡移动原理解释)。

解析:

(1)Fe2+具有很强的还原性,易被空气中的O2氧化为Fe3+,在FeCl2溶液中加入少量铁屑,可防止Fe2+被氧化。

(2)Fe2+被氧化为Fe3+,Cl2被还原为Cl-,反应的离子方程式为

2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。

(3)O2难溶于煤油,加入煤油能隔绝空气,排除O2对实验的影响。

(4)KI溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为2I-+2Fe3+===I2+2Fe2+。

K3[Fe(CN)6]是检验Fe2+的试剂。

实验③溶液变红,说明溶液中仍存在Fe3+,由此可说明该氧化还原反应为可逆反应。

(5)酸化的FeCl2溶液与H2O2反应,Fe2+被氧化为Fe3+,H2O2被还原为H2O,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O。

Fe3+对H2O2的分解起催化作用,当反应一段时间后,会发生反应:

2H2O2

2H2O+O2↑,故溶液中产生气泡。

由于H2O2分解反应放热,促使Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+平衡右移,最终出现Fe(OH)3红褐色沉淀。

答案:

(1)防止Fe2+被氧化

(2)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-

(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)

(4)Fe2+ Fe3+ 可逆反应

(5)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O

Fe3+催化H2O2分解产生O2 H2O2分解反应放热,促进Fe3+的水解平衡正向移动

考向二 Fe2+、Fe3+的检验

7.(RJ必修1·P637题改编)为了检验某FeCl2溶液是否变质,可向溶液中加入(  )

A.NaOH溶液

B.KSCN溶液

C.先通入氯气,再加入KSCN溶液

D.先加入足量铁粉,再加入KSCN溶液

答案:

B

8.要证明某溶液中不含Fe3+而可能含Fe2+,进行如下实验操作时,最佳顺序是(  )

①加足量氯水 ②加足量KMnO4溶液 ③加少量KSCN溶液

A.①②B.③②

C.③①D.①②③

答案:

C

9.某溶液中可能存在Mg2+、Fe2+、Fe3+,加入NaOH溶液,开始时有白色絮状沉淀生成,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。

下列结论正确的是(  )

A.一定有Fe2+,一定没有Fe3+、Mg2+

B.一定有Fe3+,一定没有Fe2+、Mg2+

C.一定有Fe3+,可能有Fe2+,一定没有Mg2+

D.一定有Fe2+,可能有Mg2+,一定没有Fe3+

解析:

“加入NaOH溶液,开始时有白色絮状沉淀生成,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色的”现象是溶液中含有亚铁离子的特性,若有Fe3+,则产生氢氧化铁的红褐色沉淀会掩盖Fe(OH)2的白色,所以不可能存在Fe3+,而Mg(OH)2是白色,有可能存在。

答案:

D

[真题发掘·知识串联]              串线索 固双基 回扣关键知识

以铁的化合物的转化为载体 串联铁元素单质及其化合物知识

授课提示:

对应学生用书第50页

高考载体 (浙江高考卷)

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:

知识串联——高考还可以这样考

 

(1)流程图中红褐色沉淀是________,白色沉淀2是________,由白色沉淀2转化成红褐色沉淀的化学方程式为_________________________。

(2)固体2的成分为FeO,写出固体2与盐酸反应的离子方程式:

___________。

(3)在酸性条件下,H2O2能将Fe2+氧化成Fe3+,反应的离子方程式为________。

(4)溶液3中含有金属阳离子是________,如何通过实验检验该离子的存在。

___________。

(5)气体甲的成分是________,气体甲与固体2在一定条件下可以发生氧化还原反应,写出此反应的化学方程式________________________________,设计实验方案验证该反应的产物。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案:

(1)Fe(OH)3 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3

(2)FeO+2H+===Fe2++H2O

(3)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O

(4)Fe2+ 取少量溶液3置于试管中,滴入几滴KSCN溶液,无明显现象,再滴加氯水,溶液变红色,说明溶液3中含有Fe2+

(5)CO2 CO2+2FeO

Fe2O3+CO

检测Fe2O3:

将固体用盐酸溶解,加入KSCN溶液,若显红色,表明产物中含有Fe3+;检测CO:

将气体通过灼热CuO,黑色固体变为红色

课时作业(授课提示:

对应学生用书第259页)

1.《新修本草》是我国古代中药学著作之一,记载药物844种,其中有关于“青矾”的描述为“本来绿色,新出窟未见风者,正如琉璃……烧之赤色……”据此推测,“青矾”的主要成分为(  )

A.CuSO4·5H2O    B.FeSO4·7H2O

C.KAl(SO4)2·12H2OD.Fe2(SO4)3·9H2O

解析:

由题意知,青矾是绿色,经煅烧后,生成红色固体。

符合要求的是FeSO4·7H2O,它是绿色晶体,经高温煅烧后生成砖红色Fe2O3粉末。

答案:

B

2.(2017·四川成都诊断)某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。

下列从分类角度分析正确的是(  )

A.实验①、③反应制得的物质均为纯净物

B.实验②、③均未发生氧化还原反应

C.实验①、③均为放热反应

D.实验①、②所涉及的物质均为电解质

解析:

实验③制得的是Fe(OH)3胶体,属于混合物,且属于吸热反应,选项A、C错误;实验①中涉及的物质Cl2、铁丝均为单质,既不属于电解质,也不属于非电解质,选项D错误。

答案:

B

3.为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验,其中实验方案设计错误的是(  )

A.只有④B.只有③

C.③和④均错D.全部错误

解析:

实验③中溶液应变为浅蓝色;实验④与Fe3+的性质无关。

答案:

C

4.铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质,下列关于铁元素的叙述正确的是(  )

A.2Fe3++Fe===3Fe2+成立,说明氧化性:

Fe3+>Fe2+

B.25℃,pH=0的溶液中,Al3+、NH

、NO

、Fe2+可以大量共存

C.5.6g铁与足量的氯气反应失去电子为0.2mol

D.硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液:

Fe2++2H2O2+4H+===Fe3++4H2O

解析:

pH=0的溶液呈强酸性,Fe2+、NO

、H+不能大量共存,B项错误;C项应为0.3mol,错误;D项电荷不守恒,错误。

答案:

A

5.(2017·安徽蚌埠二中月考)下列中学常见实验的现象或表述正确的是(  )

A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4

B.制备氢氧化亚铁时,向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液,边加边搅拌,即可制得白色的氢氧化亚铁

C.检验红砖中的氧化铁成分,向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液2~3滴即可

D.除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质可以向溶液中加入足量的铁粉,然后过滤

解析:

赤铁矿的主要成分为氧化铁,A错误;制备氢氧化亚铁时应该尽量避免溶液接触氧气,所以不能搅拌,B错误;氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水,铁离子与硫氰化钾反应生成血红色溶液,C正确;铁和氯化铁反应生成氯化亚铁,使杂质的含量增加,D错误。

答案:

C

6.某溶液中可能存在Fe3+、Fe2+、I-、HCO

、Cl-、NO

六种离子中的几种。

现进行下列实验:

①取少量溶液滴加KSCN溶液,溶液呈红色;

②另取少量原溶液滴加盐酸,溶液的棕

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