铁及化合物性质.docx
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铁及化合物性质
铁及化合物(9.13)
通过化合反应能制取FeCl2、FeCl3、Fe(OH)2、Fe(OH)3吗?
能制取的用化学方程式表示。
题组一 铁的单质、氧化物和氢氧化物的性质
1.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )
A.铁的化学性质比较活泼,所以铁在自然界中全部以化合态存在
B.铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为+3价
C.工业上可用铁质容器储存浓硝酸和浓硫酸,原因是铁在常温下与两种酸不反应
D.工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的铁矿石炼铁
2.(2017·大连高三调研)在一定条件下,下列物质能与铁单质发生反应,其中能将铁元素从0价转变为+3价的是( )
A.盐酸B.稀硫酸C.稀硝酸D.硫酸铜溶液
3.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 Fe2O3B.Fe(OH)2 Fe2O3
C.Fe(OH)2 Fe(OH)3D.Fe(OH)2 Fe3O4
题组二 用守恒思想判断氧化物的组成
4.(2016·樟树市模拟)铁的常见化合价有+2价和+3价。
据研究,铁在浓HNO3中发生钝化时,可生成一种化学式为Fe8O11的化合物,它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。
该化合物可以表示为( )
A.FeO·3Fe2O3B.2FeO·3Fe2O3
C.FeO·2Fe2O3D.2FeO·Fe2O3
5.准确称取某种铁的氧化物2.88g,用足量的CO进行还原,将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收,得到沉淀4g,则这种铁的氧化物为( )
A.Fe3O4B.Fe2O3C.FeOD.以上都不是
6.有一块铁的“氧化物”样品,用140mL5.0mol·L-1盐酸恰好将之完全溶解,所得溶液还能吸收0.025molCl2,恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+,则该样品可能的化学式为( )
A.Fe2O3B.Fe3O4C.Fe4O5D.Fe5O7
题组三 氢氧化亚铁的制备方法
7.用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀:
用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。
这样操作的理由是_________________________________
________________________________________________________________________。
8.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)。
Fe2+与Fe3+的性质及检验
1.亚铁盐
(1)Fe2+的氧化性和还原性
以还原性为主,如:
遇Br2、Cl2、H2O2、NO
(H+)等均表现为还原性。
Fe2+的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式:
(2)可水解,配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2+的水解,加少量铁屑防止Fe2+被氧化。
2.铁盐的性质及应用
(1)氧化性:
①Fe3+与S2-、I-、HS-、SO
等具有较强还原性离子不能大量共存。
②Fe3+可腐蚀印刷电路板上的铜箔
(2)易水解:
Fe(OH)3是很弱的碱,且溶度积很小,因而Fe3+极易水解,只能存在于酸性较强的溶液中。
①利用Fe3+易水解的性质,实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体
②利用Fe3+易水解的性质,工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子。
③利用Fe3+易水解的性质,实验室配制氯化铁溶液,通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中,然后再稀释至所需浓度。
④Fe3+与HCO
、AlO
、CO
、ClO-等水解呈碱性的离子不能大量共存。
3.Fe2+、Fe3+的检验方法
(1)用KSCN溶液和氯水
溶液
(2)用NaOH溶液
溶液
(3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验
溶液变红色,说明含有Fe3+
KMnO4溶液紫红色褪去,说明含有Fe2+。
(4)Fe2+的特征检验方法
溶液
产生蓝色沉淀,说明溶液中含有Fe2+,3Fe2++2[Fe(CN)6]3-===Fe3[Fe(CN)6]2↓
4.含Fe2+、Fe3+的除杂问题
主要成分
杂质
除杂方法
FeCl3(aq)
FeCl2(aq)
加入氯水或H2O2
FeCl2(aq)
FeCl3(aq)
加过量铁粉后过滤
FeCl2(aq)
CuCl2(aq)
加过量铁粉后过滤
题组一 含铁物质的除杂问题
1.硫酸亚铁溶液含有杂质硫酸铜和硫酸铁,为除去杂质,提纯硫酸亚铁,应该加入下列物质中的( )A.锌粉B.镁粉C.铁粉D.铝粉
2.下列除杂的操作不正确的是( )
A.MgCl2溶液中混有少量FeCl3:
加入足量镁充分反应后过滤
B.FeCl2溶液中混有少量FeCl3:
加入过量铁粉充分反应后过滤
C.CuCl2溶液中混有少量FeCl3:
加入NaOH溶液充分反应后过滤
D.CuCl2溶液中混有少量FeCl2:
先加H2O2将Fe2+氧化成Fe3+,再加CuO充分反应后过滤
3.Fe2+、Fe3+、Zn2+较完全地形成氢氧化物沉淀的pH分别为6.7、3.7、4.6。
某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2+、Fe3+杂质离子,为除去这些离子制得纯净的ZnSO4,应加入的试剂是
A.NaOH溶液B.氨水C.KMnO4、ZnCO3D.H2O2、ZnO
混合溶液中Fe3+、Fe2+的除去的常用方法
(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,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。
(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+。
题组二 Fe2+和Fe3+的检验
4.下列有关物质检验方法不合理的是( )
A.向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,该溶液中一定含Fe+
B.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2
C.检验绿矾晶体是否已氧化变质,可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液,再观察溶液是否变红
D.向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+
5.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加入足量酸性KMnO4溶液 ③加入少量NH4SCN溶液
A.①③B.③②C.③①D.①②③
6.为了证明化学反应有一定的限度,进行了如下探究活动:
探究活动一:
取5mL0.1mol·L-1的KI液于试管滴加0.1mol·L-1的FeCl3溶液5~6滴,振荡;
探究活动二:
在上述试管中加入2mLCCl4,充分振荡、静置;
探究活动三:
取上述静置分层后的上层水溶液于试管,滴加0.1mol·L-1的KSCN溶液5~6滴,振荡。
(1)写出探究活动一中反应的离子方程式______________________
(2)探究活动二的实验现象为________。
a.溶液分层,上层呈紫色b.溶液分层,下层呈紫色c.溶液分层,均为无色
(3)在探究活动三中,可以证明该化学反应有一定的限度的实验现象是__________________________________。
考点三 铁及其化合物转化关系及应用
“铁三角”的转化关系
完成下列变化的离子方程式,体会Fe2+与Fe3+转化条件。
(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀:
(2)将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液,溶液变蓝:
(3)FeCl3可溶解铁片:
(4)FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色:
(5)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中,有无色气体放出:
题组一 化学反应中铁元素价态的判断
1.(2016·荆门高三上学期期末)在FeCl3、CuCl2混合溶液中,加入一定量的铁屑,反应完全后将固体滤出,下列说法中正确的是( )
A.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,一定不含Cu2+
B.若滤出的固体中只有铜,则溶液一定含的阳离子是Fe2+,可能含Cu2+和Fe3+
C.若滤出的固体只有铜,则溶液一定含的阳离子是Fe3+和Fe2+,一定不含Cu2+
D.若滤出的固体中含有铁和铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,一定不含Cu2+和Fe3+
2.在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉,得到的Fe2+的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。
请将正确答案的序号填在相应的横线上。
①Fe3+ ②Fe2+ ③Fe、Fe2+ ④Fe2+、Fe3+
(1)AB段铁元素以__________形式存在。
(2)BC段铁元素以__________形式存在。
(3)CD段铁元素以__________形式存在。
1.铁与稀硝酸反应产物中铁元素价态的判断方法
2.铁与硫酸、硝酸的混酸反应顺序总结
题组二 “铁三角”在物质转化推断题中的应用
4.(2016·沈阳东北育才中学模拟)如图是物质间发生化学反应时颜色的变化情况,下列选项中正确的是( )
↑N
↓Q
选项
M
N
P
Q
A
NH3·H2O
Ba(OH)2
铜
石蕊溶液
B
Na
BaCl2
FeO
KSCN溶液
C
NaOH
Ba(NO3)2
锌粉
KSCN溶液
D
NaHCO3
MgCl2
Fe
石蕊溶液
5.A、B、C三种物质中均含有同一种元素M,它们之间有如图所示的转化关系。
A为一种金属单质,其产量直接关系国民经济命脉。
反应①②③均为化合反应,反应④为置换反应。
下列有关说法不正确的是( )
A.①中所加试剂可能是氯气
B.③中需要加具有氧化性的试剂
C.A与稀硝酸反应一定能实现元素M在①中发生的价态变化
D.元素M在②中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现
铁三角综合应用
1.(2016·黄山重点中学测试)已知三氯化铁的熔点为306℃,沸点为315℃,易溶于水并且有强烈的吸水性,能吸收空气里的水分而潮解。
某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物做了如下探究实验。
(1)装置的连接顺序为________
(2)饱和食盐水的作用是____________________。
(3)反应一段时间后熄灭酒精灯,冷却后将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中,加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡),充分反应后,进行如下实验:
①淡黄色溶液中加入试剂X生成淡红色溶液的离子方程式为____________________。
②淡红色溶液中加入过量H2O2后溶液红色加深的原因是_______________________。
(4)已知红色褪去的同时有气体生成,经检验为O2。
该小组同学对红色褪去的原因进行探究。
①取褪色后溶液三份,第一份滴加FeCl3溶液无明显变化;第二份滴加试剂X,溶液出现红色;第三份滴加稀盐酸和BaCl2溶液,产生白色沉淀。
②另取同物质的量浓度的FeCl3溶液滴加2滴试剂X,溶液变红,再通入O2,无明显变化。
实验①说明________________
实验②的目的是__________________;得出结论_________________________。
2.FeCl3可通过多种途径转化成FeCl2。
(1)向FeCl3溶液中加入适量氢碘酸,发生反应的离子方程式为___________________。
(2)工业上常将无水FeCl3在氮气作保护气的条件下加热至300~350℃,再通入干燥的H2而制得FeCl2。
该反应的化学方程式为______________。
(3)工业上另一种制备FeCl2的方法是将无水FeCl3与适量氯苯(C6H5Cl)在130℃条件下持续加热约3小时,可发生如下反应:
2FeCl3+C6H5Cl
2FeCl2+C6H4Cl2+HCl
根据有机反应规律,该反应中氯苯发生的是________(填有机反应类型)。
(4)分析上述三个反应,下列有关说法正确的是________(填序号)。
①第
(1)问反应中,氢碘酸既表现酸性,又表现还原性
②第(3)问反应中,HCl为氧化产物
③三个反应中,FeCl2均为还原产物
(5)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_____________________________________。
高考题
1.(2016·高考选项组合)有关铁及其化合物的说法正确的是( )
A.将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中,制备Fe(OH)3胶体。
B.FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板,说明铁比铜金属性强
C.配制氯化铁溶液时,将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释(2016·全国卷Ⅰ
D.Fe与Cl2反应生成FeCl3,推测Fe与I2反应生成FeI3(2016·上海,21C)
2.(高考选项组合题)下列叙述正确的是( )
A.将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液,有气体生成,溶液呈红色,稀硝酸将Fe氧化为Fe3+(2015·全国卷Ⅰ,10A)
B.在溶液中加KSCN,溶液显红色,证明原溶液中有Fe3+(2015·天津理综,2A)
C.向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液,再滴加H2O2溶液,加入H2O2后溶液变成红色,Fe2+既有氧化性又有还原性(2015·广东理综,22D)
D.Fe2O3
FeCl3(aq)
无水FeCl3(2015·江苏,8C)
3.(2016·全国卷Ⅱ,28)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________;实验①和③说明:
在I-过量的情况下,溶液中仍含有________,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)。
4.(2011·大纲全国卷,27)下图中,A、B、C、D、E是单质,G、H、I、F是B、C、D、E分别和A形成的二元化合物。
已知:
①反应C+G
B+H能放出大量的热,该反应曾应用于铁轨的焊接;
②I是一种常见的温室气体,它和E可以发生反应:
2E+I
2F+D,F中E元素的质量分数为60%。
回答问题:
(1)①中反应的化学方程式为____________________。
(2)化合物I的电子式为_____________________。
(3)1.6gG溶于盐酸,得到的溶液与铜粉完全反应,计算至少所需铜粉的质量(写出离子方程式和计算过程)。
(4)C与过量NaOH溶液反应的离子方程式为___________________________,
反应后溶液与过量化合物I反应后的离子方程式为_____________________。
(5)E在I中燃烧观察到的现象是___________________________。