高三26铁和铁的化合物.docx
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高三26铁和铁的化合物
【同步知识】
一.本周教学内容：
铁和铁的化合物
二.重点、难点：
1.常识性介绍过渡元素的概念2.掌握铁的化学性质
3.理解铁盐和亚铁盐的相互转变4.了解铁的氧化物和氢氧化物
5.掌握铁离子的检验方法
三.具体内容：
1.fe+o2=2.fe+h2o=3.fe+s=
4.fe+cl2=5.fe+h2so4=6.fe+cuso4=
7.feo+hcl=8.fe2o3+hcl=9.fe3o4+hcl=
10.feo+hno3=11.fe2o3+hno3=12.fe2o3+co=
13.fe2++cl2=14.fe3++fe=15.fe3++scn－=
16.fe3++h2o=17.fecl3+h2s=18.fecl3+na2s=
19.fecl3+na2s（过量）=20.fecl3+hi=21.fecl3+nai=
22.fecl3+so2+h2o=23.febr2+cl2=24.fei2+cl2=
25.fei2+br2=26.feso4+cl2=27.fecl2+br2=
28.fecl2+naoh=29.fecl3+naOH=30.fecl3+nh3·h2O=
31.
32.
33.
34.
35.
36.fes2+o2=
【典型例题】
[例1]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KMnO4溶液 ③加入少量NH4SCN溶液
A.①③ B.③② C.③① D.①②③
解析：
加入NH4SCN证明无Fe3+，再加Cl2水，如有Fe2+则可被氧化为Fe3+而使NH4SCN变红色。
KMnO4也能氧化Fe2+，但KMnO4本身为紫色，使Fe3+和NH4SCN显色不易观察。
答案：
C
启示：
学习铁及其化合物的性质要抓住价态，从铁元素三种价态的相互转化去认识铁及其化合物间的氧化还原反应规律。
要熟记Fe3+遇SCN－会生成红色物质的特性。
[例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反应；
②Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加入KNO3；
③
溶液中加入少量盐酸；
④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中。
A.只有① B.只有①② C.只有①②③ D.全部
解析：
本题涉及0价铁变为＋3价铁、＋2价铁变为＋3价铁及＋3价铁变为＋2价铁，应从氧化剂的强弱、反应条件及反应物间的相对量进行分析。
①中的Cl2氧化性强，它能将铁氧化为＋3价，由于不是在溶液中反应，因此过量的铁不会将氯化铁还原。
②中Fe与稀H2SO4反应只能生成Fe2＋，但要注意，由于稀H2SO4过量，加入KNO3后，H＋、
能将Fe2＋氧化成Fe3＋。
③从表面上看不会发生复分解反应，实际上也发生了Fe2＋被H＋和
氧化的反应。
④中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。
答案：
C
启示：
铁的0价、＋2价、＋3价在一定条件下均可相互转化，在分析具体问题时，应善于抓住转化的条件，挖掘出隐含的反应。
[例3]某溶液中有NH4+、Mg2+、Fe2+和Al3+四种离子，若向其中加入过量的NaOH溶液，微热并搅拌，再加入过量盐酸，溶液中大量减少的阳离子是（ ）
A.NH4+ B.Mg2+ C.Fe2+ D.Al3+
解析：
以上四种阳离子均能与NaOH反应，生成的产物又都能与盐酸作用。
是否能恢复到原状况，分析时请特别注意操作。
如果未“微热”，则
NH4+
NH3·H2O
NH4＋，NH4＋的量并不减少。
如果不“搅拌”或隔绝空气的条件下：
Fe2+
Fe2+，Fe2+也不会减少。
正因为“微热并搅拌”，使NH3·H2O
NH3↑，
Fe3+，从而使NH4+、Fe2+的量减少。
答案：
A、C
启示：
氢氧化亚铁的一个重要性质就是很容易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，这也是本节知识的难点。
化学是一门以实验为基础的科学，要有意识训练学生的实验能力。
[例4]将铁、铜、氯化铁、氯化亚铁和氯化铜溶液放于某容器中，根据下述情况来判断哪些阳离子（不考虑阴离子）或金属单质还能在容器中存在（或不存在）。
（1）反应后铁有剩余，则容器中还可能有；
（2）反应后容器中有相当多的Cu2+，则可能还有；
（3）除Cu2+外，若还有Cu，则不可能有＿＿＿＿；
（4）除Cu2+外，若还有相当多的Fe3+，则还可能有＿＿＿＿＿。
解析：
此题是典型的运用
相互转化的知识来解决问题、考查学生综合能力的题目。
从题目所给的五种物质来看，实际考查的是Fe、Fe2+、Fe3+、Cu、Cu2+五种微粒的共存问题。
因此解决此题的思路是从题目所给的剩余离子出发，考虑其它微粒与其是否能够发生反应，如不反应则可存在。
如能反应，一定要特别慎重考虑新生成的离子或物质能否存在，是否存在二次反应。
具体分析如下：
（1）反应后Fe有剩余，能与Fe反应的是Cu2+和Fe3+，即：
所以可能存在的只有Cu、Fe2+。
（2）反应后有Cu2+剩余，则容器中不可能存在Fe单质，因此学生容易将答案写为Fe2+、Fe3+、Cu。
但仔细考虑会发现，Cu和Fe3+也可反应：
答案：
所以三种离子中Cu和Fe3+不能共存，答案应分为两种情况：
Fe2+、Fe3+或Cu、Fe2+。
（3）反应后剩余Cu2+和Cu，由于Cu2+与Fe能反应，Cu和Fe3+能反应，所以不可能有Fe3+和Fe。
（4）反应后剩余Cu2+和Fe3+，由于Fe和Cu2+可反应，Fe3+和Cu或Fe都反应，因此容器中只能有Fe2+存在。
[例5]已知
，
，现将等物质的量的CuSO4、FeCl3和Zn置于水中充分反应后，反应器中所得混合物除SO42－和Cl－外，还含有（）
A.Zn2+、Cu、Fe2+B.Zn2+、Cu2+、Fe、Fe2+
C.Zn2+、Cu2+、Fe2+D.Zn2+、Cu2+、Cu、Fe2+
解析：
此题仍然是几种微粒之间的相互反应问题，但比起例1，此题除增加了Zn和Zn2+外，还增加了各微粒间量的关系，需进行定量计算，所以较例1更为复杂。
从题目所给条件可知微粒氧化性顺序为Fe3+>Cu2+>Fe2+>Zn2+,当同一种还原剂Zn遇到多种氧化性微粒时，会先与氧化性强的微粒发生反应。
故反应按下列先后顺序进行：
2FeCl3+Zn=2FeCl2+ZnCl2
amol0.5amol
CuSO4+Zn=ZnSO4+Cu
0.5amol0.5amol0.5amol
故反应后，容器中存在Zn2＋、Cu2+、Cu、Fe2+，
答案：
D。
[例6]在2升
和CuSO4的混合溶液中，加入30克铁粉，最后得到2升0.25mol·
L－1的FeSO4溶液以及26克固体沉淀物。
求原混合溶液中
和CuSO4的物质的量浓度。
解析：
由于铁粉和Fe3+、Cu2+之间都可以发生反应，所以无法直接从2L0.25mol·L－1的FeSO4溶液求出
和CuSO4的浓度，从题目所给条件来看，需用30g铁粉和26g沉淀物求解。
若0.5molFeSO4全部是由CuSO4转化而来，则应需铁0.5mol，即28g；但此题中0.5molFeSO4是由CuSO4和
共同转化而来，需铁显然不可能大于28g。
所以题目所给的30克铁粉是过量的，那么，最后得到的26g沉淀物则必是剩余的铁和生成铜的混合物。
以上思路理清后，即可进行列式计算：
答案：
原混合溶液中含
xmol,CuSO4ymol,已知反应后溶液中含FeSO40.5mol.
+Fe=3FeSO4
113
xmolxmol3xmol
CuSO4+Fe=FeSO4+Cu
1111
ymolymolymolymol
3x+y=0.5（所得FeSO40.5mol）
（1）
30－56×（x+y）+64×y=26（生成铜和铁剩余质量总和）
（2）
联立
（1）、
（2）可得
题目要求
和CuSO4的物质的量浓度
浓度：
CuSO4浓度：
[例7]14g铁粉全部溶于稀HNO3中，放出NO气体后，称得溶液的质量比稀HNO3增重8克，已知稀HNO3的体积为1L，设反应溶液的体积不变，求溶液中金属离子的物质的量浓度？
解析：
金属单质与硝酸的氧化——还原反应是一类难度较大、综合性较强的题目。
由于硝酸的浓度不同，其还有产物也不同。
而铁与硝酸又有可能生成Fe2+或Fe3+两种不同价态的离子，所以审题一定要非常仔细。
此题条件中已明确是稀HNO3，还有产物为NO，所以只需考虑铁元素的价态就可以了，当Fe与HNO3反应时，若HNO3足量则全部生成Fe3+;若Fe足量全部生成Fe2+,但很多题目往往是将要特别注意分析、判断。
14g铁粉（即0.25mol）全部溶于稀HNO3中，但溶液质量只增加了8克，说明放出NO的质量为：
14－8＝6（g）（即0.2mol），通过NO的量即可求出与HNO3反应的铁的量：
Fe3+
111
0.2mol0.2mol0.2mol
余下铁粉的量为：
0.25-0.2=0.05mol。
又可与生成的Fe3+反应：
2Fe3+—Fe—3Fe2+
2 1 3
0.1mol0.05mol0.15mol
最后溶液中余有Fe3+:
0.2－0.1=0.1mol,则两种离子浓度分别为：
Fe2+的物质的量浓度：
Fe3+的物质的量浓度：
答案：
见解析。
例8]在含ngHNO3的溶液中放入mg铁，铁完全溶解。
假设有
的HNO3被还原，且放出的气体是NO。
试回答；反应后溶液中的溶质是什么？
并求与溶质对应的n/m的值。
解析：
此题包含了Fe和稀HNO3反应的各种不同情况，须进行讨论，比起上一题，由于含有不确定量，所以更为概括。
Fe+4HNO3＝
+NO↑+2H2O
（1）
+Fe＝3
（2）
由
（1）式可知，与Fe反应HNO3，并非全部被还原，4molHNO3中，只有1mol被还原成NO，而另外3mol则起到酸的作用，生成
即参加反应的HNO3与被还原的HNO3的物质的量之比为4:
1。
从题目条件来看，
被还原，说明有ngHNO3参加反应，也就是说mgFe与ngHNO3是恰好完全反应，讨论如下：
当反应只按
（1）进行：
Fe——4HNO3
56g4×63g
mgng
∴
2.当反应按
（1）和
（2）式进行：
3Fe——8HNO3
3×56g8×63g
mgng
∴
Fe与NHO3反应共有三种情况：
反应后溶质是
时，
反应后溶质是
时，
反应后溶质是
和
时，
答案：
见解析。
[例9]某溶液中加入氯水后，再加入硫氰化钾溶液，溶液显红色，说明原溶液中一定含有Fe2+，对吗？
为什么？
解析：
此题考查了Fe2+和Fe3+的相互转化以及Fe3+的检验方法，涉及的知识点有：
（1）Fe2+遇氧化剂氯水后，会被氧化成Fe3+。
（2）Fe3+遇硫氰化钾溶液后，溶液显红色。
但当两个知识点混合运用时，应特别注意它们之间的相互干扰。
此题答案应为此说法错误。
因为如果溶液中含有Fe2+，加入氯水后，Fe2+会被氧化成Fe3+，再加入KSCN溶液，Fe3+与SCN－离子结合生成
离子，溶液变为血红色；但此题中使溶液变血红色的Fe3+却不一定是由Fe2+氧化而来的，如果原溶液中含有Fe3+，加入氯水后，Fe3+不跟氯水反应，再加入硫氰化甲溶液后，Fe3+仍能跟SCN－反应，使溶液变红，所以此题说法是错误的。
答案：
见解析。
[例10]将54.4g铁和氧化铁的混合粉末投入足量的稀硫酸中，充分反应后收集到4.48L标况下的氢气，并测得溶液中既没有Fe3+，也没有固体残留物。
求：
（1）原混合粉末中铁和氧化铁各多少克？
（2）反应中消耗硫酸的物质的量为多少？
（3）反应后得到FeSO4的物质的量为多少？
解析：
此题应首先分析反应过程及产物。
4.48L（0.2mol）H2全部是由Fe和稀H2SO4反应产生的，Fe2O3和H2SO4反应产生Fe3+。
根据题意，反应后无Fe3+，也无固体，即剩余的Fe粉和Fe3+恰好反应，可求第一问。
设：
原混合物中含Fe粉xmol，Fe2O3ymol.
Fe——H2
11
x－y0.2
2Fe3+—Fe—3Fe2+
21
2yy
∴
∴含铁粉22.4g，氧化铁32g。
由此解出第一问，并可用相同方法列式求第二、三问。
但此处可采用较简便的方法：
反应中共涉及铁元素总量：
0.4+0.2×2=0.8mol，那么这些铁原子反应后全部转化为Fe2+0.8mol,即生成FeSO40.8mol,而FeSO4中的SO42－全部来自于H2SO4，所以反应中消耗的H2SO4为0.8mol。
通过此两问的解决步骤，学生应体会出化学题目中守恒思想的运用，树立反应过程的总体观念，观察始态终态，可迅速的解答题目。
答案：
见解析。
[例11]现有FeS和
的混合物28.3g，与足量稀硫酸反应，生成硫1.6g，混合物中含有
的质量可能是（）。
A.10.7gB.21.4gC.23.9gD.40g
解析：
此题是关于铁元素、硫元素的氧化一还原反应计算问题，须进行讨论。
各物质间的关系如下：
（1）若FeS过量：
FeS——2
——S↓
882×10732
10.7g1.6g
（2）若
过量：
FeS——2
——S↓
882×10732
4.4g1.6g
28.3—4.4=23.9g
所以
的质量可能是10.7g或23.9g。
答案：
AC
【模拟试题】（答题时间：
60分钟）
一.选择题（本题包括5小题，每小题3分，共15分，每小题只一个选项符合题意。
）
1.下列溶液中，能使铁粒溶解，但不会产生沉淀和气体的是（）
A.稀H2SO4B.CuSO4溶液C.
溶液D.浓HNO3
2.能直接由金属单质与酸反应得到的盐是（）
A.
B.CuCl2C.FeCl3D.AgCl
3.用一种试剂就可以将NaOH、NH4SCN、AgNO3、Na2SO4四种无色溶液一一鉴别出来，这种试剂是（）
A.溴水B.FeCl3C.
D.BaCl2
4.常温下，能在铁制容器中贮存的物质是（）
A.浓盐酸B.氯化铁溶液C.浓硫酸D.硫酸铜溶液
5.实验室中制取硫酸亚铁时，下列试剂中最为理想的是（）
A.铁片和稀H2SO4B.FeO和稀H2SO4
C.
和稀H2SO4D.FeS和稀H2SO4
二.选择题（本题包括15小题，每小题3分，共45分，每小题有一个或两个选项符合题意。
）
6.把Fe、Fe2O3、Cu的混合物放入稀硫酸中加热，充分反应后残渣中仍有铁和铜，则溶液中含有（）
A.Fe3+、Fe2+、SO42－B.Cu2+、Fe2+、SO42－
C.H+、Fe3+、SO42－D.Fe2+、SO42－
7.在500mL1mol/L的CuSO4溶液中投入一块铁片，过一段时间后，取出铁片，洗净、干燥后称质量，铁片增加了0.8g，析出铜的质量是（）
A.0.8gB.6.4gC.7.0gD.4.8g
8.将适量的铁粉放入FeCl3溶液中，完全反应后，溶液中Fe2+和Fe3+的物质的量浓度相等，则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为（）
A.2:
3B.3:
2C.1:
2D.1:
1
9.把铝粉和Fe3O4粉末配成铝热剂并分成两份，第一份在高温下恰好完全反应，然后将生成物与足量盐酸充分反应；第二份直接加入足量的氢氧化钠溶液使之充分反应，前后两种情况下生成的气体在相同状况下的体积比是（）
A.1:
1B.9:
8C.3:
4D.4:
3
10.下列各组离子，因发生氧化还原反应，在溶液中不能大量共存的是（）
A.Fe3+，Fe2+，SCN－，Cl－B.Fe3+，K+，H+，I－
C.Fe2+，H+，OH－，Cl－D.Fe2+，K+，MnO4－，H+
11.要证明某溶液中不含Fe3+而可能含Fe2+，进行如下实验操作时的最佳顺序（）
①加入足量氯水，②加入足量碘水，③加入少量KSCN溶液
A.①③ B.③② C.③① D.①②③
12.由FeO，Fe2O3，Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21:
8，则这种混合物中FeO，Fe2O3，Fe3O4的物质的量之比可能为（）
A.1:
2:
1B.1:
2:
3C.1:
1:
1D.1:
1:
3
13.人体正常的血红蛋白中应含Fe2+。
若误食亚硝酸盐，则导致血红蛋白中Fe2+转化为高铁血红蛋白而中毒。
服用维生素C可解除亚硝酸盐中毒。
下列叙述中正确的是（）
A.亚硝酸盐是还原剂B.维生素C是还原剂
C.维生素C将Fe3+还原为Fe2+D.亚硝酸盐被氧化
14.不能用单质直接化合而得到的化合物是（）
A.FeCl2B.Al2S3C.CuCl2D.Mg3N2
15.氯化镁的溶液中含有氯化铁杂质，若要制得纯净的氯化镁，可向溶液中加入（）
A.MgOB.NaOHC.MgCO3D.
16.在雷达的微波过滤器里使用的铁氧磁性体，如钇铁石榴石Y3Fe5O12,其中Y是ⅢB族稀土元素。
下面有关叙述中正确的是（）
A.可表示为3YO3·3FeO·Fe2O3B.可表示为Y3O5·Fe3O4·Fe2O3
C.其中铁、钇的化合价均为+3价D.其中钇、铁的化合价均有+2、+3价
17.用铝热法还原下列物质，制得金属各1摩尔，消耗铝最少的是（）
A.MnO2B.Fe2O3C.Cr2O3D.V2O5
18.下列离子方程式中正确的是（）
A.FeCl3溶液跟过量的Zn反应：
2Fe3+＋3Zn=2Fe＋3Zn2+
B.Fe跟稀HNO3反应：
2Fe＋6H+＝2Fe3+＋3H2↑
C.
溶液跟
溶液反应：
Fe3+＋3OH－＝
D.Cu跟
溶液反应：
Cu＋Fe3+＝Cu2＋＋Fe2+
19.在一种酸性溶液中可能存在NO3－、I－、Cl－、Fe3+中一种或几种离子，向该溶液中加入溴水，溴单质被还原，由此可推断溶液中（）
A.一定不会有Fe3+B.一定会有NO3－
C.一定含有I－，不能确定是否含Cl－D.一定含有I－、NO3－和Cl－
20.在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是（）
A.Cu2+B.Fe3+C.Fe2+D.H+
三.填空题（共31分）
21.（8分）除去FeCl3溶液中混有少量的FeCl2，方法为_________，化学方程式为_____；除去FeCl2溶液中的少量FeCl3，方法是________，离子方程式为。
22.（3分）在稀FeCl3溶液中滴加KSCN溶液后呈血红色。
若先往FeCl3溶液中加入一些NaF溶液，再滴加KSCN溶液，则不呈血红色，若再加入足量FeCl3溶液，又会呈血红色，对这一现象，有三种解释：
①F－离子能还原Fe3+离子，使之转化为Fe2+离子；②F—离子能与Fe3+离子结合成难电离的物质；③F—离子能与SCN—离子反应，消耗了加入溶液中的SCN—离子。
对以上三种解释，你认为错误的是，理由是。
23.（12分）要除去下列固体中的少量杂质（括号内杂质），简述操作步骤，并写出有关变化的离子方程式：
物质
操作步骤
离子方程式
SiO2（Al2O3）
MgO（Al2O3）
FeCl2（FeCl3）
24.（8分）有一种工业废水,已知其中含有大量硫酸亚铁,少量Ag+和Na+。
今设计一种既经济又合理的方法,回收银和硫酸亚铁。
设计方案如下图所示
（1）药品①是
（2）沉淀是
（3）药品②是（4）母液中存在的阳离子
四.计算题（9分）
25.（9分）将6克的铁粉加入200毫升
和CuSO4的混合溶液,充分反应得到200毫升，0.5摩/升FeSO4溶液和5.2克固体沉淀物计算
（1）反应后生成铜的质量
（2）原
溶液的物质的量浓度
【试题答案】
一、二选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
A
B
C
A
D
B
A
C
BD
题号
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
答案
C
CD
BC
A
AC
D
BC
A
AC
C
三.填空题
21.通入Cl2；Cl2+2FeCl2=2FeCl3；Fe粉；Fe+2Fe3+=3Fe2+。
22.①③；F－的还原性很弱，不可能被Fe3+氧化，若F－与SCN－反应，则再滴加KSCN，应该显红色。
23.
物质
操作步骤
离子方程式
SiO2（Al2O3）
向其中加HCl
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
MgO（Al2O3）
NaOH
Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O
FeCl2（FeCl3）
Fe屑
Fe+2Fe3+=3Fe2+
24.
（1）Fe粉
（2）银（3）硫酸（4）Na+、H+
四.计算题
25.m（Cu）=2.56克c（
）=0.1mol/L
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