第4节 铁及其化合物.docx

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第4节铁及其化合物

第4节　铁及其化合物

【考纲定位】

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。

（中频）

3.以上各部分知识的综合应用。

（高频）

　铁的主要性质

1．物理性质

铁具有金属的共性，具有能被磁铁吸引的特性。

2．化学性质

（1）思维导图

（2）主要反应

①与非金属单质的反应：

a．与O2的反应：

常温下：

铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。

点燃时：

3Fe＋2O2

Fe3O4。

b．与Cl2的反应：

2Fe＋3Cl2

2FeCl3。

c．与S的反应：

Fe＋S

FeS。

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：

a．与非氧化性酸反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。

b．与氧化性酸：

遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应无H2产生。

④与某些盐溶液的反应：

a．与CuSO4溶液反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。

b．与FeCl3溶液反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。

3．铁的应用

（1）用途：

用途最广泛的是铁合金——钢，用于制造不锈钢、特种钢、钢板、钢管等。

（2）制备：

工业上冶炼铁的反应方程式为：

3CO＋Fe2O3

2Fe＋3CO2。

　铁的重要化合物

1．氧化物

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

Fe元素的价态

＋2

＋3

＋2，＋3

与非氧化性酸的反应

FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O（遇氧化性酸生成Fe3＋盐）

Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O

Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋

4H2O（遇氧化性酸只生成Fe3＋）

与CO的反应

用FexOy表示：

FexOy＋yCO

xFe＋yCO2

2.铁的氢氧化物

Fe（OH）2

Fe（OH）3

颜色状态

白色固体

红褐色固体

水溶性

不溶

不溶

稳定性

易氧化为Fe（OH）3，空气中加热得不到FeO

2Fe（OH）3

Fe2O3＋3H2O

与酸（H＋）的反应

Fe（OH）2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O

Fe（OH）3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O

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：

白色絮状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

1．易误诊断（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）Fe单质只有还原性，只能发生还原反应（　　）

（2）过量的铁与氯气反应生成FeCl2（　　）

（3）Fe与盐酸反应放出H2，则Fe与硝酸反应也放出H2（　　）

（4）Al遇冷浓硫酸钝化，则Fe遇浓硝酸也钝化（　　）

（5）纯铁比生铁更易腐蚀（　　）

（6）氧化亚铁与酸反应的产物均是亚铁盐（　　）

（7）将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中，可以看到稳定的白色沉淀（　　）

（8）Fe3O4、CuO、FeO、CuS均为黑色固体（　　）

（9）FeCl2溶液保存时加Fe粉的目的是防止Fe2＋被还原（　　）

（10）FeCl2溶液中加入KSCN溶液不变红，加入氯水后溶液变红色（　　）

（11）FeCl3溶液中加入KSCN溶液变红，再加入足量Fe，红色消失（　　）

（12）Fe3O4中＋2和＋3价的Fe的物质的量之比为1∶2（　　）

（13）Fe3O4和盐酸反应的离子方程式为：

Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O（　　）

【答案】　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）×　（6）×　（7）×　（8）√　（9）×　（10）√　（11）√　（12）√　（13）√

2．

（1）下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是________。

①过量的Fe与Cl2加热时发生反应　②Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加KNO3　③Fe与过量的S加热时发生反应　④Fe（NO3）2溶液中加少量盐酸　⑤Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中

（2）写出下列反应的离子方程式：

①Fe2O3加入到足量的氢碘酸中：

_________________；__________。

（用两个离子方程式表示）

②Fe（OH）3加入到足量氢碘酸中：

________________________________________。

（3）向稀HNO3中逐渐加入铁粉至过量，开始铁被氧化为________，最后铁的存在形式为________，由Fe3＋生成Fe2＋的离子方程式为____________________________________。

【答案】　

（1）①②④　

（2）①Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O　2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋

②2Fe（OH）3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋6H2O

（3）Fe（NO3）3或Fe3＋　Fe（NO3）2或Fe2＋　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

“铁三角”及其应用

1.“铁三角”的转化关系

2．“铁三角”的重要应用

（1）除杂：

主要物质

杂质

除杂方法

Fe2＋

Fe3＋

加过量铁屑后过滤

FeCl3

FeCl2

加氯水或H2O2

Fe2＋

Cu2＋

加过量铁屑后过滤

Fe

Al

加过量强碱溶液后过滤

Fe2O3

Al2O3、SiO2

加过量强碱溶液后过滤

（2）判断离子共存：

Fe2＋

NO

（H＋）、ClO－、MnO

（H＋）。

Fe3＋

S2－、I－、SO

、SCN－。

Fe2＋、Fe3＋

HCO

、CO

等水解相互促进的离子。

（3）盐溶液的配制与保存：

（4）物质的制备：

（1）Fe2＋具有较强的还原性，Fe3＋水解能力强，实际上pH>4时，Fe3＋几乎完全水解生成Fe（OH）3沉淀。

（2）欲除去某溶液中含有的Fe2＋杂质时，一般先向溶液中加入氧化剂（如H2O2），使Fe2＋被氧化为Fe3＋，然后加碱或盐调节pH，使Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀除去。

　（2013·江苏高考）柠檬酸亚铁（FeC6H6O7）是一种易吸收的高效铁制剂，可由绿矾（FeSO4·7H2O）通过下列反应制备：

FeSO4＋Na2CO3===FeCO3↓＋Na2SO4

FeCO3＋C6H8O7===FeC6H6O7＋CO2↑＋H2O

下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L－1计算）。

金属离子

开始沉淀的pH

沉淀完全的pH

Fe3＋

1.1

3.2

Al3＋

3.0

5.0

Fe2＋

5.8

8.8

（1）制备FeCO3时，选用的加料方式是________（填字母），原因是________________________。

a．将FeSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中

b．将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中

c．将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中

（2）将制得的FeCO3加入到足量柠檬酸溶液中，再加入少量铁粉，80℃下搅拌反应。

①铁粉的作用是________________________________________________________________________。

②反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是_______________________________。

（3）最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥，获得柠檬酸亚铁晶体。

分离过程中加入无水乙醇的目的是_________________________________。

（4）某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3）出发，先制备绿矾，再合成柠檬酸亚铁。

请结合右图的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO4·7H2O晶体的实验步骤（可选用的试剂：

铁粉、稀硫酸和NaOH溶液）：

向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，______________，得到FeSO4溶液，______________________________，得到FeSO4·7H2O晶体。

【答案】　

（1）c　避免生成Fe（OH）2沉淀　

（2）①防止＋2价的铁元素被氧化　②加入适量柠檬酸让铁粉反应完全　（3）降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量，有利于晶体析出　（4）“（过滤，）向反应液中加入足量的铁粉，充分搅拌后，滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5，过滤”或“过滤，向滤液中滴加过量的NaOH溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉，充分搅拌后，过滤”　（滴加稀硫酸酸化，）加热浓缩得到60℃饱和溶液，冷却至0℃结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥

考向1　考查铁的化合物的分离提纯

1．提纯下列各物质：

混合物成分（括号内为杂质）

提纯所用试剂的化学式

离子方程式

①FeCl2溶液（FeCl3）

②FeCl3溶液（FeCl2）

③FeSO4溶液（CuSO4）

【答案】　①Fe　Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋②Cl2　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－③Fe　Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu

考向2　综合考查铁及其化合物间的转化

2．（2012·海南高考）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。

已知：

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）

【答案】　

（1）2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋

（2）回收铜　Cu和Fe　加盐酸反应后过滤（3）FeCl2＋Ca（OH）2===Fe（OH）2↓＋CaCl2、4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3（4）c（Fe3＋）＝4.0×10－38÷（10－9）3＝4.0×10－11mol·L－1

Fe2＋、Fe3＋的检验

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，再通入Cl2，若变成红色溶液，说明有Fe2＋存在（鉴别时不能先通氯气）。

2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，

Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3（红色）；

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。

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2，

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3。

2．Fe3＋的检验

方法一：

取出少量的被检验的溶液，加入KSCN，溶液变红色，证明有Fe3＋存在。

方法二：

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

3．含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验

（1）Fe3＋的检验：

①

溶液变红色，说明含有Fe3＋

②

试纸变蓝色，说明含有Fe3＋

（2）Fe2＋的检验：

①

KMnO4溶液紫红色退去，说明含有Fe2＋

②

溴水退色，说明含有Fe2＋

（1）检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液；当溶液的浓度较稀时，利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2＋和Fe3＋的存在。

（2）检验Fe2＋和Fe3＋混合溶液时，要分两次分别检验Fe2＋和Fe3＋，检验Fe2＋时要选择酸性高锰酸钾溶液，检验Fe3＋时最好选择KSCN溶液。

　将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸，滴加硫氰化钾溶液没有颜色变化，再加入氯水即呈红色的是（　　）

A．FeS　　B．Fe2O3　　C．FeCl3　　D．Fe3O4

考向1　Fe2＋的检验方法

3．要证明某溶液中不含Fe3＋，而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作的最佳顺序为（　　）

①加入足量氯水　②加入足量KMnO4（H＋）溶液　③加入少量KSCN溶液

A．①③B．③②

C．③①D．①②③

【答案】　C

考向2　Fe2＋、Fe3＋混合液中两种离子的检验方法

4．（2012·山东高考）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．稀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）。

【答案】　

（1）cd　

（2）Fe3＋　另取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4退色

模拟流程型实验题

【典题例证】　（2013·天津高考）FeCl3在现代工业生产中应用广泛。

某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。

Ⅰ.经查阅资料得知：

无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华。

他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

①检验装置的气密性；

②通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；

③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；

④……

⑤体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的N2赶尽Cl2，将收集器密封。

请回答下列问题：

（1）装置A中反应的化学方程式为________________________________________________。

（2）第③步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A右端。

要使沉积的FeCl3进入收集器，第④步操作是_________________________________________________。

（3）操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步骤序号）________。

（4）装置B中冷水浴的作用为________；装置C的名称为________；装置D中FeCl2全部反应后，因失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂：

________。

（5）在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。

Ⅱ.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。

（6）FeCl3与H2S反应的离子方程式为____________________________________________。

（7）电解池中H＋在阴极放电产生H2，阳极的电极反应式为________。

（8）综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点：

①H2S的原子利用率为100%；②_______________________________________________。

【答案】　

（1）2Fe＋3Cl2

2FeCl3

（2）在沉积的FeCl3固体下方加热（3）②⑤

（4）冷却，使FeCl3沉积，便于收集产品　干燥管K3[Fe（CN）6]溶液

（5）

（6）2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋（7）Fe2＋－e－===Fe3＋

（8）FeCl3可以循环利用

Fe3＋的检验

（2013·安徽高考）二氧化铈（CeO2）是一种重要的稀土氧化物。

平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2以及其他少量可溶于稀酸的物质）。

某课题组以此粉末为原料回收铈，设计实验流程如下：

洗涤滤渣A的目的是为了除去________（填离子符号），检验该离子是否洗净的方法是_______________________________________________________________________。

【答案】　Fe3＋　取最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若不出现红色，则已洗净；反之，未洗净（其他合理答案均可）

教材溯源

鲁科版必修1P54

Fe3＋与KSCN溶液的反应

命题展望

高考命题常设问点：

1．Fe3＋和SCN－在溶液中能否大量共存？

怎样证明FeCl2溶液变质？

【答案】　不能。

Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3；向FeCl2溶液中滴入KSCN溶液，若变红色则变质。

2．向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液时，出现红色沉淀吗？

【答案】　不是。

溶液由棕黄色变红色，Fe（SCN）3不是难溶物。

3．向某溶液中滴入氯水，再滴入KSCN溶液变红色，说明该溶液中一定含Fe2＋吗？

【答案】　不一定含Fe2＋，试剂滴加顺序颠倒。

4．KSCN溶液能使Fe2（SO4）3溶液变红，说明Fe3＋具有氧化性吗？

【答案】　Fe3＋与SCN－发生络合反应，不能证明Fe3＋具有氧化性。

5．调节含Mg2＋、Al3＋、Fe3＋混合液的pH使Fe3＋完全沉淀析出，怎样证明Fe3＋沉淀完全？

【答案】　过滤，取少量滤液置于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若溶液不变红，说明Fe3＋沉淀完全。

6．某沉淀表面可能吸附有Fe3＋，洗涤该沉淀时怎样证明Fe3＋洗净？

【答案】　取最后一次洗涤液少量置于试管，滴入几滴KSCN溶液，若不出现红色，则证明洗净；反之，未洗净。

7．为除去FeCl2溶液中的FeCl3，可加入少量铁粉，怎样证明溶液中Fe3＋除净？

【答案】　取除杂后的少量溶液，置于试

A组　双基题组

1．下列反应的离子方程式正确的是（　　）

A．硫酸铁溶液与氢氧化钡溶液反应：

Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓

B．硫化钠溶液与氯化铁溶液反应：

2Fe3＋＋3S2－===Fe2S3

C．过量的铁与很稀的硝酸溶液反应无气体放出：

4Fe＋10H＋＋NO

===4Fe2＋＋3H2O＋NH

D．硫化氢气体通入氯化亚铁溶液：

H2S＋Fe2＋===FeS↓＋2H＋

2．常温下把铁片投入到下列溶液中，铁片溶解，溶液质量增加，但是没有气体产生的是（　　）

A．硫酸铁溶液　　　　　B．浓HNO3

C．盐酸D．硫酸锌溶液

B组　高考题组

4．（高考组合题）判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

。

（1）用KSCN溶液可以鉴别Fe3＋，利用了Fe3＋具有氧化性（　　）

（2）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（　　）

（3）Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3（　　）

（4）Fe3＋有氧化性可以解释FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜（　　）

（5）Fe2O3

FeCl3（aq）

无水FeCl3；在给定的条件下能实现转化（　　）

（6）常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存，所以Cl2不与铁反应（　　）

（7）硫化亚铁溶于稀HNO3中反应的离子方程式为FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑（　　）

（8）取少量溶液X，向其中加入适量新制氯水，再加几滴KSCN溶液，溶液变红，说明X溶液中一定含有Fe2＋（　　）

（9）向含有少量FeCl3的MgCl2溶液中加入足量Mg（OH）2粉末，搅拌一段时间后过滤，目的是除去MgCl2溶液中少量的FeCl3（　　）

（10）过量的Fe粉中加入HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液，溶液呈红色，说明稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋（　　）

（11）相同条件下，溶液中Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋的氧化性依次减弱（　　）

（12）向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸：

Fe（OH）2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O（　　）

5．能正确表示下列反应的离子方程式是（　　）

A．将铁粉加入稀硫酸中：

2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑

B．将磁性氧化铁溶于盐酸：

Fe3O4＋8H＋===3Fe3＋＋4H2O

C．将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合：

Fe2＋＋4H＋＋NO

===Fe3＋＋2H2O＋NO↑

D．将铜屑加入Fe3＋溶液中：

2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋

课后限时自测（八）

（时间：

45分钟　分值：

100分）

一、选择题（本题包括10小题，每小题5分，共50分）

1．（2014·天津一中质检）下列有关铁及其化合物的说法中正确的是（　　）

A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4

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入铁粉，然后过滤

D．Fe3＋与KSCN溶液产生红色沉淀

2．（2014·贵州遵义四中质检）下列各组离子在溶液中能大量共存，加入Fe2（SO4）3后仍能大量共存的是（　　）

A．Na＋　I－　CO

　ClO－

B．Fe2＋　H＋　K＋　NO

C．Cu2＋　Fe2＋　Cl－　NO

D．Ba2＋　Na＋　SCN－　Cl－

3．（2014·西安市高三质检）高铁酸钾K2FeO4是一种新型、高效、氧化性比Cl2更强的水处理剂，工业上常用下列反应先制高铁酸钠：

2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑，然后在低温下，在高铁酸钠溶液中加KOH固体至饱和就可析出高铁酸钾，下列有关说法不正确的是（　　）

A．Na2O2在反应中既作氧化剂，又作还原剂

B．制取高铁酸钠时，每生成1molNa2FeO4反应中共有4mol电子转移

C．高铁酸钾在该温度下的溶解度比高铁酸钠的溶解度小

D．K2FeO4能消毒杀菌，其还原产物水解生成的Fe（OH）3胶体能吸附水中的悬浮杂质

4．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④　　　　　　B．只有③

C．③和④均错D．全部错误

5．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