第三章 第12讲.docx

1、第三章 第12讲考纲要求1.了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。2.能鉴别溶液中的Fe2、Fe3。考点一铁的单质、氧化物和氢氧化物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。按要求书写下列反应的方程式：Fe与Cl2、S反应的化学方程式：2Fe3Cl22FeCl3；FeSFeS。Fe与水蒸气的反应：3Fe4H2O(g) Fe3O44H2。与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。Fe与过量稀HNO3的反应：FeNO4H=Fe3NO2H2O。Fe与少量稀HNO3的反应

2、：3Fe2NO8H=3Fe22NO4H2O。Fe与FeCl3溶液的反应(写离子方程式)：Fe2Fe3=3Fe2。2.铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价232，3稳定性不稳定稳定稳定与H反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O3.铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O33H2O制法

3、可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与碱溶液反应Fe33OH=Fe(OH)3二者的关系在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3深度思考1.正误判断，正确的打“”，错误的打“”(1)铁位于元素周期表中第四周期第B族()(2)氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色染料()(3)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸()(4)Fe2O3与NaOH溶液反应可制取Fe(OH)3()(5)铁与过量的硫粉共热产物是Fe2S3()(6)Fe在足量Cl2中燃烧生

4、成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2()2.纯铁有较强的抗腐蚀能力，为什么日常生活中的铁制品容易生锈？答案日常生活中的铁制品中的铁通常含有杂质碳，在潮湿的空气中易发生原电池反应(电化学腐蚀)，生成氧化铁的水合物。3.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。答案FeCl2、FeCl3和Fe(OH)3均能通过化合反应制取，而Fe(OH)2则不能。FeCl2：2FeCl3Fe=3FeCl2FeCl3：2Fe3Cl22FeCl32FeCl2Cl2=2FeCl3Fe(OH)3：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3题组一铁的

5、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的铁矿石炼铁答案D解析自然界中有少量铁以单质形式存在(如陨铁)，A错；铁在纯氧中燃烧产物是Fe3O4，其中铁的化合价有2价和3价两种价态，B错；铁在常温下遇浓硫酸或浓硝酸钝化，形成了致密的氧化膜隔绝铁与酸的接触，C项错。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

6、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.硫酸铜溶液答案C解析能将铁元素从0价转变为3价，选项中只有硝酸具有强氧化性。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)3Fe2O3 B.Fe(OH)2Fe2O3C.Fe(OH)2Fe(OH)3 D.Fe(OH)2Fe3O4答案B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。题组二用守恒

7、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.FeO3Fe2O3 B.2FeO3Fe2O3C.FeO2Fe2O3 D.2FeOFe2O3答案B解析化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物，设化学式为nFeOmFe2O3，则解得n2，m3，该化合物可以表示为2FeO3Fe2O3。5.准确称取某种铁的氧化物2.88 g，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4 g，则

8、这种铁的氧化物为()A.Fe3O4 B.Fe2O3 C.FeO D.以上都不是答案C解析4 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO、CO2的物质的量也为0.04 mol，增加的氧元素为0.04 mol，质量为0.04 mol16 gmol10.64 g，铁的氧化物中氧元素质量为0.64 g，铁元素质量为2.88 g0.64 g2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素物质的量之比为11，则铁的化学式为FeO。6.有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 molL1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2全部转变为Fe3，则该样品

9、可能的化学式为()A.Fe2O3 B.Fe3O4 C.Fe4O5 D.Fe5O7答案D解析根据2Fe2Cl2=2Fe32Cl，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2)0.025 mol20.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2)3n(Fe3)n(Cl)，则n(Fe3)0.2 mol，故n(Fe2)n(Fe3)0.050.214，故该氧化物可表示为FeO2Fe2O3，即Fe5O7。确定铁的氧化组成的基本方法设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为mn，则氧化物中n(Fe)n(O)ab，若ab11，则铁的氧化物为FeO；若ab23，则铁的氧化物为Fe2O3；若ab34，则铁的氧化

10、物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量比11的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为11，Fe3O4为任意值)。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_。答案(1)稀硫酸、铁屑(2)加热煮沸(3)避免

11、生成的Fe(OH)2与氧气接触而被氧化解析(1)稀硫酸抑制Fe2水解，铁屑防止Fe2被氧化。(3)Fe(OH)2很容易被氧化，实验过程中要确保在无氧条件下生成。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)。答案解析因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2O22H2O=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。、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；的原理为铁作阳极产生Fe2，与电解水产生的OH结合生成 Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能

12、防止空气进入；中液面加苯阻止了空气进入；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。防止Fe(OH)2氧化的方法(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。(5)用Fe作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液，利用新产生的Fe2与OH反应制取。考点二Fe2与Fe3的性质及检验1.亚铁盐(1)Fe2的氧化性和还原性含有Fe2的溶液呈浅绿色，Fe2处于铁的中间价态，既有

13、氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，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：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。(2)可水解Fe(OH)2是弱碱，含Fe2的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。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：含有Fe3的溶液呈棕黄色，Fe3处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为氧化性。Fe3与S2、I、HS、SO等具有较强还原性离子不能大量共存。Fe3可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3Cu=Cu22Fe2。

14、(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。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，反应的化学方程式：FeCl33H2OFe(OH)3(胶体)3HCl。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。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。Fe3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Fe

15、3、Fe2的检验溶液变红色，说明含有Fe3KMnO4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Fe2，3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)624.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H2O2FeCl2(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.铝粉答案C解析铁粉可将硫酸铁转化为硫酸亚铁，

16、将硫酸铜转化为硫酸亚铁和单质铜，然后过滤即可提纯硫酸亚铁，锌、镁、铝都有可能将亚铁离子置换成铁，并且会引入新的杂质锌离子、镁离子或铝离子等。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：先加入H2O2将Fe2氧化成Fe3，再加入CuO充分反应后过滤答案C解析FeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl33H2O Fe(OH)33HCl，加入Mg与H反应，上述平衡右移，使Fe3转

17、化成Fe(OH)3而除去，A正确；加入过量铁粉，FeCl3与Fe反应生成FeCl2而达到除杂的目的，B正确；先用H2O2将Fe2氧化成Fe3，再利用FeCl3的水解，加入的CuO与H反应将Fe3转化成Fe(OH)3而除去，D正确；C项中加入NaOH溶液，Cu2、Fe3均转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求。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、ZnCO3 D.H2O2、ZnO答案D解析由于Fe2沉淀所需p

18、H比Zn2大，应首先将Fe2氧化为Fe3，然后调节溶液的pH使Zn2还不沉淀时Fe3已沉淀完全。氧化剂H2O2将Fe2氧化为Fe3，ZnO能消耗溶液中的H且不引入新的杂质离子，故D项符合要求。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

19、)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，该溶液中一定含有Fe2B.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2C.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

20、溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3答案B解析B项中的Cl也能使酸性KMnO4溶液褪色。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()加入足量氯水加入足量酸性KMnO4溶液加入少量NH4SCN溶液A. B. C. D.答案C解析在该溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不变红色，证明无Fe3存在，再加入氯水，将Fe2氧化成Fe3，溶液变为红色。KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不能用酸性KMnO4溶液检验。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5 mL 0.1 molL1的KI溶液于试管，滴加0

21、.1 molL1的FeCl3溶液56滴，振荡；探究活动二：在上述试管中加入2 mL CCl4，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0.1 molL1的KSCN溶液56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_。答案(1)2Fe32I 2Fe2I2(2)b(3)溶液变红色解析(2)碘溶于水呈棕黄色，CCl4能萃取水中的碘，液体呈紫色，由于CCl4的密度比水大而且难溶于水，所以碘的四氯化碳溶

22、液在下层，则实验现象为溶液分层，下层呈紫色，b正确。(3)取上述静置分层后的上层水溶液于试管中，滴加0.1 molL1 的KSCN溶液56滴，Fe3可与KSCN反应显红色，若溶液变红色，说明溶液中有铁离子存在，则说明铁离子没有完全反应，即该化学反应有一定的限度。检验Fe2和Fe3时的注意事项(1)检验Fe2时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN)。(2)Fe3、Fe2、Cl同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2(Cl能还原酸性KMnO4，有干扰)。(3)检验Fe2、Fe3的其他方法检验Fe3也可用苯酚(C6H5OH)，在

23、FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。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：H2S2Fe3=S2Fe22H。(2)将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液，溶液变蓝：2I2Fe3=I22Fe2。(3)FeCl3可溶解铁片：2Fe3Fe=3Fe2。(4)FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色：5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O。(5)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：3Fe2NO4H=3Fe3NO2H2O。题组一化学反应中铁元素价态的判断1.(2016荆门高

24、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Cu2B.若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2，可能含Cu2和Fe3C.若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3和Fe2，一定不含Cu2D.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答案D解析氧化性Fe3Cu2Fe2，加入铁粉后有固体剩余，Fe3一定不存在；若剩余固体全部都是Cu，溶液中还可能有Cu2，也可能恰好被完全置换；若剩余固体是Cu和Fe

25、，则溶液中不可能有Cu2。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。Fe3Fe2Fe、Fe2Fe2、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。答案(1)(2)(3)解析向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应2Fe3Fe=3Fe2，最后全部转化为Fe2。3.向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子a、b

26、与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是()A.a表示Fe3的关系曲线B.n10.75C.P点时，n(Fe2)0.562 5 molD.向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4 g答案C解析该反应可以看作两步：Fe4HNO=Fe3NO2H2O，硝酸根过量，氢离子不足；2Fe3Fe=3Fe2。a表示Fe3的关系曲线，故A正确；溶液中共有3 mol H参加反应，消耗铁为0.75 mol，B正确；P点n(Fe2)n(Fe3)，二者均为0.45 mol，C错误；剩余0.45 mol Fe3，消耗0.225 mol铜，质量为14.4 g，D正确。1.铁与

27、稀硝酸反应产物中铁元素价态的判断方法(1)当HNO3过量时：反应原理：Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O，铁元素的存在形式为Fe3，铁元素的价态为3价。(2)当Fe过量时：铁被硝酸氧化为Fe3，然后Fe3被剩余的铁还原为Fe2，也就是说最终得到亚铁盐，总方程式：3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O。(3)当时：铁元素的存在形式为Fe2和Fe3，铁元素的价态为2、3价。(4)用数轴法表示，铁与硝酸的用量比与反应产物的关系：2.铁与硫酸、硝酸的混酸反应顺序总结足量铁与稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反应，则可利用离子反应分析，依次发生反应：FeNO4H=Fe3NO2H2O、2Fe3Fe=3Fe2、Fe2H=Fe2H2(若H量不足，该反应不再发生)。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()NQ选项MNPQANH3H2