步步高全国高考化学一轮复习 第3章 金属及其化合物 第12讲 铁及其化合物讲义 新人教版.docx

1、步步高全国高考化学一轮复习 第3章 金属及其化合物 第12讲 铁及其化合物讲义 新人教版第12讲 铁及其化合物考点一用物质分类思想认识铁及其重要化合物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

2、稀HNO3的反应：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)3Fe2

3、O33H2O制法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)34.亚铁盐和铁盐(1)亚铁盐含有Fe2的溶液呈浅绿色，Fe2既有_性，又有_性，Fe2与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为_。(2)铁盐氧化性：含有Fe3的溶液呈_色，Fe3具有氧化性，Fe3与Cu反应的离子方程式为_。特性：含有Fe3的盐溶液遇到_时变成血红色。易水解：FeCl3滴入沸水中的化学

4、方程式：_。答案(1)氧化还原ZnFe2=Zn2Fe2Fe2Cl2=2Fe32Cl(2)棕黄2Fe3Cu=2Fe2Cu2KSCNFeCl33H2OFe(OH)3(胶体)3HCl深度思考1.铁有2、3价两种价态，单质铁与(填下列编号，下同)反应时只生成3价铁；与反应时只生成2价铁；与反应时既生成2价铁也生成3价铁。所选试剂：Cl2O2H2O(g)S盐酸稀硝酸(足量)稀硫酸CuSO4溶液FeCl2溶液2.FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取？答案都可以。2Fe3Cl22FeCl3；2FeCl3Fe=3FeCl2；4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。3.按要求

5、书写下列反应的离子方程式：(1)FeO与HNO3的反应答案3FeONO10H=3Fe3NO5H2O(2)Fe3O4与HNO3的反应答案3Fe3O4NO28H=9Fe3NO14H2O(3)Fe(OH)3与HI的反应(HI是强酸)答案2Fe(OH)32I6H=2Fe2I26H2O题组一铁及其化合物的性质1.下列关于铁的说法正确的是()A.纯铁为灰黑色，所以铁属于黑色金属B.铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3C.纯铁的抗腐蚀能力非常强，铁在干燥的空气里不易被氧化D.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答案C解析纯铁为银白色，A错；铁在硫蒸气中燃烧生成FeS，B错；自然界中有少量铁以单质

6、形式存在(如陨铁)，D错。2.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。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

7、生成FeCl2和FeCl3C.先后将等物质的量的Fe2O3和Fe分别溶于同一稀盐酸时无气体放出D.Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3，在给定的条件下能实现转化答案C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；FeCl3溶液加热时易水解，D项错。4.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

8、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。题组二Fe2、Fe3的检验5.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，滴加氯水后溶液显血红色，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，再观察溶液是否变血红D.向某溶液中加入N

9、aOH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。6.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，溶液不变血红色，证明无Fe3存在，再加入氯水，将Fe2氧化成Fe3，溶液变为血红色。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。题组三Fe(OH)2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

10、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F

11、e(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。1.检验Fe2、Fe3的常用方法(1)用KSCN溶液和氯水(2)用NaOH溶液(3)含Fe2、Fe3的混合溶液中Fe3、Fe2的检验溶液变血红色，说明含有Fe3KMn

12、O4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2。2.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(新制氯水可能氧化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Fe2最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾K3Fe(CN)6：3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62(蓝色)。检验Fe3也可用苯酚(C6H5OH)，在FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。3.成功制备Fe(OH)2的关键Fe(OH)2具有很强的还原性，

13、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，成功的关键有以下两点：溶液中不含Fe3和O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。考点二铁及其化合物转化的综合应用“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)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔：Cu2Fe3=Cu22Fe2。(4)将H2O2滴入到酸性FeCl

14、2溶液中：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。(5)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：3Fe2NO4H=3Fe3NO2H2O。深度思考1.从盐类水解角度分析，怎样用固体药品配制并保存FeCl2溶液和FeCl3溶液。答案先将固体溶于适量的稀盐酸中，冷却后，再加蒸馏水稀释至指定浓度；配制的FeCl2溶液中还需加成铁钉或铁屑。2.如何除去括号中的杂质(1)Fe2(Fe3)：加过量铁粉，过滤；(2)FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2；(3)FeCl2(CuCl2)：加过量铁粉，过滤；(4)Fe(Al)：加过量强碱溶液，过滤；(5)Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加过

15、量强碱溶液，过滤；(6)CuCl2溶液(FeCl3)：加CuO，过滤。题组一Fe2与Fe3的转化及应用1.下列试剂中，不能使Fe2转化为Fe3的是()氯气NaCl溶液KMnO4溶液稀硝酸盐酸NaNO3溶液A. B. C. D.答案D解析要实现Fe2转化为Fe3，必须加强氧化性物质，NaCl、HCl均没有强氧化性，NO在酸性条件下才表现强氧化性。2.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Fe

16、3C.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，则溶液中不可能有Cu2。3.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：.向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液；.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。(1)FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为

17、_。(2)过程加入铁屑的主要作用是_，分离得到的固体主要成分是_，从固体中分离出铜需采用的方法是_。(3)过程中发生反应的化学方程式为_。答案(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)反应掉FeCl3、CuCl2Fe、Cu加入足量稀盐酸后过滤(3)4FeCl24Ca(OH)2O22H2O=4Fe(OH)34CaCl2解析FeCl3溶液蚀刻铜箔的离子方程式为2Fe3Cu=2Fe2Cu2，得到的废液中含有FeCl3、CuCl2、FeCl2。题组二Fe2、Fe3的离子共存问题4.下列各离子组能大量共存的是()A.Fe3、NH、H、SOB.Fe3、Br、Na、IC.Fe2、AlO、Na、NOD.Fe3、

18、HCO、NH、NO答案A解析B项中Fe3与I易发生氧化还原反应不能大量共存；C项中Fe2与AlO发生双水解反应不能大量共存；D项中Fe3与HCO发生双水解反应不能大量共存。5.下列离子在指定溶液中能大量共存的是()A.1.0 molL1的KNO3溶液：H、Fe2、Cl、SOB.1.0 molL1的FeCl2溶液：NO、Na、K、ClOC.使酚酞变红的溶液中：Na、Cl、SO、Fe3D.酸性溶液中：NO、SO、Fe3、Mg2答案D解析A项中KNO3在酸性条件下能氧化Fe2；B项中ClO能氧化Fe2；C项中Fe3在碱性条件下生成沉淀，只能存在于酸性溶液中。题组三高考热点“铁三角”与实验探究的融合6

19、.硫酸亚铁晶体(FeSO47H2O)在医药上作补血剂。某课外小组的同学欲测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下：请回答下列问题：(1)证明步骤滤液中含有Fe2的方法是取样，先滴加KSCN溶液，再滴加_，该过程的现象为_。(2)步骤加入过量H2O2的目的是_。(3)步骤中反应的离子方程式是_。(4)步骤中一系列处理的操作步骤：过滤、_、灼烧、_、称量。(5)若实验中铁无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为_g。答案(1)氯水(或双氧水、稀硝酸等合理氧化剂)溶液由浅绿色变为血红色(2)将Fe2全部氧化为Fe3(3)Fe33OH=Fe(OH)3或Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH(4)洗涤

20、冷却(5)0.07a解析(1)证明步骤滤液中含有Fe2的方法是取样，先滴加KSCN溶液，再滴加氯水或双氧水、稀硝酸等，若滤液由浅绿色变为血红色，则说明滤液中含有Fe2。(2)由于H2O2具有氧化性，加入过量H2O2的目的是将Fe2全部氧化为Fe3。(3)步骤的目的是将Fe3全部转化为Fe(OH)3，所以步骤需加入过量的NaOH溶液(或氨水)，反应的离子方程式是Fe33OH=Fe(OH)3或Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH。(4)步骤的目的是将产生的红褐色悬浊液分离，最终得到固体Fe2O3，所以步骤的操作步骤是过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。(5)由于实验中铁无损耗，根据铁元素守恒得，每

21、片补血剂中m(Fe)100.07a g。7.一定量的铁粉在氯气中充分燃烧，将所得固体完全溶解于稀盐酸，制得溶液A。(1)铁在氯气中燃烧的化学方程式是_。(2)推测A中可能含有的金属阳离子：只有Fe3；只有Fe2；_。甲同学为探究溶液的组成，实验如下：实验步骤实验现象实验结论及反应的离子方程式取少量溶液A于试管中，加入KSCN溶液假设不成立，假设或成立；反应的离子方程式是_(3)乙同学继续探究溶液A的组成。查阅资料：16HCl2KMnO4=2KCl2MnCl25Cl28H2O实验过程：另取少量溶液A于试管中，逐滴加入酸性KMnO4溶液，充分振荡，KMnO4溶液紫色褪去，实验结论：_(填字母序号)

22、。a.可能有Fe2b.可能无Fe2c.一定有Fe2根据你选择的实验结论，简述理由：_。答案(1)2Fe3Cl22FeCl3(2)含有Fe2和Fe3溶液变血红色Fe33SCN Fe(SCN)3(3)ab因为还原性Fe2Cl，逐滴加入酸性KMnO4溶液，Fe2将MnO还原为Mn2，使紫色褪去，故可能含有Fe2；若溶液中无Fe2，Cl也能将MnO还原为Mn2，紫色褪去，因而溶液中也可能无Fe2常见的不能与Fe2、Fe3大量共存的离子1.Fe3与HCO、AlO、CO、ClO等离子相互促进水解不能大量共存。2.Fe2能被NO (H)、ClO、MnO (H)氧化，不能大量共存。3.Fe3能氧化S2、I、H

23、S、SO等离子，不能大量共存。考点三守恒思想在铁及其化合物计算中的应用“守恒法”是中学化学中一种常用的解题方法，它利用物质变化过程中某一特定的量固定不变来列式求解，即找到起始和终止反应时某一特定量的对应关系，建立方程。1.现有CuO和Fe2O3组成的混合物a g，向其中加入2 molL1的硫酸溶液50 mL，恰好完全反应。若将a g该混合物在足量H2中加热，使其充分反应，冷却后剩余固体的质量为()A.1.6a g B.(a1.6) gC.(a3.2) g D.1.6 g答案B解析金属氧化物与硫酸恰好完全反应，生成硫酸盐和水，n(H2SO4)50103 L2 molL10.1 mol。由氢、氧原

24、子守恒知：H2SO4H2O，生成n(H2O)0.1 mol，n(O)0.1 mol，m(O)1.6 g，a g金属氧化物中金属的质量为(a1.6)g。2.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

25、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。3.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150 mL 4 molL1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24 L NO(标准状况)，往所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为()A.0.21 mol B.0.25 molC.0.3 mol D.0.35 mol答案B解析n(HNO3)0.6 mol，n(NO)0.1 mol，反应后铁元素的存在形式为Fe(NO3)2，根据元素守恒，可知反应后溶液中的n(NO)0.5 mol，n(Fe2)0.25 mol，即n(Fe)0.25 mol。4.铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。(1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式，可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54 g的FeClx样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH的阴离子交换柱，使Cl和OH发生交换。交换完成后，流出溶液的OH用0.4