高三化学一轮复习 第3章 第3讲 铁及其化合物.docx

1、高三化学一轮复习 第3章 第3讲 铁及其化合物第3讲铁及其化合物考纲要求1.了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。2.以Fe2、Fe3的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化还原反应。3.能鉴别溶液中的Fe2、Fe3。考点一用物质分类思想认识铁及其重要化合物1铁的存在2铁的性质(1)物理性质纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。(2)化学性质：铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成2、3两种价态的化合物。用化学方程式或离子方程式表示下列变化3铁的氧化物和氢氧化物(1)铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗

2、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=Fe22Fe34H2O(2)铁的氢氧化物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F

3、e(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)2O22H2O=4Fe(OH)3深度思考1铁有很强的抗腐蚀能力，为什么日常生活中的铁制品容易生锈？答案主要因为铁不纯，往往含有碳等杂质，当这些铁制品在潮湿的空气中或接触到电解质溶液(如食盐水)时会发生电化学腐蚀。2铁、铝遇浓硫酸或浓硝酸发生钝化，是物理变化还是化学变化？答案常温下铁、铝遇冷的浓HNO3、浓H2SO4时表面会生成一层致密的氧化物薄膜，化学上称为钝化，属于化学变化。3铁元素是典型的变价金属元素，它在化合物中主要表现为2价和3价，请归纳总结：(1)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成2价？写出有关反

4、应的化学方程式或离子方程式。答案FeFe2：铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S、I2)，非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)，不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应，都可实现这种转化。如：FeSFeS,2HFe=Fe2H2，Cu2Fe=Fe2Cu。(2)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成3价？写出有关反应的化学方程式。答案FeFe3：铁与强氧化剂(如Cl2、HNO3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这种转化。例如：2Fe3Cl22FeCl3，Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O,2Fe6H2SO4(浓) Fe2(SO4)33SO26H2O。4FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3是否都

5、可以通过化合反应制取？答案都可以。2Fe3Cl22FeCl32FeCl3Fe=3FeCl24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3题组一铁及其化合物的性质1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()AFe(OH)3Fe2O3 BFe(OH)2Fe2O3CFe(OH)2Fe(OH)3 DFe(OH)2Fe3O4答案B解析铁与稀硫酸生成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，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。2铁与水蒸气反应，

6、通常有以下两种装置，请思考以下问题：装置一装置二实验装置(1)方法一中，装置A的作用_。方法二中，装湿棉花的作用_。(2)实验完毕后，取出装置一的少量固体，溶于足量稀盐酸，再滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，试解释原因：_。答案(1)提供水蒸气提供水蒸气(2)在溶液中Fe3被未反应的铁粉完全还原为Fe2题组二铁及其化合物的定量计算3由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为218，则这种混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是 ()A121 B211C131 D113答案D解析可用平均组成法来求解：在混合物中铁原子和氧原子物质的量之比为(2

7、1/56)(8/16)34，则混合物的平均组成为Fe3O4，在三种组合中Fe3O4则不必多考虑，应注意FeO和Fe2O3混合后也应符合Fe3O4，所以在混合物中它们的物质的量之比必须是11。4含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.1 mol 的混合溶液中加入0.1 mol铁粉，充分搅拌后，Fe溶解，溶液中不存在Fe3，同时析出0.1 mol Ag，下列结论错误的是()A溶液质量减轻BFe3的氧化性大于Cu2C溶液中Cu2与Fe2的物质的量比为11D1 mol Fe可还原2 mol Fe3答案C解析由溶液析出0.1 mol Ag，溶解0.1 mol铁粉可知溶液

8、质量减轻；依信息可知只有Ag析出，Cu2没有参加反应，Ag全部被铁还原，2AgFe=2AgFe2，消耗Fe为0.05 mol，生成0.05 mol Fe2；溶液中不含Fe3，余下的0.05 mol Fe恰好完全反应，Fe2Fe3=3Fe2，生成0.15 mol Fe2；溶液中的Cu2与Fe2的物质的量比为12。5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、Fe2 Fe2、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。

9、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。归纳总结分析铁与稀HNO3反应的关键一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断，根据反应方程式：HNO3过量：Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O，Fe过量时：Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2，两者相加得总方程式：3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O，可以用数轴表示：解题时需注意量的范围。即：，产物仅有Fe(NO3)3，HNO3可能有剩余；，产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能

10、有剩余；，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，Fe和HNO3都反应完全。考点二2、3价铁的化学性质1Fe2的氧化性和还原性Fe2处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性。在中学阶段接触Fe2的氧化还原反应中其主要表现还原性，如：Fe2遇Br2、Cl2、H2O2、NO (H)等均表现还原性。2Fe3的氧化性Fe3处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如：它能氧化Fe、Cu、HI、H2S等。3Fe2与Fe3的相互转化用离子方程式实现下列转化：Fe2Fe32Fe2Cl2=2Fe32Cl；3Fe24HNO=3Fe32H2ONO；2Fe3Fe=3Fe2；Cu2Fe3=Cu22Fe2。题组一根据试剂判断

11、Fe2、Fe3的转化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将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有三价铁生成的是 ()硫酸氯水硝酸锌氯化铜A B C D答案D3在含有Fe3、Fe2、Al3、NH的稀溶液中加入足量Na2O2固体，充分作用后，再加入过量稀盐酸，完全反应，则离子数目没有变化的是 ()AFe3、Al3 BAl3CFe2、NH DFe3答案B解析2Na2O22H2O=4NaOHO2，Fe

12、2转变为Fe3，Fe3转变为Fe(OH)3沉淀析出，Al3转变为Al(OH)4，NH转变为NH3气体，NH减少。没有过滤，再加入过量稀盐酸，Fe(OH)3沉淀转变为Fe3，所以Fe2减少，Fe3增多，Al(OH)4再转变为 Al3，几乎不变。题组二实现转化时试剂的选择4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C5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)

13、Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加过量强碱溶液过滤。题组三Fe3、Fe2的检验6为了验证Fe3的性质，某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是 ()A B C D答案C解析不反应，实验方案及现象均错；检验的是Cl，与Fe3的性质无关。7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，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，所以不用KMnO4

14、溶液。8下列离子的检验方法合理的是 ()A向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2B向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变血红色，说明原溶液中含有Fe2C向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3D向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2，不含有Mg2答案C解析A项中只能说明含有Fe3，不合理；B项原溶液中可能只有Fe3而没有Fe2；D项中氧化后生成红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。反思归纳检验Fe2、Fe3的常用方法1溶液颜色含有Fe2的溶液显浅绿色含有Fe3的溶液显黄色2用KS

15、CN溶液和氯水(1)流程：溶液 (2)有关反应：Fe33SCN Fe(SCN)3(血红色)2Fe2Cl2=2Fe32Cl3用NaOH溶液(1)流程：(2)有关反应：Fe33OH=Fe(OH)3(红褐色沉淀)Fe22OH=Fe(OH)2(白色沉淀)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3考点三铁及其化合物的综合应用“铁三角”的转化关系及应用举例归纳总结(1)判断离子共存Fe2、Fe3均水解，与HCO、Al(OH)4、CO等因水解相互促进，在溶液中不能大量共存。Fe3与S2、I、HS、SO，Fe2与NO (H)、ClO、MnO (H)在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。(2)盐溶液的配制

16、与保存Fe2的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe2被氧化；加少量相应的酸，防止Fe2水解。Fe3的盐溶液：加少量相应的酸防止Fe3水解。深度思考根据铁及其化合物的重要性质思考如下几个问题(1)请设计由FeSO4制取Fe2O3的最佳方案。答案向FeSO4溶液中加入过量NaOH溶液，过滤、洗涤、加热灼烧即可得到Fe2O3。(2)加热蒸干FeCl2、FeCl3溶液并灼烧，最终得到的固体是_。答案Fe2O3题组一实验探究Fe(OH)2的制备1用不含Fe3的FeSO4溶液与不含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溶液时还需要加入_。(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用_

17、的方法。(3)生成Fe(OH)2白色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H2SO4、铁屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化解析Fe2易水解，要加入稀H2SO4防止其水解；Fe2易被空气中的O2氧化，要加铁粉，将被氧化生成的Fe3还原成Fe2。气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2减少。优点：装置简单。缺点：难以控制FeSO4、NaOH中不含氧气。即使加热煮沸FeSO4、NaOH溶液，在冷却和实验过程中还会有少量氧气溶解。2.下列各图示中能较长时间看到Fe

18、(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，即发生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。反思归纳成功制备Fe(OH)2的关键由于Fe(OH)2具有很强的还原性，

19、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，成为物质制备实验探究的热点。制备原理：Fe22OH=Fe(OH)2成功关键：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。题组二含铁化合物的框图推断3A、B、C为中学常见单质，其中一种为金属，通常情况下，A为固体，B为黄绿色气体，C为无色气体。D、E、F、G、H、X均为化合物，其中X常温下是无色气体，其水溶液是一种强酸，E为黑色固体，H在常温下为液体。它们之间的转化关系如下图所示(其中某些反应条件和部分反应物已略去)。请回答下列问题：(1)写出下

20、列物质的化学式：A_、D_、E_、X_。(2)在反应中，不属于氧化还原反应的是_(填编号)。(3)反应的离子方程式是_；(4)反应的化学方程式是_；该反应中每消耗0.3 mol的A，可转移电子_mol。(5)写出D的溶液与小苏打溶液反应的离子方程式是_。(6)除去D溶液中混有的少量G的方法是_。(7)在D溶液中制备无水D固体的方法是_。答案(1)FeFeCl3Fe3O4HCl(2)(3)2Fe3Fe=3Fe2(4)3Fe4H2O(g) Fe3O44H20.8(5)Fe33HCO=Fe(OH)33CO2(6)向混合液中通入足量的氯气(或加入足量的H2O2)(7)在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶

21、液解析由“B为黄绿色气体单质”知，B为Cl2；由D与G之间的相互转化关系知，A为变价金属单质，则A为Fe，D为FeCl3，G为FeCl2；由“DF血红色溶液”知，F为KSCN；由“E与X的相互转化关系及E为黑色固体化合物、X的水溶液是一种强酸”知，E为Fe3O4，X为HCl，H为H2O；由“C为无色气体单质及ACE”知，C为O2。(3)反应的离子方程式为2Fe3Fe=3Fe2。(4)反应的化学方程式为3Fe4H2O(g) Fe3O44H2，由化合价的变化值知，当 3 mol的Fe反应时可转移电子8 mol。(5)D溶液与小苏打溶液反应的离子方程式为Fe33HCO=Fe(OH)33CO2。(6)

22、除去FeCl3溶液中混有的少量FeCl2的方法：向混合液中通入足量的氯气(或加入足量的H2O2)。(7)在FeCl3溶液中制备无水FeCl3固体的方法：在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液。4. 请回答下列问题：(1)B中所含元素位于周期表中第_周期，_族。(2)A在B中燃烧的现象是_。(3)DEB的反应中，被氧化与被还原的物质的物质的量之比是_。(4)GJM的离子方程式是_。(5)Y受热分解的化学方程式是_。答案(1)三A(2)产生苍白色火焰(3)21(4)3Al(OH)4Fe3=3Al(OH)3Fe(OH)3(5)4Fe(NO3)32Fe2O312NO23O2解析根据转化关系和题中所给的信

23、息可以判断：A为H2、B为Cl2、C为NaOH、D为HCl、E为MnO2、F为Al、G为NaAl(OH)4、H为Fe2O3、I为NO2、J为FeCl3、M为Fe(OH)3、N为HNO3，Y为Fe(NO3)3。题组三实验探究题5某同学为了验证Fe3是否能将H2SO3氧化成SO，他用50 mL 0.1 molL1 FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后，进行以下实验：(1)检验吸收液中的SO：_，证明Fe3能够把H2SO3氧化成SO。(2)请配平并完成上述反应中的化学方程式：2FeCl3SO2_=_H2SO4_，反应中的氧化产物是_(写化学式)。(3)吸收液中除了含有H、Cl、SO以外，对其他成

24、分(Fe3、Fe2、H2SO3)的可能组合进行探究：提出假设。 假设1：溶液中存在Fe3、Fe2； 假设2：溶液中存在_。设计方案，进行实验，验证假设。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。限选实验试剂和仪器：试管、滴管、0.1 molL1 KMnO4溶液、0.1 molL1 KSCN溶液、品红稀溶液。实验步骤预期现象和结论步骤1：用试管取样品溶液23 mL，并滴入_若出现血红色，则假设1成立；若未出现血红色，则假设1不成立(或假设2成立)步骤2：步骤3：答案(1)取少量样品溶液于试管中，先滴入足量的稀盐酸，再滴入氯化钡溶液，如果有白色沉淀生成(2)2H2O2FeCl22HClH2SO

25、4(3)Fe2、H2SO3实验步骤预期现象和结论步骤1：12滴0.1 molL1 KSCN溶液步骤2: 另取23 mL样品溶液于试管中，滴入12 mL品红稀溶液若品红溶液红色褪去，则假设2成立；若品红溶液不褪色，则假设2不成立(或假设1成立)解析(3)验证“假设2”不能使用KMnO4溶液，因它可以同时氧化Fe2和H2SO3。由于用FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气，Fe3可以氧化H2SO3，故Fe3与H2SO3不能大量共存，溶液中有H2SO3就一定有Fe2。所以用品红验证了H2SO3的存在就不必再验证Fe2。1判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)Fe3有氧化性，所以FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜 ()(2012广东理综，12D)解析原理为2Fe3Cu=2Fe2Cu2。(2)在“硫酸亚铁铵的制备”实验中，为了得到硫酸亚铁铵晶体，应小火加热蒸发皿，直到有大量晶体析出时停止加热 ()(2012浙江理综，8C)解析硫酸亚铁铵是通过降温结晶的方法来制备的，其制备过程是先制成高温饱和溶液，然后冷却，而不是用蒸发结晶的方法来获得的。(3)过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液，溶液呈血红色，说明稀HNO3将Fe氧化