8A版高考化学一轮全国通用版精致讲义铁及其重要化合物.docx

1、8A版高考化学一轮全国通用版精致讲义铁及其重要化合物第三讲铁及其重要化合物1.了解铁及其重要化合物的制备方法。2.掌握铁及其重要化合物的主要性质及其应用。铁及其重要化合物知识梳理1.铁的物理性质纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽，具有导电性、导热性和延展性，具有能被磁铁吸引的特征。2.铁的化学性质(用化学方程式或离子方程式表示)铁单质性质活泼，有较强的还原性，铁元素主要化合价为2价和3价。(1)与非金属单质的反应与O2的反应常温：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。点燃：3Fe2O2Fe3O4。与Cl2的反应：2Fe3Cl22FeCl3。与S的反应：FeSFeS。(2)与水的反应：

2、常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe4H2O(g) Fe3O44H2。(3)与酸的反应与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe2H=Fe2H2。与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应，但无H2产生。(4)与盐溶液的反应与CuSO4溶液反应的离子方程式：FeCu2=Fe2Cu。与FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe2Fe3=3Fe2。3.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元素的化合价232，3稳定性不稳定稳定稳定与H反应的离子方程式Fe

3、O2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O4.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制备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，反应方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)35.亚铁盐和铁盐(1)亚

4、铁盐含有Fe2的溶液呈浅绿色，Fe2既有氧化性，又有还原性，Fe2与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为ZnFe2=Zn2Fe、2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(2)铁盐氧化性：含有Fe3的溶液呈棕黄色，Fe3具有氧化性，Fe3与Cu反应的离子方程式为2Fe3Cu=2Fe2Cu2。特性：含有Fe3的盐溶液遇到KSCN时变成红色。易水解：FeCl3滴入沸水中的化学方程式：FeCl33H2OFe(OH)3(胶体)3HCl。自我检测1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)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。()(2)在FeCl3溶液中加入KHCO3

5、溶液，会有CO2产生，但无Fe(OH)3沉淀生成。()(3)向硫酸亚铁溶液中滴加NaOH溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁。()(4)铁与过量的硫粉共热产物是Fe2S3。()(5)Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制取Fe(OH)3。()(6)氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为Fe(OH)33H=Fe33H2O。()(7)将FeCl3溶液直接蒸干即可得到无水FeCl3固体。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2.将下列物质的颜色和用途或性质用短线连接起来。Fe2O3 a.红褐色 A.具有较强的还原性Fe(OH)2b.红棕色 B.易被氧化成灰

6、绿色最终变成红褐色Fe(OH)3c.白色 C.红色油漆、涂料Fe2 d.棕黄色 D.受热分解成红棕色粉末Fe3 e.浅绿色 E.具有较强的氧化性答案：bCcBaDeAdE(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的氯化物不同，Fe与Cl2反应生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。(2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。(3)铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3；铁与碘蒸气反应生成的是FeI2而不是FeI3。(4)Fe3O4的组成可理解为FeOFe2O3，与非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)反应时生成Fe2和Fe3；与氧化性酸(如HNO3)反

7、应时生成Fe3；与还原性酸(如HI)反应时生成Fe2。含有agHNO3的稀硝酸跟bg铁恰好反应，铁全部溶解，生成NO。已知有a/4gHNO3被还原，则ab不可能是()A.31 B.32C.41 D.92解析若生成硝酸亚铁：3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O168263126ba/4168/b1264/aab31若生成硝酸铁：Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O5663ba/456/b634/aab92还可能生成硝酸铁和硝酸亚铁的混合物，所以ab介于31与92之间，不在此范围的只有B项。答案B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，通过归纳总结完成以

8、下填空：单质铁与(填编号，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溶液铁粉与稀硝酸溶液满足n(Fe)n(HNO3)516答案：数轴法分析铁与稀HNO3反应的产物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(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O；Fe过量：Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2；两者相加得总方程式：3Fe8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O，可以用数轴表示：解题时需注意量的范围。即：，产

9、物仅有Fe(NO3)3，稀HNO3可能有剩余；，产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能有剩余；，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，Fe和稀HNO3都反应完全。题组一铁及其化合物的性质及计算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.工业上可用铁制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的铁矿石炼铁解析：选D。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

10、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错。2.向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120mL4mol/L的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，生成1.344LNO(标准状况)，往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的氢气在加热条件下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为()A.0.24mol B.0.21molC.0.16mol D.0.14mol解析：选B。向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120mL4mol/L的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，向所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现，则溶液中的溶质为Fe(N

11、O3)2，1.344LNO(标准状况)的物质的量为0.06mol，根据氮元素守恒，Fe(NO3)2中的NO的物质的量为0.12L4mol/L0.06mol0.42mol，所以硝酸亚铁的物质的量为0.42mol20.21mol，由铁元素守恒可知，得到铁的物质的量为n(Fe)0.21mol，B项正确。3.(2018江淮名校联考)5.6g铁粉与一定量的硫黄混合，在空气中加热发生剧烈反应，冷却后用足量的盐酸溶解反应后的残留固体，产生了2.0L气体(标准状况)，通过分析可知其小于应生成的气体量，其最可能的原因是()A.硫黄量不足B.生成了FeSC.生成了Fe2S3D.有部分Fe被空气中的氧气氧化了解析：

12、选D。当此混合物反应完全后，加入足量的盐酸时，如果铁过量，1mol铁对应1mol氢气，如果硫黄过量，硫化亚铁与盐酸反应，1mol硫化亚铁对应1mol硫化氢气体，故5.6g铁反应，对应的气体为2.24L(标准状况)，但是实际产生的气体体积偏小，可能原因是部分Fe被空气中的氧气氧化了。题组二Fe(OH)2的制备实验探究4.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)。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，即发生反应：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

13、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NaCl溶液产生的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。答案：制备Fe(OH)2常用的三种方法(1)有机覆盖层法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。(2)还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所

14、示。(3)电解法用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图3所示。“铁三角”及Fe2、Fe3的检验知识梳理1.“铁三角”的转化关系(1)Fe2与强氧化剂(O2、Cl2、Br2、H2O2、Na2O2、KMnO4、浓硫酸、HNO3、NO2、K2Cr2O7等)反应时，被氧化为Fe3。例如：6Fe2Cr2O14H=2Cr36Fe37H2O。(2)Fe3与Fe、Cu、S2(H2S)、I(HI)等还原剂反应时生成Fe2。例如：2Fe3Cu=2Fe2Cu2(三价铁盐腐蚀印刷电路板)。(1)氧化性：AgFe3Cu2Fe2；还原性：S2IFe2BrCl。(2)只有在干态下Fe3

15、才能被还原为Fe。2.“铁三角”的重要应用(1)判断离子共存Fe2NO (H)、ClO、MnO (H)；Fe3S2、I、SO；Fe2、Fe3HCO、CO等水解相互促进的离子。(2)除杂溶液杂质除杂方法FeCl2FeCl3加过量铁粉后过滤FeCl3FeCl2加氯水或H2O2FeCl2CuCl2加过量铁粉后过滤(3)盐溶液的配制与保存(4)物质制备3.检验Fe2、Fe3的常用方法(1)Fe3的检验溶液变红色，证明含有Fe3。产生红褐色沉淀，证明含有Fe3。(2)Fe2的检验无现象溶液变红色，证明含有Fe2。产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明含有Fe2。(3)含Fe3、Fe2的混

16、合溶液中Fe3、Fe2的检验(应分两次分别检验)溶液变红色，证明含有Fe3；KMnO4溶液紫红色褪去，证明含有Fe2。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(新制氯水可以氧化SCN)。(2)当溶液浓度较稀时，利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2和Fe3的存在。(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。自我检

17、测1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)(2016高考全国卷，7B)根据铁比铜金属性强的性质，可用FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板。()(2)因为硝酸具有强氧化性，所以铁与硝酸反应产物只有Fe(NO3)3。()(3)Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液，溶液显红色。()(4)FeCl2溶液蒸干灼烧后，得到FeCl2固体。()(5)将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中，可制备Fe(OH)3胶体。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2.(教材改编题)要证明某溶液中不含Fe3而可能含Fe2，进行如下实验操作时，最佳顺序是()滴加氯水加足量KMnO4溶液加少量KSCN溶液A. B

18、.C. D.解析：选C。本题检验方法的关键是Fe3遇SCN显红色，而Fe2遇SCN不显红色。加入KSCN溶液不显红色证明无Fe3，再滴加氯水，如有Fe2则可被氧化为Fe3，溶液显红色。KMnO4溶液也能氧化Fe2，但因其本身呈紫色，使Fe3遇SCN溶液显红色不易观察。(1)Fe2处于铁的中间价态，既有氧化性又有还原性，以还原性为主。Fe2遇Br2、Cl2、H2O2、NO (H)等均表现还原性。(2)Fe3处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如Fe3遇到还原性离子(如I、S2、SO)时，应优先考虑氧化还原反应。(3)由于Fe3易水解，因此无论Fe3溶液的配制还是从FeCl3溶液中制得无水FeCl3

19、，都需要考虑抑制Fe3水解的措施，在此类问题的考查中，一般以实验题为主，主要是配制Fe3溶液的操作，或是从FeCl3溶液获得无水FeCl3的操作之类的文字表述题。在涉及NA的说法辨析中，有时也会出现Fe3水解的情况，此外，Fe(OH)3胶体的制备方法也是利用了FeCl3水解的性质，要熟练掌握。2016高考全国卷，28(1)(2)(3)(4)某班同学用如下实验探究Fe2、Fe3的性质。回答下列问题：(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol/L的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是_。(2)甲组同学取2mLFeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变

20、红，说明Cl2可将Fe2氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是。(4)丙组同学取10mL0.1mol/LKI溶液，加入6mL0.1mol/LFeCl3溶液混合。分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验：第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；第二支试管中加入1滴K3Fe(CN)6溶液，生成蓝色沉淀；第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。实验检验的离子是(填离子符号)；实验和说明：在I过量的情况下

21、，溶液中仍含有(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为_。解析(1)Fe2具有还原性，FeCl2溶液易被氧化而变质，配制FeCl2溶液时加入少量铁屑，目的是防止Fe2被氧化。(2)溶液变红，说明有Fe3生成，则FeCl2溶液与氯水反应生成FeCl3，离子方程式为2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(3)甲组实验中，FeCl2易被空气中的O2氧化，会生成FeCl3，因此实验不够严谨。加入煤油，煤油的密度比水小，可以起到隔绝空气的作用，从而排除氧气对实验的影响。(4)实验中K3Fe(CN)6溶液的作用是检验Fe2。根据实验，CCl4层显紫色，说明有I2生成，根据实验，生成蓝色沉淀，说明有Fe2生成

22、，根据实验，溶液变红，说明有Fe3剩余，在I过量的情况下，溶液中仍含有Fe3，由此可以证明该反应为可逆反应。答案(1)防止Fe2被氧化(2)2Fe2Cl2=2Fe32Cl(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)Fe2Fe3可逆反应某学生设计了如下方法对G盐进行鉴定：由此分析，下列结论中正确的是()A.G中一定有Fe3B.Z中一定有Fe3C.Y为AgI沉淀D.G一定为FeBr2溶液解析：选B。由反应过程可知，Z与KSCN溶液反应后溶液显红色，Z中一定有Fe3，而G中不一定有Fe3，也可能是Fe2被NO (H)氧化为Fe3；AgI沉淀为黄色而不是淡黄色，AgBr为淡黄色沉淀，所以只有B项正确。

23、题组一Fe2与Fe3之间的转化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A. B.C. D.解析：选D。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。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

24、液中一定含有的阳离子是Fe2，一定不含Cu2和Fe3解析：选D。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。题组二Fe2、Fe3的检验及除杂3.下列离子的检验方法合理的是()A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2B.向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，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F

25、e2，不含有Mg2解析：选C。A项只能说明含有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。4.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解析：选D。由于Fe2沉淀所需pH比Zn2大，应首先将Fe2氧化为Fe3，然后调节溶液的pH使Zn2还未沉淀时Fe3已沉淀完全。氧化剂H2O2将Fe2氧化为F

26、e3，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。5.铁及其化合物在日常生活中有广泛应用。(1)写出Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的化学方程式：_。(2)绿矾(FeSO47H2O)是补血剂的原料，易变质。检验绿矾是否变质的试剂是。设计实验检验绿矾是否完全变质：_。(3)利用绿矾制备还原铁粉的工业流程如下：干燥过程主要是为了脱去游离水和结晶水，过程中会有少量FeCO3nH2O在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为_。取干燥后的FeCO3样品12.49g，焙烧，最终得到还原铁粉6.16g，计算样品中杂质FeOOH的质量为g。(FeOOH也能被C还原得到Fe)解析：(1)Fe(OH)2与氧气和水反应生成Fe(OH)3，化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。(2)绿矾(FeSO47H2O)易变质，Fe2被氧化为Fe3，检验绿矾是否变质的试剂是KSCN溶液。检验绿矾是否完全变质即检验样品是否存在Fe2，可利用Fe2的还原性进行检验或用铁氰化钾溶液检验。(3)依据得失电子守恒和原子守恒写出化学方程式。设样品中FeCO3的物质的量为Gmol，FeOOH的物质的量为ymol，则解得G0.1，y0.01，样品中杂质FeOOH的质量为0.01mol89gmol10.89g