xs第三章 第3讲 铁及其化合物.docx

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xs第三章第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＋。

【考点分布】

考点一　用物质分类思想认识铁及其重要化合物

考点二　＋2、＋3价铁的化学性质

考点三　铁及其化合物的综合应用

高考方向与练习

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

Fe＋

Fe＋H2O（g）

④3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2

Fe—

3．铁的氧化物和氢氧化物

（1）铁的氧化物

化学式

FeO

Fe2O3

Fe3O4

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

＋2

＋3

＋2，＋3

稳定性

不稳定

稳定

稳定

与H＋反应的离子方程式

FeO＋2H＋===

Fe2＋＋H2O

Fe2O3＋6H＋===

2Fe3＋＋3H2O

Fe3O4＋8H＋===

Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O

（2）铁的氢氧化物

Fe（OH）2

Fe（OH）3

色态

白色固体

红褐色固体

与盐酸反应

Fe（OH）2＋2H＋===

Fe2＋＋2H2O

Fe（OH）3＋3H＋===

Fe3＋＋3H2O

受热分解

2Fe（OH）3

Fe2O3＋3H2O

制法

可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓

可溶性铁盐与碱溶液反应

Fe3＋＋3OH－===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）2＋O2＋2H2O===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？

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？

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？

写出有关反应的化学方程式或离子方程式。

（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。

4．FeCl3、FeCl2和Fe（OH）3是否都可以通过化合反应制取？

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（　　）

A．Fe（OH）3　Fe2O3B．Fe（OH）2　Fe2O3

C．Fe（OH）2　Fe（OH）3D．Fe（OH）2　Fe3O4

2．铁与水蒸气反应，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：

________________________________________。

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21∶8，则这种混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是（　　）

A．1∶2∶1B．2∶1∶1C．1∶3∶1D．1∶1∶3

4．含有Cu（NO3）2、Zn（NO3）2、Fe（NO3）3、AgNO3各0.1mol的混合溶液中加入0.1mol铁粉，充分搅拌后，Fe溶解，溶液中不存在Fe3＋，同时析出0.1molAg，下列结论错误的是（　　）

A．溶液质量减轻B．溶液中Cu2＋与Fe2＋的物质的量比为1∶1

C．Fe3＋的氧化性大于Cu2＋D．1molFe可还原2molFe3＋

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。

①Fe3＋　②Fe2＋　③Fe、Fe2＋④Fe2＋、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。

【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：

Fe＋4HNO3===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O，

Fe过量时：

Fe＋2Fe（NO3）3===3Fe（NO3）2，

两者相加得总方程式：

3Fe＋8HNO3===3Fe（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，可以用数轴表示：

解题时需注意量的范围。

即：

①

≤

，产物仅有Fe（NO3）3，HNO3可能有剩余；

②

≥

，产物仅有Fe（NO3）2，Fe可能有剩余；

③

<

<

，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

1．Fe2＋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。

2．Fe3＋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。

3．Fe2＋与Fe3＋的相互转化

用离子方程式实现下列转化：

Fe2＋

Fe3＋

①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；②3Fe2＋＋4H＋＋NO

===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑；

③2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；④Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。

题组一　根据试剂判断Fe2＋、Fe3＋的转化

1．下列试剂中，不能使Fe2＋转化为Fe3＋的是（　　）

①氯气　②NaCl溶液　③KMnO4溶液　④稀硝酸　⑤盐酸　⑥NaNO3溶液

A．①②③B．①③④C．②④⑤D．②⑤⑥

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（　　）

①硫酸　②氯水　③硝酸锌　④氯化铜

A．①③B．②④C．③④D．②③

3．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（　　）

A．Fe3＋、Al3＋B．Al3＋C．Fe2＋、NH

D．Fe3＋

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

5．如何除去括号中的杂质

（1）Fe2＋（Fe3＋）：

；

（2）FeCl3（FeCl2）：

；

（3）FeCl2（CuCl2）：

；（4）Fe（Al）：

；

（5）Fe2O3（Al2O3、SiO2）：

。

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．④B．③C．③④D．①②③④⑤

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（　　）

①加入足量氯水　②加入足量KMnO4溶液　③加入少量NH4SCN溶液

A．①③B．③②C．③①D．①②③

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Fe2＋

B．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Fe2＋

C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋

D．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＋

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

①Fe2＋、Fe3＋均水解，与HCO

、AlO

、CO

等因水解相互促进，在溶液中不能大量共存。

②Fe3＋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）盐溶液的配制与保存

①Fe2＋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。

②Fe3＋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。

（2）加热蒸干FeCl2、FeCl3溶液并灼烧，最终得到的固体是（）。

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________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________________________________________________。

2.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）。

题组二　含铁化合物的框图推断

3．A、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）写出下列物质的化学式：

A__________、D__________、E__________、X_________。

（2）在反应①～⑦中，不属于氧化还原反应的是__________（填编号）。

（3）反应④的离子方程式是_____________________________________________；

（4）反应⑦的化学方程式是_____________________________________________；

该反应中每消耗0.3mol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_________________________________________________。

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）D＋E―→B的反应中，被氧化与被还原的物质的物质的量之比是__________。

（4）G＋J―→M的离子方程式是__________________________________________。

（5）Y受热分解的化学方程式是___________________________________________。

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50mL0.1mol·L－1FeCl3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：

2FeCl3＋SO2＋_______===_______＋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，对其他成分（Fe3＋、Fe2＋、H2SO3）的可能组合进行探究：

①提出假设。

假设1：

溶液中存在Fe3＋、Fe2＋；假设2：

溶液中存在______________。

②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、0.1mol·L－1KMnO4溶液、0.1mol·L－1KSCN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2～3mL，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：

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

（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

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）Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3

（4）Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同

（5）Fe与S混合加热生成FeS2

（6）

实验Ⅲ：

试管中溶液颜色变为红色

（7）Fe2O3

FeCl3（aq）

无水FeCl3

2．（2009·江苏，16）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。

其主要流程如下：

（1）反应Ⅰ前需在FeSO4溶液中加入____（填字母），以除去溶液中的Fe3＋。

A．锌粉B．铁屑C．KI溶液D．H2

（2）反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是__________________________________________。

（3）工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是_______________________

_________________________________________________________________。

（4）反应Ⅳ常被用于电解生产（NH4）2S2O8（过二硫酸铵）。

电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为_______________________________________________________。

3．[2012·新课标全国卷，26

（1）

（2）]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0.54g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0.40mol·L－1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0mL。

计算该样品中氯的物质的量，并求出FeClx中x的值：

__________________（列出计算过程）。

（2）现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得n（Fe）∶n（Cl）＝1∶2.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为__________。

在实验室中，FeCl2可用铁粉和__________反应制备，FeCl3可用铁粉和__________反应制备。

1．铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。

下列有关铁及其化合物的有关说法中正确的是

（　　）

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产生血红色沉淀

2．下列中学常见实验的现象或表述正确的是（　　）

A．过量的铁投入到一定量的稀硝酸中，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液显血红色

B．制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁

C．检验红砖中的氧化铁成分，向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴即可

D．向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会，然后冷却、过滤，滤纸上的物体为“蓝色固体”

3．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＋

4．有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液，用一种试剂就可把它们鉴别开来，这种试剂是

（　　）

A．盐酸B．烧碱溶液C．氨水D．KSCN溶液

5．某学生设计了如下方法对X盐进行鉴定：

由此分析，下列结论中正确的是（　　）

A．X中一定有Fe3＋B．Z中一定有Fe3＋

C．Y为AgI沉淀D．X一定为FeBr2溶液

6．在含有FeCl3和BaCl2的酸性溶液中，通入足量的SO2后有白色沉淀生成，过滤后，向溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象，下列叙述不正确的是（　　）

A．白色沉淀是BaSO4和BaSO3B．溶液的酸性增强

C．白色沉淀是BaSO4D．FeCl3全部被还原为FeCl2

7．通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。

对下列实验事实的解释正确的是（　　）

操作、现象

解释

A

向KI淀粉溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝

Fe3＋能与淀粉发生显色反应

B

把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点

铁在潮湿的空气中易生成Fe（OH）3

C

向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生

说明Fe置换出硝酸中的氢，生成了氢气

D

新制Fe（OH）2露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐色

说明Fe（OH）2易被O2氧化成Fe（OH）3

8．A、B、C是所学过的三种单质，A、B、C及其他物质之间的反应关系如图所示，其中B、D、E、F的水溶液呈酸性。

若D＋C→E＋F且常温下只有B为气态，则A、B、C分别为（　　）

A．Fe、Cl2、CuB．Fe、Cl2、H2

C．Cu、Cl2、FeD．Fe、Cl2、Mg

9．将3.48g四氧化三铁完全溶解在100mL1mol·L－1的硫酸中，然后加入K2Cr2O7溶液25mL，恰好使溶液中的Fe2＋全部转化为Fe3＋，Cr2O

全部转化为Cr3＋，则K2Cr2O7溶液的物质的量浓度是（）

A．0.05mol·L－1B．0.1mol·L－1C．0.2mol·L－1D．0.3mol·L－1

10．某稀溶液中含有Fe（NO3）3、Cu（NO3）2、HNO3，若向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2＋浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如下图所示。

则稀溶液中Fe（NO3）3、Cu（NO3）2、HNO3物质的量浓度之比为（　　）

A．1∶1∶1B．1∶3∶1C．3∶3∶8D．1∶1∶4

11．根据下列框图回答问题（答题时，方程式中的M、E用所对应的元素符号表示）：

（1）写出M溶于稀硫酸和H2O2混合液的化学方程式为________________。

（2）某同学取X的溶液，酸化后加入KI淀粉溶液，变为蓝色。

写出与上述变化过程相关的离子方程式为_________________________________、_______________________________________。

（3）写出Cl2将Z氧化为K2EO4的化学方程式为_______________________________________。

12．某校探究性学习小组用已部分生锈的废铁屑制作印刷电路板的腐蚀剂，并回收铜。

探究过程如下：

请回答下列问题：

（1）步骤①中先加入热的Na2CO3溶液除油污，操作甲的名称是________。

（2）步骤②中，除发生反应Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑外，其他可能反应的离子方程式为

__________________________________________________。

（3）溶液C的颜色是__________，溶液D中可能含有的金属阳离子有______________。

（4）可以验证溶液B中是否含有Fe2＋的一种试剂是____________（填选项序号）。

a．稀硫酸　b．铁　c．硫氰化钾　d．酸性高锰酸钾溶液

（5）操作乙的名称是________，步骤⑤产生金属铜的化学方程式为__________________________。

13．由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末，取样品进行下列实验（部分产物略去）：

（1）取少量溶液X，加入过量的NaOH溶液，有沉淀生成。

取上层清液，通入CO2，无明显变化，说明样品中不含有的物质是（填写化学式）________________。

（2）Z为一种或两种气体：

①若Z只为一种气体，试剂a为饱和NaHCO3溶液，则反应I中能同时生成两种气体的化学方