第三章 第3讲 化学大一轮步步高答案文档格式.docx

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＋3

＋2，＋3

稳定性

不稳定

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

4.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：

①氧化性：

含有Fe3＋的溶液呈______色，Fe3＋具有氧化性，Fe3＋与Fe、Cu反应的离子方程式分别为______________________________，__________________________。

②特性：

含有Fe3＋的盐溶液遇到________时变成血红色。

③易水解：

FeCl3滴入沸水中的离子方程式：

________________________________________________________________________。

答案　

（1）氧化　还原　Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

（2）①棕黄　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋　2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　②KSCN　③Fe3＋＋3H2O

Fe（OH）3（胶体）＋3H＋

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、铝遇冷的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H2SO4、浓HNO3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．FeCl3、FeCl2和Fe（OH）3是否都可以通过化合反应制取？

答案　都可以。

2Fe＋3Cl2

2FeCl3

2FeCl3＋Fe===3FeCl2

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3

4．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。

答案　Fe→Fe2＋：

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：

Fe＋S

FeS,2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu。

（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　Fe→Fe3＋：

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：

2FeCl3，Fe＋4HNO3（稀）===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O,2Fe＋6H2SO4（浓）

Fe2（SO4）3＋3SO2↑＋6H2O。

题组一　铁及其化合物的反应产物判断

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Fe2S3

C．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，它能和水蒸气反应生成H2和Fe（OH）3

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；

3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2，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）3　Fe2O3B．Fe（OH）2　Fe2O3

C．Fe（OH）2　Fe（OH）3D．Fe（OH）2　Fe3O4

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．（2015·

郑州质检）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中燃烧生成FeCl2和FeCl3

C．Fe和Fe2O3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出

D．Fe2O3

FeCl3（aq）

无水FeCl3，在给定的条件下能实现转化

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。

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。

答案　

（1）①　

（2）④　（3）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2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后全部转化为Fe2＋。

1．铁元素有＋2、＋3等多种价态，反应环境不同，可能反应产物不同，铁与非氧化性酸生成Fe2＋。

少量的Fe与氧化性酸反应生成Fe3＋，过量的Fe与氧化性酸反应生成Fe2＋。

2．许多题目将Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设置为隐含反应，如Fe与Fe2O3的混合物溶于盐酸时，需要注意生成的Fe3＋还能氧化单质铁。

题组二　Fe2＋、Fe3＋的检验

5．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．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2

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＋

解析　A项中只能说明含有Fe3＋，不能说明不含Fe2＋，不合理；

B项中Cl－也能使KMnO4溶液褪色，不合理；

D项中氧化后生成的红褐色沉淀Fe（OH）3也可能掩盖了白色沉淀Mg（OH）2，不合理。

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（　　）

①加入足量氯水　②加入足量酸性KMnO4溶液　③加入少量NH4SCN溶液

A．①③B．③②C．③①D．①②③

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Fe2＋、Fe3＋的常用方法

1．根据溶液颜色

含有Fe2＋的溶液显浅绿色

含有Fe3＋的溶液显棕黄色

2．用KSCN溶液和氯水

（1）流程：

（2）有关反应：

Fe3＋＋3SCN－Fe（SCN）3（血红色）

2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

3．用NaOH溶液

Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓（红褐色沉淀）

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓（白色沉淀）

题组三　有关铁及其化合物的实验探究

7．关于FeCl3进行的实验，下列预测正确的是（　　）

选项

实验

预测

A

蒸发FeCl3溶液

得到FeCl3固体

B

在FeCl3、CuCl2混合液中，加入少量Fe粉

一定有H2产生且有Cu析出

C

用FeCl3固体溶于水配制饱和溶液

会有Fe（OH）3沉淀产生

D

在FeCl3溶液中加入KHCO3溶液

有CO2产生，但无Fe（OH）3沉淀生成

解析　蒸发FeCl3溶液可促进Fe3＋水解，由于HCl易挥发，最后得到Fe（OH）3，A错；

混合液中加入Fe粉时，不会有H2产生且Fe应先和Fe3＋反应，再与Cu2＋反应，B错；

FeCl3易水解生成Fe（OH）3沉淀，C对；

D中Fe3＋与HCO

发生双水解反应，有CO2和Fe（OH）3沉淀生成，D错。

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　①②③⑤

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）2＋O2＋2H2O===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。

①、②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；

③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；

⑤中液面加苯阻止了空气进入；

④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。

成功制备Fe（OH）2的关键

由于Fe（OH）2具有很强的还原性，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：

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓

成功关键：

①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质；

②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　“铁三角”转化中的氧化还原反应

“铁三角”的转化关系

1．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＋。

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）：

（4）Fe（Al）：

加过量强碱溶液，过滤；

（5）Fe2O3（Al2O3、SiO2）：

加过量强碱溶液，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（　　）

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

A．①②③B．①③④C．②④⑤D．②⑤⑥

答案　D

解析　要实现Fe2＋转化为Fe3＋，必须加强氧化性物质，②NaCl、⑤HCl均没有强氧化性，⑥NO

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Cu2＋

B．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Fe3＋

C．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Cu2＋

D．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＋

解析　氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，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：

Ⅰ.向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液；

Ⅱ.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________________________________________________________________________

（2）过程Ⅰ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Ⅱ中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________

答案　

（1）2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋

（2）反应掉FeCl3、CuCl2　Fe、Cu　加入足量稀盐酸后过滤

（3）4FeCl2＋4Ca（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3＋4CaCl2

解析　FeCl3溶液蚀刻铜箔的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，得到的废液中含有FeCl3、CuCl2、FeCl2。

题组二　铁及其化合物转化中的离子反应

4．下列各离子组能大量共存的是（　　）

A．Fe3＋、NH

、H＋、SO

B．Fe3＋、Br－、Na＋、I－

C．Fe2＋、AlO

、Na＋、NO

D．Fe3＋、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．1.0mol·

L－1的KNO3溶液：

H＋、Fe2＋、Cl－、SO

B．1.0mol·

L－1的FeCl2溶液：

NO

、Na＋、K＋、ClO－

C．使酚酞变红的溶液中：

Na＋、Cl－、SO

、Fe3＋

D．酸性溶液中：

、SO

、Fe3＋、Mg2＋

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＋在碱性条件下易水解，只能存在于酸性溶液中。

6．下列离子方程式书写正确的是（　　）

A．FeO固体放入稀硝酸中：

B．过量的铁粉与稀硝酸反应：

Fe＋4H＋＋NO

===Fe3＋＋NO↑＋2H2O

C．向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸：

D．向Fe（OH）3中加入氢碘酸：

2Fe（OH）3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋6H2O

解析　稀硝酸为氧化性酸，FeO、Fe（OH）2中＋2价的Fe被氧化为Fe3＋，A、C错误；

铁粉过量时，生成的Fe3＋与Fe继续反应生成Fe2＋，B错误；

I－具有较强的还原性，因而氢碘酸可把Fe（OH）3还原为Fe2＋，D正确。

Fe2＋、Fe3＋性质的常见考查形式总结

1．＋2价为铁元素的中间价态，Fe2＋既有氧化性，又有还原性，但以还原性为主，常见的考查形式：

（1）酸性条件下，MnO

、ClO－、NO

等氧化性离子与Fe2＋不能大量共存。

（2）Fe（OH）2的制备。

（3）亚铁盐在空气中易变质及其溶液的保存（加入铁粉）。

2．

（1）＋3价为铁元素的最高价态，Fe3＋具有较强的氧化性，常见的考查形式：

①I－、S2－、SO

等还原性离子与Fe3＋不能大量共存；

②Fe3＋与Fe、Cu、H2S等发生反应。

（2）Fe3＋等易水解，常涉及以下几种考查形式：

①Fe3＋与HCO

、AlO

等易水解离子的共存问题；

②FeCl3、Fe2（SO4）3溶液蒸干产物的判定；

③MgCl2溶液中Fe2＋、Fe3＋的除杂[H2O2或Cl2氧化，MgO、Mg（OH）2调pH，使Fe3＋水解生

成Fe（OH）3沉淀]。

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ag，向其中加入2mol·

L－1的硫酸溶液50mL，恰好完全反应。

若将ag该混合物在足量H2中加热，使其充分反应，冷却后剩余固体质量为（　　）

A．1.6agB．（a－1.6）g

C．（a－3.2）gD．1.6g

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）＝50×

10－3L×

2mol·

L－1＝0.1mol。

由氢、氧原子守恒知：

H2SO4～H2O，生成n（H2O）＝0.1mol，n（O）＝0.1mol，m（O）＝1.6g，ag金属氧化物中金属质量为（a－1.6）g。

2．有一块铁的“氧化物”样品，用140mL5.0mol·

L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025molCl2，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．Fe2O3B．Fe3O4C．Fe4O5D．Fe5O7

解析　根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n（Fe2＋）＝0.025mol×

2＝0.05mol，根据电荷守恒得2n（Fe2＋）＋3n（Fe3＋）＝n（Cl－），则n（Fe3＋）＝0.2mol，故n（Fe2＋）∶n（Fe3＋）＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·

2Fe2O3，即Fe5O7。

3．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150mL4mol·

L－1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24LNO（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．0.21molB．0.25mol

C．0.3molD．0.35mol

解析　

n（HNO3）＝0.6mol，n（NO）＝0.1mol，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

）＝0.5mol，n（Fe2＋）＝0.25mol，即n（Fe）＝0.25mol。

4．[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。

答案　

（1）n（Cl）＝0.0250L×

0.40mol·

L－1＝0.010mol

0．54g－0.010mol×

35.5g·

mol－1＝0.185g

n（Fe）＝0.185g/56g·

mol－1≈0.0033mol

n（Fe）∶n（Cl）＝0.0033∶0.010≈1∶3，x＝3

（2）0.10　盐酸　氯气

解析　解答此题的关键是明确阴离子交换柱交换出的OH－的物质的量等于Cl－的物质的量，从而求出FeClx中x的值。

（1）首先明确阳离子交换柱和阴离子交换柱的作用，根据离子等量交换，溶液中OH－的物质的量等于FeClx中Cl－的物质的量。

通过中和滴定知n（OH－）＝n（H＋）＝0.40mol·

L－1×

25.0×

10－3L＝0.010mol，故n（Cl－）＝0.010mol。

FeClx中Fe元素的质量为0.54g－35.5g·

mol－1×

0.010mol＝0.185g

FeClx中Fe元素与Cl元素的物质的量之比为

∶0.010mol≈1∶3，故x＝3。

（2）根据题意可设该混合物的组成为FeCl2.1，利用十字交叉法可得样品中FeCl3的物质的量分数为0.10。