版高考化学一轮复习 第三章 金属及其化合物 第10讲 铁及其化合物讲义Word文档格式.docx
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遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化,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与某些盐溶液的反应:
a、与CuSO4溶液反应的离子方程式:
Fe+Cu2+===Fe2++Cu。
b、与FeCl3溶液反应的离子方程式:
Fe+2Fe3+===3Fe2+。
3、铁的氧化物和氢氧化物
(1)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+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++H2OFe2O3+6H+===2Fe3++3H2OFe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O特别提醒 Fe3O4中的3个Fe原子的化合价可看作2个为+3价,1个为+2价,可表示为FeOFe2O3,平均价态为+价。
在发生氧化还原反应时,对应价态的铁参与相关反应,如Fe3O4与HNO3反应时只有+2价铁被氧化。
(2)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)2+2H+===Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O3+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)
34、亚铁盐和铁盐
(1)亚铁盐:
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Zn+Fe2+===Zn2++Fe,2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
(2)铁盐:
①氧化性:
含有Fe3+的溶液呈棕黄色,Fe3+具有氧化性,Fe3+与Fe、Cu反应的离子方程式分别为2Fe3++Fe===3Fe2+,2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。
②特性:
含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN时变成红色。
③易水解:
FeCl3滴入沸水中的离子方程式:
Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+。
1、判断正误,正确的划“√”,错误的划“”
(1)铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族。
(
)
(2)铁是自然界中含量最多的金属。
)(3)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸。
)(4)Fe(OH)3胶体无色透明,能产生丁达尔现象。
(xx高考安徽卷,9B)(
)(5)铁在氧气中和在水蒸气中剧烈燃烧均生成Fe3O4。
)(6)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为:
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3↓。
)(7)铁、铝遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化,说明其与冷的浓硫酸或浓硝酸不能发生反应。
)答案:
(1)
(2) (3)√ (4) (5) (6) (7)
2、FeCl
3、FeCl2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取?
若能,写出其对应的化学方程式。
答案:
都可以。
2Fe+3Cl22FeCl32FeCl3+Fe===3FeCl24Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)
33、写出下列反应的化学方程式。
(1)FeO与稀硝酸反应的化学方程式:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)FeO、Fe2O3分别与HI溶液反应的化学方程式:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。
(1)3FeO+10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O
(2)FeO+2HI===FeI2+H2O Fe2O3+6HI===2FeI2+I2+3H2O
(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)反应时生成Fe3+;
与还原性酸(如HI)反应时生成Fe2+。
考向1 铁及其化合物的性质及应用
(高考组合题)下列说法正确的是(
)
A、中性溶液中可能大量存在Fe3+、K+、Cl-、SO(xx高考山东卷,12D)
B、氧化铁能与酸反应,因此可用于制作红色涂料(xx高考江苏卷,4D)
C、Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3能一步实现(xx高考江苏卷,8C)
D、铁粉作食品袋内的脱氧剂是起还原作用(xx高考四川卷,1D)[解析] 中性溶液中Fe3+因水解完全不能大量存在,A项错误;
B项,氧化铁用作红色涂料是利用了其颜色呈红棕色,与其能与酸反应的性质无关,错误;
C项,氯化铁溶液蒸发最终得到的产物是氧化铁,因为铁离子在加热时水解程度不断加大;
D项,铁粉作食品袋内的脱氧剂,防止食品被氧化,起还原作用。
[答案] D「名师点拨」由于Fe3+易水解,实际上在pH>
3、7时就几乎完全水解为Fe(OH)3了,因此无论Fe3+溶液的配制还是从FeCl3溶液中制得无水FeCl3,都需要考虑抑制水解的措施,在此类问题的考查中,一般以实验题为主,主要是配制Fe3+溶液的操作措施,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的水解性质,要熟练掌握。
1、(xx高考山东卷)等质量的下列物质与足量稀硝酸反应,放出NO物质的量最多的是(
A、FeO
B、Fe2O3
C、FeSO4
D、Fe3O4解析:
选A。
Fe2O3不具有还原性,与稀HNO3反应不生成NO,另外三种等质量的物质中,含Fe2+物质的量越多,与稀HNO3反应失去的电子越多。
根据得失电子守恒,则生成NO的物质的量越多,经计算比较等质量的FeO、FeSO
4、Fe3O4中FeO含有Fe2+物质的量最多,故选A。
2、(xx河南郑州质检)下列叙述正确的是(
A、Fe与稀HNO
3、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等物质的量的混合物溶于稀盐酸时无气体放出
D、Fe2O3FeCl3(aq)Fe(OH)3(胶体),在给定的条件下能实现转化解析:
选C。
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。
3、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。
①②③⑤制备Fe(OH)2的关键与方法由于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↓。
(1)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。
(2)制备Fe(OH)2时常采用的方法①采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2+易被空气中的氧气氧化成Fe3+);
②将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气);
③将碱直接加到亚铁盐溶液的底部[使生成的Fe(OH)2与空气隔离];
④在亚铁盐溶液的液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水的小而又不溶于水的有机溶剂)。
考向2 铁及其化合物的实验探究
FeCl3在现代工业生产中应用广泛。
某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3,再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。
Ⅰ、经查阅资料得知:
无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。
他们设计了制备无水FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:
①检验装置的气密性;
②通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成;
④……⑤体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的N2赶尽Cl2,将收集器密封。
请回答下列问题:
(1)装置A中反应的化学方程式为_________________________________________。
(2)第③步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反应管A右端。
要使沉积的FeCl3进入收集器,第④步操作是______________________________。
(3)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)____________。
(4)装置B中冷水浴的作用为__________________________________;
装置C的名称为________;
装置D中FeCl2全部反应后,因失去吸收Cl2的作用而失效,写出检验FeCl2是否失效的试剂:
________________________。
(5)在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。
Ⅱ、该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S,得到单质硫;
过滤后,再以石墨为电极,在一定条件下电解滤液。
(6)FeCl3与H2S反应的离子方程式为____________________________。
[解析]
(1)装置A中Fe在加热条件下与Cl2反应生成FeCl3:
(2)根据题目信息可知,加热时FeCl3固体易升华,所以沉积在装置A右端的FeCl3经加热使其变为气体而进入收集器。
(3)要防止FeCl3潮解,则装置中不能存在水蒸气,从实验步骤表述中分析,②⑤都涉及“干燥”,其目的都是防止FeCl3潮解。
(4)进入收集器的FeCl3为气体,经装置B中的冷水冷却后而沉积下来,便于收集产品。
Fe2+的检验可用K3[Fe(CN)6]溶液,Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝色沉淀。
(5)由于尾气中含有未反应的有毒气体氯气,可用盛有NaOH溶液的装置吸收,并将导管插入液面下。
(6)Fe3+具有氧化性,H2S具有还原性,二者发生氧化还原反应:
2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+。
[答案]
(1)2Fe+3Cl22FeCl3
(2)在沉积的FeCl3固体下方加热(3)②⑤ (4)冷却,使FeCl3沉积,便于收集产品 干燥管 K3[Fe(CN)6]溶液(5)(6)2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+
4、(xx湖北黄冈高三测试)某研究性学习小组请你参与“研究铁与水蒸气反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究,并共同解答下列问题:
探究一 设计如图所示装置进行“铁与水蒸气反应”的实验。
(1)硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)反应前A中投放碎瓷片的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)装置E中的现象是________________________________________________________________________。
探究二 设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分。
(4)待硬质玻璃管B冷却后,取少许其中的固体物质溶于________后,将所得溶液分成两份。
(5)一份滴加几滴KSCN溶液。
若溶液变红色,推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为________(选填序号,下同);
若溶液未变红色,推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为________。
①一定有Fe3O4 ②一定有Fe ③只有Fe3O4 ④只有Fe(6)另一份用______________(填仪器名称)加入______________________,可以证明溶液中存在Fe2+。
探究三 设计如下流程测定反应后硬质玻璃管B中固体含铁元素的质量分数。
(7)试剂b的化学式是________。
(8)计算反应后B装置中铁元素的质量分数为________。
(1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(2)防止暴沸(3)黑色固体变红,右端管壁有水珠(4)稀硫酸 (5)① ②(6)胶头滴管 酸性KMnO4溶液,溶液褪色(7)NaOH (8)
77、8%考点二 “铁三角”的转化关系及应用
1、“铁三角”中的转化关系注意:
Fe2+与Fe3+的相互转化Fe2+Fe3+用离子方程式表示其转化关系:
①2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;
②3Fe2++4H++NO===3Fe3++2H2O+NO↑;
③2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O;
④2Fe3++Fe===3Fe2+;
⑤Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+。
⑥2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+⑦2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SO+4H+⑧2Fe3++2I-===2Fe2++I
22、重要应用
(1)物质除杂:
主要物质杂质除杂方法FeCl3FeCl2通入适量氯气、加入氯水或H2O2Fe2+Cu2+加入过量铁粉后过滤Mg2+Fe3+加入MgO或Mg(OH)2调节pH后过滤Cu2+Fe2+先加入氧化剂(如H2O2)将Fe2+氧化为Fe3+,再加入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3调节pH后过滤Fe2O3Al2O3加过量强碱(如NaOH)溶液后过滤
(2)判断离子共存:
①发生氧化还原反应而不能大量共存Fe2+与强氧化剂不能共存:
NO(H+)、ClO-、MnO(H+)Fe3+与强还原剂不能共存:
S2-、I-、HS-、SO②发生非氧化还原反应不能大量共存Fe2+、Fe3+与OH-、HCO、CO、AlO等发生复分解或水解相互促进不能大量共存。
Fe3+与SCN-发生络合反应不能大量共存。
(3)盐溶液的配制和保存:
含Fe2+的溶液:
如配制FeSO4溶液时加入稀硫酸防止Fe2+的水解,加入铁粉防止Fe2+被氧化。
含Fe3+的溶液:
如配制Fe2(SO4)3溶液,应将Fe2(SO4)3固体溶于H2SO4,再加水稀释到指定浓度。
(4)Fe2+、Fe3+的检验①根据溶液颜色含有Fe2+的溶液显浅绿色;
含有Fe3+的溶液显黄色。
②用KSCN溶液和氯水检验涉及的反应:
Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(红色)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-③用NaOH溶液检验涉及的反应:
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀)Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓(白色沉淀)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3铁盐和亚铁盐扫一扫 进入www、91daoxueZZZ精品微课
1、判断正误,正确的划“√”,错误的划“”
(1)氢氧化铁与HI溶液发生反应的离子方程式为:
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O。
)
(2)Fe在一定条件下与水反应生成H2和Fe(OH)3。
)(3)Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液,溶液显红色。
)(4)过量Fe与氯气反应生成FeCl2。
)(5)可用装置观察Fe(OH)2的生成。
(xx高考重庆卷,4A)(
(1)
(2) (3)√ (4) (5)√
2、为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验,其中实验方案设计错误的是________。
③④
3、如何除去括号中的杂质
(1)Fe2+(Fe3+):
________________;
(2)FeCl3(FeCl2):
(3)FeCl2(CuCl2):
(4)Fe(Al):
(5)Fe2O3(Al2O
3、SiO2):
________________。
(1)加过量铁粉过滤
(2)加氯水或H2O2 (3)加过量铁粉过滤 (4)加过量强碱溶液过滤 (5)加过量强碱溶液过滤考向1 Fe2+与Fe3+的转化及应用
A、将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液,反应现象是有气体产生,溶液呈红色,原因是稀硝酸将Fe氧化为Fe3+(xx高考全国卷Ⅰ,10A)
B、将铜粉加入
1、0mol/LFe2(SO4)3溶液中,会有溶液变蓝、黑色固体出现的现象,这是因为金属铁比铜活泼(xx高考全国卷Ⅰ,10B)
C、FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作是因为FeCl3能从含Cu2+的溶液中置换出铜(xx高考全国卷Ⅰ,8D)
D、室温下,能将浓硫酸盛放在铁桶中(xx高考大纲全国卷,6B改编)[解析] A项,过量铁粉与稀硝酸充分反应后铁元素转化为Fe2+,滴加KSCN溶液后不出现红色;
B项,铜粉与Fe2(SO4)3溶液发生反应2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,溶液变蓝但不会有黑色固体出现;
C项,FeCl3与Cu2+不反应,制作线路板的原理为Fe3+能腐蚀铜,发生反应为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,解释错误;
D项,常温下,Fe遇浓H2SO4钝化,可用铁桶盛放浓H2SO4,正确。
[答案] D「思维建模」 Fe2+、Fe3+相互转化中的两个关系
(1)Fe2+与强氧化剂(O
2、Cl
2、Br
2、H2O
2、Na2O
2、KMnO
4、浓硫酸、HNO
3、NO
2、K2Cr2O7等)反应时,被氧化为Fe3+。
如2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O、6Fe2++Cr2O+14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O。
(2)Fe3+与Fe、Cu、S2-(H2S)、I-(HI)等还原剂反应时生成Fe2+。
如2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+、2Fe3++Fe===3Fe2+、2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(三价铁盐腐蚀印刷电路板)。
注意:
氧化性:
Ag+>
Fe3+>
Cu2+>
Fe2+,还原性:
S2->I->Fe2+>Br->Cl-。
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、①②③
B、①③④
C、②④⑤
D、②⑤⑥解析:
选D。
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、(教材改编题)下列离子方程式中,正确的是(
A、铁与稀硫酸反应:
2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑
B、氯化铁溶液与铜反应:
Fe3++Cu===Fe2++Cu2+
C、足量Cl2与溴化亚铁反应:
2FeBr2+3Cl2===2FeCl3+2Br2
D、氯化铁溶液中滴加氨水:
Fe3++3NH3H2O===Fe(OH)3↓+3NH解析:
铁与稀硫酸反应只生成Fe2+,A错;
FeCl3与Cu反应应为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,B项未配平,错误;
C项反应未写成离子方程式,应为2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++2Br2+6Cl-,故错误。
D正确。
3、(xx四川成都高三模拟)某溶液中可能存在Mg2+、Fe2+、Fe3+,加入NaOH溶液,开始时有白色絮状沉淀生成,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,下列结论正确的是(
A、一定有Fe2+,一定没有Fe3+、Mg2+
B、一定有Fe3+,一定没有Fe2+、Mg2+
C、一定有Fe3+,可能有Fe2+,一定没有Mg2+
D、一定有Fe2+,可能有Mg2+,一定没有Fe3+解析:
加入NaOH溶液,开始时有白色絮状沉淀生成,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色的现象是溶液中含有亚铁离子的特性,若有Fe3+,则产生的氢氧化铁的红褐色沉淀会掩盖Fe(OH)2的白色,所以不可能存在,而Mg(OH)2是白色,有可能存在。
(1)牢记1个转化关系:
铁三角(Fe、Fe2+、Fe3+)之间的转化。
(2)熟记2个特殊现象:
①Fe(OH)2―→Fe(OH)3:
白色→灰绿色→红褐色;
②Fe3+遇SCN-,溶液变红色。
(3)记住4种颜色:
Fe2+浅绿色,Fe3+棕黄色,Fe2O3红棕色,Fe(OH)3红褐色。
(4)掌握8个化学反应方程式4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,Fe+2H+===Fe2++H2↑,2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,FexOy+yCOxFe+yCO2,3FexOy+2yAlyAl2O3+3xFe,3Fe+8H++2NO3-===3Fe2++2NO↑+4H2O,3Fe2++4H
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