高中化学一轮复习第3章 第3节 铁及其化合物Word文件下载.docx
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②与氧化性酸反应:
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、浓硝酸反应无H2产生。
(4)与某些盐溶液的反应
①与CuSO4溶液反应的离子方程式:
Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。
②与FeCl3溶液反应的离子方程式:
Fe+2Fe3+===3Fe2+。
3.铁的三种氧化物的主要性质
(1)与非氧化性酸反应
FeO、Fe2O3分别与盐酸反应的离子方程式为FeO+2H+===Fe2++H2O、Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O,故二者均是碱性氧化物。
(2)FeO不稳定,在空气中受热生成Fe3O4,其方程式为6FeO+O2
2Fe3O4。
(3)与Al发生铝热反应(以Fe3O4为例)的方程式为3Fe3O4+8Al
9Fe+4Al2O3。
[应用体验]
1.铁有+2、+3价两种价态,单质铁与________(填下列编号,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:
①Cl2 ②O2 ③H2O(g) ④S ⑤盐酸
⑥稀硝酸(足量) ⑦稀硫酸 ⑧CuSO4溶液 ⑨FeCl2溶液 ⑩FeCl3
[提示] ①⑥ ④⑤⑦⑧⑩ ②③
2.
(1)Fe3O4溶于足量稀H2SO4中,溶液中有哪几种金属离子?
其个数比为多少?
写出反应的离子方程式。
(2)FeO、Fe3O4溶于足量稀HNO3中,溶液中有哪几种金属离子?
写出有关离子方程式。
[提示]
(1)Fe2+、Fe3+,1∶2,
Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O。
(2)Fe3+,
3FeO+10H++NO
===3Fe3++NO↑+5H2O、
3Fe3O4+28H++NO
===9Fe3++NO↑+14H2O。
[考点多维探究]
角度 铁及其氧化物的性质与应用
1.下列有关铁及其化合物的说法正确的是________(填序号)。
①FeCl2、FeS、FeI2都可以通过单质化合得到
②Fe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
③足量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3
④Fe和Fe2O3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出
⑤Fe2O3
FeCl3(aq)
无水FeCl3,在给定的条件下能实现转化
⑥Fe只有还原性,其阳离子只有氧化性
[答案] ④
2.下列说法正确的是( )
A.(2014·
北京高考)铁表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化
B.(2014·
北京高考)将试管①中铁粉与水蒸气加热,试管②中肥皂水冒泡,不能说明铁与水蒸气在加热条件下发生了反应
C.(2013·
全国卷Ⅱ)浓盐酸与铁屑反应的离子方程式:
2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑
D.因为HNO3氧化性比Fe3+强,故Fe与稀HNO3反应一定生成Fe3+
B [A项,铁表面形成的氧化膜较疏松,不能保护内层金属;
C项,浓盐酸只能把Fe氧化为Fe2+;
D项,过量Fe与稀HNO3反应生成Fe2+。
]
3.把22.4g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中,若反应只收集到0.3molNO2和0.2molNO,下列说法正确的是( )
A.反应后生成的盐只为Fe(NO3)3
B.反应后生成的盐只为Fe(NO3)2
C.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物质的量之比为1∶3
D.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物质的量之比为3∶1
C [由于铁的物质的量为
=0.4mol,所以在反应的过程中它失去的电子数应介于0.8mol(此时只产生Fe2+)和1.2mol(此时只产生Fe3+)之间,又产生0.3molNO2和0.2molNO,即反应过程中硝酸得到的电子物质的量为0.3mol×
(5-4)+0.2mol×
(5-2)=0.9mol,所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2,设前者的物质的量为x,后者的物质的量为y,则由铁原子守恒可得x+y=0.4mol,由得失电子守恒得3x+2y=0.9mol,解得x=0.1mol,y=0.3mol。
4.(2017·
长春模拟)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入120mL4mol·
L-1的稀硝酸,恰好使混合物完全溶解,放出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CO在加热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.0.21mol
C.0.16molD.0.14mol
B [根据题意知反应后的溶液为Fe(NO3)2溶液,根据氮原子守恒可知n(Fe)=
(0.12×
4mol-
mol)=0.21mol,故相同质量的混合物与足量CO反应生成的Fe为0.21mol。
铁与稀硝酸反应产物的判断
(1)当HNO3过量时:
反应原理:
Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,铁元素的存在形式为Fe3+。
(2)当Fe过量时:
3Fe+8HNO3===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,铁元素的存在形式为Fe2+。
(3)当
<
时:
铁元素的存在形式为Fe2+和Fe3+。
考点2|铁的两种氢氧化物和两种盐
1.铁的氢氧化物
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色
状态
白色固体
红褐色固体
与H+
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
【注】 成功制备Fe(OH)2的两个关键
(1)溶液中不含Fe3+和O2等氧化性物质。
如在配制溶液时,可把蒸馏水加热煮沸,除去溶解在水中的氧气。
(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。
如可在溶液表面加植物油或苯以隔绝氧气,滴加液体时,可将胶头滴管伸入到液面以下防止氧气进入,也可用铁粉和硫酸反应产生的氢气排净装置中的空气。
2.亚铁盐(Fe2+)和铁盐(Fe3+)
(1)亚铁盐
含有Fe2+的溶液呈浅绿色,既有氧化性,又有还原性。
①氧化性:
Fe2+与Zn反应的离子方程式:
Fe2++Zn===Fe+Zn2+;
②还原性:
Fe2+与Cl2反应的离子方程式:
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
(2)铁盐
含Fe3+的溶液呈棕黄色,Fe3+具有较强的氧化性。
a.Fe3+与Fe、Cu反应的离子方程式分别为
2Fe3++Fe===3Fe2+,2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+;
b.Fe3+与I-反应的离子方程式:
2Fe3++2I-===2Fe2++I2。
②特性——检验Fe3+
含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色。
1.
(1)举例说明能氧化Fe2+的物质有哪些?
(2)举例说明能还原Fe3+的物质有哪些?
[提示]
(1)Cl2、Br2、H2O2、MnO
、NO
(H+)、ClO-等。
(2)S2-、HS-、H2S、I-、SO2、SO
、HSO
、H2SO3、Fe、Cu等。
2.实验探究
(1)如何通过实验证明Fe3O4中含+2价铁元素?
(2)如何通过实验证明Fe3O4中含+3价铁元素?
[提示]
(1)取少量样品于试管中,加入稀H2SO4充分溶解形成溶液,然后加入KMnO4溶液,若溶液的紫红色褪去,则证明含+2价铁元素。
(2)取少量样品于试管中,加入稀H2SO4充分溶解形成溶液,然后加入KSCN溶液,若溶液变成红色,则证明含+3价铁元素。
角度1 铁的氢氧化物的性质与制备探究
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 Fe2O3 B.Fe(OH)2 Fe2O3
C.Fe(OH)2 Fe(OH)3D.Fe(OH)2 Fe3O4
B [Fe
Fe2+
Fe(OH)2(白色)
Fe(OH)3(红褐色)
Fe2O3。
2.用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀:
用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含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溶液时还需加入____________。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2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______________。
[解析]
(1)稀硫酸抑制Fe2+水解,铁屑防止Fe2+被氧化。
(3)Fe(OH)2很容易被氧化,实验过程中要确保在无氧条件下生成。
[答案]
(1)稀硫酸、铁屑
(2)加热煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2与氧气接触而被氧化
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由于胶头滴管能带入空气中的氧气,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] ①②③⑤
制备Fe(OH)2常用的三种方法
方法一:
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。
图1 图2
方法二:
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所示。
方法三:
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),如图所示。
图3
角度2 Fe2+、Fe3+的主要性质和检验
4.下列关于0.1mol·
L-1硫酸铁溶液的叙述正确的是( )
A.在该溶液中,K+、Fe3+、SCN-、Br-可以大量共存
B.和KI溶液反应的离子方程式为Fe3++2I-===Fe2++I2
C.在该溶液中,Fe3+与SO
的物质的量之比为2∶3
D.1L该硫酸铁溶液和足量的Zn充分反应,生成11.2gFe
D [Fe3+和SCN-不能大量共存,A项错误;
Fe3+和I-反应的离子方程式为2Fe3++2I-===2Fe2++I2,B项错误;
Fe2(SO4)3是强酸弱碱盐,Fe3+会发生水解,Fe3+与SO
的物质的量之比小于2∶3,C项错误;
1L0.1mol·
L-1Fe2(SO4)3溶液中含0.2molFe3+,和足量的Zn充分反应,能生成0.2molFe,质量为11.2g,D项正确。
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。
(4)AB段与BC段所需Fe的质量比为________。
[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Fe3+全部转化为Fe2+。
[答案]
(1)①
(2)④ (3)③ (4)2∶1
6.欲探究浓H2SO4与Fe共热反应后铁元素的价态,设计下列实验,请填空:
将反应后试管中的溶液稀释。
取少量溶液,滴入3~5滴________溶液,若溶液呈红色,则证明含有Fe3+,否则不含Fe3+;
取少量溶液,滴入3~5滴________溶液,若溶液褪色,则证明含有Fe2+,否则不含Fe2+。
若实验证明反应后的溶液中只含有Fe3+,则反应的化学方程式是__________________________________。
[答案] KSCN 酸性KMnO4
2Fe+6H2SO4(浓)
Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
Fe2+、Fe3+的常用检验方法
(1)Fe2+的检验
①样品溶液
无现象
溶液变红色,证明含有Fe2+。
②样品溶液
产生白色絮状沉淀,迅速变成灰绿色,最终变为红褐色,证明有Fe2+。
(2)Fe3+的检验
溶液变红色,证明含有Fe3+。
产生红褐色沉淀,证明有Fe3+存在。
(3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验
①Fe3+的检验
混合溶液
溶液变红色,说明含有Fe3+。
②Fe2+的检验
a.混合溶液
酸性KMnO4溶液紫红色褪去,说明可能含有Fe2+。
b.混合溶液
生成蓝色沉淀,说明含Fe2+。
专项突破4 “铁三角”的转化及其应用
1.“铁三角”中的转化关系
2.三个应用
(1)离子共存分析
Fe2+、Fe3+因氧化还原反应不能共存的离子或分子:
①Fe2+
NO
(H+)、ClO-、MnO
、H2O2、Cl2、Br2、Cr2O
等。
②Fe3+
S2-、I-、SO
、HS-、HSO
、H2SO3、H2S等。
(2)常见的离子除杂方法
溶液
杂质
除杂方法
FeCl2
FeCl3
加过量铁粉后过滤
加氯水或H2O2
CuCl2
加过量CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3后过滤
CaCl2
加过量CaCO3后过滤
MgCl2
加过量MgO或Mg(OH)2或MgCO3后过滤
(3)盐溶液的配制与保存
Fe2+的盐溶液—加少量Fe,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
[对点训练1] (2017·
长沙模拟)在Fe2(SO4)3溶液中,加入ag铜,完全溶解后,再加bg铁,充分反应后得到cg残余固体,且a>c,则下列说法正确的是( )
A.残余固体是铜和铁
B.最后得到的溶液中一定含有Cu2+
C.将残余固体加入稀硫酸中,有气泡产生
D.最后得到的溶液中可能含有Fe3+
B [因为a>c,说明bg铁完全反应,溶液中含Cu2+、Fe2+,不含Fe3+。
[对点训练2] (2017·
绵阳模拟)25℃时,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是( )
A.pH=13的溶液:
Fe2+、NH
、SO
B.含0.1mol/LFe3+的溶液:
NH
、Na+、Cl-、SO
C.滴入使甲基橙试剂变红色的溶液:
、Fe2+、Cl-、K+
D.pH=1的溶液中:
Fe3+、Fe2+、SO
、Cl-
D [A项,pH=13为碱性,Fe2+、NH
不能大量共存;
B项,Fe3+氧化SO
;
C项,溶液为酸性,NO
氧化Fe2+。
[对点训练3] 下列除杂的操作不正确的是( )
A.MgCl2溶液中混有少量FeCl3:
加入足量镁充分反应后过滤
B.FeCl2溶液中混有少量FeCl3:
加入过量铁粉充分反应后过滤
C.CuCl2溶液中混有少量FeCl3:
加入CaCO3充分反应后过滤
D.CuCl2溶液中混有少量FeCl2:
先加入H2O2将Fe2+氧化成Fe3+,再加入CuO充分反应后过滤
C [C项,加入CaCO3,CaCO3溶解引入新杂质Ca2+。
[对点训练4] 实验室用含有杂质(FeO、Fe2O3)的废CuO制备胆矾晶体,经历下列过程,其中分析错误的是( )
已知:
Fe3+在pH=5时已完全沉淀。
A.步骤②中发生的主要反应为H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O
B.步骤③利用CuCO3替代CuO也可调节溶液的pH
C.步骤②中可用氯水、HNO3等强氧化剂代替H2O2
D.步骤⑤的操作为:
向漏斗中加少量蒸馏水至浸没晶体,待水自然流下后,重复操作2~3次
C [A项,步骤②中,H2O2具有氧化性,Fe2+具有还原性,二者会发生氧化还原反应H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O,正确;
B项,CuCO3与硫酸发生反应生成CuSO4、CO2和水,产生的CO2从溶液中逸出,CuO与硫酸发生反应生成CuSO4和水,这两者最终都使溶液的pH增大,而溶液的成分不变,因此利用CuCO3替代CuO可调节溶液的pH,不影响实验结果,正确;
C项,氯水、HNO3也可以氧化Fe2+生成Fe3+,但是会混入Cl-和NO
,错误;
D项,洗涤时,向漏斗中加少量蒸馏水至浸没晶体,待水自然流下后,重复操作2~3次,正确。
[对点训练5] (2016·
福州市质检)如图是一种综合处理SO2废气的工艺流程。
下列说法正确的是( )
A.向B溶液中滴加KSCN溶液,溶液可能变为血红色
B.溶液B转化为溶液C发生反应的离子方程式为4H++2Fe2++O2===2Fe3++2H2O
C.溶液酸性:
A>
B>
C
D.加氧化亚铁可以使溶液C转化为溶液A
A [溶液A转化为溶液B发生反应:
2Fe3++2H2O+SO2===2Fe2++SO
+4H+;
溶液B转化为溶液C发生反应:
4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O。
向溶液B中滴加KSCN溶液,未与SO2反应的Fe3+与SCN-反应,有血红色出现,A项正确;
溶液B转化为溶液C的离子方程式电荷不守恒,B项错误;
根据反应方程式可知,溶液酸性:
C>
A,C项错误;
溶液C转化为溶液A,可加入三价铁的氧化物,不能加入二价铁的氧化物,D项错误。
除去某溶液中含有的Fe2+杂质模板为:
一般先向溶液中加入氧化剂(如H2O2),使Fe2+被氧化为Fe3+,然后加入溶于酸的难溶物调节pH,使Fe3+转化为沉淀Fe(OH)3除去。
但要注意避免新杂质离子的引入。
[课堂小结·
反馈达标1+1] 全新理念 探究高考 明确考向
1.一组判断,展示高考易误点
(1)(2016·
浙江高考)纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等重金属离子,其本质是纳米铁粉对重金属离子较强的物理吸附。
( )
(2)(2016·
四川高考)常温下,将铁片浸入足量浓硫酸中,铁片不溶解,则说明常温下,铁与浓硫酸一定没有发生化学反应。
(3)(2015·
全国卷Ⅰ)将稀HNO3加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液,有气体生成,溶液呈血红色,说明稀HNO3将铁氧化为Fe3+。
(4)(2015·
全国卷Ⅰ)将铜粉加入1.0mol·
L-1Fe2(SO4)3溶液中,溶液变蓝、有黑色固体出现,说明金属铁比铜活泼。
(5)(2013·
全国卷Ⅱ)浓盐酸与铁屑反应:
2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑。
(6)(2012·
全国卷)FeCl3与氢碘酸反应生成棕色物质的离子方程式为2Fe3++2I-===2Fe2++I2。
(7)(2011·
全国卷)硫化亚铁溶于稀硝酸中:
FeS+2H+===Fe2++H2S↑。
(8)磁性氧化铁溶于稀HNO3:
(9)铁在高温下与H2O(g)发生置换反应生成Fe2O3。
(10)(2015·
广东高考)向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液,再滴加H2O2溶液,加入H2O2后溶液变成血红色,说明Fe2+既有氧化性又有还原性。
(11)保存FeSO4时可向溶液中加入Fe和稀盐酸。
[答案]
(1)×
(2)×
(3)×
(4)×
(5)×
(6)√ (7)×
(8)×
(9)×
(10)×
(11)×
2.一题串知,覆盖高考考什么
(2016·
全国甲卷改编)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-1的溶液。
在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是____________________。
[考查Fe2+、Fe3+的性质]
(2)甲组同学取2mLFeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。
FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_________。
[考查Fe2+、Fe3+的性质与检验方法]
(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,再向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_______________________________。
[考查Fe2+的还原性]
(4)丙组同学取10mL0.1mol·
L-1KI溶液,加入6mL0.1mol·
L-1FeCl3溶液混合。
分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验:
①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色;
②第二支试管中加入1滴K3
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- 高中化学一轮复习第3章 第3节 铁及其化合物 高中化学 一轮 复习 及其 化合物