高中化学知识点铁及其化合物.docx

高中化学知识点铁及其化合物.docx

《高中化学知识点铁及其化合物.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学知识点铁及其化合物.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高中化学知识点铁及其化合物

高中化学知识点：

铁及其化合物

　铁的存在和主要性质

1．铁的存在和位置

2．铁的化学性质

铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。

（1）与非金属单质的反应

①与O2的反应

常温：

铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3·xH2O。

点燃：

3Fe＋2O2

Fe3O4。

②与Cl2的反应：

2Fe＋3Cl2

2FeCl3。

③与S的反应：

Fe＋S

FeS。

（2）与水的反应

常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：

3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2。

（3）与酸的反应

①与非氧化性酸反应的离子方程式：

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。

②与氧化性酸

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。

Fe与足量稀HNO3反应的离子方程式为Fe＋4H＋＋NO

===Fe3＋＋NO↑＋2H2O。

（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＋。

　铁的重要化合物

1．铁的氧化物

氧化亚铁（FeO）

氧化铁（Fe2O3）

四氧化三铁（Fe3O4）

俗名

铁红

磁性氧化铁

色态

黑色粉末

红棕色粉末

黑色晶体

铁元素价态

＋2

＋3

＋2、＋3

说明：

①FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式：

FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O、

Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、

Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。

②FeO与硝酸反应的化学方程式：

3FeO＋10HNO3===3Fe（NO3）3＋NO↑＋5H2O。

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H＋反应

Fe（OH）2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O

Fe（OH）3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O

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

说明：

Fe（OH）2、Fe（OH）3的制备可利用相应亚铁盐、铁盐与碱液反应。

3．亚铁盐与铁盐

（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溶液时变成红色。

1．易误诊断（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）铁元素性质活泼，自然界中的铁几乎都是以化合态形式存在，只有在陨石中有游离态的铁元素（　　）

（2）过量的铁与氯气反应，不会生成FeCl2，因为铁还原三价铁必须在水溶液中进行（　　）

（3）铁能被磁铁吸引，则任何金属都能被磁铁吸引（　　）

（4）过量的铁粉与稀硝酸溶液反应的离子方程式为

Fe＋4H＋＋NO

===Fe3＋＋NO↑＋2H2O（　　）

（5）将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中，可以看到稳定的白色沉淀（　　）

（6）FeCl2溶液保存时加Fe粉的目的是防止Fe2＋被还原（　　）

（7）FeCl2溶液中加入KSCN溶液不变红，加入氯水后溶液变红色（　　）

（8）FeCl3溶液中加入KSCN溶液变红，再加入足量Fe，红色消失（　　）

【答案】　

（1）√　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×　（7）√　（8）√

2．下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是________。

（填序号）

①过量的Fe与Cl2加热时发生反应　②Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加KNO3　③Fe与过量的S加热时发生反应　④Fe（NO3）2溶液中加少量盐酸　⑤Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中

【答案】　①②④

3．将Fe3O4投入过量的盐酸中，所得溶液中含的金属阳离子有________，向该溶液中投入足量的Fe粉，发生反应的离子方程式为_______________________________。

【答案】　Fe2＋、Fe3＋　Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

Fe→Fe3O4的2个反应：

3Fe＋2O2

Fe3O4

3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2

铁的3种氧化物，2种氢氧化物，2种离子的颜色：

FeO与Fe3O4均为黑色，Fe2O3为红棕色；Fe（OH）2为白色，Fe（OH）3为红褐色；Fe2＋为浅绿色，Fe3＋为棕黄色。

铁的3种价态转化

2个特殊现象：

①Fe（OH）2→Fe（OH）3是白色→灰绿色→红褐色；②Fe3＋遇SCN－，溶液变红色。

“铁三角”转化关系及其应用

1.“铁三角”中的转化关系

2．主要应用

（1）除杂：

主要物质

杂质

除杂方法

Fe2＋

Fe3＋

加过量铁屑后过滤

FeCl3

FeCl2

加氯水或H2O2

Fe2＋

Cu2＋

加过量铁屑后过滤

Fe

Al

加过量强碱溶液后过滤

Fe2O3

Al2O3、SiO2

加过量强碱溶液后过滤

（2）判断离子共存：

Fe2＋

NO

（H＋）、ClO－、MnO

（H＋）。

Fe3＋

S2－、I－、SO

。

Fe2＋、Fe3＋

HCO

、CO

等水解相互促进的离子

（3）盐溶液的配制与保存：

（1）Fe2＋具有较强的还原性，Fe3＋水解能力强，实际上pH>4时，Fe3＋几乎完全生成Fe（OH）3沉淀。

（2）欲除去某溶液中含有的Fe2＋杂质时，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Fe（OH）3沉淀除去。

　（2013·北京高考，节选）用含有Al2O3、SiO2和少量FeO·xFe2O3的铝灰制备Al2（SO4）3·18H2O，工艺流程如下（部分操作和条件略）：

Ⅰ.向铝灰中加入过量稀H2SO4，过滤；

Ⅱ.向滤液中加入过量KMnO4溶液，调节溶液的pH约为3；

Ⅲ.加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色；

Ⅳ.加入MnSO4至紫红色消失，过滤；

Ⅴ.浓缩、结晶、分离，得到产品。

（1）H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是____________________________________。

（2）将MnO

氧化Fe2＋的离子方程式补充完整：

MnO

＋

Fe2＋＋

______===

Mn2＋＋

Fe3＋＋

________

（3）已知：

生成氢氧化物沉淀的pH

Al（OH）3

Fe（OH）2

Fe（OH）3

开始沉淀时

3.4

6.3

1.5

完全沉淀时

4.7

8.3

2.8

注：

金属离子的起始浓度为0.1mol·L－1

根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的：

____________________________________。

【解析】　

（1）本小题考查常见的离子反应。

（2）利用得失电子守恒，1个MnO

反应转移5个电子，可知Fe2＋、Fe3＋的化学计量数为5，再结合电荷守恒，可知缺项为H＋和H2O，最后利用原子守恒配平。

（3）由数据可知，Fe3＋沉淀完全时，pH＝2.8，由题干“调节溶液的pH约为3”可知，此时得到的沉淀为Fe（OH）3，而Fe2＋、Al3＋共存于滤液中。

因此，可知步骤Ⅱ是用KMnO4将Fe2＋氧化为Fe3＋，使Fe3＋全部转化为Fe（OH）3沉淀，从而除去铁元素。

【答案】　

（1）Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O　

（2）5　8H＋　5　4H2O　（3）pH约为3时，Fe2＋和Al3＋不能形成沉淀，将Fe2＋氧化为Fe3＋，可使铁完全沉淀

考向1　铁及其化合物的主要性质

1．（2012·高考组合题）下列叙述正确的是（　　）

A．（山东高考）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．（天津高考）Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3

C．（广东高考）Fe3＋有氧化性可以解释FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜

D．（江苏高考）Fe2O3

FeCl3（aq）

无水FeCl3在给定的条件下能实现转化

【解析】　A项，Fe与稀HNO3反应不是置换反应；B项，反应只生成FeCl3；D项，FeCl3（aq）

无水FeCl3，不能转化。

【答案】　C

考向2　Fe3＋、Fe2＋、Cu、Fe的共存问题分析

2．FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是（　　）

A．加入KSCN溶液一定不变红色

B．溶液中一定含Fe2＋

C．溶液中一定含Cu2＋

D．剩余固体中一定含铜

【解析】　氧化性Fe3＋>Cu2＋，加入Fe先还原Fe3＋，然后再还原Cu2＋。

【答案】　C

考向3　铁及其化合物的有关计算

3．将1.12g铁粉加入25mL2mol·L－1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是（　　）

A．铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本保持不变

B．往溶液中滴入无色KSCN溶液，溶液变红色

C．Fe2＋和Fe3＋物质的量之比为5∶1

D．氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶5

【解析】　n（Fe）＝0.02mol，n（Fe3＋）＝2mol/L×0.025L＝0.05mol；根据Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋可知Fe3＋剩余0.01mol，生成Fe2＋为0.06mol。

【答案】　B

Fe2＋、Fe3＋的检验方法

鉴别方法

Fe2＋

Fe3＋

直接观色

浅绿色

棕黄色

利用显色反应

与KSCN溶液

无现象

显红色

利用Fe3＋的氧化性

与铜片

无现象

Cu溶解，溶液变为蓝绿色

与KI淀粉溶液

无现象

溶液变蓝

利用Fe2＋的还原性

与溴水

溴水褪色

无现象

与酸性KMnO4溶液

紫色褪去

无现象

利用加碱生成沉淀反应

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓白色→灰绿色→红褐色

Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓红褐色沉淀

　（2012·山东高考节选）工业上由黄铜矿（主要成分CuFeS2）冶炼铜的主要流程如下：

（1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的________吸收。

a．浓H2SO4　　　　　b．稀HNO3

c．NaOH溶液d．氨水

（2）用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在________（填离子符号），检验溶液中还存在Fe2＋的方法是________（注明试剂、现象）。

【解析】　

（1）冰铜（mCu2S·nFeS）加入石英砂并通入空气焙烧生成泡铜（Cu2O、Cu）、熔渣和SO2气体（A）。

SO2是一种酸性氧化物，可用NaOH溶液或氨水吸收。

（2）溶液中滴加KSCN溶液呈红色，说明含有Fe3＋。

可利用Fe2＋的还原性来检验溶液中其是否存在，加入酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液褪色，说明还存在Fe2＋。

【答案】　

（1）cd　

（2）Fe3＋　取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4褪色

（1）检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液；当溶液的浓度较稀时，利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2＋和Fe3＋的存在。

（2）检验Fe2＋和Fe3＋混合溶液时，要分两次分别检验Fe2＋和Fe3＋，检验Fe2＋时要选择酸性高锰酸钾溶液，检验Fe3＋时最好选择KSCN溶液。

考向1　铁与其他金属离子的检验

4．（2014·成都模拟）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】　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，说明含Fe2＋不含Fe3＋，可能含Mg2＋。

【答案】　D

考向2　铁离子、亚铁离子的检验顺序

5．要证明某溶液中不含Fe3＋，而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作的最佳顺序为（　　）

①加入足量氯水　②加入足量KMnO4（H＋）溶液　③加入少量KSCN溶液

A．①③　　　　　　　　B．③②

C．③①D．①②③

【解析】　先用KSCN溶液排除Fe3＋，再加氧化剂，过量KMnO4（H＋）为紫红色，现象不明显。

【答案】　C

Fe2＋和Fe3＋的转化

高考母题

（2013·江苏高考节选）已知

金属离子

开始沉淀的pH

沉淀完全的pH

Fe3＋

1.1

3.2

Al3＋

3.0

5.0

Fe2＋

5.8

8.8

从硫铁矿烧渣（成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2）出发，补充完整由烧渣制备FeSO4溶液的步骤：

向一定量烧渣中加入足量的稀H2SO4充分反应，___________________________________________________，得到FeSO4溶液。

【答案】　“过滤，向反应液中加入足量的铁粉，充分搅拌后，滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5，过滤”或“过滤，向滤液中滴加过量的NaOH溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉，充分搅拌后，过滤”

教材溯源

Fe3＋和Fe2＋的转化

（人教必修1P61）

　在盛有2mLFeCl3溶液的试管中，加入少量铁粉，振荡试管。

充分反应后，滴入几滴KSCN溶液（如左图），观察并记录实验现象。

把上层清液倒入另一试管，再加入几滴氯水（如右图），又发生了什么变化？

Fe3＋被还原（左），

Fe2＋被氧化（右）

命题展望

Fe2＋、Fe3＋的相互转化是高考的重要考点，高考命题专家以教材实验Fe2＋、Fe3＋转化为题源进行多角度设计，高考还可能从以下进行命题：

1．如何除去FeCl3中的Fe2＋？

【提示】　加入氯水或H2O2溶液。

2．如何除去FeCl2溶液中的Fe3＋？

【提示】　加入铁屑。

3．通过什么反应说明氧化性Cl2>Fe3＋？

【提示】　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

4．写出FeO与稀HNO3反应的离子方程式

【提示】　3FeO＋10H＋＋NO

===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O

5．如何除去MgCl2溶液中的少量Fe3＋？

【提示】　加入过量的Mg、MgO、Mg（OH）2、MgCO3中之一，充分反应，然后过滤。

6．Fe2＋与NO

能否大量共存？

若向其中再加入少量盐酸，情况又会如何？

【提示】　Fe2＋与NO

能大量共存，但在酸性条件下，NO

能将Fe2＋氧化成Fe3＋而不能大量共存。