高考化学《铁及其化合物》二轮复习.docx
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高考化学《铁及其化合物》二轮复习
《铁及其化合物》二轮复习
一、知识网络:
1.写出合成四氧化三铁的反应:
______________________、________________________。
2.常温下,铁可在_________________中发生_____________而生成致密的氧化膜。
3.在空气中,Fe(OH)2溶液能够被氧气迅速地氧化成Fe(OH)3,现象是:
__________________
________________________,涉及的方程式为:
_____________________________________。
4.检验溶液中存在Fe3+的常用方法:
方法一:
__________________________________________________________________。
方法二:
__________________________________________________________________。
5.检验溶液中存在Fe2+的常用方法:
方法一:
__________________________________________________________________。
方法二:
__________________________________________________________________。
二、“铁三角”的转化,Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化:
三、Fe2+、Fe3+的水解:
1.配制FeCl3的盐溶液时加少量的____________________________;
2.配制FeSO4的盐溶液时加少量____________________________;
3.Fe2+、Fe3+与____________________________等发生双水解反应,在溶液中不能大量共存。
例1.(铁及其化合物的性质)
1.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是(D)
A.元素铁位于元素周期表的第四周期第ⅧB族
B.铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为+3价
C.工业上可用铁质容器储存浓硝酸和浓硫酸,原因是铁在常温下与两种酸不反应
D.可以通过化合反应制备FeCl2
例2.(Fe2+、Fe3+的检验)
2.1.下列有关物质检验方法不合理的是(B)
A.向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显血红色,该溶液中一定含有Fe2+
B.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2
C.检验绿矾晶体是否已氧化变质,可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液,再观察溶液是否变血红色
D.向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+
解:
酸性条件下高锰酸钾可氧化亚铁离子、氯离子,则不能检验是否含FeCl2
2.2.在FeCl3、CuCl2混合溶液中加入镁粉,产生的气体是____________。
试解释原因:
__________
_____________________________。
有同学提出加入CuO以除去Fe3+,理由是____________________________________________。
例3.(“铁三角”的转化)
3.下列是高中元素化学的数轴图:
回答下列问题:
(1)能与Fe2+发生氧化还原反应的物质有___________________________________________。
(2)能与Fe3+发生氧化还原反应的物质有___________________________________________。
例4.(铁及其化合物的相关计算)
4.在1L溶液中含有Fe(NO3)3和H2SO4两种溶质,其浓度分别为0.2mol/L和1.5mol/L,现向该溶
液中加入39.2g铁粉使其充分反应,下列有关说法正确的是(C)
A.反应后溶液中Fe3+物质的量为0.8mol
B.反应后产生13.44LH2(标准状况)
C.反应后溶液中Fe2+和Fe3+物质的量之和为0.9mol
D.由于氧化性Fe3+>H+,故反应中先没有气体产生,后产生气体
解:
Fe(NO3)3和H2SO4的物质的量分别为0.2mol、1.5mol,n(Fe)=
=0.7mol,氧化性为HNO3>Fe3+>H+,则
Fe+4H++NO
=Fe3++NO↑+2H2O
14111
0.62.40.60.60.6
Fe+2Fe3+=3Fe2+
123
0.10.20.3
单质铁完全反应,反应后的溶液中含Fe3+,(0.2+0.6-0.2)mol=0.6mol、0.3molFe2+,A错误,C正确;反应中没有H2生成,但有NO生成,反应时先有NO气体生成,后没有气体产生,B、D错误。
例5.(铁及其化合物的相关实验)
5.(2019全国Ⅰ卷)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。
为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下:
回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是_________________________________。
(2)步骤②需要加热的目的是_________________________________,
温度保持80~95℃,采用的合适加热方式是_________________________________。
铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为______________(填标号)。
A B C D
(3)步骤③中选用足量的H2O2,理由是_________________________________。
分批加入H2O2,同时为了____________________________, 溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤的具体实验操作有__________________________,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150℃时失掉1.5个结晶水,失重5.6%。
硫酸铁铵晶体的化学式为_____________________。
解:
(1)油污在热的碱性条件下易水解,故去除废铁屑表面的油污的方法是碱煮水洗。
(2)适当加热可加快反应速率。
加热温度为80~95℃,低于100℃,可用热水浴加热。
铁屑中含有少量硫化物,与H2SO4反应生成H2S气体,H2S易与NaOH溶液反应,为防倒吸,故选C装置。
(3)足量的H2O2可充分将Fe2+氧化为Fe3+,且不会引入新的杂质。
Fe3+易水解,故溶液应保持一定的pH,防止Fe3+水解。
(4)在过程④后溶液中存在大量的Fe3+、N
、S
,从溶液中提取晶体的操作有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等。
(5)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]晶体失去1.5个结晶水,失重5.6%,可知
×100%=5.6%,解得x=12,硫酸铁铵晶体的化学式为NH4Fe(SO4)2·12H2O。
【答案】
(1)碱煮水洗
(2)加快反应 热水浴 C
(3)将Fe2+全部氧化为Fe3+;不引入杂质防止Fe3+水解
(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O
变式训练:
1.下列有关物质性质的叙述错误的是(C)
A.向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液不显红色
B.将废铁屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2
C.Fe在浓盐酸中发生钝化
D.Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2
2.(2015山东)某化合物由两种单质直接反应生成,将其加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生。
下列化合物中符合上述条件的是(A)
A.AlCl3B.Na2OC.FeCl2D.SiO2
解:
A、AlCl3可由单质Al与Cl2反应制得,AlCl3与Ba(HCO3)2反应生成CO2和Al(OH)3沉淀,同时有气体和沉淀产生,正确;B、Na2O与Ba(HCO3)2反应生成BaCO3沉淀、Na2CO3和H2O,没有气体生成,错误;C、因为Cl2具有强氧化性,Cl2与Fe反应只能生成FeCl3,FeCl2不能由两种单质直接反应生成,错误;D、SiO2不与Ba(HCO3)2反应,错误。
3.检验用硫酸亚铁制得的硫酸铁中是否含有硫酸亚铁,可选用的试剂是(B)
A.NaOHB.KMnO4C.KSCND.溴水
解:
A.若加入NaOH,硫酸亚铁发生复分解反应产生的白色Fe(OH)2会被硫酸铁发生反应产生的红褐色的Fe(OH)3遮挡,不容易观察到,因此不能鉴定,错误。
B.KMnO4有氧化性,硫酸亚铁有还原性,会发生氧化还原反应,使KMnO4的紫色褪去,而硫酸铁不能与KMnO4发生反应,因此可以作为鉴定试剂,正确。
C.KSCN与硫酸铁会发生反应,使溶液变红色,而硫酸亚铁不能反应,因此无论硫酸亚铁是否存在,溶液都变红色,因此无法鉴定,错误。
D.苯酚与硫酸铁溶液发生显色反应,使溶液变为紫色,而与硫酸亚铁不能发生反应,无论硫酸亚铁是否存在,溶液都变紫色,所以不能作为鉴定试剂,错误。
4.下列关于Fe3+、Fe2+性质实验的说法错误的是(C)
A.用上图装置可以制备Fe(OH)2沉淀
B.配制FeCl3溶液时,先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度
C.FeCl3溶液中滴加KSCN溶液会生成红色沉淀
D.向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化
解:
反应开始时生成的氢气进入B中,可排出氧气,防止生成的氢氧化亚铁被氧化,一段时间后关闭止水夹C,A中硫酸亚铁进入B中可生成Fe(OH)2,A正确;FeCl3易水解,配制溶液时应防止溶液水解生成氢氧化铁沉淀,可先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度,B正确;FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,溶液变红色,无沉淀,C错误;Fe3+与铁反应可生成Fe2+,则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化,D正确。
5.(2016上海)下列各组混合物,使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是(D)
A.氧化镁中混有氧化铝B.氯化铝溶液中混有氯化铁
C.氧化铁中混有二氧化硅D.氯化亚铁溶液中混有氯化铜
6.下列说法不正确的是(D)
A.铁在氯气中燃烧生成棕褐色的烟,铜在氯气中燃烧生成黄色的烟
B.Fe3O4、Al(OH)3、Al2O3均可通过置换反应制取
C.H2SO4、Fe(OH)3、FeCl2均可通过化合反应制取
D.生铁比纯铁熔点低,生铁的含碳量比钢低
7.关于FeCl3进行的实验,下列预测正确的是(C)
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:
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错误;加入少量Fe粉时,不会有H2产生且Fe应先和Fe3+反应,再和Cu2+反应,B错误;Fe3+与HCO
发生相互促进的水解反应,有CO2和Fe(OH)3沉淀生成,D错误。
8.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(D)
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:
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+。
9.(2014上海)用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜,所得溶液中加入铁粉。
对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是(B)
A.若无固体剩余,则溶液中一定有Fe3+
B.若有固体存在,则溶液中一定有Fe2+
C.若溶液中有Cu2+,则一定没有固体析出
D.若溶液中有Fe2+,则一定有Cu析出
解:
本题考查铁及其化合物的性质。
FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上铜的反应为2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2,所得的溶液中存在FeCl2和CuCl2,还可能有过量的FeCl3溶液,加入铁粉充分反应后,A项若无固体剩余,说明原溶液中含有Fe3+,反应后不一定还含有;B项中不管固体是铁粉还是铜粉,溶液中一定含有Fe2+;C项中若溶液中有Cu2+,可以有部分铜固体析出;D项若溶液中有Fe2+,不一定有Cu析出。
10.amol铁粉与bmol稀硝酸充分反应,硝酸的还原产物只有NO,生成的盐有两种。
下列有关说法不正确的是(C)
A.反应结束后,硝酸和铁粉一定均没有剩余
B.a、b满足大小关系:
0.375b>a>0.25b
C.可向溶液中依次加入KSCN溶液、氯水来检验Fe2+的存在
D.可向溶液中加入KSCN溶液检验Fe3+的存在
11.某学生鉴定某可溶性甲盐的流程如图所示,下列说法正确的是(D)
A.如果甲中含有S2-,则乙是硫黄沉淀
B.如果乙是AgCl沉淀,那么甲是FeCl3
C.丙中肯定含有Fe3+,所以甲是FeBr2
D.甲中含有铁元素,可能显+2或者+3价
解:
甲与酸化的硝酸银溶液反应可得乙与丙,乙为淡黄色沉淀,丙与KSCN溶液反应呈红色,则丙中一定含有Fe3+,则甲中含有Fe2+或Fe3+。
如果甲中含有S2-,硫化亚铁不溶于水,S2-与Fe3+发生氧化还原反应而不能共存,故A错误;AgCl是白色沉淀,乙不可能是AgCl,故B错误;甲可能是溴化亚铁,也可能是溴化铁,故C错误、D正确。
12.某只含铁、氧两种元素的样品A,高温时与足量的CO充分反应,生成的气体被足量澄清石灰水吸收,测得沉淀的质量与原样品A质量相等。
如果A中只含两种物质,则A中一定含有(D)
A.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4D.Fe
解:
设含铁、氧两种元素的样品A化学式为FexOy,高温时与足量的CO充分反应,FexOy+yCO
xFe+yCO2,生成的气体被足量澄清石灰水吸收,CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O,测得沉淀的质量与原样品A质量相等设为mg,
FexOy+yCO
xFe+yCO2,CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O,
得到FexOy ~ yCaCO3
56x+16y 100y
mg mg
56x+16y=100y
x∶y=3∶2,化学式为Fe3O2,故A中一定含Fe。
13.在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中,Fe3+、Cu2+和Fe2+的物质的量之比为3∶2∶1,现加入适量铁粉,使溶液中三种离子的物质的量之比变为1∶2∶4,则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为(C)
A.2∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶4
解:
因氧化性:
Fe3+>Cu2+>Fe2+,加入适量的铁粉,使溶液中Fe3+、Cu2+和Fe2+物质的量之比变为1∶2∶4,说明Fe3+有剩余,则Cu2+、Fe2+没有参加反应,加入铁粉仅与Fe3+反应,设原溶液中含有Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量分别为3mol、2mol、1mol,反应后Fe3+、Cu2+和Fe2+物质的量之比变为1∶2∶4,则反应后Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量分别为1mol、2mol、4mol,故反应的Fe3+的物质的量为2mol,根据2Fe3++Fe=3Fe2+,参加反应的Fe的物质的量为1mol,参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为1mol∶3mol=1∶3。
14.在铁的氧化物和氧化铝组成的混合物中,加入2mol/L硫酸溶液65mL,恰好完全反应,所得溶液中Fe2+能被标准状况下112mL氯气氧化。
则原混合物中金属元素和氧元素的原子个数之比为
(D)
A.5∶7B.4∶3C.3∶4D.9∶13
解:
硫酸的物质的量n=2×0.065=0.13mol,所以n(H+)=0.26mol,氯气是
=0.005mol,共失电子是0.01mol,根据反应:
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,则溶液中n(Fe2+)=0.01mol,能得电子是0.01mol,设FeO为xmol,Fe2O3和Al2O3为ymol,则x+3y=0.13,x=0.01,所以y=0.04,所以金属原子个数是0.01+0.04×2=0.09,氧是0.01+0.04×3=0.13,即原混合物中金属元素和氧元素的原子个数之比为9∶13。
15.下列说法中不正确的是(B)
A.可用铁制槽车装运浓H2SO4、浓HNO3
B.溴单质氧化性较弱,与Fe反应生成FeBr2
C.铁、铝与水反应的反应类型相同
D.FeO、Fe3O4、Fe(OH)3均是黑色固体
16.以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如图所示:
下列说法不正确的是(A)
A.酸溶过程使用的酸也可以是硝酸,且过量
B.为了防止污染,焙烧过程中产生的SO2要回收利用
C.通氯气的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+
D.由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3需要在氯化氢的气流中加热
解:
若用过量硝酸酸溶,则会引入NO
,A项说法错误;SO2是一种污染气体,必须回收利用,B项说法正确;通入Cl2的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+,C项说法正确;为了防止Fe3+水解,由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3时需要在HCl的气流中加热,D项说法正确。
17.
(1)在氯化铁溶液中滴入1滴KSCN溶液,溶液变_________色,接着在变色的溶液中滴入2mL0.5mol/LAgNO3溶液,产生AgSCN白色沉淀,溶液逐渐恢复到原来颜色,这种颜色变化是因为________________________________________________(请从平衡移动的角度解释)。
(2)向沸水中逐滴加入5~6滴氯化铁饱和溶液,继续煮沸,溶液呈红褐色,这种颜色变化是因为________________________________________________(请从平衡移动的角度解释)。
18.某同学为了验证Fe3+是否能将H2SO3氧化成SO42-,用50mL0.1mol/LFeCl3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SO42-操作为_________________________________________,证明Fe3+能够把H2SO3氧化成SO42-。
(2)写出上述反应中的化学方程式:
____________________________________________。
解:
(1)取少量样品溶液于试管中,先滴入足量的稀盐酸,再滴入氯化钡溶液,如果有白色沉淀生成。
(2)2FeCl3+SO2+2H2O=2FeCl2+H2SO4+2HCl
19.某化学兴趣小组同学用如图装置,充分加热硫酸亚铁晶体(FeSO4·xH2O)至完全分解。
(1)装置A中需持续通入N2,其目的是________________________________。
(2)充分反应一段时间后,小组同学观察到实验现象为:
装置A中残留有红棕色固体,装置B中固体变蓝,C中溶液褪色,请写出FeSO4分解的化学方程式:
________________________________。
(3)装置D中干燥管的作用为____________________________。
(4)小组同学利用数字化实验仪器测定了不同温度时FeSO4·xH2O分解的质量变化情况,得到如图关系:
实验结束后,装置B质量增加12.6g,结合上图数据,确定FeSO4·xH2O中的x=________。
解:
(1)排出装置中的空气,并将晶体分解的气体产物全部从A中排出
(2)2FeSO4=Fe2O3+SO2↑+SO3↑
(3)防止氢氧化钠溶液倒吸
(4)7
20.将Fe3O4溶液足量稀盐酸中,然后滴加少量KSCN(SCN-中硫元素的化合价为-2价)溶液,溶液变红色。
再加入新制氯水,发现溶液红色加深,一段时间后,溶液又褪色。
回答下列问题:
(1)加入新制氯水后溶液红色加深的原因是(用离子方程式表示)。
(2)为了探究溶液褪色的原因,四位同学进行了下表的猜想,你认为丁同学的猜想会是什么?
编号
猜想
甲
溶液中的+3价Fe又被还原为+2价Fe
乙
溶液中的+3价Fe被氧化为更高的价态
丙
新制的氯水具有漂白性,将该溶液漂白
丁
为验证丁同学的猜想合理与否?
请同学们根据结论完成下表的实验设计方案。
可选用试剂:
浓硫酸、1.0mol/LHNO3、1.0mol/L盐酸、1.0mol/LNaOH、0.1mol/LFeCl3、
0.1mol/LCuSO4、20%KSCN溶液、蒸馏水。
实验操作
预期现象
结论
说明丁同学的猜想是合理的
解:
(1)加入新制氯水后,亚铁离子被氧化成三价铁离子,则溶液红色加深。
(2)溶液中的SCN-被过量的氯水氧化,则溶液会褪色,所以丁同学的猜想是:
溶液中的SCN-被过量的氯水氧化。
为验证丁同学的猜想合理与否:
或取少量褪色后的溶液,加KSCN溶液,如果变红色,说明溶液中的SCN-被过量的氯水氧化,即丁的猜想正确;或取少量褪色后的溶液,加FeCl3溶液,如果不变红色,说明溶液中没有KSCN,即溶液中的SCN-被过量的氯水氧化,即丁的猜想正确。
【答案】
(1)2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
(2)丁:
溶液中的SCN-被过量的氯水氧化
实验操作
预期现象
取少量褪色后的溶液,滴加20%KSCN溶液
(或取少量褪色后溶液,加入0.1mol/LFeCl3溶液)
溶液变红色(溶液不变红色)
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