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铁及其化合物
铁及其化合物
一、金属铁
1、铁在自然界中主要以________存在,在元素周期表中的位置_____________
2、化学性质:
(1)与O2、Cl2、SBr2I2的反应
(2)与酸的反应:
非氧化性酸________________________(与盐酸/稀硫酸反应), 氧化性酸:
常温下,铁遇浓硫酸、浓硝酸会 ______,加热条件下可发生氧化还原反应。
Fe + HNO3(过量)==____________________Fe(过量)+ HNO3== ____________________
Fe + HNO3(浓)
(3)与盐溶液的反应(与FeCl3溶液)
(4)与水反应(铁在加热至红热时能与水蒸气发生反应)________________
(5)常温下,铁与水不起反应,但在水和空气里O2、CO2等共同作用下,铁易被腐蚀。
二、铁的化合物
1、完成表格对比铁的氧化物
化学式
FeO
Fe3O4
Fe2O3
俗名
色态
与酸
反应
(离子方程式)
HCl
HNO3(稀)
HI
与还原剂反应(如CO、Al、H2)
2、完成表格对比铁的氢氧化物
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
名称
颜色
与酸反应(离子方程式)
HCl
HNO3(稀)
HI
稳定性
制备的离子方程式
3、二价铁与三价铁
1.Fe3+的性质(FeCl3等)
(1)水解a.常温下,________________________________
沸水中________________________________
b.遇HCO3-、CO32-、AlO2-、ClO-等离子时,水解完全。
如Fe3++3HCO3-==_______________
c.将FeCl3溶液蒸干并灼烧,得Fe2O3。
(2)较强的氧化性(高价态,氧化性)
a.Fe3+的氧化性在金属阳离子中是比较强的,其氧化性:
H+ b.Fe3+表现氧化性的反应有: FeCl3+H2S==_______________FeCl3+2KI==_______________ FeCl3+SO2+H2O==_______________FeCl3+Cu==_______________ (3)络合反应 2.Fe2+(FeCl2、FeSO4·7H2O等) (1)具有盐通性: FeSO4+KOH=_______________ (2)发生水解溶液显酸性: _______________ (3)具有还原性: FeSO4+O2+H2SO4=_______________ 2FeCl2+Cl2==2FeCl3(溶液由浅绿色变为棕黄色) FeBr2+Cl2(过量)==_______________ FeCl2可使酸性KMnO4溶液褪色 (4)氧化性: Zn+Fe2+==Fe+Zn2+ 三、离子检验及溶液配制 1、离子检验 Fe2+的检验方法________________________Fe3+的检验方法___________________ 2、溶液配制 FeCl3溶液的配制: 将FeCl3固体溶解于,再加入适量的蒸馏水稀释至所需浓度。 FeCl2溶液的配制: 将FeCl2固体溶解于,再加,最后再加入少量(防止被氧化) 1、某FeSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4的混合溶液100mL,已知溶液中阳离子的浓度相同(虑水解),且SO42﹣的物质的量浓度为6mol/L,则此溶液最多可溶解铁粉的质量是( ) A.11.2gB.16.8gC.19.6gD.22.4g (1)下列各图示中,能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是。 2、用下列两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。 方法一: 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____________________. (4)写出反应的化学方程式__________________________________ 方法二: 在如图装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备。 (1)在试管Ⅰ里加入的试剂是____________________。 (2)在试管Ⅱ里加入的试剂是_______________________。 (3)为了制得白色的Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是_______ (4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是________ 3、选用提供的试剂设计实验,验证炉渣(主要成分是Fe2O3)中含有FeO。 提供的试剂: 稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水所选用的试剂为。 证明炉渣中含有FeO的实验现象为 11.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。 (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。 1.所含铁元素既有氧化性又有还原性的是,只有还原性的是。 a.Fe b.Fe3O4 c.FeCl2 d.FeCl3 e.Fe2O3 2.下列离子方程式正确的是( ) A.铁与盐酸反应: 2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑ B.氯化亚铁溶液中通入氯气: Fe2++Cl2===Fe3++2Cl- C.氯化铁与过量氨水反应: Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓ D.氯化铁溶液中加入铁粉: 2Fe3++Fe===3Fe2+ 3.等质量的下列物质与足量稀硝酸反应能放出NO,且放出NO量最少的是( ) A.FeOB.Fe2O3C.FeSO4D.Fe3O4 4.某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。 下列从分类角度分析正确的是( ) A.实验①、③反应制得的物质均为纯净物B.实验②、③均未发生氧化还原反应 C.实验①、③均为放热反应D.实验①、②所涉及的物质均为电解质 5.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.在FeCl3溶液中加入KHCO3溶液,会有CO2产生,但无Fe(OH)3沉淀生成 6 (1)为了检验某FeCl2溶液是否变质,可向溶液中加入。 (2)要除去FeCl3溶液中的少量FeCl2,可。 (3)要除去FeCl2溶液中的少量FeCl3,可。 7.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 1、下列有关铁元素的叙述中正确的是( ) A.铁是较活泼的金属,它与卤素(X2)反应的生成物均为FeX3 B.氢氧化铁可以由相应的物质通过化合反应而制得 C.氢氧化铁与氢碘酸反应: Fe(OH)3+3HI===FeI3+3H2O D.铁元素位于周期表中第4周期第ⅦA族 2、将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸,滴加KSCN溶液没有颜色变化,再加入氯水即呈红色的是( )A.FeSB.Fe2O3C.FeCl3D.Fe3O4 3、下列除去括号内杂质的方法正确的是( ) A.N2(O2): 通过灼热的CuO粉末,收集气体 B.CO2(HCl): 通过饱和Na2CO3溶液,收集气体 C.FeCl2(FeCl3): 加入足量铁屑,充分反应后过滤 D.KCl(MgCl2): 加入适量NaOH溶液,过滤 4、欲 证明某溶液中不含Fe3+可能含有Fe2+,进行如下实验操作时最佳顺序为 ①加入少量氯水 ②加入少量KMnO4溶液 ③加入少量KSCN溶液 A.①③ B.③②C.③① D.①②③ 5、在FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁屑,反应结束后滤出固体物质,滤液中的阳离子可能是①只有Fe2+②Fe2+和Fe3+③Fe2+和Cu2+ ④Cu2+和Fe3+ A.①③ B.②④ C.①④ D.②③ 6、下列检验试剂选用正确的是( ) A.用氯水、KSCN溶液检验FeCl3中是否有FeCl2溶液 B.用酸性KM nO4溶液检验FeCl3中是否有FeCl2 C.用NaOH溶液检验MgCl2中是否有FeCl2 D.用硝酸检验某黄色固体是纯铜还是黄铜 7、某CuSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4的混合溶液100mL,已知溶液中阳离子的浓度相同(不考虑水解),且SO 的物质的量浓度为6mol·L-1,则此溶液最多溶解铁粉的质量为( )A.5.6g B.11.2gC.22.4g D.33.6g 8、有一澄清透明溶液,只可能含有大量H+、Fe3+、Fe2+、Al3+、AlO 、CO 、NO 七种离子中的几种,向溶液中逐滴加入一定量1mol/L的NaOH溶液的过程中,开始没有沉淀,而后有沉淀,沉淀达最大量后继续滴加NaOH溶液沉淀部分消失,下列判断正确的是( ) A.一定不含Fe3+和Fe2+ B.一定含有Al3+,Fe3+、Fe2+至少含有一种或两种皆有 C.溶液可能含有NO D.一定含有Fe3+,但一定不含Fe2+ 9、在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.1mol的混合溶液中加入0.1mol铁粉,充分搅拌后铁完全反应,溶液中不存在Fe3+,同时析出0.1molAg。 则下列结论中不正确的是( ) A.反应后溶液中Cu2+与Fe2+的物质的量之比为1∶2 B.氧化性: Ag+>Fe3+>Cu2+>Zn2+ C.含Fe3+的溶液可腐蚀铜板D.1molFe可还原2molFe3+ 10、在浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀盐酸时,溶液颜色变化应是( ) A.颜色变浅B.逐渐变深绿C.没有改变D.变棕黄色 11、把SO2通入Fe(NO3)3溶液中,溶液由棕黄色变为浅绿色,但立即又变为棕黄色,此时若滴入BaCl2溶液,则会产生白色沉淀。 在上述一系列变化过程中,最终被还原的是( ) A.SO2B.Fe2+C.Fe3+D.NO 12、向某晶体的溶液中加入含Fe2+的溶液无明显变化,当滴加几滴溴水后,混合液出现血红色,由此得出下列的结论错误的是( ) A.Fe3+的氧化性比溴的氧化性强B.该晶体中一定含有SCN- C.Fe2+与SCN-不能形成血红色化合物D.Fe2+被溴氧化成Fe3+ 13、ag铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液完全反应后,得到ag铜,则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为( )A.1∶7 B.7∶1C.7∶8D.8∶7 14、在火星上工作的美国“勇气号”“机遇号”探测车的一个重要任务就是收集有关Fe2O3及硫酸盐的信息,以证明火星上存在或曾经存在过水,以下叙述正确的是( ) A.铝热剂就是单指Fe2O3粉和铝粉的混合物 B.检验从火星上带回来的红色物质是否是Fe2O3的操作步骤为: 样品→粉碎→加水溶解→过滤→向滤液中滴加KSCN溶液 C.分别还原amolFe2O3所需H2、Al、CO的物质的量之比为3∶2∶3 D.明矾属硫酸盐,含结晶水,是混合物 15、向一定量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100mL1mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出224mL(标准状况)的气体,在所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现。 若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,能得到铁的质量是( ) A.11.2gB.5.6gC.2.8gD.无法计算 1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×” (1)3mol单质Fe完全转变为Fe3O4,失去8nA个电子( ) (2)将FeCl3固体溶于适量蒸馏水来配制FeCl3溶液( ) (3)在溶液中加KSCN,溶液显红色,说明原溶液中有Fe3+,无Fe2+( ) (4) 观察Fe(OH)2的生成( ) (5)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( ) 2.下列说法正确的是( ) A.铁的冶炼不涉及化学反应 B.将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后,滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红,可以检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质 C.氧化铁能与酸反应,所以可用于制作红色颜料 D.水溶液中Fe2+、H+、SO 、ClO-不能大量共存 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( ) A.NaOHB.KMnO4C.KSCND.苯酚 4.下列有关Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是( ) A.该溶液中,K+、Fe2+、C6H5OH、Br-可以大量共存 B.和KI溶液反应的离子方程式: Fe3++2I-===Fe2++I2 C.和Ba(OH)2反应的离子方程式: Fe3++SO +Ba2++3OH-===Fe(OH)3↓+BaSO4↓ D.1L0.1mol·L-1该溶液和足量的Zn充分反应,生成11.2gFe 5.工业上,向500~600℃的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁;向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。 现用如图所示的装置模拟上述过程进行实验。 回答下列问题: (1)制取无水氯化铁的实验中,A中反应的化学方程式为, 装置B中加入的试剂是。 (2)制取无水氯化亚铁的实验中,装置A用来制取。 尾气的成分是。 若仍用D装置进行尾气处理,存在的问题是、。 (3)若操作不当,制得的FeCl2会含有少量FeCl3,检验FeCl3常用的试剂是。 欲制得纯净的FeCl2,在实验操作中应先,再。 定时检测(35分钟) 1.铁是人类应用较早,当前应用量最大的金属元素,下列有关铁及其化合物的有关说法中正确的是( ) A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2 C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉,然后过滤 D.Fe3+与KSCN产生血红色沉淀 2.一定条件下,下列物质可通过化合反应制得的共有( ) ①小苏打 ②硫酸铝 ③氯化亚铁 ④磁性氧化铁 ⑤氢氧化铜 ⑥氢氧化铁 A.3种B.4种C.5种D.6种 3.在含有下列离子组的溶液中,加入Fe(NO3)2固体后,仍然能够大量共存的离子组是( ) A.K+、SO 、NH 、CO B.K+、Ba2+、OH-、Cl- C.Na+、H+、Cl-、SO D.Na+、Mg2+、Cl-、NO 4.下列关于铁的叙述正确的是( ) ①铁能被磁铁吸引,但纯铁易被腐蚀 ②在人体内的血红蛋白中含有铁元素 ③铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族 ④铁能在氧气中剧烈燃烧,但不能在水蒸气中燃烧 ⑤铁与强氧化剂硝酸反应的产物仅是Fe(NO3)3 ⑥不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3 A.①③B.②④C.②⑤D.④⑥ 5.如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。 下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是( ) A.Fe+4H++NO ===Fe3++NO↑+2H2OB.Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O C.Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O D.3Fe(OH)2+10H++NO ===3Fe3++NO↑+8H2O 6.把铁片分别放入下列物质的溶液中,充分反应后,溶液质量比反应前减轻的是( ) A.CuSO4B.Fe2(SO4)3C.HClD.FeSO4 7.下列说法正确的是( ) A.Fe在一定条件下与水反应生成H2和Fe(OH)3 B.Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液,溶液显血红色 C.FeCl2溶液蒸干灼烧后得到FeCl2固体 D.将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中可制备Fe(OH)3胶体 8.已知下述三个实验均能发生化学反应。 ① ② ③ 将铁钉放入硫酸铜溶液中 向硫酸亚铁溶液中滴入几滴浓硝酸 将铁钉放入氯化铁溶液中 下列判断正确的是( ) A.实验①和③中的铁钉只作还原剂 B.上述实验证明氧化性: Fe3+>Fe2+>Cu2+ C.实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性 D.实验③中反应的离子方程式为Fe+Fe3+===2Fe2+ 9.下列关于Fe3+、Fe2+性质实验的说法错误的是() A.用如图装置可以制备沉淀Fe(OH)2 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.向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,此现象不能确定溶液含有Fe2+ D.向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化 10.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。 11.[2015·天津理综·10 (1) (2)]FeCl3具有净水作用,但腐蚀设备,而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂,处理污水比FeCl3高效,且腐蚀性小。 请回答下列问题: (1)FeCl3净水的原理是_______________________________________________________。 FeCl3溶液腐蚀钢铁设备,除H+作用外,另一主要原因是(用离子方程式表示)________________________________________________________________________。 (2)为节约成本,工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3。 ①若酸性FeCl2废液中c(Fe2+)=2.0×10-2mol·L-1,c(Fe3+)=1.0×10-3mol·L-1,c(Cl-)=5.3×10-2mol·L-1,则该溶液的pH约为________。 ②完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式: ClO + Fe2++ ________=== Cl-+ Fe3++ ________ 12.Fe3O4是重要的化学试剂,铁粉在氧气中燃烧是制取它最为常见和快捷的方法。 图1是制取四氧化三铁的系列装置,A装置用于制取二氧化碳气体,并要求气流稳定,流速可控。 请回答下列问题: (1)图2中仪器a的名称是。 (2)根据题目要求,在图2中最好选择(填序号)作为A装置。 (3)对图2中装置①进行气密性检查的方法是。 (4)在B装置中发生的主要反应的化学方程式是。 (5)当产生的气体与事先预热的铁粉接触时,在硬质玻璃管中将观察到的明显现象是。 (6)反应一段时间后,若将硬质玻璃管中的固体粉末用盐酸溶解,取少许溶液于试管中,加入淀粉碘化钾溶液,没有蓝色出现,推测固体粉末中除Fe3O4外,一定有。 (7)若铁粉被完全消耗,某同学为确定生成物中有+2价铁,取少量生成物于试管中,加入适量的稀硫酸溶解。 ①写出溶解过程发生反应的离子方程式。 ②写出确定+2价铁所用试剂名称、操作步骤、实验现象和结论 。 13.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。 若溶液变血红色,推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为(选填序号,下同);若溶液未变血红色,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。 BACCACBDDABCC1.答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)×2.答案 D3.答案 B 4.解析 A项,C6H5OH与Fe3+发生络合反应,二者不能大量共存,错误;B项,未配平,应为2Fe3++2I-===2Fe2++I2,错误;C项,离子方程式不符合离子配比要求,应为2Fe3++3SO +6OH-+3Ba2+===2Fe(OH)3↓+3BaSO4↓,错误;D项,Fe2(SO4)3溶液与足量Zn发生反应2Fe3++3Zn===2Fe+3Zn2+,n(Fe3+)=1L×0.1mol·L-1×2=0.2mol,则生成n(Fe)=n(Fe3+)=0.2mol,故m(Fe)=0.2mol×56g·mol-1=11.2g,正确。 答案 D 5.解析 (1)根据装置示意图,制取无水氯化铁的实验中,装置A为制取氯气的实验装置,发生反应为二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水;装置B的作用是除去混杂在氯气中的水蒸气,故B中加入的试剂为浓硫酸。 (2)根据题给信息,在制取无水氯化亚铁实验中,装置A是用于制取HCl气体;经浓H2SO4干燥后,在硬质玻璃管中发生反应Fe+2HCl===FeCl2+H2↑,则尾气的成分是氯化氢和氢气;若仍用D装置进行尾气处理,则因氯化氢极易溶于水,故会产生倒吸,且氢气与NaOH溶液不反应,可燃性气体氢气也不能被吸收。 (3)检验氯化铁溶液常用的试剂是KSCN溶液;欲制得纯净的氯化亚铁,应防止装置中氧气的干扰,在实验过程中先点燃A处的酒精灯,利用产生的氯化氢气体排出装置中的空气,再点燃C处的酒精灯。 答案 (1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2
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