1、高届高级高中化学一轮复习第三章金属及其化合物第3讲第3讲铁及其重要化合物【2020备考】最新考纲:1.掌握铁及其重要化合物的主要性质。2.掌握铁及其重要化合物的应用。3.了解常见金属及其重要化合物的制备方法。核心素养:1.宏观辨识与微观探析:认识铁及其化合物的性质,能以Fe2、Fe3的相互转化为例,理解变价金属元素的氧化还原反应实质。2.科学探究与创新意识:能发现和提出有探究价值的氢氧化亚铁的制备探究方案,进行实验探究。考点一铁的单质、氧化物及氢氧化物(频数:难度:)名师课堂导语 本考点主要考查铁的单质、氧化物及氢氧化物的性质,特别是氧化亚铁、氢氧化亚铁的还原性和氧化亚铁、氢氧化亚铁的氧化性,
2、另外还应关注氢氧化亚铁制备的实验探究。1.铁元素的存在形式2.铁的性质(1)物理性质颜色、状态导电、导热性、延展性特性地壳含量银白色固体良好被磁铁吸引占第四位(2)化学性质铁单质性质活泼,有较强的还原性,主要化合价为2价和3价。与非金属单质反应:Fe与S反应:FeSFeS。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:3Fe4H2O(g)Fe3O44H2。与酸的反应:a.与非氧化性酸反应的离子方程式:Fe2H=Fe2H2。b.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,但无H2产生。与某些盐溶液的反应:a.与CuSO4溶液反应的离子方程式:
3、FeCu2=Fe2Cu。b.与FeCl3溶液反应的离子方程式:Fe2Fe3=3Fe2。铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同,Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3,而Fe与盐酸反应生成FeCl2。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)生铁的冶炼原料:铁矿石、焦炭、空气、石灰石。设备:高炉。主要反应还原剂的生成:CO2CO2,CO2C2CO；铁的还原:Fe2O33CO2Fe3CO2；造渣反应:CaCO3CaOCO2,CaOSiO2CaSiO3。3.铁的常见化合物(1)铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧
4、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232、3与H反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O(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)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O33H2O制法可溶性亚铁盐与碱反应:Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与碱反应:Fe33OH=Fe(OH)3二者的关系空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色沉淀迅速
5、变成灰绿色,最后变成红褐色,化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与足量HNO3反应时,发生氧化还原反应,Fe2被HNO3氧化生成Fe3。Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与足量HI反应时,发生氧化还原反应,Fe3被I还原生成Fe2。速查速测1.(易混点排查)正确的打“”,错误的打“”(1)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸()(2)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()(3)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2()(4)根据Cl2、S与铁的反应可以判断氯元素和
6、硫元素的非金属性强弱()2.(根据教材基础知识改编)将下列物质的颜色和用途或性质用短线连接起来。Fe2O3a.红褐色A.具有较强的还原性Fe(OH)2 b.红棕色 B.易被氧化成灰绿色最终变成红褐色Fe(OH)3 c.白色 C.红色油漆、涂料Fe2 d.棕黄色 D.受热分解成红棕色粉末Fe3 e.浅绿色 E.具有较强的氧化性答案bC；cB；aD；eA；dE3.(实验探究题)(1)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)。注:(全国卷经典考题,北京卷考题)(2)如若符合要求,简述其制备过程及原理。(如若不符合,此问不做答)_答案(1)(2)铁与稀硫酸反应产生氢气,让氢气赶
7、尽装置内空气,当B中导管处氢气纯净,关闭止水夹a,FeSO4溶液被压入在氢气保护下的NaOH溶液中。A组基础知识巩固1.(2018湖南长郡中学月考)我国清代本草纲目拾遗中叙述了“铁线粉”:“粤中洋行有舶上铁丝,日久起销,用刀刮其销,所刮下之销末,名铁线粉”。这里的“铁线粉”是指()A.Fe B.FeCl3C.FeO D.Fe2O3【解析】铁在空气中容易发生吸氧腐蚀,根据题意“舶上铁丝,日久起销”,说明销是铁锈,铁锈的主要成分为Fe2O3,D项正确。答案D2.某同学欲探究铁及其化合物的性质,下列实验方案可行的是()A.将铁粉加入热的浓硫酸中:探究铁的活泼性B.将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液
8、中:制备Fe(OH)3胶体C.在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液:制备FeSO46H2O晶体D.将铜粉加入FeCl3溶液中:验证Fe3的氧化性强于Cu2【解析】由于浓硫酸具有强氧化性,铁与其反应生成Fe2(SO4)3和SO2,无法说明铁的活泼性,故A方案不可行；将NaOH加入FeCl3溶液中,得到Fe(OH)3沉淀,无法得到Fe(OH)3胶体,B项方案不可行；在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液,一方面氧气可将FeSO4氧化,另一方面会得到不含结晶水的化合物,故C项方案不可行；将铜粉加入FeCl3溶液中,发生反应:Cu2Fe3=Cu22Fe2,该反应说明Fe3的氧化性强于Cu2,故D项方案可行。答案
9、D3.一定质量的某铁的氧化物FexOy,与足量的4 molL1硝酸溶液充分反应,消耗硝酸溶液700 mL,生成2.24 L NO(标准状况)。则该铁的氧化物的化学式为()A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.Fe4O5【解析】铁的氧化物FexOy与足量的4 molL1硝酸溶液充分反应,生成Fe(NO3)3,硝酸被还原生成NO,n(NO)0.1 mol,根据氮原子守恒可得,3nFe(NO3)3n(NO)n(HNO3),3nFe(NO3)30.1 mol0.7 L4 molL1,nFe(NO3)30.9 mol,令氧化物FexOy中Fe元素的平均化合价为a,根据得失电子守恒可得,0.9
10、mol(3a)0.1 mol(52),解得a,由化合物中正负化合价代数和为0可得x2y,xy34,故该氧化物的化学式为Fe3O4。答案C【方法技巧】确定铁的氧化物组成的基本方法设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为mn,则氧化物中n(Fe)n(O)ab,若ab11,则铁的氧化物为FeO；若ab23,则铁的氧化物为Fe2O3；若ab34,则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为11的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为11,Fe3O4为任意值)。B组考试能力过关4.(2016浙江高考27)磁性材料A是由两种元素组成的化合物,某研
11、究小组按如图流程探究其组成:请回答:(1)A的组成元素为_(用元素符号表示),化学式为_。(2)溶液C可溶解铜片,列举该反应的一个实际应用_。(3)已知化合物A能与稀硫酸反应,生成一种淡黄色不溶物和一种气体(标况下的密度为1.518 gL1),该气体分子的电子式为_。写出该反应的离子方程式_。(4)写出FG反应的化学方程式_。设计实验方案探究溶液G中的主要微粒(不考虑H2O、H、K、I)_。【解析】(1)根据题中的探究过程,红棕色固体B为氧化铁,与盐酸反应后生成黄色溶液C为氯化铁,氯化铁遇硫氰化钾显红色,溶液D为硫氰化铁。无色气体溶于水后显酸性,与碘反应后生成无色溶液,酸性变强,说明原酸为弱酸
12、,且具有还原性,为亚硫酸,则无色气体为二氧化硫。则原化合物中含有铁和硫元素。由2FeFe2O3,得n(Fe)20.03 mol,m(Fe)1.680 g；所以A中硫元素的质量为m(S)2.960 g1.680 g1.280 g,故n(S)0.04 mol；n(Fe)n(S)0.03 mol0.04 mol34,可知A的化学式为Fe3S4。(2)因溶液C为氯化铁溶液,工业上常用于制印刷电路板；(3)根据题意Fe3S4与稀硫酸反应,生成的淡黄色不溶物为S,气体的摩尔质量为1.518 gL122.4 Lmol134 gmol1,故应为H2S,硫元素化合价升高,故产物还有Fe2,该气体的电子式为,反应
13、的离子方程式为Fe3S46H=3Fe23H2SS。(4)H2SO3与I2反应生成H2SO4和HI,反应的化学方程式为H2SO3I2H2O=H2SO42HI；检验G中主要微粒,目的在于检验SO和H2SO3的存在。方法是:取溶液G少许,加入过量BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则有SO；过滤后取滤液,滴加H2O2溶液,若再产生白色沉淀,则有H2SO3。答案(1)S、Fe Fe3S4 (2)制印刷电路板(3) Fe3S46H=3Fe23H2SS(4)H2SO3I2H2O=H2SO42HI取溶液G少许,加入过量BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则有SO；过滤后取滤液,滴加H2O2溶液,若再产生白色沉淀,则
14、有H2SO3考点二铁盐和亚铁盐(频数:难度:)名师课堂导语 本考点主要考查铁盐和亚铁盐的性质、Fe2、Fe3的鉴别,以及铁盐和亚铁盐实验探究,特别是含铁化合物的工艺流程题更是近几年的考查热点,应多加关注。1.亚铁盐和铁盐(1)亚铁盐含有Fe2的溶液,呈浅绿色,既有氧化性,又有还原性。氧化性:Fe2与Zn反应的离子方程式:ZnFe2=FeZn2。还原性:Fe2与Cl2反应的离子方程式:2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(2)铁盐氧化性:含Fe3的溶液,呈黄色,Fe3具有较强的氧化性,Fe3与Cu、I反应的离子方程式为:2Fe3Cu=Cu22Fe2,2Fe32I=2Fe2I2。特性:含有Fe3的盐溶
15、液遇到KSCN时变成血红色。FeCl3易水解:将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为 FeCl33H2OFe(OH)3(胶体)3HCl。(3)Fe2、Fe3的相互转化写出上述转化反应的离子方程式,这些离子反应,在考试中经常涉及到,要理解后记忆,熟能生巧。2.Fe2、Fe3的检验(1)Fe2的检验无现象溶液变红色,证明含有Fe2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生成蓝色沉淀,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)混合溶液中Fe3、Fe2的检验.Fe3的检验溶液变红色,说明含有Fe3试纸变蓝色,说明含有Fe3
16、.Fe2的检验酸性KMnO4溶液紫红色褪去,说明含有Fe2溴水褪色,说明含有Fe2生成蓝色沉淀,说明含有Fe2(1)检验Fe2时不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN)。(2)Fe3、Fe2、Cl同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2(Cl能还原酸性KMnO4,有干扰)。速查速测1.(易混点排查)正确的打“”,错误的打“”(1)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe33SCN=Fe(SCN)3()(2)可用铁粉除去FeCl2溶液中的FeCl3()(3)将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后,滴加KSCN溶液,观察
17、溶液是否变红,检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质()(4)室温下,向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液,再滴加几滴淀粉溶液,溶液变蓝色,说明Fe3的氧化性比I2的强()(5)用NaOH溶液和盐酸能除去FeCl2溶液中混有的CuCl2()2.(RJ必修1P637改编)要证明某溶液中不含Fe3而可能含Fe2,进行如下实验操作时,最佳顺序是()加足量氯水加足量KMnO4溶液加少量KSCN溶液A. B. C. D.答案C3.(思维探究)(1)如何除去Mg2中混有的Fe3？_答案向混合溶液中加入MgO、MgCO3、Mg(OH)2中之一,与Fe3水解产生的H反应,促进Fe3的水解,将Fe3转化为Fe(O
18、H)3沉淀除去。(2)如何除去Cu2中混有的Fe2？_答案先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2氧化成Fe3,再向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中之一,与Fe3水解产生的H反应,促进Fe3的水解,将Fe3转化为Fe(OH)3沉淀而除去。A组基础知识巩固1.(2019河南信阳模拟)几种中学常见的物质转化如图所示。下表中R、X、Y、Z对应物质正确的是()选项 RXYZA 紫色石蕊 Fe2O3Fe2O3和Cu CuB 甲基橙 Fe(NO3)2 Fe(OH)2 Cu2(OH)2CO3C 酚酞 Fe(OH)3 FeO和Fe CuODFe2O3 NaAlO2
19、Na2SiO3 Cu(OH)2【解析】铜不和稀硫酸反应,A项错误；甲基橙遇稀硫酸变红色,硝酸亚铁遇稀硫酸变成铁盐,氢氧化亚铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁,碱式碳酸铜与稀硫酸反应生成硫酸铜,B项正确；稀硫酸不能使酚酞变色,C项错误；稀硫酸与氧化铁反应生成硫酸铁,溶液呈黄色,稀硫酸与偏铝酸钠反应得不到黄色溶液,稀硫酸与硅酸钠反应得不到浅绿色溶液,D项错误。答案B2.(2018福建福州检测)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FeCl2B.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3中是否有FeCl2C.用NaOH溶液检验MgCl2中是否有FeCl2D.用硝酸检验某黄色固体是
20、纯铜还是黄铜【解析】A项中的Fe3产生的干扰无法消除；B项中酸性KMnO4还能氧化Cl；C项中虽然Mg2也能形成白色沉淀,但若有Fe2,则生成的白色沉淀颜色会发生变化；D项中纯铜和黄铜均能溶解在硝酸中。答案C3.(2019湖南长沙长郡中学月考)高铁酸钾(K2FeO4)作为多功能水处理剂具有广泛的用途,下面是利用次氯酸盐在碱性条件下氧化硝酸铁制备K2FeO4的生产工艺流程图:下列判断正确的是()A.反应中氯气只起氧化剂的作用B.溶液的溶质是KClOC.反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为11D.溶液的溶质成分中含有K2FeO4【解析】足量Cl2通入到KOH溶液中,温度低时发生反应Cl22OH=C
21、lClOH2O,向溶液中加入KOH固体,使氯气完全反应,且将溶液转化为碱性溶液,只有碱性条件下ClO才能和Fe3发生氧化还原反应生成FeO,除去KCl得到碱性的KClO浓溶液,向碱性的KClO浓溶液中加入90%的Fe(NO3)3溶液,发生反应2Fe33ClO10OH=2FeO3Cl5H2O,得到溶液,纯化得到湿产品,将湿产品洗涤、干燥得到晶体K2FeO4。反应Cl22OH=ClClOH2O中,氯气既作氧化剂也作还原剂,A项错误；由上述分析可知,溶液的溶质是KClO、KCl和KOH,B项错误；反应2Fe33ClO10OH=2FeO3Cl5H2O中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为32,C项错误；由
22、上述分析可知溶液的溶质成分中含有K2FeO4,D项正确。答案D【知识增补】1.重要的铁盐(1)绿矾(FeSO47H2O):一种重要的还原剂,可用作补血剂及植物的补铁剂。(2)高铁酸钾(K2FeO4):深紫色晶体,具有强氧化性,可用作水处理剂和高能电池。(3)铁铵矾NH4Fe(SO4)212H2O:无色晶体,易溶于水,常用作化学分析试剂、药物和织物媒染剂。(4)赤血盐K3Fe(CN)6:红色晶体,易溶于水,常用于检验Fe2,生成蓝色沉淀。2.盐溶液的配制与保存3.物质的制备B组考试能力过关4.下列叙述正确的是()A.(2015全国卷,10A)将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液,有
23、气体生成,溶液呈红色,稀硝酸将Fe氧化为Fe3B.(2017天津理综,1B)用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物C.(2015广东理综,22D)向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液,再滴加H2O2溶液, 加入H2O2后溶液变成红色, Fe2既有氧化性又有还原性D.(2018江苏,9D)给定条件下,能实现转化:Fe2O3(s)Fe(s)FeCl3(aq)答案B5.(2018天津南开区二模)某班同学用如下实验探究Fe2、Fe3的性质。请回答下列问题:(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 molL1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是_。(2)甲组同学取2 mL Fe
24、Cl2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:_。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于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_。(4)丙组同学取10 mL 0.1 molL1 KI溶液,加入6 mL 0.1 molL1FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验。第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色；第二支试管中加入1滴K3Fe(CN)6溶液,生成蓝色沉淀；第三支试管中加入1
25、滴KSCN溶液,溶液变红。实验检验的离子是(填离子符号)_；实验和说明:在I过量的情况下,溶液中仍含有(填离子符号)_,由此可以证明该氧化还原反应为_。(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为_；一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是_；生成沉淀的原因是(用平衡移动原理解释)_。(6)戊组同学模拟工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液制备FeCl3。若酸性FeCl2废液中:c(Fe2)2.0102molL1,c(Fe3)1.0103molL1,c(Cl)5.3102molL1,则该溶液的pH约为_。完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式:FeCl3具有净水作用,其原理是_
