高考化学二轮习题铁及其重要化合物要点Word文档下载推荐.docx
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化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
铁红
磁性氧化铁
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
铁的化合价
+2
+3
+2,+3
稳定性
不稳定
稳定
与H+反应的离子方程式
FeO+2H+===Fe2++H2O
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
五、铁的氢氧化物
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色态
白色固体
红褐色固体
与盐酸反应
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
(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的氯化物不同,Fe与Cl2反应生成FeCl3,而Fe与盐酸反应生成FeCl2;
(2)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)铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3;
铁与碘蒸气反应生成的是FeI2而不是FeI3;
(4)Fe3O4的组成可理解为FeO·
Fe2O3,与非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)反应时生成Fe2+和Fe3+;
与氧化性酸(如HNO3)反应时生成Fe3+;
与还原性酸(如HI)反应时生成Fe2+。
(2015·
高考北京卷)在通风橱中进行下列实验:
步骤
现象
Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色
Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止
Fe、Cu接触后,其表面均产生红棕色气泡
下列说法不正确的是( )
A.Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式:
2NO+O2===2NO2
B.Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应
C.对比Ⅰ、Ⅱ中现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D.针对Ⅲ中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化
[解析] A.铁放入稀HNO3中发生反应Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,NO逸出,遇到O2生成NO2,气体由无色变为红棕色。
B.铁放入浓HNO3中,在常温下会钝化,即在Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应。
C.浓HNO3的氧化性强于稀HNO3。
D.在铁、铜之间加一个电流计,根据电子的流向(与电流方向相反),可判断铁是否被氧化。
若电子由铁移动到铜,则铁被氧化。
[答案] C
一是明确哪种物质过量,二是根据两种物质的相对量分析讨论判断,根据反应方程式:
HNO3过量:
Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O;
Fe过量:
Fe+2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2;
两者相加得总方程式:
3Fe+8HNO3===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,可以用数轴表示:
解题时需注意量的范围:
即:
①
≤
,产物仅有Fe(NO3)3,HNO3可能有剩余;
②
≥
,产物仅有Fe(NO3)2,Fe可能有剩余;
③
<
,产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,Fe和HNO3都反应完全。
1.(2015·
金考卷选粹)把22.4g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中,如反应只收集到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
解析:
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。
题组一 铁及其化合物的性质
1.(教材改编)判断正误,正确的划“√”,错误的划“×
”
(1)Fe与Cl2、Br2、I2反应均生成+3价的Fe。
( )
(2)Fe与Cl2在点燃条件下反应,Cl2过量时生成FeCl3,Fe过量时生成FeCl2。
(3)Fe与稀HNO3反应,无论生成Fe(NO3)3,还是Fe(NO3)2,还是二者混合物,被还原的HNO3总是占参与反应HNO3的
。
(4)1molCl2和Fe反应生成FeCl3转移电子数为3NA。
Fe与I2反应只能生成FeI2,
(1)错;
Fe与Cl2反应只能生成FeCl3,Fe过量也不能生成FeCl2,
(2)错;
由方程式可知被还原的HNO3总是占反应的HNO3的
,(3)对;
1molCl2与足量铁反应也只能得2mol电子,这是Cl2的量决定的,故(4)错。
答案:
(1)×
(2)×
(3)√ (4)×
2.下列铁的化合物可以分别通过化合反应、置换反应、复分解反应生成的是( )
A.FeCl2B.Fe3O4
C.Fe(OH)3D.Fe2(SO4)3
选A。
Fe3O4不能通过复分解反应生成;
Fe(OH)3不能通过置换反应生成;
Fe2(SO4)3不能通过置换反应和化合反应生成。
题组二 铁及其化合物的定量计算
3.有一块铁的“氧化物”样品,用140mL5.0mol·
L-1盐酸恰好将之完全溶解,所得溶液还能吸收0.025molCl2,恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+,则该样品可能的化学式为( )
A.Fe2O3B.Fe3O4
C.Fe4O5D.Fe5O7
选D。
设样品中+2价的Fe为x,则
x=0.025mol×
2=0.05mol
所以+3价的Fe为:
=0.2mol
即
=
,D项正确。
4.(2015·
河南高三第二次调研)向21.6g铁粉和铜粉的混合物中加入1L1mol/LHNO3,充分反应,放出NO气体且金属没有剩余。
则反应后溶液中c(NO
)为(忽略溶液体积的变化)( )
A.0.45mol/LB.0.6mol/L
C.0.75mol/LD.0.9mol/L
选C。
本题用极端假设法:
①假设金属全部为铁,且反应后生成Fe2+,则溶液中含有NO
的物质的量浓度为:
c(NO
)=
=0.743mol/L;
②假设金属全部为铜,反应后生成Cu2+,则溶液中含有NO
的物质的量浓度为c(NO
=0.775mol/L。
故实际c(NO
)应在0.743mol/L和0.775mol/L之间。
题组三 Fe(OH)2的制备实验探究
5.由于Fe(OH)2具有很强的还原性,易被氧化为Fe(OH)3,在实验室中制备Fe(OH)2,并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态,成为物质制备实验探究的热点。
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)。
因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即发生反应:
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
NaCl溶液产生的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。
①②③⑤
成功制备Fe(OH)2的关键
(1)溶液中不含Fe3+和O2等氧化性物质,如在配置溶液时,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。
考点二 铁盐、亚铁盐的化学性质[学生用书P58]
一、Fe2+的氧化性和还原性
Fe2+处于铁的中间价态,既有氧化性,又有还原性。
在中学阶段接触Fe2+的氧化还原反应中其主要表现还原性,如Fe2+遇Br2、Cl2、H2O2、NO
(H+)等均表现还原性。
二、Fe3+的氧化性
Fe3+处于铁的高价态,表现较强的氧化性,如它能氧化Fe、Cu、HI、H2S等。
三、Fe2+与Fe3+的相互转化
用离子方程式实现下列转化:
Fe2+
Fe3+
①2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;
②3Fe2++4H++NO
===3Fe3++2H2O+NO↑;
③2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O;
④2Fe3++Fe===3Fe2+;
⑤Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+。
四、检验Fe2+、Fe3+的常用方法
1.溶液颜色
含有Fe2+的溶液显浅绿色;
含有Fe3+的溶液显黄色。
2.用KSCN溶液和氯水
涉及的反应:
Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3(红色)
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
3.用NaOH溶液
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀)
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓(白色沉淀)
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
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铁盐、亚铁盐
(1)Fe3+具有较强的还原性,Fe3+水解能力强,实际上pH>
3.7时,Fe3+几乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。
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+,然后加碱或盐调节pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。
如除去MgCl2中的少量FeCl3的方法是向溶液中加入Mg[或MgO、Mg(OH)2、MgCO3]再过滤。
(2)Fe3+既具有较强的氧化性又易水解,当遇到还原性离子(如I-、S2-、SO
)时,优先考虑氧化还原反应。
(3)Fe2+主要表现为还原性,Fe2+与NO
在碱性条件下可共存,在酸性条件下不共存。
(4)配制FeSO4溶液时加入稀硫酸防止Fe2+的水解,加入铁粉防止Fe2+被氧化。
(5)配制Fe2(SO4)3溶液,应将Fe2(SO4)3固体溶于H2SO4,再加水稀释到指定浓度。
四川成都高三模拟)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] 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,最后变成红褐色的现象是溶液中含有亚铁离子的特性,若有Fe3+,则产生的氢氧化铁的红褐色沉淀会掩盖Fe(OH)2的白色,所以不可能存在,而Mg(OH)2是白色,有可能存在。
[答案] D
(1)Fe2+、Fe3+均易水解,与HCO
、AlO
、CO
等因水解相互促进,在溶液中不能大量共存。
(2)Fe3+与S2-、I-、HS-、SO
,Fe2+与NO
(H+)、ClO-、MnO
(H+)在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。
(3)Fe3+与SCN-发生络合反应不能大量共存。
2.在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中,废液处理和资源回收的过程简述如下:
Ⅰ.向废液中投入过量铁屑,充分反应后分离出固体和滤液;
Ⅱ.向滤液中加入一定量石灰水,调节溶液pH,同时鼓入足量的空气。
已知:
Ksp[Fe(OH)3]=4.0×
10-38
回答下列问题:
(1)FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为________________________________________________________________________
__________________________;
(2)过程Ⅰ加入铁屑的主要作用是________________,分离得到固体的主要成分是________________,从固体中分离出铜需采用的方法是________________;
(3)过程Ⅱ中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
(4)过程Ⅱ中调节溶液的pH为5,金属离子浓度为
________________________________。
(列式计算)
(2)加入铁屑可置换出铜,铁过量,固体为铁与铜的混合物,要分离出铜应加入盐酸后过滤;
(3)过程Ⅱ中亚铁离子生成Fe(OH)2,鼓入空气使Fe(OH)2转化成Fe(OH)3;
(4)由Ksp=c(Fe3+)·
c3(OH-),知c(OH-)=Kw/c(H+),可求得c(Fe3+)。
(1)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
(2)回收铜 Cu和Fe 加盐酸反应后过滤
(3)FeCl2+Ca(OH)2===Fe(OH)2↓+CaCl2、4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
(4)c(Fe3+)=
mol·
L-1=4.0×
10-11mol·
L-1
题组一 Fe2+与Fe3+的转化与共存
1.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.①③④
C.②④⑤D.②⑤⑥
要实现Fe2+转化为Fe3+,必须加强氧化性物质,②NaCl、⑤HCl均没有强氧化性,⑥NO
在酸性条件下才表现强氧化性。
2.常温下,往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液,可发生如下两个反应:
2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O;
2Fe3++H2O2===2Fe2++O2↑+2H+,下列说法不正确的是( )
A.H2O2的氧化性比Fe3+强,其还原性比Fe2+强
B.在H2O2分解过程中,溶液的pH逐渐下降
C.在H2O2分解过程中,Fe2+和Fe3+的总量保持不变
D.H2O2生产过程要严格避免混入Fe2+
选B。
在第一个方程式中,H2O2是氧化剂,Fe3+是氧化产物;
在第二个方程式中,H2O2是还原剂,Fe2+是还原产物,故A项说法正确。
将两方程式相加得2H2O2
2H2O+O2↑,Fe2+是H2O2分解的催化剂,故C、D说法正确。
由于H2O2分解时产生水,FeSO4的浓度下降,故pH增大,B项说法错误。
题组二 Fe2+、Fe3+的检验
3.要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+进行如下实验操作时,最佳顺序为( )
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液 ③加入少量NH4SCN溶液
A.①③B.③②
C.③①D.①②③
在该溶液中先加入少量NH4SCN溶液,溶液不变红色,无Fe3+存在,再加入氯水,将Fe2+氧化成Fe3+,溶液变为红色。
KMnO4溶液呈紫红色,溶液颜色变化不明显,所以不用KMnO4溶液。
4.下列离子的检验方法合理的是( )
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明不含Fe2+
B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+
C.向某溶液中加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+
D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+
A项中只能说明含有Fe3+,不合理;
B项原溶液中可能只有Fe3+而没有Fe2+;
D项中氧化后生成红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。
(1)检验Fe2+时不能先加氯水后加KSCN溶液;
当溶液浓度较稀时,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。
具体方法如下:
①Fe3+的检验
溶液变红色,说明含有Fe3+
②Fe2+的检验
KMnO4溶液紫红色褪去,说明含有Fe2+
考点三 铁及其重要化合物的综合运用[学生用书P59]
一、“铁三角”的转化关系
书写下列反应的离子方程式或化学方程式:
(1)Fe和CuSO4溶液:
Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。
(2)Zn和FeSO4溶液反应:
Zn+Fe2+===Fe+Zn2+。
(3)CO和Fe2O3高温下反应:
3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2。
(4)Al和Fe2O3高温下反应:
2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe。
(5)FeCl2溶液和Cl2反应:
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
(6)FeCl2溶液和H2O2反应:
2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。
(7)FeCl2溶液和O2反应:
4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O。
(8)FeCl3溶液和Cu反应:
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。
(9)FeCl3溶液和H2S反应:
2Fe3++H2S===S↓+2Fe2++2H+。
(10)FeCl3溶液和KI反应:
2Fe3++2I-===2Fe2++I2。
(11)FeCl2和稀HNO3反应:
3Fe2++4H++NO
===3Fe3++NO↑+2H2O。
二、“铁三角”的重要应用
1.判断离子共存
NO
(H+);
S2-、I-、SO
;
Fe2+、Fe3+
HCO
等水解相互促进的离子。
2.除杂
溶液
杂质
除杂方法
FeCl2
FeCl3
加过量铁粉后过滤
加氯水或H2O2
CuCl2
3.盐溶液的配制与保存
4.物质制备
由于Fe3+易水解,实际上在pH>3.7时就几乎完全水解为Fe(OH)3了,因此无论Fe3+溶液的配制还是从FeCl3溶液中制得无水FeCl3,都需要考虑抑制水解的措施,在此类问题的考查中,一般以实验题为主,主要是配制Fe3+溶液的操作措施,或是从FeCl3溶液获得无水FeCl3的操作之类的文字表述题。
在涉及NA的说法辨析中,有时也会出现Fe3+水解的情况,此外,Fe(OH)3胶体的制备方法也是利用了FeCl3的水解性质,要熟练掌握。
金考卷选粹)A、B、C为中学常见单质,其中一种为金属,通常情况下,A为固体,B为黄绿色气体,C为无色气体。
D、E、F、G、H、X均为化合物,其中X常温下是无色气体,其水溶液是一种强酸,E为黑色固体,H在常温下为液体。
它们之间的转化关系如下图所示(其中某些反应条件和部分反应物已略去)。
请回答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:
A________、D________________________________________________________________________、
E________、X________。
(2)在反应①~⑦中,不属于氧化还原反应的是________(填编号)。
(3)反应④的离子方程式是________________________________________________________________________;
(4)反应⑦的化学方程式是________________________________________________________________________;
该反应中每消耗0.3mol的A,可转移电子________mol。
(5)D的溶液与小苏打溶液反应的离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)除去D溶液中混有的少量G的方法是_________________________
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