铁及铁的化合物.docx
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铁及铁的化合物
①物理性质
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
色态
铁的价态
铁的氢氧化物
1、物理性质
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色、态
溶解性
2、化学性质
3、制备
知识回顾四盐Fe2+、Fe3+的性质
1、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,其中以为主,如:
Fe2+遇Br2、Cl2、H2O2、NO
(H+)等均表现。
2、Fe3+的氧化性
Fe3+处于铁的高价态,只有,如:
它能氧化Fe、Cu、HI、H2S等。
3、Fe2+与Fe3+的相互转化
Fe2+
Fe3+
用离子方程式表示其转化关系:
①;②
③;④。
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.(溯源题)(2014·山东理综,9改编)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.[LK必修1·P584(3)改编]
(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)用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀:
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。
【思维升华】成功制备Fe(OH)2的关键
【方法总结】
Fe(OH)2的制备方法
方法一:
有机覆盖层法
将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图1所示。
方法二:
还原性气体保护法
用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀。
如图2所示。
方法三:
电解法
用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆盖苯或煤油,如图3所示。
图3
考点二Fe3+和Fe2+的检验方法
【典例导悟2】(2016·九江市高三模拟)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+
【方法总结】检验Fe3+和Fe2+方法有哪些?
【变式1】(2016·九江市高三模拟)下列离子的检验方法合理的( )
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+
考点三Fe3+和Fe2+的综合实验探究
【典例导悟3】(2016全国Ⅱ卷28题15分)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。
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0.1mol/L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2mLFeCl2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2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL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10ml0.1mol·L-1KI溶液,加入6mL0.1mol·L-1FeCl3溶液混合。
分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验:
①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色;
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀;
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。
实验②检验的离子是________(填离子符号);实验①和③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)。
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( )(2015·广东理综,10D)
(2)将FeCl3固体溶于适量蒸馏水来配制FeCl3溶液( )(2015·福建理综,8B)
(3)在溶液中加KSCN,溶液显红色,说明原溶液中有Fe3+,无Fe2+( (2015·天津理综,2A)
(4)
观察Fe(OH)2的生成( )(2015·重庆理综,4A)
(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( )(2014·全国新课标Ⅰ,8D)
2.下列说法正确的是( )
A.铁的冶炼不涉及化学反应(2015·北京理综,6D)
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(2014·四川理综,4B)
C.氧化铁能与酸反应,所以可用于制作红色颜料(2014·江苏化学,4D)
D.水溶液中Fe2+、H+、SO
、ClO-不能大量共存(2014·广东理综,8B)
3.(2015·上海化学,7)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.(2014·安徽理综,8)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溶液反应的离子方程式:
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.(2015·海南化学,17)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.(2016·长沙调研)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.(2016·太原测评,9)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.(原创题)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
的是( )
A.CuSO4B.Fe2(SO4)3C.HClD.FeSO4
7.(2016·安阳模拟)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.(2016·北京海淀高三模拟)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.(2015成都龙泉中学模拟)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。
6.(2016·冀州模拟)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
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。
学案10铁及其重要化合物答案
【预习要求】
知识回顾一铁的性质
1、银白色固体,良好的导电、导热性、延展性,被磁铁吸引。
地壳含量占第四位。
2、化学性质①与非金属单质的反应:
a.与O2的反应:
常温:
铁被腐蚀生成铁锈,其主要成分为Fe2O3。
点燃:
3Fe+2O2Fe3O4。
b.与Cl2的反应:
2Fe+3Cl22FeCl3。
c.与S的反应:
Fe+SFeS。
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:
a.与非氧化性酸反应的离子方程式:
Fe+2H+===Fe2++H2↑。
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。
④与某些盐溶液的反应:
a.与CuSO4溶液反应的离子方程式:
Fe+Cu2+===Fe2++Cu。
b.与FeCl3溶液反应的离子方程式:
Fe+2Fe3+===3Fe2+。
知识回顾二铁的氧化物
①物理性质
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
铁红
磁性氧化铁
色态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
铁的价态
+2价
+3价
+2价,+3价
②化学性质FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为
FeO+2H+===Fe2++H2O,Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O,
Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O。
知识回顾三铁的氢氧化物
1、物理性质
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色、态
白色固体
红褐色固体
溶解性
难溶于水
难溶于水
2、化学性质
a.稳定性Fe(OH)2:
不稳定,分解产物复杂;在空气中易被氧化成Fe(OH)3,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,现象为白色固体变成灰绿色,最终变为红褐色。
Fe(OH)3:
不稳定,受热易分解,化学方程式为2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。
b.碱性Fe(OH)2属于二元弱碱,Fe(OH)3属于三元弱碱,与非氧化性强酸反应的离子方程式分别为Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O;Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O。
③制备
分别由可溶性的亚铁盐和铁盐与碱反应制得,离子方程式分别为Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓;Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓。
知识回顾四盐Fe2+、Fe3+的性质
1、还原性还原性。
2、氧化性,氧化。
3、用离子方程式表示其转化关系:
①2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;
②3Fe2++4H++NO
===3Fe3++2H2O+NO↑;
③2Fe3++Fe===3Fe2+;④Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+。
总结:
用图示结构表示出铁及其化合物之间的转化关系及“铁三角”关系。
【预习自测】
1答案 D2.答案 D
3.解析 实验③制得的是Fe(OH)3胶体,属于混合物,且属于吸热反应,选项A、C错误;实验①中涉及的物质Cl2、铁丝均为单质,既不属于电解质,也不属于非电解质,选项D错误。
答案 B
4.解析 HNO3具有强氧化性,与Fe反应产生的气体为NO,A项错;铁与Cl2反应无论量的多少产物都是FeCl3,B项错;C项中Fe2O3溶解产生Fe3+恰好将铁单质氧化,因而不能置换出H2,正确;Fe3+与HCO
会发生水解相互促进反应,有CO2和Fe(OH)3沉淀生成,D项错。
答案 C
5.
(1)KSCN溶液。
(2)通入氯气。
(3)加入铁屑。
6.D
【学习过程】【典例导悟1】解析
(1)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原理相同,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+,与电解水产生的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。
(2)①Fe2+易水解,要加入稀硫酸防止其水解;Fe2+易被空气中的O2氧化,要加Fe粉防止Fe2+被氧化。
②气体的溶解度随温度升高而降低,所以煮沸后的水中溶解的O2较少。
答案
(1)①②③⑤
(2)①稀硫酸、铁屑 ②煮沸 ③避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
【思维升华】成功制备Fe(OH)2的关键
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,成功的关键有以下两点:
①溶液中不含Fe3+和O2等氧化性物质;
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。
【方法总结】Fe(OH)2的制备方法
方法一:
有机覆盖层法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图1所示。
方法二:
还原性气体保护法
用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀。
如图2所示。
方法三:
电解法用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆盖苯或煤油,如图3所示。
图3
成功制备Fe(OH)2的关键:
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,成功的关键有以下两点:
①溶液中不含Fe3+和O2等氧化性物质;
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。
【典例导悟2】解析 A项,Fe2+遇到KSCN不变色,Fe2+是否存在不确定;B项,Fe3+干扰Fe2+的检验,若原溶液中含有Fe3+不含Fe2+,也会产生同样的现象;D项,Mg(OH)2为白色沉淀,易被红褐色沉淀掩盖,不确定。
答案 C
【方法总结】1.Fe2+的检验
(1)
无现象
溶液变红色,证明含有Fe2+
(2)
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+
(3)
生成蓝色沉淀,证明有Fe2+
2.Fe3+的检验
(1)
溶液变红色,证明含有Fe3+(滴加苯酚)
(2)
产生红褐色沉淀,证明有Fe3+存在
3.含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验
(1)Fe3+的检验
①
溶液变红色,说明含有Fe3+
②
试纸变蓝色,说明含有Fe3+
(2)Fe2+的检验
①
酸性KMnO4溶液紫红色褪去,说明含有Fe2+
②
溴水褪色,说明含有Fe2+
【变式1】答案:
C
【典例导悟3】答案:
(1)防止Fe2+被氧化
(2)2Fe2++Cl2
2Fe3++2Cl−
(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)Fe2+Fe3+可逆反应
(5)2Fe2++H2O2+2H+
2Fe3++2H
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- 关 键 词:
- 化合物