（人教通用版）2015届高考化学一轮总复习讲义 第三节 铁及其化合物.doc

第三节铁及其化合物明考纲要求理主干脉络1.了解铁的主要性质及应用。2.了解铁的重要化合物的主要性质及应用。铁的性质及应用1铁的物理性质纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。2铁的化学性质铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为2价和3价。(1)与非金属单质的反应：与O2的反应：常温下：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。点燃时：3Fe2O2Fe3O4。与Cl2的反应：2Fe3Cl22FeCl3。与S的反应：FeSFeS。1 / 18(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：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2。(3)与酸的反应：与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe2H=Fe2H2。与氧化性酸：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、浓硝酸反应无H2产生。(4)与某些盐溶液的反应：与CuSO4溶液反应的离子方程式：FeCu2=Fe2Cu。与FeCl3溶液反应的离子方程式：2Fe3Fe=3Fe2。1.判断下列描述的正误(正确的打“”，错误的打“×”)。(1)(2013·新课标全国卷)浓盐酸与铁屑反应的离子方程式：2Fe6H=2Fe33H2。()(2)(2011·重庆高考)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。()(3)(2012·山东高考)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。()(4)(2012·天津高考)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。()(5)(2012·重庆高考)铁与硫混合共热生成FeS2。()(6)铁与CuSO4溶液反应，能置换出铜。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)× (6)2日常生活中的铁制品为什么易生锈？铁锈的主要成分是什么？提示：日常生活中的铁制品不纯、常含有碳等杂质。铁制品在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀而生锈。铁锈的主要成分是Fe2O3。3铁的化学性质活泼，为什么可以用铁罐贮存和运输浓硫酸和浓硝酸？提示：常温下，铁遇浓H2SO4、浓硝酸发生“钝化”。4能否通过化合反应的方法制得FeCl3、FeCl2、Fe(OH)3？若能，写出反应的化学方程式。提示：能；2Fe3Cl22FeCl3,2FeCl3Fe=3FeCl2,4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3铁反应后元素价态的判断方法(1)铁与弱氧化剂(如：S、I2、H、Fe3、Cu2)等反应所得产物为Fe2，铁元素的价态为2价，如：FeI2FeI2。(2)铁与强氧化剂(如：Cl2、Br2、浓H2SO4、硝酸等)反应所得产物为Fe3，铁元素的价态为3价。如2Fe3Br2=2FeBr3。(3)铁在纯氧中燃烧得到的产物为Fe3O4，铁元素的价态为2、3价。(4)铁与稀硝酸反应产物的判断：当HNO3过量时：反应原理：Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O，铁元素的存在形式为Fe3，铁元素的价态为3价。当Fe过量时：反应原理：3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O，铁元素的存在形式为Fe2，铁元素的价态为2价。当<<时：铁元素的存在形式为Fe2和Fe3，铁元素的价态为2、3价。1.下列物质反应后一定有3价铁生成的是_。过量的Fe与Cl2加热时发生反应Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加KNO3Fe与过量的S加热时发生反应Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中2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。Fe3Fe2Fe、Fe2Fe2、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。答案专区1.解析：Fe与Cl2反应只生成FeCl3；Fe与S反应只生成FeS；FeFe2Fe3；Fe2Fe3；Fe2O3溶于盐酸生成Fe3，当混合物中Fe不足时，溶液中仍有Fe3，当Fe足量时，溶液中无Fe3。答案：与Fe反应生成Fe2。故最终全部转化成Fe2，而CD段铁元素以Fe2形式存在。答案：(1)(2)(3)铁的氧化物与氢氧化物1铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4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=Fe22Fe34H2O2.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变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)31判断下列描述的正误(正确的打“”，错误的打“×”)。(1)(2013·大纲全国卷)磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为：3Fe24HNO=3Fe33H2O。()(2)氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为：Fe(OH)33H=Fe33H2O。()(3)Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制取Fe(OH)3。()(4)Fe(OH)2在空气中加热，可得到FeO。()(5)向硫酸亚铁溶液中滴加NaOH溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁。()(6)Fe2O3是红棕色粉末，俗称铁红，常用作红色油漆和涂料。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)2将下列物质的颜色和用途或性质用短线连接起来。Fe2O3 a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某铁的氧化物溶于盐酸中，然后滴加KSCN溶液显红色，该铁的氧化物一定 是Fe2O3吗？提示：不一定，若为Fe3O4，同样会产生上述现象。4铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，你能否确定上述沉淀和残渣的成分吗？提示：沉淀的成分是Fe(OH)2，残渣的成分是Fe2O3。制备Fe(OH)2常用的三种方法由于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。1制备原理：Fe22OH=Fe(OH)2。2成功关键：(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。3常用方法：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31.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_。答案专区1.解析：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)2O22H2O=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。、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；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；中液面加苯阻止了空气进入；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。答案：2.解析：(1)Fe2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)稀硫酸、铁屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2Fe2、Fe3的相互转化及检验1亚铁盐含有Fe2的溶液呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性。(1)氧化性：Fe2与Zn反应的离子方程式：ZnFe2=FeZn2；(2)还原性：Fe2与Cl2反应的离子方程式：2Fe2Cl2=2Fe32Cl。2铁盐(1)氧化性：含Fe3的溶液呈黄色，Fe3具有较强的氧化性。Fe3与Cu反应的离子方程式：2Fe3Cu=Cu22Fe2。Fe3与I反应的离子方程式：2Fe32I=2Fe2I2。(2)特性：含有Fe3的盐溶液遇KSCN溶液变成红色。3Fe2与Fe3的转化Fe2Fe3上述转化关系中标号反应的离子方程式为：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O；3Fe2NO4H=3Fe3NO2H2O；2Fe3Fe=3Fe2；2Fe3H2S=2Fe2S2H。1.判断下列描述的正误(正确的打“”，错误的打“×”)。(1)(2013·江苏高考)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，该溶液中一定含有Fe2()(2)(2012·广东高考)Fe3有氧化性，所以FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜()(3)(2011·安徽高考)过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液，溶液呈血红色，说明稀HNO3将Fe氧化为Fe3()(4)(2011·江苏高考)FeCl3溶液与Cu的反应：Fe3Cu=Cu2Fe2()(5)(2010·上海高考)硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的H2O2：Fe22HH2O2=Fe32H2O()(6)(2012·江苏高考)下列物质的转化在给定条件下能实现：Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3()答案：(1)(2)(3)×(4)×(5)×(6)×2实验室配制和保存FeSO4溶液时，应采取哪些措施？提示：向FeSO4溶液中加入少量铁粉，防止Fe2被氧化成Fe3，加入少量稀H2SO4，防止Fe2水解。3仅用一种试剂，能区别FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3四种溶液吗？提示：可以，选用NaOH溶液。加入NaOH溶液后，有红褐色沉淀生成的是FeCl3溶液；先出现白色沉淀，后迅速变为灰绿，最终变成红褐色的是FeCl2溶液；先出现白色沉淀，后沉淀随NaOH溶液的加入而又溶解是AlCl3溶液，只出现白色沉淀的是MgCl2溶液。4如何分离溶液中的Fe3和Al3。提示：分离实验操作图示为：一、利用“铁三角”转化关系的解题策略1“铁三角”转化关系2应用(1)除杂方法：主要物质杂质除杂方法Fe2Fe3加过量铁粉后过滤FeCl3FeCl2加氯水或H2O2Fe2Cu2加过量铁粉后过滤FeAl加过量强碱(如NaOH)溶液后过滤Fe2O3Al2O3、SiO2加过量强碱(如NaOH)溶液后过滤(2)判断离子共存的方法：Fe2NO(H)、ClO、MnO(H)。Fe3S2、I、SO。Fe2、Fe3HCO、CO等水解相互促进的离子(3)盐溶液的配制与保存方法： 加少量相应的酸防止Fe3水解。(4)物质的制备方法： 在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液。 二、Fe3、Fe2的检验方法1Fe2的检验方法一：取出少量被检验的溶液，滴加KSCN溶液，无现象，再滴加氯水，若变成红色溶液，说明有Fe2存在(鉴别时不能先滴加氯水)。2Fe2Cl2=2Fe32Cl，Fe33SCNFe(SCN)3(红色)；方法二：取出少量被检验的溶液，加入NaOH溶液，产生白色絮状沉淀，白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe2存在。Fe22OH=Fe(OH)2，4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。2Fe3的检验方法一：取出少量被检验的溶液，滴加KSCN溶液，溶液变红色，证明有Fe3存在。方法二：取出少量被检验的溶液，加入NaOH溶液，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：溶液变红色，说明含有Fe3试纸变蓝色，说明含有Fe3(2)Fe2的检验：KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2溴水褪色，说明含有Fe21.下列试剂中，不能使Fe2转化为Fe3的是()氯气NaCl溶液KMnO4溶液稀硝酸盐酸NaNO3溶液ABC D2(2012·海南高考节选)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：.向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液；.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。己知：KspFe(OH)34.0×1038回答下列问题：(1)FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为_；(2)过程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)过程中发生反应的化学方程式为_。3.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Fe2B向某溶液中滴加氯水，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2C向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3D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Mg24(2012·山东高考节选)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在_(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe2的方法是_(注明试剂、现象)。答案专区1.解析：Cl2、KMnO4、稀HNO3都有强氧化性、能将Fe2氧化成Fe3。而NaCl溶液、盐酸、NaNO3溶液不能将Fe2氧化成Fe3。3.解析：A项，加入KSCN溶液后呈红色，说明含有Fe3，但不能说明是否含有Fe2。B项，滴加氯水后再加入KSCN溶液变红色，说明所得的溶液中含Fe3，而原溶液中是否含有Fe3、Fe2答案：D不能判断。C项，加NaOH溶液得红褐色沉淀，说明含有Fe3。D项，当溶液中含有Fe2和其他能与碱反应生成白色沉淀的离子时，同样会出现上述现象，因为Fe(OH)2转变成Fe(OH)3时，颜色很容易掩盖其他的白色沉淀。答案：C2.解析：(1)这是先置换出铜，铁过量固体为铁与铜的混合物，再分离铜应加入盐酸；(3)步骤是亚铁离子生成Fe(OH)2，鼓入空气为转化成Fe(OH)3。答案：(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)回收铜Cu和Fe加盐酸反应后过滤(3)FeCl2Ca(OH)2=Fe(OH)2CaCl24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)34.解析：滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中有Fe3，检验溶液中还存在Fe2时，可以利用Fe2的还原性，加入酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去。答案：Fe3取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4褪色Fe2与Fe3的转化在盛有2 mL FeCl3溶液的试管中，加入少量铁粉，振荡试管。充分反应后，滴入几滴KSCN溶液(如图左图)，观察并记录实验现象。再加入几滴氯水(如图右图)，又发生了什么变化？设计Fe2与Fe3相互转化的实验方案，进行实验并记录现象。实验室提供下列试剂：铁粉、0.1 mol·L1 FeCl3溶液、0.1 mol·L1FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水。表3­5Fe2和Fe3的转化实验转化类型实验方案实验现象Fe2Fe3Fe3Fe21(2010·山东高考T30(3)制备绿矾(FeSO4·7H2O)时，向Fe2(SO4)3溶液中加入过量_，充分反应后，经_操作得到FeSO4溶液，再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。2(2009·广东高考T24C)判断下列除杂方法的正误：除去FeCl2溶液中混有的FeCl3，加入过量铁粉，并过滤()。3(2009·天津高考T3D)在含有FeCl2杂质的FeCl3溶液中通入足量Cl2后，充分加热，除去过量的Cl2，即可得到纯净的FeCl3溶液()答案：1.铁粉，过滤2.3.在实验不变的情况下，高考还有可能从以下出题点设题：1Fe2与NO能否大量共存？若向其中再加入少量盐酸，情况又会如何？提示：Fe2与NO能大量共存，但在酸性条件下，NO能将Fe2氧化成Fe3而不能大量共存。2如何通过实验证明溴的氧化性强于Fe3？提示：向FeCl2溶液中滴入几滴溴水，若溴水褪色，即证明Br2的氧化性强于Fe3，离子方程式为：2Fe2Br2=2Fe32Br。3如何由废铁屑(含Fe2O3)制取印刷电路板的腐蚀剂？提示：4设计实验方案证明硫酸亚铁铵的成分中含有NH、Fe2和SO。提示：取适量硫酸亚铁铵固体溶于水，得浅绿色溶液，滴入2滴KSCN溶液，溶液不显红色，再滴入几滴新制氯水，溶液变为红色，则可证明固体的成分中含有Fe2。取适量硫酸亚铁铵固体溶于水，加少量稀盐酸，无现象，再滴入几滴BaCl2溶液，有白色沉淀生成，则可证明固体的成分中含有SO。取少量硫酸亚铁铵固体放入试管中，加入浓NaOH溶液并加热，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，若试纸变蓝，则证明固体成分中含有NH。除去混合物中的杂质离子，设计实验验证Fe2的还原性，Fe3的氧化性是教材实验的拓展和延伸，也是高考命题的重要素材。熟练掌握除去混合物中Fe2、Fe3的方法，可顺利解答试题中的各种问题。1混合物中Fe3、Fe2的除去方法(1)除去Mg2中混有的Fe3的方法：向混合溶液中加入Mg、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(OH)3沉淀而除去。(2)除去Cu2中混有的Fe3的方法：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。(3)除去Mg2中混有的Fe2的方法：先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2氧化成Fe3，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3。(4)除去Cu2中混有的Fe2的方法：先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2氧化成Fe3，然后再按(2)的方法除去溶液中的Fe3。2Fe3氧化性、Fe2还原性的验证常用方法(1)Fe3的氧化性：向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入过量活泼金属(如Fe)，若溶液红色褪去，证明Fe3具有氧化性。反应原理：2Fe3Fe=3Fe2。向FeCl3溶液中加入KI­淀粉溶液，若溶液变成蓝色，证明Fe3具有氧化性。反应原理：2Fe32I=I22Fe2。向FeCl3溶液中通入H2S气体，若出现黄色浑浊，证明Fe3具有氧化性。反应原理：2Fe3H2S=2Fe2S2H。(2)Fe2的还原性：向少量酸性KMnO4溶液中加入FeCl2溶液，若溶液紫红色褪去，证明Fe2具有还原性。反应原理：MnO5Fe28H=5Fe3Mn24H2O。向FeCl2溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入氯水(或通入Cl2)，若溶液变红色，证明Fe2具有还原性。反应原理：2Fe2Cl2=2Fe32Cl。以“磁性Fe3O4胶体粒子的制备”为载体串联铁元素单质及其化合物知识高考载体(2013·浙江高考T28)利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO。制备流程图如下：已知：Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似。知识串联设计(1)磁性Fe3O4中铁元素的化合价是_，Fe3O4与稀H2SO4反应的化学方程式为_。(2)在酸性条件下，H2O2能将Fe2氧化成Fe3，反应的离子方程式为_。(3)溶液B中含有Fe2、Fe3，在空气中滴加NaOH溶液，预计能发生哪些反应？并写出反应的化学方程式(是离子反应的只写离子方程式)。 (4)如何证明溶液B中含有Fe3？ (5)溶液B中既含有Fe2，又含有Fe3，如何通过实验检验溶液B中含有Fe2？(6)由溶液B制取Fe3O4胶体粒子的过程中，为什么要持续不断地通入N2？答案：(1)2、3价Fe3O44H2SO4=FeSO4Fe2(SO4)34H2O(2)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O(3)可能发生的反应有：Fe33OH=Fe(OH)3Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(4)向溶液B中滴入几滴KSCN溶液，若溶液变成红色证明溶液中含有Fe3。(5)用溴水或酸性KMnO4溶液检验。即取少量B溶液于洁净试管中滴入几滴溴水。若溴水褪色，即证明溶液B中含有Fe2。(6)在N2的气氛下，可防止Fe2被氧化。 希望对大家有所帮助，多谢您的浏览！