第三章第三讲铁及重要化合物.docx

1、第三章第三讲铁及重要化合物第三讲铁及其重要化合物2017高考导航考纲要求真题统计命题趋势1.了解铁的主要性质及其应用。2了解铁的重要化合物的主要性质及其应用。3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。4能鉴别溶液中的Fe2、Fe3。2015，卷 10T(AB)、27T(2)；2015，卷 26T(4)、28T(4)；2014，卷 8T(D)、37T(2)；2014，卷 7T(D)；2013，卷 10T(A)本部分在高考中以铁及其重要化合物知识为载体，考查对化学基本概念、基本理论的掌握。主要涉及铁及其重要化合物与生产、生活密切联系的地方，如铁的腐蚀、水的净化等，题型有选择

2、题、非选择题，选择题一般较易，非选择题难度中等，有时稍难。预计2017年高考中，还会以铁及其重要化合物为载体，对基本概念、基本理论进行考查。与生产、生活联系密切的内容，也是今后高考的趋势。复习备考时注意Fe2、Fe3的检验和铁及其重要化合物与实验相结合的考查。考点一铁及其重要化合物学生用书P641铁的存在形式2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，具有导电、导热和延展性，具有能被磁铁吸引的特征。3铁的化学性质(用化学方程式表示)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。(1)与非金属单质的反应与O2的反应常温：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。点燃：3Fe

3、2O2Fe3O4。与Cl2的反应：2Fe3Cl22FeCl3。与S的反应：FeSFeS。(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。与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，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：Fe2Fe3=3Fe2。4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

4、磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价232，3稳定性不稳定稳定稳定与H反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O5.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溶液反应：Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe33OH=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

5、，最后变成红褐色，反应方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)31判断正误(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)将一定量的铁、铜的混合物加入到100 mL 0.1 molL1的FeCl3溶液中，充分反应后，溶液中有固体剩余，则剩余的固体中一定含有铜，可能含有铁。()(3)(2014高考全国卷，7D)用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装，此过程没有发生化学反应。()(4)Fe与Cl2、Br2、I2反应均生成3价的Fe。()(5)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

6、与反应HNO3的。()(6)将水蒸气通过灼热的铁粉，铁与水在高温下反应，粉末变红。()(7)1 mol Cl2和Fe反应生成FeCl3转移电子数为3NA。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2(高考组合题)下列说法正确的是()A(2014高考山东卷)中性溶液中可能大量存在Fe3、K、Cl、SOB(2014高考江苏卷)氧化铁能与酸反应，因此可用于制作红色涂料C(2015高考江苏卷)Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3能一步实现D(2015高考四川卷)铁粉作食品袋内的脱氧剂是起还原作用解析：选D。A项，中性溶液中Fe3因水解，不能大量存在，错误；B项，氧化铁用作红色涂料是利用

7、了其颜色呈红棕色，与其能与酸反应的性质无关，错误；C项，氯化铁能够发生水解反应，因此蒸发氯化铁溶液不可能得到无水氯化铁，错误；D项，铁粉作食品袋内的脱氧剂，防止食品被氧化，起还原作用，正确。名师点拨(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FeOFe2O3，与非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)反应时生成Fe2和F

8、e3；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。(2016金考卷选粹)把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO，下列说法正确的是()A反应后生成的盐只为Fe(NO3)3B反应后生成的盐只为Fe(NO3)2C反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为13D反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为31解析由于铁的物质的量为0.4 mol，所以在反应的过程中它失去的电子数应介于0.8 mol(此时只产生Fe2)和1.2 mol(此时只产生Fe3)之

9、间，又产生0.3 mol NO2和0.2 mol NO，即反应过程中硝酸得到的电子物质的量为0.3 mol(54)0.2 mol(52)0.9 mol，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xy0.4 mol，由得失电子守恒得3x2y0.9 mol，解得x0.1 mol，y0.3 mol。答案C铁元素是典型的变价金属元素，它在化合物中主要表现为2价和3价，请归纳总结：(1)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成2价？(2)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成3价？答案：(1)FeFe2：铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S、I2

10、)、非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)和不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应，都可实现这种转化。例如：FeSFeS、2HFe=Fe2H2、Cu2Fe=Fe2Cu。(2)FeFe3：铁与强氧化剂(如Cl2、HNO3)在一定条件下反应可实现这种转化。例如：2Fe3Cl22FeCl3、Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O。数轴法分析铁与稀HNO3反应的产物一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断，根据反应方程式：HNO3过量：Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O；Fe过量：Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2；两者相加得总方程式：3Fe8HNO3(稀)

11、=3Fe(NO3)22NO4H2O，可以用数轴表示：解题时需注意量的范围。即：，产物仅有Fe(NO3)3，稀HNO3可能有剩余；，产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能有剩余；，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，Fe和稀HNO3都反应完全。 题组一铁及其化合物的性质及计算1(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中气体由无色变红棕色的化学方程式：2NOO2=2NO2B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、中

12、现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3D针对中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化解析：选C。A.铁放入稀HNO3中发生反应Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O，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、铜之间连接一个电流计，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。2(2016安徽江淮名校第二次联考)5.6 g铁粉与一定量的硫黄混合，在空气中加热发生剧烈反应，冷却后用

13、足量的盐酸溶解反应后的残留固体，产生了2.0 L气体(标准状况)，通过分析可知其小于应生成的气体量，其最可能的原因是()A硫黄量不足B生成了FeSC生成了Fe2S3D有部分Fe被空气中的氧气氧化了解析：选D。当此混合物反应完全后，加入足量的盐酸时，如果铁过量，1 mol铁对应1 mol氢气，如果硫过量，硫化亚铁与盐酸反应，1 mol硫化亚铁对应1 mol硫化氢气体，故5.6 g铁反应，对应的气体为2.24 L，但是实际产生的气体体积偏小，故可能原因是部分Fe被空气中的氧气氧化了。3向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150 mL 4 molL1的稀硝酸恰好使混合物完全溶

14、解，放出2.24 L NO(标准状况)，往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为()A0.21 mol B0.25 molC0.3 mol D0.35 mol解析：选B。Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物与稀硝酸恰好反应后，溶液中只有Fe(NO3)2，根据N元素守恒关系知反应后溶液中n(NO)0.15 L 4 molL10.5 mol，则n(Fe)0.25 mol。题组二Fe(OH)2的制备实验探究4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)。解析：因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红

15、褐色的Fe(OH)3，即发生反应：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；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；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：制备Fe(OH)2的关键与方法由于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

16、)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。制备原理：Fe22OH=Fe(OH)2(1)成功关键溶液中不含Fe3和O2等氧化性物质；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。(2)制备Fe(OH)2时常采用的方法采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2易被空气中的氧气氧化成Fe3)；将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气)；将碱直接加到亚铁盐溶液的底部使生成的Fe(OH)2与空气隔离；在亚铁盐溶液的液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小而又不溶于水的有机溶剂)。 考点二亚铁盐、铁盐的化学性质学生用书P671Fe2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

17、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。2Fe3的氧化性Fe3处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如Fe3能氧化Fe、Cu、HI、H2S等。3Fe2与Fe3的相互转化用离子方程式实现下列转化：Fe2Fe32Fe2Cl2=2Fe32Cl；3Fe24HNO=3Fe32H2ONO；2Fe2H2O22H=2Fe32H2O；2Fe3Fe=3Fe2；Cu2Fe3=Cu22Fe2。4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(棕)黄色。(2)用KSCN溶液和氯水涉及的反应：Fe33

18、SCNFe(SCN)3(红色)2Fe2Cl2=2Fe32Cl(3)用NaOH溶液涉及的反应：Fe33OH=Fe(OH)3(红褐色沉淀)Fe22OH=Fe(OH)2(白色沉淀)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)31写出下列转化的主要离子方程式：(1)Fe2ClO(少量)、H,Fe3：_；(2)Fe3Fe2：_；(3)FeCl3溶液与过量Na2S溶液的反应：_。答案：(1)2Fe2ClO2H=2Fe3ClH2O(2)2Fe3S2=2Fe2S(3)2Fe33S2(过量)=2FeSS2在FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是()A加入KSCN

19、溶液一定不变红色B溶液中一定含Fe2C溶液中一定含Cu2D剩余固体中一定含Cu解析：选C。铁粉与FeCl3、CuCl2的反应依次为2Fe3Fe=3Fe2、Cu2Fe=Fe2Cu。充分反应后的固体可能为Cu或Fe和Cu的混合物，又由于2Fe3Cu=2Fe2Cu2，所以无论反应后的固体为Cu还是Fe和Cu的混合物，Fe3一定不存在，A对；由以上分析知B、D均对；若反应后固体为Cu和Fe的混合物，溶液一定无Cu2，C错。名师点拨(高考组合题)下列说法正确的是()A(2015高考全国卷，10A)将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液，现象是有气体生成，溶液呈红色，原因是稀硝酸将Fe氧化为F

20、e3B(2015高考全国卷，10B)将铜粉加入1.0 mol/L Fe2(SO4)3溶液中，现象是溶液变蓝、有黑色固体出现，原因是金属铁比铜活泼C(2014高考全国卷，8D)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D(2014高考大纲卷改编)室温下，能将浓硫酸盛放在铁桶中解析A项，过量铁粉与稀硝酸充分反应后铁元素转化为Fe2，滴加KSCN溶液后不出现红色；B项，铜粉与Fe2(SO4)3 溶液发生反应2Fe3Cu=2Fe2Cu2，溶液变蓝但不会有黑色固体出现；C项，FeCl3与Cu2不反应，制作线路板的原理为Fe3能腐蚀铜，发生反应2Fe3Cu=2Fe2

21、Cu2；D项，室温下，Fe遇浓H2SO4钝化，可用铁桶盛放浓H2SO4。答案D1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变棕黄色解析：选D。Fe(NO3)2溶液中加入盐酸时发生反应：3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O，有棕黄色的Fe3生成。2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A BC D解析：选D。要实现Fe2转化为Fe3，必须加强氧化性物质，NaCl、HCl均没有强氧化性。题组一Fe2与Fe3的转化1(2016北京重点中学第一次月考)用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，

22、向所得的溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是()A若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3B若溶液中有Cu2，则一定没有固体析出C若有固体存在，则溶液中一定有Fe2D若溶液中有Fe2，则一定有Cu析出解析：选C。无固体剩余，说明铜全部以铜离子形式存在，加入的铁粉没有与Cu2反应，全部与Fe3反应，溶液中一定含有Fe2，可能含有Fe3，A错误；若溶液中有Cu2，加入的铁粉不足，可能只与Fe3反应，也可能与Fe3反应后剩余的铁粉与部分Cu2反应生成铜，所以可能有固体析出，B错误；若有固体存在，固体中一定有铜，可能有铁，溶液中一定含有Fe2，C正确；当加入的铁粉较少时，只发生Fe2Fe3

23、=3Fe2时，不会有铜析出，D错误。2(2015高考四川卷)为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)。活化硫铁矿还原Fe3的主要反应为FeS27Fe2(SO4)38H2O=15FeSO48H2SO4，不考虑其他反应。请回答下列问题：(1)第步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是_。(2)检验第步中Fe3是否完全还原，应选择_(填字母编号)。AKMnO4溶液BK3Fe(CN)6溶液CKSCN溶液(3)第步加FeCO3调溶液pH到5.8左右，然后在第步通入空气使溶液pH降到5.2，此时

24、Fe2不沉淀，滤液中铝、硅杂质被除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是_。解析：(1)碱性氧化物(Fe2O3)与酸(H2SO4)反应生成盐Fe2(SO4)3和水，离子方程式为Fe2O36H=2Fe33H2O。(2)Fe3的检验应选择KSCN溶液，C项正确；A、B项均为检验Fe2的试剂。(3)通入空气引起溶液pH降低的原因：Fe2被氧化为Fe3，Fe3水解产生H。答案：(1)Fe2O36H=2Fe33H2O(2)C(3)Fe2被氧化为Fe3，Fe3水解产生H题组二Fe2、Fe3的检验3(教材改编)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()加入足量氯水 加入足量KM

25、nO4溶液 加入少量NH4SCN溶液A BC D解析：选C。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，混合液出现红色，由此得出下列的结论错误的是()AFe3的氧化性比溴的氧化性强B该晶体中一定含有SCNCFe2与SCN不能形成红色化合物DFe2被溴氧化成Fe3解析：选A。某晶体的溶液中没有与Fe2发生反应的离子，当加入溴水后，Fe2一定被氧化成Fe3，此时溶液出现红色，说明原晶体是含有SCN

26、的盐，很明显判断出B、C、D均正确；在Br2与Fe2反应中，Fe3是氧化产物，Br2是氧化剂，所以Br2的氧化性应比Fe3的氧化性强，选项A符合题意。1Fe3、Fe2的离子共存问题(1)Fe2、Fe3均易水解，与HCO、AlO、CO等因水解相互促进，在溶液中均不能大量共存。(2)Fe3与S2、I、HS、SO、HSO，Fe2与NO (H)、ClO、MnO (H)在溶液中均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。2Fe3水解能力强，实际上pH3.7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H2O

27、2)，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。例如：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。3关于Fe2和Fe3检验问题(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：Fe3的检验溶液变红色，说明含有Fe3Fe2的检验酸性KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2