版高考化学微一轮复习第10讲铁及其重要的化合物学案.docx
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版高考化学微一轮复习第10讲铁及其重要的化合物学案
第10讲 铁及其重要的化合物
考纲要求
1.掌握铁的主要性质及应用。
2.掌握铁的重要化合物的主要性质及应用。
3.能鉴别溶液中的Fe2＋、Fe3＋。
考点一 铁的性质
1．位置、物理性质
铁位于元素周期表的第四周期Ⅷ族，主要化合价为＋2、＋3，在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝。
铁具有金属的通性，具有被磁铁吸引的特性。
2．化学性质（写出化学方程式或离子方程式）
【多维思考】
1．铁、铝遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，是物理变化还是化学变化？
提示：
化学变化。
2．FeCl2、FeCl3是否都可以通过化合反应制取？
提示：
都可以。
铁与氧化剂反应后的价态判断方法
（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。
（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。
（3）铁在纯氧中燃烧以及在高温下与H2O（g）反应得到的产物为Fe3O4，铁元素的价态为＋2、＋3价。
考向一 铁的存在和性质
1．下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是（ ）
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铁是地壳中含量最高的金属元素
铁是人类最早使用的金属材料
Ⅰ对；Ⅱ对；有
B
常温下铁与稀硫酸反应生成氢气
高温下氢气能还原氧化铁得到铁
Ⅰ对；Ⅱ对；无
C
铁元素属于过渡元素
铁和铁的某些化合物可用作催化剂
Ⅰ错；Ⅱ对；无
D
在空气中铁表面形成致密氧化膜
铁不能与氧气反应
Ⅰ对；Ⅱ对；有
解析：
A项，地壳中含量最高的金属元素是Al，Ⅰ错，最早使用的金属是铜，Ⅱ错；C项，陈述Ⅰ、Ⅱ都正确，且有因果关系；D项，铁在空气中易形成铁锈，而不是致密的氧化膜，且铁与氧气反应，Ⅰ、Ⅱ均错。
答案：
B
2．下列关于铁的说法正确的是（ ）
A．纯铁为灰黑色，所以铁属于黑色金属
B．铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3
C．纯铁的抗腐蚀能力非常强，铁在干燥的空气里不易被氧化
D．铁的化学性质比较活泼，它能和水蒸气反应生成H2和Fe（OH）3
解析：
纯铁为银白色，A错；铁在硫蒸气中燃烧生成FeS，B错；3Fe＋4H2O（g）
Fe3O4＋4H2，D错。
答案：
C
考向二 铁反应后元素价态的判断
3．下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是（ ）
①过量的Fe与Cl2加热时发生反应 ②Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加KNO3 ③Fe与过量的S加热时发生反应 ④Fe（NO3）2溶液中加少量盐酸 ⑤Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A．①②③ B.③④⑤
C．①④⑤D．①②④
解析：
Fe与Cl2反应只生成FeCl3；Fe与S反应生成FeS；Fe
Fe2＋
Fe3＋；Fe2＋
Fe3＋；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：
D
4．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。
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。
解析：
向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，故AB段铁元素以Fe3＋形式存在。
随着铁粉的增加，溶液中的Fe3＋与Fe反应生成Fe2＋，故BC段铁元素以Fe2＋、Fe3＋形式存在。
Fe3＋全部转化成Fe2＋后，铁粉不再溶解，故CD段铁元素以Fe、Fe2＋形式存在。
答案：
（1）①
（2）④ （3）③
考点二 铁的氧化物与氢氧化物
1．铁的氧化物
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
难溶于水
难溶于水
铁的
化合价
＋2
＋3
＋2、＋3
稳定性
不稳定
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
2.铁的氢氧化物
化学式
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
分解产物复杂
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↓
两者的关系
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
【多维思考】
1．盐酸、氢碘酸均是强酸，Fe（OH）3分别与它们反应有何不同？
写出有关的反应方程式？
提示：
Fe（OH）3悬浊液遇到盐酸、氢碘酸均能使红褐色沉淀溶解，但HI具有较强的还原性，能被Fe3＋氧化为I2，使溶液颜色变深，故HCl与Fe（OH）3反应只是中和反应：
Fe（OH）3＋3HCl===FeCl3＋3H2O，而HI与Fe（OH）3反应为氧化还原反应，反应方程式为2Fe（OH）3＋6HI===2FeI2＋I2＋6H2O。
2．用FeSO4溶液和NaOH溶液制备Fe（OH）2沉淀，应注意哪些问题？
提示：
（1）配制FeSO4溶液和NaOH溶液的蒸馏水要加热煮沸以除去蒸馏水中的O2；
（2）用长滴管吸取NaOH溶液插入FeSO4溶液液面以下挤出。
1．铁的氧化物组成的判断方法
设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，则氧化物中n（Fe）∶n（O）＝
∶
＝a：
b，
若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；
若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；
若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4，或FeO与Fe2O3按物质的量比1∶1的混合物，或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值。
2．制备Fe（OH）2常用的三种方法
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
考向一 铁的氧化物、氢氧化物的组成与性质
1．把少量废铁屑溶于过量稀硫酸中，过滤，除去杂质，在滤液中加入适量硝酸，再加入过量的氨水，有红褐色沉淀生成。
过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。
上述沉淀和残渣分别为（ ）
A．Fe（OH）3；Fe2O3 B．Fe（OH）2；FeO
C．Fe（OH）2、Fe（OH）3；Fe3O4D．Fe2O3；Fe（OH）3
解析：
红褐色沉淀应为Fe（OH）3，因为加入HNO3，Fe（OH）2不存在；Fe（OH）3受热分解生成Fe2O3。
答案：
A
2．由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21∶8，则这种混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是（ ）
A．1∶2∶1B．2∶1∶1
C．1∶3∶1D.1∶1∶3
解析：
混合物中，n（Fe）∶n（O）＝
∶
＝3∶4，故FeO与Fe2O3按物质的量1∶1混合，D项符合要求。
答案：
D
考向二 Fe（OH）2的制备
3．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______________________________________________。
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O2
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褐色的Fe（OH）3，即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。
答案：
①②③⑤
考点三 Fe2＋、Fe3＋的性质及检验
1．“铁三角”的转化关系
写出上述转化关系中标号反应的离子方程式：
①2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；
②2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋；
③2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；
④3Fe2＋＋NO
＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
2．Fe2＋和Fe3＋的检验
（1）Fe2＋的检验：
先加KSCN溶液，无明显现象，再加氯水出现红色，反应的离子方程式：
Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋、Fe3＋＋3SCN－3。
（2）Fe3＋的检验：
滴加KSCN溶液，生成红色溶液，反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－3。
【多维思考】
1．如何除去FeCl3溶液中的Fe2＋？
提示：
加一定量的氯水或H2O2溶液。
2．Fe2＋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。
3．检验Fe2＋时能不能先加氯水再加KSCN溶液？
为什么？
提示：
不能，因为若溶液中含有Fe3＋时，就无法排除其干扰。
Fe2＋、Fe3＋的转化应用——除杂
主要成分
杂质
除杂方法
FeCl3
FeCl2
加入氯水或H2O2
FeCl2
FeCl3
加过量铁粉后过滤
FeCl2
CuCl2
加过量铁粉后过滤
考向一 Fe2＋与Fe3＋之间的转化
1．如何除去括号中的杂质？
（1）Fe2＋（Fe3＋）：
________________________________________；
（2）FeCl3（FeCl2）：
______________________________________；
（3）FeCl2（CuCl2）：
______________________________________；
（4）Fe2O3（Al2O3、SiO2）：
__________________________________。
答案：
（1）加过量铁粉，过滤
（2）加氯水或H2O2
（3）加过量铁粉，过滤
（4）加过量强碱溶液，过滤
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。
（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_______________________，
分离得到的固体主要成分是____________________________，
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____________________
_________________________________________________________。
解析：
FeCl3溶液蚀刻铜箔的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，得到的废液中含有FeCl3、CuCl2、FeCl2。
答案：
（1）2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
（2）反应掉FeCl3、CuCl2 Fe、Cu 加入足量稀盐酸过滤
（3）4FeCl2＋4Ca（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3＋4CaCl2
考向二 探究Fe2＋与Fe3＋的性质
3．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－1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）。
解析：
（1）Fe2＋具有很强的还原性，易被空气中的O2氧化为Fe3＋，在FeCl2溶液中加入少量铁屑，可防止Fe2＋被氧化。
（2）Fe2＋被氧化为Fe3＋，Cl2被还原为Cl－，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
（3）O2难溶于煤油，加入煤油能隔绝空气，排除O2对实验的影响。
（4）KI溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。
K3[Fe（CN）6]是检验Fe2＋的试剂。
实验③溶液变红，说明溶液中仍存在Fe3＋，由此可说明该氧化还原反应为可逆反应。
（5）酸化的FeCl2溶液与H2O2反应，Fe2＋被氧化为Fe3＋，H2O2被还原为H2O，反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
Fe3＋对H2O2的分解起催化作用，当反应一段时间后，会发生反应：
2H2O2
2H2O＋O2↑，故溶液中产生气泡。
由于H2O2分解反应放热，促使Fe3＋＋3H2OFe（OH）3＋3H＋平衡右移，最终出现Fe（OH）3红褐色沉淀。
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＋＋2H2O
Fe3＋催化H2O2分解产生O2 H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）（2017·高考江苏卷，7A）Fe
FeCl2
Fe（OH）2（ ）
（2）（2017·高考江苏卷，9A）无色透明的溶液中：
Fe3＋、Mg2＋、SCN－、Cl－能大量共存（ ）
（3）（2017·高考江苏卷9C）c（Fe2＋）＝1mol·L－1的溶液中：
K＋、NH
、MnO
、SO
能大量共存（ ）
（4）（2016·高考四川卷Ⅲ，2B）常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，则常温下铁与浓硫酸一定没有发生化学反应（ ）
（5）（2016·高考全国卷Ⅲ，7B）根据铁比铜金属性强，在实际应用中可用FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板（ ）
（6）（2016·高考全国卷Ⅰ，10C）配制氯化铁溶液时，将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释（ ）
（7）（2016·高考海南卷）将铁屑放入稀HNO3中证明Fe比H2活泼（ ）
（8）（2015·高考重庆卷，4A）
观察Fe（OH）2生成（ ）
（9）（2015·高考天津卷，2A）在溶液中加KSCN，溶液显红色，证明原溶液中有Fe3＋，无Fe2＋（ ）
（10）（2015·高考山东卷，11B）向某溶液中滴加氯水后再加入KSCN溶液，溶液呈红色，则溶液中一定含有Fe2＋（ ）
（11）（2015·高考四川卷，1A改编）铁粉作食品袋内的脱氧剂，铁粉起还原作用（ ）
答案：
（1）×
（2）× （3）× （4）× （5）× （6）√ （7）× （8）√ （9）× （10）× （11）√
2．（2017·高考全国卷Ⅲ）绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。
某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。
回答下列问题：
（1）在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。
再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。
由此可知：
________、________。
（2）为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管（带两端开关K1和K2）（设为装置A）称重，记为m1g。
将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2g。
按下图连接好装置进行实验。
①仪器B的名称是________________。
②将下列实验操作步骤正确排序________________（填标号）；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3g。
a．点燃酒精灯，加热 B．熄灭酒精灯
c．关闭K1和K2D．打开K1和K2，缓缓通入N2
e．称量Af．冷却到室温
③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x＝________________（列式表示）。
若实验时按a、d次序操作，则使x________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。
（3）为探究硫酸亚铁的分解产物，将
（2）中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。
实验后反应管中残留固体为红色粉末。
①C、D中的溶液依次为________（填标号）。
C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为________________。
a．品红 B．NaOH c．BaCl2
d．Ba（NO3）2e．浓H2SO4
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式_______________
________________________________________________________。
解析：
（1）样品溶于水滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，说明样品中无Fe3＋；再向试管中通入空气，溶液逐渐变红，这说明有铁离子产生，即硫酸亚铁易被空气氧化为硫酸铁，铁离子遇KSCN溶液显红色；
（2）①根据仪器构造可知B是球形干燥管；②由于装置中含有空气，空气能氧化硫酸亚铁，所以加热前需要排尽装置中空气，利用氮气排出空气，为了使生成的水蒸气完全排除，应该先熄灭酒精灯再冷却，然后关闭K1和K2，最后称量，即正确的排序是dabfce；③样品的质量是m2－m1，加热后剩余固体是硫酸亚铁，根据铁原子守恒可知
＝
，解得x＝
；若实验时按a、d次序操作，在加热过程中硫酸亚铁被空气氧化为硫酸铁，导致m3增加，因此x偏小；（3）①最终得到红棕色固体，说明有氧化铁生成，即分解过程发生了还原反应，根据化合价变化可知一定有SO2生成，这说明硫酸亚铁分解生成氧化铁、二氧化硫和三氧化硫。
三氧化硫溶于水生成硫酸，硫酸根离子和钡离子结合生成白色沉淀硫酸钡，由于硝酸钡在酸性溶液中有氧化性，能氧化SO2，所以应该用氯化钡，检验SO2用品红溶液，所以C、D的溶液依次为氯化钡溶液和品红溶液，实验现象是C中溶液变浑浊产生白色沉淀，D中品红溶液褪色；②根据以上分析可知硫酸亚铁高温分解的方程式为2FeSO4
Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑。
答案：
（1）样品中无Fe3＋ 硫酸亚铁易被空气氧化为硫酸铁
（2）①球形干燥管 ②dabfce ③
偏小
（3）①c、a 产生白色沉淀、品红溶液褪色
②2FeSO4
Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑
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