通用版2019版高考化学微一轮复习第10讲铁及其重要的化合物学案05

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Fe、Fe。 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)

2＋3＋ 1

【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、Fe、Cu)等反应所得产物为Fe，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Fe，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。

3＋

＋

3＋

2＋

2＋

2

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( ) A 素 B 气 C 铁是地壳中含量最高的金属元陈述Ⅱ 铁是人类最早使用的金属材料 常温下铁与稀硫酸反应生成氢高温下氢气能还原氧化铁得到铁 铁元素属于过渡元素 在空气中铁表面形成致密氧化铁和铁的某些化合物可用作催化剂 铁不能与氧气反应 判断 Ⅰ对；Ⅱ对；有 Ⅰ对；Ⅱ对；无 Ⅰ错；Ⅱ对；无 D 膜 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

高温

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 C．①④⑤

B.③④⑤

D．①②④

过量稀H2SO4

解析：Fe与Cl2反应只生成FeCl3；Fe与S反应生成FeS；Fe

――→

Fe

H、NO3

2＋

＋

－

3

――→Fe

3

H、NO3

＋

＋－

3＋

3＋

3＋

；Fe

2＋

――→Fe；Fe2O3溶于盐酸生成Fe，当混合物中Fe不足时，溶液中仍有Fe，

3＋

当Fe足量时，溶液中无Fe。

答案：D

4．在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe

2＋

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。

①Fe ②Fe ③Fe、Fe ④Fe、Fe (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Fe，故AB段铁元素以Fe

3＋

2＋

2＋

3＋

3＋

3＋

2＋

2＋

2＋

3＋

形式存在。随着铁粉的增加，溶液中的Fe与Fe反应生成Fe，故BC段铁元素以Fe、Fe形式存在。Fe全部转化成Fe后，铁粉不再溶解，故CD段铁元素以Fe、Fe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 3＋

3＋

2＋

2＋

俗名 铁红 磁性氧化铁 4

颜色状态 溶解性 铁的 化合价 稳定性 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 (有磁性) 难溶于水 难溶于水 难溶于水 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 不稳定 稳定 稳定 与H＋Fe3O4＋8HFeO＋2H2＋＋ ＋ 反应的离子方程式 Fe2O3＋6H3＋＋ ===Fe2＋ ===Fe＋H2O ===2Fe＋3H2O ＋2Fe＋4H2O 3＋2.铁的氢氧化物 化学式 色态 与盐酸反应 Fe(OH)2 白色固体 Fe(OH)2＋2H=== Fe＋2H2O 2＋＋Fe(OH)3 红褐色固体 Fe(OH)3＋3H3＋＋ ===Fe＋3H2O △受热分解 分解产物复杂 2Fe(OH)3===== Fe2O3＋3H2O 可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe制法 ＋2OH－ 2＋可溶性铁盐与碱溶液反应 Fe＋3OH===Fe(OH)3↓ 3＋－=== Fe(OH)2↓ 在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色两者的关系 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Fe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

5

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。

mn

∶＝5616

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。

6

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 C．Fe(OH)2、Fe(OH)3；Fe3O4

B．Fe(OH)2；FeO D．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∶1 C．1∶3∶1

B．2∶1∶1 D.1∶1∶3

21 g8 g

解析：混合物中，n(Fe)∶n(O)＝∶－1－1＝3∶4，故FeO与Fe2O3按

56 g·mol16 g·mol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Fe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

3＋

__________________________________________________________

_________________________________________________________。 (2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用__________的方法。

7

(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)Fe易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe易被空气中的O2氧化，要加Fe粉防止Fe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)。

2＋

2＋

2＋

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Fe，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 Fe、Fe的性质及检验

2＋

3＋

2＋

－

8

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： ①2Fe＋Fe===3Fe；

②2Fe＋H2S===2Fe＋S↓＋2H； ③2Fe＋H2O2＋2H===2Fe＋2H2O； ④3Fe＋NO3＋4H===3Fe＋NO↑＋2H2O。 2．Fe和Fe的检验

(1)Fe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＋2Fe===2Cl＋2Fe、Fe＋3SCN??Fe(SCN)3。

(2)Fe的检验：滴加KSCN溶液，生成红色溶液，反应的离子方程式为Fe＋3SCN??Fe(SCN)3。

【多维思考】

1．如何除去FeCl3溶液中的Fe？ 提示：加一定量的氯水或H2O2溶液。

2．Fe与NO3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：Fe与NO3能大量共存，但在酸性条件下NO3能将Fe氧化成Fe而不能大量共存。

3．检验Fe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Fe时，就无法排除其干扰。

3＋

2＋2＋

－

－

2＋

3＋

2＋

－

2＋

3＋

3＋

－

2＋

－

3＋

3＋

－

2＋2＋

3＋

2＋

－

＋

3＋

2＋

＋

3＋

3＋

2＋

＋

3＋

2＋

9

Fe、Fe的转化应用——除杂

主要成分 FeCl3 FeCl2 FeCl2 杂质 FeCl2 FeCl3 CuCl2 除杂方法 加入氯水或H2O2 加过量铁粉后过滤 加过量铁粉后过滤 2＋3＋

考向一 Fe与Fe之间的转化 1．如何除去括号中的杂质？

(1)Fe(Fe)：________________________________________； (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＋

3＋2＋

3＋

__________________________________________________________

_________________________________________________________。 (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2Fe＋Cu===2Fe＋Cu，得到的废液中含有FeCl3、CuCl2、FeCl2。

3＋

2＋

2＋

10

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