高考化学-铁及其化合物必备专题复习

2014高考化学必备专题——铁及其化合物【考纲解读】1．知道铁及其化合物的物理性质。2．了解铁及其化合物的化学性质3．了解Fe3+的氧化性，认识Fe3+和Fe2+之间的相互转化4．学会Fe3+的检验方法5．了解Fe(OH)3的制备方法及其受热分解。【高考预测】铁及其化合物为近几年热考知识点，既有选择题部分的共存、元素化合物、电化学，也有工业流程题、实验题等大题考察。在离子方程式的书写方面也是经常出现，往往和氧化还原反应知识紧密结合。重点是铁三角的转化、Fe3+和Fe2+的性质及其检验等。一、铁及其化合物的性质1．铁的化学性质铁在金属活动性顺序表中排在氢的前面，是较活泼的金属元素。当Fe与弱氧化剂（如I2、Fe3＋，Cu2＋、H＋等）反应时，只失去最外层上的2个电子，形成Fe2＋；当Fe与强氧化剂（如Cl2、Br2、HNO3等）反应时，还能进一步失去次外层上的一个电子，形成Fe3＋。①与非金属反应a．与氧气反应：在常温干燥的空气中不易与氧气反应，在纯氧中剧烈反应生成四氧化三铁，在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀。3Fe＋2O2点燃Fe3O4b.与卤素单质反应：与氯气、溴单质反应生成三价铁，与碘单质反应生成二价铁。2Fe＋3Cl2点燃2FeCl32Fe＋3Br2△2FeBr3Fe＋I2△FeI2②与酸反应a．与非氧化性酸反应生成亚铁离子和氢气。Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑b．遇冷的浓硫酸和浓硝酸产生钝化现象。c．与氧化性酸反应不产生氢气，且铁被氧化为三价铁离子。Fe＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O2Fe＋6H2SO4(浓)△Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O③与水的反应：常温下铁与水不反应，在高温时可发生反应生成四氧化三铁。3Fe＋4H2O高温Fe3O4＋4H2↑④与某些盐溶液的反应：Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋CuFe＋2Fe3＋＝3Fe2＋2.铁的氧化物的比较铁的氧化物FeOFe2O3Fe3O4俗称铁红磁性氧化铁色、态黑色粉末黑色晶体红棕色粉末铁的价态+2+3+2、+3水溶性难溶于水稳定性不稳定性6FeO+O2=2Fe3O4稳定稳定与酸的反应FeO+2H+=Fe2++H2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2OFe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O与CO的反应FexOy+yCO=xFe+yCO2制取高温熔融，铁与氧气反应2Fe+O2=2FeOFe(OH)3的分解2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O铁在氧气中燃烧3Fe+2O2=Fe3O43．铁的氢氧化物的比较Fe(OH)2Fe(OH)3物理性质白色，难溶于水的固体红褐色，难溶于水的固体化学性质（1）与非氧化性强酸反应Fe(OH)2＋2H＋＝Fe2＋＋2H2O（2）与氧化性酸反应3Fe(OH)2＋10HNO3＝3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O（3）空气中放置被氧化4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3（1）与酸反应Fe(OH)3＋3H＋＝Fe3＋＋3H2O（2）受热分解2Fe(OH)3＝Fe2O3＋3H2O制备（1）煮沸蒸馏水，赶走溶解的氧气（2）煮沸NaOH溶液，赶走溶解的氧气（3）配制FeSO4溶液，加少量的还原铁粉（4）用长滴管将NaOH溶液送入FeSO4溶液液面以下Fe2＋＋2OH－＝Fe(OH)2↓将NaOH溶液滴入Fe2(SO4)3溶液中Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3↓4.氢氧化亚铁的制备：Fe(OH)2和Fe(OH)3从溶液中析出的现象不同，前者是白色絮状沉淀，后者是红褐色沉淀。Fe(OH)2极不稳定，易被氧化成Fe(OH)3，反应现象是：白色→灰绿色→红褐色。因Fe(OH)2在空气中易氧化，故Fe(OH)2在水中稳定存在的寿命只有几秒钟，在实验室制取Fe(OH)2时，一定要用新制的Fe2＋盐和先加热驱赶O2后的NaOH溶液，且滴管末端插入试管内的液面下，再滴加NaOH溶液，在反应液面上滴加植物油或苯等物质进行液封，以减少Fe(OH)2与O2接触。关于Fe(OH)2制备的方法很多，关键有两点：一是溶液中的溶解氧必须除去，二是反应过程必须与O2隔绝。5.氢氧化铁胶体的制备向沸水中滴加几滴FeCl3溶液而得，FeCl3不宜过多，浓度不宜过大，加热时间不宜过长，否则容易产生Fe(OH)3沉淀。例1：（2013·江苏化学·6）甲、乙、丙、丁四种物质中，甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间具有如下转化关系：甲丁乙丙丁甲。下列有关物质的推断不正确的是A.若甲为焦炭，则丁可能是O2B.若甲为SO2，则丁可能是氨水C.若甲为Fe，则丁可能是盐酸D.若甲为NaOH溶液，则丁可能是CO2【参考答案】B二、Fe2＋和Fe3＋之间相互转化⒈从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知:Fe只有还原性，Fe3+通常只有氧化性，Fe2+既具有氧化性又具有还原性。上述微粒通过与氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，可以实现不同价态的铁相互转化，如下图（常称为铁三角）：⒉亚铁盐在水溶液中呈浅绿色，在保存时，应在溶液中放少量铁粉以防其被氧化，同时滴加少量的相应酸以防其水解。Fe3＋在水溶液中呈棕黄色。⒊具体反应有：⑴Fe2＋→Fe3＋①2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－（在亚铁盐溶液中通入氯气，溶液由浅绿色变为棕黄色）。②4Fe2＋＋O2＋4H＋＝4Fe3＋＋2H2O（亚铁盐溶液在空气中容易变质，如绿矾露置于空气中则是：12FeSO4＋3O2＝4Fe2（SO4）3＋2Fe2O3）③3Fe2＋＋NO3－＋4H＋＝3Fe3＋＋2H2O＋NO↑④5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋＝5Fe3＋＋4H2O＋Mn2＋⑵Fe3＋→Fe2＋①2Fe3＋＋S2—＝2Fe2＋＋S②2Fe3＋＋SO32－＋H2O＝2Fe2＋＋SO42－＋2H＋③2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋（在FeSO4溶液中往往要加铁的原因是可以防止Fe2＋被氧化为Fe3＋）④2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋（电路板的制作是利用FeCl3溶液与铜反应）⑤2Fe3＋＋2I－＝2Fe2＋＋I24．Fe2+、Fe3+的性质及检验（1）Fe2+的性质①水溶液是色②与KSCN溶液，再滴则变红③与OH－反应现象：—→—→反应方程式：、④既有又有，但主要体现。Fe2+可被强氧化剂（如）可将Fe2+氧化成Fe3+。（2）Fe3+的性质①水溶液是色②与KSCN溶液，反应方程式③与OH－反应现象：反应方程式：④只有性，Fe3+可被还原剂（如）可将Fe3+还原成Fe2+。⑤Fe3+有较强水解能力。水解方程式为：思考：①能用加热蒸发FeCl3溶液得获得FeCl3固体吗？Fe2(SO4)3呢？②Fe3+与CO32－、、S2－能共存吗？（3）Fe2+、Fe3+的检验①检验Fe2+的方法：（a）KSCN法：先滴加KSCN溶液，若溶液不显血红色，再滴加氯水，若溶液显血红色。说明原溶液中有Fe2+。（b）碱液法：现象②检验Fe3+的方法（a）KSCN法：现象（b）碱液法：现象（c）苯酚法：现象例2：（2013·江苏化学·13）下列依据相关实验得出的结论正确的是A.向某溶液中加入稀盐酸，产生的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，该溶液一定是碳酸盐溶液B.用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液C.将某气体通入溴水中，溴水颜色褪去，该气体一定是乙烯D.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Fe2＋【参考答案】D三、金属的冶炼1．金属在自然界中的存在形式：（1）游离态化学性质不活泼的金属,在自然界中能以游离态的形式存在，如：Au、Ag、Pt、Cu（2）化合态化学性质比较活泼的金属,在自然界中能以化合态的形式存在，如：Al、Na2．金属的冶炼：（1）金属冶炼的实质用还原的方法,使金属化合物中的金属阳离子得电子变成金属原子。Mn++ne-→M（2）金属冶炼的主要步骤：①矿石的富集目的：除去杂质,提高矿石右的有用成分的含量;②冶炼目的：得到金属单质.原理：利用氧化还原反应原理,在一定条件下,用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质.③精炼目的：提高金属的纯度.⒊金属冶炼的一般方法：（1）金属冶炼方法①热分解法：可用于热分解法冶炼的金属，其元素的金属性很弱，原子难失电子，离子易得电子，化合物的稳定性较弱。在常见金属活动性顺序表的右端区域（如Hg、Ag）。如：2HgO△2Hg+O2↑2Ag2O△4Ag+O2↑②热还原法：在金属活动性顺序表中位于Mg～Cu之间的金属的冶炼一般用焦炭、CO、H2和活泼金属作还原剂即可制得这些金属的单质。如：2.热还原法可用热还原法冶炼的金属，其金属性比较强，在常见金属活动性顺序表中居于中间区域。①焦炭还原法。如：COMgCMgOCOCu2CCuO22高温高温②一氧化碳还原法。如：Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2③氢气还原法。如：WO3+3H2高温W+3H2O④活泼金属还原法。如：3232OAlFe2Al2OFe高温此反应又称铝热反应。通常可作铝热剂的还有Al和32OCr、Al和52OV、Al和43OFe、Al和2MnO等。铝热反应实验中的镁条和氯酸钾的作用是发生氧化还原反应提供铝和氧化铁反应所需的热量。反应现象：剧烈反应，发生耀眼的光，纸漏斗的下部被烧穿，沙子上落有黑色铁珠。铝热反应的注意事项：实验时要注意安全，反应装置应远离易燃物；铝粉要细，预先除去镁带的氧化膜；镁带的长度约10cm（过短热量不够，影响实验效果）。③电解法：电解法冶炼一般用于活泼金属的冶炼（如K、Ca、Na、Mg、Al等）。缺点是耗电量大，成本较高。值得一提的是，冶炼铝不能用电解3AlCl的方法（因共价化合物在熔融时不导电）。如：2Al2O3电解4Al+3O2↑2NaCl电解2Na+Cl2↑（2）根据金属活动性顺序表大致可作如下归纳：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu电解法热还原法热分解法物理提取法【特别提醒】①用焦炭还原法冶炼金属，炼得的金属中往往含有少量的碳。②用CO冶炼金属时，由于CO一般是在金属冶炼炉中通过下列反应生成的：2OC2CO高温，CO2CCO2。所以用CO冶炼得的金属中也会含有少量的碳。③用H2还原法冶炼金属，炼得的金属的纯度相对较高，但成本高。④用铝热反应冶炼金属，克服了被冶炼金属及其氧化物熔点高、难以冶炼的问题，但成本高。例3：（2013·北京理综·27）（12分）用含有A1203、SiO2和少量FeO·xFe2O3的铝灰制备A12(SO4)3·18H2O。，工艺流程如下(部分操作和条件略):Ⅰ。向铝灰中加入过量稀H2SO4，过滤:Ⅱ。向滤液中加入过量KMnO4溶液，调节溶液的pH约为3；Ⅲ。加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色:Ⅳ。加入MnSO4至紫红色消失，过滤;Ⅴ。浓缩、结晶、分离，得到产品。(1)H2S04溶解A1203的离子方程式是(2)KMnO4-氧化Fe2+的离子方程式补充完整：（3）已知：生成氢氧化物沉淀的pHAl（OH）3Fe（OH）2Fe（OH）3开始沉淀时3.46.31.5完全沉淀时4.78.32.8注：金属离子的起始浓度为0.1mol·L-1根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的：(4)己知:一定条件下，MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2,①向Ⅲ的沉淀中加入浓HCI并加热，能说明沉淀中存在MnO2的现象是.②Ⅳ中加入MnS04的目的是【答案】（1）323262l3AlOHAHO；（2）5、8H+、5、4H2O；（3）将Fe2+氧化为Fe3+，调节pH值使铁完全沉淀；（4）①、生成有黄绿色气体；②、加入MnSO4，除去过量的MnO4-。【考点精析】考点1“铁三角”及其应用（2013届泗县第二次质量检测）由于Fe(OH)2在空气中易被氧化，同学们为了观察到白色的Fe(OH)2固体想了很多方法。甲同学：在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等制备。（1）在试管I里加入的试剂是。（2）II中的试剂加入前应如何处理：。（3）为了制得白色Fe(OH)2