搜索
第10讲铁及其化合物[考纲要求]1.掌握铁及其重要化合物的主要性质及其应用。2.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。3.能鉴别溶液中的Fe2＋、Fe3＋。高频考点一铁的单质、氧化物及氢氧化物1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)铁具有导电、导热、延展性及被磁体吸引的特性(√)(2)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同(×)(3)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸(√)(4)氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色染料(×)(5)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(×)(6)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(×)(7)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2(×)(8)根据Cl2、S与铁的反应可以判断氯元素和硫元素的非金属性强弱(√)2．将下列物质的颜色和用途或性质用短线连接起来。①Fe2O3a．红褐色A．具有较强的还原性②Fe(OH)2b．红棕色B．易被氧化成灰绿色最终变成红褐色③Fe(OH)3c．白色C．红色油漆、涂料④Fe2＋d．棕黄色D．受热分解成红棕色粉末⑤Fe3＋e．浅绿色E．具有较强的氧化性【答案】①—b—C；②—c—B；③—a—D；④—e—A；⑤—d—E一、铁的存在与性质1．铁元素的存在形式【注意】Fe3O4有磁性，能被磁铁吸引，又称磁性氧化铁。2．铁的物理性质颜色状态导电、导热性、延展性特性地壳含量____色固体良好被磁铁吸引占第__位银白43.铁的化学性质铁元素性质活泼，单质有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。(3)与酸的反应【注意】(1)Fe与Cl2反应生成FeCl3，Fe与盐酸反应生成FeCl2。(2)铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是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。二、铁的氧化物和氢氧化物1．铁的氧化物2.铁的氢氧化物【注意】(1)Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有1/3的铁显＋2价，2/3的铁显＋3价。(2)Fe(NO3)2溶液酸化后，H＋、NO－3具有强氧化性，会将Fe2＋氧化成Fe3＋。考点1铁及其化合物的性质1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)(2016·全国乙卷)1molFe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA(×)(2)(2016·四川高考)常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，说明常温下，铁与浓硫酸不发生化学反应(×)(3)(2016·海南高考)将铁屑放入稀HNO3中，证明Fe比H2活泼(×)(4)(2016·上海高考)用NaOH溶液可以除去氧化铁中混有的二氧化硅(√)(5)(2016·上海高考)Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3(×)(6)(2015·全国卷Ⅱ)下列过程没有发生化学反应：用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装(×)(7)(2015·江苏高考)如下所示的物质间转化能一步实现：Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3(×)(8)(2015·广东高考)3mol单质Fe完全转化为Fe3O4，失去8NA个电子(√)(9)(2014·北京高考)铁表面自然形成的氧化层能保护内层不被空气氧化(×)(10)(2015·重庆高考)使用如图所示装置观察Fe(OH)2的生成(√)2．(2018·郑州质检)下列叙述正确的是()A．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B．足量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3C．Fe和Fe2O3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出D．Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3，在给定的条件下能实现转化【解析】HNO3具有强氧化性，与Fe反应产生的气体为NO，A项错；铁与Cl2反应无论量的多少产物都是FeCl3，B项错；C项中Fe2O3溶解产生Fe3＋恰好将铁单质氧化，因而不能置换出H2，正确；FeCl3溶液加热时易水解，D项错。【答案】C3．等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出NO物质的量最多的是()A．FeOB．Fe2O3C．FeSO4D．Fe3O4【解析】Fe2O3与稀硝酸的反应不属于氧化还原反应，不产生NO；Fe3O4可表示为FeO·Fe2O3，其中所含有的Fe(Ⅱ)元素能与稀硝酸反应生成NO，由于三种物质质量相等时，所含Fe(Ⅱ)元素的物质的量关系为FeOFeSO4FeO·Fe2O3，因此，质量相等时，FeO与稀硝酸反应放出的NO最多，A项正确。【答案】A【方法总结】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)＝m56∶n16＝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)。考点2Fe(OH)2的成功制备4．(2018·江苏盐城模拟)用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应可制得白色的Fe(OH)2沉淀。(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，加入稀硫酸可抑制其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，加铁屑的目的是防止Fe2＋被氧化。(2)气体的溶解度随温度升高而降低，故可用煮沸的方法除去水中的O2。【答案】(1)稀硫酸、铁屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O25．下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。【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)2＋O2＋2H2O4Fe(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；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【方法总结】成功制备Fe(OH)2的方法措施由于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：Fe2＋＋2OH－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采取的措施：所用溶液要煮沸除氧气，要将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，或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。高频考点二Fe2＋、Fe3＋的性质及其检验2．(1)为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是________。【答案】③④(2)如何除去括号中的杂质①Fe2＋(Fe3＋)：___________________________________；②FeCl3(FeCl2)：_________________________________；③FeCl2(CuCl2)：________________________________；④Fe(Al)：_______________________________________；⑤Fe2O3(Al2O3、SiO2)：___________________________；⑥CuCl2溶液(FeCl3)：____________________________。【答案】①加过量铁粉；过滤②加氯水或H2O2③加过量铁粉；过滤④加过量强碱溶液；过滤⑤加过量强碱溶液，过滤⑥加CuO，过滤3．Fe2＋、Fe3＋的检验方法考点1Fe2＋、Fe3＋的性质(4)(2016·江苏高考)室温下，向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液，再滴加几滴淀粉溶液，溶液变蓝色，说明Fe3＋的氧化性比I2的强(√)(5)(2016·上海高考)用NaOH溶液和盐酸能除去FeCl2溶液中混有的CuCl2(×)(6)(2015·全国卷Ⅰ)将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液会观察到有气体生成，溶液呈血红色，说明稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋(×)(7)(2015·广东高考)向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液再滴加H2O2溶液，加入H2O2后溶液变成血红色，说明Fe2＋既有氧化性又有还原性(×)【解析】酸性条件下，NO－3有氧化性，因此首先发生的反应是【答案】B考点2Fe2＋、Fe3＋的检验3．(2017·湛江模拟)下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是()选项操作和现象结论或目的A向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液呈红色红砖中含有Fe2O3BCO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液，溶液不显红色黑色固体中没有Fe3O4C取少量Fe(NO3)2试样加水溶解，加稀硫酸酸化，滴加KSCN溶液，溶液变为红色该Fe(NO3)2试样已经变质D向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色原溶液中含有Fe2＋【解析】B项中CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使有Fe3O4，其溶于盐酸后产生的Fe3＋与Fe发生反应：Fe＋2Fe3＋3Fe2＋，加入KSCN溶液也不显红色，错误；C项中酸性条件下NO－3具有强氧化性，而Fe2＋具有还原性，两者发生氧化还原反应，有Fe3＋生成，遇KSCN溶液呈红色，无法证明样品是否变质，错误；D项中若原溶液中不含有Fe2＋，含有Fe3＋，也有此现象，错误。【答案】A4．(2018·上海静安期末)某溶液中可能存在Fe3＋、Fe2＋、I－、HCO－3、Cl－、NO－3六种离子中的几种。进行下列实验：①取少量溶液滴加KSCN溶液，溶液呈红色；②另取少量原溶液滴加盐酸，溶液的棕黄色加深。据此可以推断，该溶液中一定大量存在的离子是()A．I－B．HCO－3C．Cl－D．NO－3【解析】由①可知溶液中一定含有Fe3＋，有Fe3＋一定无I－、HCO－3；由②可知加入盐酸后又生成Fe3＋，说明原溶液中含有Fe2＋和NO－3。【答案】D【易错警示】Fe2＋、Fe3＋检验时的两点提醒(1)检验Fe2＋时，不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水可氧化SCN－)。(2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(因Cl－能还原酸性KMnO4)，可用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2＋。难点专攻(八)铁及其化合物间的转化关系及应用考点1Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的“三角”转化关系1．(2017·合肥模拟)在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是()A．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋B．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋C．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋D．