20202021年高考化学一轮复习知识讲解下铁及其化合物pdf

2020-2021年新高三化学一轮复习讲解《铁及其化合物》【知识梳理】一、铁铁位于第四周期第Ⅷ族，原子结构示意图为：。铁是地壳中最丰富的元素之一，含量为4．75%，在金属中仅次于铝。铁分布很广，能稳定地与其他元素结合，常以氧化物的形式存在，有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、褐铁矿（主要成分是Fe2O3·3H2O）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄铁矿（主要成分是FeS2）、钛铁矿（主要成分是FeTiO3）等。土壤中也含铁1%～6%。铁是具有银白色金属光泽的过度元素，密度大，熔沸点高，延展性、导电性和导热性较好，能被磁铁吸引。铁是较活泼的金属，铁原子的最外层电子数为2个，可失去2个或3个电子而显+2价或+3价，但+3价的化合物较稳定。1．与非金属反应：3Fe+2O2Fe3O42Fe+3C122FeCl3Fe+SFeS温馨提示：铁丝在氯气中燃烧时，生成棕黄色的烟，加水振荡后，溶液显黄色；不论铁的量多少，与氯气反应产物都是氯化铁；铁跟氯气、硫反应时，分别生成+2价和+3价的铁，说明氧化性：氯气＞硫。2．与酸反应：（1）与非氧化性酸(如稀盐酸、稀H2SO4等)的反应：Fe+2H＋＝Fe2＋+H2↑（2）常温下，铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。所以可用铁制容器盛装浓硫酸或浓硝酸。（3）加热时，铁与热浓硫酸、浓硝酸反应：2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O（4）铁与稀硝酸反应不产生H2。当HNO3过量时，铁元素的存在形式为Fe3＋。反应原理：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，当Fe过量时，铁元素的存在形式为Fe2＋。反应原理：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，当14nFenHNO338时：铁元素的存在形式为Fe2＋和Fe3＋。3．与某些盐溶液的反应：（1）与CuSO4溶液反应：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu（置换反应）（2）与FeCl3溶液反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋（归中反应）例题1、下列说法正确的是。①1molFe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA②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将铁屑放入稀HNO3中，证明Fe比H2活泼④用NaOH溶液可以除去氧化铁中混有的二氧化硅⑤Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3⑥铁的氧化物（FexO）1．52g溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下112mlCl2，恰好将Fe2+完全氧化，x值为0．80⑦Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中一定有＋3价铁生成⑧铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在⑨铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为＋3价⑩将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中，制备Fe(OH)3胶体⑪将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液，有气体生成，溶液呈红色，稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋⑫铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2二、铁的氧化物和氢氧化物1．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＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O2．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)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O受热分解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↓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，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)33．氢氧化亚铁的制备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)例题2、下列说法正确的是。①赤铁矿的主要成分是Fe3O4②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，说明红砖中含有氧化铁③Fe2O3――→盐酸FeCl3(aq)――→蒸发无水FeCl3④制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁⑤Fe3O4为红棕色晶体⑥磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为：3Fe2＋＋4H＋＋NO－3===3Fe3＋＋NO↑＋3H2O⑦氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为：Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O⑧Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，但能通过化合反应制取Fe(OH)3⑨Fe(OH)2在空气中加热，可得到FeO⑩图示装置能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀⑪FeO投入稀H2SO4和稀HNO3中均得到浅绿色溶液⑫向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300mL1mol·L−1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中不含Fe3＋。若用过量的CO在高温下还原相同质量的原混合物，固体减少的质量为2．4g三、铁盐与亚铁盐1．Fe2＋的性质：含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主。氧化性Fe2＋与Zn反应的离子方程式：Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋还原性向FeCl2溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入氯水(或通入Cl2)，若溶液变红色，证明Fe2＋具有还原性。反应原理：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl−向少量酸性KMnO4溶液中加入FeCl2溶液，若溶液紫红色褪去，证明Fe2＋具有还原性。反应原理：MnO－4＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O水解性Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性性质应用配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化2．Fe3＋的性质：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，Fe3＋具有较强的氧化性。Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。氧化性向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入过量活泼金属(如Fe)，若溶液红色褪去，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋向FeCl3溶液中加入淀粉­KI溶液，若溶液变成蓝色，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理：2Fe3＋＋2I−===I2＋2Fe2＋向FeCl3溶液中通入H2S气体，若出现黄色浑浊，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理：2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋水解性利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl3＋3H2O====△Fe(OH)3(胶体)＋3HCl利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度Fe3＋与HCO－3、AlO－2、CO2－3、ClO−等水解呈碱性的离子不能大量共存络合性含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN时变成红色3．Fe2+和Fe3+之间相互转化:Fe2+→Fe3+2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-溶液由浅绿色变为棕黄色4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O亚铁盐溶液在空气中容易变质3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++2H2O+NO↑NO－3与Fe2＋在酸性条件下不能共存5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++4H2O+Mn2+在酸性KMnO4溶液滴加FeCl2溶液，溶液由紫红变棕黄2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O溶液由浅绿色变为棕黄色Fe3+→Fe2+2Fe3++Fe=3Fe2+在亚铁盐溶液中加入铁钉可防止Fe2+被氧化为Fe3+2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+常利用FeCl3溶液来刻蚀铜，制造印刷线路2Fe3++2I−=2Fe2++I2可用淀粉碘化钾检验Fe3+2Fe3++SO32−+2H2O=2Fe2++SO42-+2H+溶液由棕黄色变为浅绿色4．Fe2＋、Fe3＋的检验Fe2＋的检验取出少量被检验的溶液，滴加KSCN溶液，无现象，再通入Cl2，若变成红色溶液，说明有Fe2＋存在(鉴别时不能先通氯气)取出少量被检验的溶液，加入NaOH溶液，产生白色絮状沉淀，白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe2＋存在取出少量被检验的溶液，滴加酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去，说明有Fe2＋存在取出少量被检验的溶液，滴加K3Fe（CN）6溶液，无现象，若有蓝色沉淀生成，说明有Fe2＋存在Fe3＋的检验取出少量的被检验的溶液，加入KSCN溶液，溶液变红色，证明有Fe3＋存在取出少量的被检验的溶液，加入苯酚溶液，溶液变紫色，证明有Fe3＋存在取出少量的被检验的溶液，加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀，证明有Fe3＋存在取出少量的被检验的溶液，加入淀粉碘化钾溶液，溶液变蓝色，证明有Fe3＋存在混合液取出少量的被检验的溶液，加入KSCN溶液，溶液变红色，证明有Fe3＋存在取出少量的被检验的溶液，加入淀粉碘化钾溶液，溶液变蓝色，证明有Fe3＋存在取出少量被检验的溶液，滴加酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去，说明有Fe2＋存在取出少量被检验的溶液，滴加溴水，溴水褪色，说明有Fe2＋存在5．混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去方法Mg2＋中混有Fe3＋向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2中之一，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀除去Cu2＋中混有Fe3＋向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中之一，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去Mg2＋中混有Fe2＋先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后除去溶液中的Fe3＋Cu2＋中混有Fe2＋先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后除去溶液中的Fe3＋6．“铁三角”的应用：Fe2＋不共存NO－3(H＋)、ClO−、MnO－4(H＋)判断离子能否共存Fe3＋不共存S2−、I−、SO2－3Fe2＋、Fe3＋不共存HCO－3、CO2－3等水解相互促进的离子盐溶液的配制与保存因Fe2+、Fe3+易水解，且Fe2+易被空气中的氧气氧化，故配制过程为：先将它们溶解在对应的酸中，然后加水冲稀到指定的浓度。（注意：配制亚铁盐溶液时，要加入少量的铁粉，以防止Fe2+的氧化）物质的制备FeCl3溶液加热浓缩时，因Fe3＋水解和HCl的挥发，得到的固体为Fe(OH)3，灼烧后得到红色的Fe2O3固体，制备无水氯化铁应在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液例题3、下列说法正确的是。①检验溶液中是否含有Fe2＋，取少量待检验溶液，向其中加入少量新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察实验现象②检验Fe(NO3)2晶体是否氧化变质的方法是将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红③FeCl3腐蚀Cu制印刷电路板是由于铁比铜的金属性强④Fe2＋与H2O2在酸性溶液中的反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O⑤向Fe2(SO4)3溶液中加入过