铁和铁的化合物

学科：化学教学内容：铁和铁的化合物【基础知识精讲】1.原子结构与周期表位置：主要化合价：+2，+3第四周期，第Ⅷ族2.铁单质的性质物理性质：银白色，熔沸点时，导电导热性良好，有延展性，能被磁铁吸引；化学性质：能与非金属化合，能与水蒸气、酸反应，在冷的浓H2SO4、浓HNO3中钝化、能与盐溶液反应.3.铁的重要化合物氧化物：FeO、Fe2O3、Fe3O4氢氧化物：Fe(OH)2与Fe(OH)3盐类：FeSO4与FeCl34.Fe3+离子的检验：加SCN-溶液呈血红色或加OH-溶液出现红棕色沉淀.铁及其化合物相互转比关系：5.方法导引铁是生产中应用最广泛的金属.在中学化学中是作为重要的代表元素.掌握了铁及其化合物知识，很有助于全面理解金属的性质.由于铁是变价元素，情况较复杂，学习时应注意联系已学过的基础知识如氧化还原，物质结构等，并注意和主族金属元素的性质进行比较.铁的三种价态之间的相互转化规律可总结如下：【重点难点解析】重点：(1)铁的化学性质——铁是常见的还原剂，在参与化学反应时，一般可失去2e-或3e-而变成Fe2+离子或Fe3+离子.(2)铁盐和亚铁盐的转变——铁盐亚铁盐.(3)Fe3+的鉴定——一般有两种方法：一是用碱溶液(得红褐色沉淀)；一是用硫氰酸盐(得深红色溶液)难点：“铁三角”之间的相互转化.1.学习铁及其化合物的性质要注意：(1)抓价态：从铁元素三种价态的相互转化(铁三角关系)去认识铁及其化合物间的氧化—还原反应规律.(2)想属类：如铁是一种比较活泼的过渡金属，氧化亚铁、氧化铁为碱性氧化物，氢氧化亚铁、氢氧化铁为不溶性弱碱，氯化铁为强酸弱碱盐，由此去分析理解它们各自所具有的性质.2.铁元素的原子在化学反应中，当遇弱氧化剂(如S、H+、Cu2+、I2等)时，铁只能失去最外层的两个电子，而生成+2价铁的化合物，当遇到强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3等)时，铁原子可以再失去次外层上的一个电子而生成+3价铁的化合物.【难题巧解点拨】例1：将一定量的铁粉加入含稀HNO3、Fe(NO3)3和Cu(NO3)2的混合溶液中，充分反应后过滤，将滤出的固体物质加入稀盐酸中.(1)若有气体放出，则滤液中存在的金属阳离子为.(2)若无气体放出，则滤液中存在的金属阳离子为.分析：本题考查铁的单质及化合物的性质，分析中宜从终态考虑.据题意(1)剩余物是铁，因此与铁反应的微粒(或物质)均不能存在，溶液中金属阳离子只有Fe2+离子；(2)中剩余物为铜；与铜反应的物质均不存在，溶液中阳离子一定有Fe2+离子(铁都转化为Fe2+离子)，Cu2+离子有可能存在，也可能不存在.参考答案：(1)Fe2+(2)一定有Fe2+，可能有Cu2+.例2：试样x由氧化亚铁和氧化铜组成.取质量相等的两份试样，按下图所示进行实验.(1)请写出步骤③中所发生的全部反应的离子方程式.(2)若全部的溶液y和全部的粉末Z充分反应后，生成的不溶物的质量是m，则每份试样x中氧化铜的质量为(用m表示).分析：本题第一问比较简单.发生的反应为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu，Fe+2H+=Fe2++H2↑第二问是考查思维的严密性和敏捷性.由题意，反应后溶液中不含Cu2+，所以两份试样中的铜元素全部转化为单质铜，而溶液是强酸性，则固体物中无Fe,所以m为铜的质量.故一份试样中氧化铜的质量为CuMm21×MCuO=64280m=85m.答案：(1)Fe+Cu2+=Fe2++CuFe+2H+=Fe2+H2↑(2)85m例3：氯化铜(CuCl2·2H2O)中含FeCl2杂质.为制得纯净氯化铜晶体，首先将其制成水溶液，然后按下面所示操作步骤进行提纯.↓蒸发结晶CuCl2·2H2O(纯)(1)加入氧化剂X的目的是(2)下列氧化剂中最适合本实验的是A.H2O2B.KMnO4C.NaClOD.K2Cr2O7(3)物质Y和沉淀Z的化学式分别是和.(已知完全成氢氧化物所需PH值：Fe3+为3.7，Cu2+为6.4，Fe2+为9.6.)分析：本题是对一个实验问题进行理论分析.解答本题的关键是理解题中提供的一条中学未曾接触的信息的含意.由于Fe2+沉淀为Fe(OH)2的PH值与Cu2+沉淀为Cu(OH)2的PH较大，而与Fe3+沉淀为Fe(OH)3的PH相差较大，所以可以通过先将Fe2+氧化为Fe3+，再调节溶液的PH使铁以Fe(OH)3沉淀形式而被除去.为了使加入的氧化剂不带入新的杂质，显然用H2O2最好.出于同样的考虑，加入y调节溶液PH值时，应选用能与H+反应，而溶解度较小的物质如CuO为好，CuO稍多不会带入新杂质也不会使PH值升高太多而使Cu2+沉淀.答案：(1)使溶液A中的Fe2+氧化成Fe3+；(2)A(3)Y：CuO或Cu(OH)2Z：Fe(OH)3【命题趋势分析】常考知识点：1.铁单质物理、化学性质属于常考知识，多为选择题或填空题，难度偏低.2.铁的化合物性质，Fe3+离子检验和铁三角知识每年必考，选择、填空均有，难度居中.3.综合科目考查：可结合生物学命题，如铁元素与人体健康的关系.4.有关实验考查.【典型热点考题】例1：在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是()A.Cu2+B.Fe3+C.Fe2+D.H+分析：解此题要掌握单质铁有还原性能和Cu2+、H+、Fe3+反应.另外，铁能被磁铁吸引是铁的一种重要物理性质.现在Fe单质有剩余则Cu2+、H+、Fe3+分别被还原为H2、Cu、Fe2+故溶液中Fe2+最多，答案为C.例2：将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸，滴加KSCN溶液没有颜色变化，再加入氯水即呈红色的是()A.FeSB.Fe2O3C.FeCl3D.Fe2(SO4)3分析：由题意可知，A中的Fe2+与SCN-结合没有颜色改变，但通入Cl2后发生下列反应，生成Fe3+，溶液变为红色.2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-，Fe3++SCN-［Fe(SCN)］2+.答案为A.例3：向含有0.8mol的稀硝酸溶液中慢慢加入22.4g的铁粉.假设反应分为两个阶段.第一阶段为：Fe+HNO3Fe(NO3)3+NO↑+H2O(1)写出这两个阶段反应的离子方程式.(2)求这两个阶段反应中，加入铁粉的物质的量和溶液中铁元素存在的形式.(3)在图中画出溶液中Fe2+、--3NO离子的物质的量随加入铁粉的物质的量变化的关系图像(纵坐标是溶液中离子的物质的量).分析：铁与稀硝酸反应规律①Fe+4HNO3Fe(NO3)3+NO↑+2H2O②3Fe+8HNO33Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O(1)当)()(3HNOnFen≤41时，按反应①进行；当)()(3HNOnFen≥83时，按反应②进行.当41≤)()(3HNOnFen≤83时，则①②两反应都发生，且Fe、HNO3均反应完全.(2)上述反应可以认为先发生反应①，若Fe有剩余则发生2Fe(NO3)3+Fe3Fe(NO3)2.答案为：(1)Fe+4H++--3NOFe3++NO↑+2H2O2Fe3++Fe3Fe2+.(2)①加入Fe粉为0～0.2mol时，存在形式为Fe3+.②加入铁粉为0.2～0.3mol时，存在形式为Fe2+和Fe3+③加Fe粉为n(Fe)≥0.3mol时，存在形式为Fe2+.(3)如下图.【同步达纲练习】1.铁处于周期表的()A.第三周期VⅢB族B.第三周期VⅢ族C.第四周期VⅢA族D.第四周期VⅢ族2.下列化合物中，不能通过单质直接化合生成的是()A.FeSB.FeCl2C.FeCl3D.Na2O23.常温下，能用铁制容器盛放的液体是()A.浓氨水B.CuSO4溶液C.FeCl3溶液D.浓H2SO44.下列盐能使稀NaOH溶液的PH变小的是()A.FeCl3B.K2CO3C.KClD.CuSO45.下列溶液长期暴露在空气中会变质的是()A.CuSO4溶液B.Na2SiO3溶液C.FeSO4溶液D.NaCl溶液6.在下列溶液中，若加入过量氨水或过量的氢氧化钠溶液，都产生沉淀，若加入铁粉溶液增重的是()A.MgCl2B.FeCl2C.AlCl3D.FeCl37.把过量的氯气通入FeBr2溶液中反应后生成物是()A.FeCl2B.FeCl3和Br2C.FeCl2和Br2D.FeCl3和FeBr38.能与大量Fe3+共存的是()A.FeB.S2-C.Cu2+D.Cu9.为除去FeSO4溶液中的Fe2(SO4)3和CuSO4杂质，可选用的试剂是()A.NaOHB.铁粉C.氨水D.氯水10.使Fe，Cu，Fe2+、Fe3+和Cu2+共处于同一容器内反应后铁有剩余，那么容器内还应存在()A.Cu,Fe3+B.Fe2+,Fe3+C.Cu,Cu2+D.Fe2+、Cu11.28克铁和100ml0.5mol/LFe(NO3)3溶液混和，则()A.Fe完全被氧化B.Fe部分被氧化C.溶液中有Fe3+、Fe2+D.溶液中只有Fe2+12.由于被空气中O2氧化而变黄色的是()A.浓HNO3久置变黄色B.FeSO4溶液久置变黄色C.KI溶液久置变黄色D.工业盐酸呈黄色13.下列化学方程式或离子方程式符合反应事实的是()A.4Fe+3O22Fe2O3B.Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+C.Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)2+2NO2↑+H2OD.2Fe2++4Br-+3Cl22Fe3++2Br2+6Cl-14.某溶液中可能存在Mg2+、Fe2+、Fe3+，加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，下列结论中正确的是()A.一定有Fe2+,一定没有Fe3+、Mg2+B.一定有Fe3+存在，一定没有Fe2+、Mg2+C.一定有Fe3+，可能有Fe2+，一定没有Mg2+D.一定有Fe2+，可能有Mg2+,一定没有Fe3+15.将大量铁粉溶于少量稀HNO3中，过滤后，所得溶液的离子浓度大小排列正确的是()A.［--3NO］＞［Fe3+］＞［H+］＞［OH-］B.［--3NO］＞［Fe2+］＞［H+］＞［OH-］C.［Fe3+］＞［--3NO］＞［H+］＞［OH-］D.［Fe2+］＞［--3NO］＞［OH-］＞［H+］16.下列各组阳离子氧化性按递减顺序排列的是()A.Cu2+、Fe2+、Ag+、Zn2+B.Fe2+、Ag+、Zn2+、Cu2+C.Ag+、Cu2+、Fe2+、Zn2+D.Ag+、Fe2+、Cu2+、Zn2+17.在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.01mol的混和溶液中，加入0.015mol的铁粉，经充分搅拌后，产生的变化是()A.铁溶解，没有任何金属生成B.铁溶解，析出银，且溶液中不含有Fe3+C.析出0.01molAg和0.01molCuD.析出0.01molAg和0.005molCu18.将一定量的铁粉和Fe(OH)3的混和物在O2中燃烧至质量不再改变为止，发现加热前后混和物的质量无变化，则原混和物中铁和Fe(OH)3的物质的量之比为()A.2∶1B.3∶2C.81∶64D.28∶5519.将镁粉撒入FeCl3溶液中可观察到的全部现象是()①有气泡产生②有红褐色沉淀③镁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色逐渐变成淡绿色A.①正确B.②错误C.①②③D.以上都不对20.用下列方法制取相同质量的Fe(NO3)3，消耗HNO3的量最少的是()A.Fe+HNO3(稀)B.FeO+HNO3(稀)C.Fe(OH)3+HNO3(稀)D.FeS+HNO3(稀)21.下列物质分别和100克15％的盐酸反应后，所得溶液的物质的量浓度最小的为()A.FeB.FeOC.Fe(OH)2D.Fe(OH)322.将8.4克铁粉和3.2克硫粉混和隔绝空气加热，使之充分反应，再将反应后的物质与足量的稀H2SO4反应，可得到气体体积(标况下)是()A.1.12LB.2.24LC.3.36LD.都不对23.由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其铁元素与氧元素的质量比为21∶8，则混合物中FeO、