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化学第3章金属及其重要化合物第11讲铁及其重要化合物01练真题·明考向02课后达标检测考点一铁及其重要化合物[知识梳理]一、铁元素及其结构1．铁位于周期表中第_____周期_____族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。四Ⅷ2．原子结构二、铁单质1．物理性质纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽，具有导电性、导热性和延展性，具有能被______吸引的特征。磁铁2．化学性质铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。(1)与非金属单质反应①与O2反应常温：铁在潮湿的空气中被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3·xH2O。点燃(化学方程式)：______________________________。②与Cl2反应(化学方程式)：________________________。③与S反应(化学方程式)：________________________。3Fe＋2O2=====点燃Fe3O42Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3Fe＋S=====△FeS(2)与水反应常温下铁与水不反应，高温下与水蒸气反应(化学方程式)：_____________________________。(3)与酸反应①与非氧化性酸反应(离子方程式)：______________________________。②与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应，但无H2产生。3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑a．Fe与过量稀HNO3反应(离子方程式)：____________________________________；b．Fe与少量稀HNO3反应(离子方程式)：____________________________________。(4)与盐溶液反应①与CuSO4溶液反应(离子方程式)：______________________________。②与FeCl3溶液反应(离子方程式)：______________________________。Fe＋NO－3＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O3Fe＋8H＋＋2NO－3===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2OFe＋Cu2＋===Fe2＋＋CuFe＋2Fe3＋===3Fe2＋三、铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名－_____________________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元素的化合价____________________稳定性不稳定稳定稳定与H+反应的离子方程式________________________________________Fe3O4+8H+==Fe3+2Fe3+4H2O铁红磁性氧化铁+2+3+2，+3FeO+2H+==Fe2++H2OFe2O3+6H+==2Fe3+3H2O四、铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜色状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制备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：_______________________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______色，最后变成红褐色，反应的化学方程式为_________________________________Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3灰绿2．可水解Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量_______抑制Fe2＋的水解，加少量_______防止Fe2＋被氧化。五、亚铁盐1．氧化性和还原性含有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_______为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO－3(H＋)等均表现_______。Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：___________________________________。还原性还原性2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O硫酸铁粉六、铁盐1．氧化性含有Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现_______。(1)Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO2－3等具有较强还原性的离子不能大量共存。(2)Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为________________________。氧化性Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋2．易水解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。(1)利用Fe3＋易水解的性质，实验室可将饱和FeCl3溶液滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式为__________________________________________。(2)利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH的方法除去溶液中的铁离子。(3)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_____________________中，然后再稀释至所需浓度。(4)Fe3＋与HCO－3、AlO－2、CO2－3、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。FeCl3＋3H2O=====△Fe(OH)3(胶体)＋3HCl较浓的盐酸[自主检测]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)(2019·高考全国卷Ⅱ，10D)向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉，充分振荡后溶液黄色逐渐消失，加1滴KSCN溶液，溶液颜色不变。()(2)(2018·高考全国卷Ⅱ，13B)为探究维生素C的还原性，可向盛有2mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液，观察颜色变化。()√√(3)(2018·高考北京卷改编)K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液。向Fe(OH)3和过量KOH溶液的混合物中通入氯气，得到紫色固体的反应为3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O。()(4)(2017·高考天津卷)可以用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物。()(5)(2017·高考江苏卷)在给定条件下，Fe――→Cl2点燃FeCl2――→NaOH（aq）Fe(OH)2所表示的物质间转化能实现。()(6)1molFe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA。()√√××2．铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与__________(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与__________反应时只生成＋2价铁；与__________反应时既生成＋2价铁又生成＋3价铁。供选试剂：①Cl2②O2③H2O(g)④S⑤盐酸⑥稀硝酸(足量)⑦稀硫酸⑧CuSO4溶液⑨FeCl2溶液答案：①⑥④⑤⑦⑧②③演练一铁及其化合物的性质与计算1．(教材改编题)下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是()A．工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁B．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4C．工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸D．氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂解析：选D。常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化，阻止反应进行，工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸，故C正确；氯化铁有氧化性，但不是用作净水剂的原因，净水是利用铁离子水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，能吸附悬浮的杂质，故D错误。2．(铁的氧化物组成的确定)(2020·营口质检)有一块铁的氧化物样品，用140mL5.0mol·L－1盐酸恰好将其完全溶解，所得溶液还能吸收0.025molCl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为()A．Fe2O3B．Fe3O4C．Fe4O5D．Fe5O7解析：选D。根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－可知，铁的氧化物样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025mol×2＝0.05mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。确定铁的氧化物组成的基本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，则铁的氧化物为Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值)。3．(铁与稀硝酸反应的计算)含有agHNO3的稀硝酸与bg铁恰好反应，铁全部溶解，生成NO。已知有a4gHNO3被还原，则a∶b不可能是()A．3∶1B．3∶2C．4∶1D．9∶2解析：选B。若生成硝酸亚铁：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O1682×63＝126ba4168b＝126a4a∶b＝3∶1若生成硝酸铁：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O5663ba456b＝63a4a∶b＝9∶2还可能生成硝酸铁和硝酸亚铁的混合物，所以3∶1≤a∶b≤9∶2之间，不符合题意的只有B项。数轴法分析铁与稀硝酸反应的产物一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断。根据化学方程式：HNO3过量：Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；Fe过量：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2；两者相加得总方程式：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；可以用数轴表示：解题时需注意量的范围：①n（Fe）n（HNO3）≤14，产物仅有Fe(NO3)3，稀HNO3可能有剩余；②n（Fe）n（HNO3）≥38，产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能有剩余；③14＜n（Fe）n（HNO3）＜38，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，Fe和稀HNO3都完全反应。演练二氢氧化亚铁制备方法的实验创新改进4.（教材拓展题）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）。解析：Fe（OH）2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe（OH）3，即发生反应：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。①②原理一样，都是先用铁与稀硫酸反应产生的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的原理为铁做阳极产生Fe2＋，与阴极产生的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：①②③⑤5.如图所示，此装置可用来制取和观察Fe（OH）2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：（1）B中盛有一定量的NaOH溶液，A中烧瓶内应预先加入的药品是________。A中反应的离子方程式是_____________________________________________________________________________________________________________。（2）实验开始时先将止水夹a_______（填“打开”或“关闭”）。（3）简述生成Fe（OH）2的操作过程：___________________