高考化学铁及其化合物复习讲义新人教版必修120170808143.wps

铁及其化合物 一、铁及其重要化合物的性质 1 1铁的性质 (1)物理性质 铁具有导电、导热和延展性，具有能被磁铁吸引的特性。 (2)化学性质 铁单质性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为2 价和3 价。 与非金属单质的反应： a a与 O2的反应： 常温：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为 Fe2O3。 点燃 点燃： 3Fe2O2 = Fe3O4。 点燃 b b与 Cl2的反应：2Fe3Cl2 = 2FeCl3。 c c与 S 的反应：FeS = FeS。 高温 与水的反应：常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe4H2O(g) = Fe3O44H2。 与酸的反应： a a与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe2H=Fe2H2。 b b与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，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。 与某些盐溶液的反应： a与 CuSO4溶液反应的离子方程式：FeCu2=Fe2Cu。 b与 FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe2Fe3=3Fe2。 2 2铁的氧化物和氢氧化物 (1)铁的氧化物 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 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) 1 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 FeO2H=Fe2H2O Fe2O36H=2Fe33H2O Fe3O48H=Fe22Fe34H2O 8 提醒 Fe3O4中 2 个 Fe为3 价，1 个 Fe 为2 价，可表示为 FeO·Fe2O3，平均价态为 价。 3 在发 生氧化还原反应时，对应价态的铁参与相关反应，如 Fe3O4与 HNO3反应时只有2 价铁被 氧化。 (2)铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 白色固体 红褐色固体 与盐酸 反应 Fe(OH)22H=Fe22H2O Fe(OH)33H=Fe33H2O 受热 2Fe(OH)3 = Fe2O33H2O 分解 制法 可溶性亚铁盐与碱溶液反应 Fe22OH=Fe(OH)2 可溶性铁盐与碱溶液反应 Fe33OH=Fe(OH)3 二者的 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 关系 褐色，反应的化学方程式为 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3 【互动思考】 1FeCl3、FeCl2和 Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取？若能，写出其对应的化学方程 式。 点燃 答案 都 可以。2Fe3Cl2 = 2FeCl3 2FeCl3Fe=3FeCl2 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3 2“判断正误，正确的划”“，错误的划 ×” (1)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸( ) (2)将一定量的铁、铜的混合物加入到 100 mL 0.1 mol·L1的 FeCl3溶液中，充分反应后， 溶液中有固体剩余，则剩余的固体中一定含有铜，可能含有铁( ) (3)Fe 分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同( ) (4)氢氧化铁与 HI 溶液仅发生中和反应( ) (5)FeCl3溶液与 KSCN 溶液反应的离子方程式为：Fe33SCN=Fe(SCN)3( ) 答案 (1) (2) (3)× (4)× (5) 3写出下列反应的化学方程式： (1)FeO 与 稀 硝 酸 反 应 的 化 学 方 程 式 ： 2 _ (2)FeO、 Fe2O3分 别 与 HI 溶 液 反 应 的 化 学 方 程 式 ： _ _。 答案 (1)3FeO10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3NO5H2O (2)FeO2HI=FeI2H2O Fe2O36HI=2FeI2I23H2O 1(2014·北京理综，7)下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧 化的是( )。 AK BNa CFe DAl 解析 D 项，Al易被空气中氧气氧化成一层致密的氧化膜，阻止内部金属继续被氧化，正 确。K、Na、Fe表面形成的氧化膜比较疏松，不能保护内部金属，A、B、C 错误。 答案 D 2(2014·山东理综，9)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 ( )。 AFeO B. Fe2O3 C. FeSO4 DFe3O4 解析 Fe2O3不具有还原性，与稀 HNO3反应不生成 NO，另外三种等质量的物质中，含 Fe2 物质的量越多，与稀 HNO3反应失去的电子越多。根据得失电子守恒，则生成 NO的物质的量越 多，经计算比较等质量的 FeO、FeSO4、Fe3O4中 FeO 含有 Fe2物质的量最多，故选 A。 答案 A 3(2013·天津理综，9)FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟 工业流程制备无水 FeCl3，再用副产品 FeCl3溶液吸收有毒的 H2S。 .经查阅资料得知：无水 FeCl3在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水 FeCl3 的实验方案，装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下： 检验装置的气密性； 通入干燥的 Cl2，赶尽装置中的空气； 用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成； 体系冷却后，停止通入 Cl2，并用干燥的 N2赶尽 Cl2，将收集器密封。 3 请回答下列问题： (1)装 置 A 中 反 应 的 化 学 方 程 式 为 _。 (2)第步加热后，生成的烟状 FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管 A 右端。要使沉积 的 FeCl3进 入 收 集 器 ， 第 步 操 作 是 _。 (3)操作步骤中，为防止 FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)_。 (4)装 置 B 中 冷 水 浴 的 作 用 为 _； 装置 C 的名称为_；装置 D 中 FeCl2全部反应后，因失去吸收 Cl2的作用而失效，写出 检 验 FeCl2是 否 失 效 的 试 剂 ： _。 (5)在虚线框中画出尾气吸收装置 E 并注明试剂。 .该组同学用装置 D 中的副产品 FeCl3溶液吸收 H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极， 在一定条件下电解滤液。 (6)FeCl3与 H2S 反应的离子方程式为_。 解析 (1) 装置 A 中 Fe在加热条件下与 Cl2反应生成 FeCl3：2Fe3Cl2 = 2FeCl3。 (2)根据题目信息可知，加热时 FeCl3固体易升华，所以沉积在装置 A 右端的 FeCl3经加热使其 变为气体而进入收集器。 (3)要防止 FeCl3潮解，则装置中不能存在水蒸气，从实验步骤表述中分析，都涉及“干 燥”，其目的都是防止 FeCl3潮解。 (4)进入收集器的 FeCl3为气体，经装置 B 中的冷水冷却后而沉积下来，便于收集产品。Fe2 的检验可用 K3Fe(CN)6溶液，Fe2与 K3Fe(CN)6溶液反应生成蓝色沉淀。 (5)由于尾气中含有未反应的有毒气体氯气，可用盛有 NaOH 溶液的装置吸收，并将导管插入液 面下。 (6)Fe3具有氧化性，H2S 具有还原性，二者发生氧化还原反应：2Fe3H2S=2Fe2S2H。 答案 (1)2Fe3Cl2 = 2FeCl3 (2)在沉积的 FeCl3固体下方加热 (3) (4)冷却， 使 FeCl3沉积，便于收集产品 干燥管 K3Fe(CN)6溶液 (5) (6)2Fe3H2S=2Fe2S2H 【考向揭示】 4 由以上题组训练，可得出本考点的常见命题方向有： 1铁及其化合物的性质及应用 2有关铁及其化合物的实验探究 二、FeFe2 2和 FeFe3 3的性质及其检验方法 1 1FeFe2 2、FeFe3 3的性质 (1)Fe2的氧化性和还原性 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，如：Fe2遇 Br2、 Cl2、H2O2、NO3(H)等均表现还原性。 (2)Fe3的氧化性 Fe3处于铁的高价态，只有氧化性，如：它能氧化 Fe、Cu、HI、H2S 等。 (3)Fe2与 Fe3的相互转化 Cl2、NO3H Fe2Fe3 Fe、Cu 用离子方程式表示其转化关系： 2Fe2Cl2=2Fe32Cl； 3Fe24HNO3=3Fe32H2ONO； 2Fe3Fe=3Fe2； Cu2Fe3=Cu22Fe2。 2 2FeFe2 2、FeFe3 3的检验方法 (1)直接观察颜色 Fe2溶液呈浅绿色，Fe3溶液呈棕黄色。 (2)利用显色反应(形成络离子) (3)利用铁的氢氧化物的颜色 (4)利用 Fe3的氧化性 5 (5)利用 Fe2的还原性 3 3“” 铁三角 及其重要应用 (1)“”铁三角 中的转化关系 (2)重要应用 判断离子共存：Fe2与 NO3(H)、ClO、MnO4(H)，Fe3与 S2、I、HS、SO23 在 溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存。 盐溶液的保存。 a含 Fe2的溶液：加入少量铁粉 ( 或铁钉、铁屑 )，防止 Fe2被氧化；加入少量相应的酸， 防止 Fe2水解Fe(NO3)2 例外。 b含 Fe3的溶液：加入少量相应的酸，防止 Fe3水解。 【互动思考】 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_。 6 答案 2如何除去括号中的杂质 (1)Fe2(Fe3)：_； (2)FeCl3(FeCl2)：_； (3)FeCl2(CuCl2)：_； (4)Fe(Al)：_； (5)Fe2O3(Al2O3、SiO2)：_。 答案 (1)加过量铁粉过滤 (2)加氯水或 H2O2 (3)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 1(2014·重庆理综，4)茶叶中铁元素的检验可经以下四个步骤完成，各步骤中选用的实 验用品不能都用到的是( )。 A将茶叶灼烧灰化，选用、和 B用浓硝酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释，选用、和 C过滤得到滤液，选用、和 D检验滤液中的 Fe3 ，选用、和 解析 A 项，灼烧在坩埚内进行，另外还用到酒精灯和泥三角，正确；B 项，溶解、稀释 用到烧杯和玻璃棒，错误；C 项，过滤使用漏斗、烧杯、玻璃棒，正确；D 项，检验 Fe3应选 用 KSCN溶液，用胶头滴管取用试剂，在试管内进行反应，检验，正确。 答案 B 2(2014·北京西城期末)用黄色的 FeCl3溶液分别进行下列实验，解释或结论不正确的是 7 ( )。 选项 实验 现象 解释或结论 A 加入 FeCl3固体 溶液变成红褐色 FeCl3的水解程度变大 B 加入等体积水 溶液颜色变浅 c(Fe3)变小 C 加入足量 Fe 粉 溶液颜色变成浅绿色 2Fe3Fe=3Fe2 D 将 FeCl3溶液微热 溶液变成红褐色 水解反应 H0 解析 向黄色的 FeCl3溶液中加入 FeCl3固体，溶液浓度增大，溶液黄色变深，但 FeCl3的 水解程度变小，A 错误；往黄色的 FeCl3溶液中加入等体积水，溶液被稀释，FeCl3的水解程度 增大，c(Fe3)变小，溶液颜色变浅，B 正确；在黄色的 FeCl3溶液中加入足量 Fe 粉，发生反 应 2Fe3Fe=3Fe2，溶液颜色变成浅绿色，C 正确；水解反应是吸热反应，将 FeCl3溶液微 热可促进 FeCl3的水解程度向正方向进行，溶液变成红褐色，D 正确。 答案 A 3有关 FeSO4的转化关系如图所示(部分物质已略去)。 已知：X 由两种化合物组成，将 X 通入品红溶液，溶液褪色；通入 BaCl2溶液，产生白 色沉淀。 Y 是红棕色的化合物。 (1)气体 X 的成分是_(填化学式)。 (2)反应 的反应类型属于_(填序号)。 a分解反应 b复分解反应 c置换反应 d化合反应 e氧化还原反应 (3)溶 液 2 中 金 属 阳 离 子 的 检 验 方 法 是 _ (4)若经反应 得到 16 g 固体 Y，产生的气体 X 恰好被 0.4 L 1 mol·L1 NaOH 溶液完全吸 收 ， 则 反 应 中 生 成 FeSO4的 离 子 方 程 式 是 _。 解析 由知，气体 X 为 SO2和 SO3的混合物；由知，Y 为 Fe2O3。所以反应 的化学方 程式为 2FeSO4(s) = Fe2O3SO2SO3。(1)气体 X 的成分为 SO2和 SO3；(2)反应 的类 型为分解反应，同时又属于氧化还原反应；(3)溶液 2 中的金属阳离子为 Fe3，所以其检验的 方法为取少量溶液 2 于试管中，滴加几滴 KSCN溶液，溶液变红，则证明原溶液中含有 Fe3；(4)由题意知经反应 共得到 0.1 mol 的 Fe2O3、0.1 mol的 SO2和 0.1 mol 的 SO3，故知 8 反应中生成 FeSO4的离子方程式是 2Fe3SO23 H2O=2Fe2SO24 2H。 答案 (1)SO2、SO3 (2)ae (3)取少量溶液 2 于试管中，滴加几滴 KSCN 溶液，溶液变红，则证明原溶液中含有 Fe3 (4)2Fe3SO23 H2O=2Fe2SO24 2H 【考向揭示】 由以上题组训练，可得出本考点的常见命题方向有： 1Fe2、Fe3的性质及检验方法 2铁及其重要化合物之间的转化关系 【易错警示】 Fe2、Fe3检验须知 (1)检验 Fe2时不能先加氯水后加 KSCN溶液；当溶液的浓度较稀时，利用观察法或加 NaOH 溶液的方法都不宜检验 Fe2和 Fe3的存在。 (2)检验 Fe2和 Fe3混合溶液时，要分两次分别检验 Fe2和 Fe3，检验 Fe2时要选择酸 性高锰酸钾溶液，检验 Fe3时最好选择 KSCN 溶液。 9