（新课标）高考化学总复习第3章第三节铁及其化合物讲义.docx

第三节铁及其化合物高考备考指南考纲定位1.掌握铁的主要性质及应用。2.掌握铁的重要化合物的主要性质及应用。3.了解铁及其重要化合物的制备方法。4.了解Fe2、Fe3的检验方法。核心素养1.宏观辨识认识铁及其化合物的性质及应用，能以“铁三角”转化关系理解变价元素的转化条件。2.科学探究能提出有价值的Fe(OH)2的制备方案，并进行实验探究。3.科学态度利用铁及其化合物的性质，科学认识铁及其化合物的分离，提纯和制备工艺流程，同时具有严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识。铁及其氧化物(对应复习讲义第31页)1铁的结构、位置和物理性质2铁的化学性质(1)铁与非金属单质的反应铁与O2的反应常温：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3xH2O。点燃：3Fe2O2Fe3O4。铁与Cl2的反应：2Fe3Cl22FeCl3。铁与S的反应：FeSFeS。(2)铁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。(3)铁与酸的反应铁与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe2H=Fe2H2。铁与氧化性酸反应：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、浓硝酸反应无H2产生。(4)铁与某些盐溶液的反应铁与CuSO4溶液反应的离子方程式：FeCu2=CuFe2。铁与FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe2Fe3=3Fe2。提醒(1)Fe与一般酸反应生成Fe2，与酸的量无关，但Fe与稀HNO3反应时最终铁的价态与铁的量有关。(2)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。3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价3价2、3价稳定性不稳定稳定稳定与H反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O注意FeO、Fe3O4与硝酸反应时均生成Fe3。Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeOFe2O3，即有1/3的铁显2价，2/3的铁显3价。角度1铁及其氧化物的主要性质及应用1下列说法正确的是_(填序号)。(2018全国卷)取少许固体粉末于试管中，加稀硫酸溶解，滴入12滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含有Fe2O3(2017全国卷)向2 mL 0.1 mol/L的FeCl3溶液中加足量铁粉，振荡，加1滴KSCN溶液，若出现黄色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变可得出还原性：FeFe2FeFeCl2Fe(OH)2系列转化能实现(2016全国卷)根据铁比铜金属性强，在实际应用中可用FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板(2015全国卷)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，溶液呈血红色，则稀硝酸将Fe氧化成Fe3Fe3O4与任何足量强酸反应均生成Fe3答案2(2019樟树模拟)铁的常见化合价有2价和3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为()AFeO3Fe2O3B2FeO3Fe2O3CFeO2Fe2O3D2FeOFe2O3B化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物，设化学式为nFeOmFe2O3，则解得n2，m3，该化合物可以表示为2FeO3Fe2O3。角度2铁及其氧化物的定量计算3某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，若向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示。则稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为()A111B131C338 D114D据氧化性由强到弱的顺序：HNO3Fe3Cu2，可知随铁粉的增加，反应的方程式分别为4HNO3(稀)Fe=Fe(NO3)3NO2H2O4 mol1 mol1 mol2Fe(NO3)3Fe=3Fe(NO3)22 mol 1 mol 3 molCu(NO3)2Fe=Fe(NO3)2Cu1 mol 1 mol 1 mol所以原溶液中，Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物质的量之比为(2 mol1 mol)1 mol4 mol114。4准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4 g，则这种铁的氧化物为()AFe3O4 BFe2O3CFeO D以上都不是C4 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO2的物质的量也为0.04 mol，增加的氧元素为0.04 mol，质量为0.04 mol16 gmol10.64 g，铁的氧化物中氧元素质量为0.64 g，铁元素质量为2.88 g0.64 g2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素物质的量之比为11，则铁的氧化物化学式为FeO。铁的氢氧化物和盐(Fe2、Fe3)(对应复习讲义第32页)1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溶解性难溶于水难溶于水与盐酸反应Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O33H2O制法可溶性亚铁盐与强碱溶液反应：Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与强碱溶液反应：Fe33OH=Fe(OH)3二者的关系空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3提醒因为Fe(OH)2易被氧化，在制备Fe(OH)2时要注意避免O2的干扰。2亚铁盐和铁盐(1)亚铁盐氧化性与还原性含有Fe2的溶液呈浅绿色，Fe2既有氧化性，又有还原性，Fe2与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为Fe2Zn=FeZn2、2Fe2Cl2=2Fe32Cl。可水解保存或配制FeSO4时常加入少量H2SO4的理由是(写离子方程式)Fe22H2OFe(OH)22H。(2)铁盐氧化性含有Fe3的溶液呈棕黄色，Fe3具有氧化性，Fe3与Fe、Cu反应的离子方程式分别为2Fe3Fe=3Fe2、2Fe3Cu=2Fe2Cu2。特性含有Fe3的盐溶液遇到KSCN时变成红色。可水解a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：FeCl33H2OFe(OH)3(胶体)3HCl。b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。如可通过加入MgO或Mg(OH)2调节pH来除去MgCl2溶液中的Fe3。c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。3Fe2、Fe3的检验方法(1)用KSCN溶液和氯水(2)用NaOH溶液(3)含Fe2、Fe3的混合溶液中Fe3、Fe2的检验溶液变红色，说明含有Fe3。KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2。(4)Fe2的特征检验方法溶液产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2，3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62。1“铁三角”中的转化关系2“铁三角”的重要应用(1)除杂主要物质杂质除杂方法Fe2Fe3加过量铁屑后过滤FeCl3FeCl2加氯水或H2O2溶液Fe2Cu2加过量铁屑后过滤FeAl加过量强碱溶液后过滤Fe2O3Al2O3、SiO2加过量强碱溶液后过滤(2)判断离子共存Fe2NO(H)、ClO、MnO(H)(因发生氧化还原反应)。Fe3S2、I、SO、HS(因发生氧化还原反应)。Fe2、Fe3HCO、CO、AlO等(因互相促进水解反应)。(3)盐溶液的配制与保存(4)物质的制备角度1Fe(OH)2的性质及制备1铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是()AFe(OH)3、Fe2O3BFe(OH)2、Fe2O3CFe(OH)2、Fe(OH)3 DFe(OH)2、Fe3O4BFeFe2Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3。2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)。解析因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2O22H2O=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。、原理一样，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；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；中液面加苯阻止了空气进入；由于胶头滴管能带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。答案成功制备Fe(OH)2的关键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，成功的关键有以下两点：溶液中不含Fe3和O2等氧化性物质；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。角度2Fe2、Fe3的主要性质和检验3(2016全国卷)某班同学用如下实验探究Fe2、Fe3的性质。回答下列问题：(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 molL1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是_。(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是_。(4)丙组同学取10 mL 0.1 molL1 KI溶液，加入6 mL 0.1 molL1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验：第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；第二支试管中加入1滴K3Fe(CN)6溶液，生成蓝色沉淀；第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。实验检验的离子是_(填离子符号)；实验和说明：在I过量的情况下，溶液中仍含有_(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为_。(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为_；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是_；生成沉淀的原因是_(用平衡移动原理解释)。解析(1)Fe2具有很强的还原性，易被空气中的O2氧化为Fe3，在FeCl2溶液中加入少量铁屑，可防止Fe2被氧化。(2)Fe2被氧化为Fe3，Cl2被还原为Cl，反应的离子方程式为2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(3)O2难溶于煤油，加入煤油能隔绝空气，排除O2对实验的影响。(4)KI溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为2I2Fe3=I22Fe2。K3Fe(CN)6是检验Fe2的试剂。实验溶液变红，说明溶液中仍存在Fe3，由此可说明该氧化还原反应为可逆反应。(5)酸化的FeCl2溶液与H2O2反应，Fe2被氧化为Fe3，H2O2被还原为H2O，反应的离子方程式为H2O22Fe22H=2Fe32H2O。Fe3对H2O2的分解起催化作用，当反应一段时间后，会发生反应：2H2O22H2OO2，故溶液中产生气泡。由于H2O2分解反应放热，促使Fe33H2OFe(OH)33H平衡右移，最终出现Fe(OH)3红褐色沉淀。答案(1)防止Fe2被氧化(2)2Fe2Cl2=2Fe32Cl(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)Fe2Fe3可逆反应(5)2Fe2H2O22H=2Fe32H2OFe3催化H2O2分解产生O2H2O2分解反应放热，促进Fe3的水解平衡正向移动角度3“铁三角”关系的应用4A、B、C为3种单质(其中A为固体，B、C为气体)，将D的饱和溶液滴入沸水中继续煮沸，溶液呈红褐色，B、C反应的产物易溶于水得到无色溶液E。它们之间的转化关系如图，下列推断正确的是()A物质B是H2B物质C是Cl2C物质D是FeCl2 D物质F是FeCl2D由题意和图示转化可知A为Fe，B为Cl2，C为H2，D为FeCl3，E为HCl，F为FeCl2。角度4涉及Fe及其化合物的化工流程综合试题5(2019贵阳模拟)铁纳米粉在现代电子工业上用途极为广泛，用赤铁矿石(含Fe2O3、FeO，也含有Al2O3、MnO2、CuO等)制备纳米铁颗粒的实验流程如下：已知部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如表所示：沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2开始沉淀时的pH3.72.37.65.4完全沉淀时的pH5.23.29.76.7回答以下问题：(1)实验流程中首先对赤铁矿进行“碾碎”，目的是_。(2)固体A的成分是_(填写化学式)，在滤液A中加H2O2的目的是_(用离子方程式进行说明)。(3)步骤中需调节pH的范围是_。(4)步骤中灼烧所需的仪器有酒精灯、三脚架、_(填写三种仪器)，发生反应的化学方程式为_。解析(1)对赤铁矿进行碾碎，可以增大接触面积，从而加快反应速率，提高矿石的浸出率。(2)赤铁矿中只有MnO2与稀硫酸不反应，故固体A为MnO2。滤液A中加H2O2的目的是将Fe2氧化为Fe3。(3)步骤调节pH的目的是将Fe3与Al3、Cu2分离，即完全沉淀Fe3，而不沉淀Al3、Cu2，故需调节3.2pH3.7。(4)步骤为灼烧Fe(OH)3，需要用到的仪器还有坩埚、泥三角、坩埚钳。灼烧Fe(