第09讲 铁及其重要化合物（精讲）-2022年一轮复习讲练测（原卷版）.docx

第三章 金属及其化合物第09讲 铁及其重要化合物（精讲）【考情分析】本讲内容为高考的高频考点，从分值来看，铁所占的比重最大，除铁是重要的金属元素外，还取决于铁元素与生产生活的紧密联系，Fe、Fe2、Fe3之间的转化，以及所承载的氧化还原反应等重要知识点。考查内容主要集中在“铁三角”，Fe与酸的反应，铁的变价、Fe(OH)2和Fe(OH)3的性质等。考查内容能在多种题型中出现，选择、简答、实验、推断、计算都有。【核心素养分析】1.宏观辨识与微观探析：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.科学态度与社会责任：利用铁及其化合物的性质，科学认识铁及其化合物的提纯和制备工艺流程，形成严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识。3.科学探究与创新意识：能提出有价值的氢氧化亚铁及其他铁的化合物的制备方案，并进行实验探究。【网络构建】【知识梳理】知能点一 铁1.位置：铁位于元素周期表中第4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。2.结构3.铁的物理性质银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。4.铁的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）与非金属单质的反应与O2的反应：常温：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。点燃：3Fe2O2Fe3O4。与Cl2的反应：2Fe3Cl22FeCl3。与S的反应：FeSFeS。与I2的反应：FeI2FeI2（2）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）与酸的反应酸化学方程式或现象稀H2SO4FeH2SO4=FeSO4H2稀HNO3Fe不足Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2OFe过量3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O浓HNO3、浓H2SO4常温下钝化（4）与某些盐溶液反应与CuSO4溶液反应的离子方程式：FeCu2=Fe2Cu。与FeCl3溶液反应的离子方程式：2Fe3Fe=3Fe2。【易错提醒】Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3。在电化学中铁作负极时电极反应式为Fe2e=Fe2。5.铁的冶炼（1）原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。（2）设备：高炉。（3）主要反应：还原剂的生成：CO2CO2，CO2C2CO；铁的生成：Fe2O33CO2Fe3CO2。智能点二 铁的重要化合物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232，3稳定性不稳定稳定稳定与H反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O2.铁的氢氧化物(1)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红褐色，方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。(2)Fe(OH)3是红褐色、难溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3·xH2O)，受热易分解，方程式为2Fe(OH)3Fe2O33H2O；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe33OH=Fe(OH)3。【易错提醒】Fe(OH)2与硝酸反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应3Fe(OH)210HNO3=3Fe(NO3)3NO8H2O。Fe(OH)3与氢碘酸(HI)反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应2Fe(OH)36HI=2FeI2I26H2O。(2)制法可溶性亚铁盐与强碱或氨水反应：Fe22OH=Fe(OH)2或Fe22NH3·H2O=Fe(OH)2+2NH4+。注意：空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，防止Fe(OH)2氧化的方法：A.将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。B.将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。C.在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。D.在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。可溶性铁盐与强碱或氨水反应：Fe33OH=Fe(OH)3或Fe33NH3·H2O=Fe(OH)3+3NH4+。3亚铁盐(1)Fe2的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，其中以还原性为主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H)等均表现为还原性。Fe2的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。(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硫酸抑制Fe2的水解，加少量铁屑防止Fe2被氧化。4铁盐的性质及应用(1)氧化性：含有Fe3的溶液呈棕黄色，Fe3处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为氧化性。Fe3与S2、I、HS、SO等具有较强还原性的离子不能大量共存。Fe3可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3Cu=Cu22Fe2。(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。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。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、Al(OH)4、CO、ClO等水解呈碱性的离子不能大量共存。 知能点三 Fe2和Fe3的检验1亚铁盐(1)Fe2的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，其中以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H)、MnO(H)等均表现为还原性。Fe2的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe22HH2O2=2Fe32H2O向FeSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色。反应的离子方程式：MnO5Fe28H=5Fe3Mn24H2O。(2)可水解Fe2的盐(如硫酸亚铁)溶液因水解呈酸性。2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等均表现为氧化性。Fe3与Cu反应的离子方程式：2Fe3Cu=Cu22Fe2。Fe3与I反应的离子方程式：2Fe32I=2Fe2I2。(2)特性：含有Fe3的盐溶液遇到KSCN时变成血红色。(3)易水解：Fe3极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。3Fe2、Fe3的检验方法(1)Fe2的检验方法1无现象溶液变红色，证明含有Fe2方法2产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明含有Fe2方法3生成蓝色沉淀，证明含有Fe2 (2)Fe3的检验方法1溶液变红色，证明含有Fe3方法2产生红褐色沉淀，证明含有Fe3方法3生成蓝色沉淀，证明含有Fe3 (3)混合溶液中Fe3、Fe2的检验Fe3的检验a.溶液变血红色，说明含有Fe3b.试纸变蓝色，说明含有Fe3Fe2的检验a.KMnO4溶液褪色，说明含有Fe2b.溴水褪色，说明含有Fe2c.生成蓝色沉淀，说明含有Fe2【易错提醒】检验Fe2和Fe3时的注意事项(1)检验Fe2时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN)。(2)Fe3、Fe2、Cl同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2(Cl能还原酸性KMnO4，有干扰)。知能点四 “铁三角”的转化关系及其应用(1)“铁三角”的转化用离子方程式表现转化2Fe3H2S=2Fe2S2H2Fe3SO22H2O=2Fe24HSO3Fe24HNO=3Fe32H2ONO5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O2Fe2H2O22H=2Fe32H2O(2)判断离子共存Fe2与NO(H)、ClO、MnO(H)发生氧化还原反应，不能大量共存；Fe3与S2、I、SO发生氧化还原反应，不能大量共存；Fe2、Fe3与HCO、CO等水解相互促进生成沉淀，不能大量共存。(3)除杂溶液杂质除杂方法FeCl2FeCl3加过量铁粉后过滤FeCl3FeCl2加氯水或H2O2FeCl2CuCl2加过量铁粉后过滤(4)盐溶液的配制与保存(5)物质的制备【典例剖析】高频考点1 考查铁及其化合物的性质与应用例1（2021·上海浦东新区·高三二模）在铁粉与水蒸气反应后的残留固体X中，加入足量的稀硫酸，充分反应后得到溶液Y。下列说法正确的是A若X中含有铁，则反应时一定有气泡B若向Y中滴入KSCN溶液显红色，则X中无铁CY一定能使高锰酸钾溶液褪色DY中滴入NaOH溶液，一定有沉淀产生【变式训练】（2021·上海青浦区·高三二模）春秋初年，我国已掌握了冶铁技术。下列有关铁的化学反应的叙述正确的是A室温下，过量Fe与浓硫酸反应生成FeSO4B加热时，过量Fe与氯气反应生成FeCl2C高温下，铁与水蒸气反应有Fe3O4生成D高温下，铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝高频考点2 考查Fe2、Fe3 的性质及其检验例2（2021·上海静安区·高三一模）欲证明某稀溶液中含有Fe2+而无Fe3+，必要的实验操作及最佳顺序为滴加少量氯水滴加足量碘水滴加少量硫氰化钾溶液ABCD【变式训练】（2021·上海奉贤区·高三二模）要证明某久置的溶液中是否还含有，以下最适合的试剂是AKSCN溶液B溶液C酸性溶液D溶液高频考点3 考查“铁三角”的转化及应用例3.（2020·河北正定中学模拟）硫酸亚铁铵晶体（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O在空气中比一般亚铁盐稳定，是定量分析化学中常用的还原剂，其实验室制备流程如图所示：下列说法不正确的是（）A.“除油污”过程中使用热的Na2CO3溶液效果更好B.制备硫酸亚铁时铁屑与硫酸反应完全时的现象是不再有气泡产生C.“趁热过滤”后的滤液略显黄色的原因是4Fe2O24H=4Fe32H2OD.理论上加入（NH4）2SO4固体的质量为6.0g【变式训练】 (2020·青铜峡市高级中学月考)下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是()A为了防止氯化亚铁溶液久置变质，常在其溶液中加入少许铁钉B将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，能形成胶体C新制的氢氧化亚铁沉淀露置在空气中最终会变为红褐色D除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质可以向溶液中加铁粉，然后过滤高频考点4 考查氢氧化亚铁的制备例4.(2020·河北唐山市区县联考)下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是()ABCD【变式训练】（2020·山东淄博一中模拟）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·L1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：_。（4）实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B中发生反应的化学方程式为_。高频考点5 考查有关铁及其化合物的计算例5(2020·郑州质检)有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2全部转变为Fe3，则该样品可能的化学式为()AFe2O3BFe3O4 CFe4O5DFe5O7【变式训练】(2020·河北唐山市区县联考)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()AFeO·3Fe2O3BFeO·2Fe2O3C2FeO·3Fe2O3D2FeO·Fe2O3高频考点6、考查铁及其化合物性质的实验探究例6（2021·江苏常州市·高三二模）利用如下实验研究与的反应。步骤1：向烧杯中加入10mL 0.1的KI溶液，再滴加2mL 0.1的溶液，振荡，把溶液分为四等份于编号为的四支试管中。步骤2：向试管中加入淀粉溶液，观察到溶液变蓝。步骤3：向试管中滴加15% KSCN溶液56滴，观察到溶液变红。步骤4：向试管、试管中分别加入1mL 2.0的溶液和1mL的蒸馏水，振荡，观察到试管中溶液颜色比试管中溶液颜色浅。下列说法不正确的是A试管中的现象说明此条件下的氧化性大于B试管中的现象说明与的反应为可逆反应C试管中红色物质的组成为，此微粒中心离子的配位数为D步骤4的现象不能说明此条件下能将氧化成【变式训练】（2021·四川成都市·高三三模）将铁棒插入95%的浓硫酸中(如图所示)，探究铁与浓硫酸的反应。观察到立即产生大量的细腻气泡聚集在液体表面，犹如白色泡沫，由快变慢直至停止，酸液中出现白色不溶物，静置后分层。下列说法错误的是A产生的气体可能是SO2和少量的H2B取上层清液滴加少量饱和FeSO4溶液，有白色固体X析出，推测固体X可能是FeSO4C反应过程中FeSO4的生成也可能使反应由快变慢D取反应后铁棒直接放入盛有KSCN溶液的烧杯中，可检验反应时是否有Fe3+生成