第三章第三讲铁及其重要化合物教材.pdf

第三讲 铁及其重要化合物 2017 高考导航 考纲要求 真题统计 命题趋势 1.了解铁的主要性质及其应用。2了解铁的重要化合物的主要性质及其应用。3以 Fe2、Fe3的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化还原反应。4能鉴别溶液中的 Fe2、Fe3。2015，卷 10T(AB)、27T(2)；2015，卷 26T(4)、28T(4)；2014，卷 8T(D)、37T(2)；2014，卷 7T(D)；2013，卷 10T(A)本部分在高考中以铁及其重要化合物知识为载体，考查对化学基本概念、基本理论的掌握。主要涉及铁及其重要化合物与生产、生活密切联系的地方，如铁的腐蚀、水的净化等，题型有选择题、非选择题，选择题一般较易，非选择题难度中等，有时稍难。预计 2017 年高考中，还会以铁及其重要化合物为载体，对基本概念、基本理论进行考查。与生产、生活联系密切的内容，也是今后高考的趋势。复习备考时注意 Fe2、Fe3的检验和铁及其重要化合物与实验相结合的考查。考点一 铁及其重要化合物学生用书 P64 1铁的存在形式 2铁的物理性质 纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽，具有导电、导热和延展性，具有能被磁铁吸引的特征。3铁的化学性质(用化学方程式表示)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。(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：3Fe2O2=点燃Fe3O4。与 Cl2的反应：2Fe3Cl2=点燃2FeCl3。与 S 的反应：FeS=FeS。(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)=高温Fe3O44H2。(3)与酸的反应 与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe2H=Fe2H2。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。(4)与盐溶液的反应 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：Fe2Fe3=3Fe2。4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)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 5.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 受热分解 2Fe(OH)3=Fe2O33H2O 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灰绿色，最后变成红褐色，反应方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3 1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(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 molL1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)(2014高考全国卷，7D)用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装，此过程没有发生化学反应。()(4)Fe 与 Cl2、Br2、I2反应均生成3 价的 Fe。()(5)Fe 与稀 HNO3反应，无论生成 Fe(NO3)3，还是 Fe(NO3)2，还是二者混合物，被还原的 HNO3总是占参与反应 HNO3的14。()(6)将水蒸气通过灼热的铁粉，铁与水在高温下反应，粉末变红。()(7)1 mol Cl2和 Fe 反应生成 FeCl3转移电子数为 3NA。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2(高考组合题)下列说法正确的是()A(2014高考山东卷)中性溶液中可能大量存在 Fe3、K、Cl、SO24 B(2014高考江苏卷)氧化铁能与酸反应，因此可用于制作红色涂料 C(2015高考江苏卷)Fe2O3 盐酸FeCl3(aq)蒸发无水 FeCl3能一步实现 D(2015高考四川卷)铁粉作食品袋内的脱氧剂是起还原作用 解析：选 D。A 项，中性溶液中 Fe3因水解，不能大量存在，错误；B 项，氧化铁用作红色涂料是利用了其颜色呈红棕色，与其能与酸反应的性质无关，错误；C 项，氯化铁能够发生水解反应，因此蒸发氯化铁溶液不可能得到无水氯化铁，错误；D 项，铁粉作食品袋内的脱氧剂，防止食品被氧化，起还原作用，正确。名师点拨 1铁分别与氯气和盐酸反应所得的氯化物不同，Fe 与 Cl2反应生成 FeCl3，而 Fe 与盐酸反应生成 FeCl2。2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。3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。4Fe3O4的组成可理解为 FeOFe2O3，与非氧化性酸如盐酸、稀硫酸反应时生成 Fe2和 Fe3；与氧化性酸如 HNO3反应时生成 Fe3；与还原性酸如 HI反应时生成 Fe2。(2016金考卷选粹)把 22.4 g 铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反应只收集到 0.3 mol NO2和 0.2 mol NO，下列说法正确的是()A反应后生成的盐只为 Fe(NO3)3 B反应后生成的盐只为 Fe(NO3)2 C反应后生成的盐为 Fe(NO3)3和 Fe(NO3)2，其物质的量之比为 13 D反应后生成的盐为 Fe(NO3)3和 Fe(NO3)2，其物质的量之比为 31 解析 由于铁的物质的量为22.4 g56 gmol10.4 mol，所以在反应的过程中它失去的电子数应介于 0.8 mol(此时只产生 Fe2)和 1.2 mol(此时只产生 Fe3)之间，又产生 0.3 mol NO2和 0.2 mol NO，即反应过程中硝酸得到的电子物质的量为 0.3 mol(54)0.2 mol(52)0.9 mol，所以对应的产物既有 Fe(NO3)3又有 Fe(NO3)2。设前者的物质的量为 x，后者的物质的量为 y，则由铁原子守恒可得 xy0.4 mol，由得失电子守恒得 3x2y0.9 mol，解得 x0.1 mol，y0.3 mol。答案 C 铁元素是典型的变价金属元素，它在化合物中主要表现为2 价和3 价，请归纳总结：(1)Fe 单质通常与哪些氧化剂反应生成2 价？(2)Fe 单质通常与哪些氧化剂反应生成3 价？答案：(1)FeFe2：铁与氧化性比较弱的非金属单质(如 S、I2)、非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)和不活泼金属的盐溶液(如 CuSO4溶液)反应，都可实现这种转化。例如：FeS=FeS、2HFe=Fe2H2、Cu2Fe=Fe2Cu。(2)FeFe3：铁与强氧化剂(如 Cl2、HNO3)在一定条件下反应可实现这种转化。例如：2Fe3Cl2=点燃2FeCl3、Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O。数轴法分析铁与稀 HNO3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，根据反应方程式：HNO3过量：Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O；Fe 过量：Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2；两者相加得总方程式：3Fe8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O，可以用数轴表示：解题时需注意量的范围。即：nFenHNO314，产物仅有 Fe(NO3)3，稀 HNO3可能有剩余；nFenHNO338，产物仅有Fe(NO3)2，Fe 可能有剩余；14nFenHNO338，产物为 Fe(NO3)3和 Fe(NO3)2，Fe 和稀 HNO3都反应完全。题组一 铁及其化合物的性质及计算 1(2015高考北京卷)在通风橱中进行下列实验：步骤 现象 Fe 表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色 Fe 表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止 Fe、Cu 接触后，其表面均产生红棕色气泡 下列说法不正确的是()A中气体由无色变红棕色的化学方程式：2NOO2=2NO2 B中的现象说明 Fe 表面形成致密的氧化层，阻止 Fe 进一步反应 C对比、中现象，说明稀 HNO3的氧化性强于浓 HNO3 D针对中现象，在 Fe、Cu 之间连接电流计，可判断 Fe 是否被氧化 解析：选 C。A.铁放入稀 HNO3 中发生反应 Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O，NO 逸出，遇到 O2 生成 NO2，气体由无色变为红棕色。B.铁放入浓 HNO3 中，在常温下会钝化，即在 Fe 表面形成致密的氧化层，阻止 Fe 进一步反应。C.浓 HNO3 的氧化性强于稀HNO3。D.在铁、铜之间连接一个电流计，根据电子的流向(与电流方向相反)，可判断铁是否被氧化。若电子由铁移动到铜，则铁被氧化。2(2016安徽江淮名校第二次联考)5.6 g 铁粉与一定量的硫黄混合，在空气中加热发生剧烈反应，冷却后用足量的盐酸溶解反应后的残留固体，产生了 2.0 L 气体(标准状况)，通过分析可知其小于应生成的气体量，其最可能的原因是()A硫黄量不足 B生成了 FeS C生成了 Fe2S3 D有部分 Fe 被空气中的氧气氧化了 解析：选 D。当此混合物反应完全后，加入足量的盐酸时，如果铁过量，1 mol 铁对应 1 mol氢气，如果硫过量，硫化亚铁与盐酸反应，1 mol 硫化亚铁对应 1 mol 硫化氢气体，故 5.6 g铁反应，对应的气体为 2.24 L，但是实际产生的气体体积偏小，故可能原因是部分 Fe 被空气中的氧气氧化了。3向一定量的 Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入 150 mL 4 molL1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出 2.24 L NO(标准状况)，往所得溶液中加入 KSCN 溶液，无红色出现。若用足量的 H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为()A0.21 mol B0.25 mol C0.3 mol D0.35 mol 解析：选 B。Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物与稀硝酸恰好反应后，溶液中只有 Fe(NO3)2，根据N元素守恒关系知反应后溶液中n(NO3)0.15 L 4 molL12.24 L22.4 Lmol10.5 mol，则 n(Fe)0.25 mol。题组二 Fe(OH)2的制备实验探究 4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，即发生反应：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 NaCl 溶液产生的 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：制备 Fe(OH)2的关键与方法 由于 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，成为物质制备实验探究的热点。制备原理：Fe22OH=Fe(OH)2(1)成功关键 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。(2)制备 Fe(OH)2时常采用的方法 采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2易被空气中的氧气氧化成 Fe3)；将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气)；将碱直接加到亚铁盐溶液的底部使生成的 Fe(OH)2与空气隔离；在亚铁盐溶液的液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小而又不溶于水的有机溶剂)。考点二 亚铁盐、铁盐的化学性质学生用书 P67 1Fe2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。在中学阶段接触 Fe2的氧化还原反应中其主要表现还原性，如 Fe2遇 Br2、Cl2、H2O2、NO3(H)等均表现还原性。2Fe3的氧化性 Fe3处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如 Fe3能氧化 Fe、Cu、HI、H2S 等。3Fe2与 Fe3的相互转化 用离子方程式实现下列转化：Fe2Cl2、NO3H、H2O2HFe、CuFe3 2Fe2Cl2=2Fe32Cl；3Fe24HNO3=3Fe32H2ONO；2Fe2H2O22H=2Fe32H2O；2Fe3Fe=3Fe2；Cu2Fe3=Cu22Fe2。4检验 Fe2、Fe3的常用方法(1)溶液颜色 含有 Fe2的溶液显浅绿色；含有 Fe3的溶液显(棕)黄色。(2)用 KSCN 溶液和氯水 溶液加KSCN溶液 无明显现象 加氯水 溶液变红色Fe2溶液变红色Fe3 涉及的反应：Fe33SCNFe(SCN)3(红色)2Fe2Cl2=2Fe32Cl(3)用 NaOH 溶液 溶液加NaOH溶液 白色沉淀灰绿色红褐色Fe2红褐色沉淀Fe3 涉及的反应：Fe33OH=Fe(OH)3(红褐色沉淀)Fe22OH=Fe(OH)2(白色沉淀)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3 1写出下列转化的主要离子方程式：(1)Fe2ClO(少量)、H,Fe3：_；(2)Fe3 S2少量Fe2：_；(3)FeCl3溶液与过量 Na2S 溶液的反应：_。答案：(1)2Fe2ClO2H=2Fe3ClH2O(2)2Fe3S2=2Fe2S(3)2Fe33S2(过量)=2FeSS 2在 FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是()A加入 KSCN 溶液一定不变红色 B溶液中一定含 Fe2 C溶液中一定含 Cu2 D剩余固体中一定含 Cu 解析：选 C。铁粉与 FeCl3、CuCl2的反应依次为 2Fe3Fe=3Fe2、Cu2Fe=Fe2Cu。充分反应后的固体可能为 Cu 或 Fe 和 Cu 的混合物，又由于 2Fe3Cu=2Fe2Cu2，所以无论反应后的固体为 Cu 还是 Fe 和 Cu 的混合物，Fe3一定不存在，A 对；由以上分析知 B、D 均对；若反应后固体为 Cu 和 Fe 的混合物，溶液一定无 Cu2，C 错。名师点拨 1Fe3具有较强的氧化性，当遇到还原性离子如I、S2、SO23时，优先考虑氧化还原反应。2Fe2主要表现为还原性，Fe2与NO3在碱性条件下可共存，在酸性条件下不能共存。(高考组合题)下列说法正确的是()A(2015高考全国卷，10A)将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加 KSCN 溶液，现象是有气体生成，溶液呈红色，原因是稀硝酸将 Fe 氧化为 Fe3 B(2015高考全国卷，10B)将铜粉加入 1.0 mol/L Fe2(SO4)3溶液中，现象是溶液变蓝、有黑色固体出现，原因是金属铁比铜活泼 C(2014高考全国卷，8D)FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作是因为 FeCl3能从含Cu2的溶液中置换出铜 D(2014高考大纲卷改编)室温下，能将浓硫酸盛放在铁桶中 解析 A 项，过量铁粉与稀硝酸充分反应后铁元素转化为 Fe2，滴加 KSCN 溶液后不出现红色；B 项，铜粉与 Fe2(SO4)3 溶液发生反应 2Fe3Cu=2Fe2Cu2，溶液变蓝但不会有黑色固体出现；C 项，FeCl3与 Cu2不反应，制作线路板的原理为 Fe3能腐蚀铜，发生反应2Fe3Cu=2Fe2Cu2；D项，室温下，Fe遇浓 H2SO4钝化，可用铁桶盛放浓H2SO4。答案 D 1在浅绿色的 Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀盐酸时，溶液颜色变化应是()A颜色变浅 B逐渐变深绿 C没有改变 D变棕黄色 解析：选 D。Fe(NO3)2溶液中加入盐酸时发生反应：3Fe24HNO3=3Fe3NO2H2O，有棕黄色的 Fe3生成。2下列试剂中，不能使 Fe2转化为 Fe3的是()氯气 NaCl 溶液 KMnO4溶液 稀硝酸 盐酸 A B C D 解析：选 D。要实现 Fe2转化为 Fe3，必须加强氧化性物质，NaCl、HCl 均没有强氧化性。题组一 Fe2与 Fe3的转化 1(2016北京重点中学第一次月考)用 FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，向所得的溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是()A若无固体剩余，则溶液中一定有 Fe3 B若溶液中有 Cu2，则一定没有固体析出 C若有固体存在，则溶液中一定有 Fe2 D若溶液中有 Fe2，则一定有 Cu 析出 解析：选 C。无固体剩余，说明铜全部以铜离子形式存在，加入的铁粉没有与 Cu2反应，全部与 Fe3反应，溶液中一定含有 Fe2，可能含有 Fe3，A 错误；若溶液中有 Cu2，加入的铁粉不足，可能只与 Fe3反应，也可能与 Fe3反应后剩余的铁粉与部分 Cu2反应生成铜，所以可能有固体析出，B 错误；若有固体存在，固体中一定有铜，可能有铁，溶液中一定含有 Fe2，C 正确；当加入的铁粉较少时，只发生 Fe2Fe3=3Fe2时，不会有铜析出，D 错误。2(2015高考四川卷)为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以 Fe2O3存在)转变成重要的化工原料 FeSO4(反应条件略)。活化硫铁矿还原 Fe3的主要反应为 FeS27Fe2(SO4)38H2O=15FeSO48H2SO4，不考虑其他反应。请回答下列问题：(1)第步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是_ _。(2)检验第步中 Fe3是否完全还原，应选择_(填字母编号)。AKMnO4溶液 BK3Fe(CN)6溶液 CKSCN 溶液(3)第步加 FeCO3调溶液 pH 到 5.8 左右，然后在第步通入空气使溶液 pH 降到 5.2，此时Fe2不沉淀，滤液中铝、硅杂质被除尽。通入空气引起溶液 pH 降低的原因是_ _。解析：(1)碱性氧化物(Fe2O3)与酸(H2SO4)反应生成盐Fe2(SO4)3和水，离子方程式为 Fe2O36H=2Fe33H2O。(2)Fe3的检验应选择 KSCN 溶液，C 项正确；A、B 项均为检验 Fe2的试剂。(3)通入空气引起溶液 pH 降低的原因：Fe2被氧化为 Fe3，Fe3水解产生 H。答案：(1)Fe2O36H=2Fe33H2O(2)C(3)Fe2被氧化为 Fe3，Fe3水解产生 H 题组二 Fe2、Fe3的检验 3(教材改编)要证明某溶液中不含 Fe3而可能含有 Fe2进行如下实验操作时，最佳顺序为()加入足量氯水 加入足量 KMnO4溶液 加入少量 NH4SCN 溶液 A B C D 解析：选 C。在该溶液中先加入少量 NH4SCN 溶液，溶液不变红色，无 Fe3存在，再加入氯水，将 Fe2氧化成 Fe3，溶液变为红色。KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不用 KMnO4溶液。4向某晶体的溶液中加入含 Fe2的溶液无明显变化，当滴加几滴溴水后，混合液出现红色，由此得出下列的结论错误的是()AFe3的氧化性比溴的氧化性强 B该晶体中一定含有 SCN CFe2与 SCN不能形成红色化合物 DFe2被溴氧化成 Fe3 解析：选 A。某晶体的溶液中没有与 Fe2发生反应的离子，当加入溴水后，Fe2一定被氧化成 Fe3，此时溶液出现红色，说明原晶体是含有 SCN的盐，很明显判断出 B、C、D 均正确；在 Br2与 Fe2反应中，Fe3是氧化产物，Br2是氧化剂，所以 Br2的氧化性应比 Fe3的氧化性强，选项 A 符合题意。1Fe3、Fe2的离子共存问题(1)Fe2、Fe3均易水解，与 HCO3、AlO2、CO23等因水解相互促进，在溶液中均不能大量共存。(2)Fe3与 S2、I、HS、SO23、HSO3，Fe2与 NO3(H)、ClO、MnO4(H)在溶液中均因发生氧化还原反应不能大量共存。(3)Fe3与 SCN发生络合反应不能大量共存。2Fe3水解能力强，实际上 pH3.7 时，Fe3几乎完全水解生成 Fe(OH)3沉淀。欲除去某溶液中含有的 Fe2杂质时，一般先向溶液中加入氧化剂(如 H2O2)，使 Fe2被氧化为 Fe3，然后加碱或盐调节 pH，使 Fe3转化为 Fe(OH)3 沉淀除去。例如：除去 MgCl2中的少量 FeCl3的方法是向溶液中加入 Mg或 MgO、Mg(OH)2、MgCO3再过滤。3关于 Fe2和 Fe3检验问题(1)检验 Fe2时不能先加氯水后加 KSCN 溶液；当溶液浓度较稀时，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。具体方法如下：Fe3的检验 混合溶液 滴加KSCN溶液溶液变红色，说明含有 Fe3 Fe2的检验 混合溶液 滴加酸性KMnO4溶液酸性 KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有 Fe2 或 混合溶液 滴加溴水溴水褪色，说明含有 Fe2 考点三 铁及其重要化合物的综合应用学生用书 P68 1“铁三角”的转化关系 书写下列反应的离子方程式或化学方程式：(1)Al 和 Fe2O3高温下反应：2AlFe2O3=高温Al2O32Fe。(2)FeCl2溶液和 Cl2反应：2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(3)FeCl2溶液和 H2O2反应：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。(4)FeCl2溶液和 O2反应：4Fe2O24H=4Fe32H2O。(5)FeCl3溶液和 Cu 反应：2Fe3Cu=2Fe2Cu2。(6)FeCl3溶液和 H2S 反应：2Fe3H2S=S2Fe22H。(7)FeCl3溶液和 KI 反应：2Fe32I=2Fe2I2。(8)FeCl2和稀 HNO3反应：3Fe24HNO3=3Fe3NO2H2O。2“铁三角”的重要应用(1)判断离子共存 Fe2不共存 NO3(H)、ClO、MnO4(H)；Fe3不共存 S2、I、SO23；Fe2、Fe3不共存 HCO3、CO23等水解相互促进的离子。(2)除杂 溶液 杂质 除杂方法 FeCl2 FeCl3 加过量铁粉后过滤 FeCl3 FeCl2 加氯水或 H2O2 FeCl2 CuCl2 加过量铁粉后过滤(3)盐溶液的配制与保存 (4)物质制备 1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)磁性氧化铁溶于稀硝酸：3Fe24HNO3=3Fe3NO3H2O。()(2)因为 Fe3具有氧化性，所以可以用 KSCN 溶液鉴别 Fe3。()(3)因为 Fe3有氧化性，所以 FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜。()(4)在“硫酸亚铁铵的制备”实验中，为了得到硫酸亚铁铵晶体，应小火加热蒸发皿，直到有大量晶体析出时停止加热。()(5)Fe 在足量 Cl2中燃烧生成 FeCl2和 FeCl3。()(6)过量的 Fe 粉中加入稀 HNO3，充分反应后，滴入 KSCN 溶液，溶液呈红色，说明稀 HNO3将 Fe 氧化为 Fe3。()解析：(1)磁性氧化铁为 Fe3O4，其中铁元素的化合价并不都是2 价，且氧化物不能拆开，正确的离子方程式为 3Fe3O428HNO3=9Fe3NO14H2O。(2)用 KSCN 溶液鉴别 Fe3并不是因为 Fe3具有氧化性，而是因为 Fe3与 SCN络合显示特征颜色(红色)。(3)原理为 2Fe3Cu=2Fe2Cu2。(4)硫酸亚铁铵是通过降温结晶的方法来制备的，其制备过程是先制成高温饱和溶液，然后冷却，而不是用蒸发结晶的方法来获得的。(5)Fe 在 Cl2中燃烧只生成 FeCl3。(6)因为铁粉过量，所以总的反应方程式为 3Fe8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O，滴入 KSCN 溶液不会呈红色。答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)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 名师点拨 由于 Fe3易水解，因此无论 Fe3溶液的配制还是从 FeCl3溶液中制得无水 FeCl3，都需要考虑抑制 Fe3水解的措施，在此类问题的考查中，一般以实验题为主，主要是配制 Fe3溶液的操作措施，或是从 FeCl3溶液获得无水 FeCl3的操作之类的文字表述题。在涉及 NA的说法辨析中，有时也会出现 Fe3水解的情况，此外，FeOH3胶体的制备方法也是利用了 FeCl3的水解性质，要熟练掌握。(2016黄冈黄梅一中适应性考试)硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是()A碱式硫酸铁水解能产生 Fe(OH)3胶体，可用作净水剂 B为防止 NH4HCO3分解，生产 FeCO3需在较低温度下进行 C可用 KSCN 溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化 D常温下，(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比 FeSO4的大 解析 A碱式硫酸铁电离产生 Fe3，Fe3能发生水解生成 Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附性，可用作净水剂，故 A 正确；B.NH4HCO3不稳定，受热易分解，所以为防止NH4HCO3分解，生产 FeCO3需在较低温度下进行，故 B 正确；C.KSCN 溶液遇 Fe2溶液无现象，(NH4)2Fe(SO4)2若被氧化则生成 Fe3，KSCN 溶液遇 Fe3溶液变红，故 C 正确；D.(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比 FeSO4的小，所以 FeSO4才能与(NH4)2SO4反应生成(NH4)2Fe(SO4)2，故 D 错误。答案 D (1)Fe 与 I2反应时生成的是 FeI2还是 FeI3？为什么？(2)Fe 与 Br2反应时生成的是 FeBr3还是 FeBr2?答案：(1)FeI2；原因是 Fe3的氧化性强于 I2。(2)FeBr3；原因是 Br2的氧化性强于 Fe3。Fe2、Fe3相互转化中的两个关系(1)Fe2与强氧化剂(O2、Cl2、Br2、H2O2、Na2O2、KMnO4、浓硫酸、HNO3、NO2、K2Cr2O7等)反应时，被氧化为 Fe3。例如：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O、6Fe2Cr2O2714H=2Cr36Fe37H2O。(2)Fe3与 Fe、Cu、S2(H2S)、I(HI)等还原剂反应时生成 Fe2。例如：2Fe3H2S=2Fe2S2H、2Fe3Fe=3Fe2、2Fe3Cu=2Fe2Cu2(三价铁盐腐蚀印刷电路板)。注意 氧化性：AgFe3Cu2Fe2；还原性：S2IFe2BrCl。题组 铁及其重要化合物的综合应用 1 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。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 2实验室利用印刷电路的废腐蚀液(含有大量 CuCl2、FeCl2和 FeCl3)回收 Cu，主要流程如下：(1)操作 1 的名称是_，需要用到的玻璃仪器有_。(2)加入过量铁粉发生的离子反应有_ _。(3)获得的铜粉中含有杂质，除杂所需的试剂是_(填化学式)。(4)实验室利用如图所示装置制取一定量的 FeCl3。各装置的正确连接顺序为(填写装置代号)A_D。装置 C的作用是_，写出装置 D 中反应的离子方程式：_ _。解析：(1)操作 1 的名称是过滤，需要用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯。(2)加入过量铁粉，Fe 与 Fe3、Cu2发生反应。(3)获得的铜粉中含有铁，可以加入稀盐酸或稀硫酸除去Fe。(4)制取的氯气中含有 HCl、H2O，先通过 E(饱和食盐水)除去 HCl，再通过 C(浓硫酸)除去 H2O，然后通过 B 与 Fe 反应，D(NaOH 溶液)的作用是除去过量的氯气。答案：(1)过滤 漏斗、玻璃棒、烧杯(2)Fe2Fe3=3Fe2、FeCu2=Fe2Cu(3)稀 HCl(或稀 H2SO4)(4)E C B 干燥 Cl2，防止 FeCl3水解 Cl22OH=ClClOH2O (1)牢记 1 个转化关系：铁三角(Fe、Fe2、Fe3)之间的转化。(2)熟记 2 个特殊现象：Fe(OH)2在空气中放置的一系列颜色变化：白色灰绿色红褐色；Fe3遇 SCN，溶液变红色。(3)记住 4 种颜色：Fe2浅绿色，Fe3(棕)黄色，Fe2O3红棕色，Fe(OH)3红褐色。(4)判断铁与氧化剂反应产物时常出现的错误 铁与硫化合，误认为生成 Fe2S3；铁与盐酸反应，误认为生成 FeCl3和 H2；铁与碘单质化合，误认为生成 FeI3；过量铁与稀 HNO3反应，误认为生成 Fe(NO3)3；铁与 FeCl3溶液误认为不反应等。实验探究 4 Fe2、Fe3的转化和检验 Fe3和 Fe2的转化和检验(人教版必修 1 P61 科学探究)在盛有 2 mL FeCl3溶液的试管中，加入少量铁粉，振荡试管。充分反应后，滴入几滴 KSCN溶液(如左图)，观察并记录实验现象。把上层清液倒入另一试管，再加入几滴氯水(如右图)，又发生了什么变化？FeCl3溶液中加入少量 Fe 粉，振荡加入几滴 KSCN 溶液，静置后，下层溶液呈红色，上层清液为浅绿色(反应为 Fe2Fe3=3Fe2)；把上层清液倒入另一试管，再加入几滴氯水，溶液变为红色(反应为 2Fe2Cl2=2Fe32Cl)，因此 Fe2氧化剂Cl2还原剂FeFe3。1除去 FeCl3溶液中的 Fe2，有哪些措施？答案：通入氯气或氧气；加入氯水；加入 H2O2等。2Fe3转化为 Fe2的实验方法有哪些？答案：加入铁粉或铜粉；加入 NaI 溶液；加入 Na2S 溶液等。3Fe2与 NO3能否大量共存？若向其中再加入少量盐酸，情况如何？答案：在中性条件下，Fe2与 NO3能大量共存，但在酸性条件下，NO3能将 Fe2氧化成 Fe3而不能大量共存。4如何证明 Fe3O4中既有2 价铁又有3 价铁？答案：取一定量 Fe3O4溶于稀硫酸，形成溶液，分别取该溶液于两支试管中，一支试管中加入 KSCN 溶液，溶液变红，说明含有 Fe3，证明 Fe3O4中有3 价铁；另一支试管中加入酸性 KMnO4溶液，紫红色褪去，说明含有 Fe2，证明 Fe3O4中有2 价铁。一、选择题 1下列有关铁及其化合物的说法中正确的是()A赤铁矿的主要成分是 Fe3O4 B铁与水蒸气在高温下的反应产物为 Fe2O3和 H2 C除去 FeCl2溶液中的 FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤 DFe3遇 KSCN 溶液产生红色沉淀 解析：选 C。赤铁矿的主要成分是 Fe2O3；铁与水蒸气在高温下的反应产物为 Fe3O4和 H2；Fe3遇 KSCN 溶液，溶液变为红色，但没有沉淀产生。2某同学欲探究铁及其化合物的性质，他的下列实验方案可行的是()A将铁粉加入热的浓硫酸中：探究铁的活泼性 B将热的 NaOH 溶液滴入 FeCl3溶液中：制备 Fe(OH)3胶体 C在蒸发皿中加热蒸干 FeSO4溶液：制备 FeSO46H2O 晶体 D将 Cu 粉加入 Fe(NO3)3溶液中：验证 Fe3的氧化性强于 Cu2 解析：选 D。热的浓硫酸不仅能与铁反应，还能与铜反应，因此将铁粉加入热的浓硫酸中，不能用于探究铁的活泼性，故 A 项方案不可行；将热的 NaOH 溶液滴入 FeCl3溶液中，会得到氢氧化铁沉淀而不是氢氧化铁胶体，故 B 项方案不可行；在蒸发皿中加热蒸干 FeSO4溶液，一方面氧气可将 FeSO4氧化，另一方面会得到不含结晶水的化合物，故 C 项方案不可行；将 Cu 粉加入 Fe(NO3)3溶液中，发生反应：Cu2Fe3=Cu22Fe2，该反应说明 Fe3的氧化性强于 Cu2，故 D 项方案可行。3下列离子的检验方法合理的是 ()A向某溶液中滴入 KSCN 溶液呈红色，说明不含 Fe2 B向某溶液中通入 Cl2，然后再加入 KSCN 溶液变红色，说明原溶液中含有 Fe2 C向某溶液中加入 NaOH 溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有 Fe3 D向某溶液中加入 NaOH 溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有 Fe2，不含有 Mg2 解析：选 C。A 项中只能说明含有 Fe3，不合理；B 项原溶液中可能只有 Fe3而没有 Fe2；D 项中氧化后生成红褐色沉淀 Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀 Mg(OH)2。4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()A B C D 解析：选 C。不反应，实验方案及现象均错；检验的是 Cl，与 Fe3的性质无关。5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生成，然后白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，下列结论正确的是()A一定有 Fe2，一定没有 Fe3、Mg2 B一定有 Fe3，一定没有 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 解析：选 D。加入 NaOH 溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，然后白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的现象是溶液中含有 Fe2的特性，若有 F