精修版高考化学新课标一轮复习讲义：铁及其化合物(含解析).pdf

精品文档?高考化学。第三节铁及其化合物1.了解铁的主要性质及应用。2.了解铁的重要化合物的主要性质及应用。(中频)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。(高频)铁的存在和主要性质1铁的存在和位置2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Fe2O3xH2O。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。Fe 与足量稀 HNO3反应的离子方程式为Fe4HNO3=Fe3NO2H2O。(4)与某些盐溶液的反应与 CuSO4溶液反应的离子方程式：FeCu2=CuFe2。与 FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe2Fe3=3Fe2。铁的重要化合物1铁的氧化物氧化亚铁(FeO)氧化铁(Fe2O3)四氧化三铁(Fe3O4)俗名铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体铁元素价态2 3 2、3 说明：FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式：FeO2H=Fe2H2O、Fe2O36H=2Fe33H2O、Fe3O48H=2Fe3Fe24H2O。FeO与硝酸反应的化学方程式：3FeO10HNO3=3Fe(NO3)3NO5H2O。2铁的氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与 H反应Fe(OH)22H=Fe22H2O Fe(OH)33H=Fe33H2O 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说明：Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备可利用相应亚铁盐、铁盐与碱液反应。3亚铁盐与铁盐(1)亚铁盐含有 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：ZnFe2=Zn2Fe、2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(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 溶液时变成红色。1易误诊断(正确的打“”，错误的打“”)。(1)铁元素性质活泼，自然界中的铁几乎都是以化合态形式存在，只有在陨石中有游离态的铁元素()(2)过量的铁与氯气反应，不会生成FeCl2，因为铁还原三价铁必须在水溶液中进行()(3)铁能被磁铁吸引，则任何金属都能被磁铁吸引()(4)过量的铁粉与稀硝酸溶液反应的离子方程式为Fe4HNO3=Fe3NO2H2O()(5)将 NaOH 溶液滴入 FeSO4溶液中，可以看到稳定的白色沉淀()(6)FeCl2溶液保存时加 Fe粉的目的是防止Fe2被还原()(7)FeCl2溶液中加入 KSCN 溶液不变红，加入氯水后溶液变红色()(8)FeCl3溶液中加入 KSCN 溶液变红，再加入足量Fe，红色消失()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2下列物质反应后一定有3 价铁生成的是 _。(填序号)过量的 Fe与 Cl2加热时发生反应Fe与过量稀 H2SO4反应后，再向其中加 KNO3Fe 与过量的 S 加热时发生反应Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸Fe和 Fe2O3的混合物溶于盐酸中【答案】3将 Fe3O4投入过量的盐酸中，所得溶液中含的金属阳离子有_，向 该 溶 液 中 投 入 足 量 的Fe粉，发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为_。【答案】Fe2、Fe3Fe2Fe3=3Fe2、Fe2H=Fe2H2FeFe3O4的 2 个反应：3Fe2O2=点燃Fe3O43Fe4H2O(g)=高温Fe3O44H2铁的 3 种氧化物，2 种氢氧化物，2 种离子的颜色：FeO 与 Fe3O4均为黑色，Fe2O3为红棕色；Fe(OH)2为白色，Fe(OH)3为红褐色；Fe2为浅绿色，Fe3为棕黄色。铁的 3 种价态转化2 个特殊现象：Fe(OH)2Fe(OH)3是白色灰绿色红褐色；Fe3遇 SCN，溶液变红色。“铁三角”转化关系及其应用1.“铁三角”中的转化关系2主要应用(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 H2O2Fe2Cu2加过量铁屑后过滤Fe Al 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：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(3)盐溶液的配制与保存：(1)Fe2具有较强的还原性，Fe3水解能力强，实际上pH4 时，Fe3几乎完全生成 Fe(OH)3沉淀。(2)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，然后加入溶于酸的难溶物调节pH，使 Fe3转化为 Fe(OH)3沉淀除去。(2013北京高考，节选)用含有 Al2O3、SiO2和少量 FeO xFe2O3的铝灰制备 Al2(SO4)318H2O，工艺流程如下(部分操作和条件略)：.向铝灰中加入过量稀H2SO4，过滤；.向滤液中加入过量KMnO4溶液，调节溶液的pH 约为 3；.加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色；.加入 MnSO4至紫红色消失，过滤；.浓缩、结晶、分离，得到产品。(1)H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是_。(2)将 MnO4氧化 Fe2的离子方程式补充完整：1 MnO4Fe2_=1 Mn2Fe3_(3)已知：生成氢氧化物沉淀的pH Al(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀时3.4 6.3 1.5 完全沉淀时4.7 8.3 2.8 注：金属离子的起始浓度为0.1 mol L1根据表中数据解释步骤的目的：_。【解析】(1)本小题考查常见的离子反应。(2)利用得失电子守恒，1 个 MnO4反应转移 5 个电子，可知 Fe2、Fe3的化学计量数为 5，再结合电荷守恒，可知缺项为 H和 H2O，最后利用原子守恒配平。(3)由数据可知，Fe3沉淀完全时，pH2.8，由题干“调节溶液的 pH 约为 3”可知，此时得到的沉淀为Fe(OH)3，而 Fe2、Al3共存于滤液中。因此，可知步骤 是用 KMnO4将 Fe2氧化为 Fe3，使 Fe3全部转化为 Fe(OH)3沉淀，从而除去铁元素。【答案】(1)Al2O36H=2Al33H2O(2)58H54H2O(3)pH约为 3 时，Fe2和 Al3不能形成沉淀，将Fe2氧化为 Fe3，可使铁完全沉淀考向 1铁及其化合物的主要性质1(2012 高考组合题)下列叙述正确的是()A(山东高考)Fe 与稀 HNO3，稀 H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe 与两种酸均发生置换反应B(天津高考)Fe 在足量 Cl2中燃烧生成 FeCl2和 FeCl3C(广东高考)Fe3有氧化性可以解释FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜D(江苏高考)Fe2O3HCl（aq）FeCl3(aq)无水 FeCl3在给定的条件下能实现转化【解析】A 项，Fe与稀 HNO3反应不是置换反应；B 项，反应只生成 FeCl3；D 项，FeCl3(aq)无水 FeCl3，不能转化。【答案】C 考向 2Fe3、Fe2、Cu、Fe的共存问题分析2FeCl3、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 Fe2C溶液中一定含 Cu2D剩余固体中一定含铜【解析】氧化性 Fe3Cu2，加入 Fe先还原 Fe3，然后再还原 Cu2。【答案】C 考向 3铁及其化合物的有关计算3将 1.12 g铁粉加入 25 mL 2 mol L1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是()A铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl基本保持不变B往溶液中滴入无色KSCN 溶液，溶液变红色CFe2和 Fe3物质的量之比为 51 D氧化产物和还原产物的物质的量之比为25【解析】n(Fe)0.02 mol，n(Fe3)2 mol/L0.025 L0.05 mol；根据 Fe2Fe3=3Fe2可知 Fe3剩余 0.01 mol，生成 Fe2为 0.06 mol。【答案】B Fe2、Fe3的检验方法鉴别方法Fe2Fe3直接观色浅绿色棕黄色利用显色反应与 KSCN 溶液无现象显红色利用 Fe3的氧化性与铜片无现象Cu溶解，溶液变为蓝绿色与 KI-淀粉溶液无现象溶液变蓝利用 Fe2与溴水溴水褪色无现象的还原性与酸性KMnO4溶液紫色褪去无现象利用加碱生成沉淀反应Fe22OH=Fe(OH)2白色灰绿色红褐色Fe33OH=Fe(OH)3红褐色沉淀(2012山东高考节选)工业上由黄铜矿(主要成分 CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：(1)气体 A 中的大气污染物可选用下列试剂中的_吸收。a浓 H2SO4b稀 HNO3cNaOH 溶液d氨水(2)用稀 H2SO4浸泡熔渣 B，取少量所得溶液，滴加KSCN 溶液后呈红色，说明溶液中存在_(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe2的方法是_(注明试剂、现象)。【解析】(1)冰铜(mCu2SnFeS)加入石英砂并通入空气焙烧生成泡铜(Cu2O、Cu)、熔渣和 SO2气体(A)。SO2是一种酸性氧化物，可用NaOH 溶液或氨水吸收。(2)溶液中滴加 KSCN 溶液呈红色，说明含有Fe3。可利用 Fe2的还原性来检验溶液中其是否存在，加入酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液褪色，说明还存在 Fe2。【答案】(1)cd(2)Fe3取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4褪色(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。考向 1铁与其他金属离子的检验4(2014 成都模拟)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，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、Mg2B一定有 Fe3，一定没有 Fe2、Mg2C一定有 Fe3，可能有 Fe2，一定没有 Mg2D一定有 Fe2，可能有 Mg2，一定没有 Fe3【解析】开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，说明含Fe2不含 Fe3，可能含 Mg2。【答案】D 考向 2铁离子、亚铁离子的检验顺序5要证明某溶液中不含Fe3，而可能含有 Fe2，进行如下实验操作的最佳顺序为()加入足量氯水加入足量 KMnO4(H)溶液加入少量 KSCN 溶液A BC D【解析】先用 KSCN 溶液排除 Fe3，再加氧化剂，过量KMnO4(H)为紫红色，现象不明显。【答案】C Fe2和 Fe3的转化高考母题(2013 江苏高考节选)已知金属离子开始沉淀的 pH 沉淀完全的 pH Fe31.1 3.2Al33.0 5.0 Fe25.8 8.8 从硫铁矿烧渣(成分为 Fe2O3、Al2O3、SiO2)出发，补充完整由烧渣制备FeSO4溶 液 的 步 骤：向 一 定 量 烧 渣 中 加 入 足 量 的 稀H2SO4充 分 反 应，_，得到 FeSO4溶液。【答案】“过滤，向反应液中加入足量的铁粉，充分搅拌后，滴加NaOH溶液调节反应液的pH 约为 5，过滤”或“过滤，向滤液中滴加过量的NaOH 溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉，充分搅拌后，过滤”教材溯源Fe3和 Fe2的转化(人教必修 1P61)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？Fe3被还原(左)，Fe2被氧化(右)命题展望Fe2、Fe3的相互转化是高考的重要考点，高考命题专家以教材实验Fe2、Fe3转化为题源进行多角度设计，高考还可能从以下进行命题：1如何除去 FeCl3中的 Fe2？【提示】加入氯水或 H2O2溶液。2如何除去 FeCl2溶液中的 Fe3？【提示】加入铁屑。3通过什么反应说明氧化性Cl2Fe3？【提示】2Fe2Cl2=2Fe32Cl4写出 FeO与稀 HNO3反应的离子方程式【提示】3FeO 10HNO3=3Fe3NO5H2O 5如何除去 MgCl2溶液中的少量 Fe3？【提示】加入过量的 Mg、MgO、Mg(OH)2、MgCO3中之一，充分反应，然后过滤。6Fe2与 NO3能否大量共存？若向其中再加入少量盐酸，情况又会如何？【提示】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。