备战2023年高考全国通用化学一轮复习14铁及其化合物(解析版).pdf
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1、备战2023年高考全国通用化学一轮复习考点1 4 株及其化合物铁及其化合物是日常生活中非常重要的金属元素,特别是铁在国民经济中占有极其重要的地位,本考点是历年高考的考查重点,常在选择题中重点考查常见金属元素的基本反应、离子检验及用途,非选择题中常借助工艺流程的形式,以除杂或提纯等相关问题为主线综合考查金属元素化合物的性质。高频考点及可能题型:金属离子如Fe3+、Fe2+等的检验、金属及其化合物的化学方程式的书写或正误判断、金属化合物性质的实验探究、用含多种金属元素的矿物制备某种金属化合物、有关金属及其化合物的计算等,涉及本考点的实验探究题较好地考查了考生的知识迁移和应用能力,以及“证据推理与模
2、型认知 学科素养。预 计 2023年会继续在选择题中或非选择题中加强对铁元素的考查,由于铁及其化合物的性质很丰富,在高考命题中立足点也多种多样,如以选择题形式考查离子共存、离子反应、氧化还原反应、简单计算等,也可以出推断题,还可以出实验题。复习应加强“铁三角”与理论部分的联系。一、铁二、铁的重要化合物铁元素在自然界主要以化合态的形式存在,常见的铁矿有磁铁矿(主要成分为Fe,O4)赤铁矿(主要成分为 FezCh)。2.铁的结构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。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
3、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。5.铁的冶炼【小试牛刀】请判断下列说法的正误(正确的打y“,错误的打 X”)(1)铁位于元素周期表中第4周期n8族()(2)铁的化学性质比较活泼,所以铁在自然界中全部以化合态存在()(3)F e 在足量C l2中燃烧生成F e C h,在少量C l2中燃烧生成F e C l2()(4)F e 分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物()(5)铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到F e3O4()(6)工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸()(7)F e 与 C L 反应生成F e C”,推测F e 与
4、L反应生成F e b()(8)炼铁原料:铁矿石、焦炭、空气、石灰石。(9)工业上在高温下用CO还原含F e2O3的铁矿石炼铁()(1 0)F e 与稀H NC h、稀 H 2 SO 4 反应均有气泡产生,说明F e 与两种酸均发生置换反应()(ll)F e 粉具有还原性,可用作抗氧化剂()答案:(l)x (2)x (3)x (4)x (5)4 (6)4 (7)x (8)4 (8)4 (9)x (ll)Y【典例】例 1 鞍钢集团在上海进博会主办了钢铁产业链合作发展论坛,关 于 钢 铁 说 法 错 误 的 是()A.属于合金 B.硬度比纯铁大C.目前消耗最多的金属材料 D.人类最早使用的金属材料【
5、答案】D【解析】A 项,钢铁中含有铁和碳,属于合金,故 A 正确:B 项,合金硬度一般大于成分金属,所以钢铁的硬度大于纯铁,故 B 正确;C项,钢铁是生活中用的最多的合金,故 C正确;D项,人类最早使用的金属材料为铜合金,故 D错误。故选D。例 2 将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应,下列对反应情况设想的评价正确的是()选项反应情况设想评价A当铁、铜均不剩余时,溶液中一定有F e 2+、C u2+,一定无 F e 3+正确,F e 3+和 F e、C u 均可反应B当铁、铜均有剩余时,溶液中一定有F e 2+、C u2+,无 F e 3+正确,F e 和 C u 与 F e 3 都反应,故有
6、F e?+和 C M+,无 F e 3+C当铜有剩余,铁无剩余时,溶液中一定只有Fe2+,无 C/+正确,C u有剩余,故无CM+D当铁有剩余,铜无剩余时,溶液中一定有Fe2 Cu2+不正确,不可能有Fe剩余而无Cu剩余,因为F e比 Cu优先与Fe3+反应【答案】D【解析】当铁、铜的量比较少时溶液中可能有Fe3+存在,A 项错误;当铁过量时,铜不与Fe3+反应,无 CiP+生成,此时溶液中不存在CW+和 Fe3+,B 项错误;铜有剩余则溶液中一定无Fe3+,可能有Cu?*,C 项错误;铁比铜活泼,不可能铁剩余而铜无剩余,D 项正确。故选D。【对点提升】对 点1 下列反应中,铁只能生成高价化合
7、物的是()A.少量铁与稀硫酸反应 B.铁丝在氧气中燃烧C.过量铁粉在氯气中燃烧 D.Fe投入到CuS04溶液中【答案】C【解析】选项C 虽然铁粉过量,但因为不是在溶液中进行的反应,故只能生成FeCb。对 点2已知铁粉与水蒸气在不同温度下反应,所得黑色固体产物的成分不同,某化学小组的同学为测定该固体产物的组成,称 取 168mg纯铁粉,按下列步骤进行实验:如图所示连接好装置检查气密性装入药品打开K,加热某装置,一段时间后,再加热另一装置;反应完成后,关闭K,停止加热,冷却后读取收集到的气体的体积回答下列问题:(1)实验中先点燃 处的酒精灯,该操作在将D 中的导管伸入量筒中准备收集气体之(填“前”
8、或 后”)(2)下列实验操作的目的是:将 铁 粉 和 石 棉 绒 混 合 均 匀;关闭K o(3)判断铁粉与水蒸气反应已经完成的现象是 o(4)有同学认为用D 装置测量气体的体积时,伸入量筒中的导管应适当加长,该同学的理由是(5)用改进后的正确装置进行实验,收集到气体的体积为67.2mL(已换算成标准状况),则固体产物的组成为。【答案】(1)A 后(2)增大铁粉与水蒸气的接触面积,以便充分反应防止冷却时,装置内的压强下降过快将空气吸入装置,影 响 体 积 的 测 定(3)量筒内液面不再发生变化(4)若导管太短,冷却时,气体不能回流,导致气体体积偏大;若导管太长,导管不易插入量筒中,也不易从量筒
9、中取出(5)FeO【解析】(1)装置中的空气与F e会发生反应,影响实验测定,因此要先加热A 处的酒精灯,用水蒸气排出装置内的空气,以防铁粉受热后勺空气反应;因反应后装置内会留有H 2,必须将装置内的气体全部收集到屋筒中,否则所测气体的体积将偏小,故加热A 前要先把D 处收集装置安装好,即点燃A 处酒精灯在将D 中的导管伸入量筒中准备收集气体之后进行;(2)Fe是固体物质,为增大水蒸气与Fe粉反应的接触面积,可以使用石棉绒,使 Fe粉附着在石棉绒匕反应完成后,关闭K,停止加热,冷却后读取收集到的气体的体积,关闭K 目的是防止冷却时,装置内的压强下降过快将空气吸入装置,影响H2体积的测定;(3)
10、铁粉与水蒸气生成黑色产物,与铁粉的颜色不易区分,只能根据反应产生的H2的难溶性,用不再产生气体,即气体的体枳不发生变化作为反应完成的标志;(4)有同学认为用D 装置测量气体的体积时,伸入量筒中的导管应适当加长,该原因是反应是在加热时进行的,产生的氧气在温度高时体积大,当温度降低时体积减小,若导管太短,冷却时,气体不能回流,导致气体体积偏大:但是若导管太长,导管就不易插入量筒中,反应结束时导气管也不易从量筒中取出;(5)n(Fe)=0.168g+56g/mol=0.003mol,n(H2)=0.0672L-22.4L/mol=0.003mol,n(Fe):n(O)=l:1,所以根据电子守恒、元素
11、守恒,可得反应方程式为Fe+H2O(g)&/6。+氏,则所得固体化学式为FeO【巧学妙记】(l)Fe分别与。2(点燃)、0 值)(高温)反应的产物都是Fe3O4而不是Fe2O3o(2)Fe在 Cl2中燃烧,无论Cl2过量还是不足均生成FeCb;铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2s3。铁的重要化合物1.铁的氧化物2.铁的氢氧化物化学式FeOFezChFejO4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FeO+2H+=F e2+H20FezCh+6H-=2 F e3+3H
12、2OFesO4+8H+=F e2*+2Fe3+4H2O(l)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 4 F e(O H)2+O2+2 H2O=4 F e(O H)3(2)F e(O H)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(F e 2 O 3,H 2 O),受热易分解,方程式为2 F e(O H)3 W=F e 2 O 3+3 H 2 O;制取F e(0 H)3 用可溶性铁盐与碱反应,离子方程式:F e3+3 O H一=F e(0 H)3 j,。3 .亚铁盐(l)F e 2+的氧化性和还原性含
13、有 F e?+的溶液呈浅绿色,F e 2+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 B n、C L、H 2 O 2、N(K(H+)等均表现为还原性。F e 2+的酸性溶液与H 2 O 2 反应的离子方程式:2 F e 2+H 2 O 2+2 H+=2 F e 3+2 H 2。(2)可水解F e(O H)2是弱碱,含 F e 2+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F e2+的水解,加少量铁屑防止F e 2+被氧化。4 .铁盐的性质及应用(1)氧化性:含 有 F e 3+的溶液呈棕黄色,F e 3+处于铁的高价态,遇 F e、C u、H L
14、H 2 s 等均表现为氧化性。F e 3+与 S 2,I、HS、S 0 3 等具有较强还原性的离子不能大量共存。F e?+可腐蚀印刷电路板上的铜箔,反应的离子方程式为2 F e3+Cu=Cu2+2 F e2+(2)易水解:F e(0 H)3 是很弱的碱,且溶度积很小,因而F e 3+极易水解,只能存在于酸性较强的溶液中。利用F e 3+易水解的性质,实验室可用F e C b 滴入沸水中制取氢氧化铁胶体,反应的化学方程式:F e C h+3 H 2 C)3=F e(0 H)3(胶体)+3 H C I。利用F e 3+易水解的性质,工业上常用调节p H 方法除去溶液中的铁离子。利用F e 3+易水
15、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。F e 3+与 H C O;、A1(O H)4 COf,。0一 等水解呈碱性的离子不能大量共存。【小试牛刀】请判断下列说法的正误(正确的打“小,错误的打 x”)(1)金属阳离子只有氧化性,不 可 能 有 还 原 性()(2)F e C b 可与铜发生置换反应()(3)氯化铁溶液有较强氧化性,故 可 用 作 净 水 剂()(4)F e3O4中 F e 的化合价有+2价和+3价,因而F e3O4是 F e O 与 F e2O3的混合物()(5)F e C b、F e C b 和 F e(O H)3 都可以通过
16、化合反应制取()(6)氢氧化铁与H I 溶液反应仅能发生中和反应()(7)中性溶液中可能大量存在F e 3+、Cl、S O?()(8)F e C b 腐蚀C u 刻制印刷电路板,说明铁比铜金属性强()(9)配制氯化铁溶液时,将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释()(1 0)Fe 和 Fe2O3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出()(1 1 回 2。3匹 妈)Fe C b(a q)一无水Fe C h,在给定的条件下能实现转化(x)(1 2)给定条件下,能实现转化:F e-F e C l2N a O 1 1-(a q)F e(O H)2()(1 3)将 N a O H 浓溶液滴加到饱和的Fe
17、C h 溶液中,制备Fe(O H)3胶体()答案:(1”(2)x(3)x(4)x(5)”(6)x(7)x(8)x(9)4(1 0)(l l)x(1 2)x(1 3)x【典例】1 9.(20 21 江苏高一期末)在生产、生活中铁盐与亚铁盐有重要应用。下列有关离子方程式正确的是()A.铁粉与Fe C b 溶液反应制备Fe C b:Fe3+Fe2+=2Fe2+B.Fe C h 溶液与铜片反应制作印刷电路板:2Fe 3+3C u =2Fe 2+3C u2+C.Fe C b 溶液与氨水反应制备 Fe(O H)3:Fe3+3O H=Fe(O H)3XD.双氧水与酸性的Fe C L 溶液反应:2Fe2+H2
18、O2+2H+=2Fe3+2H2O【答案】D【解析】A项,电子、电荷不守恒,离子方程式应该为:2Fe 3+Fe=3Fe 2+,A错误;B 项,反应原理不符合事实,Fe 3+与C u 反应产生Fe 2+、C u2+,离子方程式应该为:2Fe3+C u=2Fe2+C u2+,B 错误;C项,氨水中的N H3-H2。是弱电解质,应该写化学式,离子方程式应该为:Fe3l+3N H3 H2O=Fe(O H)31+3N H4+,C错误;D 项,反应符合事实,遵循物质的拆分原则,D 正确;故选D。例 1 (20 21 广东选择性考试)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是()碱盐单质A
19、.a可与e 反应生成bB.b 既可被氧化,也可被还原C.可将e 加入浓碱液中制得d的胶体D.可存在b-c-d-e-b 的循环转化关系【答案】C【解析】图中所示铁元素不同化合价的物质:a 为 Fe,b为 Fe C L、Fe SC U、Fe(N C h)2等 Fe(II)的盐类物质,c 为 Fe(O H)2,e 为 Fe C b、Fe2(SO4)3,Fe(N C)3)3 等 Fe(IH)的盐类物质,d 为 Fe(O H)3。A 项,Fe 与 Fe(IH)的盐类物质可发生反应生成Fe(H)的盐类物质,如 Fe+2Fe C b=3Fe C 1 2,故 A不选;B 项,Fc(II)为铁元素的中间价态,既
20、有还原性也有氧化性,因此既可被氧化,也可被还原,故 B 不选;C项,Fe(HI)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(O H)3沉淀,制备Fe(O H)3胶体操作为:向沸水中滴加饱和Fe C b 溶液,继续煮沸至化合价溶液呈红褐色,停止加热,故 C选;D 项,b T C T d e b 转化如Fe C h H Fe(0 H)2 5、a o Fe(0 H)3稀H C1)Fe C h Fe F e C b,故 D 不选;故选 C。【对点提升】对 点 1 下列关于Fe C b 进行的实验,预测正确的是()选项实验预测A蒸发Fe C b 溶液得至I J Fe C h 固体B在 Fe C b、C u C L
21、混合液中,加入少量Fe 粉一定有H2产生且有C u 析出C用 Fe C h 固体溶于水配制饱和溶液会有Fe(O H)3沉淀产生D在 Fe C h 溶液中加入K H C O j 溶液有 C O2产生,但无Fe(O H)3沉淀生成【答案】C【解析】蒸发Fe C b 溶液可促进Fe 3+水解,由于H C 1 易挥发,最后得到Fe(0 H)3,A错;混合液中加入 Fe 粉时,不会有H?产生且Fe 应先和Fe 3一 反应,再与C i P+反应,B 错;Fe C b 易水解生成Fe(0 H)3沉淀,C对;Fe 3+与 H C O 发生水解相互促进的反应,有 C 0 2 和 Fe(0 H)3 沉淀生成,D错
22、。对点2 化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素,可表示为“价类”二维图。下图是铁元素的“价类”二维图,下列说法正确的是()A.常 温 下 Fe 与水反应生成Fe3O4B.工业上用CO 还 原 Fe zC h 炼铁,该反应属于置换反应C.维生素C能 将 Fe 3+转 化 为 Fe2+,过程中维生素C做还原剂D.Fe(OH)2 浊液露置于空气中,白色迅速转变为红褐色【答案】C【解析】A 项,Fe 与水在高温条件下才反应生成Fe s C U,故 A 错误;B 项,CO 和 Fe zC h 均为化合物,不符合置换反应的形式,故 B 错误;C项,Fe?+转 化 为 Fe2+,Fe 元素化合价
23、降低被还原,说明维生素C做还原剂,故 C正确;D项,Fe(OH)2 浊液露置了空气中,白色迅速转变为灰绿色,最终变成红褐色,故D错误;故选C。【巧学妙记】1.分析铁的化合物时的“两分清”(1)价态要分清要注意单质铁被不同氧化剂氧化时,产物不同;要注意不同价态的化合物所表现的不同的化学性质,如 Fe 3+以氧化性为主,Fe 2+以还原性为主。(2)颜色要分清铁的化合物“五颜六色”,一定要记牢:Fe 2+溶液为浅绿色,Fe 3+溶液为棕黄色,Fe(S C N)3 溶液为血红色,Fe(0 H)3 胶体为红褐色,Fe(0 H)2 沉淀在空气中的颜色变化为白色灰绿色红褐色,Fe(0 H)3 沉淀为红褐色
24、固体,Fe zC h 为红棕色,Fe3O4 Fe O、Fe S 均为黑色。2 .确定铁的氧化物组成的基本方法设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为加:n,则氧化物中(Fe):(0)=看:令=a :6,若 a:b=l :1,则铁的氧化物为Fe O;若a:h=2:3,则铁的氧化物为Fe zC h;若a:b=3:4,则铁的氧化物是Fe s C U 或 Fe O与Fe zC h 按物质的量之比为1 :1 的混合物或Fe O、Fe zC h、Fe 3 t)4 的混合物(其中Fe O、Fe zC h 物质的量之比为1 :I,Fe 3()4 为任意值)。3 .“铁三角”的转化关系|只有还原性|(强氧化剂)(
25、较弱氧化剂)g s o,(浓)(还原剂),Cu、H2S,KI既有氧化性又有还原性HNO3,H2s0虱浓)、KMnO,(H-)等(强蓊化剂)r只有氧化性4 .防止Fe(OH)2 氧化的方法(1)将配制溶液的蒸储水煮沸,驱除溶液中的氧气。(2)将盛有N a O H 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N a O H 溶液。(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气,如 H 2、N 2、稀有气体等。(4)在亚铁盐溶液上面加保护层,如苯、植物油等。(5)用|F e 做阳极,石墨做阴极,电解N a O H 溶液,利用新产生的F e?+与 O E T 反应制取。F e 2-、F e?+的检验1
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