2022高考化学大一轮复习讲义第3章第15讲　铁及其重要化合物.docx

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1、第15讲铁及其重要化合物复习目标1.掌握铁及其重要化合物的主要性质及其应用。2.了解铁及其化合物的制备方法。考点一铁的单质、氧化物、氢氧化物1单质铁(1)铁在自然界中的存在铁位于元素周期表中第四周期族，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)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。(3)铁的化学性质铁的原子结构示意图：还原性较强，失去电子后生成2价或3价的铁。生成不同价态的反应关系如下：按要求填空：Fe在O2、Cl2中燃烧的现象及化学方程式：铁在氧气中燃烧，火星四射：3Fe 2O2Fe3O4。铁在氯气中燃烧，产生棕褐色的烟：2

2、Fe3Cl22FeCl3(不论铁的量多少，与氯气反应的产物都是氯化铁)。Fe与S、水蒸气反应的化学方程式：Fe与S：FeSFeS(不论铁的量多少，与硫反应的产物都是硫化亚铁)。Fe与水蒸气：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2。与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。Fe与过量稀HNO3的反应：FeNO4H=Fe3NO2H2O。Fe与少量稀HNO3的反应：3Fe2NO8H=3Fe22NO4H2O。Fe与FeCl3溶液的反应(写离子方程式)：Fe2Fe3=3Fe2。特别提醒铁遇冷的浓硝酸、浓硫酸时，表面会生成一层致密的氧化膜，化学上称之为钝化，属于化学变化。2铁的氧化物比较化学式FeOF

3、e2O3Fe3O4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=Fe22Fe34H2O与CO的反应(炼铁原理)FexOyyCOxFeyCO23. 氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O33H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与碱溶液

4、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，化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(1)铁位于元素周期表中第四周期B族()错因：铁位于族，不是副族。(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()错因：在陨铁中存在铁单质。(3)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2()错因：Fe与Cl2反应生成FeCl3，与Cl2的量无关。(4)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物()错因：Fe与Cl2反应生成FeCl3，与盐

5、酸反应生成FeCl2，产物不同。(5)Fe3O4中Fe的化合价有2价和3价，因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物()错因：Fe3O4是一种化合物，不是混合物。题组一铁及重要化合物性质1(2020湖北枝江月考)下列关于铁的说法正确的是()A铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3B纯铁的抗腐蚀能力较差，铁在干燥的空气里易被氧化C工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的铁矿石炼铁D铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为3价答案C解析Fe与S反应生成FeS，A项错误；纯铁不易发生电化学腐蚀，抗腐蚀能力较强，铁在干燥的空气里不易被氧化，B项错误；铁在纯氧中燃烧产物是Fe3O4，其中铁的化合

6、价有2价和3价两种价态，D项错误。2铁是日常生活中使用最广泛的金属，下列关于铁的一些说法正确的是()A常温下浓硫酸与铁不反应，故常温下可用铁制容器贮藏、贮运浓硫酸B铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3CFe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2Fe3O4DFeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应，且反应类型均为复分解反应答案D解析FeO和Fe3O4均为黑色固体，Fe2O3为红棕色固体，故A错误；Fe3O4是一种纯净物，化合价是一种复合化合价，故B错误；在1 400 以上的温度下加热Fe2O3时，Fe2O3会部分失去氧，生成Fe3O4，说明F

7、e3O4比Fe2O3稳定，故C错误；FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应生成盐和水，反应过程中无元素化合价变化，反应类型均为复分解反应，故D正确。5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4.00 g，则这种铁的氧化物为()AFe3O4 BFe2O3CFeO D以上都不是答案C解析4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO、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的质量为0.64 g，铁元素质量为2

8、.88 g0.64 g2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为0.04 mol11，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。6(2019舟山质检)有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 molL1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()AFe2O3 BFe3O4 CFe4O5 DFe5O7答案D解析根据2Fe2Cl2=2Fe32Cl，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2)0.025 mol20.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2)3n(Fe3)n(Cl)，则n(F

9、e3)0.2 mol，故n(Fe2)n(Fe3)0.050.214，故该氧化物可表示为FeO2Fe2O3，即Fe5O7。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mn，则氧化物中n(Fe)n(O)ab，若ab11，则铁的氧化物为FeO；若ab23，则铁的氧化物为Fe2O3；若ab34，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为11的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为11，Fe3O4为任意值)。题组三铁与水蒸气反应的实验探究7某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水蒸气反应”的实验，并检验产物的性质，下列说

10、法正确的是()A实验时，应先点燃B处的酒精喷灯，再点燃A处的酒精灯BB中发生反应的化学方程式是：2Fe3H2O(g)Fe2O33H2CB中生成1 mol H2时，E处有1 mol CuO被还原D碱石灰的作用是吸收水蒸气答案D解析实验时，应先点燃A处的酒精灯，再点燃B处的酒精灯，防止铁被氧气氧化，故A错误；B中发生反应的化学方程式是：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2，故B错误；B中生成1 mol H2时，由于H2要先排出装置内空气，再与CuO反应，因此E处CuO被还原的物质的量小于1 mol，故C错误；碱石灰的作用是吸收水蒸气，干燥H2，故D正确。8铁与水蒸气反应，通常有以下两种装置，请回答

11、下列问题：装置一装置二(1)装置二中湿棉花的作用为_。(2)实验完毕后，取出装置一的少量固体，溶于足量稀盐酸，再滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，试解释原因：_(用离子方程式表示)。答案(1)提供水蒸气(2)Fe3O48H=Fe22Fe34H2O、2Fe3Fe=3Fe2考点二Fe2和Fe3的性质及其检验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，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)

12、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。2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：FeCl33H2

13、OFe(OH)3(胶体)3HCl。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Fe2、Fe3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)金属阳离子只有氧化性，不可能有还原性()错因：Fe2具有还原性。(2)氢氧化铁与HI溶液反应仅能发生中和反应()错因：Fe3与I会发生氧化还原反应。(3)中性溶液中可能大量存在Fe3、Cl、K、SO()错因：在溶液呈中性时，Fe3转化为Fe(O

14、H)3，不能大量存在。(4)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2()错因：Cl也能与KMnO4反应，使其褪色。(5)能通过化合反应制取FeCl2()1在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且ac。试分析残留固体的成分为_，所得溶液中阳离子为_。答案CuCu2、Fe22混合溶液中除去Fe3、Fe2的常用方法已知：沉淀的pH化合物Fe(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2Cu(OH)2pH1.143.05.88.38.410.84.26.7(1)除去Mg2中混有的Fe3的方法向混合溶液中加入_、_、_其中之一，与Fe

15、3水解产生的H反应，促进Fe3的水解，将Fe3转化为Fe(OH)3沉淀除去。(2)除去Mg2中混有的Fe2的方法先加入氧化剂(如_)将溶液中的Fe2氧化成Fe3，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3。(3)请设计实验方案：除去CuCl2溶液中混有的少量FeCl2。答案(1)MgOMgCO3Mg(OH)2(2)H2O2(3)先通入适量Cl2(或加入H2O2)，再向混合溶液中加入足量CuO或CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3其中之一，充分反应后过滤。题组一Fe2、Fe3的性质及应用1新修本草中关于“青矾”的描述：“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃，烧之赤色”。物理小识中说：“青

16、矾厂气熏人，衣服当之易烂，栽木不茂”，下列相关叙述不正确的是()A赤色固体可能是Fe2O3B青矾宜密闭保存，防止氧化变质C青矾燃烧过程中发生了电子转移D“青矾厂气”可能是CO和CO2答案D解析根据新修本草关于青矾的描述可知为FeSO47H2O，其分解产生的气体二氧化硫有刺激性气味，三氧化硫有腐蚀性，不可能产生CO和CO2。2在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法正确的是()A若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2，一定不含Cu2B若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2，可能含Cu2和Fe3C若滤出的固体中只有铜，则溶

17、液中一定含有的阳离子是Fe3和Fe2，一定不含Cu2D若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2，一定不含Cu2和Fe3答案D解析氧化性：Fe3Cu2Fe2，加入铁粉后有固体剩余，Fe3一定不存在；若剩余固体全部是Cu，溶液中还可能有Cu2，也可能恰好被完全置换；若剩余固体是Cu和Fe，则溶液中不可能有Cu2和Fe3。3下列有关Fe3、Fe2的性质及应用的说法正确的是_(填序号)。Fe2(SO4)3易溶于水，所以可用作净水剂向Fe2(SO4)3溶液中加入过量铁粉，可制得硫酸亚铁溶液室温下，向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液，再滴加几滴淀粉溶液，溶液变蓝色，则说明Fe3的氧化性比

18、I2的强Fe2与H2O2在酸性溶液中的反应：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O硫酸亚铁片和维生素C同时服用，能增强治疗缺铁性贫血的效果答案解析Fe3水解生成Fe(OH)3胶体，可用于净水，与Fe2(SO4)3是否易溶于水无对应关系，错误；2Fe3Fe=3Fe2，正确；Fe3将I氧化成I2，依据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，可知Fe3的氧化性强于I2，正确；H2O2具有强氧化性，能将Fe2氧化为Fe3，正确；维生素C具有还原性，能防止硫酸亚铁片中的Fe2被氧化，正确。题组二Fe2、Fe3的检验4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

19、足量酸性KMnO4溶液加入少量NH4SCN溶液A B C D答案C解析在该溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不变红色，证明无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，所以不能用酸性KMnO4溶液检验。5(2020济南质检)将0.2 molL1的KI溶液和0.05 molL1Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后，取混合液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡2Fe32I2Fe2I2的是()A向混合液中滴入KSCN溶液，溶液变红色B向混合液中滴入AgNO3溶液，有黄色沉淀生成C向混合液中滴入K3Fe(CN)6溶液，有蓝色沉

20、淀生成D向混合液中滴入淀粉溶液，溶液变蓝色答案A解析0.2 molL1的KI溶液和0.05 molL1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合，KI过量，向混合液中滴入KSCN溶液，溶液变红色，说明溶液中仍含有Fe3，能说明溶液中存在化学平衡2Fe32I2Fe2I2，A项正确；KI过量，溶液中存在I，B项错误；该反应生成Fe2，向混合液中滴入K3Fe(CN)6溶液，有蓝色沉淀生成，只能说明溶液中含有Fe2，C项错误；该反应生成I2，向混合液中滴入淀粉溶液，溶液变蓝色，说明溶液中含有碘单质，D项错误。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

21、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)。(3)检验Fe2、Fe3的其他方法检验Fe3也可用苯酚(C6H5OH)；检验Fe2最好用K3Fe(CN)6溶液。1正误判断(1)向H2O2溶液中滴加少量FeCl3,2Fe3H2O2=O22H2Fe2()(2020全国卷，11C)(2)室温下，Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4()(2020江苏，6D)(3)Fe在稀硝酸中发生钝化()(2019江苏，6A)(4)将废铁屑加入FeCl2溶液中，可除去工业废气中的Cl2()(2019天津，3

22、A)(5)将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中，产生白色沉淀，随后变为红褐色，该颜色的变化与氧化还原反应无关()(2018北京，9A)(6)向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色()(2018江苏，6A)(7)给定条件下，能实现转化：FeFeCl2Fe(OH)2()(2017江苏，7A)答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2(高考选项组合题)有关铁及其化合物的说法正确的是()A将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中，制备Fe(OH)3胶体(2016全国卷，13A)BFeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板，说明铁比铜金属性强(2016全国卷，7B)C配制氯化铁溶液时，将氯化铁

23、溶解在较浓的盐酸中再加水稀释(2016全国卷，10C)DFe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3(2016上海，21C)答案C解析A项，制备Fe(OH)3胶体，应将饱和氯化铁溶液滴入沸水中，错误；B项，铁离子与铜反应生成铜离子和亚铁离子，说明铜的还原性比亚铁离子的还原性强，无法证明金属性的强弱，错误；C项，在溶液中铁离子极易发生水解反应，产生难溶性的氢氧化铁，为了抑制铁离子的水解，应该先将氯化铁溶解在较浓的盐酸中，然后再加水稀释到相应的浓度，正确；D项，因I2的氧化性较弱，故与铁反应生成FeI2，错误。3(2020江苏，19)实验室由炼钢污泥(简称铁泥，主要成分为铁的氧化

24、物)制备软磁性材料-Fe2O3。其主要实验流程如下：(1)酸浸。用一定浓度的H2SO4溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件不变，实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有_(填序号)。A适当升高酸浸温度B适当加快搅拌速度C适当缩短酸浸时间(2)还原。向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉，使Fe3完全转化为Fe2。“还原”过程中除生成Fe2外，还会生成_(填化学式)；检验Fe3是否还原完全的实验操作是_。(3)沉铁。将提纯后的FeSO4溶液与氨水-NH4HCO3混合溶液反应，生成FeCO3沉淀。生成FeCO3沉淀的离子方程式为_。设计以FeSO4溶液、氨水-NH4HCO3混合溶液为原料，制备FeCO3的

25、实验方案：_。FeCO3沉淀需“洗涤完全”，Fe(OH)2开始沉淀的pH6.5答案(1)AB(2)H2取少量清液于试管中，向其中滴加几滴KSCN溶液，观察溶液颜色是否呈红色(3)Fe2HCONH3H2O=FeCO3NHH2O(或Fe2HCONH3=FeCO3NH)在搅拌条件下向FeSO4溶液中缓慢加入氨水-NH4HCO3混合溶液，控制溶液pH不大于6.5；静置后过滤，所得沉淀用蒸馏水洗涤23次；取最后一次洗涤后的滤液，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，不出现白色沉淀解析(1)其他条件不变，实验中适当升高酸浸温度、适当加快搅拌速度都能提高铁元素浸出率，缩短酸浸时间会降低铁元素浸出率，故应选A、B项。

26、(2)铁泥的主要成分为铁的氧化物，加入一定浓度的H2SO4溶液“酸浸”，滤液中含有Fe3、Fe2、H、SO等，加入过量铁粉，Fe3、H均与Fe发生反应，故除生成Fe2外，还会生成H2。可利用KSCN溶液检验Fe3是否被完全还原，实验操作为取少量清液，向其中滴加几滴KSCN溶液，观察溶液颜色是否呈红色，若不变色，证明Fe3被完全还原。(3)FeSO4溶液与氨水-NH4HCO3混合溶液反应，Fe2与CO结合生成FeCO3沉淀，促进了HCO的电离，离子方程式为Fe2HCONH3H2O=FeCO3NHH2O或Fe2HCONH3=FeCO3NH。Fe(OH)2开始沉淀的pH6.5，且要求FeCO3沉淀需“洗涤完全”，应控制溶液的pH不大于6.5，防止产生Fe(OH)2沉淀；得到FeCO3沉淀，静置后过滤，用蒸馏水洗涤沉淀23次，并通过检验洗涤液中是否含有SO，判断是否洗涤干净。则制备FeCO3的具体实验方案为在搅拌条件下向FeSO4溶液中缓慢加入氨水-NH4HCO3混合溶液，控制溶液pH不大于6.5；静置后过滤，所得沉淀用蒸馏水洗涤23次；取最后一次洗涤后的滤液，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，不出现白色沉淀。