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化学 课标版,第8讲 铁及其化合物,考点一 铁及其重要化合物 1.铁 (1)铁的原子结构 铁位于元素周期表中第 四 周期第 族,是一种应用最广泛 的过渡金属元素;铁元素是一种变价金属元素,通常显+2 价、+3价,其原,子结构示意图为 。,(2)物理性质,(3)化学性质,2.铁的氧化物,3.铁的氢氧化物,4.亚铁盐和铁盐 (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Zn+Fe2+Cl2 Zn2+ +Fe,2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-。 (2)铁盐 a.氧化性 含有Fe3+的溶液呈 棕黄 色,Fe3+具有氧化性,Fe3+与Cu反应的离子 方程式为2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+。,b.特性 含有Fe3+的溶液遇到 KSCN 时变成血红色。 c.易水解 饱和FeCl3溶液滴入沸水中的化学方程式: FeCl3+3H2O Fe(OH)3 (胶体)+3HCl 。,1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)1 mol Cl2与足量Fe反应转移2NA个电子 ( ) (2)铁溶于稀硝酸,溶液变黄:3Fe+8H+2N 3Fe2+2NO+4H2O ( ) (3)Fe3O4与稀HNO3反应:3Fe3O4+28H+N 9Fe3+NO+14H2O ( ) (4)FeCl3溶液中滴入KSCN溶液:Fe3+3SCN- Fe(SCN)3(血红色) ( ) (5)Fe(OH)2、Al(OH)3均可由化合反应生成 ( ),答案 (1) (2) (3) (4) (5),2.【多维思考】 (1)生铁和纯铁相比,谁的熔点低?谁的硬度大?谁的抗腐蚀能力强?为什么? (2)FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取? (3)按要求书写下列反应的离子方程式: FeO与HNO3的反应 Fe3O4与HNO3的反应 Fe(OH)3与HI的反应(HI是强酸),答案 (1)因生铁是铁碳合金,所以生铁的熔点低,硬度大。生铁在潮湿的环境中易发生电化学腐蚀,故纯铁的抗腐蚀能力强。 (2)是。2Fe+3Cl2 2FeCl3、2FeCl3+Fe 3FeCl2、4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。 (3)3FeO+N +10H+ 3Fe3+NO+5H2O 3Fe3O4+N +28H+ 9Fe3+NO+14H2O 2Fe(OH)3+2I-+6H+ 2Fe2+I2+6H2O,题组一 铁及其重要化合物的性质及应用 1.(2016四川成都模拟)2015年9月3日,在天安门广场举行了隆重的庆祝 抗日战争胜利70周年阅兵仪式,展现了我国强大的综合国力。坦克、导 弹的制造材料主要是各种金属的合金,钢铁便是其中十分重要的一种。 下列关于铁的说法中,正确的是( ) A.铁元素属于过渡元素,其原子序数为26 B.单质铁与浓硫酸在常温下不反应 C.铁单质只具有还原性,其阳离子只具有氧化性 D.与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率,纯铁比生铁快,答案 A 铁是26号元素,位于第族,为过渡元素,故A正确;常温下,铁 遇浓硫酸钝化,并不是不反应,故B错误;亚铁离子既有还原性,也有氧化 性,故C错误;纯铁和稀盐酸不能构成原电池,生铁中铁、碳和稀盐酸构 成原电池,能加快反应速率,所以生铁反应速率比纯铁快,故D错误。,2.(2016吉林长春模拟)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 molL-1的稀硝酸,恰好使混合物完全溶解,放出1.344 L NO(标准状 况),往所得溶液中加入KSCN溶液,无血红色出现。若用足量的CO在加 热条件下还原相同质量的混合物,能得到铁的物质的量为 ( ) A.0.24 mol B.0.21 mol C.0.16 mol D.0.14 mol,答案 B n(HNO3)=0.12 L4 molL-1=0.48 mol,n(NO)=1.344 L22.4 L mol-1=0.06 mol,往所得溶液中加入KSCN溶液,无血红色出现,说明全部 生成Fe2+,溶液溶质为Fe(NO3)2,则原混合物中铁元素为(0.48 mol-0.06 mol)2=0.21 mol,故用足量的CO在加热条件下还原相同质量的混合物, 最终得到铁的物质的量为0.21 mol。,3.下列叙述正确的是 ( ) A.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.足量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3 C.先后将等物质的量的Fe2O3和Fe溶于同一稀盐酸时无气体放出 D.Fe2O3 FeCl3(aq) 无水FeCl3,在给定的条件下能实现转化,答案 C HNO3具有强氧化性,与Fe反应产生的气体为NO,A项错;铁与 Cl2反应无论量的多少产物都是FeCl3,B项错;C项中Fe2O3溶解产生的Fe3+ 恰好将铁单质氧化,因而不能置换出H2,正确;FeCl3溶液加热时易水解,D 项错。,题组二 氢氧化亚铁的性质及制备实验探究,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)。,答案 ,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4Fe (OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀, 就要排出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+,与电解产生的OH-结合生成 Fe(OH)2,且汽油能防止空气进 入;中苯可阻止空气进入;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。,5.用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀:用不含Fe3+的FeSO4溶液与不 含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。 (1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入 。 (2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法。 (3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液, 插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是 。,答案 (1)稀硫酸、铁屑 (2)加热煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2与氧气接触而被氧化,解析 (1)稀硫酸抑制Fe2+水解,铁屑防止Fe2+被氧化。 (3)Fe(OH)2很容易被氧化,实验过程中要避免与氧气接触。,6.(2016陕西安康模拟)常温下,在没有氧气存在时,铁与水几乎不反应,但 高温下,铁能与水蒸气反应。 (1)铁粉与水蒸气反应的化学方程式是 。 (2)停止反应,待装置冷却后,取出反应过的铁粉混合物,加入过量的稀硫 酸充分反应,过滤。简述检验所得滤液中是否含有Fe3+的操作方法: 。 (3)经检验上述滤液中不含Fe3+,这不能说明铁粉与水蒸气反应所得产物 中不含+3价的铁。原因是(结合化学方程式说明) 。 (4)某同学利用上述滤液制取白色的Fe(OH)2沉淀,向滤液中加入NaOH 溶液后,观察到生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。 沉淀由白色变为红褐色的化学方程式是 。,为了得到白色的Fe(OH)2沉淀,并尽可能使沉淀长时间保持白色,有人 设计了如图所示的装置:,请简述实验操作及原理: 。,答案 (1)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 (2)取少量溶液于试管中,滴入几滴KSCN溶液,观察溶液颜色。如果溶 液颜色变为血红色,说明溶液中含有Fe3+,否则不含Fe3+ (3)如果铁粉过量,可发生反应:Fe+2Fe3+ 3Fe2+,铁粉将溶液中的Fe3+ 全部还原为Fe2+,即使加入KSCN溶液,也不变血红色 (4)4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3 实验时,先打开止水夹K,再将分液漏斗中的旋塞打开,使稀硫酸与铁 粉作用,用产生的H2排出装置中的空气;然后关闭K,使生成的H2将试管 中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中,则可在盛NaOH溶液的试剂瓶中较长 时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀,解析 在高温下,铁粉可与水蒸气发生反应,产物有Fe3O4和H2,产物Fe3O4 可以与稀硫酸发生反应:Fe3O4+8H+ Fe2+2Fe3+4H2O。如果铁粉过 量,还可发生反应:Fe+2Fe3+ 3Fe2+,所以滤液中可能含有Fe3+,也可能 不含Fe3+。检验滤液中是否含有Fe3+的方法很多,最灵敏的方法是取少 量滤液于试管中,滴入几滴KSCN溶液,观察溶液是否变为血红色。,反思归纳 制备Fe(OH)2常用的三种方法 方法一:有机覆盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或 煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图1所示。,方法二:还原性气体保护法 用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,这样可长时 间观察到白色沉淀,如图2所示。 方法三:电解法 用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆盖苯(或煤油),如图 3所示。,考点二 “铁三角”的转化及其应用 1.“铁三角”中的转化关系,完成下列变化的离子方程式,体会Fe2+与Fe3+转化的条件。 (1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀: H2S+2Fe3+ S+2Fe2+2H+ 。 (2)将FeCl3溶液滴入KI-淀粉溶液,溶液变蓝: 2I-+2Fe3+ I2+2Fe2+ 。 (3)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔: Cu+2Fe3+ Cu2+2Fe2+ 。 (4)将H2O2滴入到酸性FeCl2溶液中: 2Fe2+H2O2+2H+ 2Fe3+2H2O 。 (5)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中,有无色气体放出: 3Fe2+N +4H+ 3Fe3+NO+2H2O 。,2.“铁三角”的重要应用 (1)除杂,(2)判断离子共存 Fe2+ N (H+)、ClO-、Mn (H+) Fe3+ S2-、I-、S Fe2+、Fe3+ HC 、C 等发生水解相互促进的离子,(4)物质的制备,(3)盐溶液的配制与保存,1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2:3Mg(OH)2+2Fe3+ 2Fe(OH)3+3Mg2+ ( ) (2)向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液呈血红色, 该溶液中一定含Fe2+ ( ) (3)在氢氧化铁胶体中能大量共存:H+、K+、 、Br- ( ) (4)因为Fe3+具有氧化性,所以用KSCN溶液可以鉴别Fe3+ ( ) (5)Fe2+、Al3+、ClO-、Cl-能够大量共存 ( ) (6)在pH=7的溶液中Cl-、Na+、Fe3+可大量共存 ( ),答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6),2.【多维思考】 从盐类水解角度分析,怎样用固体药品配制并保存FeCl2溶液和FeCl3溶 液?,答案 先将固体溶于适量的稀盐酸中,冷却后,再加蒸馏水稀释至指定 浓度;配制的FeCl2溶液中还需加入铁钉或铁屑。,3.运用铁及其化合物的知识,完成下列各题。 (1)下列物质跟铁反应后的生成物,能跟KSCN溶液作用生成血红色溶液 的是 ( ) A.盐酸 B.氯气 C.CuSO4溶液 D.稀硫酸 (2)既有氧化性又有还原性的微粒是 ( ) A.Fe B.Fe2+ C.Fe3+ (3)把过量的铁粉加入稀硝酸中,其结果是 ( ) A.不反应 B.生成硝酸铁 C.生成硝酸亚铁,(4)要除去FeCl2溶液中的少量FeCl3,可行的办法是 ( ) A.滴入KSCN溶液 B.通入氯气 C.加入铜粉 D.加入铁粉,答案 (1)B (2)B (3)C (4)D,题组一 Fe 、Fe2+、Fe3+间的转化及其应用,1.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.,答案 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。,2.(2016湖南长沙模拟)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,则下列说法正确的是 ( ) A.残余固体是铜和铁 B.最后得到的溶液中一定含有Cu2+ C.将残余固体加入稀硫酸中,有气泡产生 D.最后得到的溶液中可能含有Fe3+,答案 B 此题涉及的反应有2FeCl3+Cu 2FeCl2 +CuCl2、CuCl2+Fe FeCl2+Cu,还可能发生反应:2FeCl3 +Fe 3FeCl2,依原子守恒可知, a g Cu完全溶解后,变为a g Cu2+,若加入足量的Fe,可将Cu2+全部转化为单质铜,甚至还有铁与FeCl3反应,此时ac,可知加入的铁是不足量的,即有部分Cu2+未被置换出来,剩余固体为Cu,不可能有铁剩余;有铜剩余,则溶液中一定不存在Fe3+,且铜与稀硫酸不反应,故A、C、D错误,B正确。,3.(2016陕西榆林模拟)往FeCl3和BaCl2的混合溶液中通入SO2,溶液颜色由棕黄色变成浅绿色,同时有白色沉淀产生。下列说法正确的是 ( ) A.该实验表明FeCl3有还原性 B.白色沉淀为BaSO3 C.该实验表明SO2有漂白性 D.反应后溶液酸性增强,答案 D SO2通入混合液中,发生反应:SO2+2H2O+2FeCl3 H2SO4+ 2FeCl2+2HCl,溶液由棕黄色变为浅绿色,FeCl3作氧化剂,表现氧化性,SO2 表现还原性;H2SO4与BaCl2反应得到BaSO4白色沉淀和HCl,故A、B、C 项均不正确,D项正确。,4.为了检验某FeCl2溶液是否变质,可向溶液中加入 ( ) A.NaOH溶液 B.KSCN溶液 C.先通入氯气,再加入KSCN溶液 D.先加入足量铁粉,再加入KSCN溶液,题组二 Fe2+、Fe3+的检验,答案 B Fe2+易被氧化为Fe3+,检验溶液中有没有Fe3+即可。,5.要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+,进行如下实验操作时最佳顺 序为 ( ) 加入足量氯水 加入足量KMnO4溶液 加入少量KSCN溶液 A. B. C. D.,答案 C 先取适量溶液于试管中,加入KSCN溶液,不变血红色,证明不含 Fe3+;再加入氯水,若变血红色,说明含Fe2+,若不变血红色,说明不含Fe2+。由 于KMnO4溶液本身呈紫色,因此最佳顺序为。,1.Fe2+的检验 样品溶液 无现象 溶液变血红色,证明含 有Fe2+ 样品溶液 产生白色絮状沉淀,迅速变成灰绿色,最 终变为红褐色,证明有Fe2+,方法技巧 Fe3+和Fe2+的检验,2.Fe3+的检验 样品溶液 溶液变血红色,证明含有Fe3+ 样品溶液 产生红褐色沉淀,证明含有Fe3+,3.含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验 (1)Fe3+的检验 混合溶液 溶液变血红色,说明含有Fe3+ 混合溶液 试纸变蓝色,说明含有Fe3+ (2)Fe2+的检验 混合溶液 酸性KMnO4溶液紫红色褪去,说明含有Fe2+ 混合溶液 溴水褪色,说明含有Fe2+,
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