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2019-2020年高考化学一轮复习 课时19 铁及其化合物考点过关铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物【基础梳理】1. 铁(1)纯铁具有金属的共性，如具有色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。(2)用化学方程式或离子方程式表示下列变化铁与非金属单质反应4Fe+3O2(现象:在潮湿的空气中生锈，生成色固体)3Fe+2O2(现象:氧气中点燃，火星四射、生成色晶体)2Fe+3Cl2(现象:生成色烟)Fe+S(现象:生成黑色固体)铁跟氯气、硫反应时，分别生成+3价和+2价的铁，说明氧化性:氯气硫。铁与水、酸溶液的反应3Fe+4H2O(g) Fe+2HCl(稀) Fe+4HNO3(稀) 铁与盐溶液反应Fe+2FeCl3 Fe+CuSO4 2. 铁的氧化物与氢氧化物(1)氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名 颜色黑色色 黑色铁元素价态 与盐酸反应生成的离子 (2)氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜色、状态色固体 色固体 与盐酸反应Fe(OH)2+2H+ Fe(OH)3+3H+ 受热分解2Fe(OH)3 制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应:Fe2+2OH- 可溶性铁盐与碱溶液反应:Fe3+3OH- 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，现象是色絮状沉淀迅速变成色，最后变成色，反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O (3)几种典型的制备Fe(OH)2的方法: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。由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，所以实验的关键是防止Fe(OH)2被。制备原理:Fe2+2OH-Fe(OH)2。方法1:FeSO4溶液与NaOH溶液反应制备(1)配制FeSO4溶液和NaOH溶液的蒸馏水要事先煮沸，除去氧气;(2)在装有FeSO4溶液的试管里加入苯(或植物油)，使其起到隔绝空气的作用;(3)吸有NaOH溶液的胶头滴管应插入到FeSO4溶液的液体中，再挤出NaOH溶液。(见下图)方法2:氢气氛围中的复分解反应法在图1所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备。 图1 图2方法3:电解法利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，如图2所示，两电极的材料分别为石墨和铁。(4)有关Fe2+、Fe3+的水解反应:Fe2+、Fe3+是典型的弱碱阳离子，与C、HC、Al等在溶液中因发生水解互促反应而不能共存。如:2Fe3+3C+3H2O图12Fe(OH)3+3CO2。配制亚铁盐溶液:加入少量铁屑以防止Fe2+被氧化，滴入少量相应的酸溶液以防止Fe2+水解。配制铁盐溶液:加入少量相应的酸溶液以防止Fe3+水解。例:在FeSO4溶液中，需加铁粉和稀硫酸;Fe2(SO4)3溶液中需加H2SO4。微课1Fe、Fe2+、Fe3+三者之间的相互转化说明:(1)Fe3+具有较强的氧化性，可以氧化H2S、S2-、I -、SO2、S、Fe、Cu 等物质。2Fe3+S2-2Fe2+S2Fe3+2I-2Fe2+I2(2)Fe2+既有氧化性又有还原性，主要表现还原性，易被氧化剂氧化成Fe3+:2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2OFe2+与Mn、N(H+)、ClO-等因发生氧化还原反应而不共存。当Cl2不足，n(Cl2)n(FeBr2)时，只有Fe2+被氧化:2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-。【典型例题】 将铁片投入下列溶液中，不放出气体，并且铁片质量减轻的是 ()A. CuSO4B. H2SO4C. AgNO3D. FeCl3答案D解析A项中Fe置换出Cu而使铁片质量增大;B项中产生气体;C项中Fe置换出Ag而使铁片质量增大;D项发生反应:Fe+2FeCl33FeCl2，符合条件，故选D。题组训练1. 常温下可以用铁制容器盛装的是 ()A. 浓盐酸 B. 浓硫酸C. 稀硝酸 D. 硫酸铜溶液答案B解析铁能溶于浓盐酸，故A错;浓硫酸能钝化铁，故B正确;铁能溶于稀硝酸，故C错;铁与硫酸铜溶液能反应，故D错。2. X、Y、Z、W均为中学化学的常见物质，一定条件下它们之间有如下转化关系(其他产物已略去):下列说法不正确的是 ()A. 若W是单质铁，则Z溶液可能是FeCl2溶液B. 若W是氢氧化钠，则X与Z可反应生成YC. 若X是金属镁，则W可能是强氧化性的单质D. 若X是金属Na，则Z可以是Na2O2答案C解析 若W为铁，则X、Y、Z分别为Cl2、FeCl3和FeCl2，A对;若W为NaOH，则X、Y、Z分别为CO2、NaHCO3和Na2CO3，也可能分别为AlCl3、Al(OH)3、NaAlO2，B对;镁没有可变价，C不成立;X为Na、W为O2、Y为Na2O、Z为Na2O2，D对。3. 2.8 g Fe全部溶于一定浓度100 mL的HNO3溶液中，得到标准状况下的气体1.12 L，测得反应后溶液的pH为1。若反应前后溶液体积变化忽略不计，则下列有关判断不正确的是()A. 反应前HNO3溶液的浓度为2.0 molL-1B. 1.12 L的气体全部是NOC. 反应后溶液中c(N)=1.6 molL-1D. 反应后的溶液最多还能溶解1.61 g Fe答案A解析答本题应注意以下两点:(1)当HNO3过量时，铁与HNO3反应生成Fe(NO3)3;(2)除剩余的HNO3能溶解铁外，生成的Fe(NO3)3仍能溶解铁。由于反应后溶液的pH为1，说明HNO3过量，所得溶液为Fe(NO3)3溶液，则n(反应前HNO3)=n(未被还原HNO3)+n(被还原HNO3)+n(剩余HNO3)=(3+0.10.1)mol=0.21 mol，所以反应前HNO3溶液的浓度为=2.1 molL-1，故A项错误;由FeFe3+知，0.05 mol的Fe反应时失去0.15 mol 电子，则HNO3得到0.15 mol电子生成0.05 mol 气体，所以该气体全部为NO，故B项正确;反应后溶液中n(N)=3n(Fe)+n(剩余HNO3)=(30.05+0.10.1)mol=0.16 mol，所以反应后溶液中c(N)=1.6 molL-1，故C项正确;根据:3Fe+8HNO3+2NO+4H2O知，剩余的0.01 mol HNO3能溶解0.003 75 mol Fe，根据Fe+2Fe3+3Fe2+得，生成的0.05 mol Fe3+能溶解0.025 mol Fe，所以反应后溶液最多还能溶解0.028 75 mol Fe，即1.61 g Fe，故D项正确。4. 为研究硝酸的性质，某同学设计并完成如下实验:室温下，将等质量的铁片分别与足量的浓硝酸和稀硝酸反应(如下图)。回答下列问题:(1)试管A中发生反应的化学方程式是 ， 该反应的氧化剂是。图中气球的作用是 。(2)为使试管A中的反应速率减慢，可采取的措施是 。(3)试管B中实验无明显现象，该同学进一步探究如下:假设:常温下铁与浓硝酸不反应。假设: 。将试管B中的铁片取出并洗净后，放入CuSO4溶液中，无明显现象，则说明假设(填“成立”或“不成立”)。答案(1)Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO+2H2OHNO3观察反应速率的快慢;收集有毒气体，防止有毒气体散逸到空气中，污染空气(2)降低反应体系的温度，降低硝酸的浓度(3)常温下，铁在浓硝酸中会“钝化”不成立解析(1)铁片与足量稀硝酸反应，生成硝酸铁、NO和水，铁元素由0价升为+3价，被氧化，则铁是还原剂，部分氮元素由+5价降为+2价，被还原，则HNO3是氧化剂，根据化合价升降法配平可得化学方程式;气球是为了观察反应速率的快慢，收集有毒气体，防止有毒气体散逸到空气中，污染空气;(2)根据浓度、压强、温度、催化剂对反应速率的影响规律，减小硝酸的浓度，降低反应体系的温度等措施都能使试管A中反应速率减慢;(3)将试管B中的铁片取出并洗净后，放入CuSO4溶液中，无明显现象，则说明常温下铁与浓硝酸反应，使铁表面生成一层致密的氧化膜，阻止里面的金属继续发生反应，因此假设为常温下铁在浓硝酸中会“钝化”，假设不成立。 1. 铁与硝酸的反应规律(1)铁与浓硝酸在常温下钝化，在加热时剧烈反应。(2)铁与稀硝酸的反应:硝酸过量时:Fe+4HNO3Fe(NO3)3+NO+2H2OFe过量时:3Fe+8HNO33Fe(NO3)2+2NO+4H2O铁与稀硝酸反应有关量的问题，可用数轴表示如下:当时，按反应进行，产物仅有Fe(NO3)3，HNO3可能有剩余。当时，按反应进行，产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能有剩余。当Cu2+，加入Fe先还原Fe3+，然后再还原Cu2+。 (xx上海卷)用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中加入铁粉。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. 若有固体存在，则溶液中一定有Fe2+C. 若溶液中有Cu2+，则一定没有固体析出D. 若溶液中有Fe2+，则一定有Cu析出答案B解析所得溶液中加入铁粉，发生的反应可能有Fe+2FeCl33FeCl2、Fe+CuCl2FeCl2+Cu、Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2，若无固体剩余，说明铁粉以及生产的Cu全部参加反应，此时溶液中可能含有Fe3+，也有可能不含有Fe3+，A错误;若有固体存在，说明固体中一定含有Cu，还有可能含有Fe，因此溶液中一定含有Fe2+，B正确;若溶液中有Cu2+，那么可能会有部分Cu2+被Fe置换出Cu，所以不一定没有固体析出，C错误;若溶液中有Fe2+，如若溶液中Fe3+过量，则不一定有Cu析出，D错误。 (xx扬州模拟)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Fe2+、Cu2+，一定无Fe3+正确，Fe3+和Fe、Cu均可反应B当铁、铜均有剩余时，溶液中一定有Fe2+、Cu2+，无Fe3+正确，Fe和Cu与Fe3+都反应，故有Fe2+和Cu2+，无Fe3+C当铜有剩余，铁无剩余时，溶液中一定只有Fe2+，无Cu2+正确，Cu有剩余故无Cu2+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、Cu不剩余，因为Fe比Cu优先与Fe3+反应答案D解析离子的氧化性强弱顺序:Fe3+Cu2+Fe2+，如果Fe3+的量很多，可以将铁和铜全部氧化后还有剩余，A项错误;当铁有剩余时，溶液中不会存在Cu2+，B项错误;因为还原性:FeCu，故不存在有铜无铁的情况，C项错误。 (xx江苏高考改编)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3 )出发，制备绿矾。下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 molL-1计算)。金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1.13.2Al3+3.05.0Fe2+5.88.8请结合右上图的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO47H2O晶体的实验步骤(可选用的试剂:铁粉、稀硫酸和NaOH溶液):向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，得到FeSO4 溶液;，得到FeSO47H2O 晶体。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)(滴加稀硫酸酸化，)加热浓缩得到60 饱和溶液，冷却至0 结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥解析先加稀硫酸溶解，由表沉淀完全的pH可以得知滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5时，生成氢氧化铝沉淀，过滤除去;或过滤，向滤液中滴加过量的NaOH溶液，过滤除去偏铝酸钠，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。两个过程中加入足量的铁粉，都是为了让三价铁变为二价铁。加热浓缩得到60 饱和溶液前一般滴加稀硫酸酸化，为防止二价铁离子受热水解;少量冰水洗涤减少FeSO47H2O晶体溶解;低温干燥减少FeSO47H2O晶体失水分解。 硫酸亚铁晶体(FeSO47H2O)在医药上作补血剂。某课外小组的同学欲测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下:请回答下列问题:(1)证明步骤滤液中含有Fe2+的方法是:取样，先滴加KSCN溶液，再滴加，该过程的现象为 。(2)步骤加入过量H2O2的目的是 。(3)步骤中反应的离子方程式是。(4)步骤中一系列处理的操作步骤:过滤、灼烧、称量。(5)若实验中铁无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为g。答案(1)氯水(或H2O2溶液、稀硝酸等合理氧化剂)溶液由浅绿色变为红色(2)将Fe2+全部氧化为Fe3+(3)Fe3+3OH-Fe(OH)3 或Fe3+3NH3H2OFe(OH)3 +3N(4)洗涤冷却(5)0.07a解析(1)证明步骤滤液中含有Fe2+的方法是:取样，先滴加KSCN溶液，再滴加氯水(或H2O2溶液、稀硝酸等)，若滤液由浅绿色变为红色，则说明滤液中含有Fe2+。(2)由于H2O2具有氧化性，加入过量H2O2的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+。(3)步骤的目的是将Fe3+全部转化为Fe(OH)3，所以步骤需加入过量的NaOH溶液或氨水，反应的离子方程式是Fe3+3OH-Fe(OH)3 或Fe3+3NH3H2OFe(OH)3+3N。(4)步骤的目的是将产生的红褐色悬浊液分离，最终得到固体Fe2O3，所以步骤的操作步骤是:过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。(5)由于实验中铁无损耗，根据铁元素守恒得，每片补血剂中m(Fe)=g=0.07a g。 某化学研究性学习小组探究Fe3+和S之间发生的反应。(1)取5 mL FeCl3浓溶液于试管中，逐滴加入Na2SO3浓溶液，观察到溶液颜色由黄色变为红棕色，继续加入Na2SO3浓溶液至过量，溶液颜色加深，最终变为红褐色。无气泡产生，无沉淀生成。这种红褐色液体是 。(2)除了观察到以上的现象外，有成员提出了另一种可能:发生氧化还原反应。反应的离子方程式为。(3)研究性学习小组设计了两种实验方案证明发生了氧化还原反应。请把实验方案补充完整:方案一:检验溶液中含有Fe2+，证明发生了氧化还原反应。方案二:检验溶液中含有，证明发生了氧化还原反应。实验用品:0.1 molL-1 BaCl2、3 molL-1盐酸、3 molL-1硝酸、新制氯水、20% KSCN、0.5 molL-1 KI;试管若干、胶头滴管若干。预处理:将(1)中获得的混合物放在如下图装置中处理足够时间，该操作名称为 。检验过程:操作现象及结论基于方案一:基于方案二:答案(1)Fe(OH)3胶体(2)2Fe3+S+H2O2Fe2+S+2H+(3)S渗析操作现象及结论基于方案一:取12 mL烧杯中的溶液于试管中，滴加23滴20% KSCN溶液，再加入足量氯水(或3 molL-1硝酸)滴加KSCN溶液无明显变化，再加入氯水(或3 molL-1硝酸)后溶液变血红色，证明溶液中含有Fe2+基于方案二:取12 mL烧杯中的溶液于试管中，加入足量3 molL-1盐酸，再滴加23滴0.1 molL-1 BaCl2溶液加入盐酸有刺激性气味气体产生，滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成，证明溶液中含有S如何快速有效地处理涉及Fe、Cu及其相关离子共存问题 运用大家熟悉的“三角”等几何图形，可“网络化”归纳出Fe、Fe2+、Fe3+、Cu、Cu2+等微粒间的反应情况:这些微粒间发生的反应有:Fe+Cu2+Fe2+Cu、Fe+2Fe3+3Fe2+ 、2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+。可用于判断相关微粒的共存问题，如边线相邻(用双箭头连接的微粒)不能共存;边线不相邻或对角线上的能共存，如 Fe、Fe2+和Cu，Fe3+、Fe2+和Cu2+可以共存(包括Cu和Cu2+)。