高考化学一轮复习第1部分第2章第5节铁及其化合物教学案鲁科版.docx

第5节铁及其化合物考纲定位核心素养1.掌握铁的主要性质及应用。2.掌握铁的重要化合物的主要性质及应用。3.了解铁及其重要化合物的制备方法。4.了解Fe2、Fe3的检验方法。1.宏观辨识认识铁及其化合物的性质及应用，能以“铁三角”转化关系理解变价元素的转化条件。2.科学探究能提出有价值的Fe(OH)2的制备方案，并进行实验探究。3.科学态度利用铁及其化合物的性质，科学认识铁及其化合物的分离、提纯和制备工艺流程，同时具有严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识。考点一| 铁的单质、氧化物及氢氧化物1铁的位置、存在和物理性质2化学性质铁单质性质活泼，有较强的还原性。(1)与非金属单质的反应Fe与S反应：FeSFeS。(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)Fe3O44H2。(3)与酸的反应与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe2H=Fe2H2。与氧化性酸反应：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。(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。提醒：(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2；(2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4；(3)铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3；铁与碘蒸气反应生成的是FeI2而不是FeI3。3铁的三种典型氧化物(1)物理性质化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的价态2价3价2价、3价(2)化学性质FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为FeO2H=Fe2H2O，Fe2O36H=2Fe33H2O，Fe3O48H=2Fe3Fe24H2O。FeO不稳定，在空气中受热生成Fe3O4，其方程式为6FeOO22Fe3O4。提醒：(1)Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeOFe2O3，即有的铁显2价，的铁显3价；(2)Fe3O4与一般酸反应生成两种盐，Fe3O4与稀硝酸反应生成一种盐Fe(NO3)3。4铁的氢氧化物的性质与制备Fe(OH)2Fe(OH)3颜色状态白色固体红褐色固体与H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，反应方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)31正误判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)FeS、FeCl2、FeCl3均可以通过单质化合得到。()(2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分为Fe2O3xH2O。()(3)常温下，用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸。()(4)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。()(5)向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2铁有2、3价两种价态，单质铁与_(填下列编号，下同)反应时只生成3价铁；与_反应时只生成2价铁；与_反应时既生成2价铁也生成3价铁。所选试剂：Cl2O2H2O(g)S盐酸稀硝酸(足量)稀硫酸CuSO4溶液FeCl2溶液FeCl3溶液答案：考法1铁的单质、氧化物及其氢氧化物的性质及制备1(2019望都模拟)“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能是 ()A土壤中含有铁粉、二氧化锰等B黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是添加了红色耐高温染料C土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色CuD土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3DA项，土壤中不含铁粉；B项，黑砖瓦中含有C、Fe3O4、FeO等，红砖瓦含有Fe2O3；C项，煅烧生成Cu2O红色物质，不是Cu。2下列有关铁元素的叙述中正确的是()AFe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2Fe(OH)3B铁是较活泼的金属，它与卤素(X2)反应的生成物均为FeX3C氢氧化铁与氢碘酸反应：Fe(OH)33HI=FeI33H2OD将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中可制备Fe(OH)3胶体A铁与单质碘化合生成的是FeI2，选项B不正确；铁离子能把碘离子氧化成单质碘，选项C不正确；D项，得到的是Fe(OH)3沉淀，因而不正确。3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)。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)2O22H2O=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，与电解水产生的OH结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；中液面加苯阻止了空气进入；由于空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。答案：思维建模Fe(OH)2制备的三种思维方法方法一：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，如题中的。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，如题中的。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)，如题中的。总之：Fe(OH)2制备的关键溶液中不含Fe3和O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭隔绝空气的体系中。考法2Fe与HNO3反应的产物判断4把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，若反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO，下列说法正确的是()A反应后生成的盐只为Fe(NO3)3B反应后生成的盐只为Fe(NO3)2C反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为13D反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为31C由于铁的物质的量为0.4 mol，所以在反应的过程中它失去的电子数应介于0.8 mol(此时只产生Fe2)和1.2 mol(此时只产生Fe3)之间，又产生0.3 mol NO2和0.2 mol NO，即反应过程中硝酸得到的电子物质的量为0.3 mol(54)0.2 mol(52)0.9 mol，所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2，设前者的物质的量为x，后者的物质的量为y，则由铁原子守恒可得xy0.4 mol，由得失电子守恒得3x2y0.9 mol，解得x0.1 mol，y0.3 mol。5在一定量的稀硝酸中慢慢加入铁粉，得到的Fe2的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。Fe3Fe2Fe、Fe2Fe2、Fe3(1)AB段铁元素以_形式存在。(2)BC段铁元素以_形式存在。(3)CD段铁元素以_形式存在。(4)AB段与BC段所需Fe的质量比为_。解析：向稀硝酸中加入铁粉，开始时稀硝酸过量应生成Fe3，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应：2Fe3Fe=3Fe2，最后Fe3全部转化为Fe2。答案：(1)(2)(3)(4)21思维建模Fe与HNO3反应的产物判断考点二| 铁盐、亚铁盐的性质及应用1亚铁盐(Fe2)和铁盐(Fe3)(1)亚铁盐含有Fe2的溶液呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性。氧化性：Fe2与Zn反应的离子方程式：Fe2Zn=FeZn2。还原性a向FeCl2溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入氯水(或通入Cl2)，若溶液变红色，证明Fe2具有还原性。反应原理用离子方程式表示为2Fe2Cl2=2Fe32Cl。b向FeCl2溶液中滴入双氧水，溶液变黄，反应的离子方程式为2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。c向少量酸性KMnO4溶液中加入FeCl2溶液，若溶液紫红色退去，证明Fe2具有还原性。反应原理用离子方程式表示为MnO5Fe28H=5Fe3Mn24H2O。提醒：(1)能氧化Fe2的常见氧化剂有X2(Cl2、Br2)、NO(H)、H2O2、MnO；(2)Fe2水解使溶液呈酸性；(3)亚铁盐溶液保存时应加入铁粉防止Fe2被氧化，加入相应酸防止水解。(2)铁盐氧化性：含Fe3的溶液呈黄色，Fe3具有较强的氧化性。a向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入过量活泼金属(如Fe)，若溶液红色退去，证明Fe3具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe3Fe=3Fe2。b向FeCl3溶液中加入淀粉KI溶液，若溶液变成蓝色，证明Fe3具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe32I=I22Fe2。c向FeCl3溶液中通入H2S气体，若出现黄色浑浊，证明Fe3具有氧化性。反应原理为2Fe3H2S=2Fe2S2H。易水解：a.配制FeCl3溶液时，应将FeCl3溶于稀盐酸中，然后稀释。b将FeCl3饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为FeCl33H2OFe(OH)3(胶体)3HCl。c除去CuCl2溶液中的Fe3，可向溶液中加入足量CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，调节pH，使Fe3水解生成Fe(OH)3沉淀。d因Fe3易水解，故制备无水的FeCl3应在HCl气流中使结晶FeCl3失去H2O。2Fe2、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Fe3、Fe2的检验溶液变红色，说明含有Fe3；溶液紫红色退去，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，离子方程式为3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)621正误判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2。()(2)FeCl3溶液中加入KSCN溶液，有红色沉淀生成。()(3)除去Fe2(SO4)3中的Fe2可加入适量H2O2或氯水。()(4)除去ZnCl2溶液中的Fe3可加入足量ZnCO3，然后过滤。()答案：(1)(2)(3)(4)2欲探究浓硫酸与Fe共热反应后铁元素的价态，设计下列实验，请填空：将反应后试管中的溶液稀释。取少量溶液，滴入35滴_溶液，若溶液呈红色，则证明含有Fe3，否则不含Fe3；取少量溶液，滴入35滴_溶液，若溶液退色，则证明含有Fe2，否则不含Fe2。若实验证明反应后的溶液中只含有Fe3，则反应的化学方程式是_。答案：KSCN酸性KMnO42Fe6H2SO4(浓)Fe2(SO4)33SO26H2O考法1Fe2、Fe3的性质及检验1将铜和氧化铁的混合物溶于足量稀盐酸中，向所得溶液中滴入2滴KSCN溶液后出现红色。下列有关说法错误的是()A容器中可能有固体残渣B所得溶液中一定存在Fe2C反应过程中水的电离程度增大D再加入铜后，溶液红色逐渐退去A所得溶液中滴入KSCN溶液后变红色，说明会有Fe3，则Cu不存在。2(2017北京高考)某小组在验证反应“Fe2Ag=Fe22Ag”的实验中检测到Fe3，发现和探究过程如下。向硝酸酸化的0.05 molL1硝酸银溶液(pH2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。(1)检验产物取出少量黑色固体，洗涤后，_(填操作和现象)，证明黑色固体中含有Ag。取上层清液，滴加K3Fe(CN)6溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有_。(2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3，乙依据的原理是_(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验：取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：序号取样时间/min现象3产生大量白色沉淀；溶液呈红色30产生白色沉淀，较3 min时量少；溶液红色较3 min时加深120产生白色沉淀，较30 min时量少；溶液红色较30 min时变浅(资料：Ag与SCN生成白色沉淀AgSCN)对Fe3产生的原因作出如下假设：假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3；假设b：空气中存在O2，由于_(用离子方程式表示)，可产生Fe3；假设c：酸性溶液中的NO具有氧化性，可产生Fe3；假设d：根据_现象，判断溶液中存在Ag，可产生Fe3。解析：(1)若黑色固体中含有Ag，可先加入硝酸，加热使之溶解，再加入盐酸，能产生白色沉淀AgCl。K3Fe(CN)6溶液是常见的检验Fe2的试剂。取上层清液，滴加K3Fe(CN)6溶液，产生蓝色沉淀，说明含有Fe2。(2)Fe3具有较强的氧化性，可与Fe发生氧化还原反应：Fe2Fe3=3Fe2。Fe2与O2可发生氧化还原反应：4Fe2O24H=4Fe32H2O，生成Fe3。加入KSCN溶液后产生白色沉淀，说明溶液中含有Ag，Ag可将Fe2氧化为Fe3。答案：(1)加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀Fe2 (2)2Fe3Fe=3Fe24Fe2O24H=4Fe32H2O加入KSCN溶液后产生白色沉淀考法2涉及Fe及其化合物的化工流程综合试题3(2019贵阳模拟)铁纳米粉在现代电子工业上用途极为广泛，用赤铁矿石(含Fe2O3、FeO，也含有Al2O3、MnO2、CuO等)制备纳米铁颗粒的实验流程如下：已知部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如表所示：沉淀物Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2开始沉淀时的pH3.72.37.65.4完全沉淀时的pH5.23.29.76.7回答以下问题：(1)实验流程中首先对赤铁矿进行“碾碎”，目的是_。(2)固体A的成分是_(填写化学式)，在滤液A中加H2O2的目的是_(用离子方程式进行说明)。(3)步骤中需调节pH的范围是_。(4)步骤中灼烧所需的仪器有酒精灯、三脚架、_(填写三种仪器)，发生反应的化学方程式为_。解析：(1)对赤铁矿进行碾碎，可以增大接触面积，从而加快反应速率，提高矿石的浸出率。(2)赤铁矿中只有MnO2与稀硫酸不反应，故固体A为MnO2。滤液A中加H2O2的目的是将Fe2氧化为Fe3。(3)步骤调节pH的目的是将Fe3与Al3、Cu2分离，即完全沉淀Fe3，而不沉淀Al3、Cu2，故需调节3.2pH3.7。(4)步骤为灼烧Fe(OH)3，需要用到的仪器还有坩埚、泥三角、坩埚钳。灼烧Fe(OH)3时发生分解反应：2Fe(OH)3Fe2O33H2O。答案：(1)增大接触面积，从而加快反应速率，提高矿石的浸出率(2)MnO22Fe22HH2O2=2Fe32H2O(3)3.2pH3.7(4)泥三角、坩埚、坩埚钳2Fe(OH)3Fe2O33H2O思维建模两种常见流程模型图(1)回收Cu和制备FeCl3的流程(2)废品(含Fe2O3、CuO、FeO、SiO2)制备Fe2O3、CuSO45H2O的流程专项突破(7)“铁三角”关系及其应用1“铁三角”中的转化关系2“铁三角”的重要应用(1)离子共存分析与Fe2、Fe3因发生氧化还原反应不能共存的粒子：Fe2NO(H)、ClO、MnO、H2O2、Cl2、Br2、Cr2O等。Fe3S2、I、SO、HS、HSO、H2SO3、H2S等。提醒：Fe2、Fe3HCO、CO、Al(OH)4等水解相互促进的离子。(2)常见的离子除杂方法溶液杂质除杂方法FeCl2FeCl3加过量铁粉后过滤FeCl3FeCl2加氯水或H2O2FeCl2CuCl2加过量铁粉后过滤MgCl2FeCl2先加氯水或H2O2，然后加MgO或Mg(OH)2调pH1A、B、C三种物质中均含有同一种元素M，它们之间有如图所示的转化关系。A为一种金属单质，其产量直接关系国民经济命脉。反应均为化合反应，反应为置换反应。下列有关说法不正确的是()A中所加试剂可能是氯气B中需要加具有氧化性的试剂CA与稀硝酸反应一定能实现元素M在中发生的价态变化 D元素M在中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现CFe与稀硝酸反应，当Fe过量时生成Fe2，当Fe少量时生成Fe3。2(2019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Cu2C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Fe3B因为ac，说明b g铁完全反应，溶液中含Cu2、Fe2，不含Fe3。3(2018洛阳一模)下列各组离子一定能大量共存的是()A在含大量Fe3的溶液中：NH、Na、Cl、S2B澄清透明的溶液中：Cu2、Fe3、SO、NOC含有I的溶液中：K、Fe3、SO、Fe2D常温下在pH1的溶液中：K、Fe2、Cl、NOBA项，Fe3氧化S2；C项，Fe3氧化I；D项，酸性条件NO氧化Fe2。4下列除杂的操作不正确的是 ()AMgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤BFeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤CCuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量锌粉充分反应后过滤DCaCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2氧化成Fe3，再加入CaCO3充分反应后过滤CFeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl33H2OFe(OH)33HCl，加入Mg与H反应，平衡右移，使Fe3转化成Fe(OH)3而除去，A正确；加入过量铁粉，FeCl3与Fe反应生成FeCl2而达到除杂的目的，B正确；C项中加入足量锌粉，Cu2、Fe3均与Zn反应，不符合除杂要求，错误；先用H2O2将Fe2氧化成Fe3，再利用FeCl3的水解，加入CaCO3与H反应将Fe3转化成Fe(OH)3而除去，D正确。课堂反馈真题体验 一题串知，落实考法(2016全国卷，改编)某班同学用如下实验探究Fe、Fe2、Fe3的性质及转化。(1)将Fe投入足量稀硝酸中，溶液变为_色，其离子方程式为_。考查Fe的性质(2)将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中的现象为_，有关化学方程式为_。考查Fe2、Fe(OH)2的性质(3)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 molL1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是_。考查Fe2、Fe3的性质(4)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_。考查Fe2、Fe3的性质与检验方法(5)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再向液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是_。考查Fe2的还原性(6)丙组同学取10 mL 0.1 molL1 KI溶液，加入6 mL 0.1 molL1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验：第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；第二支试管中加入1滴K3Fe(CN)6溶液，生成蓝色沉淀；第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。实验检验的离子是_(填离子符号)；实验和说明：在I过量的情况下，溶液中仍含有_(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为_。考查Fe3的氧化性及性质探究(7)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为_；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是_；生成沉淀的原因是_(用平衡移动原理解释)。