高考化学一轮复习 元素化合物 专题3 铁及其化合物.doc

铁及其化合物【考向分析】铁元素是过渡元素的代表，而铁及铁合金材料又在工农业生产中有着重要应用，因此铁及其化合物的有关知识是高考的热点内容之一，预计命题以生活、生产、实际应用为背景，突出铁及其化合物的性质、应用为主，题型延续选择题、填空题、综合推断题及实验探究题的形式。【要点讲解】要点1. 铁铁位于第四周期第族，原子结构示意图为：。铁是地壳中最丰富的元素之一，含量为4.75%，在金属中仅次于铝。铁分布很广，能稳定地与其他元素结合，常以氧化物的形式存在，有赤铁矿（主要成分是fe2o3）、磁铁矿（主要成分是fe3o4）、褐铁矿（主要成分是fe2o33h2o）、菱铁矿（主要成分是feco3）、黄铁矿（主要成分是fes2）、钛铁矿（主要成分是fetio3）等。土壤中也含铁1%6%。铁是具有银白色金属光泽的过度元素，密度大，熔沸点高，延展性、导电性和导热性较好，能被磁铁吸引。铁是较活泼的金属，铁原子的最外层电子数为2个，可失去2个或3个电子而显+2价或+3价，但+3价的化合物较稳定。1. 与非金属反应：3fe + 2o2fe3o42fe + 3c122fecl3fe + sfes温馨提示：铁丝在氯气中燃烧时，生成棕黄色的烟，加水振荡后，溶液显黄色；不论铁的量多少，与氯气反应产物都是氯化铁；铁跟氯气、硫反应时，分别生成+2价和+3价的铁，说明氧化性：氯气硫。2.与酸反应（1）与非氧化性酸(如稀盐酸、稀h2so4等)的反应： fe + 2h fe2 + h2（2）常温下，铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。所以可用铁制容器盛装浓硫酸或浓硝酸。（3）加热时，铁与热浓硫酸、浓硝酸反应：2fe6h2so4(浓)fe2(so4)33so26h2o（4）铁与稀硝酸反应不产生h2。当hno3过量时，铁元素的存在形式为fe3。反应原理：fe4hno3=fe(no3)3no2h2o，当fe过量时，铁元素的存在形式为fe2。反应原理：3fe8hno3=3fe(no3)22no4h2o，当fe2()(12)(2016全国卷)fecl3腐蚀cu制印刷电路板是由于铁比铜的金属性强()(13)(2016四川)fe2与h2o2在酸性溶液中的反应：2fe2h2o22h=2fe32h2o()(14)(2016江苏)向fe2(so4)3溶液中加入过量铁粉：fe3fe=2fe2()(15)(2016江苏)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，说明fe3的氧化性比i2的强()(16)(2016上海)用naoh溶液和盐酸能除去fecl2溶液中混有的cucl2()(17)(2015全国卷)将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加kscn溶液会观察到有气体生成，溶液呈血红色，说明稀硝酸将fe氧化为fe3()(18)(2015广东)向feso4溶液中先滴入kscn溶液再滴加h2o2溶液，加入h2o2后溶液变成血红色，说明fe2既有氧化性又有还原性()【基础过关】1(2018广东深圳月考)新修本草是我国古代中药学著作之一，记载药物844种，其中有关于“青矾”的描述为：“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃烧之赤色”据此推测，“青矾”的主要成分为()acuso45h2o bfeso47h2o ckal(so4)212h2o dfe2(so4)39h2o解析：由题意知，青矾是绿色，经煅烧后，生成红色固体。符合要求的是feso47h2o，它是绿色晶体，经高温煅烧后生成砖红色fe2o3粉末。答案：b2(2018沧州质量监测)为验证还原性：so2fe2cl，三组同学分别进行了下图实验，并对溶液1和溶液2中所含离子进行了检验，能证明上述还原性顺序的实验组有()溶液1溶液2甲含fe3、fe2含so乙含fe3，无fe2含so丙含fe3，无fe2含fe2a.只有甲 b甲、乙 c甲、丙 d甲、乙、丙解析：向fecl2溶液中通入cl2，得到溶液1，再向溶液1中通入so2，得到溶液2。甲、溶液1中含有fe3、fe2，说明发生反应2fe2cl2=2fe32cl，且cl2反应完全，可证明还原性fe2cl；溶液2中含有so，则说明发生反应2fe3so22h2o=2fe2so4h，可证明还原性so2fe2，故甲能证明还原性so2fe2cl；乙、溶液1中含有fe3，无fe2剩余，则还原性fe2cl，但cl2可能过量，再通入so2，可能发生的反应是cl2so22h2o=2clso4h，不能比较so2与fe2的还原性强弱，故乙不能验证；丙、溶液1中含有fe3，没有fe2，通入so2后溶液中又含有fe2，说明so2将fe3还原得到fe2，证明还原性so2fe2，故丙实验结论能证明还原性so2fe2cl。答案：c3(2018樟树市统考)铁的常见化合价有2价和3价。据研究，铁在浓hno3中发生钝化时，可生成一种化学式为fe8o11的化合物，它可以看作由feo和fe2o3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为()afeo3fe2o3 b2feo3fe2o3 cfeo2fe2o3 d2feofe2o3解析：化合物fe8o11可以看作由feo和fe2o3组成的复杂氧化物，设化学式为nfeomfe2o3，则解得n2，m3，该化合物可以表示为2feo3fe2o3。答案：b4(2018九江模拟)下列离子的检验方法合理的()a向某溶液中滴入kscn溶液呈红色，说明不含fe2b向某溶液中通入cl2，然后再加入kscn溶液变红色，说明原溶液中含有fe2c向某溶液中加入naoh溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有fe3d向某溶液中加入naoh溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有fe2，不含有mg2解析：a项，fe2遇到kscn不变色，fe2是否存在不确定；b项，fe3干扰fe2的检验，若原溶液中含有fe3不含fe2，也会产生同样现象；d项，mg(oh)2为白色沉淀，易被红褐色沉淀掩盖，不确定。答案：c5(2017重庆巴蜀中学期中)将一定量的so2通入fecl3溶液中，取混合溶液分别进行下列实验，能证明so2与fecl3溶液发生了氧化还原反应的是()选项实验操作现象a加入naoh溶液生成红褐色沉淀b加入ba(no3)2溶液生成白色沉淀c加入酸性kmno4溶液紫色褪去d加入k3fe(cn)6(铁氰化钾)溶液生成蓝色沉淀解析：如果so2与fecl3溶液发生了氧化还原反应，硫元素的化合价由4价升为6价，铁元素的化合价由3价降为2价，因此证明二者发生氧化还原反应，实际上就是证明混合液中存在so或fe2。加入naoh溶液fe2和fe3都能转化为沉淀，且最终均变为红褐色的氢氧化铁沉淀，a项错误；so2溶于水使溶液呈酸性，酸性条件下no具有强氧化性，与二氧化硫溶液发生氧化还原反应生成so因此会干扰so的检验，应改为氯化钡溶液，b项错误；二氧化硫与fe2均能使酸性高锰酸钾溶液褪色，前者会干扰fe2的检验，c项错误；铁氰化钾溶液遇fe2生成特殊的蓝色沉淀，遇fe3则无此现象，因此能证明so2与fecl3溶液混合时发生了氧化还原反应，d项正确。答案：d6(2018马鞍山中学测试)下列除去杂质的方法不正确的是()a镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥b用过量氨水除去fe3溶液中的少量al3cal(oh)3中混有少量mg(oh)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量co2后过滤dmgo中混有少量al2o3：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得到mgo解析：al(oh)3不溶于氨水，故向含少量al3的fe3溶液中加入过量氨水时，fe3、al3均转化为氢氧化物沉淀，达不到除杂的目的。答案：b7(2018蚌埠模拟)下列中学常见实验的现象或表述正确的是()a赤铁矿的主要成分是fe3o4b制备氢氧化亚铁时，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c检验红砖中的氧化铁成分，向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加kscn溶液23滴即可d除去fecl3溶液中的fecl2杂质可以向溶液中加入足量的铁粉，然后过滤解析：赤铁矿的主要成分为氧化铁，a错误；制备氢氧化亚铁时应该尽量避免溶液接触氧气，所以不能搅拌，b错误；氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，铁离子与硫氰化钾反应生成血红色溶液，c正确；铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，使杂质的含量增加，d错误。答案：c8(2018江南十校联考)研究反应物的化学计量数与产物之间的关系时，使用类似数轴的方法可以得到直观形象的效果，下列表达不正确的是()a.naoh溶液与so2反应时溶液中溶质的情况b.naalo2溶液与盐酸反应后铝的存在形式c.fe在cl2中的燃烧产物d.fe和稀hno3反应后，铁的存在形式 解析： a正确，因为发生的反应为so2naoh=nahso3和so22naoh=na2so3h2o。b正确，因为发生的反应为alohh2o=al(oh)3和alo4h=al32h2o。c不正确，因为不论反应物比例是多少，发生的反应总是2fe3cl22fecl3。d正确，因为如果铁过量，过量的铁与生成的fe3继续反应，生成fe2。答案：c9(2018绵阳模拟)采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣主要成分为fe2o3、sio2、al2o3，不考虑其他杂质)制取绿矾(feso47h2o)，某学习小组设计了如下流程：下列说法错误的是()a酸浸时选用足量硫酸，试剂x为铁粉b滤渣a主要含sio2，滤渣b主要含al(oh)3c从滤液b得到绿矾产品的过程中，必须控制条件防止其氧化和分解d试剂x若为过量naoh溶液，得到的沉淀用硫酸溶解，再结晶分离也可得绿矾解析：硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为fe2o3、sio2、al2o3，不考虑其他杂质)中加入足量硫酸，fe2o3、al2o3与酸反应生成硫酸铁、硫酸铝，二氧化硅不反应，过滤，滤渣a为二氧化硅；在滤液a中加入铁粉将fe3还原为fe2，调节ph使al3完全生成氢氧化铝沉淀，过滤，滤渣b为氢氧化铝，滤液b为硫酸亚铁，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到硫酸亚铁晶体。由流程分析可知，溶解烧渣选用足量硫酸，试剂x为铁粉，a正确；根据以上分析可知滤渣a主要含sio2，滤渣b主要含al(oh)3，b正确；fe2易被空气中的氧气氧化，而且绿矾受热易失去结晶水，所以从滤液b得到feso47h2o产品的过程中，必须控制条件防止其氧化和分解，c正确；试剂x若为过量naoh溶液，得到的沉淀是氢氧化铁，用硫酸溶解得到的是硫酸铁而不是硫酸亚铁，d错误。答案：d10(2018濮阳检测)从某含有fecl2、fecl3、cucl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下：则下列说法正确的是()a试剂a是铁、试剂b是稀硫酸b操作、操作、操作所用仪器相同c试剂c是氯气，相应的反应为2fe2cl2=2cl2fe3d用酸性kmno4溶液可检验溶液w中是否还有fe2解析：由最终要得到氯化铁晶体及流程图可知：b应为盐酸，a项错误；操作和操作都是过滤，操作为蒸发结晶、过滤，故所选仪器不完全相同，b项错误；滤液z和x中均含有氯化亚铁，则试剂c为氯气，c项正确；酸性高锰酸钾溶液能氧化fe2，也能氧化cl，故不能用酸性kmno4溶液检验溶液w中是否含有fe2，d项错误。答案：c 11(2018济南测试)证明某溶液只含有fe2而不含有fe3的实验方法是()a先滴加氯水，再滴加kscn溶液后显红色b先滴加kscn溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色c滴加naoh溶液，先产生白色沉淀，后变为灰绿色，最后呈红褐色d只需滴加kscn溶液解析：fe2和fe3检验设计是常考的热点。设计的步骤：先加kscn溶液，无现象，可证明溶液中不含fe3，然后再滴加氯水，若溶液呈红色，说明溶液中含有fe2。答案：b12(2018包头高三检测)某同学欲探究铁及其化合物的性质，下列实验方案可行的是()a将铁粉加入热的浓硫酸中：探究铁的活泼性b将热的naoh溶液滴入fecl3溶液中：制备fe(oh)3胶体c在蒸发皿中加热蒸干feso4溶液：制备feso46h2o晶体d将铜粉加入fecl3溶液中：验证fe3的氧化性强于cu2解析：由于浓硫酸具有强氧化性，铁与其反应生成fe2(so4)3和so2，无法说明铁的活泼性，故a项方案不可行；将naoh加入fecl3溶液中，得到fe(oh)3沉淀，无法得到fe(oh)3胶体，故b项方案不可行；在蒸发皿中加热蒸干feso4溶液，一方面氧气可将feso4氧化，另一方面会得到不含结晶水的化合物，故c项方案不可行；将铜粉加入fecl3溶液中，发生反应：cu2fe3=cu22fe2，该反应说明fe3的氧化性强于cu2，故d项方案可行。答案：d13(2018成都模拟)铁触媒(铁的氧化物)是硫酸工业的催化剂。某同学设计了以下两种方案研究铁触媒的组成。方案一：用下列流程测定铁触媒的含铁量，确定其组成。(1)步骤中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和_。(2)若通入cl2不足量，溶液b中还含有_，会影响测定结果。(3)若通入cl2过量且加热煮沸不充分，溶液b中可能含有cl2。请设计实验方案检验cl2，完成下列实验报告。限选试剂：0.1 mol/l酸性kmno4溶液、紫色石蕊试液、品红溶液、淀粉ki溶液、0.1 mol/l kscn溶液。实验操作预期现象与结论方案二：用下列装置测定铁触媒的含铁量，确定其组成。(4)干燥管c的作用是_。(5)称取15.2 g铁触媒进行上述实验。充分反应后，测得干燥管b增重11.0 g，则该铁触媒的化学式可表示为_。解析：(1)步骤为溶液的稀释，需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、250 ml容量瓶、胶头滴管。(2)由于铁触媒的主要成分是铁的氧化物，铁的氧化物可溶于足量稀硫酸，则溶液a的主要成分是硫酸铁、硫酸亚铁和硫酸。氯气具有强氧化性，fe2具有还原性，则通入氯气的目的是将fe2氧化为fe3。若氯气不足，则溶液b中除含硫酸铁外还有硫酸亚铁或氯化亚铁，fe2的存在会影响滴定时消耗标准溶液的体积，影响测定结果。(3)若通入氯气过量，则溶液中只含有fe3，不含fe2，fe3对检验溶液中可能含有的氯气有干扰，因为它们都具有氧化性，都能使淀粉ki溶液变蓝，因此不能选择淀粉ki溶液检验氯气的存在，也不能选择酸性高锰酸钾溶液或kscn溶液，因为它们与氯气相遇时无明显变化，只能根据氯气与水反应生成的盐酸的酸性和次氯酸的强氧化性设计实验方案。(4)干燥管b中碱石灰的作用是吸收co与铁触媒反应生成的co2，干燥管c中碱石灰的作用是防止空气中的co2和水蒸气进入干燥管b中，干扰铁触媒组成的测定结果。(5)由于碱石灰与过量的co不反应，只能吸收co2，则干燥管b增加的质量就是a中反应生成的co2的质量，则n(co2)0.25 mol；根据碳元素守恒可得关系式：coco2，则参加反应的n(co)n(co2)0.25 mol，根据氧元素质量守恒可得，铁触媒中氧元素的质量为0.25 mol16 g/mol4.0 g；由于铁触媒的质量为15.2 g，则其中铁元素的质量为15.2 g4.0 g11.2 g；则n(fe)0.20 mol，则铁触媒中铁、氧原子的物质的量之比为0.200.2545，则铁触媒的化学式为fe4o5或2feofe2o3。答案：(1)250 ml容量瓶(2)fe2(3)实验操作预期现象与结论取适量溶液b于试管中，滴加23滴紫色石蕊试液，振荡，观察现象，放置一段时间后，再观察现象若溶液显红色后，红色又褪去，则溶液b中含cl2；若溶液不褪色，则溶液b中不含cl2(4)防止空气中的co2和水蒸气进入干燥管b中(5)fe4o5(或2feofe2o3)14(2017全国卷)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：(1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加kscn溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：_、_。(2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关k1和k2)(设为装置a)称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置a称重，记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。仪器b的名称是_。将下列实验操作步骤正确排序_(填标号)；重复上述操作步骤，直到a恒重，记为m3 g。a点燃酒精灯，加热b熄灭酒精灯c关闭k1和k2 d打开k1和k2，缓缓通入n2 e称量a f冷却到室温根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x_(列式表示)。若实验时按a、d次序操作，则使x_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(3)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(2)中已恒重的装置a接入下图所示的装置中，打开k1和k2，缓缓通入n2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。c、d中的溶液依次为_(填标号)。c、d中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为_。a品红bnaoh cbacl2 dba(no3)2 e浓h2so4写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式_。解析：(1)绿矾溶液中滴加kscn溶液，溶液颜色无明显变化，说明样品中没有fe3；再向试管中通入空气，溶液变红，说明有fe3生成，即fe2易被氧气氧化为fe3。(2)由仪器的构造特征可知，b为干燥管。实验时，为防止空气中的o2将fe2氧化，应先通入n2将装置中的o2排净，然后点燃酒精灯加热。停止加热后，为防止feso4吸收空气中的水蒸气，待玻璃管冷却，关闭k1和k2后再称重。故实验操作步骤应为d、a、b、f、c、e。由题意知，绿矾的质量为(m2m1)g，加热后feso4的质量为(m3m1)g，结晶水的质量为(m2m3)g。设绿矾的化学式为feso4xh2o，则feso4xh2ofeso4xh2o 152 18x (m3m1)g (m2m3)g，解得：x若实验中，按a、d次序操作，则会导致绿矾吸收空气中的氧气，从而使加热后的固体质量m3增大，则测出结晶水的值x偏小。(3)残留固体为红色，说明有fe2o3生成，即分解过程中发生了氧化还原反应，根据fe元素的化合价变化可知一定有so2生成，即feso4fe2o3so2，根据电子转移守恒可得2feso4fe2o3so2，最后根据s守恒配平可得化学方程式：2feso4fe2o3so2so3。so3溶于水生成h2so4，h2so4和ba2可生成白色沉淀baso4，由于ba(no3)2在酸性溶液中具有强氧化性，能氧化so2，故应该先用bacl2检验so3，检验so2可用品红溶液，故c、d的溶液依次为bacl2溶液和品红。实验现象是c中溶液产生白色沉淀，d中品红溶液褪色或变浅。答案：(1)样品中没有fe3fe2易被氧气氧化为fe3(2)干燥管dabfce偏小(3)c、a生成白色沉淀、褪色2feso4fe2o3so2so315(2016全国卷)某班同学用如下实验探究fe2、fe3的性质。回答下列问题：(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol/l的溶液。在fecl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是_。(2)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_。(3)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，再于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_。(4)丙组同学取10 ml 0.1 mol/l ki溶液，加入6 ml 0.1 mol/l 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，生成蓝色沉淀丁；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_。(5)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，随后有红褐色沉淀生成。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)。解析：(1)亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制的fecl2溶液中加入少量铁屑的目的是防止fe2被氧化。(2)cl2可将fe2氧化成铁离子，自身得电子生成氯离子，反应的离子方程式为2fe2cl2=2fe32cl。(3)防止空气中的氧气将fe2氧化，产生干扰，所以煤油的作用是隔绝空气。(4)根据fe2的检验方法，向溶液中加入1滴k3fe(cn)6溶液，生成蓝色沉淀，一定含有亚铁离子；则实验检验的离子是fe2；碘易溶于ccl4，在ccl4中呈紫色，fe3遇kscn溶液显血红色，实验和说明，在i过量的情况下，溶液中仍含有fe3，由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应。(5)h2o2溶液中加入几滴酸化的fecl3溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为h2o22fe22h=2fe32h2o，铁离子的溶液呈棕黄色；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热。随后有红褐色沉淀生成，产生气泡的原因是h2