高考化学 第3章（金属及其化合物）第3节 铁及其化合物 考点（1）铁的氧化物和氢氧化物讲与练（含解析）.doc

李仕才考点一铁的氧化物和氢氧化物1铁的位置、结构、化合价(1)周期表中的位置：第四周期第族；原子结构示意图：。(2)在参加化学反应时，铁易失去最外层上的2个电子，有时它还失去次外层上的一个电子，所以铁有2、3两种价态，且3价稳定。2铁的物理性质和存在形式纯净的铁是银白色的金属，铁的熔点较高。当含有碳和其他元素时，熔点将降低，导电性比铜、铝差。铁能被磁铁吸引，在磁场作用下，铁自身也能产生磁性。重要的铁矿石有(填化学式)：赤铁矿fe2o3，磁铁矿fe3o4，褐铁矿2fe2o33h2o，菱铁矿feco3。3铁的化学性质(1)与非金属单质的反应与o2的反应：常温：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为fe2o3。点燃：3fe2o2fe3o4。与cl2的反应：2fe3cl22fecl3。与s的反应：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(4)与某些盐溶液的反应与cuso4溶液反应的离子方程式：fecu2=fe2cu。与fecl3溶液反应的离子方程式：2fe3fe=3fe2。4铁的氧化物5.铁的氢氧化物判断正误(正确的打“”，错误的打“”)1fe和fe2o3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出。()2fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。()3用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸。()4fe2o3不可与水反应得到fe(oh)3，所以不能通过化合反应制取fe(oh)3。()5fe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。()6fe在足量cl2中燃烧生成fecl3，在少量cl2中燃烧生成fecl2。()7根据cl2、s与铁的反应可以判断氯元素和硫元素的非金属性强弱。()8fe3o4为feo和fe2o3的混合物。()9fecl3、fecl2、fe(oh)3都可以通过化合反应制取。()1常利用氧化铁的颜色将其配成涂料，同时利用了fe2o3在空气中性质稳定的性质。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。4fe3o4可以用feofe2o3表示，所以可以与强酸反应生成盐。但不能认为是二者的混合物。反应规律为：与非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)反应时生成fe2和fe3；与氧化性酸(如hno3)反应时生成fe3；与还原性酸(如hi)反应时生成fe2。一、铁及其化合物的性质1铁片放入下列溶液中，反应时无气体放出，取出后铁片质量减轻，则该溶液是()a稀硫酸b浓盐酸cagno3 dfe2(so4)3解析：铁片投入稀硫酸、浓盐酸中，生成相应的亚铁盐和h2。fe与agno3溶液发生置换反应，析出的ag附着到铁片表面，铁片的质量增加。fe与fe2(so4)3溶液发生反应生成feso4，铁片质量减轻，溶液的质量增加。答案：d2下列反应最终能生成fe3的化合物的是()过量fe与稀hno3溶液反应铁丝在硫蒸气中燃烧向febr2溶液中通入少量cl2铁与cucl2溶液反应fe(oh)2露置于空气中a bc d解析：过量fe与稀hno3溶液反应生成fe(no3)2、no和h2o；fe与硫蒸气反应生成fes；由于fe2的还原性强于br，向febr2溶液中通入少量cl2，先氧化fe2生成fe3；铁与cucl2溶液发生置换反应，生成fecl2和cu；fe(oh)2露置于空气中，被空气中o2氧化，最终转化为fe(oh)3。答案：d3下列叙述正确的是()afe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fecl3cfe和fe2o3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出dfe2o3fecl3(aq)无水fecl3，在给定的条件下能实现转化解析：hno3具有强氧化性，与fe反应产生的气体为no，a项错；fe与cl2反应，无论fe的量是多少，产物都是fecl3，b项错；c项中fe2o3溶解产生fe3恰好将fe单质氧化，因而不能置换出h2，正确；fecl3溶液加热时，水解产生的hcl会挥发，促进fecl3水解，得不到无水fecl3，d项错。答案：c4下列物质可通过置换反应一步得到，也可以通过化合反应一步得到的是()hcl fecl3fe3o4 naoha只有 b都能得到c都不能得到 d只有解析：通过2hbrcl2=2hclbr2置换反应可以一步得到hcl，通过h2cl22hcl化合反应也可一步得到hcl，正确，fecl3可通过氯气和溴化铁发生置换反应生成氯化铁和溴单质，也可以通过氯化亚铁和氯气化合反应一步得到，正确；高温下，铁和水蒸气发生置换反应生成四氧化三铁和氢气，也可以通过铁在氧气中燃烧的化合反应一步得到，正确；naoh可以通过2na2h2o=2naohh2置换反应一步得到，也可通过h2ona2o=2naoh化合反应一步得到，正确。答案：b5某同学欲探究铁及其化合物的性质，他的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：热的浓硫酸不仅能与铁反应，还能与铜等不活泼金属反应，因此将铁粉加入热的浓硫酸中，不能用于探究铁的活泼性，故a项方案不可行；将热的naoh溶液滴入fecl3溶液中，会得到氢氧化铁沉淀而不是氢氧化铁胶体，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：d6等量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气在一定的条件下充分反应，则在相同的条件下，产生氢气的体积比是()a11 b34c23 d43解析：设fe的物质的量为1 mol，则：fe2hcl=fecl2h21 mol1 mol3fe4h2o(g)fe3o44h21 mol mol相同条件下体积之比等于物质的量之比，则两反应中生成氢气体积之比为1 mol mol34。答案：b二、铁及其氧化物的计算及实验探究7一定质量的某铁的氧化物fexoy，与足量的4 moll1硝酸溶液充分反应，消耗硝酸溶液700 ml，生成2.24 l no(标准状况)。则该铁的氧化物的化学式为()afeo bfe2o3cfe3o4 dfe4o5解析：铁的氧化物fexoy与足量的4 moll1硝酸溶液充分反应，生成fe(no3)3，硝酸被还原生成no，no的物质的量为0.1 mol，根据氮原子守恒，3nfe(no3)3n(no)n(hno3)，故3nfe(no3)30.1 mol0.7 l4 moll1，解得nfe(no3)30.9 mol，令氧化物fexoy中fe元素的平均化合价为a，根据得失电子守恒，则0.9 mol(3a)0.1 mol(52)，解得a，由化合物中正负化合价代数和为0可得x2y，则xy34，故该氧化物的化学式为fe3o4。答案：c8向fe2o3和铁粉组成的混合物中，加入适量的稀硫酸，各物质均恰好完全反应，测得所得溶液中不含fe3，且fe2与h2的物质的量之比为41，那么在反应中fe2o3、fe、h2so4之间的物质的量之比为()a111 b124c123 d235解析：fe2o3和铁粉的混合物中，加入适量稀硫酸，发生反应的顺序为fe2o33h2so4=fe2(so4)33h2o、fe2(so4)3fe=3feso4、feh2so4=feso4h2，又知各物质均恰好完全反应，测得所得溶液中不含fe3。fe2与h2的物质的量之比为41，据此可知fe2o3、fe、h2so4的物质的量之比为124。答案：b9实验室用如图装置测定feo和fe2o3固体混合物中fe2o3的质量，装置d中硬质双通玻璃管中的固体物质是feo和fe2o3的混合物。(1)为了安全，在点燃d处的酒精灯之前，必须_。(2)装置b的作用是_；装置c中装的液体是_，所起的作用是_。(3)检验装置a气密性的方法是_。(4)若feo和fe2o3固体混合物的质量为23.2 g，反应完全后u形管的质量增加7.2 g，则混合物中fe2o3的质量为_g。(5)若装置中无干燥管f，则测得的fe2o3质量将_(填“偏大”“偏小”或“无影响”，下同)，若反应后得到的残留固体中还有少量feo，则测得的fe2o3质量将_；证明feo和fe2o3固体混合物中含有feo的方法是_。解析：(1)装置d中发生的是氧化铁、氧化亚铁与氢气的反应，化学方程式为：3h2fe2o32fe3h2o，h2feofeh2o，氢气是可燃性气体，装置中需要充满氢气后方可进行加热反应，所以需要对氢气进行验纯，避免混有空气加热时发生爆炸，在b处收集氢气并验纯。(2)由于a中产生的h2中混有hcl和水蒸气，必须通过洗气逐一除去，防止干扰后续实验，所以b的作用是除去氢气中的氯化氢，c中装浓硫酸，用于干燥氢气。(3)检查装置a的气密性，需要关闭开关a，在长颈漏斗中加入水到下端液面高于试管中的液面，一段时间后液面不变证明气密性良好。(4)u形管的质量增加的7.2 g是水，其物质的量是0.4 mol，设feo、fe2o3物质的量分别为x、y，则：x3y0.4 mol根据质量可列式：72 gmol1x160 gmol1y23.2 g解得y0.1 mol，x0.1 mol，所以氧化铁的质量为：160 gmol10.1 mol16 g。(5)干燥管f的作用是防止空气中的水蒸气对实验干扰，若无干燥管f，空气中的水蒸气被e吸收则所测生成水的质量增大，导致氧的含量增大，fe2o3的质量将偏大，若反应后得到的残留固体中还有少量feo，即u形管增加的质量将减小，测得的fe2o3质量将偏小。feo中n(fe)n(o)11，fe2o3中n(fe)n(o)23，装置d中发生的是氧化亚铁、氧化铁与氢气的反应，固体混合物反应前后减少的质量其实是其中氧元素的质量，根据铁、氧原子的个数比判断feo和fe2o3固体混合物中含有feo。答案：(1)在b处收集氢气并验纯(2)除去氢气中的氯化氢浓硫酸除水蒸气(或干燥氢气)(3)关闭a，往长颈漏斗中加水，长颈漏斗下端有一段水柱高于试管中液面，一段时间后液面不变，则装置气密性良好(4)16(5)偏大偏小根据铁、氧原子的个数比判断feo和fe2o3固体混合物中含有feo一、铁与稀硝酸反应的有关计算一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断，根据反应方程式：hno3过量：fe4hno3=fe(no3)3no2h2o；fe过量：fe2fe(no3)3=3fe(no3)2；两者相加得总方程式：3fe8hno3=3fe(no3)22no4h2o，可以用数轴表示：解题时需注意量的范围。即：，产物仅有fe(no3)3，hno3可能有剩余；，产物仅有fe(no3)2，fe可能有剩余；，产物为fe(no3)3和fe(no3)2，fe和hno3都反应完全。1把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反应只收集到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31解析：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。答案：c2向200 ml某浓度的硝酸溶液中投入2.8 g铁粉，结果铁粉全部溶解，同时得到1.12 l(标准状况)气体，并测得反应后溶液的ph1。若反应前后溶液的体积变化忽略不计，则下列有关判断中不正确的是()a反应前c(hno3)1.0 moll1b1.12 l气体全部是noc反应后溶液中c(no)0.85 moll1d反应后的溶液最多还能溶解1.82 g铁粉解析：溶液的ph1，说明hno3有剩余，fe完全反应生成fe(no3)3，根据n原子守恒可知，与fe3结合的no物质的量0.15 mol，氮的氧化物的物质的量0.05 mol，剩余硝酸的物质的量0.2 l0.1 moll10.02 mol。开始时硝酸的物质的量0.15 mol0.05 mol0.02 mol0.22 mol，c(hno3)1.1 moll1，a错误；n(fe)0.05 mol，n(气体)0.05 mol，令n元素在还原产物中化合价为a，则由电子守恒可知，0.0530.05(5a)，解得a2，故生成气体为no，b正确；反应后c(no)0.85 moll1，c正确；铁过量生成fe(no3)2，3fe8hno3=3fe(no3)22no4h2o，n(fe)0.082 5 mol，即还可溶解铁的质量0.082 5 mol56 gmol12.8 g1.82 g，d正确。答案：a3在一定量的稀hno3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、fe2 fe2、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。解析：向稀hno3中加入铁粉，开始时稀hno3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，最后全部转化为fe2。答案：(1)(2)(3)二、fe(oh)2的制备fe(oh)2具有很强的还原性，易被氧化为fe(oh)3。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，成功的关键有以下两点：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在密闭的隔绝空气的体系中。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，如图所示。此法中，要采取加热的方法除去naoh溶液中溶解的o2，冷却后再反应。同时要确保feso4溶液中无fe3，可加入铁粉，也可用新配制的feso4溶液。方法二：用产生气体(或通入气体)赶走空气的方法。如方案一、方案二，此方法可以长时间看到白色的fe(oh)2沉淀。方案一：先在a处通h2(或n2)，排尽装置中的空气，再在b处通h2(或n2)至试管中有白色沉淀产生。该方法是先用气体排尽溶液中、装置内的氧气，再把试管中的naoh溶液压入试管中反应。方案二：该方法是先在装置中产生feso4溶液，并利用产生的h2排尽溶液中和装置内的空气，再关闭止水夹k，利用产生的h2把feso4溶液压入naoh溶液中反应。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，如图所示。4用下列方法可制得白色的