铁及其化合物的性质

第三节铁及其重要化合物 第二章金属元素及其化合物 考纲 网络 掌控全局 梳理 判断 突破点面 梳理基础 一 铁单质1 物理性质 色 有金属光泽 熔沸点较 密度较 导电 导热 延展性较好 能被 吸引 2 化学性质 铁元素是一种变价金属元素 通常显 和 价 常温下 铁单质比较活泼 具有较强的 性 银白 高 大 磁铁 2 3 还原 1 与非金属反应 2 与水蒸气反应 化学方程式为 3 与酸反应 钝化 4 与某些盐溶液的反应 离子方程式 与CuSO4溶液 与FeCl3溶液 二 铁的重要化合物1 氧化物 铁红 黑 红棕 黑 2 3 不溶 不溶 不溶 2 氢氧化物 白 红褐 判断正误 正确的打 错误的打 1 2012 江苏高考 在给定的实验条件下 下列转化无法实现Fe2O3FeCl3 aq 无水FeCl3 2 2012 山东高考 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 3 2012 重庆高考 Fe与S混合加热生成FeS2 4 相同条件下 溶液中Fe3 Cu2 Zn2 的氧化性依次减弱 5 铁粉加入稀H2SO4中的离子方程式为2Fe 6H 2Fe3 3H2 6 将NO2通入FeSO4溶液中无明显现象 7 2011 江苏高考 FeCl3溶液与Cu的反应 Cu Fe3 Cu2 Fe2 8 Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物不相同 9 向Fe OH 2中加入足量稀HNO3 Fe OH 2 2H Fe2 2H2O 10 2011 珠海模拟 常温常压下 足量的Fe在1molCl2中充分燃烧 转移的电子数为2NA 11 2011 广东六校联考 除去FeCl2溶液中混有的FeCl3 加入过量铁粉 过滤 12 根据铁与O2 Cl2 S的反应 可以说明三种物质的氧化性Cl2 O2 S 13 2012 广东月考 除去FeCl3酸性溶液中少量的FeCl2 加入稍过量双氧水后放置 14 2012 广东期末 电解精炼铜时 Fe Zn Ag等杂质会沉积在电解槽底部形成阳极泥 热点一 热点 典例 融会贯通 铁三角及其重要应用 1 铁三角 中的转化关系 3 铁 或亚铁 盐溶液的配制与保存 亚铁盐溶液 加少量Fe粉 防止Fe2 被氧化 加少量相应的酸 防止Fe2 水解 铁盐溶液 加少量相应的酸 防止Fe3 水解 4 氧化性 还原性关系 氧化性 Cl2 Br2 Fe3 I2 S 还原性 Cl Br Fe2 I S2 5 物质制备 例1 将金属Fe Cu与FeCl3 FeCl2溶液放入同一烧杯中 根据下列情况说明 在溶液里哪些离子和金属单质能同时存在 哪些不能同时存在 1 所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引 则反应后存在较多的阳离子可能是 烧杯中还存在金属 2 反应后除Cu2 外 还有相当量的Cu 则烧杯里不可能有 3 若除Cu2 外还有相当量的Fe3 则可能还有 思维点拨 一是应用氧化反应中的 先 后规律 二是搞清还原性顺序 Fe Cu 氧化性顺序 Fe3 Cu2 Fe2 解析 混合物在溶液中可能发生的氧化还原反应有 Fe 2Fe3 3Fe2 Fe Cu2 Fe2 Cu 2Fe3 Cu2Fe2 Cu2 1 Fe有剩余 说明Fe3 和Cu2 都已全部被还原 所以溶液中还可能有Fe2 烧杯中还存在Cu 2 反应后烧杯里有Cu2 和Cu 表明Fe3 和Fe都已全部参加反应 所以溶液里不可能有Fe3 和Fe 3 若溶液里有Cu2 和Fe3 则有Cu和Fe全部都被氧化 所以溶液中还有Fe2 答案 1 Fe2 Cu 2 Fe3 和Fe 3 Fe2 1 在含有Cu NO3 2 Zn NO3 2 Fe NO3 3 AgNO3各0 1mol的混合溶液中加入0 1mol铁粉 充分搅拌后铁完全反应 溶液中不存在Fe3 同时析出0 1molAg 则下列结论中不正确的是 A 反应后溶液中Cu2 与Fe2 的物质的量之比为1 2B 氧化性 Ag Cu2 Fe3 Zn2 C 含Fe3 的溶液可腐蚀铜板D 1molFe可还原2molFe3 解析 因加入Fe后 Fe3 Ag 首先被还原 说明Cu2 氧化能力比Fe3 和Ag 弱 故B项不正确 A项中由Cu Fe守恒知n Cu2 0 1mol 而n Fe2 n Fe3 n Fe 0 2mol 故A项正确 C项由于氧化性Fe3 Cu2 故FeCl3溶液可腐蚀铜板 D项由2Fe3 Fe3Fe2 可知 1molFe可还原2molFe3 答案 B 热点二 Fe3 与Fe2 的鉴别方法归纳 1 溶液颜色 含有Fe2 的溶液显浅绿色含有Fe3 的溶液显黄色2 用KSCN溶液和氯水 1 流程 2 有关反应 Fe3 3SCN Fe SCN 3 血红色 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 3 用NaOH溶液 1 流程 2 有关反应 Fe3 3OH Fe OH 3 红褐色 Fe2 2OH Fe OH 2 白色沉淀 4Fe OH 2 O2 2H2O4Fe OH 3 2 在证明某溶液中不含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 加入足量酸性KMnO4溶液 加入少量KSCN溶液A B C D 解析 证明不含Fe3 只要加入少量KSCN溶液不显红色即可 要证明是否含Fe2 只要继续加入足量氯水 看是否显红色 答案 A 实验 操作 提高素养 实验课题 探究Fe OH 2的制备 1 实验目的 利用亚铁盐溶液和碱反应制备Fe OH 2 2 实验原理 由于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 成为物质制备实验探究的热点 3 制备原理 Fe2 2OH Fe OH 2 成功关键 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在密闭的隔绝空气的体系中 4 探究活动 下面是几种典型的制备方法 方法一隔绝空气的复分解反应法用不含Fe3 的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备 方法二氢气氛围中的复分解反应法在下图 左 所示的装置中 用NaOH溶液 铁屑 稀H2SO4等试剂制备 方法三电解法利用电解实验可以制得纯净的Fe OH 2白色沉淀 如上图 右 所示 已知两电极的材料分别为石墨和铁 例3 下图所示是制备氢氧化亚铁的改进实验 1 按图所示组装仪器 向一支小的具支试管中加入2mL左右的稀盐酸 再加入2mL左右的煤油 玻璃管下端粘住钠粒 用滤纸吸干表面煤油 切去氧化层 2 将铁丝浸入盐酸中 反应放出氢气 待试管内空气排尽后 向上提拉铁丝 使铁丝脱离液面 并关闭弹簧夹 用另一根细铁丝沿玻璃管内将钠粒捣入液体中 请回答下列问题 1 写出该实验中发生反应的化学方程式 2 如何检验试管内空气已排尽 回答具体操作 3 放入钠粒后 预测具支试管中的现象 4 已知钠粒的质量约0 05g 实验室现有以下两种不同浓度的盐酸 你选择 填 A 或 B A 1 1mol L 1B 10mol L 1 解析 1 该实验首先是制备FeCl2 同时除去试管内部的空气 2 检验试管内空气是否排尽的方法和检验氢气纯度的方法一样 3 Na的密度比煤油大比水小所以会不停地在煤油与稀盐酸界面处上下跳动直至消失 同时会产生白色沉淀 4 0 05g的Na消耗盐酸的量约为0 0022mol 2mL的1 1mol L 1的盐酸恰好能完全反应 所以选A 答案 1 Fe 2HClFeCl2 H2 2Na 2H2O FeCl2Fe OH 2 2NaCl H2 也可写成3个 Fe 2HClFeCl2 H2 2Na 2H2O2NaOH H2 2NaOH FeCl2Fe OH 2 2NaCl 2 在具支试管的出口处用向下排空气法收集满一小试管气体 用拇指堵住管口 移向酒精灯火焰 放开拇指 若听到 噗 的一声 则说明空气已排尽 3 钠不停地在煤油与稀盐酸界面处上下跳动 并有气泡产生 下层液体中很快有白色沉淀出现 4 A 3 利用电解实验可以制得纯净的Fe OH 2白色沉淀 如图所示 已知两电极的材料分别为石墨和铁 1 a电极的材料应为 电极反应式为 2 电解液c可以是 填字母 A 纯水B NaCl溶液C NaOH溶液D CuCl2溶液 3 d为苯 其作用是 在加入苯之前对电解液c应作何简单处理 4 为了在较短时间内看到白色沉淀 可采取的措施是 填字母 A 改用稀H2SO4作电解液B 适当增大电源的电压C 适当减小两极间的距离D 适当降低电解液的温度 5 若c用Na2SO4溶液 当电解一段时间后看到白色Fe OH 2沉淀 再反接电源电解 除了电极上看到气泡外 另一明显现象为 解析 1 因为实验目的是为了得到Fe OH 2 所以用铁做阳极以便实现Fe到Fe2 的转化 2 为了使Fe2 转化为Fe OH 2 溶液中需要有OH 电解NaCl溶液会产生OH 也可以用NaOH溶液 3 苯的密度比水小 空气在苯中溶解度很小 可以实现隔绝空气的目的 答案 1 FeFe 2e Fe2 2 BC 3 隔绝空气 防止生成的Fe OH 2被氧化加热煮沸 排出溶解的O2 4 BC 5 白色沉淀迅速变为灰绿色 最后变成红褐色 2 高铁酸钾 K2FeO4 是一种新型的自来水处理剂 它的性质和作用是 A 有强氧化性 可消毒杀菌 还原产物能吸附水中杂质B 有强还原性 可消毒杀菌 氧化产物能吸附水中杂质C 有强氧化性 能吸附水中杂质 还原产物能消毒杀菌D 有强还原性 能吸附水中杂质 氧化产物能消毒杀菌 解析 高铁酸钾有强氧化性可以杀菌消毒 他的还原产物是Fe3 的水解产物Fe OH 3胶体 能吸附水中的杂质 答案 A 3 在下列有FeCl3溶液参加的反应中 与Fe3 水解有关的反应是 FeCl3与Cu反应 FeCl3与KI反应 FeCl3滴入沸水中 FeCl3与NaHCO3反应 FeCl3作净水剂 FeCl3的溶液中滴入石蕊试液变红色A B C D 解析 将铁粉加入稀硫酸中 发生反应的离子方程式为 Fe 2H Fe2 H2 A项错误 磁性氧化铁可以看作FeO Fe2O3 溶于盐酸时发生反应的离子方程式为 Fe3O4 8H Fe2 2Fe3 4H2O B项错误 氯化亚铁和稀硝酸反应 离子方程式为 3Fe2 4H NO3Fe3 NO 2H2O C项错误 将铜屑加入含Fe3 的溶液中发生氧化还原反应 2Fe3 Cu2Fe2 Cu2 D项正确 答案 D 5 1 三草酸合铁酸钾晶体K3 Fe C2O4 3 3H2O可用于摄影和蓝色印刷 某研究性学习小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解 对所得固体产物进行探究 该小组同学查阅资料后推知 固体产物中 铁元素不可能以三价形式存在 而盐只有K2CO3 验证固体产物中钾元素存在的方法是 现象是 2 大理石的主要杂质是氧化铁 先加硝酸溶解大理石 再加氨水除去溶液中的Fe3 过滤后向滤液中加入足量的碳酸铵 充分反应后过滤 这就是提纯大理石的主要实验步骤 不用硫酸溶解大理石的原因是 写出检验第一次所