广东省雷州市2020年高三化学一轮复习 元素化合物 专题四 铁及其化合物

专题四 铁及其化合物【考纲要求】1.了解铁及其化合物的主要性质2.以Fe2+、Fe3+的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化性、还原性。3.掌握Fe2+、Fe3+的检验4.掌握铁及其化合物的主要化学性质和Fe2+、Fe3+的相互转化与检验在工业流程题和实验题中的综合运用。【教学内容】【重点知识部分】一.物理性质1.铁具有金属的共性，具有能被_吸引的特性。2.氧化物和氢氧化物的物理性质氧化亚铁氧化铁四氧化三铁氢氧化亚铁氢氧化铁化学式FeOFe2O3Fe3O4Fe(OH)2Fe(OH)3俗名色态水溶性3.氯化铁在空气中易吸水潮解，易溶于水，易水解，溶液显酸性。二.化学性质-铁及其重要化合物的转化关系【问题讨论与解决部分】 1.根据上面物质的转化关系掌握相关物质的化学性质（用方程式或离子方程式表示）2.写出下列转化的离子反应的离子方程式： Fe3+ 与OH、CO32、HCO3、S2； Fe2+ 与OH、CO32、HCO3、S2【习题部分】【习题1-铁及其化合物的基本知识】1.纯净铁的物理性质有( ) 光亮的银白色 黑色 在潮湿空气中易腐蚀 有延展性 能导电导热 硬而脆 能被磁铁吸引，易被磁化 密度比铝小 A. B. C. D.全部2.判断下列说法的正误（ ）在点燃的条件下，过量的铁与氯气反应生成氯化亚铁。( )用铁制容器可以运输浓硝酸和稀硝酸。( )稀硫酸中加入铁粉的离子方程式为 2Fe +6H+=2Fe3+ +3H2（ ）1molFe与足量的稀HNO3反应，转移2nA个电子 （ ） Fe与S混合加热生成FeS2 （ ）将水蒸气通过灼热的铁粉、粉末变红，所以铁与水在高温下发生反应 （ ）铁在常温下与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈（ ）FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作，是因为FeCl3能从含有Cu2+的溶液中置换出铜检验Fe(NO3)2是否已氧化变质，将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红。3.在含有Cu(NO3)2、Fe（NO3)3、AgNO3各0.1mol的混合溶液中加入铁粉,经充分搅拌后铁粉完全溶解,过滤,从滤渣中分离出3.2gCu,则溶解的铁粉的质量是 （ ） A、5.6g B、2.8g C、14g D、8.4g4.在FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是() A加入KSCN溶液一定不变红色 B溶液中一定含Fe2 C溶液中一定含Cu2 D剩余固体中一定含Cu5.随着人们生活节奏的加快，方便的小包装食品已被广泛接受。为了延长食品的保质期，防止食品氧化变质，在包装袋中可以放入的化学物质是A无水硫酸铜 B硫酸亚铁 C 食盐 D 生石灰6.苹果汁是人们喜爱的饮料。由于此饮料中含有Fe2+，现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色（Fe3+）。若榨汁时加入维生素C，可有效防止这种现象发生。这说明维生素C具有A氧化性 B还原性 C碱性 D酸性7.人体正常血红蛋白中含有Fe2+，若误食亚硝酸盐，会导致Fe2+转化为Fe3+而中毒，服用维生素C可以解毒对上述事实分析不正确的是A 亚硝酸盐是还原剂B维生素C是氧化剂C亚硝酸盐将Fe3+还原成Fe2+D维生素C被Fe3+氧化8.下列有关Fe2(SO4)3，溶液的叙述正确的是A该溶液中，K+、Fe2+、C6H5OH、Br-可以大量共存B和KI溶液反应的离子方程式：Fe3+2I-=Fe2+I2C和Ba(OH)2溶液反应的离子方程式：Fe3+SO42-+Ba2+3OH-=Fe(OH)3+BaSO4D1L0.1mol/L该溶液和足量的Zn充分反应，生成11.2gFe【习题2-Fe2+ 与Fe3+的检验】9.工业上,向500600 的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁；向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。现用如图所示的装置模拟上述过程进行实验。回答下列问题:(1)制取无水氯化铁的实验中,A中反应的化学方程式为 。装置B中加入的试剂是 。(2)制取无水氯化亚铁的实验中,装置A用来制取,尾气的成分是。若仍用D装置进行尾气处理,存在的问题是、。(3)若操作不当,制得的FeCl2会含有少量FeCl3,检验FeCl3常用的试剂是,欲制得纯净的FeCl2,在实验操作中应先点燃处的酒精灯,再点燃 处的酒精灯。（填“A”或“C”）(4)设计实验方案利用c装置中纯净固体验证Fe(OH)3是弱碱： 。（5）向炽热的铁屑中通入氯化氢的方法生产无水氯化亚铁，证明所制得物质中一定有Fe2+并探究是否含有Fe3+的方法是：取制得的固体适量溶解在稀盐酸中，然后取少量溶液分别放入甲、乙两支试管中，再 。10.工业上用重铬酸钠(Na2Cr2O7)结晶后的母液(含少量杂质Fe3)生产重铬酸钾(K2Cr2O7)。工艺流程如图：向Na2Cr2O7母液中加碱液调pH的目的是为了除去Fe3+，如何确定母液中Fe3+已除尽？ 11.检验Fe2O3中FeO的方法是：取少量固体于烧杯中，然后向烧杯中加 （选“盐酸”或“硫酸”或“硝酸”）使固体充分溶解，然后 ，说明有FeO。【习题3-FeCl3的制备及应用】12.FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。.经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：检验装置的气密性；通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的H2赶尽Cl2，将收集器密封。请回答下列问题：（1）装置A中反应的化学方程式为 。（2）第步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A右端要使沉积的FeCl3进入收集器，第步操作是 。（3）操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步骤序号） 。（4）装置B中冷水浴的作用为 ；装置C的名称为 ；装置D中FeCl2全部反应后，因失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂： 。（5）在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。（6）FeCl3与H2S反应的离子方程式为 。（7）电解池中H+在阴极放电产生H2，阳极的电极反应式为 。.FeCl3具有净水作用,但腐蚀设备,而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂,处理污水比FeCl3高效,且腐蚀性小。请回答下列问题:(1)FeCl3净水的原理是。FeCl3溶液腐蚀钢铁设备,除H+作用外,另一主要原因是(用离子方程式表示)。(2)为节约成本,工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3。若酸性FeCl2废液中c(Fe2+)=2.010-2 molL-1,c(Fe3+)=1.010-3 molL-1,c(Cl-)=5.310-2 molL-1,则该溶液的pH约为。完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式 。(3)FeCl3在溶液中分三步水解:Fe3+H2OFe(OH)2+H+K1 Fe(OH)2+H2OFe(OH错误！未找到引用源。+H+K2Fe(OH错误！未找到引用源。+H2OFe(OH)3+H+K3以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是。通过控制条件,以上水解产物聚合,生成聚合氯化铁,离子方程式为xFe3+yH2OFex(OH错误！未找到引用源。+yH+欲使平衡正向移动可采用的方法是(填序号) 。a.降温 b.加水稀释 c.加入NH4Cl d.加入NaHCO3室温下,使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是 。【习题4-铁元素的质量分数的测定】13.硫酸亚铁晶体（FeSO47H2O）在医药上作补血剂。某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量。 方案一：写出上面流程中涉及的化学反应方程式 。将沉淀灼烧、冷却至室温， 若蒸发皿质量是W1g，蒸发皿与加热后固体总质量是W2g，则样品中铁元素的质量分数是 。 方案二： 上面流程中涉及的反应原理 若反应用掉cmol/LKMnO4溶液bmL，则样品中铁元素的质量分数是 。【习题5-Fe2+的稳定性及转化的实验探究】14.某学习小组研究溶液中Fe2+的稳定性，进行如下实验，观察，记录结果。实验 物质0 min1min1h5hFeSO4淡黄色桔红色红色深红色(NH4)2Fe(SO4)2几乎无色淡黄色黄色桔红色（1）上述(NH4)2Fe(SO4)2溶液pH小于FeSO4的原因是_（用化学用语表示）。 溶液的稳定性：FeSO4_(NH4)2Fe(SO4)2（填“”或“”） 。（2）甲同学提出实验中两溶液的稳定性差异可能是(NH4)2Fe(SO4)2溶液中的NH4+保护了Fe2+，因为NH4+具有还原性。进行实验，否定了该观点，补全该实验。操作现象取_，加_，观察。与实验中(NH4)2Fe(SO4)2溶液现象相同。（3）乙同学提出实验中两溶液的稳定性差异是溶液酸性不同导致，进行实验：分别配制0.80 molL1 pH为1、2、3、4的FeSO4溶液，观察，发现pH1的FeSO4溶液长时间无明显变化，pH越大，FeSO4溶液变黄的时间越短。资料显示：亚铁盐溶液中存在反应 4Fe2+O210H2O 4Fe(OH)38H+由实验III，乙同学可得出的结论是_，原因是_。（4）进一步研究在水溶液中Fe2+的氧化机理。测定同浓度FeSO4溶液在不同pH条件下，Fe2+的氧化速率与时间的关系如图（实验过程中溶液温度几乎无变化）。反应初期，氧化速率都逐渐增大的原因可能是_。（5）综合以上实验，增强Fe2+稳定性的措施有_。15.某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化的实验：实验：将Fe3+转化为Fe2+（1）Fe3+与Cu粉发生反应的离子方程式为 。（2）探究白色沉淀产生的原因，请填写实验方案：实验方案现象结论步骤1：取4mL mol/L CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液产生白色沉淀CuSO4与KSCN反应产生了白色沉淀步骤2：取 无明显现象查阅资料：SCN的化学性质与I相似 2Cu2+ + 4 I= 2CuI+ I2，Cu2+与SCN反应的离子方程式为 。实验：将Fe2+转化为Fe3+实验方案现象向3mL0.1mol/L FeSO4溶液中加入1 mL 8mol/L稀硝酸溶液变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色探究上述现象出现的原因：查阅资料：Fe2+ + NO Fe(NO)2+(棕色)（3）用离子方程式解释NO 产生的原因 。（4）从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析：反应：Fe2+与HNO3反应； 反应：Fe2+与NO反应 依据实验现象，甲认为反应的速率比反应 (填“快”或“慢”)。 乙认为反应是一个不可逆反应，并通过实验证明其猜测正确，乙设计的实验方案是 。 请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因 。（5）丙认为若生成的NO与Fe2+不接触，溶液就不会出现棕色，请设计实验方案，并画出实验装置图，实现Fe2+Fe3+的转化，同时避免出现此异常现象。【习题6-高铁酸盐的制备及性质】16.高铁酸钾广泛应用于净水、电池工业等领域。工业上以钛白粉生产的副产品FeSO4制备高铁酸钾的生产流程如下：查资料得知K2FeO4的一些性质：在碱性环境中稳定，在中性和酸性条件下不稳定。溶解度很大，难溶于无水乙醇等有机溶剂。具强氧化性，能氧化有机烃、苯胺和80%以下乙醇溶液回答下列问题：（1）写出氧化I中，生成Fe3+的离子反应方程式 。（2）氧化II中，试剂A为 （填“H2O2”或“HNO3”或“NaC1O”）；过滤操作中，得到的滤渣B中除NaCl还有 。（3）操作I中包括冷却结晶，过滤洗涤、干燥几个步骤，洗涤干燥的目的是脱碱脱水，进行洗涤操作时应该用 洗涤。（4）净水时高铁酸钾能逐渐与水反应生成絮状的Fe（OH）3，请补充并配平该反应方程式 K2FeO4+ H2O= Fe(OH)3+ KOH+ （5）将一定量的K2FeO4投入一定浓度的FeC13溶液中，测得剩余K2FeO4浓度如下图所示，推测产生曲线I和曲线II差异的原因是 （6）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。若试剂A加入过量，氧化过程中会生成Fe(OH)3，写出该反应的离子方程式： 。9. (1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O浓硫酸(2)HClHCl和H2发生倒吸可燃性气体H2不能被吸收(3)KSCN溶液 A、C(4)取少量固体加水溶解，用pH试纸（或pH计）测得溶液显酸性，即证。（5）向甲中加入K3Fe(CN)6溶液得到蓝色沉淀；向乙中加入KSCN溶液：若溶液变红色，则说明有Fe3+生成，若溶液不变红，说明没有Fe3+生成10.取少量澄清母液于试管中，滴加少量碱液，若不产生红褐色沉淀则母液中Fe3+已除尽(或向上层澄清母液继续滴加碱液，若不产生红褐色沉淀则母液中Fe3+已除尽)12.(1)2Fe + Cl2 = 2FeCl3 (2)在沉积的FeCl3固体下方加热 （3）（4）冷却，使FeCl3沉积，便于收集产品 干燥管 K3Fe(CN)6溶液（6）2Fe3+ +H2S = 2Fe2+ + S +2H+ (7) Fe2+ - e = Fe3+(1)Fe3+水解产生的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中悬浮的杂质2Fe3+Fe3Fe2+(2)2 ClO3错误！未找到引用源。+ 6 Fe2+ + 6H+ = Cl +6 Fe3+ +3H2O(3)K1K2K3bd调节溶液的pH13.方案一：7（W2W1）/a 方案二：铁元素的质量分数是28bc/a14.（1）NH4+H2ONH3H2OH+ （2）取2 mL pH4.0的0.80 molL1 FeSO4溶液 加2滴0.01 molL1 KSCN溶液（1分）（3）溶液pH越小，Fe2+越稳定 溶液中存在平衡4Fe2+O210H2O 4Fe(OH)38H+， c（H+）大，对平衡的抑制作用强，Fe2+更稳定（4）生成的Fe(OH)3对反应有催化作用（5）加一定量的酸；密封保存15.（1）2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+；（2）0.1；取4mL 0.1mol/L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1mol/L KSCN溶液；Cu2+3SCN-=CuSCN+(SCN)2；（3）3Fe2+4H+NO3-3Fe3+NO+2H2O；（4）慢；取反应后的黄色溶液于试管中，向其中加入几滴K3Fe(CN)6溶液，溶液无明显变化，说明反应I是不可逆反应；Fe2+被硝酸氧化为Fe3+，导致溶液中Fe2+浓度降低，导致平衡Fe2+NOFe(NO)2+逆向移动，最终Fe(NO)2+完全转化为Fe3+，溶液由棕色变为黄色；（5）。16.(1)H2O2 +2H+Fe2+=2F3+ +2H2O (2)NaC1O Na2SO4 (3)无水乙醇 （4）4、10、4、8、 3O2（5）FeC13溶液水解显酸性，促进K2FeO4与水反应从而降低K2FeO4浓度(6)3ClOFe3+3H2OFe(OH)33HClO 【课后训练题】1.化工生产中常利用硫酸厂煅烧黄铁矿石的烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)来制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO47H2O