第31讲铁及其化合物

1、第3讲铁及其化合物考纲要求1. 了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。2.以Fe2*、Fe3+的相互转化为例,理解变价金属元素的氧化还原反应。3.能鉴别溶液中的 Fe2*、Fe3+O考点一用物质分类思想认识铁及其重要化合物D知识梳理 难i. 铁的存在2. 铁的性质(1) 物理性质纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能 被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。(2) 化学性质：铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成*2、+ 3两种价态的化合物。用化学方程式或离子方程式表示下列变化 占燃Q 3Fe + 2Q=Fe3QFe*c 点燃k小Fe*Cl22Fe

2、 * 3CI 2=FeCI 3 S Fe * S=FeSFe* HbO(g) 3Fe* 4f0(g)=高温=FesQ+ 4H2Fe2* Fe* 2H+ =FcT * H2 f、Fe_ Fe* Cu2 =C* Fe23+-3+木 Fe Fe* 4H * NO =Fe * N6 + 2H03. 铁的氧化物和氢氧化物(1)铁的氧化物化学式FeOFezQFe3。俗名铁红磁性氧化铁颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价+ 2+ 3+ 2,+ 3稳定性不稳定稳定稳定与J反应的离子方程式Fe0+ 2H+ =F3+ + HOFe20b+ 6H+ =2F(e+3H2

3、OFe3O+ 8H J=FcT +2Fe + + 4fO(2)铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)2+ 2H+ =F(T + 2H2OFe(OH)3 + 3H =F5 + 3H2O受热分解一2Fe(OH)3=Fe2Q + 3HO制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应2+ 一Fe + 2OH =Fe(OH) J可溶性铁盐与碱溶液反应3+|Fe + 3OH =Fe(OH)4二者的关系在空气中，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)2+ Q + 2HzO=4Fe

4、(OH34.亚铁盐和铁盐答案 常温下铁、铝遇冷的浓HSQ、浓HNO时表面会生成一层致密的氧化物薄膜，化学上称为钝化，属于化学变化。3. FeCb、FeCl2和Fe(QH)3是否都可以通过化合反应制取？答案都可以。2Fe+ 3Cl2=燃=2FeCI2FeCl3+ Fe=3FeC2 4Fe(QH)2 + Q2+ 2H2Q=4Fe(QH4铁元素是典型的变价金属元素，它在化合物中主要表现为+2价和+ 3价，请归纳总结：(1)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成+2价？写出有关反应的化学方程式或离子方程式。答案 Fe Fe2+:铁与氧化性比较弱的非金属单质 (如S、12)，非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸), 不

5、活泼金属的盐溶液 (如CuSQ溶液)反应，都可实现这种转化。如：Fe+ S=FeS,2H+ +2丰2 -j-2丰Fe=Fe + H4, Cu + Fe=Fe + Cu。(2) Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成+3价？写出有关反应的化学方程式。答案 FeFe3+ :铁与强氧化剂(如CI2、HNQ浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这种转化。占燃例如：2Fe -3CI 2=2FeCl3, Fe + 4HNQ(稀)=Fe(NC3) 3 + NQf + 2fQ,2Fe + 6fSQ(浓)=Fe2(SQ4)3 + 3SQ f + 60。递进题组题组一 铁及其化合物的反应产物判断1下列关于铁的说法正确的是()

6、A. 纯铁为灰黑色，所以铁属于黑色金属B. 铁在硫蒸气中燃烧生成FezSC. 纯铁的抗腐蚀能力非常强，铁在干燥的空气里不易被氧化D. 铁的化学性质比较活泼，它能和水蒸气反应生成H2和Fe(QH)3答案 C高温解析 纯铁为银白色，A错；铁在硫蒸气中燃烧生成 FeS, B错；3Fe+ 4fQ(g)=高温=FesQ + 4,D错。2铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是()A. Fe(QH)3 FezQB. Fe(QH)2 FezQC. Fe(QH)2 Fe(QH)3 D. Fe(QH)2 F

7、esO答案 B解析 铁与稀硫酸反应生成FeSQ，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(QH)2，在空气中加热Fe（0H）2，铁元素被氧化为+ 3价，最后所得红棕色残渣为Fe2Q。3.下列叙述正确的是（）A. Fe与稀HNO、稀HSQ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Cl 2中燃烧只生成 FeCl3C. Fe和FezQ等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出D. Fe2QH为FeCl3（aq） -宀无水FeCd在给定的条件下能实现转化答案 BC解析 HNQ具有强氧化性，与 Fe反应产生的气体为 NQ A项错；铁与 Cl 2反应无论量的多少 产物都是FeCb B项正确；C

8、项中FezQ溶解产生Fe3+恰好将铁单质氧化，因而不能置换出H2, 正确；FeCb溶液加热时易水解，D项错。4在一定量的稀 HNQ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。CDA HFe3+Fe2 + Fe、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。答案 （2）（3）解析 向稀HNQ中加入铁粉，开始时稀HNO过量应生成Fe3+，随加入铁粉量的增加，HNQ反应完全后，发生反应 2Fe3+ + Fe=3Fe+ ,最后全部转化为

9、 Fe2*。厂I易错警示I1铁元素有+ 2、+ 3等多种价态，反应环境不同，可能反应产物不同，铁与非氧化性酸生成 Fe2*。少量的Fe与氧化性酸反应生成 Fe3* ,过量的Fe与氧化性酸反应生成 Fe2*。2.许多题目将Fe + 2Fe3* =3F设置为隐含反应，女口 Fe与FeQ的混合物溶于盐酸时，需要 注意生成的Fe3*还能氧化单质铁。题组二 Fe?+、Fe*的检验5下列离子的检验方法合理的是（）2 *A. 向某溶液中滴入 KSCN溶液呈血红色，说明不含FeB. 用酸性KMnQ溶液检验FeCl3溶液中是否含有 FeCbC. 向某溶液中加入 NaQH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3*

10、D. 向某溶液中加入 NaO H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 J不含有 Mg+答案 C解析 A项中只能说明含有 Fe3+,不能说明不含Fe2+,不合理；B项中C也能使KMnO溶液褪 色，不合理；D项中氧化后生成的红褐色沉淀 Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀 Mg(OH，不合理。 6要证明某溶液中不含 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KMnO溶液加入少量NHSCN溶液A.B .C.D.答案 C解析 在该溶液中先加入少量 NHSCN溶液，溶液不变血红色，证明无Fe3+存在，再加入氯水，将Fe2+氧

11、化成Fe3+，溶液变为血红色。KMnO溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不能用酸性KMnO溶液。I反思归纳I检验Fe?+、Fe*的常用方法1根据溶液颜色含有Fe2 +的溶液显浅绿色含有Fe3 +的溶液显棕黄色2. 用KSCN溶液和氯水流程：溶液加KSC溶液t无明显现象 加氯水溶液变血红色 Fe2+t溶液变血红色一t Fe3+ 有关反应：Fe十+ 3SCNFe(SCN)3(血红色)2 +3 +2Fe + Cl2=2Fe + 2CI3. 用 NaOH溶液流程：加NaO溶液 t白色沉淀t灰绿色t红褐色tFe2溶液/、口宀、心、3+t红褐色沉淀t Fe3+ 有关反应：Fe3 + + 3OH =Fe

12、(OH)3 J (红褐色沉淀)Fe + 2OH=Fe(OH)z J (白色沉淀)4Fe(OH)2 + Q+ 2HzO=4Fe(OH题组三有关铁及其化合物的实验探究7.关于FeCl3进行的实验，下列预测正确的是()选项实验预测A蒸发FeCb溶液得到FeCIs固体B在FeCIs、CuCIf混合液中，加入少量Fe粉一疋有Hf产生且有Cu析出C用FeCIs固体溶于水配制饱和溶液会有Fe(OH)3沉淀产生D在FeCIs溶液中加入KHCO溶液有CO产生，但无Fe(OH)3沉淀生成答案 C解析 蒸发FeCl3溶液可促进Fe3+水解，由于HCI易挥发，最后得到Fe(0H)3, A错；混合液中 加入Fe粉时，不

13、会有 H2产生且Fe应先和Fe3+反应，再与 Cif+反应，B错；FeCb易水解生成 Fe(0H)3沉淀，C对；D中Fe3+与HCO发生双水解反应，有 CO和Fe(OH)3沉淀生成，D错。&下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)f白色沉淀的是 (填序号)。J NelOH f瀋液NliOHFeSOiNaCI答案解析 因为Fe(OH)f在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即4Fe(OH)2 + Of + 2H2O=4Fe(OH3),因此要较长时间看到 Fe(OH)f白色沉淀，就要排除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)f处在氢气的保护中

14、；2亠一的原理为铁作阳极产生Fe，与电解水产生的 OH结合生成Fe(OH)f,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；由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)f氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。I反思归纳I成功制备Fe(OH)f的关键由于Fe(OH)f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)f,并使Fe(OH)f 长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。制备原理：Fef+ + 2OH =Fe(OH) J成功关键：溶液中不含 Fe3+和Q等氧化性物质； 制备过程中，保证生成的Fe(0H)2在密闭的隔绝空气的体系中。考点二“铁三

15、角”转化中的氧化还原反应D知识梳理夯实基础突破疑雀“铁三角”的转化关系深度思考i. 用离子方程式实现下列转化：2+ CI2、 NO(H +)3+Fe Fe、 Cu Fe 2Fe2+ + Cb=2Fe+ 2C; 3Fe2+ + 4H + N0=3Fd+ + 2HzO+ NOT; 2Fe + Fe=3Fe ; Cu+ 2Fe3+ =CU+ 2Fe2+。2如何除去括号中的杂质(1)Fe 2+ (Fe3+):加过量铁粉，过滤；FeCI 3(FeCI 2):加氯水或 HO;FeCI 2(CuCI 2):加过量铁粉，过滤；(4) Fe(AI):加过量强碱溶液，过滤；(5) Fe 2Q(AI 2Q、SQ2)

16、:加过量强碱溶液，过滤。递进题组思维建模总结升华题组一 Fe2+与Fe3+的转化及应用1.下列试剂中，不能使 Fe2 +转化为Fe3+的是()氯气NaCI溶液KMnO溶液稀硝酸盐酸NaNO溶液A. B.C.D.答案 DNO2 +3 +解析 要实现Fe转化为Fe ,必须加强氧化性物质， NaCI、HCI均没有强氧化性,在酸性条件下才表现强氧化性。2. 在FeCb、CUCI2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是()Fe2+，一定不含Cu +Fe2+,可能含 Cu2+和 Fe3+Fe3+和 Fe2*, 定不含 Cii +Fe2+，一定不含 ClT 和 Fe3+Fe

17、一定不存在；若剩余固体全部A. 若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是B. 若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是C. 若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是D. 若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是答案 D解析 氧化性Fe3* Cu2+ Fe2+，加入铁粉后有固体剩余,2亠都是Cu,溶液中还可能有 Cu，也可能恰好被完全置换；若剩余固体是Cu和Fe,则溶液中不可能有Cu2+。3. 在FeCb溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下:I .向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液；n .向滤液中加入一定量石灰水，调节

18、溶液pH,同时鼓入足量的空气。FeCI 3蚀刻铜箔反应的离子方程式为 (2) 过程I加入铁屑的主要作用是 , 分离得到的固体主要成分是 , 从固体中分离出铜需采用的方法是 。(3) 过程n中发生反应的化学方程式为 答案 (1)2Fe 3+ + Cu=2Fe+ + CiT反应掉FeCI 3、CuCl2 Fe、Cu加入足量稀盐酸后过滤(3) 4FeCI 2 + 4Ca(OH)2+ Q+ 2fO=4Fe(OHH 4CaCb解析 FeCb溶液蚀刻铜箔的离子方程式为2Fe3 + Cu=2Fe+ + Cu2十，得到的废液中含有FeCI 3 CuCb、FeCI 2。废液FeCb、CuCb、FeCb过量铁屑冬

19、过滤一过程I ”FeCh石灰_水、空气过程11*Fe(OH：)3题组二 铁及其化合物转化中的离子反应4. 下列各离子组能大量共存的是()A. Fe3+ N宵、H、SO3+B. Fe 、Br、 Na、IC. Fe2+、AIO、Na+、NQD. FeJ HCO、NH NQ答案 A解析 B项中Fe3 +与I易发生氧化还原反应不能大量共存；C项中Fe2+与AIO2发生双水解反应不能大量共存；D项中Fe3+与HCO发生双水解反应不能大量共存。5下列离子在指定溶液中能大量共存的是()A. I.Omol L的 KNO溶液：H、Fe2： C、SO一B. I.Omol L的 FeCl2溶液：NO、Na K、CI

20、OC. 使酚酞变红的溶液中：Na*、Cl、SO、Fe3+D. 酸性溶液中： NQ、SO、Fe3+、Mcj+答案 D解析 A项中KNO在酸性条件下能氧化 Fe2*; B项中CIO能氧化Fe2+; C项中Fe3+在碱性条件 下易水解，只能存在于酸性溶液中。6.下列离子方程式书写正确的是()A. FeO固体放入稀硝酸中：+2+FeO* 2H =Fe + HOB. 过量的铁粉与稀硝酸反应：3Fe + 8H + 2NQ=3Fe + 2NOf * 4fOC. 向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸：Fe(OH)2 * 2H+=Fd * * 2H2OD. 向Fe(OH)3中加入氢碘酸：* 2 *2Fe(OH)3 *

21、 6H * 2I =2Fe * I 2 * 6fO答案 BD3 *解析 稀硝酸为氧化性酸，FeO Fe(OH)2中* 2价的Fe被氧化为Fe , A C错误；铁粉过量 时，生成的Fe3 *与Fe继续反应生成Fe2* ,B正确；1_具有较强的还原性，因而氢碘酸可把Fe(OH)3 还原为Fe2 * , D正确。厂I反思归纳IFe2*、Fe3 *性质的常见考查形式总结1. * 2价为铁元素的中间价态，Fe2*既有氧化性，又有还原性，但以还原性为主，常见的考查形式： 酸性条件下，MnO、CIO_、NO等氧化性离子与Fe2*不能大量共存。Fe(OH) 2的制备。(3) 亚铁盐在空气中易变质及其溶液的保存

22、(加入铁粉)。2. (1) + 3价为铁元素的最高价态，Fe3*具有较强的氧化性，常见的考查形式：1_、s2_、sO_等还原性离子与Fe3 *不能大量共存；3丰Fe与Fe、Cu HS等发生反应。(2)Fe 3+等易水解，常涉及以下几种考查形式：Fe3+与HCO、AO等易水解离子的共存问题；FeCb、Fe2(SO4)3溶液蒸干产物的判定；MgCb溶液中Fe2： Fe3+的除杂H2Q或Cb氧化，MgO Mg(OH调pH,使Fe3+水解生成Fe(OH)3 沉淀。考点三守恒思想在铁及其化合物计算中的应用n知识梳理夯实基础荃破疑瞳“守恒法”是中学化学中一种常用的解题方法，它利用物质变化过程中某一特定的量

23、固定不 变来列式求解，即找到起始和终止反应时某一特定量的对应关系，建立方程。题组训练思维建模总结升华1. 现有CuO和FezQ组成的混合物 ag,向其中加入2mol L 1的硫酸溶液50mL恰好完全反应。若将ag该混合物在足量 H2中加热，使其充分反应，冷却后剩余固体质量为()A. 1.6agB. (a 1.6) gC. (a 3.2) gD. 1.6g答案 B解析 金属氧化物与硫酸恰好完全反应，生成硫酸盐和水，n(H2SQ) = 50 X 10 3L X 2mol L 1=0.1mol。由氢、氧原子守恒知： H?SQH2Q,生成 n(出0)= 0.1mol , n(Q) = 0.1mol ,

24、 m(Q) = 1.6g , ag金属氧化物中金属质量为(a 1.6)g。2. 有一块铁的“氧化物”样品，用 140mL5.0molL 1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能 吸收0.025molCI 2,恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+，则该样品可能的化学式为 ( )A. Fe2Q B . Fe3Q4C. Fe4Q D. FesQ答案 D解析 根据2Fe2+ Cb=2Fe+ 2Cl,可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中 n(Fe2 +) = 0.025mol X 2= 0.05mol，根据电荷守恒得 2n(Fe2*) + 3n(Fe3+) = n(Cl )，贝U n(Fe3 +)

25、= 0.2mol ,故 n(Fe2+) : n(Fe3+) = 0.05 : 0.2 = 1 : 4,故该氧化物可表示为 FeQ- 2Fe2Q,即 Fe5Q。3. 向一定量的Fe、FeQ FezQ、F&Q的混合物中加入150mL4mo卜L 1的稀硝酸恰好使混合物 完全溶解，放出 2.24LNQ(标准状况)，往所得溶液中加入 KSCN溶液，无血红色出现。若用足 量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为()A. 0.21molB. 0.25molC. 0.3mol答案 BD. 0.35molFe.FeOFe2 O3 H O-l解析Hg 厂NO屮注盍“ W去向nq3)2H2

26、FeE Fe(NO3)2 中 Fe的物质的量相同n(HNQ) = 0.6mol , n(NO) = O.lmol，反应后铁元素的存在形式为Fe(NQ) 2，根据元素守恒，可知反应后溶液中的 n(NO3) = 0.5mol , n(Fe ) = 0.25mol，即 n(Fe) = 0.25mol。4. 2012 新课标全国卷，26(1)(2)铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价 铁的含氧酸盐均为重要化合物。(1) 要确定铁的某氯化物FeClx的化学式，可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54g的FeClx样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH的阴离子交换柱，使CI

27、 一和OH发生交换。交换完成后，流出溶液的OH用0.40molL 一1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出 FeClx中x的值： (列出计算过程)。现有一含有 FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得n(Fe) : n(Cl) = 1 : 2.1，则该样品中FeCb的物质的量分数为 。在实验室中，FeCb可用铁粉和 反应制备，FeCh可用铁粉和反应制备。答案 (1)n(Cl) = 0.0250L X 0.4 0mol L 一1 =0. 010mol0. 54g 0.010mol X 35.5g mol 一1 = 0.185g一 1n(Fe) = 0.185g/56g mol 0.0033moln(Fe) : n(Cl) = 0.0033 : 0.010 1 : 3, x= 3(2) 0.10盐酸氯气解析 解答此题的关键是明确阴离子交换柱交换出的OH的物质的量等于 Cl 的物质的量，从而求出FeC