2021高考化学一轮复习 第三章 金属元素及其重要化合物 第11讲 铁及其重要化合物学案

1、2021高考化学一轮复习 第三章 金属元素及其重要化合物 第11讲 铁及其重要化合物学案2021高考化学一轮复习 第三章 金属元素及其重要化合物 第11讲 铁及其重要化合物学案年级：姓名：- 14 -第11讲铁及其重要化合物一、铁的存在与性质1铁在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位，主要以2和3价化合物的形式存在。2铁的物理性质颜色状态导电、导热性、延展性特性银白色固体良好被磁铁吸引3铁的化学性质(1)铁单质性质活泼，有较强的还原性。与非金属单质反应： fe与s反应：fesfes。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。(2)与酸的反

2、应(3)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。二、铁的氧化物和氢氧化物1铁的氧化物fe3o4中的3个fe原子的化合价2个为3价，1个为2价，可表示为feofe2o3，平均价态为价。在发生氧化还原反应时，对应价态的铁参与相关反应，如fe3o4与hno3反应时只有2价铁被氧化。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)22h=fe22h2ofe(oh)33h=fe33h2o受热分解2fe(oh)3fe2o33h2o制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应：fe22o

3、h=fe(oh)2可溶性铁盐与碱溶液反应：fe33oh=fe(oh)3续表化学式fe(oh)2fe(oh)3二者的关系在空气中，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)2o22h2o=4fe(oh)3三、亚铁盐、铁盐的化学性质1亚铁盐含有fe2的溶液呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性。(1)氧化性：fe2与zn反应的离子方程式：znfe2=fezn2。(2)还原性向fecl2溶液中滴入几滴kscn溶液，再加入氯水(或通入cl2)，若溶液变红色，证明fe2具有还原性。反应原理：2fe2cl2=2fe32cl

4、。向少量酸性kmno4溶液中加入fecl2溶液，若溶液紫红色褪去，证明fe2具有还原性。反应原理：mno5fe28h=5fe3mn24h2o。2铁盐(1)特性：含有fe3的盐溶液遇到scn时变成红色。(2)氧化性：含fe3的溶液呈棕黄色，fe3具有较强的氧化性。向fecl3溶液中滴入几滴kscn溶液，再加入过量活泼金属(如fe)，若溶液红色褪去，证明fe3具有氧化性。反应原理：2fe3fe=3fe2。向fecl3溶液中加入淀粉ki溶液，若溶液变成蓝色，证明fe3具有氧化性。反应原理：2fe32i=i22fe2。向fecl3溶液中通入h2s气体，若出现黄色浑浊，证明fe3具有氧化性。反应原理：2

5、fe3h2s=2fe2s2h。(3)fecl3易水解：将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为fecl33h2ofe(oh)3(胶体)3hcl。3fe2、fe3的相互转化fe2fe3上述转化中标号反应的离子方程式为2fe2br2=2fe32br；2fe3fe=3fe2。1判断正误，正确的画“”，错误的画“”，并指明错因。(1)常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，说明常温下，铁与浓硫酸不发生化学反应。()错因：fe常温下遇浓h2so4发生钝化。(2)将铁屑放入稀hno3中，证明fe比h2活泼。()错因：fe与hno3反应不产生h2。(3)fe与cl2反应生成fecl3，推测fe与i2

6、反应生成fei3。()错因：fe与i2反应生成fei2。(4)fecl3腐蚀cu制印刷电路板是由于铁比铜的金属性强。()错因：fe3与cu反应生成fe2和cu2，证明fe3的氧化性大于cu2，不能证明fe的金属性比cu强。2教材改编题(据人教必修一p63t7)要证明某溶液中不含fe3而可能含fe2，进行如下实验操作时，最佳顺序是()加足量氯水加足量kmno4溶液加少量kscn溶液abcd答案c解析fe2遇kscn溶液无明显现象，而fe3遇kscn溶液变为红色，新制氯水能把fe2氧化为fe3，故答案为c。但不能用kmno4溶液代替氯水，因kmno4溶液本身为紫红色。3下列各图示中，能较长时间观察

7、到fe(oh)2白色沉淀的是_。答案考点铁的性质和用途解析该反应可以看作两步：fe4hno=fe3no2h2o，硝酸根离子过量，氢离子不足；2fe3fe=3fe2。a表示fe3的关系曲线，故a正确；溶液中共有3 mol h参加反应，恰好生成fe3时消耗铁为0.75 mol，b正确；p点n(fe2)n(fe3)，二者均为0.45 mol，c错误；剩余0.45 mol fe3，消耗0.225 mol铜，质量为14.4 g，d正确。答案c1铁与稀硝酸反应产物中铁元素价态的判断方法(1)当hno3过量时：反应原理：fe4hno3=fe(no3)3no2h2o，铁元素的存在形式为fe3，铁元素的价态为3

8、价。(2)当fe过量时：铁被硝酸氧化为fe3，然后fe3被剩余的铁还原为fe2，也就是说最终得到亚铁盐，总方程式：3fe8hno3=3fe(no3)22no4h2o。(3)当时：铁元素的存在形式为fe2和fe3，铁元素的价态为2、3价。(4)用数轴法表示，铁与硝酸的用量比与反应产物的关系：2铁与硫酸、硝酸的混酸反应顺序总结足量铁与稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反应，则可利用离子反应分析，依次发生反应：feno4h=fe3no2h2o、2fe3fe=3fe2、fe2h=fe2h2(若h量不足，该反应不再发生)。1下列关于铁的叙述正确的是()铁能被磁铁吸引，纯铁易被腐蚀在人体内的血红蛋白中含有铁元素铁位

9、于元素周期表中第四周期第b族铁能在氧气中剧烈燃烧铁与硝酸反应的产物仅是fe(no3)3不能通过化合反应制得fecl2和fe(oh)3abcd答案b解析纯铁的抗腐蚀能力较强；铁位于元素周期表的第族，没有第b族；铁与强氧化剂反应，能被氧化为fe3，但若铁过量，则fe3被fe还原为fe2，所以，fe与hno3反应的产物可能因铁过量而生成fe(no3)2；fecl2、fe(oh)3可分别通过化合反应fe2fecl3=3fecl2、4fe(oh)2o22h2o=4fe(oh)3制得。故b正确。2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

10、示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。fe3fe2fe、fe2fe2、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(1)(2)(3)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。考点铁的氧化物、氢氧化物解析.将fe与稀h2so4放入试管后，产生的h2可从试管内短管处排出试管内的空气，经过止水夹进入试管内的naoh溶液中，再排尽naoh溶液和试管内的空气，然后关闭止水夹，试管内产生的h2无法逸出，压强增大，将溶液通过长导管压

11、入试管内的naoh溶液中，在此过程中，液体都处于h2环境中，从而避免了空气中的o2将反应生成的氧化成fe(oh)3。答案.(1)煮沸(2)避免生成的fe(oh)2沉淀接触o2.(1)稀h2so4、铁屑(2)naoh溶液(3)检验试管出口处排出h2的纯度，当排出的h2纯净时，要夹紧止水夹(4)试管中反应生成的h2将装置内的空气排尽，且外界空气不容易进入装置，可防止白色的fe(oh)2沉淀被氧化制备fe(oh)2的关键与方法由于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。制备原理：fe

12、22oh=fe(oh)2。(1)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。(2)制备fe(oh)2时常采用的方法采用新制备的纯亚铁盐溶液；将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气)；将碱直接加到亚铁盐溶液的底部使生成的fe(oh)2与空气隔离；在亚铁盐溶液的液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小而又不溶于水的有机溶剂)。3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()afe(oh)3fe2o3bfe(oh)2fe2o3cfe(o

13、h)2fe(oh)3dfe(oh)2fe3o4答案b4一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()afeobfe2o3cfe3o4dfe4o5答案c解析铁的氧化物fexoy与足量的4 moll1的硝酸溶液充分反应，生成fe(no3)3，硝酸被还原生成no，n(no)0.1 mol，根据氮原子守恒可得，3nfe(no3)3n(no)n(hno3)，3nfe(no3)30.1 mol0.7 l4 moll1，nfe(no3)30.9 mol，令氧化物fexoy中fe元素的平均化合

14、价为a，根据得失电子守恒可得，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，xy34，故该氧化物的化学式为fe3o4。确定铁的氧化物组成的基本方法设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为mn，则氧化物中n(fe)n(o)ab，若ab11，则铁的氧化物为feo；若ab23，则铁的氧化物为fe2o3；若ab34，则铁的氧化物是fe3o4或feo与fe2o3按物质的量比11的混合物或feo、fe2o3、fe3o4的混合物(其中feo、fe2o3物质的量之比为11，fe3o4为任意值)。考点“铁三角”及fe3、fe2的检验解析(2)由反应2fe3cu=2

15、fe2cu2，可知反应后溶液中c(fe2)0.2 moll1，c(cu2)0.1 moll1，分别取相同体积对应浓度的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液，滴入等量等浓度的kscn溶液进行对照实验。由题目信息可知，cu2与scn反应生成cuscn沉淀，同时生成(scn)2，发生反应的离子方程式为2cu24scn=2cuscn(scn)2。(4)溶液先变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色，反应速率快的反应现象最先表现，故反应的速率比反应的慢。反应中硝酸过量，若反应是可逆反应，则反应后所得溶液中应含有fe2，否则没有fe2。答案(1)2fe3cu=2fe2cu2(2)0.14 ml 0.2 mol

16、l1 feso4溶液，向其中滴加3滴0.1 moll1 kscn溶液2cu24scn=2cuscn(scn)2(3)3fe24hno=3fe3no2h2o(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(或通入no气体到黄色溶液中没有出现棕色)1铁及其化合物的相互转化(1)“铁三角”(2)fe2、fe3的相互转化fe2fe3fe2与强氧化剂(o2、cl2、br2、h2o2、na2o2、kmno4、hno3、k2cr2o7等)反应时，被氧化为fe3。如2fe2h2o22h=2fe32h2o、6fe2cr2o14h=2cr36fe37h2o。fe3与fe、c

17、u、s2(h2s)、i(hi)等还原剂反应时生成fe2。如2fe3h2s=2fe2s2h、2fe3fe=3fe2、2fe3cu=2fe2cu2(三价铁盐腐蚀印刷电路板)。注意氧化性：agfe3cu2fe2，还原性：s2ife2brcl。(3)“铁三角”的重要应用物质除杂主要物质杂质除杂方法fecl3fecl2通入适量氯气、加入氯水或h2o2fe2cu2加入过量铁粉后过滤续表主要物质杂质除杂方法mg2fe3加入mgo或mg(oh)2调节ph后过滤cu2fe2先加入氧化剂(如h2o2)将fe2氧化为fe3，再加入cuo、cu(oh)2或cu2(oh)2co3调节ph后过滤fe2o3al2o3加过量

18、强碱(如naoh)溶液后过滤判断离子共存a发生氧化还原反应而不能大量共存fe2与强氧化剂不能共存：no(h)、clo、mno(h)fe3与强还原剂不能共存：s2、i、hs、sob发生非氧化还原反应不能大量共存fe2、fe3与oh、hco、co、alo等发生复分解或相互促进水解不能大量共存。fe3与scn发生络合反应不能大量共存。c盐溶液的配制和保存含fe2的溶液：如配制feso4溶液时加入稀硫酸防止fe2的水解，加入铁粉防止fe2被氧化。含fe3的溶液：如配制fe2(so4)3溶液，应将fe2(so4)3固体溶于h2so4，再加水稀释到指定浓度。2fe2、fe3的检验方法 (3)含fe2、fe3的混合溶液中fe3、fe2的检验溶液变红色，说明含有fe3。kmno4溶液紫红色褪去，说明含有fe2。(4)fe2的特征检验方法溶液产生蓝色沉淀，说明溶液中含有fe2，3fe22fe(cn)63=fe3fe(cn)62。5下列说法正确的是()a将稀硝酸加入过量铁粉中，充