高中化学知识点：铁及其化合物

高中化学知识点：铁及其化合物铁的存在和主要性质铁是一种活泼的元素，具有较强的还原性，主要化合价为+2价和+3价。它在自然界中广泛存在，并且在生活中有着重要的应用。铁的化学性质铁与非金属单质的反应包括与氧气、氯气和硫的反应。在常温下，铁会被氧气腐蚀生成铁锈，其中主要成分为Fe2O3·xH2O。当加热时，铁会与氧气反应生成Fe3O4。铁还可以与氯气和硫反应生成FeCl3和FeS。在与水的反应中，常温下铁不会与水反应，但在高温条件下，铁会与水蒸气反应生成Fe3O4和H2。铁还可以与酸反应，包括与非氧化性酸和氧化性酸的反应。与非氧化性酸反应时，铁会被氢离子还原成Fe2+离子，并释放出氢气。与氧化性酸反应时，铁会被氧化成Fe3+离子，并释放出氮氧化物和水。铁还可以与某些盐溶液反应，包括与CuSO4溶液反应生成Cu和FeSO4，以及与FeCl3溶液反应生成Fe2+和Fe3+离子。铁的重要化合物铁的氧化物包括FeO、Fe2O3和Fe3O4。这些化合物可以与盐酸反应生成Fe2+离子和水。FeO还可以与硝酸反应生成Fe(NO3)3、NO和H2O。铁的氢氧化物包括Fe(OH)2和Fe(OH)3。这些化合物可以与H+反应生成Fe2+或Fe3+离子和水。在空气中，Fe(OH)2会迅速被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色固体变成红褐色固体。此外，氧化亚铁(FeO)、氧化铁(Fe2O3)和四氧化三铁(Fe3O4)也是铁的重要氧化物，它们分别呈黑色粉末、红棕色粉末和磁性氧化铁黑色晶体。Fe2＋、Fe3＋→Fe＋2Fe3＋→3Fe2＋、Fe＋2H＋→Fe2＋＋H2↑点燃Fe→Fe3O4的两个反应：3Fe＋2O2→Fe3O4高温3Fe＋4H2O(g)→Fe3O4＋4H2铁的三种氧化物，两种氢氧化物，两种离子的颜色：FeO与Fe3O4均为黑色，Fe2O3为红棕色；Fe(OH)2为白色，Fe(OH)3为红褐色；Fe2＋为浅绿色，Fe3＋为棕黄色。铁的三种价态转化有“铁三角”中的转化关系。在应用上，可以用于除杂、判断离子共存和盐溶液的配制与保存。除杂方法包括加过量铁屑后过滤、加氯水或H2O2、加过量强碱溶液后过滤等。在盐溶液的配制与保存中，Fe2＋具有较强的还原性，Fe3＋水解能力强，可以通过加入氧化剂将Fe2＋氧化为Fe3＋，再加入溶于酸的难溶物调节pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀除去。在工艺流程中，铝灰中含有少量FeO·xFe2O3，需要经过多个步骤加入过量KMnO4溶液、加热等处理才能得到产品Al2(SO4)3·18H2O。、FeSO4、Fe(NO3)3溶液中均含有Fe3＋、Fe2＋、Cu离子，下列操作中能够将Fe3＋与Fe2＋分离的是()A．加入氢氧化钠溶液B．加入氢氧化铜溶液C．加入氢氧化铁(III)溶液D．加入氢氧化铁(II)溶液【解析】Fe3＋可与氢氧化钠生成Fe(OH)3沉淀，而Fe2＋不会产生沉淀；Cu离子不会与氢氧化铜产生沉淀，故B项错误；Fe(NO3)3溶液中含有Fe3＋，加入氢氧化铁(III)溶液会使Fe3＋浓度增加，无法将Fe3＋与Fe2＋分离，故C项错误；加入氢氧化铁(II)溶液，Fe3＋会被还原为Fe2＋，而Fe2＋不会发生反应，因此可以将Fe3＋与Fe2＋分离。故选D项。【答案】D1.在混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在。判断不正确的是C选项，溶液中不一定含有Cu2+离子。2.将1.12g铁粉加入25mL浓度为2mol/L的氯化铁溶液中，充分反应后，选项B是正确的，加入KSCN溶液后溶液变红色。根据反应方程式Fe2++2KSCN→Fe(SCN)2+2K+，可以推断溶液中存在Fe2+离子。3.Fe2+和Fe3+的检验方法如下表所示：||直接观色|利用显色反应|与KSCN溶液|与铜片|与KI-淀粉溶液|溴水褪色|与酸性KMnO4溶液||-----------|----------|--------------|-------------|---------|----------------|-----------|----------------||Fe3+|浅绿色|无现象|显红色|Cu溶解|沉淀|无现象|与加碱生成沉淀反应||Fe2+|无现象|溶液变红色|无现象|无现象|溶液变蓝|溴水褪色|无现象|4.工业上由黄铜矿冶炼铜的主要流程包括焙烧、浸出、电解等步骤。在第一步焙烧中，气体A中的大气污染物可用浓H2SO4或稀HNO3吸收。在第二步浸出中，用稀H2SO4浸泡熔渣B，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在Fe3+离子。检验溶液中还存在Fe2+的方法可以用溴水，溶液中的Fe2+会使溴水褪色。已知Fe3＋的沉淀完全的pH为1.1，而Fe2＋的沉淀完全的pH为5.8，因此在加入稀H2SO4后，Fe3＋会优先被还原成Fe2＋，而Al3＋和SiO2不会发生反应。接着，将得到的混合溶液过滤，得到含有Fe2＋的溶液。最后，将该溶液加入NaOH溶液中，Fe2＋会被氧化成Fe(OH)3沉淀，从而得到FeSO4溶液。在一根试管中加入少量铁粉，然后加入2毫升FeCl3溶液，振荡试管，待反应充分后，滴入几滴KSCN溶液。观察并记录实验现象。将上层清液倒入另一个试管中，再加入几滴氯水，观察是否发生变化。左图中Fe3＋被还原，右图中Fe2＋被氧化。高考命题专家可能以Fe2＋、Fe3＋的相互转化为题源进行多角度设计。例如，可能会考察如何除去FeCl3中的Fe2＋，可以加入氯水或H2O2溶液。又如何除去FeCl2溶液中的Fe3＋，可以加入铁屑。还可能考察通过什么反应说明氧化性Cl2>Fe3＋，其中2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。也可能会考察FeO与稀HNO3反应的离子方程式，即3FeO＋10H＋＋NO－3===3Fe＋NO↑＋5H2O。此外，还可能考察如何