第3章专题0铁及其重要化合物

专题02铁及其重要化合物

01单质铁的性质1．铁的原子结构和存在(1)铁的原子结构Fe的价层电子排布式为3d64s2，铁位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族，是应用最广泛的过渡金属元素，其原子结构示意图：。(2)铁在自然界中可以以单质形态(如陨铁)存在，但主要以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中，在地壳中的含量居第四位，仅次于氧、硅和铝。2．铁的物理性质银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。3．铁的化学性质铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。与非金属单质反应氧气在潮湿的空气中生锈，铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O在纯氧中燃烧：3Fe＋2O2eq\o(=,\s\up7(点燃))Fe3O4(现象：火星四射、生成黑色固体)氯气2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2FeCl3(现象：产生棕褐色烟)，无论Fe是否过量，产物都是FeCl3Br22Fe＋3Br2=2FeBr3I2Fe＋I2eq\o(=,\s\up7(△))FeI2(产物不是FeI3)硫Fe＋Seq\o(=,\s\up7(△))FeS(现象：生成黑色固体)与酸反应非氧化性酸Fe与盐酸反应：Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑Fe与硫酸反应：Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑稀硝酸Fe＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O(Fe少量)3Fe＋8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(Fe过量)浓硫酸、浓硝酸常温下，Fe在浓硫酸或浓硝酸中钝化，该变化属于化学变化与水蒸气反应3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2与盐溶液反应与FeCl3溶液反应：Fe＋2FeCl3=3FeCl2与CuSO4溶液反应：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu【跟踪训练】1．下列说法正确的是()A.高温下铁和水蒸气反应生成铁红B.过量铁粉在Cl2中燃烧制取FeCl2C.过量的Fe与稀硝酸反应生成Fe(NO3)2D.铁在热的浓硝酸中钝化答案C解析高温下铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，A错误；铁粉在Cl2中燃烧只生成氯化铁，该反应与量无关，铁粉过量也不会生成氯化亚铁，B错误；常温下，铁遇冷的浓硝酸发生钝化反应，铁与热的浓硝酸反应生成二氧化氮、硝酸铁、水，D错误。2．在指定条件下，下列有关铁单质的转化不能实现的是()A.Fe(s)eq\o(→,\s\up7(少量Cl2g),\s\do5(△))FeCl3(s)B.Fe(s)eq\o(→,\s\up7(H2O(g)),\s\do5(高温))Fe2O3(s)C.Fe(s)eq\o(→,\s\up7(足量稀硝酸),\s\do5())Fe(NO3)3(aq)D.Fe(s)eq\o(→,\s\up7(CuSO4(aq)),\s\do5())FeSO4(aq)答案B解析Fe与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4，B不能实现。3．铁是应用最广泛的金属。在一定条件下可与水蒸气反应(装置如图所示)，下列说法错误的是()A.充分反应后，还原铁粉变成红色固体B.湿棉花的作用是提供反应所需水蒸气C.虚线方框中装置是为了检验反应产生的气体D.酒精灯Ⅱ配用金属套筒的目的是聚集火焰，提高温度答案C解析铁和水蒸气在高温下反应产生Fe3O4和H2。Fe3O4为黑色固体，A错误。02铁的氧化物和氢氧化物1．铁的氧化物(1)物理性质化学式FeOFe2O3Fe3O4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(2)化学性质①FeO、Fe2O3都属于碱性氧化物，能溶于强酸，分别写出它们溶于盐酸的离子方程式：FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O，Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O。②铁的氧化物还能被CO、Al还原，以氧化铁为例写出化学方程式：Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2，Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3。③=9Fe3＋＋NO↑＋14H2OFe3O4＋8H＋＋2I－=3Fe2＋＋I2＋4H2O3．氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较化学式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＋=Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O受热分解2Fe(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱溶液反应Fe3＋＋3OH－=Fe(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，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3【跟踪训练】1．下列有关铁的化合物的说法不正确的是()A．Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性B．FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，均可与盐酸反应C．Fe(OH)3可通过化合反应得到，Fe(OH)2则不能D．Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁的化合价为＋2价和＋3价答案A解析Fe(OH)2中的Fe2＋具有还原性，可被空气中的O2氧化为Fe(OH)3，A项错误；FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，故具有碱性氧化物的通性，都能与盐酸反应，B项正确；Fe(OH)2只能通过复分解反应得到，Fe(OH)3可由Fe(OH)2与O2、H2O发生化合反应得到，C项正确；Fe3O4俗称磁性氧化铁，其组成可表示为FeO·Fe2O3，Fe元素的化合价为＋2、＋3价，D项正确。2．下列关于铁的氧化物的说法不正确的是()A．铁的氧化物通常状况下都是黑色固体B．四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋C．氧化铁可做红色涂料D．工业上常使用铁的氧化物做原料冶炼铁答案A解析A项，氧化铁是红棕色粉末，氧化亚铁和四氧化三铁是黑色的，错误；B项，四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，其中eq\f(1,3)是Fe2＋、eq\f(2,3)是Fe3＋，Fe3O4可看作是由FeO、Fe2O3组成的化合物[实质是Fe(FeO2)2，偏铁酸亚铁盐]，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋，正确；C项，Fe2O3可做红色油漆、涂料，正确；D项，工业上常使用铁的氧化物做原料，用CO冶炼铁，正确。3．化学让生活更美好。下列说法不正确的是()A．钢铁使用要尽可能减少钢铁的氧化损耗，Fe2O3是一种碱性氧化物B．常温下，铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应C．故宫是中国最大的古代文化艺术博物馆，氧化铁可作故宫红色外墙的涂料D．氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成三氧化二铁答案D解析氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成四氧化三铁，故D错误。03铁盐和亚铁盐1．亚铁盐(1)Fe2＋的氧化性和还原性含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，遇Br2、Cl2、H2O2、NOeq\o\al(－,3)(H＋)等均表现为还原性。Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。(2)Fe2＋的水解Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化。2．铁盐的性质及应用(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为氧化性。①Fe3＋与S2－、I－、HS－、SOeq\o\al(2－,3)等具有较强还原性的离子不能大量共存。②Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋。(2)易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl3＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Fe(OH)3(胶体)＋3HCl。3．Fe2＋、Fe3＋的检验方法(1)用KSCN溶液和氯水①Fe2＋eq\o(,\s\up7(KSCN溶液))无明显现象eq\o(,\s\up7(氯水或H2O2溶液))溶液变红色②Fe3＋eq\o(,\s\up7(KSCN溶液))溶液变红色(2)用NaOH溶液①Fe2＋eq\o(,\s\up7(NaOH溶液))白色沉淀→灰绿色→红褐色②①Fe3＋eq\o(,\s\up7(NaOH溶液))红褐色沉淀(3)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe2＋、Fe3＋的检验eq\x(混合溶液)eq\o(→,\s\up7(滴加KSCN溶液))溶液变红色，说明含有Fe3＋。eq\x(混合溶液)eq\o(→,\s\up7(滴加酸性),\s\do5(KMnO4溶液))KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋。(4)Fe2＋的特征检验方法溶液eq\o(→,\s\up7(K3[Fe(CN)6]溶液))产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋。4．Fe2＋与Fe3＋的相互转化Fe2＋eq\o(,\s\up7(①Cl2、②NO\o\al(－,3)、H＋、③H2O2、H＋、④MnO\o\al(－,4)、H＋),\s\do5(⑤Fe、⑥Cu、⑦H2S))Fe3＋用离子方程式实现上述转化。①______________________________________________________________________；②______________________________________________________________________；③______________________________________________________________________；④______________________________________________________________________；⑤______________________________________________________________________；⑥______________________________________________________________________；⑦______________________________________________________________________。答案①2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－②3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋2H2O＋NO↑③2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O④5Fe2＋＋MnOeq\o\al(－,4)＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O⑤2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋⑥Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋⑦2Fe3＋＋H2S=2Fe2＋＋S↓＋2H＋【跟踪训练】1．菠菜常用作补铁食品之一，为探究其中铁元素的价态，现进行如下实验。(1)取新鲜的菠菜10g，将菠菜剪碎后放在研钵中研磨，然后倒入烧杯中，加入30mL蒸馏水，搅拌。将上述浊液过滤，得到的滤液作为实验样品。分置于两支试管中。(2)向一支试管中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，现象为生成蓝色沉淀，说明滤液中含Fe2＋，反应的离子方程式为K++Fe2＋＋[Fe(CN)6]3－=KFe[Fe(CN)6]↓。(3)向另一支试管中加入少量稀硝酸，然后加入几滴KSCN溶液，溶液呈红色。能否说明滤液中含Fe3＋，试分析其原因：不能，滤液中的Fe2＋，加入稀硝酸后生成Fe3＋，干扰Fe3＋检验。2．电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。(1)检验溶液中存在Fe3＋的常用试剂是____________，证明Fe3＋存在的现象是________________。(2)写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式：_______________________________。(3)某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并重新获得纯净的FeCl3溶液，准备采用下列步骤：请写出上述实验中加入的有关物质的化学式。①________，④________。(4)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的最佳顺序为_______。①加入足量氯水②加入足量KMnO4溶液③加入少量KSCN溶液A．①③B．③② C．③① D．①②③(5)写出向②⑤的混合液中通入⑥的离子方程式：_____________________________。答案(1)KSCN溶液溶液变成红色(2)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(3)FeHCl(4)C(5)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－解析(4)在该溶液中先加入少量KSCN溶液，溶液不变红色，证明无Fe3＋存在，再加入氯水，将Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液变为红色。KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不能用酸性KMnO4溶液检验。04铁及其化合物的转化从物质类别和物质所含核心元素的化合价两个角度总结、预测物质的性质是学习化学的重要方法之一。(1)横向变化体现了同价态不同类别(氧化物、碱、盐)之间的转化；①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐；②Fe2＋、Fe3＋与碱(OH－)反应生成对应的碱；③难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。(2)纵向变化体现不同价态同类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。(3)斜向变化体现不同价态、不同类别之间物质的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。【跟踪训练】1．如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是()A．Fe＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=Fe3＋＋NO↑＋2H2OB．Fe3O4＋8H＋=Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2OC．Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2OD．3Fe(OH)2＋10H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋NO↑＋8H2O答案B解析Fe3O4中的＋2价Fe与HNO3反应生成Fe3＋，不存在Fe2＋，B项不正确。2．部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是()A．a可与e反应生成bB．b既可被氧化，也可被还原C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系答案C解析图中所示铁元素不同化合价的物质：a为Fe，b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(Ⅱ)的盐类物质，c为Fe(OH)2，e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(Ⅲ)的盐类物质，d为Fe(OH)3。Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质，如Fe＋2FeCl3=3FeCl2，故A不选；Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，故B不选；Fe(Ⅲ)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体操作为向沸水中滴加饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，故C选；b→c→d→e→b转化如FeCl2eq\o(→,\s\up7(NaOH))Fe(OH)2eq\o(→,\s\up7(O2、H2O))Fe(OH)3eq\o(→,\s\up7(稀盐酸))FeCl3eq\o(→,\s\up7(Fe))FeCl2，故D不选。01铁的制备和性质1．铁与氧化剂反应规律：铁是变价金属元素，与弱氧化剂(如S、HCl、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸等)反应时被氧化为Fe3＋。2．常温下，铁在浓硫酸、浓硝酸中钝化，钝化是在铁的表面生成致密的氧化膜，发生了化学变化。3．铁与水蒸气反应的注意事项(1)还原铁粉和水蒸气反应需要高温，所以不能直接用水。(2)为了实验安全，点燃氢气或加热氢气时需要验纯。【跟踪训练】1．下列叙述正确的是()A．Fe与I2反应生成FeI3B．硫酸铜溶液中加入少量铁粉反应的离子方程式：3Cu2＋＋2Fe=2Fe3＋＋3CuC．5.6gFe与足量的S反应转移的电子数为0.3NAD．高温下水蒸气与Fe反应，固体的质量增加答案D解析Fe与I2反应生成FeI2，A错误；正确的离子方程式：Cu2＋＋Fe=Fe2＋＋Cu，B错误；5.6gFe的物质的量为eq\f(5.6g,56g·mol－1)＝0.1mol，与足量的S反应生成FeS，转移电子数为0.2NA，C错误；Fe变为Fe3O4，固体质量增加，D正确。2．铁的氧化物有很多，在中学化学中经常提到的有FeO、Fe2O3和Fe3O4，而且在一定条件下它们之间是可以相互转化的，例如：在1400℃以上的温度下加热Fe2O3时，Fe2O3会部分失去氧，生成Fe3O4。下列有关说法正确的是()A．FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体B．Fe3O4常写成FeO·Fe2O3，其中既有＋2价的Fe，又有＋3价的Fe，所以Fe3O4是一种混合物C．热稳定性：Fe2O3>Fe3O4D．FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应，且反应类型均为复分解反应答案D解析FeO和Fe3O4均为黑色固体，Fe2O3为红棕色固体，故A错误；Fe3O4是一种纯净物，化合价是一种复合化合价，故B错误；在1400℃以上的温度下加热Fe2O3时，Fe2O3会部分失去氧，生成Fe3O4，说明Fe3O4比Fe2O3稳定，故C错误；FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应生成盐和水，反应过程中无元素化合价变化，反应类型均为复分解反应，故D正确。3．铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示：下列说法错误的是()A．将湿棉花改为浸水的尿不湿，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气B．用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出，避免冷凝水与灼热铁粉接触C．肥皂液改为吹泡泡水，收集H2效果更好，点燃效果更明显D．悬挂的磁铁仅能吸引铁粉，不能吸引反应产物答案D解析铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，铁、四氧化三铁均可被磁铁吸引，故D错误。02铁的氧化物和氢氧化物的制备和性质1．从化合价的角度判断铁的氧化物和氢氧化物的性质①+2价铁具有较强的还原性，FeO、Fe(OH)2、Fe3O4都能被强氧化剂氧化。②铁的氧化物都能被热还原剂（如CO、H2、Al等）还原。2．铁的氢氧化物的稳定性(1)Fe(OH)3受热易分解：Fe(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Fe2O3+3H2O(2)在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3。3．Fe(OH)3是很弱的碱，溶度积很小。Fe3＋极易水解，Fe3＋只能存在于酸性较强的溶液中。化学工艺流程题中，常将杂质Fe2＋氧化为Fe3＋，然后调节溶液的pH为弱酸性，生成Fe(OH)3沉淀，过滤除去含铁的杂质。【跟踪训练】1．下列关于氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁三种氧化物的说法不正确的是()A．铁元素的化合价不完全相同B．氧元素的化合价完全相同C．氧化亚铁俗称铁红，为红棕色固体D．铁在氧气中燃烧的产物为黑色固体答案C解析铁的三种氧化物中，氧元素的化合价都为－2价；铁元素的化合价不同，氧化铁中铁为＋3价，氧化亚铁中铁为＋2价，四氧化三铁中铁为＋2价和＋3价；氧化铁俗称铁红，是一种红棕色粉末；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，是一种黑色固体。2．实验过程中不可能产生Fe(OH)3的是()A．蒸发FeCl3溶液B．FeCl3溶液中滴入氨水C．将水蒸气通过灼热的铁D．FeCl2溶液中滴入NaOH溶液答案C解析蒸发FeCl3溶液，铁离子水解生成氢氧化铁，故A不符合题意；FeCl3溶液中滴入氨水生成氢氧化铁和氯化铵，故B不符合题意；将水蒸气通过灼热的铁生成四氧化三铁和氢气，故C符合题意；FeCl2溶液中滴入NaOH溶液生成氢氧化亚铁和氯化钠，氢氧化亚铁遇到氧气被氧化成氢氧化铁，故D不符合题意。3．下列有关铁及其化合物的说法正确的是()A．Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2＜Fe(OH)3B．铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3C．氢氧化铁与氢碘酸反应：Fe(OH)3＋3HI=FeI3＋3H2OD．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2答案A解析Fe(OH)2具有还原性，易被氧化生成稳定的Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2＜Fe(OH)3，故A正确；碘的氧化性较弱，铁与碘反应生成FeI2，故B错误；Fe3＋具有较强的氧化性，可与I－发生氧化还原反应，生成亚铁离子和碘，故C错误；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2，故D错误。03Fe2＋和Fe3＋的性质1．铁盐与亚铁盐的性质比较亚铁盐(Fe2＋)铁盐(Fe3＋)颜色浅绿色(溶液)黄色(溶液)氧化性与还原性既有氧化性，又有还原性，以还原性为主，如在酸性条件下能被H2O2、NOeq\o\al(－,3)氧化，反应的离子方程式分别为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O一般表现为氧化性，如能溶解铜，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋水解性水解呈酸性极易水解，只存在于酸性较强的溶液中2.有关Fe2＋、Fe3＋的水解问题Fe2＋、Fe3＋是典型的弱碱阳离子，它们的盐溶液显酸性，并与COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)、AlOeq\o\al(－,2)等在溶液中因相互促进水解而不能大量共存。如：2Fe3＋＋3COeq\o\al(2－,3)＋3H2O=2Fe(OH)3↓＋3CO2↑。应用：①配制亚铁盐溶液：加入少量铁屑，防止Fe2＋被氧化，加入少量相应的酸溶液，抑制Fe2＋水解。②配制铁盐溶液：加入少量相应的酸溶液，抑制Fe3＋水解。如：配制氯化铁溶液时，应将氯化铁粉末溶解在较浓的盐酸中再加水稀释；配制Fe2(SO4)3溶液时，将Fe2(SO4)3粉末溶解在H2SO4溶液中再加水稀释。【跟踪训练】1．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验现象叙述错误的是()A．②B．③C．③④ D．①②③④⑤答案C解析①铁离子与铁反应生成浅绿色的亚铁离子，正确；②铁离子与硫氰化钾溶液反应显红色，据此能够检验铁离子，正确；③硫酸铜与氯化铁溶液不反应，混合后溶液不会变成无色，错误；④氯化铁溶液与硝酸银反应生成白色的氯化银沉淀，但该性质不是铁离子的性质，错误；⑤铁离子与氢氧化钠溶液反应生成红褐色的氢氧化铁沉淀，据此可以检验是否存在铁离子，正确。2．某实验小组同学为了检验某FeCl3溶液中是否含有FeCl2，设计了如下实验方案，其中最合理的是()A．加入适量铜粉，观察溶液是否变蓝B．先滴加氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红C．滴加酸性KMnO4溶液，观察溶液是否褪色D．滴加K3[Fe(CN)6]溶液，观察是否生成蓝色沉淀答案D解析铜粉不与FeCl2反应，A错误；先滴加氯水，可将FeCl2氧化生成FeCl3，再滴加KSCN溶液，不能判断是否含有FeCl2，B错误；Fe2＋、Cl－都能被酸性KMnO4溶液氧化，溶液褪色不能判断是否含有FeCl2，C错误；若FeCl3溶液中含有FeCl2，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，反应生成蓝色沉淀，实验现象最明显，该方案最合理，D正确。3．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入铁粉与铜粉的混合物。(1)若金属无剩余，则溶液中一定存在的金属阳离子有________，可能存在的有________。(2)若剩余固体中有铁和铜，则溶液中一定存在的金属阳离子有______，一定不存在________。(3)若剩余固体中只有铜，则溶液中一定存在的金属阳离子有________，可能存在的有__________，一定不存在________。答案(1)Fe2＋、Cu2＋Fe3＋(2)Fe2＋Cu2＋、Fe3＋(3)Fe2＋Cu2＋Fe3＋04铁及其化合物的转化关系基于价类二维图理解铁及其化合物的转化关系1．横向变化体现了同价态不同的类别(氧化物、碱、盐)物质之间的转化。(1)碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐。(2)Fe2＋、Fe3＋与碱(OH－)反应生成对应的碱。(3)难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。2．纵向变化体现不同价态同类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。3．斜向变化体现不同价态、不同类别之间物质的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。【跟踪训练】1．如图为铁元素的价类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是()A．铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①B．FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化②生成红棕色粉末C．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③D．由图可预测：高铁酸盐(FeOeq\o\al(2－,4))具有强氧化性，可用于消毒，FeOeq\o\al(2－,4)与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可作净水剂答案D解析铁与高温水蒸气的反应生成四氧化三铁和氢气，不能实现上述转化①，故A错误；FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，部分被氧化，氧化生成Fe3O4，不能发生转化②，故B错误；加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁，氢氧化铁不溶于水，加水溶解不可实现转化③，故C错误；高铁酸盐中铁为＋6价，具有强氧化性，可用于消毒，与水发生氧化还原反应后生成铁离子，铁离子与水反应生成Fe(OH)3胶体。2．硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)，下列说法错误的是()A．FeSO4与NH4HCO3反应制备FeCO3，适宜在高温条件下进行B．碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂C．可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化D．常温下，FeSO4比(NH4)2Fe(SO4)2易溶于水答案A01铁、铁的氧化物和氢氧化物的易错点(1)铁遇冷的浓硫酸或浓硝酸，表面会形成一层致密的氧化膜而发生钝化，属于化学变化。铝遇冷的浓硝酸或浓硫酸也会发生钝化。钝化可阻止内部金属继续与浓酸发生反应，从而表现出较强的化学稳定性和耐腐蚀性。(2)Fe与Cl2反应生成FeCl3而不是FeCl2；Fe与S反应生成FeS而不是Fe2S3；Fe与盐酸反应生成FeCl2而不是FeCl3；Fe与I2反应生成FeI2而不是FeI3；铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯O2中燃烧的产物是Fe3O4。(3)在判断铁的化合物与酸反应的产物时，要注意铁在化合物中的价态，利用铁的价态及与其反应的化合物的氧化性或还原性判断发生反应的类型属于复分解反应还是氧化还原反应。(4)FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与足量HNO3反应时，均发生氧化还原反应，Fe2＋被HNO3氧化生成Fe3＋。(5)Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与足量HI反应时，均发生氧化还原反应，Fe3＋被I－还原生成Fe2＋。【跟踪训练】易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)铁在冷的稀硝酸中钝化。(×)(2)过量的铁与氯气反应生成FeCl2。(×)(3)Fe2O3与足量HI的反应属于氧化还原反应。(√)(4)在给定条件下能实现转化：Fe2O3(s)eq\o(→,\s\up9(Al),\s\do8(高温))Fe(s)eq\o(→,\s\up9(稀盐酸))FeCl3(aq)。(×)(5)Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2<Fe(OH)3。(√)(6)将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中可制备Fe(OH)3胶体。(×)(7)向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁。(×)(8)向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸，反应的离方程式是Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2O。(×)(9)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4，Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3。(×)02铁盐和亚铁盐的性质和检验易错点(1)检验Fe2＋时，不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN－)。(2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原KMnO4，有干扰)。(3)检验Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)，检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。(4)酸性条件下NOeq\o\al(－,3)会将Fe2＋氧化为Fe3＋，干扰检验。【跟踪训练】易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉，充分振荡后黄色逐渐消失，加一滴KSCN溶液后溶液颜色不变。(√)(2)向某溶液中，滴加氯水，再滴加KSCN溶液，溶液显红色，该溶液中一定含Fe2＋。(×)(3)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2。(×)(4)检验Fe(NO3)2晶体是否氧化变质的方法是将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红。(×)(5)将铜粉加入1.0mol·L－1Fe2(SO4)3溶液中，溶液变蓝、有黑色固体出现，金属铁比铜活泼。(×)(6)向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2：3Mg(OH)2＋2Fe3＋=2Fe(OH)3＋3Mg2＋。(√)(7)FeCl3与氢碘酸反应生成棕色物质的离子方程式为2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2。(√)(8)0.1mol·L－1FeCl3溶液中，K＋、NHeq\o\al(＋,4)、I－、SCN－能大量共存。(×)(9)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋。(√)(10)能通过化合反应制取FeCl2。(√)(11)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3↓。(×)01铁的氧化物组成的确定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m∶n，则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝eq\f(m,56)∶eq\f(n,16)＝a∶b，若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1组成的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，Fe3O4的物质的量为任意值)。【跟踪训练】1．有一块铁的“氧化物”样品，用140mL5.0mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025molCl2，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．Fe2O3B．Fe3O4C．Fe4O5D．Fe5O7答案D解析根据2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋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×2＝0.05mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。2．准确称取某种铁的氧化物2.88g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00g，计算该氧化物的化学式：__________。答案FeO解析4.00gCaCO3沉淀的物质的量为0.04mol，则CO、CO2的物质的量均为0.04mol，增加的氧元素为0.04mol，质量为0.04mol×16g·mol－1＝0.64g，铁的氧化物中氧元素的质量为0.64g，铁元素的质量为2.88g－0.64g＝2.24g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为eq\f(2.24g,56g·mol－1)∶0.04mol＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。02Fe(OH)2的制备(1)制备原理①制备原理：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓。②成功关键：溶液中不含O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭、隔绝空气的体系中。(2)常用方法有机覆盖层法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到FeSO4溶液液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应还原性气体保护法先在装置Ⅰ中生成FeSO4溶液，并利用生成的H2将装置内的空气排尽后，再把FeSO4溶液压入装置Ⅱ中与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀电解法用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)【跟踪训练】1．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。答案①②④解析①②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)2处在氢气的保护中；④中液面加苯阻止了空气进入；③由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。2．用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。实验步骤如下：Ⅰ.检查装置气密性后，关闭K2、K5、K6，打开K1、K3、K4，使装置A中产生的气体进入装置B中，排尽装置B中空气。Ⅱ.待装置B中空气排尽后，关闭K3，打开K2，将装置A中溶液压入装置B中并观察现象。Ⅲ.关闭K1、K2，打开K5、K6，使装置C中气体通入装置B中并观察现象。回答下列问题：(1)仪器a的名称是____________，B中长玻璃管的作用是_____________________。(2)装置A中金属离子的检验方法是___________________________________________________。(3)步骤Ⅲ装置B中的现象是______________________________________，其发生反应的化学方程式为_____________________________________________。答案(1)恒压滴液漏斗平衡气压，辅助排出装置B中的空气(2)取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中，滴加几滴KSCN溶液，无红色出现，再滴加H2O2，溶液变为红色，则证明存在Fe2＋(3)白色沉淀逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3解析氢氧化亚铁容易被氧气氧化，因此打开K1、K3、K4，关闭K2、K5、K6，装置A中产生H2，排出装置B中的空气，因此长导管作用之一是辅助排出装置B中的空气，作用之二是平衡压强，防止装置中压强过大，发生危险。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)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__________________________________________。答案(1)FeFe－2e－=Fe