高三化学一轮复习讲义 16　第一篇　第二部分　专题3　第12讲　铁及其重要化合物(基础课)

第12讲铁及其重要化合物(基础课)1．了解铁及其氧化物、氢氧化物和盐的制备、性质与应用。2．理解Fe2+、Fe3+的相互转化与检验。铁及其氧化物1．铁的位置、存在和物理性质2．铁单质的化学性质(写出有关化学方程式)铁的化学性质比较活泼，有较强的还原性。(1)与非金属单质的反应(写出有关化学方程式)Fe与S反应：____________________。(2)与高温水蒸气的反应(写出有关化学方程式)常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：____________________。(3)与酸反应与H＋反应Fe＋2H＋=Fe2+＋H2↑与稀硝酸反应酸过量Fe+4H++N酸少量3Fe+8H++2N与浓硫酸、浓硝酸反应常温下__________，加热时氧化成Fe3+，同时酸被还原生成SO2、NO2(4)与盐(Fe3+及金属活动性顺序表中铁之后的金属离子)反应Fe＋Cu2+=Fe2+＋Cu、Fe＋2Fe3+=3Fe2+。Fe遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，原理是铁表面迅速形成一层致密的氧化物薄膜，不能认为两者不反应，该反应加热就可持续进行。3．铁的氧化物(1)物理性质化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称—____________________颜色黑色__________黑色状态粉末粉末晶体溶解性难溶于水难溶于水难溶于水(2)化学性质(用离子方程式或化学方程式表示)①FeO不稳定，在空气中受热生成Fe3O4：____________________。②FeO、Fe2O3都是碱性氧化物，分别与盐酸反应的离子方程式为__________、__________。③FeO、Fe3O4具有还原性与氧化性酸(如稀硝酸等)生成Fe3+。④均具有氧化性，能被木炭、H2、CO、Al等还原为Fe，如2FeO＋C高温2Fe＋COFe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有13的铁显＋判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)Fe位于元素周期表中的第四周期ⅧB族。 ()(2)化合物中铁只有＋2、＋3两种价态。 ()(3)Fe是活泼金属，在常温下与任何酸均生成H2。 ()(4)Fe与H2O(g)加热的反应产物为Fe2O3。 ()(5)FeO与稀硝酸反应生成Fe(NO3)3。 ()(6)Fe3O4中有＋2、＋3价，二者个数比为1∶2。 ()——铁及其氧化物的性质及应用1．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)少量Cl2B．Fe(s)H2Og高温C．Fe(s)足量稀硝酸FeD．Fe(s)CuSO4aq2．(2023·淮安模拟)下列有关铁及其化合物的说法中正确的是()A．Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的黑色颜料B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2C．铁的氧化物都难溶于水，且不与水反应D．FeO不稳定，在空气中受热会迅速被氧化成Fe2O3——铁与稀硝酸反应的定量关系Fe与稀硝酸反应的产物确定及有关计算(1)铁与稀硝酸两者用量不同，反应生成的产物亦不同。①Fe＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O②Fe＋2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2①×2＋②可得③3Fe＋8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O④二者用量与生成物关系(2)此类计算涉及三个守恒：得失电子守恒、元素守恒、电荷守恒。3．向含agHNO3的稀溶液中，加入bg铁粉充分反应后全部溶解。已知有a4gHNO3被还原，则a∶b不可能是(A．2∶1B．3∶1C．4∶1D．9∶24．(2024·扬州检测)两组同学对铁及其化合物的性质进行探究。(1)一组同学用图1所示装置对铁与浓硫酸的反应进行实验。已知：2Fe＋6H2SO4(浓)△Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O①检查装置气密性后，将过量的铁屑和一定量的浓硫酸放入烧瓶，塞紧橡皮塞，开始计时。t1min时开始加热，在铁屑表面逐渐产生气泡，当有大量气泡产生时，控制反应温度基本不变。甲同学将收集到的气体体积与时间的关系粗略地表示为图2。在O～t1min，铁屑表面没有气泡生成，说明铁在浓硫酸中发生了________；t1～t2min，反应生成的气体是________(填化学式)。②t2min时，取少量反应液，先滴加少量新制饱和氯水，然后滴加KSCN溶液，呈现血红色。若再滴加过量新制氯水，却发现血红色褪去。同学们对血红色褪去的原因提出各自的假设。乙同学的假设是溶液中的＋3价铁被氧化为更高的价态。你的另一种假设是_______________________________________________；为了验证你的假设，请设计一种简便的实验方案为________。(2)另一组同学对铁和稀硝酸的反应进行探究。他们用amolFe和含有bmolHNO3的稀硝酸进行实验，若HNO3只被还原成NO，且反应结束后溶液中含有Fe3+和Fe2+，则ab的取值范围是________；若反应结束后的溶液中n(Fe3+)∶n(Fe2+)＝2∶1，则ab为——铁的氧化物组成分析5．一定质量FeO、Fe3O4的混合物，在足量H2气流中加热充分反应，冷却后称得剩余固体全为铁单质，且比原固体混合物减轻了1.6g；将等质量的原混合物与稀硫酸反应，欲使之完全溶解，需0.5mol·L-1的稀硫酸的体积至少为()A．0.1LB．0.2LC．0.4LD．0.5L铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态__________固体__________固体溶解性难溶于水难溶于水与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋=_________Fe(OH)3＋3H＋=Fe3+＋3H2O受热分解—2Fe(OH)3△制法可溶性亚铁盐与碱反应：Fe2+＋2OH－=Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱反应：Fe3+＋3OH－=__________二者的关系空气中，Fe(OH)2白色沉淀迅速变成__________色，最后变成__________色，化学方程式为__________——铁的氢氧化物的性质1．用废铁屑[主要成分为Fe和铁锈(Fe2O3)，还含有C等难溶于酸的杂质]为原料制备Fe2O3的一种实验流程如下：下列与流程相关的装置或操作正确且能达到实验目的的是()A．可在装置甲中进行“酸浸”操作B．按图乙所示操作配制“酸浸”所需的3mol·L-1H2SO4溶液C．用装置丙过滤“酸浸”后所得悬浊液D．用装置丁灼烧Fe(OH)3固体制Fe2O32．下列反应的离子方程式不正确的是()A．Fe(OH)3溶于稀硝酸：Fe(OH)3＋3H＋=Fe3+＋3H2OB．Fe(OH)2溶于稀硝酸：Fe(OH)2＋2H＋=Fe2+＋2H2OC．Fe(OH)3溶于氢碘酸：2Fe(OH)3＋2I－＋6H＋=2Fe2+＋I2＋6H2OD．FeCl3溶液加足量氨水：F——Fe(OH)2的实验室制备Fe(OH)2的制备Fe(OH)2在空气中很容易被O2氧化为FeOH3，制备Fe(OH)2并使其较长时间保持不变的关键是要避免O图1图2图3(1)有机覆盖层保护法(图1)将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与FeOH(2)还原性气体保护法(图2)用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀。(3)电解法(图3)用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)。3．某小组根据Fe(OH)2白色沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后变为红褐色的现象，探究产生灰绿色沉淀的原因。Ⅰ．甲同学猜测灰绿色沉淀是Fe(OH)2和FeOH编号实验操作实验现象实验1上述两种溶液中均先加几滴维生素C溶液液面上方出现白色沉淀，静置一段时间后变为灰绿色，长时间后变为红褐色实验2①中出现蓝色沉淀，②中溶液未变红色(1)实验中产生红褐色沉淀的化学方程式为____________________________________________________________________________________________________。(2)实验1中加入维生素C溶液是利用该物质的________性。(3)实验2中加入的试剂a为________溶液，试剂b为________溶液。实验2的现象说明甲同学的猜测________(填“正确”或“不正确”)。Ⅱ．乙同学查阅资料得知，Fe(OH)2沉淀具有较强的吸附性，猜测灰绿色可能是Fe(OH)2吸附Fe2+引起的，设计并完成了实验3～实验5。编号实验操作实验现象实验3上述两种溶液中均先加几滴维生素C溶液液面上方产生白色沉淀(带有较多灰绿色)；沉淀下沉后，部分灰绿色沉淀变为白色实验4上述两种溶液中均先加几滴维生素C溶液液面上方产生白色沉淀(无灰绿色)；沉淀下沉后，仍为白色实验5取实验4中白色沉淀，洗净后放在潮湿的空气中(4)依据乙同学的猜测，实验4中沉淀无灰绿色的原因为_______________________________________________________________________________________。(5)该小组同学依据实验5的实验现象，间接证明了乙同学猜测的正确性，则实验5的实验现象可能为___________________________________________________________________________________________________________________。Ⅲ．该小组同学发现当溶液中存在Fe3+或溶解较多O2时，白色沉淀更容易变成灰绿色。经过再次查阅资料得知当沉淀形成时，若得到的沉淀单一，则沉淀结构均匀，也紧密；若有固体杂质存在时，得到的沉淀便不够紧密，与溶液的接触面积会更大。因此，当沉淀中混有Fe(OH)3时，沉淀不够紧密，与溶液接触面积更大，更容易吸附Fe2+。(6)根据上述实验该小组同学得出结论：制备FeOH2时能较长时间观察到白色沉淀的适宜的条件和操作为________________________________，并除去溶液中的Fe3+和溶解的O铁盐、亚铁盐与高铁酸盐1．亚铁盐的主要性质(1)亚铁盐的氧化性和还原性含有Fe2+的溶液呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性，以还原性为主。①氧化性：Fe2+与Zn反应：__________(写离子方程式，下同)。②还原性[遇Br2、Cl2、O2、H2O2、ClO－、NO3-(H＋)a．向FeSO4溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入氯水(或通入Cl2)，溶液变血红色。反应原理为__________。b．向FeSO4溶液中滴入双氧水，溶液变黄，反应为__________。c．向FeSO4溶液中滴加少量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去。反应原理为__________。(2)亚铁盐的水解与保存①水解：__________。②亚铁盐溶液保存：保存时应加入__________粉防止Fe2+被氧化，加入相应__________防止水解。2．铁盐的主要性质(1)铁盐的氧化性含Fe3+的溶液呈__________色，Fe3+具有较强的氧化性。①向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入过量活泼金属(如Fe)，溶液血红色褪去。反应原理为__________(写离子方程式，下同)。②向FeCl3溶液中加入淀粉-KI溶液，溶液变成蓝色。反应原理为__________。③向FeCl3溶液中通入H2S气体，出现黄色浑浊。反应原理为2Fe3+＋H2S=2Fe2+＋S↓＋2H＋。④用氯化铁溶液蚀刻印刷电路板发生的反应为__________。(2)铁盐的水解与溶液配制和保存①水解离子方程式：__________。溶液中Fe3+分别与HCO3-、[Al(OH)4]－、CO②实验室配制氯化铁溶液时，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度，抑制Fe3+水解。③保存：铁盐溶液保存时，加__________防止水解。3．Fe2+、Fe3+的检验(1)Fe2+的检验方法1样品溶液滴加KSCN溶液无现象滴加氯水方法2样品溶液加入NaOH溶液产生白色絮状沉淀，迅速变成__________色，最终变为方法3样品溶液加入K3FeCN(2)Fe3+的检验方法1样品溶液滴加KSCN溶液方法2样品溶液加入NaOH溶液4．高铁酸盐(K2FeO4、Na2FeO4)FeO42-中Fe为＋6价，具有强氧化性，在碱性条件下能稳定存在，在酸性或中性溶液中快速产生O2，4FeO42-＋10H2O=4Fe(OH)3(胶体)＋3O下列有关Fe3+、Fe2+的性质及应用的说法不正确的是________(填序号)。①Fe2(SO4)3易溶于水，所以可用作净水剂②向Fe2(SO4)3溶液中加入过量铁粉，可制得硫酸亚铁溶液③室温下，向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液，再滴加几滴淀粉溶液，溶液变蓝色，则说明Fe3+的氧化性比I2的强④Fe2+与H2O2在酸性溶液中的离子反应：2Fe2+＋H2O2＋2H＋=2Fe3+＋2H2O⑤硫酸亚铁片和维生素C同时服用，能增强治疗缺铁性贫血的效果，原因是维生素C具有还原性，可防止Fe2+被氧化而失效⑥将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，溶液变红，说明Fe(NO3)2已氧化变质⑦除去CaCl2溶液中的Fe2+，可先向溶液中加入H2O2溶液，再加入过量CaCO3，调节pH⑧配制FeCl3溶液时，为了防止FeCl3水解，可将FeCl3先溶于稀硝酸中——Fe2+与Fe3+的性质与转化1．无水FeCl3常用作芳烃氯代反应的催化剂。以废铁屑(主要成分为Fe，还有少量Fe2O3、C和SiO2)制取无水FeCl3的流程如下，下列说法正确的是()A．“过滤”所得滤液中大量存在的离子有Fe3+、Fe2+、H＋、Cl－B．“氧化”时可使用新制氯水作氧化剂C．将“氧化”后的溶液蒸干可获得FeCl3·6H2OD．“脱水”时加入SOCl2能抑制FeCl3的水解，原因是SOCl2与水反应生成H2SO4和HCl2．实验小组用过量FeCl3溶液处理覆铜板得到浸出液，并对其中的物质进行回收，流程如下。下列有关说法正确的是()A．浸出液呈中性B．滤渣只有铜粉C．用KSCN溶液检验是否“氧化”完全D．溶液a回收后可用于处理覆铜板——Fe2+、Fe3+的检验3．下列各组物质反应后，滴入KSCN溶液，溶液显血红色的是()①Fe＋HCl(稀)；②FeCl2溶液＋Cl2；③Fe＋CuSO4溶液；④Fe3O4＋H2SO4(稀)A．②④ B．①②C．③④ D．①④4．以废铁屑(含Fe2O3及少量Fe和SiO2)为原料制备FeCO3和K3已知：①25℃时，Ksp(FeCO3)＝3.0×10-11，Ksp[Fe(OH)2]＝5.0×10-17，Ksp[Fe(OH)3]＝2.0×10-39；②K3FeC2O43(1)室温下，若滤液Ⅰ中c(Fe3+)为2.0mol·L-1，要保证无沉淀产生，则应调节滤液Ⅰ的pH小于________。(2)向滤液Ⅰ中加入过量铁粉，使Fe3+完全转化为Fe2+。检验Fe3+是否完全还原的实验操作是_____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)将滤液Ⅱ与饱和NH4HCO3溶液混合即可制得FeCO3。①滤液Ⅱ和饱和NH4HCO3溶液发生反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________。②混合过程中放出的气体为______(填化学式)。(4)甲同学认为流程中用稀H2O2溶液代替空气与滤液Ⅰ反应效果更好，乙同学不同意甲的观点，其理由是___________________________________________________________________________________________________________________。(5)写出加入饱和K2C2O4溶液时发生反应的离子方程式：_______________________________________________________________________________________。(6)经“一系列操作”获得翠绿色晶体后，用乙醇洗涤晶体的目的是_______________________________________________________________________________。检验Fe2+和Fe3+时的注意事项(1)检验Fe2+时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)。(2)Fe2+、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2+(Cl－能还原KMnO4，产生干扰)。(3)检验Fe2+、Fe3+的其他方法检验Fe3+也可用苯酚(C6H5OH)；检验Fe2+最好用K3[Fe(CN)6]溶液。1．(2023·全国乙卷，T11)一些化学试剂久置后易发生化学变化。下列化学方程式可正确解释相应变化的是()A硫酸亚铁溶液出现棕黄色沉淀6FeSO4＋O2＋2H2O=2Fe2(SO4)3＋2Fe(OH)2↓B硫化钠溶液出现浑浊颜色变深Na2S＋2O2=Na2SO4C溴水颜色逐渐褪去4Br2＋4H2O=HBrO4＋7HBrD胆矾表面出现白色粉末CuSO4·5H2O=CuSO4＋5H2O2．(2022·广东卷，T11)为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。一段时间后，取溶液分别实