高考化学总复习第三单元第3讲铁及其重要化合物教案新人教版.docx

第3讲铁及其重要化合物一、铁1.铁的存在:在地壳中铁的含量位于第位,在自然界中主要以态存在。2.铁的性质(1)物理性质纯铁具有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。(2)化学性质:铁是较活泼的金属,发生化学反应时一般生成+2价、+3价两种价态的化合物。.与非金属反应化学方程式与S反应Fe+SFeS与I2反应与O2反应与Cl2反应结论的氧化性比的强.与水反应Fe与水蒸气反应的化学方程式为。.与酸反应a.与非氧化性酸反应产生氢气Fe与稀H2SO4反应的化学方程式为。b.与氧化性酸反应不生成氢气过量Fe与稀HNO3反应的化学方程式为。少量铁与稀HNO3反应的化学方程式为。铁遇冷的浓HNO3、浓H2SO4时表面会生成一层致密的氧化物薄膜,化学上称之为,属于变化。.与盐反应Fe与CuSO4、FeCl3溶液反应的化学方程式分别为。1.铁元素有+2价、+3价等价态,反应环境不同,反应产物也可能不同,铁与非氧化性酸反应生成Fe2+。少量Fe与氧化性酸反应生成Fe3+,过量Fe与氧化性酸反应生成Fe2+。2.许多题目将反应Fe+2Fe3+3Fe2+设置为隐藏反应,如Fe与Fe2O3的混合物溶于盐酸时,需要注意生成的Fe3+还能氧化单质铁。二、铁的重要化合物1.氧化物氧化物氧化亚铁氧化铁四氧化三铁俗称铁红磁性氧化铁化学式FeOFe2O3Fe3O4颜色状态粉末粉末晶体(有磁性)铁的化合价稳定性不稳定稳定稳定与H+反应(非氧化性酸)FeO+2H+Fe2+H2OFe2O3+6H+2Fe3+3H2OFe3O4中2个Fe为+3价,1个Fe为+2价,可表示为FeOFe2O3,平均价态为+83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.氢氧化物化学式Fe(OH)2 Fe(OH)3色态色固体色固体与非氧化性酸反应Fe(OH)2+2H+Fe2+2H2O与氧化性酸(如稀HNO3)3Fe(OH)2+10H+NO3-3Fe3+NO+8H2O稳定性易氧化为Fe(OH)3,空气中加热得不到FeO较稳定:2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O(续表)化学式Fe(OH)2 Fe(OH)3制法在隔绝O2的情况下,可溶性亚铁盐与碱液反应:Fe2+2OH-Fe(OH)2可溶性铁盐与碱液反应:Fe3+3OH-Fe(OH)3二者的关系在空气中,Fe(OH)2迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是沉淀迅速变成色,最后变成色,反应的化学方程式为3.Fe2+ 和Fe3+ 的转化Fe2+(浅绿色)Fe3+(棕黄色)三、合金1.定义:合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有特性的物质。2.性能合金具有许多优良的物理、化学和机械性能,在许多方面不同于它的各成分金属。(1)多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点。(2)合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度。3.我国最早使用的合金是青铜,铜合金的种类很多,除青铜外,常见的还有黄铜和白铜。4.铁的合金有和钢,其中钢是用量最大、用途最广泛的合金。根据化学成分,把钢分为两大类:碳素钢和合金钢。其中碳素钢可分为低碳钢(含碳量低于0.3%)、中碳钢(含碳量为0.3%0.6%)、高碳钢(含碳量高于0.6%),含碳量越低,钢的越好;含碳量越高,钢的越大。合金钢可用于制不锈钢及各种特种钢。四化合银白Fe+I2FeI23Fe+2O2Fe3O42Fe+3Cl22FeCl3 O2、Cl2S、I23Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2Fe+H2SO4FeSO4+H23Fe+8HNO3(稀)3Fe(NO3)2+2NO+4H2OFe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO+2H2O钝化化学Fe+CuSO4FeSO4+Cu、Fe+2FeCl33FeCl2黑色红棕色黑色+2价+3价+2价、+3价Fe3O4+8H+Fe2+2Fe3+4H2O白红褐Fe(OH)3+3H+Fe3+3H2O白色絮状灰绿红褐4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3金属低大生铁韧性硬度1.特殊的颜色(1)固体:Fe3O4、FeO黑色,Fe2O3红棕色,Fe(OH)3红褐色。(2)溶液:Fe2+浅绿色,Fe3+棕黄色。2.特殊现象(1)Fe(OH)2Fe(OH)3,白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色。(2)KSCN溶液遇Fe3+变红色。(3)Fe2+与Fe(CN)63-反应生成铁氰化亚铁Fe3Fe(CN)62蓝色沉淀。3.重要反应的离子方程式(1)2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-(2)2Fe3+Fe3Fe2+(3)2I-+2Fe3+I2+2Fe2+(4)Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+(5)2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O见自学听讲P46铁的单质、氧化物及氢氧化物的性质1.氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应吗?答案不是,Fe3+还会把 I-氧化成I2。2.纯铁具有很强的抗腐蚀能力,为什么日常生活中的铁制品容易生锈?答案主要是因为铁不纯,往往含有碳等杂质,当这些铁制品在潮湿的空气中或接触到电解质溶液(如食盐水)时会发生电化学腐蚀。3.FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取?答案都可以;2Fe+3Cl22FeCl3、2FeCl3+Fe3FeCl2、4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。4.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价铁?写出有关反应的化学方程式或离子方程式。(2)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成+3价铁?写出有关反应的化学方程式。答案(1)FeFe+2:铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S、I2)、非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)、不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应,都可实现这种转化。如Fe+SFeS,2H+FeFe2+H2,Cu2+FeFe2+Cu等。(2)FeFe+3:铁与强氧化剂(如Cl2、HNO3)在一定条件下反应都会实现这种转化。如2Fe+3Cl22FeCl3,Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO+2H2O等。制备Fe(OH)2常用的三种方法方法一:有机覆盖层法将吸有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Fe(OH)2接触发生反应,如图甲所示。方法二:还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐溶液与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀。如图乙所示。方法三:电解法用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆盖一层苯或煤油,如图丙所示。1.下列物质能通过化合反应直接制得的是()。FeCl2FeCl3Fe(OH)3Fe(OH)2Cu2SA.B.C.D.全部解析根据反应Fe+2FeCl33FeCl2、2Fe+3Cl22FeCl3、4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3、2Cu+SCu2S可知,A项正确。答案A2.下列各图中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是()。A.B.C.D.解析因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为Fe(OH)3红褐色沉淀,即发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,所以要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要先排尽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)2处在氢气的保护中;的原理为铁作阳极产生Fe2+,与电解水产生的OH-结合生成Fe(OH)2,且液面用汽油保护,能防止空气进入;由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化,因此不能较长时间看到白色沉淀。答案B3.(2018年安徽阜阳三中模拟)在火星上工作的美国“勇气号”“机遇号”探测车的一个重要任务是收集有关Fe2O3及其硫酸盐的信息,用以证明火星上存在或曾经存在过水。下列叙述正确的是()。A.Fe2O3与Fe3O4互为同素异形体B.制备Al用电解法,制备Fe、Cu可用还原法C.将SO2通入BaCl2溶液中至饱和,有沉淀产生D.检验从火星上带回来的红色物质是否为Fe2O3的操作步骤:样品粉碎加水溶解过滤向滤液中滴加KSCN溶液解析同素异形体是指同种元素组成的不同单质,Fe2O3 与Fe3O4是铁的不同氧化物,不是单质,二者不互为同素异形体,A项错误;由金属活动性可知金属的冶炼方法,电解氧化铝冶炼Al,用还原剂还原Fe、Cu的化合物冶炼金属Fe、Cu,B项正确;盐酸的酸性大于亚硫酸,将SO2通入BaCl2溶液中至饱和,不反应,C项错误;粉碎后加水,氧化铁不能溶解,无法证明红色物质是否为Fe2O3,故操作错误,应溶于盐酸再加KSCN溶液检验,D项错误。答案BFe2+与Fe3+的性质及检验下列有关Fe3+、Fe2+的性质及检验的叙述错误的是()。向NaClO溶液中滴入少量FeSO4溶液,反应的离子方程式为2Fe2+ClO-+2H+Cl-+2Fe3+H2O向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液,再滴加H2O2溶液,溶液变成血红色,说明Fe2+既有氧化性又有还原性将过量铁粉加入稀硝酸中,充分反应后滴加KSCN溶液,溶液呈血红色,则稀硝酸将Fe氧化为Fe3+向某溶液中滴加氯水后再加入KSCN溶液,溶液呈血红色,说明溶液中一定含有Fe2+在溶液中滴加KSCN溶液,溶液呈血红色,证明原溶液中有Fe3+,无Fe2+A.B.C.D.解析NaClO溶液呈碱性,滴入少量硫酸亚铁时,亚铁离子被ClO-氧化,但离子方程式中不能写H+而应写水,生成Fe(OH)3,错误;向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液再滴加H2O2溶液,H2O2溶液将Fe2+氧化为Fe3+,溶液变为血红色,体现Fe2+的还原性,错误;将过量铁粉加入稀硝酸中,生成Fe(NO3)2、NO和水,无Fe3+,因此加入KSCN后溶液不会变红,错误;若溶液中有Fe3+也会出现红色,要证明溶液中含有Fe2+应先加入KSCN溶液,无明显现象,再滴入氯水,溶液呈红色,错误;加入KSCN溶液,溶液呈红色,说明一定含有Fe3+,但无法确定是否有Fe2+,错误。答案BFe2+、Fe3+的检验方法1.Fe2+的检验方法一:取少量待测液,滴加KSCN溶液,无明显现象,再滴加氯水,若溶液变成红色,则说明有Fe2+存在(鉴别时不能先滴加氯水)。有关反应:2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-,Fe3+3SCN-Fe(SCN)3(红色)。方法二:取少量待测液,加入NaOH溶液,产生白色絮状沉淀,且白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最终变为红褐色,证明有Fe2+存在。有关反应:Fe2+2OH-Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。方法三:取少量待测液,滴加K3Fe(CN)6(铁氰化钾)溶液,若生成蓝色沉淀,则说明原溶液中含有Fe2+。这是检验Fe2+最好、最灵敏的方法。有关反应:3Fe2+2Fe(CN)63Fe3Fe(CN)62。2.Fe3+的检验方法一:取少量待测液,滴加KSCN溶液,溶液变红色,证明有Fe3+存在。方法二:取少量待测液,加入NaOH溶液,产生红褐色沉淀,证明有Fe3+存在。1.下列有关Fe3+、Fe2+的性质及应用的说法正确的是(填序号)。配制氯化铁溶液时,将氯化铁固体溶解在较浓的盐酸中再加水稀释将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中制备Fe(OH)3胶体Fe2(SO4)3易溶于水,所以可用作净水剂向Fe2(SO4)3溶液中加入过量铁粉:Fe3+Fe2Fe2+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的强解析为了抑制Fe3+水解,可将FeCl3固体溶解在浓盐酸中,再加水稀释,正确;NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中,生成难溶于水的Fe(OH)3沉淀,应将饱和FeCl3溶液滴加到沸水中制备Fe(OH)3胶体,错误;Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体,可用于净水,与Fe2(SO4)3是否易溶于水无对应关系,错误;离子方程式前后电荷不守恒,错误;Fe3+将I-氧化成I2,淀粉遇I2变蓝色,该过程说明Fe3+的氧化性强于I2,正确。答案2.(2016年全国卷,28)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题:(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 molL-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是。(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴 KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是。(4)丙组同学取10 mL 0.1 molL-1KI溶液,加入6 mL 0.1 molL-1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验:第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色;第二支试管中加入1滴K3Fe(CN)6溶液,生成蓝色沉淀;第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。实验检验的离子是(填离子符号);实验和说明:在I-过量的情况下,溶液中仍含有(填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为。(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为;一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是,生成沉淀的原因是(用平衡移动原理解释)。解析(1)FeCl2容易被空气中的O2氧化为FeCl3,由Fe+2FeCl33FeCl2可知,配制亚铁盐溶液时加入少量铁屑能防止Fe2+被氧化。(2)氯气有强氧化性,能将FeCl2氧化为FeCl3,即2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-。(3)煤油不溶于水且密度比水小,浮在FeCl2溶液上面的煤油能隔绝空气,排除氧气对实验的影响。(4)Fe2+与黄色的铁氰化钾溶液反应生成蓝色的铁氰化亚铁沉淀,即3Fe2+2Fe(CN)63-Fe3Fe(CN)62,则实验检验的离子是Fe2+;由实验推断,KI与FeCl3溶液发生氧化还原反应,生成物中含有I2,实验说明在I-过量的情况下,溶液中仍含有Fe3+;由上述现象推断,Fe3+没有完全被还原为Fe2+,即KI与FeCl3的氧化还原反应是可逆反应。(5)H2O2是强氧化剂,能将Fe2+氧化成Fe3+,则有2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O;一段时间后,Fe3+能将H2O2氧化成O2,离子方程式为2Fe3+H2O22Fe2+O2+2H+,上述两步反应的总化学方程式为2H2O2O2+2H2O,Fe3+是该反应的催化剂,因而有气泡出现,且溶液变为棕黄色;由于上述反应放热,温度升高,H2O2反应生成水,起到了稀释作用,增大了溶液的pH,这些因素都能使水解平衡Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+正向移动,因此能生成红褐色沉淀。答案(1)防止Fe2+被氧化(2)2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)Fe2+;Fe3+;可逆反应(5)2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O;Fe3+催化H2O2分解产生O2;H2O2分解反应放热,促进Fe3+的水解平衡正向移动“铁三角”的转化及应用1.Fe与I2反应时生成的是FeI2还是FeI3?Fe与Br2反应时生成的是FeBr3还是FeBr2?答案FeI2,原因是Fe3+的氧化性强于I2;FeBr3,原因是Br2的氧化性强于Fe3+。2.写出下列转化的主要离子方程式:(1)Fe2+ClO-Fe3+:。(2)Fe3+S2-(少量)Fe2+:;FeCl3溶液与过量Na2S溶液的反应:。(3)在FeCl3溶液中加入过量锌发生反应的离子方程式为(分步书写)。(4)Fe2O3加入足量的氢碘酸中,发生反应的离子方程式为(用两个表示)。Fe(OH)3加入足量的氢碘酸中,发生反应的离子方程式为(用一个表示)。答案(1)2Fe2+ClO-+2H+2Fe3+Cl-+H2O(2)2Fe3+S2-(少量)2Fe2+S;2Fe3+3S2-(过量)2FeS+S(3)2Fe3+Zn2Fe2+Zn2+、Fe2+ZnFe+Zn2+(4)Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O、2Fe3+2I-I2+2Fe2+;2Fe(OH)3+6H+2I-2Fe2+I2+6H2O重要的转化关系“铁三角”1.下列试剂中,不能使Fe2+转化为Fe3+的是()。氯气NaCl溶液KMnO4溶液稀硝酸盐酸NaNO3溶液A.B.C.D.解析要实现Fe2+转化为Fe3+,必须加入强氧化性物质,NaCl、HCl均没有强氧化性,NO3-在酸性条件下才表现强氧化性。答案D2.在FeCl3、CuCl2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()。A.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,一定不含Cu2+B.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,可能含Cu2+和Fe3+C.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe3+和Fe2+,一定不含Cu2+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Fe2+,一定不含Cu2+和Fe3+解析因氧化性Fe3+Cu2+Fe2+,加入铁粉后有固体剩余,Fe3+一定不存在;若剩余固体全部是Cu,溶液中还可能有Cu2+,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+。答案D3.(2018年江西奉新一中月考)将18 g铁、铜混合物加入100 mL 5 molL-1 FeCl3溶液中,剩余固体3.2 g。下列叙述正确的是()。A.剩余固体是铁、铜混合物B.原固体混合物中铜的质量为9.6 gC.反应后溶液中n(Fe3+)=0.10 molD.反应后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.5 mol解析n(FeCl3)=5 molL-10.1 L=0.5 mol;根据反应Fe+2FeCl33FeCl2可知,0.5 mol FeCl3最多溶解0.25 mol Fe,则最多溶解的Fe的质量为0.25 mol56 gmol-1=14 g;根据反应Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl2可知,0.5 mol FeCl3最多溶解0.25 mol Cu,则最多溶解Cu的质量为0.25 mol64 gmol-1=16 g;则溶解混合物的质量为18 g-3.2 g=14.8 g,介于14 g和16 g之间,溶解的固体由Fe、Cu混合而成。Fe的还原性强于Cu,Fe先与FeCl3反应,溶解的固体由Fe、Cu混合而成,则剩余的3.2 g固体全为Cu,A项错误;设溶解的14.8 g混合物中Fe、Cu的物质的量分别为x、y,则56 gmol-1 x+64 gmol-1 y=14.8 g,2x+2y=0.5 mol,解得x=0.15 mol,y=0.1 mol,原固体混合物中Cu的质量为0.1 mol64 gmol-1+3.2 g=9.6 g,B项正确;反应后有固体剩余,FeCl3完全反应,反应后溶液中n(Fe3+)=0,C项错误;根据B项计算结果及Fe元素守恒可知,反应后溶液中n(Fe2+)=0.15 mol+0.5 mol=0.65 mol,根据Cu元素守恒可知,溶液中n(Cu2+)=0.1 mol,反应后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.65 mol+0.1 mol=0.75 mol,D项错误。答案B1.判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)(2018年江苏,6)向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液显红色。()(2)(2018年江苏,6)Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2。()(3)(2018年江苏,9)Fe2O3(s)Fe(s)FeCl3(aq),物质间转化均能一步实现。()(4)(2017年江苏,7)FeFeCl2Fe(OH)2中的反应均能实现。()(5)(2017年全国卷,13)向2 mL 0.1 molL-1的FeCl3溶液中加足量铁粉,振荡,加1滴KSCN溶液,若黄色逐渐消失,加KSCN溶液颜色不变,则证明还原性:FeFe2+。()(6)(2017年浙江,13)酸性氯化亚铁溶液中加入双氧水的离子方程式为2Fe2+H2O22Fe3+O2+2H+。()(7)(2017年江苏,9)在c(Fe2+ )=1 molL-1的溶液中能大量存在 K+、NH4+、MnO4-、SO42-。()(8)(2016年四川理综,2)常温下,将铁片浸入足量浓硫酸中,铁片不溶解,说明常温下,铁与浓硫酸一定没有发生化学反应。()(9)(2015年福建理综,8)配制FeCl3溶液,将FeCl3固体溶解于适量蒸馏水。()(10)(2015年广东理综,10)3 mol单质Fe完全转变为Fe3O4,失去8NA个电子。()(11)(2015年江苏,8)如下所示的物质间转化均能一步实现:Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3。()(12)(2015年山东理综,11)向某溶液中滴加氯水后再加入KSCN溶液,溶液呈红色,则溶液中一定含有Fe2+。()(13)(2014年北京理综,7)铁表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化。()(14)(2014年四川理综,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。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)2.(2014年山东理综,9)等质量的下列物质与足量稀硝酸反应,放出NO物质的量最多的是()。A.FeOB.Fe2O3C.FeSO4D.Fe3O4解析Fe2O3与硝酸反应不产生NO,等质量的FeO、FeSO4、Fe3O4中+2价铁的物质的量最大的是FeO,其与足量稀硝酸反应,失电子数最多,产生NO的物质的量最多。答案A3.(2018年全国卷,28)K3Fe(C2O4)33H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图。回答下列问题:(1)晒制蓝图时,用K3Fe(C2O4)33H2O作感光剂,以K3Fe(CN)6溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为2K3Fe(C2O4)32FeC2O4+3K2C2O4+2CO2;显色反应的化学方程式为。(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按下图所示装置进行实验。 通入氮气的目的是。实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变为红色,由此判断热分解产物中一定含有、。为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是。样品完全分解后,装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3,检验Fe2O3存在的方法是。(3)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。称量m g样品于锥形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用c molL-1 KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是。向上述溶液中加入适量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO4酸化,用c molL-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为。解析(3)加入锌粉后Fe3+被还原为Fe2+,再用KMnO4溶液滴定,将Fe2+氧化为Fe3+,MnO4-转化为Mn2+,可得关系式5Fe2+MnO4-,已知n(MnO4-)=(cV10-3) mol,则m(Fe2+)=(5cV10-356) g,该晶体中铁的质量分数w(Fe)=(5cV10-356) gmg100%=5cV56m1000100%。答案(1)3FeC2O4+2K3Fe(CN)6Fe3Fe(CN)62+3K2C2O4(2)隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置CO2;CO先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入12滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3(3)粉红色出现5cV56m1000100%4.(2015年天津理综,10节选)FeCl3具有净水作用,但腐蚀设备,而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂,处理污水比FeCl3高效,且腐蚀性小。请回答下列问题:(1)FeCl3净水的原理是。FeCl3溶液腐蚀钢铁设备,除H+作用外,另一主要原因是(用离子方程式表示)。(2)为节约成本,工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3。若酸性FeCl2废液中c(Fe2+)=2.010-2 molL-1,c(Fe3+)=1.010-3 molL-1,c(Cl-)=5.310-2 molL-1,则该溶液的pH约为。完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式:ClO3-+Fe2+Cl-+Fe3+解析(1)Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮颗粒,可起到净水的作用;Fe3+会与Fe反应生成Fe2+而腐蚀钢铁设备,离子方程式是2Fe3+Fe3Fe2+。(2)根据电荷守恒可知,c(Fe3+)3+c(Fe2+)2+c(H+)=c(Cl-),溶液中c(H+)=c(Cl-)-c(Fe2+)2-c(Fe3+)3=5.310-2 molL-1-2.010-2 molL-12-1.010-3 molL-13=1.010-2 molL-1,所以pH=2。根据化合价升降法配平ClO3-、Fe2+、Cl-、Fe3+的化学计量数分别为1、6、1、6,再利用电荷守恒及元素守恒得出反应物中有6H+,产物中有3H2O。答案(1)Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮杂质;2Fe3+Fe3Fe2+(2)21;6;6;H+;1;6;3;H2O5.(2014年福建理综,24节选)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:(1)步骤若温度过高,将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为。(2)步骤中发生反应:4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O2Fe2O3nH2O+8HNO3,反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2,该反应的化学方程式为。(3)上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是(任写一项)。解析(1)硝酸分解生成NO2、H2O和O2。(2)根据图示可知,Fe和HNO3反应生成Fe(NO3)2和NH4NO3,结合电子守恒可写出化学方程式。(3)因为HNO3的还原产物主要是NH4NO3,1 mol HNO3作氧化剂转移8 mol电子,故产生的氮氧化物较少,节约原料,减少污染。答案(1)4HNO34NO2+O2+2H2O(2)4Fe+10HNO34Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O(3)氮氧化物排放少(或污染少)见高效训练P231.铁是一种应用广泛的金属。下列有关铁的说法正确的是()。A.铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气B.常温下,铁在浓硫酸中钝化C.铁在氧气中燃烧,生成物为Fe2O3D.纯铁(块状)是黑色金属解析A项,铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,错误;C项,铁在氧气中燃烧的生成物为Fe3O4,错误;D项,纯铁(块状)是银白色金属,错误。答案B 2.某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列实验。从分类角度分析下列说法正确的是()。A.实验反应制得的物质均为纯净物B.实验均未发生氧化还原反应C.实验均为放热过程D.实验所涉及的物质均为电解质或非电解质解析实验得到的是氢氧化铁胶体,是混合体系,A项错误;实验中FeCl3的溶解是物理变化,实验中FeCl3的水解属于复分解反应,两者均未发生氧化还原反应,B项正确;实验中盐的水解是吸热过程,C项错误;实验中铁和氯气是单质,既不是电解质也不是非电解质,D项错误。答案B3.(2018年辽宁部分重点高中联考)关于反应过程中的先后顺序,下列叙述正确的是()。A.向浓度均为0.1 molL-1的FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁粉,铁粉先与溶质CuCl2反应B.向过量Ba(OH)2溶液中滴加少量KAl(SO4)2溶液,开始没有白色沉淀生成C.向浓度均为0.1 molL-1 的Na2CO3和NaOH的混合溶液中通入CO2气体,NaOH先发生反应D.向0.1 molL-1 FeCl3溶液中加入质量、颗粒大小均相同的铁和铜,铜单质先参加反应解析Fe3+的氧化性强于Cu2+,铁先和氧化性强的Fe3+反应,A项错误;Ba2+和SO42-反应生成白色沉淀BaSO4,所以开始有白色沉淀生成,B项错误;Na2CO3和NaOH均可以和CO2反应,但是NaOH的碱性强于Na2CO3,所以NaOH先和CO2发生反应,C项正确;一种氧化剂与多种还原剂反应,还原性强的先反应,还原性FeCu,D项错误。答案C4.(2018年宁夏石嘴山三中月考)下列说法错误的是()。A.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2B.配制FeCl3溶液时,先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度C.用如图所示装置可以制备Fe(OH)2沉淀D.向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化解析酸性条件下,KMnO4溶液能够把氯离子氧化为氯气,高锰酸钾溶液褪色,会干扰亚铁离子的检验,A项错误;FeCl3易水解,配制溶液时应防止溶液因水解而生成氢氧化铁沉淀,可先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中,再加水稀释到所需要的浓度,B项正确;反应开始时生成的氢气进入B中,可排出空气,防止生成的Fe(OH)2被氧气氧化,一段时间后关闭止水夹a,A中FeSO4进入B中可生成Fe(OH)2,C项正确;Fe3+与铁反应可生成Fe2+,因此向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化,D项正确。答案A5.(2018年山东安丘质量检测)下列有关物质化学性质与实际应用的对应关系不正确的是()。选项化学性质实际应用AClO2具有强氧化性用于自来水的消毒杀菌BNa2O2与CO2和H2O均能发生反应用作呼吸面具供氧剂C钠的金属性比钾弱Na与KCl反应制取单质钾DFeCl3溶液能与Cu反应用FeCl3溶液蚀刻印刷电路板解析ClO2中氯元素的化合价为+4,具有强氧化性,可以用于自来水的杀菌消毒,A项正确;Na2O2与CO2和H2O均能发生反应并放出氧气,所以可用作呼吸面具供氧剂,B项正确;工业上用钠置换钾,其原因是Na+KClNaCl+K是可逆反应,而K的熔、沸点比Na低,产生钾蒸气,使平衡向右移动,与还原性强弱无关,C项错误;FeCl3溶液能与铜发生反应2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,所以可用FeCl3溶液蚀刻印刷电路板,D项正确。答案C6.(2018年安徽桐城中学月考)下列关于实验的叙述正确的是()。A.向一定量的稀硫酸中加入稍过量的已除去油污的废铁屑,是制备硫酸亚铁溶液的可行方案B.向煮沸的1 molL-1NaOH溶液中滴加氯化铁饱和溶液制备氢氧化铁胶体C.向铝屑与硫酸反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液反应,是制备氢氧化铝的最佳方案D.向某溶液中依次加入氯水和硫氰化钾溶液,溶液变红,说明溶液中含有Fe2+解析稀硫酸与铁发生反应Fe+H2SO4FeSO4+H2,反应条件温和,反应彻底,原料易得,所以向一定量的稀硫酸中加入已除去油污的稍过量的废铁屑,是制备硫酸亚铁溶液的可行方案,A项正确;1 molL-1NaOH溶液与饱和FeCl3溶液迅速反应产生Fe(OH)3沉淀的颗粒较大,形成悬浊液,难以得到氢氧化铁胶体,B项错误;铝屑与硫酸发生反应2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2,再滴加NaOH溶液发生反应Al2(SO4)3+6NaOH2Al(OH)3+3Na2SO4,当NaOH溶液过量时沉淀会溶解,发生反应Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O,所以向铝屑与硫酸反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液不是制备氢氧化铝的最佳方案,C项错误;如果原溶液中含有Fe3+,不含Fe2+,依次加入氯水和硫氰化钾溶液,溶液也会变红,D项错误。答案A7.(2018年甘肃天水一中质检)金属及其化合物的转化关系是化学学习的重要内容之一。下列各组物质的转化关系不能通过一步反应完成的是()。A.NaNaOHNa2CO3NaClB.AlAl2O3Al(OH)3AlCl3C.MgMgCl2Mg(OH)2MgSO4D.FeFeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3解析A项,Na与水反应生成NaOH,NaOH与CO2反应生成Na2CO3和水,Na2CO3和BaCl2反应生成BaCO3和NaCl;B项,铝与氧气反应生成Al2O3,Al2O3无法通过一步反应生成Al(OH)3;C项,Mg与盐酸反应生成MgCl2,MgCl2和NaOH反应生成Mg(OH)2白色沉淀,Mg(OH)2与硫酸反应生成MgSO4;D项,铁与盐酸反应生成FeCl2,FeCl2与NaOH反应生成Fe(OH)2,Fe(OH)2和氧气、水反应生成Fe(OH)3。答案B8.在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中,Fe3+、Cu2+和Fe2+的物质的量之比为321,现加入适量铁粉,使溶液中三种离子的物质的量之比变为124,则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为()。A.21B.12C.13D.14解析氧化性Fe3+Cu2+Fe2+,加入适量的铁粉,使溶液中Fe3+、Cu2+和Fe2+的物质的量之比变为124,说明溶液中Fe3+有剩余,则Cu2+没有参加反应,加入的铁粉仅与Fe3+反应。设原溶液中含有Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol,则反应后Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量分别为1 mol、2 mol、4 mol,故反应的Fe3+的物质的量为3 mol-1 mol=2 mol,参加反应的Fe的物质的量为1 mol,参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为1 mol3 mol=13。答案C9.(2018年福建莆田一中月考)在溶有Fe2(SO4)3和CuSO4的溶液中加入锌粉,下列说法不正确的是()。A.若锌粉无剩余,且溶液中尚存有Cu2+,则一定有Fe2+B.若锌粉无剩余,且溶液中无Cu2+,则一定有Zn2+,一定无Fe3+,但不能确定有无Fe2+C.若锌粉有剩余,则不溶物中一定有铜,可能有铁D.若锌粉有剩余,则溶液中的金属阳离子只有Zn2+解析在金属活动性顺序表中,位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来,所以在溶有Fe2(SO4)3和CuSO4的溶液中加入锌粉,发生的反应有Cu2+ZnCu+Zn2+,在溶液中,氧化性Fe3+Fe2+Zn2+,所以2Fe3+Zn2Fe2+Zn2+,Fe2+ZnFe+Zn2+。发生的反应先后顺序为2Fe3+Zn2Fe2+Zn2+,Cu2+ZnCu+Zn2+,Fe2+ZnFe+Zn2+,若锌粉无剩余,且溶液中尚存有Cu2+,反应Fe2+ZnFe+Zn2+一定没有发生,则一定有Fe2+,A项正确;若锌粉无剩余,且溶液中无Cu2+,反应2Fe3+Zn2Fe2+Zn2+和Cu2+ZnCu+Zn2+一定发生,反应Fe2+ZnFe+Zn2+可能发生,则一定有Zn2+,一定无Fe3+,但不能确定有无Fe2+,B项正确;若锌粉有剩余,说明溶液中一定没有Fe3+、Fe2+、Cu2+,则不溶物中一定有铜和铁,溶液中的金属阳离子只有Zn2+,C项错误,D项正确。答案C10.(2018年甘肃天水一中质量检测)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 molL-1的稀硝酸,恰好使混合物完全溶解,放出1.344 L NO(标准状况),往所得溶液中加入KSCN溶液,无红色出现。若用足量的CO在加热下还原质量相同的混合物,能得到铁的物质的量为()。A.0.14 molB.0.16 molC.0.21 molD.0.24 mol解析NO的物质的量为1.344 L22.4 Lmol-1=0.06 mol,所得溶液中加入KSCN溶液,不出现红色,说明溶液中只有Fe2+,没有Fe3+,即溶质为Fe(NO3)2,根据氮原子守恒可知,Fe(NO3)2中NO3-的物质的量为4 molL-10.12 L-0.06 mol=0.42 mol,则Fe2+的物质的量为0.21 mol,若用足量的CO还原质量相同的混合物,铁元素全以铁单质的形式出来,则铁的物质的量为0.21 mol,C项正确。答案C11.(2018年辽宁沈阳东北育才学校联考)溶液X中含有下表离子中的某5种,且其浓度均为0.1 molL-1(不考虑水的电离与离子水解)。向X溶液中加入足量稀盐酸,有无色气体生成,经分析,反应前后阴离子种类没有变化。下列叙述不正确的是()。阳离子阴离子Na+、Fe3+、Ca2+、Fe2+、Mg2+、Al3+OH-、NO3-、HCO3-、CO32-、SO42-、Cl-A.X溶液中一定含3种阳离子、2种阴离子B.X溶液中不可能含有HCO3- 或CO32-C.生成无色气体的离子方程式为3Fe2+NO3-+4H+3Fe3+NO+2H2OD.根据电荷守恒,原溶液中一定含Mg2+解析HCO3-、CO32-与足量稀盐酸反应,有无色气体生成,但阴离子种类发生变化,则参与反应产生气体的离子不可能为HCO3-、CO32-;盐酸中含有Cl-,阴离子种类没有变化,因此原溶液中含有Cl-;根据表中离子可推断出,Fe2+和NO3-在酸性条件下,会发生氧化还原反应3Fe2+NO3-+4H+3Fe3+NO +2H2O,产生的无色气体为NO,由于反应前后阴离子种类没有变化,则可知Fe2+完全反应后,NO3-仍有剩余;OH-与Fe2+不能大量共存,且不考虑水的电离,则可视作X溶液中不存在OH-。根据电荷守恒,溶液中含有0.1 molL-1的Fe2+、Cl-、NO3-和其他两种离子,则剩余两种离子中应含有一种阴离子、一种阳离子,根据表中阴离子种类可知该阴离子只能是SO42-,则阳离子所带电荷数应为2,结合表中阳离子种类可知该阳离子为Mg2+。综上所述,X溶液中含有的5种离子为Fe2+、Cl-、NO3-、SO42-、Mg2+,A项错误。答案A12.Fe2O3具有广泛的用途。甲同学阅读有关资料得知在高温下煅烧FeCO3可以得到Fe2O3。为了进一步验证此结论,他做了如下实验:实验步骤实验操作取一定质量的FeCO3固体置于坩埚中,高温煅烧至质量不再变化,冷却至室温取少量实验步骤所得固体