铁及其化合物完整版本

第三讲铁及其化合物,考点1,铁、铜,1物理性质铁是银白色金属，铜是紫红色金属，二者都具有良好的导电性、导热性和延展性，其中铁能被磁铁吸引。,2化学性质,2,3,铁是第四周期第族元素，常见价态是_价和_价，常温下遇浓硫酸或浓硝酸发生钝化；铜是第四周期第B族元素，常见价态是1价和2价。,基础知识,与Cl2反应：_，现象：产生棕,色的烟；CuCl2,CuCl2，现象：通常保持红热，产生棕色的,烟，溶于水呈溶液蓝色。,2Fe3Cl2,2FeCl3,与O2反应：3Fe2O2四射，生成黑色固体；2CuO2,Fe3O4，现象：剧烈燃烧，火星2CuO，现象：铜丝表面发黑。,与S反应：_，现象：固体保持红热，,生成黑色固体；2CuS(g)与I2反应：FeI2,Cu2S，现象：铜丝表面发黑。FeI2。,FeS,FeS,(1)与非金属单质的反应,3Fe4H2O(g),Fe3O44H2，现象：铁粉表面有黑色固,体产生，生成无色无味可燃性气体。铜通常不与水反应。(3)与酸反应与非氧化性酸反应：Fe2HCl=FeCl2H2，铜与非氧化性酸不反应。,铜与氧化性酸反应：CuH2SO4(浓),CuSO4SO2,2H2O；3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O；Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。(4)与盐溶液反应,(2)铁与水的反应,1铁在空气中形成的氧化膜能否保护内部的铁？答：不能，铁在空气中形成的氧化膜是疏松的。2过量铁与氯气反应产物是什么？答：不论铁的量多少，与氯气反应产物都是氯化铁。316gCu与硫反应转移电子的物质的量是多少？答：0.25mol。,B项中铁发生钝化；C项中发生反应Fe2HCl=FeCl2H2，使溶液质量增加，但有气体生成；D项中ZnSO4与Fe不反应。答案：A,A硫酸铁溶液B浓HNO3C盐酸D硫酸锌溶液,解析：A项中发生反应2Fe3Fe=3Fe2符合题目要求；,增加，但是没有气体产生的是(,),1常温下把铁片投入到下列溶液中，铁片溶解，溶液质量,断都正确的是(,),2下表中，对陈述、的正确性及其有无因果关系的判,解析：铜表面不能形成致密氧化膜；铜和浓硫酸在常温下反应非常缓慢，但随着反应过程中放热，反应速率会越来越快的，所以不能用铜制容器装浓硫酸，B错误；因为Fe比Cu活泼，所以形成FeCu的原电池中，Fe作负极，更容易被氧化生锈，C错误；硫酸铜晶体失去结晶水的过程是化学变化，D错误。,答案：A,考点2,铁、铜的氧化物,铁红,磁性氧化铁,黑色,黑色,黑色,红棕色,1写出Fe3O4与盐酸反应的离子方程式。,上存在或曾经存在过水。以下叙述正确的是(,),答：Fe3O48H=Fe22Fe34H2O,2写出Fe2O3与氢碘酸反应的离子方程式。,3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就是收集有关Fe2O3及硫酸盐的信息，以证明火星,答：Fe2O32I6H=2Fe2I23H2O,B检验从火星上带回来的红色物质是否是Fe2O3的操作步骤为样品粉碎加水溶解过滤向滤液中滴加KSCN溶液C分别还原amolFe2O3所需H2、Al、CO的物质的量之,比为323,D明矾属硫酸盐，含结晶水，是混合物,解析：A中铝热剂是指能发生铝热反应的物质，不单是指Al和Fe2O3，铝与其他难熔金属氧化物也可称为铝热剂；B中Fe2O3难溶于水，故用该实验方法不能检验该红色物质是否是Fe2O3；D中明矾是结晶水合物，是纯净物，不是混合物。,答案：C,A铝热剂就是单指Fe2O3粉和铝粉的混合物,4已知酸性条件下有如下反应：2Cu+=Cu2Cu。由,于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：,由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是(,),A.CuB.Cu2OC.一定有Cu，可能有Cu2OD.一定有Cu2O，可能有Cu,解析：H2还原CuO生成红色固体，可能是Cu和Cu2O中的一种或两种，加入稀H2SO4溶液变蓝和得到红色固体，证明原固体中含Cu2O，而Cu不能证明其有无。答案：D,考点3,铁、铜的氢氧化物,白色,红褐色,蓝色,Fe(OH)2+,2H+=Fe2+,+2H2O,Fe(OH)3+,3H+=Fe3+,+3H2O,Cu(OH)2+,2H+=Cu2+,+2H2O,3Fe(OH)2+10H+,NO3=3Fe3+,NO+8H2O,2Fe(OH)3,Fe2O3+3H2O,Cu(OH)2,CuO+H2O,被氧化；加稀硫酸防Fe2+水解；煮,1氢氧化亚铁溶液露置于空中会发生什么反应？答：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3。,加少量的还原铁粉防Fe2+,沸NaOH溶液，赶走溶解的氧气；胶头滴管将NaOH溶液伸入FeSO4溶液液面以下，防在滴加过程带入氧气。,2氢氧化亚铁极易被氧化，据此试回答以下几个问题：配制FeSO4溶液要注意哪些方面？为什么要煮沸NaOH溶液？在制备氢氧化亚铁时，胶头滴管为什么要伸到液面以下？,答：煮沸蒸馏水，赶走水中的溶解氧，配制FeSO4溶液，,5工业上制备氯化铜时，是将浓盐酸用蒸气加热至80左右，慢慢加入粗制氧化铜粉末(含杂质氧化亚铁)，充分搅拌，使之溶解，反应如下：CuO2HCl=CuCl2H2OFeO2HCl=FeCl2H2O,是(),已知：pH9.6时，Fe2以Fe(OH)2形式完全沉淀；pH6.4,时，Cu2以Cu(OH)2的形式完全沉淀；pH在34时，Fe3以,Fe(OH)3的形式完全沉淀。除去溶液中的Fe2，可以采用的方法,答案：C,B加纯铜粉，将Fe2还原出来,C先将Fe2氧化成Fe3，再调节pH在34,D通入硫化氢，使Fe2直接沉淀,解析：根据题给信息，在调节pH由小到大的过程中，使各,离子完全沉淀的先后顺序应是Fe3、Cu2、Fe2，所以应先将,Fe2氧化为Fe3，再除去，选C。,A直接加碱，调整溶液pH9.6,再挤出氨水。其中必须进行的操作及其正确顺序是(,),6制取Fe(OH)2并使之能久存，可采取的操作有：加入少量植物油；溶解FeSO4配成溶液；把蒸馏水加热煮沸并密封冷却；加入少量铁屑；加入少量CCl4；向FeSO4溶液中滴入足量氨水；把盛有氨水的滴管伸入FeSO4溶液中后,AC,BD,解析：由于Fe(OH)2易被氧化，所以溶解FeSO4的水应煮沸以除去其中溶解的氧气，在FeSO4溶液中应加入少量铁屑防,氨水的滴管伸入FeSO4溶液中后再挤出氨水。答案：B,止Fe2被氧化，在其溶液中加植物油是隔绝空气，然后把盛有,Fe2+、Fe3+和Cu2+的鉴别,考点4,1化学性质,对应的盐溶液颜色通常分别为浅绿色、黄色及蓝色(实际颜色与,Fe2、Fe3和Cu2三种离子的盐溶液因水解均呈现酸性，,盐溶液的浓度有关)。Fe2的盐溶液通常表现为还原性，Fe3的盐溶液则主要表现为较强氧化性，Cu2的盐溶液有一定的氧化性。,2Fe2和Fe3的鉴别,棕黄色,浅绿色,红褐色,(1)观察法：Fe3盐溶液呈_，Fe2盐溶液呈_。(2)SCN法：滴入KSCN或其他可溶性硫氰化物溶液，呈,_的是Fe3溶液，不变色的是Fe2溶液。,血红色,(3)碱液法：分别加入碱液(如氨水)，生成_沉淀的是Fe3溶液，先生成_沉淀，又迅速转变为_，最后,变为_的是Fe2溶液。,白色絮状,灰绿色,红褐色,(4)H2S法：分别通入H2S气体或加入氢硫酸，有_沉淀析出(或_)的是Fe3溶液，无此现象的是Fe2溶液。(5)苯酚法：分别滴入苯酚溶液，溶液呈_的是Fe3，,不变色的是Fe2。,淡黄色,混浊,紫色,变蓝,(6)淀粉KI法：能使淀粉碘化钾试纸_的溶液是Fe3，无此现象的是Fe2。(7)KMnO4(溴水)法：分别加入少量酸性KMnO4溶液(或溴水)，能使之_的是Fe2溶液，不能使之褪色的是Fe3溶液。(8)铜片法：分别加入铜片，溶液逐渐变为_色的是Fe3溶液，不变色的的Fe2溶液。(9)此外还可利用Na2CO3、Na2S等鉴别。,褪色,蓝,1配制可溶性铁盐与亚铁盐、铜盐的溶液应采取什么措,施？,答：因Fe2、Fe3、Cu2易水解，且Fe2易被空气中的氧气氧化(要加铁粉)，故配制过程为先将它们溶解在对应的酸中，然后加水稀释到指定的浓度。,2在Cu2、Fe2、Fe3混合溶液中的除去Fe2、Fe3,杂质，采用什么方法？,答：原理是利用Fe2、Cu2、Fe3水解完全生成沉淀所需的pH范围不同。一般操作方法是先加入氧化剂，将Fe2氧化成Fe3，然后加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3等物质(不引入杂质离子)，调节溶液的pH，待Fe3水解完全生成沉淀(此时其他离子不水解)，过滤除去。,3用离子方程式表示可溶性铁盐能净水的原理。,答：Fe33H2O,Fe(OH)3(胶体)3H。,4如何检验Cu2？答：(1)观察法，含Cu2的溶液呈蓝绿或蓝色。(2)加NaOH溶液，产生蓝色絮状沉淀。(3)加Na2S溶液，产生黑色沉淀，沉淀溶于稀HNO3。,7某学生设计了如图3151的方法对A盐进行鉴定：图3151,AA中一定有Fe3+,由此分析，下列结论中，正确的是(,),BB为AgI沉淀,CC中一定有Fe3+,DA一定为FeBr2溶液,答案：C,分反应后，其结果是(,),B往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色,8将1.12g铁粉加入25mL2mol/L的氯化铁溶液中，充,A铁有剩余，溶液呈浅绿色，Cl浓度基本不变,考点5,金属的通性及合金,1金属的通性,2.金属的冶炼,3.合金,1冶炼金属镁能否用电解氧化镁的方法？,答：不能，氧化镁熔点很高，对电解池材料的要求很高，且需要比电解氯化镁多得多的能耗，不符合工业生产的低成本的原则。,2冶炼金属铝能否用电解氯化铝的方法？答：不能，熔融状态下的氯化铝不导电。,10所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔融状态下形成的一种熔合物，根据下列四种金属的熔沸点：,其中不能形成合金的是(,),ACu和AlCFe和Na,BFe和CuDAl和Na,解析：形成合金必须满足各成分金属都要有共同的液态温度范围(即合金中一种金属的熔点要高于另一种金属的熔点但低于它的沸点)，这样才能熔合在一起。当铁熔化时，钠已经变成钠蒸气了，所以铁和钠不具备形成合金的条件。答案：C,热点1,合金,【典例1】(2011年广东深圳检测，双选)镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，已大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领,),域。下列关于镁铝合金的性质的叙述中，正确的是(A此合金的熔点比镁和铝的熔点都高B此合金能全部溶解于稀盐酸中C此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中D此合金的硬度比镁和铝的硬度都大,解析：合金的熔点一般情况下低于其组分金属的熔点；镁不与氢氧化钠反应。答案：BD,),下列有关汞合金的说法不正确的是(A汞合金的熔点比汞的低B汞合金的强度和硬度比锡的大C汞合金的毒性远低于汞的毒性,1汞合金是目前使用较多的补牙材料，英国新科学家杂志发表了一篇文章，对汞合金补牙材料的安全性提出了质疑。汞合金补牙材料中除了水银(汞)外，还含有锌、锡、铜等金属。,D汞合金具有金属的特性，但性质并不是其各成分金属性质的简单加和解析：汞在常温下呈液态，而汞合金的熔点由题给信息知比汞的熔点高，故选A。答案：A,Fe2+、Fe3+的相互转化,热点2,(1),【典例2】(2010年全国卷)能正确表示下列反应的离子方,程式是(,),2下列物质反应后一定有3价铁生成的是(,),过量的Fe与Cl2反应,Fe与过量稀H2SO4反应后，,再向其中加KNO3,Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸,Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中,A只有C只有,B只有D全部,酸生成FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。,答案：C,1(2009年广东化学，双选)出土的锡青铜(铜锡合金)文物,常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法正确的是(,),A锡青铜的熔点比纯铜高B在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用C锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快D生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程解析：A项合金的熔点一般比组分金属低；D项电化学腐蚀过程一定是化学反应过程。答案：BC,有(,),2(2010年广东中山调研)将Fe，Cu，Fe2，Fe3和Cu2盛于同一容器中充分反应，如Fe有剩余，则容器中只能,ACu，Fe3CCu，Cu2，Fe,BCu，Fe2，FeDFe2，Fe3,解析：比较氧化性：Fe2Cu2Fe3，Fe可被Cu2和Fe3氧化为Fe2，Cu可被Fe3氧化为Cu2，容器内有Fe剩余，则容器内必然不存在Cu2和Fe3，只有B项符合。答案：B,3(2011年广东湛江模拟)下列说法正确的是(,),A在船舶的外壳上铜块可防止其发生电化学腐蚀BMnO2、FeCl3和CuSO4都可加快H2O2的分解速率CFeCl3溶液和Fe2(SO4)3溶液加热蒸干、灼烧都得到Fe2O3,D用惰性电极分别电解CuCl2溶液和MgCl2溶液分别得到单质Cu和Mg解析：船体材料主要为铁，即构成FeCu电池，Fe更活泼作为负极被腐蚀，A错误；Fe2(SO4)3是难挥发性酸硫酸的盐，溶液蒸干灼烧产物依然是Fe2(SO4)3，C错误；电解MgCl2的产物是Mg(OH)2、H2和Cl2，D错误。答案：B,1下列有关纯铁的描述正确的是(,),A熔点比生铁的低B与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率比生铁的快C在潮湿的空气中比生铁容易被腐蚀D在冷的浓硫酸中可钝化解析：生铁属于合金，其熔点比纯铁的低；生铁与盐酸反应及生铁在潮湿空气中的腐蚀，因形成原电池，故反应速率均比纯铁的快；常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中均发生钝化。答案：D,2下列化合物可通过化合反应制备的是(,),Fe(OH)3,CuS,NaHCO3,FeCl2FeCl3,A全部B除外C除外D除外解析：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3；Cu和S反应只生成Cu2S；Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3；2FeCl3Fe=3FeCl2；2FeCl2Cl2=2FeCl3。答案：B,3(双选)有NO3、Fe2、Fe3、NH+、H2O和H六种微粒，分别属于一个氧化还原反应中的反应物和生成物。下列,叙述错误的是(,),A氧化剂与还原剂的物质的量之比为81B还原产物为NH4+C若有1molNO3参加还原反应，则转移3moleD若把该反应设计为原电池，则负极反应为Fe2+e=Fe3解析：由化合价变化可知Fe2被硝酸氧化为Fe3自身被还原为NH4+，若有1molNO3参加还原反应，电子转移8mol。答案：AC,4某研究性学习小组为了检验硫酸亚铁铵晶体中含有NH4+、Fe2、SO42和H2O，设计了如下实验步骤：取少量晶体放在试管内，用酒精灯加热试管口有液体产生，说明晶体中含有水；将加热后剩余的晶体溶解于水，加入用盐酸酸化过的氯化钡溶液，有白色沉淀生成，说明晶体中含有SO42；滤去白色沉淀，向滤液中加入过量的浓氢氧化钠溶液，加热，有能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体产生，说明晶体中含有NH4+；向步骤的剩余液体中加入KSCN溶液，无明显变化，再加入少量氯水，溶液变红色，说明晶体中含有亚铁离子，其中不,能达到实验目的的是(,),A,B,C,D,解析：能证明晶体中含有水；是SO42的检验，正确；中产生使红色石蕊试液变蓝的气体一定为NH3，证明晶体中有NH4+，正确；中加入过量的浓NaOH溶液，则Fe2完全被OH沉淀，因此不能达到实验目的，故选D。,答案：D,5(双选)在由Fe、FeO、Fe2O3组成的混合物中加入100mL2mol/L的盐酸，恰好使混合物溶解，并放出448mL气体(标准,情况)，此时溶液中无Fe3离子，则下列判断正确的是(,),A混合物里三种物质反应时消耗盐酸的物质的量之比为113B反应后所得溶液中的Fe2与Cl的物质的量之比为12C混合物里，FeO的物质的量无法确定，但Fe比Fe2O3的物质的量多D混合物里，Fe2O3的物质的量无法确定，但Fe比FeO的物质的量多,解析：根据题意，n(HCl)0.2mol，生成n(H2)0.448L/22.4,反应后再还原H，由Fe2Fe3=3Fe2和Fe与H反应放出H2，可知n(Fe)n(Fe2O3)；由反应后溶液中溶质全为FeCl2知，n(Fe2)n(Cl)12；至于混合物中Fe、Fe2O3及FeO之间量的关系，无从知道。,答案：BC,6氯化铜(CuCl22H2O)中含FeCl2杂质，为制得纯净氯化铜晶体，首先将其制成水溶液，然后按下图3158所示操作步骤进行提纯。图3158氧化剂X与物质Y的化学式分别是(已知完全沉淀氢氧化物,所需pH值：Fe3为3.7、Cu2为6.4、Fe2为9.6)(,),AH2O2、CuOCNaClO、Cu(OH)2,BKMnO4、Na2ODK2Cr2O7、NaOH,解析：可以通过先将Fe2氧化为Fe3，再调节溶液的pH使铁以Fe(OH)3沉淀形式除去。为了使加入的氧化剂不带入新的杂质，用H2O2最好。出于同样的考虑，加入Y调节溶液pH值时，应