化学一轮复习 第3章 金属及其化合物 第3节 铁及其化合物学案

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGE1学必求其心得，业必贵于专精PAGE第三节铁及其化合物考纲定位全国卷5年考情1.掌握铁的主要性质及应用。2.掌握铁的重要化合物的主要性质及应用。3.了解铁及其重要化合物的制备方法。4.了解Fe2＋、Fe3＋的检验方法。2017年：Ⅰ卷T27（1）(5）；Ⅱ卷T13(A)、T26(1）;Ⅲ卷T26、T272016年：Ⅰ卷T8(C）、T10(C）；Ⅱ卷T28；Ⅲ卷T7（B)2015年：Ⅰ卷T10（A、B)、T27(2）(3);Ⅱ卷T26(4）2014年：Ⅰ卷T8（D）；Ⅱ卷T7（D)、T9（C)2013年：Ⅱ卷T10（D）、T27（1)考点1｜铁及其氧化物(对应学生用书第48页)[考纲知识整合]1．铁的位置、存在和物理性质2．化学性质 铁单质性质活泼，有较强的还原性。 （1)与非金属单质的反应 Fe与S反应:Fe＋Seq\o(=,\s\up8（△））FeS。 （2）与水的反应 常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4H2O（g)eq\o（=，\s\up8(高温））Fe3O4＋4H2。 (3)与酸的反应 ①与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。 ②与氧化性酸反应:遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应无H2产生。 (4)与某些盐溶液的反应 ①与CuSO4溶液反应的离子方程式:Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋。 ②与FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋。 提醒:(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2.（2）铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4.(3)铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3；铁与碘蒸气反应生成的是FeI2而不是FeI3.3．铁的三种典型氧化物 (1）物理性质化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称-铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的价态＋2价＋3价＋2价、＋3价 (2)化学性质 ①FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为 FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O， Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O， Fe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。 ②FeO不稳定，在空气中受热生成Fe3O4，其方程式为6FeO＋O2eq\o（=，\s\up8(△））2Fe3O4。 提醒：(1)Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有1/3的铁显＋2价，2/3的铁显＋3价. （2)Fe3O4与一般酸反应生成两种盐,Fe3O4与稀HNO3反应生成一种盐.［高考命题点突破]命题点1铁及其氧化物的性质和应用1．下列说法正确的是________（填序号)。 （1)（2016·全国Ⅰ卷)1molFe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA （2)（2015·全国Ⅰ卷)将稀HNO3加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液，有气体生成,溶液呈血红色，说明稀HNO3将铁氧化为Fe3＋ （3）浓盐酸与铁屑反应：2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2↑ （4）(2016·浙江高考)纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2＋、Cu2＋、 Cd2＋、Hg2＋等重金属离子，其本质是纳米铁粉对重金属离子较强的物理吸附 （5）（2016·四川高考)常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解,则说明常温下，铁与浓硫酸一定没有发生化学反应 (6）磁性氧化铁溶于稀HNO3：Fe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O （7)铁在高温下与H2O（g)发生置换反应生成Fe3O4 （8)（2016·海南高考)将铁屑放入稀HNO3中，证明Fe比H2活泼 （9）(2016·上海高考)Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3 （10）用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装没有发生化学反应 (11）Fe3O4中Fe的化合价有＋2和＋3,但Fe3O4为纯净物 【答案】（7）(11)2．铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与________（填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。 所选试剂：①Cl2②O2③H2O(g）④S⑤盐酸 ⑥稀硝酸（足量)⑦稀硫酸⑧CuSO4溶液⑨FeCl2溶液⑩FeCl3溶液 【答案】①⑥④⑤⑦⑧⑩②③命题点2Fe与HNO3反应的有关计算3．把22。4g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中,若反应只收集到0。3molNO2和0.2molNO，下列说法正确的是（） A．反应后生成的盐只为Fe（NO3）3 B．反应后生成的盐只为Fe（NO3）2 C．反应后生成的盐为Fe（NO3)3和Fe（NO3）2，其物质的量之比为1∶3 D．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe（NO3)2，其物质的量之比为3∶1 C[由于铁的物质的量为eq\f（22.4g，56g·mol－1）＝0。4mol，所以在反应的过程中它失去的电子数应介于0。8mol(此时只产生Fe2＋)和1。2mol(此时只产生Fe3＋）之间,又产生0.3molNO2和0.2molNO,即反应过程中硝酸得到的电子物质的量为0.3mol×（5－4）＋0。2mol×(5－2）＝0。9mol，所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe（NO3)2，设前者的物质的量为x,后者的物质的量为y，则由铁原子守恒可得x＋y＝0。4mol，由得失电子守恒得3x＋2y＝0。9mol，解得x＝0。1mol，y＝0.3mol.]eq\a\vs4\al(［方法技巧］铁与稀硝酸反应产物的判断)1当HNO3过量时：反应原理：Fe＋4HNO3=FeNO33＋NO↑＋2H2O,铁元素的存在形式为Fe3＋。2当Fe过量时：反应原理：3Fe＋8HNO3=3FeNO32＋2NO↑＋4H2O，铁元素的存在形式为Fe2＋.3eq当\f（1,4)〈\f(nFe,nHNO3）<\f(3,8)时：铁元素的存在形式为Fe2＋和Fe3＋。考点2|铁的两种氢氧化物和两类盐(对应学生用书第49页）[考纲知识整合］1．铁的氢氧化物的性质与制备Fe（OH)2Fe(OH）3颜色状态白色固体红褐色固体与H＋反应Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O受热分解—2Fe（OH）3eq\o(=，\s\up8（△)）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,反应方程式为4Fe（OH)2＋O2＋2H2O=4Fe（OH）32。亚铁盐（Fe2＋）和铁盐（Fe3＋) （1)亚铁盐 含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，既有氧化性,又有还原性。 ①氧化性：Fe2＋与Zn反应的离子方程式： Fe2＋＋Zn=Fe＋Zn2＋。 ②还原性 a．向FeCl2溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入氯水（或通入Cl2），若溶液变红色，证明Fe2＋具有还原性。反应原理用离子方程式表示为2Fe2＋＋Cl2= 2Fe3＋＋2Cl－。 b．向FeCl2溶液中滴入双氧水，溶液变黄，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O. c．向少量酸性KMnO4溶液中加入FeCl2溶液，若溶液紫红色褪去,证明 Fe2＋具有还原性.反应原理用离子方程式表示为MnOeq\o\al（－,4)＋5Fe2＋＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O. (2）铁盐 ①氧化性：含Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋具有较强的氧化性。 a．向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入过量活泼金属（如Fe）,若溶液红色褪去，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋. b．向FeCl3溶液中加入淀粉KI溶液，若溶液变成蓝色，证明Fe3＋具有氧化性.反应原理用离子方程式表示为2Fe3＋＋2I－=I2＋2Fe2＋。 c．向FeCl3溶液中通入H2S气体,若出现黄色浑浊，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理为2Fe3＋＋H2S=2Fe2＋＋S↓＋2H＋。 ②特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN时变成红色。 ③FeCl3易水解:将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为FeCl3＋3H2Oeq\o(=,\s\up8(△）)Fe(OH）3（胶体）＋3HCl。 提醒:Fe2＋、Fe3＋的相互转化Fe2＋eq\o(，\s\up8(强氧化剂），\s\do15(还原剂））Fe3＋。3．Fe3＋和Fe2＋的一般检验方法 （1)Fe2＋的检验 ①eq\a\vs4\al(样品溶液）eq\o(→,\s\up8（滴加KSCN溶液))无现象eq\o(→，\s\up8(滴加氯水),\s\do15(或双氧水）)溶液变红色，证明含有Fe2＋ ②eq\a\vs4\al(样品溶液）eq\o（→，\s\up8（加入氢氧化钠溶液））产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe2＋ ③样品溶液eq\o(→,\s\up8（加入K3[FeCN6］溶液））生成蓝色沉淀,证明有Fe2＋ （2）Fe3＋的检验 ①eq\a\vs4\al（样品溶液)eq\o（→，\s\up8(滴加KSCN溶液）)溶液变红色，证明含有Fe3＋ ②eq\a\vs4\al(样品溶液）eq\o(→,\s\up8(加入氢氧化钠溶液)）产生红褐色沉淀,证明有Fe3＋存在[高考命题点突破]命题点1铁的氢氧化物与盐的性质及检验1．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是(）【导学号：97500053】 A．Fe（OH)3Fe2O3 B．Fe(OH)2Fe2O3 C．Fe(OH）2Fe(OH）3 D．Fe(OH)2Fe3O4 B［Feeq\o（→，\s\up8(H2SO4))Fe2＋eq\o（→，\s\up8(氨水))Fe（OH)2（白色)eq\o(→,\s\up8(O2、H2O)）Fe（OH）3（红褐色)eq\o（→，\s\up8（△)）Fe2O3。］2．下列关于0。1mol·L－1硫酸铁溶液的叙述正确的是（) A．在该溶液中,K＋、Fe3＋、SCN－、Br－可以大量共存 B．和KI溶液反应的离子方程式为Fe3＋＋2I－=Fe2＋＋I2 C．在该溶液中，Fe3＋与SOeq\o\al（2－，4)的物质的量之比为2∶3 D．1L该硫酸铁溶液和足量的Zn充分反应,生成11。2gFe D［Fe3＋和SCN－不能大量共存，A项错误；Fe3＋和I－反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2，B项错误;Fe2(SO4）3是强酸弱碱盐，Fe3＋会发生水解,Fe3＋与SOeq\o\al(2－，4）的物质的量之比小于2∶3,C项错误;1L0.1mol·L－1Fe2(SO4）3溶液中含0。2molFe3＋，和足量的Zn充分反应,能生成0.2molFe，质量为11.2g，D项正确。]3．下列有关物质检验方法不合理的是(） A．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＋ B．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2 C．检验绿矾晶体是否已氧化变质，可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN 溶液,再观察溶液是否变红 D．向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3＋ B［B项中的Cl－也能使酸性KMnO4溶液褪色。］4．Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋较完全地形成氢氧化物沉淀的pH分别为6。7、3。7、4。6.某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2＋、Fe3＋杂质离子，为除去这些离子制得纯净的ZnSO4，应加入的试剂是（） A．NaOH溶液 B．氨水 C．KMnO4、ZnCO3 D．H2O2、ZnO D［由于Fe2＋沉淀所需pH比Zn2＋大,应首先将Fe2＋氧化为Fe3＋,然后调节溶液的pH使Zn2＋还不沉淀时Fe3＋已沉淀完全.氧化剂H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，ZnO能消耗溶液中的H＋且不引入新的杂质离子,故D项符合要求.]5．欲探究浓H2SO4与Fe共热反应后铁元素的价态，设计下列实验,请填空： 将反应后试管中的溶液稀释.取少量溶液,滴入3~5滴________溶液，若溶液呈红色，则证明含有Fe3＋，否则不含Fe3＋;取少量溶液，滴入3～5滴________溶液，若溶液褪色，则证明含有Fe2＋，否则不含Fe2＋。若实验证明反应后的溶液中只含有Fe3＋，则反应的化学方程式是__________________ ________________________________________________________________。 【答案】KSCN酸性KMnO4 2Fe＋6H2SO4(浓）eq\o（=，\s\up8(△）)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O命题点2Fe（OH）2的制备探究6．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）。 【解析】因为Fe(OH）2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH）3，即4Fe（OH）2＋O2＋2H2O=4Fe（OH）3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排出装置中的氧气或空气。①、②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；③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;⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于胶头滴管能带入空气中的氧气,能迅速将Fe（OH）2氧化,因而不能较长时间看到白色沉淀。 【答案】①②③⑤eq\a\vs4\al（［题后归纳]）1防止FeOH2氧化的方法①将配制溶液的蒸馏水煮沸,除去溶液中溶解的氧气。②将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。③在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等.④在亚铁盐溶液上面加保