2024版一轮高考化学总复习优化设计第三章金属及其化合物第3讲铁及其重要化合物

高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI第3讲铁及其重要化合物第三章2024内容索引010203强基础固本增分探考点精准突破研专项前沿命题强基础固本增分(2)铁元素在地壳中的含量仅次于

,居于第四位。

氧、硅和铝一、铁的单质1.铁元素在自然界中的存在(1)铁在自然界中可以像陨铁中的铁元素以单质(游离态)形态存在,但主要是以+2价和+3价化合物(化合态)的形态存在于矿石中。2.铁的物理性质

颜色、状态导电、导热性、延展性特性熔点密度

色固体

良好(导电性不如铜和铝)被磁铁吸引1535℃7.86g·cm-3银白

3.铁的化学性质(1)从原子结构角度认识铁的化学性质铁原子结构示意图为,最外层有2个电子,在反应中易

电子,故铁单质的化学性质活泼,有较强的

性,主要化合价为+2价和+3价。

失去

还原(2)铁的化学性质

①与非金属的反应

与O2反应常温铁锈(成分为Fe2O3·xH2O)点燃___________________________与Cl2反应点燃____________________________与S、I2反应Fe+SFeS、Fe+I2

FeI2②与水的反应常温下,铁与水不反应,在高温下,铁与水蒸气反应:

。

3Fe+2O2Fe3O42Fe+3Cl22FeCl33Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2③与酸的反应(写出离子方程式)与H+反应__________________________________与稀硝酸反应

与氧化性酸反应一般不产生氢气Fe过量______________________________Fe少量_________________________________与浓硫酸、浓硝酸反应常温下钝化,加热分别生成SO2、NO2④与某些盐的反应(写出离子方程式)铁与CuSO4溶液反应:

(湿法炼铜的原理),铁与FeCl3溶液的反应:

。

Fe+2H+===Fe2++H2↑

Fe+4H++===Fe3++NO↑+2H2O

3Fe+8H++2===3Fe2++2NO↑+4H2OFe+Cu2+===Fe2++Cu

Fe+2Fe3+===3Fe2+易错辨析(1)铁的化学性质比较活泼,故铁在自然界中全部以化合态存在。(

)(2)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。(

)(3)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物。(

)(4)1molFe与稀硝酸反应时,转移电子数可能为2NA或3NA。(

)×××√二、铁的氧化物和氢氧化物1.铁的三种氧化物

化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名—铁红磁性氧化铁颜色、状态黑色粉末

粉末

黑色晶体(有磁性)溶解性难溶于水化合价+2价+3价+2价、+3价稳定性不稳定稳定稳定与非氧化性酸(H+)反应的离子方程式__________________________________________________Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O共性高温时,都能被C、CO、Al等还原剂还原,生成单质铁红棕色

FeO+2H+===Fe2++H2OFe2O3+6H+===2Fe3++3H2O2.铁的氧化物与酸的反应(1)FeO、Fe3O4与HNO3反应时,除考虑与H+的反应外,还考虑Fe2+被HNO3氧化成Fe3+。(2)Fe2O3、Fe3O4与HI反应时,除考虑与H+的反应外,还考虑Fe3+被I-还原为Fe2+。3.铁的两种氢氧化物

化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜色、状态

固体

固体

与盐酸反应(写离子方程式)______________________Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O热稳定性—______________________制备方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-===Fe(OH)3↓白色

红褐色

Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O

2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O二者转化在空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,白色沉淀迅速变成

色,最后变成红褐色:

灰绿

4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3易错辨析(1)FeO和Fe2O3是碱性氧化物,Fe3O4不是碱性氧化物。(

)(2)Fe(OH)3与HI溶液反应:Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O。(

)(3)在给定条件下,能实现转化关系:Fe2O3(s)Fe(s)FeCl3(aq)。(

)(4)将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中,观察到产生白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变为红褐色。(

)√××√三、铁盐和亚铁盐1.铁盐(1)氧化性:含Fe3+的溶液呈黄色;Fe3+具有较强的氧化性,可与Cu、I-等还原性物质发生反应,离子方程式分别为

、

。

(2)特性:向含有Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液时,溶液变成

色,常利用该特征现象检验溶液中是否含有Fe3+。

极易水解,只能存在于酸性较强的溶液中

2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+2Fe3++2I-===2Fe2++I2红

2.亚铁盐

(1)含有Fe2+的溶液,呈

色。

(2)亚铁盐中Fe元素显+2价,处于中间价态,因此亚铁盐既有氧化性,又有还原性。①强还原性:Fe2+与Cl2反应的离子方程式为

。

②弱氧化性:Fe2+与Zn反应的离子方程式为

。

为防止Fe2+被氧化,常加入铁粉

浅绿

2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-Zn+Fe2+===Fe+Zn2+3.具体应用(1)盐溶液的配制与保存(2)物质的制备

氧化

水解水解HCl红褐色应用提升

铁、铁盐和亚铁盐之间的转化(1)铁盐遇到较强的还原剂会被还原成亚铁盐,亚铁盐在较强的氧化剂作用下会被氧化成铁盐。(2)Fe2+和Fe3+在一定条件下可以相互转化:易错辨析(1)除去FeCl2溶液中少量FeCl3,加入足量铁粉,充分反应后,过滤。(

)(2)除去FeCl3溶液中少量FeCl2,通入Cl2,充分反应。(

)(3)某溶液中滴加2滴新制氯水,振荡,再加入少量KSCN溶液,溶液变为红色,则该溶液中一定含有Fe2+。(

)(4)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,再滴加2滴KSCN溶液,溶液颜色不变。(

)√×√√探考点精准突破考点一铁及其化合物的性质与应用命题解读新教材变化将旧教材“科学探究·铁与水蒸气的反应”改为“思考与讨论”,新增“思考与讨论·Fe(OH)2的制备”考情透析高频考点从近几年高考试题来看,铁及其化合物的性质和应用仍是高考的命题点。预测考向新的一年高考可能会在选择题中考查铁及其化合物的性质和应用,在化工流程题或综合实验题中考查铁及其化合物的转化考向1铁及其化合物的性质与应用1.(2022山西长治期末)某同学欲探究铁及其化合物的性质,下列实验方案可行的是(

)A.将铁片加入冷的浓硫酸中:探究铁的活泼性B.将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中:制备Fe(OH)3胶体C.将KSCN溶液滴入FeSO4溶液中:检验FeSO4溶液是否氧化变质D.将铜粉加入FeCl3溶液中:验证Fe3+的还原性强于Cu2+答案

C

解析

A项,铁片在冷的浓硫酸中钝化;B项,将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中生成Fe(OH)3沉淀;C项,若FeSO4溶液氧化变质,则溶液中含有Fe3+,Fe3+遇KSCN溶液变红,将KSCN溶液滴入FeSO4溶液中,可检验FeSO4溶液是否氧化变质;D项,将铜粉加入FeCl3溶液中发生反应2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+,验证Fe3+的氧化性强于Cu2+。2.铁及其化合物在生产、生活中应用广泛。下列铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是(

)A.Fe有导电性,可用于湿法炼铜B.FeCl3有氧化性,可用于净水C.Fe2O3呈红棕色,可用于制作颜料D.K2FeO4易溶于水,可用于杀菌消毒答案

C

解析

铁可用于湿法炼铜,是因为铁的还原性强于铜,Fe+Cu2+===Fe2++Cu,与Fe有导电性无关,A错误;FeCl3可用于净水,是因为FeCl3水解生成氢氧化铁胶体,吸附水中的悬浮杂质,与FeCl3的氧化性无关,B错误;Fe2O3呈红棕色,可用于制作红色颜料,C正确;K2FeO4可用于杀菌消毒,是因为K2FeO4具有强氧化性,与K2FeO4的溶解性无关,D错误。3.铁是日常生产、生活中使用最广泛的金属。下列关于铁及其化合物的说法不正确的是(

)A.钢铁厂中炽热的铁水注入模具前,模具必须进行充分的干燥处理B.常温下,铁与浓硫酸不反应,故常温下常用铁质容器储运浓硫酸C.在空气中,Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3,说明Fe(OH)3更稳定D.维生素C具有还原性,与FeSO4补血剂一起服用,效果更好答案

B

解析

铁与水蒸气反应生成H2,易引发爆炸,故必须充分干燥,A正确;常温下,铁在浓硫酸中钝化,表面生成致密氧化膜,阻止内层铁与浓硫酸继续反应,B错误;维生素C具有还原性,可防止FeSO4被氧化,D正确。归纳总结基于物质类别和元素化合价,认识铁及其化合物的性质(1)从物质类别看,铁是活泼金属单质,FeO和Fe2O3是碱性氧化物,Fe(OH)2和Fe(OH)3都是碱,都能与酸发生反应。(2)从Fe元素化合价看,Fe具有还原性,Fe2O3和Fe(OH)3中Fe元素显+3价,处于最高价态,具有氧化性;FeO和Fe(OH)2中Fe元素显+2价,处于中间价态,具有氧化性和还原性。(3)基于物质类别和元素价态,设计铁及其化合物间转化的途径。考向2Fe2+、Fe3+的性质及检验

4.某实验小组为检验某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

加入适量铜粉,无法检验溶液中是否有FeCl2,A错误;先滴加氯水,可将FeCl2氧化生成FeCl3,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。5.下列离子的检验方法合理的是(

)A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明不含Fe2+B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+C.向某溶液中加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+答案

C

解析

KSCN溶液不能直接检验Fe2+的存在,Fe2+是否存在不确定,检验方法不合理,A错误;Fe3+干扰Fe2+的检验,若原溶液中含有Fe3+且不含Fe2+,也会产生相同现象,检验方法不合理,B错误;Fe3+与OH-生成红褐色的Fe(OH)3沉淀,检验方法合理,C正确;Mg(OH)2为白色沉淀,易被红褐色沉淀掩盖,无法确定原溶液中是否含有Mg2+,检验方法不合理,D错误。6.将0.2mol·L-1的KI溶液和0.05mol·L-1的Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后,取混合液分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-

2Fe2++I2的是(

)A.向混合液中滴入KSCN溶液,溶液变红色B.向混合液中滴入AgNO3溶液,有黄色沉淀生成C.向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成D.向混合液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色答案

A

解析

0.2

mol·L-1的KI溶液和0.05

mol·L-1的Fe2(SO4)3溶液等体积混合,KI过量,向混合液中滴入KSCN溶液,溶液变红色,说明溶液中仍含有Fe3+,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2,A正确;KI过量,溶液中存在I-,B错误;向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成,只能说明反应后的溶液中含有Fe2+,C错误;向混合液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色,说明反应后的溶液中含有碘单质,D错误。归纳总结Fe2+、Fe3+的常用检验方法(1)利用KSCN溶液和氯水

(2)利用NaOH溶液(或氨水)(3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe2+、Fe3+的检验

考点二铁及其重要化合物的转化关系命题解读新教材变化增加了“方法导引·认识元素及其化合物性质的视角”,引导从物质类别和元素价态角度认识铁及其化合物的性质与转化关系考情透析高频考点从近几年高考试题来看,铁及其化合物的性质与转化仍是高考的命题重点。预测考向新的一年高考可能会在选择题中考查“铁三角”的性质和转化,在化工流程题或综合实验题中考查“铁三角”的转化关系及应用1.(2021广东卷,10)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的循环转化关系考向1基于“价—类”二维图理解铁及其化合物的转化

答案

C

解析

题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,A正确;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,B正确;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胶体的操作为: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,C错误;2.如图为铁及其化合物的“价—类二维图”,下列有关说法错误的是(

)A.①可用作食品袋内的脱氧剂,②可用作油漆、油墨的红色颜料B.①与Cl2反应生成FeCl3,FeO与稀盐酸反应生成FeCl2C.可存在③→②、③→FeCl3的转化关系D.可存在①→FeO→Fe(OH)2→FeCl2→①的循环转化关系答案

D

解析

题图中①是Fe,具有还原性,可作食品袋内的脱氧剂;②是Fe2O3,是红棕色粉末,可用作油漆、油墨的红色颜料,A正确;Fe与Cl2反应生成FeCl3,FeO与稀盐酸反应生成FeCl2和H2O,B正确;③是Fe(OH)3,受热分解生成Fe2O3,Fe(OH)3与稀盐酸反应生成FeCl3和H2O,C正确;Fe与O2生成Fe3O4或Fe2O3,不能得到FeO,FeO不能直接生成Fe(OH)2,D错误。3.为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性,某同学设计了如下实验方案,其中不完全正确的是(

)选项实验操作实验现象离子反应实验结论A向氯化亚铁溶液中通入氯气浅绿色溶液变成棕黄色溶液2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-Fe2+具有还原性B在氯化亚铁溶液中加入锌片浅绿色溶液变成无色溶液Fe2++Zn===Zn2++FeFe2+具有还原性C在氯化铁溶液中加入铁粉棕黄色溶液变成浅绿色溶液2Fe3++Fe===3Fe2+铁单质具有还原性D在氯化铁溶液中加入铜粉棕黄色溶液变成蓝色溶液2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+Fe3+具有氧化性考向2实验探究铁及其重要化合物的转化关系

答案

B

解析

FeCl2溶液中通入Cl2,Fe2+被氧化为Fe3+,溶液变成棕黄色,Fe2+作还原剂,表现还原性,A正确;FeCl2溶液中加入锌片,Zn将Fe2+还原为Fe,溶液变成无色,Fe2+作氧化剂,表现氧化性,B错误;FeCl3溶液中加入铁粉,发生反应:2Fe3++Fe===3Fe2+,Fe作还原剂,表现还原性,C正确;FeCl3溶液中加入铜粉,发生反应:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,溶液由棕黄色变为蓝色,Fe3+作氧化剂,表现氧化性,D正确。4.(2023四川石室中学检测)黄铁矿(主要成分FeS2),在空气中会被缓慢氧化,氧化过程如图所示。下列说法正确的是(

)A.发生反应a时,每1molFeS2被还原,转移14mole-B.已知25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.79×10-39,则该温度下d逆反应的平衡常数为K=2.79×103D.为了验证b过程反应后溶液中是否含Fe2+,可选用氯水和KSCN溶液

答案B

归纳总结基于“价—类”二维图认识铁及其化合物的转化关系与应用(1)横向转化体现了铁元素同种价态不同物质类别(氧化物、碱、盐)之间的转化。(2)纵向转化体现铁元素的不同价态、同种物质类别之间的转化,主要体现物质的氧化性或还原性。(3)斜向转化体现铁元素的不同价态、不同物质类别之间的转化,主要体现物质的氧化性和还原性。研专项前沿命题实验探究氢氧化亚铁的制备

题型考查内容选择题非选择题考查知识考查实验室制备氢氧化亚铁的原理、实验操作及注意事项等核心素养科学探究与创新意识例题

某同学欲利用图示装置制取能较长时间存在的Fe(OH)2,其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是(

)A.X可以是稀硫酸或NaOH溶液B.实验开始时应先关闭止水夹a、打开b,再向烧瓶中加入XC.反应一段时间后,可在烧瓶中观察到白色沉淀D.反应结束后,若关闭b及分液漏斗活塞,则Fe(OH)2可较长时间存在答案

D

解析

Fe与NaOH溶液不发生反应,X只能是稀硫酸等酸性溶液,A项错误。实验开始时应先打开止水夹a、b,向烧瓶中加入X,利用生成的氢气将装置内的空气排出,然后关闭a,B项错误。利用氢气的压强将Fe2+排入锥形瓶中,NaOH与Fe2+反应生成Fe(OH)2在锥形瓶中立即观察到白色沉淀,C项错误。反应结束后关闭b及分液漏斗活塞,装置内空气及溶液中氧气均已除去,则Fe(OH)2可较长时间存在,D项正确。突破方法实验室制备Fe(OH)2的两种方法Fe(OH)2具有强的还原性,极易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3,因此实验室在制备Fe(OH)2时,要注意隔绝空气。常采取以下方法:方法实验操作实验装置有机层覆盖法将吸有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,以防止空气与F