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文档简介

第10讲铁及其重要化合物

目录

考情分析

2考点二铁及其化合物的转化及应用

网络构建

【夯基・必备基础知识梳理】

1考点一铁及其氧化物

知识点1亚铁盐的性质及应用

【夯基・必备基础知识梳理】

知识点2铁盐的性质及应用

知识点1铁

知识点3Fe2+和Fe3+的检验

知识点2铁的重要化合物

知识点4“铁三角”的转化关系及其应用

【提升•必考题型归纳】

【提升•必考题型归纳】

考向1考查铁及其化合物的性质与应用

考向1考查Fe2+、Fe3+的性质及其检验

考向2考查氢氧化亚铁的制备

考向2考查“铁三角”的转化及应用

考向3考查铁及其化合物的有关计算

考向3实验探究铁及其重要化合物的转化关

真题感悟

考点要求考题统计考情分析

2023浙江1月卷4题,2分分析近三年高考试题,从分值来看,铁所占的比重最大,

铁及其化合物的2022广东卷6题,3分除铁是重要的金属元素外,还取决于铁元素与生产生活的

性质及应用2021河北卷1题,3分紧密联系,Fe、Fe2+,Fe3+之间的转化,以及所承载的氧

2023湖南卷7题,3分化还原反应等重要知识点。考查内容主要集中在“铁三

Fe2+、Fe3+的检验2022广东卷11题,3分角”,Fe与酸的反应,铁的变价、Fe(OH)2和Fe(OH)3的

2021湖南卷3题,3分性质等。考查内容能在多种题型中出现,选择、简答、实

铁及其化合物的2023浙江1月卷16题,2分验、推断、计算都有。

转化2021广东卷10题,2分预测新的一年高考可能会在选择题中考查铁及其化合物

的性质和应用与转化,在化工流程题或综合实验题中考查

铁及其化合物的转化。

考点一铁及其氧化物

―夯基•必备基础知识梳理

知识点1铁

1.存在及位置:

(1)存在:主要以化合态(陨石除外)的形式存在,在地壳中的含量居第_____位,铁矿石有赤铁矿(Fe2O3)、

磁铁矿(Fe3C)4)、菱铁矿(FeCCh)、黄铁矿(FeS?)等。

(2)位置:铁位于元素周期表中第周期族,是一种应用最广泛的过渡金属元素;铁元素是一

种典型的变价金属元素。

2.结构

,失去2e-

Fe(+26)28142

失去3e-

3.铁的物理性质:.色固体,熔点较,具有良好的导热、导电、延展性,能被磁铁吸引。

4.铁的化学性质

铁元素性质活泼,有较强的还原性,主要化合价为+2价和+3价。

(1)与非金属单质的反应

①与02的反应:

常温:铁在_____的空气中被腐蚀生成铁锈,其主要成分为。

占燃

点燃:3Fe+2O2====Fe3O4»

占燃

②与Cl2的反应:2Fe+3cb=0C'=2FeC13。

③与S的反应:Fe+S^FeSo

④与b的反应:Fe+bAFeb

(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+4H20(g)典连Fe3CU+4H2。

(3)与酸的反应

酸化学方程式或现象

稀H2s。4

Fe+H2SO4=FeSO4+H2T

不足

FeFe+4HNO3=Fe(NO3)3+NOt+2H2O

过量

稀HNChFe3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2N0f+4H2O

浓HN03>浓H2s。4常温下______

(4)与某些盐溶液反应

①与CuSC)4溶液反应的离子方程式:Fe+Cu2+^Fe2++Cu»

②与FeCb溶液反应的离子方程式:2Fe3++Fe=3Fe?+。

【易错提醒】①Fe与Cb反应无论用量多少都生成FeCb,而Fe与盐酸反应生成FeCb。

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Fe304o

2+

③铁与一般氧化剂(如S、HC1、FeCb、CuSO4>b等)反应时被氧化为Fe,铁与强氧化剂(如Cb、Br2>HNO3、

3+

浓H2sCU等)反应时被氧化为FeO

④在电化学中铁作负极时电极反应式为Fe—2e^=Fe2+o

5.铁的冶炼

(1)原料:铁矿石、焦炭、空气、石灰石。

(2)设备:高炉。

(3)主要反应:

①还原剂的生成:C+O2=B^CO2,CO2+C^^2CO;

②铁的生成:Fe2O3+3CO=^^2Fe+3CO20

知识点2铁的重要化合物

1.铁的氧化物

1)铁的氧化物物理性质

化学式FeOFezChFesO4

俗称——

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______价______价+2价,+3价

2)铁的氧化物化学性质

①FeO、Fe2O3>FesCU分别与盐酸反应的离子方程式为

+2+

FeO+2H=Fe+H2O,

+3+

Fe2O3+6H=2Fe+3H2O,

3+2+

Fe3O4+8才=2Fe+Fe+4H2Oo

②Fe3C>4分别与HNO3和HI反应的离子方程式为

+3+

3Fe3O4+28H+NO3=9Fe+NOf+14H2O;

+2+

Fe3O4+8H+2F=3Fe+I2+4H,Oo

③FeO与HNO3反应时,除考虑与H+的反应外,还要考虑Fe2+被HN03氧化成Fe3+。

+3+

3FeO+6H+NO3=3Fe+NOf+3H2O;

2+

@Fe2O3与HI反应时,除考虑与H+的反应外,还要考虑Fe3+被还原成Fe

2+

Fe2O3+6H++2F=2Fe+I2+3H2O»

⑤高温时,都能被c、CO、Al等还原剂还原,生成单质铁

2.铁的氢氧化物

l)Fe(OH)2是______色______状物,易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,颜色由白色变为_____色,最后

变为______色,方程式为4Fe(OH)2+02+2H2O===4Fe(OH)3»

2)Fe(OH)3是_____色、难溶于水的固体,在空气中久置会部分失水生成铁锈(FezCh/HzO),受热易分解,

3+-

方程式为2Fe(OH)3.Fe2O3+3H2O;制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应,离子方程式:Fe+3OH

===Fe(OH)3〉

3)二者之间的关系: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,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。

【易错提醒】①Fe(OH)2与硝酸反应不是发生中和反应生成盐和水,而是发生氧化还原反应3Fe(OH)2+

10HNO3=3Fe(NO3)3+NOt+8H2Oo

②Fe(OH)3与氢碘酸(HI)反应不是发生中和反应生成盐和水,而是发生氧化还原反应2Fe(OH)3+6HI=2Fel2

+I2+6H2O。

4)制法

2++

(1)可溶性亚铁盐与强碱或氨水反应:Fe2++2OIT=Fe(OH)2]或Fe+2NH3-H2O=Fe(OH)2i+2NH4=

注意:空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,防止Fe(OH)2氧化的方法:

A.将配制溶液的蒸储水煮沸,驱除溶液中的氧气。

B.将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部,并慢慢挤出NaOH溶液。

C.在亚铁盐溶液上面充入保护气,如H2、N2、稀有气体等。

D.在亚铁盐溶液上面加保护层,如苯、植物油等。

E.常见的制备Fe(OH)2的装置:

T+INaOU

W溶液石

卅革油

Q

ItlJeSO,Na溶

蔻「溶液

说明:①②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中液

面加苯阻止了空气进入;④中阳极为铁,阴极为石墨,利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀。

3+-3++

(2)可溶性铁盐与强碱或氨水反应:Fe+3OH=Fe(OH)3^Fe+3NH3.H2O=Fe(OH)3;+3NH4o

.提升•必考题型归纳

考向1考查铁及其重要化合物的性质与应用

例1.(2023•江苏徐州・统考三模)下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是

A.FeQs能与盐酸反应,可用于制作红色颜料

B.FeCL具有氧化性,可用于除去水中悬浮杂质

C.铁粉具有还原性,可用于食品袋中的抗氧化剂

D.FeS难溶于水,可用于除去废水中的Ci?+

【变式训练1】(2023・广东汕头・统考二模)铁及其化合物在生活中应用广泛,下列有关离子方程式书写正

确的是

+2+

A.将铁片投入到稀硝酸中:Fe+2H=Fe+H2T

3+2++

B.向FeCL溶液中通入少量H?S:2Fe+H2S=2Fe+2H+S

2++

C.用铁氟化钾溶液检验Fe?+:Fe+K3rFe(CN)6]=KFe[Fe(CN)J;+2K

D.往Fe2(SOj溶液中加入过量Zn粉:2Fe3++Zn=2Fe2++Zi?+

【变式训练2】(2023•上海黄浦・统考二模)把铁条放入盛有过量稀硫酸的试管中,下列改变不能加快氢气

产生速率的是

A.改铁条为镁条B.滴加少量CuSCU溶液

C.改稀硫酸为98%的硫酸D.升高溶液的温度

考向2考查氢氧化亚铁的制备

例2.(2022秋・湖南邵阳•高三湖南省邵东市第一中学校考)某化学兴趣小组利用药品:铁粉、稀硫酸、氢

氧化钠溶液,用下图装置制备氢氧化亚铁并观察其颜色。下列有关说法不正确的是。

B.本实验通过控制A、B、C三个开关,将仪器中的空气排尽后,先关闭开关B,再打开开关A就可观察

到氢氧化亚铁的颜色

C.反应一段时间后,可在仪器2中观察到白色沉淀

D.本实验制备的氢氧化亚铁可以相对较长时间的保持白色状态

【变式训练1】(2022•全国•高三专题练习)实验室可以用如图所示装置制备氢氧化亚铁,下列说法错误的

A.实验前应把稀硫酸和氢氧化钠溶液均煮沸处理

B.实验开始阶段,应把弹簧夹C和D都打开

C.一段时间后,关闭弹簧夹C和D,在B中生成白色絮状沉淀

D.实验结束后关闭弹簧夹D,可以长时间保存氢氧化亚铁

【变式训练2】(2023•全国•高三专题练习)用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。

实验步骤如下:

I.检查装置气密性后,关闭K2、K5,打开K1、K3、K4,使装置A中产生的气体进入装置B中,排尽B中

空气。

II.待B中空气排尽后,关闭K3,打开K2,将A中溶液压入B中并观察现象。

III.关闭Ki、K2,打开K5,使C中气体通入B中并观察现象。

回答下列问题:

(1)仪器a的名称是,B中长玻璃管的作用是o

(2)装置A中金属离子的检验方法是。

(3)步骤III装置B中的现象是,其发生反应的化学方程式为。

考向3考查铁及其化合物的有关计算

例3.(2023・山东烟台•校联考模拟预测)实验室对某铁的氧化物(FexO)进行如下实验。下列说法错误的是

150mLImoLL悴

6.08gFc.O--------反应(D----------反应②|一"►溶液A

4.73g固体

A.x=0.8

B.溶液A为ZnSO'和Fes。,混合溶液

C.反应②生成标准状况下1.12LH2

D.Zn至少参加了3个氧化还原反应

【变式训练1】(2023•全国•模拟预测)盐X由三种常见元素组成,某科学兴小组称取4.84g盐X进行实验,

数据和现象如下:

已知:①气体B为两种气体的混合物,能被水完全吸收。

②取D溶液25.00mL,用O.lOOOmollT的NaOH溶液滴定,消耗NaOH溶液15.00mL。

下列说法错误的是

A.试剂Y可能为KSCN溶液

B.盐X的化学式为Fe(NOj

C.用O.lOOOmolL1的NaOH溶液滴定溶液D时可用酚麟作指示剂

3+2++

D.若在X的稀溶液中通入足量SO2气体,发生反应的离子方程式为:2Fe+SO2+2H2O=2Fe+80r+4H

【变式训练2】(2022•浙江舟山・浙江省普陀中学校考模拟预测)取48.0gFe2O3,一定温度下加热,残留固

体47.36g。将该剩余固体溶于足量盐酸,此过程没有气体产生;所得溶液中再加入足量KI溶液。请计算:

(1)生成h的物质的量____。

(2)若分解产物为Fe3O4,求Fe2O3的分解率。

考点二铁及其化合物的转化及应用

・夯基•必备基础知识梳理

知识点1亚铁盐的性质及应用

l.Fe?+的氧化性和还原性

①含有Fe2+的溶液呈_____色,Fe2+处于铁的中间价态,既有氧化性,又有还原性,其中以还原性为主,

如:遇Bn、CL、H2O2>NO5(H+)等均表现为还原性。

②Fe2+的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式:2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。

③向FeSCU溶液中滴加酸性KMnCU溶液,溶液褪色。反应的离子方程式:MnO;+5Fe2++8H+===5Fe3++

2+

Mn+4H2O=

2.可水解

Fe(OH)2是弱碱,含Fe?+的盐(如硫酸亚铁)溶液呈_____性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe?+的

,加少量_____防止Fe?+被氧化。

知识点2铁盐的性质及应用

1.氧化性:含有Fe3+的溶液呈棕黄色,Fe3+处于铁的高价态,遇Fe、Cu、HLH2S>SO歹等均表现为氧化性。

①Fe3+与s?-、P、HS>SOM等具有较强还原性的离子不能大量共存。

②Fe3+可腐蚀印刷电路板上的铜箔,反应的离子方程式为2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+o

2.易水解:Fe(OH)3是很弱的碱,且溶度积很小,因而Fe3+极易水解,只能存在于酸性较强的溶液中。

①利用Fe3+易水解的性质,实验室可用FeCb滴入沸水中制取氢氧化铁胶体,反应的化学方程式:FeCl3+

3H2O=Fe(OH)3(胶体)+3HC1。

②利用Fe3+易水解的性质,工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子。

③利用Fe3+易水解的性质,实验室配制氯化铁溶液,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。

④Fe3+与HC05、[A1(OH)4「、COf,C1CT等水解呈碱性的离子不能大量共存。

3.特性:含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN时变成血红色,含有Fe3+的盐溶液遇到酚类物质时变成紫色。

知识点3Fe2+和Fe3+的检验

l.Fe2+的检验

样品溶液网吧变逑无现象__滴加氯水

方法1-溶液变______色,证明含有Fe2+

或双氧水

样品溶液—电型包2电逑一产生白色絮状沉淀,

迅速变成灰绿色,最终变为红褐色,

方法2

证明含有Fe2+

样品溶液型㈣里Wh尊生此

方法3_____色沉淀,证明含有Fe2+

2JV+的检验

滴加KSCN溶液加赤

方法1样品溶液------------------->溶液变______色,证明含有Fe3+

加入NaOH溶液五.

方法2样品溶液----------------->产生_____一色沉淀,证明含有Fe3+

加入K4Fe(CN)6]溶液加冷

方法3样品溶液--------------------->生成一_____色沉淀,证明含有Fe3+

3.混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验

①Fe3+的检验

滴加■空普溶液溶液变血红色,说明含有Fe3+

混合溶液

淀松%凹纸试纸变蓝色,说明含有Fe3+

b.混合溶液

②Fe2+的检验

_________.滴加酸性

a.混合溶液]KMnC)4溶液KMnC)4溶液褪色,说明含有Fe?+

7肛吟K滨水褪色,说明含有Fe2+

b.混合溶液

滴加K3四”的溶液生成蓝色沉淀,说明含有2+

混合溶液Fe

【易错提醒】检验Fe2+和Fe3+时的注意事项

⑴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-),检验Fe2+最好用K3[Fe(CN)6]溶液。

(2)Fe3+>Fe2+、C「同时存在时不能用酸性KMnCU溶液检验Fe2+(C「能还原酸性KMnCU,有干扰)。

知识点4“铁三角”的转化关系及其应用

1.“铁三角”的转化

I只有还原性I

用离子方程式表现转化

3+2++

@2Fe+H2S=2Fe+S;+2H

2++

②2Fe3++SO2+2H2O=2Fe+4H+SOF

+3+

③3Fe?++4H+N0F=3Fe+2H2O+NOT

2++3+2+

@5Fe+MnO;+8H=5Fe+Mn+4H2O

+3+

⑤2Fe?++H2O2+2H=2Fe+2H2O

2.应用

(1)判断离子共存

①Fe2+与NOKH+)、CIO>MnOi(H+)发生氧化还原反应,不能大量共存;

②Fe3+与S2,F、SO歹发生氧化还原反应,不能大量共存;

③Fe2+、Fe3+与HCO,、CO歹等水解相互促进生成沉淀,不能大量共存。

(2)除杂

溶液杂质除杂方法

加过量铁粉后过滤

FeCl2FeCl3

加氯水或

FeCl3FeCl2H2O2

加过量铁粉后过滤

FeCl2CuCl2

(3)盐溶液的配制与保存

加少量铁粉,防止Fe?+被氧化;

加少量相应的酸,防止Fe?+水解

Fe"的盐溶液[—加少量相应的酸,防止Fe3+水解

(4)物质的制备

(5)铁及其化合物的转化关系——铁的价类二维图

说明:

1)横向变化体现了同价态不同物质类别(氧化物、盐、碱)之间的转化:

①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H+)转化为盐;

@Fe2+>Fe3+与碱(OJT)反应生成对应的碱;

③难溶性的碱易分解生成对应的氧化物,但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。

2)纵向变化体现不同价态同物质类别之间的转化,主要体现物质的氧化性或还原性。

3)斜向变化体现不同价态、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。

一提升-必考题型归纳

考向1考查Fe2\Fe3+的性质及其检验

例1.(2023・山东烟台•校联考模拟预测)茶叶中铁元素的检验可经过以下四步完成:灼烧灰化-61noi1

硝酸溶解一过滤一检测滤液中的铁元素。下列说法正确的是

0强gY।

①②③④⑤⑥⑦

A.“灼烧灰化”选用的玻璃仪器有①②③

B.④用于配制6moi1硝酸时需洗净并烘干

C.“过滤”时需沿②向⑤中转移液体并小心搅拌

D.检测铁元素时,⑥悬垂于⑦的上方滴加KSCN溶液

【变式训练1】(2023•广东茂名.统考二模)菠菜营养丰富,富含铁元素,同时含有草酸,实验小组通过以

下实验探究菠菜的成分,下列说法正确的是

沉淀物沉淀物

A.灼烧在蒸发皿中进行

B.操作a需用到分液漏斗

C.加入活性炭目的是吸附色素

D.取溶液B向其中加入酸性KMnO,溶液可检验Fe?+

【变式训练2】(2023・浙江•校联考三模)Fe3+可与H?。、SCN\"等配体形成使溶液呈浅紫色的

3

[Fe(H2O)6]\红色的[Fe(SCN)6「、无色的但喝广配离子。某同学按如下步骤完成实验:

已知:向Co?+的溶液中加入KSCN溶液生成蓝色的[Co(SCN]『配离子:Q?+不能与广形成配离子。下

列说法不亚确的是

A.溶液I中溶液呈黄色可能是由Fe3+水解产物的颜色造成

B.溶液H、III的颜色分别为红色和无色,说明其中不存在艮(凡0)6「

C.可用NaF和KSCN溶液检验FeCh溶液中是否含有Ct?+

D.5(旦0)6「中H—O-H的键角大于H?。分子中H-O-H的键角

考向2考查“铁三角”的转化及应用

例2.(2023・上海金山・统考二模)如图所示是铁及其化合物的价类二维图,下列有关叙述正确的是

铁元素化合价

单质氧化物盐碱物质类别

A.物质X是Fe3O4

B.FezCh—Fe的转化,FezCh发生氧化反应

C.在空气中Z-Y的现象是白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色

D.可通过复分解反应实现FeCh和FeCh的相互转化

【变式训练11(2023•广东广州•统考二模)下列关于铁及其化合物之间转化反应的方程式书写正确的是

,、[Wj温

A.旦0(。通过灼热铁粉:2Fe+3H2O(g)—Fe2O3+3H2

+3+

B.过量铁粉力口入稀硝酸中:Fe+4H+NO3=Fe+NOT+2H2O

C.氢氧化铁中加入氢碘酸:Fe(OH)3+3HI=FeI3+3H2O

2++3+2+

D.Fes。4溶液中加入酸性KMnO”溶液:5Fe+MnO;+8H=5Fe+Mn+4H2O

【变式训练2】(2023•河北石家庄•校联考模拟预测)废料利用是节能减排的重要方式,以硫铁矿烧渣(主要

成分为FezCh、FeO、SiO?等)为原料来制备铁红(FezCh)的生产流程如图。下列说法错误的是

Kf中]锻枝,过也.港液调"入粉调《阿生5~6.5.过油

证*步.AHx步an

步,IU

注液加入NH4HCOJ,11泣」I1x1

气化钛

Y步HUV闻体

A.将硫铁矿烧渣粉碎,有利于提高浸出率

B.加入过量铁粉的目的是将Fe3+全部还原为Fe?+

C.步骤IV的反应温度越高,越有利于提高反应速率和产率

D.“燃烧”步骤的化学方程式为4FeCC>3+O2—2Fe2O3+4CO2

考向3实验探究铁及其重要化合物的转化关系

例3.(2023•河南安阳・统考三模)某化学实验小组设计如下实验探究Zn与溶液中Fe3+发生反应的原理。

实验试剂现象

2mLO.lmol-L'FeCh溶液、过量黄色溶液很快变浅,接着有无色气泡产生,固体中未检出铁单

I

锌粉质

2mLlmol-L'FeCh溶液很快有大量气体产生,出现红褐色浑浊,30min左右产生红

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