第10讲 铁及其重要化合物(化学一轮复习学案)

化学一轮复习学案

2013届一轮复习 第十讲 铁及其重要化合物

20120921 编写 余雪峰 审核 龚成春

一、铁的性质：

1.结构:原子结构示意图 轨道排布式

2.物理性质： 色光泽、密度大,

熔沸点高, 性、

性、 性较好，能被磁铁吸引。

3.化学性质：铁是较活泼的金属，铁原子的最外层电子数为 个，可失去 个或 个电子而显 价或 价，但 价的化合物较稳定。 ⑴与非金属反应： Fe + O2

Fe + C12

（铁丝在氯气中燃

烧时，生成 色的烟，加水振荡后，溶液显 色） Fe + S 说明 铁跟氯气、硫反应时，分别生成+2价和+3价的铁，说明氧化性：氯气＞硫． ⑵与水反应：①在常温下，在空气中的水和O2等的共同作用下，Fe易被腐蚀(铁生锈)． ②在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2： Fe + H2O(g)

Fe3O4 + H2（注意教材实验）

⑶与酸反应：①与非氧化性酸的反应．例如： Fe + H＋

＝

②与氧化性酸。a. HNO3+

3(稀)过量时生成Fe：Fe＋ HNO3 (稀)=

b．铁粉过量时生成Fe2+

： Fe＋ HNO3 (稀)= c.铁遇到冷的浓H2SO4、浓HNO3时，产生钝化现象，因此金属铁难溶于冷的浓H2SO4或浓HNO3中． ⑷铁与盐溶液的反应①铁能与比它活动性弱的金属的盐溶液反应，置换出这种金属。 Fe＋

CuSOFe3+

4= ②铁能与FeCl3溶液反应生成FeCl2。离子方程式：＋ Fe= 二、铁的氧化物及氢氧化物 1.铁的氧化物

2.铁的氢氧化物 1.关系：

2.应用

⑴共存问题①Fe2+在酸性条件下不能与强氧化性离子共存，如：NO、ClO

3 、MnO4 等。不能与

发生复分解和双水解反应的离子共存，如：OH 、CO2 、S2 、SO2

3、HCO33等。

②Fe3+：不能与还原性离子共存，如：I 、S2 、SO2

3等。不能与发生复分解和双水解反应的离

子共存，如：OH 、CO2

3、HCO3 、AlO2 等；不能与SCN 共存；不能与苯酚共存。 ⑵分离与提纯①FeCl2（杂质FeCl3），加入铁钉或铁粉后过滤。 ②FeCl3（杂质FeCl2），通入Cl2或滴加氯水或加入“绿色”氧化剂H2O2：

离子方程式: Fe2++ H+

2O2+ H ⑶制备物质①工业冶炼铁，如：Fe3O4+ CO ②制取氢氧化亚铁 实验原理： FeSO4 + NaOH 实验现象：生成．．白色沉淀．．．．，迅速转化为灰绿色．．．．．．．．，最后变成红褐色．．．．．．．

。 ③要制得白色的Fe(OH)3+

2沉淀，要注意以下几点：a.硫酸亚铁溶液中不能含有Fe，因此，硫酸亚铁溶液应是新制备的； b.实验用的氢氧化钠溶液，溶解亚铁盐的蒸馏水应煮沸，以除去溶解在水中的氧气；c.实验时，用长胶头滴管吸取氢氧化钠溶液后，把滴管插入硫酸亚铁溶液的底部，再轻轻挤胶头滴管的胶头，逐滴加入氢氧化钠溶液，这时就会析出Fe OH 2白色絮状沉淀。

五、Fe2+和Fe3+

的检验及溶液配制

1．溶液颜色：含有Fe2+的溶液显 色，含有Fe3+

的溶液显 色。 2．用KSCN溶液和氯水

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相关离子方程式： Fe2＋

+ Cl－

2 ＝ Fe

3＋

+ SCN＝ ；

3. 用NaOH溶液或氨水

相关反应方程式：Fe2+

＋ OH—

= Fe(OH)2＋ O2＋H2O=

4.在配制含有Fe2+

的溶液时要加入少量铁粉防止其被氧化，加入对应酸抑制水解；在配制含有Fe3＋

的溶液时，为了抑制水解，一般将盐溶入对应酸里，再加水稀释。例如：配置FeCl3溶液时，将FeCl3溶解在浓盐酸里在加水稀释。

注意： FeCl3＋

3溶液在与许多试剂反应时会出现特殊现象，可作为鉴别Fe的依据。

(1)向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液呈红色；(2) FeCl3与NaOH溶液反应，生成红褐色沉淀； (3)向FeCl3溶液中加入过量Fe粉，溶液变浅绿色；(4)向FeCl3溶液中加入过量Cu粉，溶液变蓝绿色；(5)将FeCl3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中，溶液变蓝色；(6)将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，生成红褐色Fe(OH)3胶体；(7)加入苯酚显紫色（即显色反应）。 要点透析

例1、将 1.12 g 铁粉加入 25 mL 2 mol/L 的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是( ) A．铁有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－浓度基本不变 B．往溶液中滴入无色 KSCN 溶液，显红色

C．Fe2＋和Fe3＋

的物质的量之比为5∶1

D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5

例2、要证明某溶液中不含Fe3＋

而可能含有Fe2＋

进行如下实验操作时，最佳顺序为( ) ①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4③加入少量NH4SCN溶液

A．①③ B．③② C．③① D．①②③ 高考真题 1.（2011福建高考）下表各选项中，不能利用置换反应通过Y得到W的一组化合物是（ ）

2.（2010·全国卷1）能正确表示下列反应的离子方程式是（ ） A．将铜屑加入Fe3+

溶液中：2Fe3+

+Cu=2Fe2+

+Cu

2+

B．将磁性氧化铁溶于盐酸：Fe+

3+

3O4+8H=3Fe+4H2O

C．将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合：Fe2+

+4H+

+NO

3

3=Fe+2H2O+NO

+3

2

3.（2010上海卷）由5mol Fe2O3、4mol Fe3O4和3mol FeO组成的混合物，加入纯铁1mol并在高温下和Fe2O3反应。若纯铁完全反应，则反应后混合物中FeO与Fe2O3的物质的量之比可能是（双选）（ ）

A．4:3 B．3:2 C．3:1 D．2:l

4.（2011江苏高考）以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3·6H2O）的工艺流程如下：

回答下列问题：

⑴在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），该反应的平衡常数表达式为K= ；过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为 ⑵酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量，其目的是 、 。 ⑶通氯气氧化时，发生的主要反应的离子方程式为 ；该过程产生的尾气可用碱溶液吸收，尾气中污染空气的气体为 （写化学）。

5.（2011天津高考）图中X、Y、Z为单质，其他为化合物，它们之间存在如下转化关系（部分产物已略去）。其中，A俗称磁性氧化铁；E是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应。

回答下列问题：

⑴组成单质Y的元素在周期表中的位置是 ；M中存在的化学键类型为 ；R的化学式是 。

⑵一定条件下，Z与H2反应转化为ZH4。ZH4的电子式为 。 ⑶已知A与1mol Al反应转化为X时（所有物质均为固体），放出akJ热量，写出该反应的热化学方程式： 。 ⑷写出A和D的稀溶液反应生成G的离子方程式： 。 ⑸向含4mol D的稀溶液中，逐渐加入X粉末至过量，假设生成的气体只有一种，

请在坐标系中画出n(X2+)随n(X)变化的示意图，并标出n(X2+

)的最大值。

6.（2011·全国卷I）如图中，A、B、C、D、E是单质，G、H、I、F是B、C、D、E分别和A形成的二元化合物。已知：

① 反应C+GB+H能放出大量的热，该反应曾应用于铁轨的焊接； ② I是一种常见的温室气体，它能和E反应，2E+I2F+D,F中E元素 的质量分数为60%。回答问题：

⑴①中反应的化学方程式为 ； ⑵化合物I的电子式为 ，它的空间结构是 ； ⑶1.6g G溶于盐酸，得到的溶液与铜粉完全反应，计算至少需铜粉的质量（写出离子方程式和

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计算过程）；

⑷C与过量NaOH溶液反应的离子方程式为 ， 反应后溶液与过量化合物I反应的离子方程式为 ； ⑸E在I中燃烧观察到的现象是 。

7.（2010·安徽卷）某研究性学习小组在网上收集到如下信息：Fe（NO3）3溶液可以蚀刻银，制作美丽的银饰。他们对蚀刻银的原因进行了如下探究： [实验]制备银镜，并与Fe(NO3)3溶液反应，发现银镜溶解。 （1）下列有关制备银镜过程的说法正确的是 。

a.边振荡盛有2％的AgNO3溶液的试管，边滴入2％的氨水。至最初的沉淀恰好溶解为止 b.将几滴银氨溶液滴入2 mL乙醛中 c.制备银镜时，用酒精灯的外焰给试管底部加热 d.银氨溶液具有较弱的氧化性e.在银氨溶液配制过程中，溶液的pH增大

[提出假设]假设1：Fe1＋

具有氧化性，能氧化Ag。

假设2：Fe（NO3）3溶液显酸性，在此酸性条件下NO3能氧化Ag。 [设计实验方案，验证假设]

⑵甲同学从上述实验的生成物中检验出Fe3＋，验证了假设1成立。请写出Fe3＋

氧化Ag的离子方程式： 。

⑶乙同学设计实验验证假设2，请帮他完成下表中内容（提示： NO

3在不同条件下的还原产物

（4）甲同学验证了假设1成立，若乙同学验证了假设2也成立。则丙同学由此得出结论：

Fe（NO3＋-3）3溶液中的Fe和NO3都氧化了Ag。你是否同意丙同学的结论，并简述理由：

。 8．（09·北京）以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下（部分操作和条件略）： I 从废液中提纯并结晶处FeSO4·7H2O。Ⅱ将FeSO4·7H2O配制成溶液 Ⅲ 将FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合，得到含FeCO3的浊液 IV 将浊液过滤，用90°C热水洗涤沉淀，干燥后得到FeCO3固体 V煅烧FeCO3，得到Fe2O3固体 已知：NH4HCO3在热水中分解

⑴I中，加足量的铁屑出去废液中的Fe3+

，该反应的离子方程式是

⑵II中，需加一定量硫酸，运用化学平衡原理简述硫酸的作用 ⑶III中，生成FeCO3的离子方程式是 。若FeCO3浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，该变化的化学方程式是 。

⑷IV中，通过检验SO2-2-4来判断沉淀是否洗涤干净。检验SO4操作是是 。 ⑸已知煅烧FeCO3的化学方程式是4FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2，现煅烧464.0kg的FeCO3，得到316.8kg产品，若产品中杂质只有FeO，则该产品中Fe2O3的质量是 kg. 9.（2012·福建）.短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如右下图所示，其中 T 所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是（ ）

A.最简单气态氢化物的热稳定性：R > Q

B.最高价氧化物对应水化物的酸性：Q < W C.原子半径：T > Q > R D.含 T 的盐溶液一定显酸性

10.（2012·四川）.已知W、X、Y、Z为短周期元素，W、Z同主族，X、Y、Z同周期，W的气态氢化物的稳定性大于Z的气态氢化物稳定性，X、Y为金属元素，X的阳离子的氧化性小于Y的阳离子的氧化性，下列说法正确的是（ ）

A．X、Y、Z、W的原子半径依次减小 B．W与X形成的化合物中只含离子键

C．W的气态氢化物的沸点一定高于Z的气态氢化物的沸点

D．若W与Y的原子序数相差5，则二者形成化合物的化学式一定为Y2W3

11（2012·浙江）X、Y、Z是原子序数依次递增的短周期元素，3种元素的原子核外电子数之和与Ca2＋

的核外电子数相等，X、Z分别得到一个电子后均形成稀有气体原子的稳定电子层结构。

下列说法正确的是（ ） A．原子半径：Z＞Y＞X

B．Z与X形成化合物的沸点高于Z的同族元素与X形成化合物的沸点 C．CaY2与水发生氧化还原反应时，CaY2只作氧化剂

D．CaX2、CaY2和CaZ2等3种化合物中，阳离子与阴离子个数比均为1︰2

模拟演练

1．下列有关铁及其化合物的有关说法中正确的是( )

A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2 C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤

D．Fe3＋

与KSCN溶液产生红色沉淀

2．把足量的铁粉投入到硫酸和硫酸铜的混合溶液中，充分反应后，残余固体的质量与原来加

入的铁粉质量相等，则原溶液中H＋和SO2－

4的物质的量之比为( )

A．1∶4 B．2∶7 C．1∶2 D．8∶31

3．向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 mol/L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。若用足量的氢气在加热下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为( )

A．0.24 mol B．0.21 mol C．0.16 mol D．0.14 mol

4.为了除去硫酸铜溶液中含有的Fe2+

杂质，先加入合适的氧化剂使Fe2+

氧化成Fe3+

，下列物质中最好选用( )

A.H2O2溶液 B.KMnO4溶液 C.氯水 D.硝酸溶液

5.在含Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.1mol 的混合溶液中加入0.1mol铁粉，充分

搅拌后铁完全反应，溶液中不存在Fe3+

，同时析出0.1mol Ag。则下列结论中不正确的是( )

A.反应后溶液中Cu2+与Fe2+的物质的量之比为1∶2 B.氧化性：Ag+＞Cu2+＞Fe3+＞Zn2+

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C.含Fe3+的溶液可腐蚀铜板 D.1 mol Fe可还原1 molFe3+

双选 6. 向FeI2、FeBr2的混合溶液中通入适量氯气，溶液中某些离子的物质的量变化如图所示。已

知：2Fe2＋＋Br==2Fe3＋＋2Br－，2Fe3＋＋2I－==2Fe2＋

2＋I2。则下列有关说法中，不正确．．．

的是( ) A．线段BD表示Fe3＋

物质的量的变化

B．原混合溶液中FeBr2的物质的量为6 mol

C．当通入2 mol Cl2时，溶液中已发生的离子反应可表示为： 2Fe2＋＋2I－＋2Cl3＋－2===2Fe＋I2＋4Cl

D．原溶液中：n(Fe2＋)∶n(I－)∶n(Br－

)＝2∶1∶3

7.常温下，下列溶液中可能大量共存的离子组是（ ）

A．加入金属镁能产生H+2+2--2的溶液中：Na、Fe、SO4、NO3

B．含有大量Fe2+的溶液中：K+、Mg2+、ClO－、SO2-4

C．能使Al3+生成沉淀的溶液中：NH++2－－

4、Na、SiO3、HCO3

D．水电离产生的c(OH－)＝1×11－11mol/L的溶液中：Al3+、SO2－－－

4、NO3、Cl8．下列关于铁的叙述正确的是( )

①铁能被磁铁吸引，但纯铁比含杂质的铁易被腐蚀 ②在人体的血红蛋白中含有铁元素 ③铁位于元素周期表中的第四周期第ⅧB族 ④铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧⑤铁与强氧化剂硝酸反应的产物只有一种是Fe(NO3)3⑥不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3

A．①③ B．②④ C．②⑤ D．④⑥

9.下列物质跟铁反应后的生成物与KSCN溶液作用一定会产生红色溶液的是( )

A．盐酸 B．Fe2(SO4)3溶液 C．氯气 D．CuSO4溶液

10.一定量的Fe和Fe2O3混合物投入2 mol/L 250ml的HNO3溶液中，反应完全后，无固体剩余，生成1.12L NO气体（标况），再向反应后溶液中加入1 mol/L的NaOH溶液，要使铁元素全部沉淀下来，所加NaOH溶液的体积最少．．是（ ） A．450ml B．500ml C．400ml D．无法确定

11.向一定量的Fe、FeO、Fe-1

2O3、Fe3O4的混合物中加入150mL4 mol·L的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24LNO（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H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为（ ） A．0.21mol B．0.25mol C．0.3mol D．0.35mol

12.取某铁的氧化物样品，用140mL 5 mol/L盐酸恰好使其完全溶解，所得溶液还能吸收标准状

况下0.56 L氯气，使其中的Fe2+ 完全转化为 Fe3+

，该样品中可能的化学式是（ ）

A．Fe3O4 B．Fe4O5 C．Fe5O6 D．Fe5O7 13.下面是某化学学习小组通过实验探究来学习“铁的三种价态之间的转化”的案例。

(1)材料及试剂：具支试管、___ ___(玻璃仪器)、U形管、多孔塑料垫板、粗(细)玻璃管、酒精灯、铁架台、止水夹、乳胶管、单孔塞、锌粒、FeO、Fe2O3、稀硫酸等。 (2)实验装置

实验前需要检查该装置的气密性，方法是

__

___

_ 。 (3)U形管中装入的药品是___ ___，其作用是__ ____。 (4)待锌粒与稀硫酸反应一段时间后，再点燃酒精灯甲和酒精灯乙，这样操作的必要性

是___ _ __。

(5)实验完毕，关闭止水夹，熄灭两只酒精灯，可以观察到具支试管与长颈漏斗中的现象

是__ ___，关闭止水夹的目的是___ ___。(6)玻璃管冷却后，取出玻璃管内的物质检验有单质铁存在，写出玻璃管内发生反应的化学方程式：_____ ____。 14铁是日常生活中用途最广、用量最大的金属材料。

（1）常温下，可用铁质容器盛装浓硫酸的原因是 。 （2）某实验小组利用右图装置验证铁与水蒸气的反应。

①湿棉花的作用是 ，试管中反应的化学方程式是 。

②实验结束后，取出少量反应后的固体于试管中，加入过量盐酸，固体完全溶解，所得溶液中存在的阳离子是____ _（填序号）。

a．一定有Fe2+、H+和Fe3+ b．一定有Fe2+、H+，可能有Fe3+

c．一定有Fe2+、Fe3+，可能有 H+ d．一定有Fe3+、H+，可能有Fe2+

（3）另称取一定量的铁钉放入适量的浓硫酸中，加热，充分反应后收集气体。经测定气体中含有SO2、CO2和H2。

① 铁与浓硫酸反应的化学方程式是 。 ② 气体中混有CO2的原因是（用化学方程式表示） 。 ③ 将672 mL（标准状况）收集到的气体通入足量溴水中，发生反应：

SO2 + Br2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4，然后加入足量BaCl2溶液，经洗涤、干燥得到固体4.66 g。由此推知收集到的气体中SO2的体积分数是 。

态度决定高度

细节决定成败

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9.

【答案】D【考点定位】本题考查了元素周期表和元素周期律。

10．【答案】：A

【解析】：根据题目信息，W、X、Y、Z的位置关系如图

，X、Y、Z、W的

原子半径依次为X > Y > Z>W，A正确；如W为氧元素，则可形成过氧化物，就含有共价键，B不正确；W如为碳元素，CH4的沸点就低于SiH4，C不正确；若W与Y的原子序数相差5，设W为氮元素，则Y为Mg元素，则可形成Mg3N2，D不正确。

【考点定位】本题考查元素周期表和元素周期律的知识。涉及到原子半径大小的比较、化学键种类的判断、气态氢化物熔沸点的比较和化合物种类的判断。

11. 9．【答案】

B

【考点定位】本题考查短周期元素的性质推断和元素周期表知识。

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