金属及其化合物 第三章 基础课3 铁及其重要化合物 0 2 真题演练 明确考向 0 3 课后巩固 稳基提能 栏 目 导 航 0 1 基础落实 技能提升 0 1 基础落实 技能提升 1 铁 1 结构 2 物理性质 银白色固体 熔点较高 具有良好的导热 导电 延展性 能被磁铁吸引 考点一 铁铁的单质单质 氧化物 氢氢氧化物 3 化学性质 铁是较活泼的金属 发生化学反应时可生成 2价 3价两种价态的化合物 按要求写出下列反应的化学方程式或离子方程式 与非金属单质的反应 与O2的反应 常温 铁被腐蚀生成铁诱 其主要成分为 Fe2O3 点燃 与Cl2的反应 与S的反应 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 Fe 2H Fe2 H2 钝化 Fe Cu2 Fe2 Cu Fe 2Fe3 3Fe2 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 Cl2 O2 H2O g S 盐酸 稀硝酸 足量 稀硫酸 CuSO4溶液 FeCl2溶液 提示 2 铁的氧化物 FeO 2H Fe2 H2O Fe2O3 6H 2Fe3 3H2O 3 铁的氢氧化物 Fe OH 2 2H Fe2 2H2O 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 成功制备Fe OH 2的关键是 溶液中不含Fe3 和O2等氧化性物质 制备过程中保证Fe OH 2不与空气接触 题组一 铁及其化合物的性质 1 下列有关铁及其化合物的说法中正确的是 A 铁的化学性质比较活泼 所以铁在自然界中全部以化合态存在 B 铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为 3价 C 工业上可用铁质容器储存浓硝酸和浓硫酸 原因是铁在常温下与两种酸不 反应 D 工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的铁矿石炼铁 答案 D 2 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 A Fe OH 3 Fe2O3 B Fe OH 2 Fe2O3 C Fe OH 2 Fe OH 3D Fe OH 2 Fe3O4 答案 B B 题组二 运用守恒思想判断氧化物的组成 4 2018 樟树市统考 铁的常见化合价有 2价和 3价 据研究 铁在浓HNO3中发 生钝化时 可生成一种化学式为Fe8O11的化合物 它可以看作由FeO和Fe2O3组成的 复杂氧化物 该化合物可以表示为 A FeO 3Fe2O3 B 2FeO 3Fe2O3 C FeO 2Fe2O3D 2FeO Fe2O3 B 5 有一块铁的 氧化物 样品 用140 mL 5 0 mol L 1盐酸恰好将之完全溶解 所得溶液还能吸收0 025 mol Cl2 恰好使其中的Fe2 全部转变为Fe3 则该样品可 能的化学式为 A Fe2O3 B Fe3O4 C Fe4O5D Fe5O7 D 解析 根据2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 可知铁的 氧化物 样品用盐酸溶解后所 得溶液中n Fe2 0 025 mol 2 0 05 mol 根据电荷守恒得2n Fe2 3n Fe3 n Cl 则n Fe3 0 2 mol 故n Fe2 n Fe3 0 05 0 2 1 4 故该氧化物可表 示为FeO 2Fe2O3 即Fe5O7 题组三 氢氧化亚铁的制备方法 6 下列各图示中 能较长时间观察到Fe OH 2白色沉淀的是 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 即发生4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 因此要较长时间看到Fe OH 2白色沉淀 就要排除装置 中的氧气或空气 原理相同 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 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 中液面加苯阻止了空 气进入 由于带入空气中的氧气 能迅速将Fe OH 2氧化 因而不能较长时间看 到白色沉淀 解析 1 Fe2 易水解 要加入稀硫酸防止其水解 Fe2 易被空气中的O2氧化 要 加Fe粉防止Fe2 被氧化 2 气体的溶解度随温度升高而降低 所以煮沸后的水中溶 解的O2较少 7 用下列方法可制得白色的Fe OH 2沉淀 用不含Fe3 的FeSO4溶液与用不含 O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备 1 用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入 2 除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法 3 生成白色Fe OH 2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液 插入 FeSO4溶液液面下 再挤出NaOH溶液 这样操作的理由是 稀硫酸 铁屑 煮沸 避免生成的Fe OH 2沉淀接触O2 防止Fe OH 2氧化的方法 1 将配制溶液的蒸馏水煮沸 驱除溶液中的氧气 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护层 如苯 植物油等 5 用Fe作阳极 石墨作阴极 电解NaOH溶液 利用新产生的Fe2 与OH 反应 制取 考点二 Fe2 与Fe3 的性质质及检验检验 还原性 还原性 2Fe2 H2O2 2H 2Fe3 2H2O 硫酸 铁屑 2 铁盐 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 HI H2S等均表现为 Fe3 与 等具有较强还原性离子不能大量共存 Fe3 可腐蚀印刷电路板上的铜箔 反应的离子方程式为 氧化性 2Fe3 Cu Cu2 2Fe2 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 利用Fe3 易水解的性质 实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体 反 应的化学方程式 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 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 Fe3 与 等水解呈碱性的离子不能大量共存 无 红 蓝 红褐 蓝 褪去 褪色 FeCl3 FeCl2 Fe3O4和Fe OH 3是否都可以通过化合反应制备 若能 并写出 其反应的化学方程式 4 含 Fe2 Fe3 的除杂问题 氯水 H2O2 铁粉 铁粉 题组一 含铁物质的除杂问题 1 硫酸亚铁溶液含有杂质硫酸铜和硫酸铁 为除去杂质 提纯硫酸亚铁 应 该加入下列物质中的 A 锌粉 B 镁粉 C 铁粉D 铝粉 答案 C 2 下列除杂的操作不正确的是 A MgCl2溶液中混有少量FeCl3 加入足量镁充分反应后过滤 B FeCl2溶液中混有少量FeCl3 加入过量铁粉充分反应后过滤 C CuCl2溶液中混有少量FeCl3 加入NaOH溶液充分反应后过滤 D CuCl2溶液中混有少量FeCl2 先加入H2O2将Fe2 氧化成Fe3 再加入CuO 充分反应后过滤 答案 C 3 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 ZnCO3D H2O2 ZnO D 解析 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 混合溶液中Fe3 Fe2 的除去的常用方法 1 除去Mg2 中混有的Fe3 的方法 向混合溶液中加入Mg MgO MgCO3 Mg OH 2中之一 与Fe3 水解产生的 H 反应 促进Fe3 的水解 将Fe3 转化为Fe OH 3沉淀除去 2 除去Cu2 中混有的Fe3 的方法 向混合溶液中加入CuO CuCO3 Cu OH 2 Cu2 OH 2CO3中之一 与Fe3 水 解产生的H 反应 促进Fe3 的水解 将Fe3 转化为Fe OH 3沉淀而除去 3 除去Mg2 中混有的Fe2 的方法 先加入氧化剂 如H2O2 将溶液中的Fe2 氧化成Fe3 然后再按 1 的方法除去溶 液中的Fe3 4 除去Cu2 中混有的Fe2 的方法 先加入氧化剂 如H2O2 将溶液中的Fe2 氧化成Fe3 然后再按 2 的方法除去溶 液中的Fe3 题组二 Fe2 和 Fe3 的检验 4 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 滴加氯水后溶液显血红色 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 再观察溶液是否变血红 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 解析 B项中的Cl 也能使酸性KMnO4溶液褪色 5 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 加入足量氯水 加入足量酸性KMnO4溶液 加入少量NH4SCN溶液 A B C D C 解析 在该溶液中先加入少量NH4SCN溶液 溶液不变血红色 证明无Fe3 存在 再加入氯水 将Fe2 氧化成Fe3 溶液变为血红色 KMnO4溶液呈紫红色 溶液颜 色变化不明显 所以不能用酸性KMnO4溶液检验 6 2018 济南质检 一定量的铁粉在氯气中充分燃烧 将所得固体完全溶解于稀盐 酸 制得溶液A 1 铁在氯气中燃烧的化学方程式是 2 推测A中可能含有的金属阳离子 只有Fe3 只有Fe2 甲同学为探究溶液的组成 实验如下 实验步骤实验现象实验结论及反应的离子方程式 取少量溶液A于试管 中 加入KSCN溶液 假设 不成立 假设 或 成立 反 应的离子方程式是 含有Fe2 和Fe3 溶液变血红色 3 乙同学继续探究溶液A的组成 查阅资料 16HCl 2KMnO4 2KCl 2MnCl2 5Cl2 8H2O 实验过程 另取少量溶液A于试管中 逐滴加入酸性KMnO4溶液 充分振荡 KMnO4溶液紫色褪去 实验结论 填字母序号 a 可能有Fe2 b 可能无Fe2 c 一定有Fe2 根据你选择的实验结论 简述理由 ab 检验Fe2 和 Fe3 时的注意事项 1 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 加入到足量的新制氯水中 新制氯水能氧化SCN 2 Fe3 Fe2 Cl 同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2 Cl 能还原酸 性KMnO4 有干扰 3 检验Fe2 Fe3 的其他方法 检验Fe3 也可用苯酚 C6H5OH 在FeCl3溶液中滴加苯酚 溶液显紫色 铁三角 的转化关系 铁铁三角 转转化关系的多角度应应用 角度一 铁三角 在产物判断中的应用 1 在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉 得到的Fe2 的物质的量 纵坐标 与所 加铁粉的物质的量 横坐标 的关系如图所示 请将正确答案的序号填在相应的横线 上 Fe3 Fe2 Fe Fe2 Fe2 Fe3 1 AB段铁元素以 形式存在 2 BC段铁元素以 形式存在 3 CD段铁元素以 形式存在 解析 向稀HNO3中加入铁粉 开始时稀HNO3过量应生成Fe3 随加入铁粉量的 增加 HNO3反应完全后 发生反应2Fe3 Fe 3Fe2 最后全部转化为Fe2 2 向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量 溶液 中金属阳离子a b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示 已知稀硝酸的还原产物只 有NO 下列有关判断不正确的是 A a表示n Fe3 的变化曲线 B n1 0 75 C P点时 n Fe2 0 562 5 mol D 向P点溶液中加入铜粉 最多可