新高考化學一輪復習講練測第09講 鐵及其重要化合物（精講）（原卷版）

第三章金屬及其化合物第09講鐵及其重要化合物（精講）【考情分析】本講內容為高考的高頻考點，從分值來看，鐵所占的比重最大，除鐵是重要的金屬元素外，還取決于鐵元素與生產生活的緊密聯(lián)系，Fe、Fe2＋、Fe3＋之間的轉化，以及所承載的氧化還原反應等重要知識點?？疾閮热葜饕性凇拌F三角”，Fe與酸的反應，鐵的變價、Fe(OH)2和Fe(OH)3的性質等?？疾閮热菽茉诙喾N題型中出現，選擇、簡答、實驗、推斷、計算都有?！竞诵乃仞B(yǎng)分析】1.宏觀辨識與微觀探析：認識鐵及其化合物的性質及應用，能以“鐵三角”轉化關系理解變價元素的轉化條件。2.科學態(tài)度與社會責任：利用鐵及其化合物的性質，科學認識鐵及其化合物的提純和制備工藝流程，形成嚴謹求實的科學態(tài)度和崇尚真理的意識。3.科學探究與創(chuàng)新意識：能提出有價值的氫氧化亞鐵及其他鐵的化合物的制備方案，并進行實驗探究?！揪W絡構建】【知識梳理】知能點一鐵1.位置：鐵位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，是一種應用最廣泛的過渡金屬元素；鐵元素是一種典型的變價金屬元素。2.結構3.鐵的物理性質銀白色固體，熔點較高，具有良好的導熱、導電、延展性，能被磁鐵吸引。4.鐵的化學性質鐵元素性質活潑，有較強的還原性，主要化合價為＋2價和＋3價。（1）與非金屬單質的反應①與O2的反應：常溫：鐵被腐蝕生成鐵銹，其主要成分為Fe2O3。點燃：3Fe＋2O2eq\o(=====,\s\up7(點燃))Fe3O4。②與Cl2的反應：2Fe＋3Cl2eq\o(=====,\s\up7(點燃))2FeCl3。③與S的反應：Fe＋SFeS。④與I2的反應：Fe＋I2FeI2（2）與水的反應常溫下鐵與水不反應，在高溫條件下與水蒸氣反應：3Fe＋4H2O(g)eq\o(=====,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2。（3）與酸的反應酸化學方程式或現象稀H2SO4Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑稀HNO3Fe不足Fe＋4HNO3=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2OFe過量3Fe＋8HNO3=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O濃HNO3、濃H2SO4常溫下鈍化（4）與某些鹽溶液反應①與CuSO4溶液反應的離子方程式：Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu。②與FeCl3溶液反應的離子方程式：2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋?！疽族e提醒】①Fe與Cl2反應無論用量多少都生成FeCl3，而Fe與鹽酸反應生成FeCl2。②鐵在潮濕的空氣中生成的鐵銹的主要成分是Fe2O3，而鐵在純氧中燃燒的產物是Fe3O4。③鐵與一般氧化劑(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反應時被氧化為Fe2＋，鐵與強氧化劑(如Cl2、Br2、HNO3、濃H2SO4等)反應時被氧化為Fe3＋。④在電化學中鐵作負極時電極反應式為Fe－2e－===Fe2＋。5.鐵的冶煉（1）原料：鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石。（2）設備：高爐。（3）主要反應：①還原劑的生成：C＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫))CO2，CO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO；②鐵的生成：Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2。智能點二鐵的重要化合物1．鐵的氧化物化學式FeOFe2O3Fe3O4俗名鐵紅磁性氧化鐵顏色狀態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體(有磁性)溶解性難溶于水難溶于水難溶于水鐵的化合價＋2＋3＋2，＋3穩(wěn)定性不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定與H＋反應的離子方程式FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O2.鐵的氫氧化物(1)Fe(OH)2是白色絮狀物，易被空氣中的氧氣氧化生成Fe(OH)3，顏色由白色變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色，方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。(2)Fe(OH)3是紅褐色、難溶于水的固體，在空氣中久置會部分失水生成鐵銹(Fe2O3·xH2O)，受熱易分解，方程式為2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O；制取Fe(OH)3用可溶性鐵鹽與堿反應，離子方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓?！疽族e提醒】①Fe(OH)2與硝酸反應不是發(fā)生中和反應生成鹽和水，而是發(fā)生氧化還原反應3Fe(OH)2＋10HNO3=3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O。②Fe(OH)3與氫碘酸(HI)反應不是發(fā)生中和反應生成鹽和水，而是發(fā)生氧化還原反應2Fe(OH)3＋6HI=2FeI2＋I2＋6H2O。(2)制法①可溶性亞鐵鹽與強堿或氨水反應：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓或Fe2＋＋2NH3·H2O=Fe(OH)2↓+2NH4+。注意：空氣中，Fe(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，防止Fe(OH)2氧化的方法：A.將配制溶液的蒸餾水煮沸，驅除溶液中的氧氣。B.將盛有NaOH溶液的膠頭滴管尖端插入盛有亞鐵鹽溶液的試管底部，并慢慢擠出NaOH溶液。C.在亞鐵鹽溶液上面充入保護氣，如H2、N2、稀有氣體等。D.在亞鐵鹽溶液上面加保護層，如苯、植物油等。②可溶性鐵鹽與強堿或氨水反應：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓或Fe3＋＋3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+。3．亞鐵鹽(1)Fe2＋的氧化性和還原性含有Fe2＋的溶液呈淺綠色，Fe2＋處于鐵的中間價態(tài)，既有氧化性，又有還原性，其中以還原性為主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NOeq\o\al(－,3)(H＋)等均表現為還原性。Fe2＋的酸性溶液與H2O2反應的離子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(2)可水解Fe(OH)2是弱堿，含Fe2＋的鹽(如硫酸亞鐵)溶液呈酸性。配制硫酸亞鐵溶液時常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量鐵屑防止Fe2＋被氧化。4．鐵鹽的性質及應用(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黃色，Fe3＋處于鐵的高價態(tài)，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表現為氧化性。①Fe3＋與S2－、I－、HS－、SOeq\o\al(2－,3)等具有較強還原性的離子不能大量共存。②Fe3＋可腐蝕印刷電路板上的銅箔，反應的離子方程式為2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。(2)易水解：Fe(OH)3是很弱的堿，且溶度積很小，因而Fe3＋極易水解，只能存在于酸性較強的溶液中。①利用Fe3＋易水解的性質，實驗室可用FeCl3滴入沸水中制取氫氧化鐵膠體，反應的化學方程式：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3HCl。②利用Fe3＋易水解的性質，工業(yè)上常用調節(jié)pH方法除去溶液中的鐵離子。③利用Fe3＋易水解的性質，實驗室配制氯化鐵溶液，通常將氯化鐵固體先溶于較濃的鹽酸中，然后再稀釋至所需濃度。④Fe3＋與HCOeq\o\al(－,3)、[Al(OH)4]－、COeq\o\al(2－,3)、ClO－等水解呈堿性的離子不能大量共存。知能點三Fe2＋和Fe3＋的檢驗1．亞鐵鹽(1)Fe2＋的氧化性和還原性①含有Fe2＋的溶液呈淺綠色，Fe2＋處于鐵的中間價態(tài)，既有氧化性，又有還原性，其中以還原性為主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NOeq\o\al(－,3)(H＋)、MnOeq\o\al(－,4)(H＋)等均表現為還原性。②Fe2＋的酸性溶液與H2O2反應的離子方程式：2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O③向FeSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色。反應的離子方程式：MnOeq\o\al(－,4)＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。(2)可水解Fe2＋的鹽(如硫酸亞鐵)溶液因水解呈酸性。2．鐵鹽(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈黃色，Fe3＋處于鐵的高價態(tài)，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表現為氧化性。①Fe3＋與Cu反應的離子方程式：2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋。②Fe3＋與I－反應的離子方程式：2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2。(2)特性：含有Fe3＋的鹽溶液遇到KSCN時變成血紅色。(3)易水解：Fe3＋極易水解，只能存在于酸性較強的溶液中。3．Fe2＋、Fe3＋的檢驗方法(1)Fe2＋的檢驗方法1eq\a\vs4\al(樣品溶液)eq\o(―――――――→,\s\up7(滴加KSCN溶液))無現象eq\o(―――――――→,\s\up11(滴加氯水),\s\do4(或雙氧水))溶液變紅色，證明含有Fe2＋方法2eq\a\vs4\al(樣品溶液)eq\o(――――――――→,\s\up7(加入NaOH溶液))產生白色絮狀沉淀，迅速變成灰綠色，最終變?yōu)榧t褐色，證明含有Fe2＋方法3eq\a\vs4\al(樣品溶液)eq\o(―――――――――→,\s\up7(加入K3[Fe(CN)6]溶液))生成藍色沉淀，證明含有Fe2＋(2)Fe3＋的檢驗方法1eq\a\vs4\al(樣品溶液)eq\o(――――――――→,\s\up7(滴加KSCN溶液))溶液變紅色，證明含有Fe3＋方法2eq\a\vs4\al(樣品溶液)eq\o(―――――――→,\s\up7(加入NaOH溶液))產生紅褐色沉淀，證明含有Fe3＋方法3eq\a\vs4\al(樣品溶液)eq\o(―――――――――→,\s\up7(加入K4[Fe(CN)6]溶液))生成藍色沉淀，證明含有Fe3＋(3)混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的檢驗①Fe3＋的檢驗a.eq\x(混合溶液)eq\o(――→,\s\up7(滴加KSCN溶液))溶液變血紅色，說明含有Fe3＋b.eq\x(混合溶液)eq\o(――→,\s\up7(淀粉/KI試紙))試紙變藍色，說明含有Fe3＋②Fe2＋的檢驗a.eq\x(混合溶液)eq\o(――→,\s\up11(滴加酸性),\s\do4(KMnO4溶液))KMnO4溶液褪色，說明含有Fe2＋b.eq\x(混合溶液)eq\o(――→,\s\up7(滴加溴水))溴水褪色，說明含有Fe2＋c.eq\x(混合溶液)eq\o(――→,\s\up7(滴加K3[Fe(CN)6]溶液))生成藍色沉淀，說明含有Fe2＋【易錯提醒】檢驗Fe2＋和Fe3＋時的注意事項(1)檢驗Fe2＋時不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能將加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－)。(2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同時存在時不能用酸性KMnO4溶液檢驗Fe2＋(Cl－能還原酸性KMnO4，有干擾)。知能點四“鐵三角”的轉化關系及其應用(1)“鐵三角”的轉化用離子方程式表現轉化①2Fe3＋＋H2S=2Fe2＋＋S↓＋2H＋②2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)③3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋2H2O＋NO↑④5Fe2＋＋MnOeq\o\al(－,4)＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O⑤2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O(2)判斷離子共存Fe2＋與NOeq\o\al(－,3)(H＋)、ClO－、MnOeq\o\al(－,4)(H＋)發(fā)生氧化還原反應，不能大量共存；Fe3＋與S2－、I－、SOeq\o\al(2－,3)發(fā)生氧化還原反應，不能大量共存；Fe2＋、Fe3＋與HCOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)等水解相互促進生成沉淀，不能大量共存。(3)除雜溶液雜質除雜方法FeCl2FeCl3加過量鐵粉后過濾FeCl3FeCl2加氯水或H2O2FeCl2CuCl2加過量鐵粉后過濾(4)鹽溶液的配制與保存(5)物質的制備【典例剖析】高頻考點1考查鐵及其化合物的性質與應用例1．（2021·上海浦東新區(qū)·高三二模）在鐵粉與水蒸氣反應后的殘留固體X中，加入足量的稀硫酸，充分反應后得到溶液Y。下列說法正確的是A．若X中含有鐵，則反應時一定有氣泡B．若向Y中滴入KSCN溶液顯紅色，則X中無鐵C．Y一定能使高錳酸鉀溶液褪色D．Y中滴入NaOH溶液，一定有沉淀產生【變式訓練】（2021·上海青浦區(qū)·高三二模）春秋初年，我國已掌握了冶鐵技術。下列有關鐵的化學反應的敘述正確的是A．室溫下，過量Fe與濃硫酸反應生成FeSO4B．加熱時，過量Fe與氯氣反應生成FeCl2C．高溫下，鐵與水蒸氣反應有Fe3O4生成D．高溫下，鐵粉與氧化鋁粉末反應生成單質鋁高頻考點2考查Fe2＋、Fe3＋的性質及其檢驗例2．（2021·上海靜安區(qū)·高三一模）欲證明某稀溶液中含有Fe2+而無Fe3+，必要的實驗操作及最佳順序為①滴加少量氯水②滴加足量碘水③滴加少量硫氰化鉀溶液A．①→③ B．③→② C．③→① D．①→②→③【變式訓練】（2021·上海奉賢區(qū)·高三二模）要證明某久置的溶液中是否還含有，以下最適合的試劑是A．KSCN溶液 B．溶液 C．酸性溶液 D．溶液高頻考點3考查“鐵三角”的轉化及應用例3.（2020·河北正定中學模擬）硫酸亞鐵銨晶體[（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O]在空氣中比一般亞鐵鹽穩(wěn)定，是定量分析化學中常用的還原劑，其實驗室制備流程如圖所示：下列說法不正確的是（）A.“除油污”過程中使用熱的Na2CO3溶液效果更好B.制備硫酸亞鐵時鐵屑與硫酸反應完全時的現象是不再有氣泡產生C.“趁熱過濾”后的濾液略顯黃色的原因是4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2OD.理論上加入（NH4）2SO4固體的質量為6.0g【變式訓練】(2020·青銅峽市高級中學月考)下列有關鐵及其化合物的說法中不正確的是()A．為了防止氯化亞鐵溶液久置變質，常在其溶液中加入少許鐵釘B．將飽和FeCl3溶液滴入沸水中，能形成膠體C．新制的氫氧化亞鐵沉淀露置在空氣中最終會變?yōu)榧t褐色D．除去FeCl3溶液中的FeCl2雜質可以向溶液中加鐵粉，然后過濾高頻考點4考查氫氧化亞鐵的制備例4.(2020·河北唐山市區(qū)縣聯(lián)考)下列各圖示中能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的是()A．①②③④ B．①②③⑤C．①③④⑤ D．②③④⑤【變式訓練】（2020·山東淄博一中模擬）如圖所示，此裝置可用來制取和觀察Fe（OH）2在空氣中被氧化的顏色變化。實驗時必須使用鐵屑和6mol·L－1的硫酸，其他試劑任選。填寫下列空白：（1）B中盛有一定量的NaOH溶液，A中燒瓶內應預先加入的藥品是。A中反應的離子方程式是_________________________________________________________________________________。（2）實驗開始時先將止水夾a（填“打開”或“關閉”）。（3）簡述生成Fe（OH）2的操作過程：___________________________________________________。（4）實驗完畢，打開b處止水夾，放入一部分空氣，此時B中發(fā)生反應的化學方程式為__________________。高頻考點5考查有關鐵及其化合物的計算例5．(2020·鄭州質檢)有一塊鐵的“氧化物”樣品，用140mL5.0mol·L－1鹽酸恰好將之完全溶解，所得溶液還能吸收0.025molCl2，恰好使其中的Fe2＋全部轉變?yōu)镕e3＋，則該樣品可能的化學式為()A．Fe2O3 B．Fe3O4C．Fe4O5 D．Fe5O7【變式訓練】(2020·河北唐山市區(qū)縣聯(lián)考)鐵的常見化