2022高考一轮轮复习化学-专题第7讲 铁及其化合物.docx
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1、第7讲 铁及其化合物【知识梳理】一、铁铁位于第四周期第族,原子结构示意图为:。铁是地壳中最丰富的元素之一,含量为475%,在金属中仅次于铝。铁分布很广,能稳定地与其他元素结合,常以氧化物的形式存在,有赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、磁铁矿(主要成分是Fe3O4)、褐铁矿(主要成分是Fe2O33H2O)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)、黄铁矿(主要成分是FeS2)、钛铁矿(主要成分是FeTiO3)等。土壤中也含铁1%6%。铁是具有银白色金属光泽的过度元素,密度大,熔沸点高,延展性、导电性和导热性较好,能被磁铁吸引。铁是较活泼的金属,铁原子的最外层电子数为2个,可失去2个或3个电子而显+2价或+3
2、价,但+3价的化合物较稳定。1与非金属反应:3Fe + 2O2Fe3O42Fe + 3C122FeCl3Fe + SFeS温馨提示:铁丝在氯气中燃烧时,生成棕黄色的烟,加水振荡后,溶液显黄色;不论铁的量多少,与氯气反应产物都是氯化铁;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。2与酸反应:(1)与非氧化性酸(如稀盐酸、稀H2SO4等)的反应: Fe + 2H Fe2 + H2(2)常温下,铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。所以可用铁制容器盛装浓硫酸或浓硝酸。(3)加热时,铁与热浓硫酸、浓硝酸反应:2Fe6H2SO4(浓)Fe2(SO4)33SO26H2O(4)铁与稀硝酸反应不
3、产生H2。当HNO3过量时,铁元素的存在形式为Fe3。反应原理:Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O,当Fe过量时,铁元素的存在形式为Fe2。反应原理:3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O,当时:铁元素的存在形式为Fe2和Fe3。3 与某些盐溶液的反应:(1)与CuSO4溶液反应:FeCu2=Fe2Cu(置换反应)(2)与FeCl3溶液反应:2Fe3Fe=3Fe2(归中反应)例题1、下列说法正确的是 。1 mol Fe溶于过量硝酸,电子转移数为2NA常温下,将铁片浸入足量浓硫酸中,铁片不溶解,说明常温下,铁与浓硫酸不发生化学反应将铁屑放入稀HNO3中,证明Fe比H2活泼用
4、NaOH溶液可以除去氧化铁中混有的二氧化硅Fe与Cl2反应生成FeCl3,推测Fe与I2反应生成FeI3铁的氧化物(FexO)152 g溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下112 ml Cl2,恰好将Fe2+完全氧化,x值为080Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中一定有3价铁生成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价将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中,制备Fe(OH)3胶体将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液,有气体生成,溶液呈红色,稀硝酸将Fe氧化为Fe3铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2
5、O3和H2二、铁的氧化物和氢氧化物1铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价232,3稳定性不稳定稳定稳定与H反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O2铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O33H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与碱溶液反应Fe33
6、OH=Fe(OH)3二者的关系在空气中,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)2O22H2O=4Fe(OH)33氢氧化亚铁的制备有机覆盖层法将吸有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(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀电解法用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆盖苯(或煤油)例题2、下列说法正确的是 。赤铁矿的主要成分是Fe3O4向红砖粉
7、末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液23滴,溶液呈红色,说明红砖中含有氧化铁Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3制备氢氧化亚铁时,向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液,边加边搅拌,即可制得白色的氢氧化亚铁Fe3O4为红棕色晶体磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为:3Fe24HNO=3Fe33H2O氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为:Fe(OH)33H=Fe33H2OFe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3,但能通过化合反应制取Fe(OH)3Fe(OH)2在空气中加热,可得到FeO图示装置能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀FeO投入稀H2SO4和稀HNO3中均得到浅
8、绿色溶液向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300 mL 1 molL1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,所得溶液中不含Fe3。若用过量的CO在高温下还原相同质量的原混合物,固体减少的质量为24 g三、铁盐与亚铁盐1Fe2的性质:含有Fe2的溶液呈浅绿色,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。氧化性Fe2与Zn反应的离子方程式:ZnFe2=FeZn2还原性向FeCl2溶液中滴入几滴KSCN溶液,再加入氯水(或通入Cl2),若溶液变红色,证明Fe2具有还原性。反应原理:2Fe2Cl2=2Fe32Cl向少量酸性KMnO4溶液中加入FeCl2溶液,若溶液紫红色褪去,证明F
9、e2具有还原性。反应原理:MnO5Fe28H=5Fe3Mn24H2O水解性Fe(OH)2是弱碱,含Fe2的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性性质应用配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2的水解,加少量铁屑防止Fe2被氧化2Fe3的性质:含有Fe3的溶液呈棕黄色,Fe3处于铁的高价态,Fe3具有较强的氧化性。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。氧化性向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液,再加入过量活泼金属(如Fe),若溶液红色褪去,证明Fe3具有氧化性。反应原理:2Fe3Fe=3Fe2向FeCl3溶液中加入淀粉KI溶液,若溶液变成蓝色,证明Fe3具
10、有氧化性。反应原理:2Fe32I=I22Fe2向FeCl3溶液中通入H2S气体,若出现黄色浑浊,证明Fe3具有氧化性。反应原理:2Fe3H2S=2Fe2S2H水解性利用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:FeCl33H2OFe(OH)3(胶体)3HCl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HCO、AlO、CO、ClO等水解呈碱性的离子不能大量共存络合性含有Fe3的盐溶液遇到 KSCN时变成红色3Fe2+和Fe3
11、+之间相互转化:Fe2+Fe3+2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-溶液由浅绿色变为棕黄色4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O亚铁盐溶液在空气中容易变质3Fe2+NO3-+4H+=3Fe3+2H2O+NONO与Fe2在酸性条件下不能共存5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+4H2O+Mn2+在酸性KMnO4溶液滴加FeCl2溶液,溶液由紫红变棕黄2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O溶液由浅绿色变为棕黄色Fe3+Fe2+2Fe3+Fe=3Fe2+在亚铁盐溶液中加入铁钉可防止Fe2+被氧化为Fe3+2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+常利用FeCl3溶液来刻蚀铜,制造印刷线路2Fe
12、3+2I=2Fe2+I2可用淀粉碘化钾检验Fe3+2Fe3+SO32+2H2O=2Fe2+SO42-+2H+溶液由棕黄色变为浅绿色4Fe2、Fe3的检验Fe2的检验取出少量被检验的溶液,滴加KSCN溶液,无现象,再通入Cl2,若变成红色溶液,说明有Fe2存在(鉴别时不能先通氯气)取出少量被检验的溶液,加入NaOH溶液,产生白色絮状沉淀,白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最终变为红褐色,证明有Fe2存在取出少量被检验的溶液,滴加酸性KMnO4溶液,溶液紫色褪去,说明有Fe2存在取出少量被检验的溶液,滴加K3Fe(CN)6溶液,无现象,若有蓝色沉淀生成,说明有Fe2存在Fe3的检验取出少量的被检验的溶液
13、,加入KSCN溶液,溶液变红色,证明有Fe3存在取出少量的被检验的溶液,加入苯酚溶液,溶液变紫色,证明有Fe3存在取出少量的被检验的溶液,加入NaOH溶液,产生红褐色沉淀,证明有Fe3存在取出少量的被检验的溶液,加入淀粉碘化钾溶液,溶液变蓝色,证明有Fe3存在混合液取出少量的被检验的溶液,加入KSCN溶液,溶液变红色,证明有Fe3存在取出少量的被检验的溶液,加入淀粉碘化钾溶液,溶液变蓝色,证明有Fe3存在取出少量被检验的溶液,滴加酸性KMnO4溶液,溶液紫色褪去,说明有Fe2存在取出少量被检验的溶液,滴加溴水,溴水褪色,说明有Fe2存在5混合溶液中Fe3、Fe2的除去方法Mg2中混有Fe3向混
14、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Cu2中混有Fe3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Mg2中混有Fe2先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2氧化成Fe3,然后除去溶液中的Fe3Cu2中混有Fe2先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2氧化成Fe3,然后除去溶液中的Fe36“铁三角”的应用:判断离子能否共存Fe2NO(H)、ClO、MnO(H)Fe3S2、
15、I、SOFe2、Fe3HCO、CO等水解相互促进的离子盐溶液的配制与保存因Fe2+、Fe3+易水解,且Fe2+易被空气中的氧气氧化,故配制过程为:先将它们溶解在对应的酸中,然后加水冲稀到指定的浓度。(注意:配制亚铁盐溶液时,要加入少量的铁粉,以防止Fe2+的氧化)物质的制备FeCl3溶液加热浓缩时,因Fe3水解和HCl的挥发,得到的固体为Fe(OH)3,灼烧后得到红色的Fe2O3固体,制备无水氯化铁应在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液例题3、下列说法正确的是 。检验溶液中是否含有Fe2,取少量待检验溶液,向其中加入少量新制氯水,再滴加KSCN溶液,观察实验现象检验Fe(NO3)2晶体是否氧化
16、变质的方法是将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后,滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红FeCl3腐蚀Cu制印刷电路板是由于铁比铜的金属性强Fe2与H2O2在酸性溶液中的反应:2Fe2H2O22H=2Fe32H2O向Fe2(SO4)3溶液中加入过量铁粉:Fe3Fe=2Fe2室温下,向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液,再滴加几滴淀粉溶液,溶液变蓝色,说明Fe3的氧化性比I2的强用NaOH溶液和盐酸能除去FeCl2溶液中混有的CuCl21 mol FeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NAFe2(SO4)3溶液中K、Fe3、I、Br可以大量共存除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入
17、铁粉,然后过滤现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色,其原因可能是苹果汁中的Fe2变成Fe3在FeCl3、CuCl2混合液中,加入少量Fe粉一定有H2产生且有Cu析出【指点迷津】(1)从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知:Fe只有还原性,Fe3+通常只有氧化性,Fe2+既具有氧化性又具有还原性,以还原性为主。(2)铁盐与亚铁盐的配制:因Fe2+、Fe3+易水解,且Fe2+易被空气中的氧气氧化,故配制过程为:先将它们溶解在对应的酸中,然后加水冲稀到指定的浓度。(注意:配制亚铁盐溶液时,要加入少量的铁粉,以防止Fe2+的氧化)(3)在Cu2、Fe2、Fe3混合溶液中的除去Fe2、Fe3一般操作方
18、法是先加入氧化剂,将Fe2氧化成Fe3,然后加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3等物质(不引入杂质离子),调节溶液的pH,待Fe3水解完全生成沉淀(此时其他离子不水解),过滤除去。(4)检验铁元素的价态,可以考虑先观察其水溶液的颜色:含Fe2的溶液为浅绿色,含有Fe3的溶液为棕黄色。然后将其与NaOH溶液或KSCN溶液反应观察产物的颜色来鉴别检验:Fe2与NaOH生成不稳定的白色沉淀Fe(OH)2,该白色沉淀暴露在空气中会迅速转变成灰绿色,最后变成红褐色沉淀Fe(OH)3,Fe2和KSCN溶液作用没有颜色变化;而Fe3与NaOH溶液直接生成红褐色沉淀,或与KSCN溶液作用呈血红色。(5)Fe
19、Cl3溶液加热浓缩时,因Fe3水解和HCl的挥发,得到的固体为Fe(OH)3,如灼烧后得到红色的Fe2O3固体。但Fe2(SO4)3溶液蒸干时,因硫酸是难挥发性酸,将不能得到Fe(OH)3固体。(6)过量的Fe与硝酸作用,或在Fe和Fe2O3的混合物中加入盐酸,要注意产生的Fe3还可以氧化单质Fe这一隐含反应:Fe2Fe3=3Fe2。(7)Na2FeO4(高铁酸钠)作新型净水剂的原理是高价铁具有强氧化性,能杀菌消毒;同时生成Fe(OH)3胶体,能吸附水中的杂质悬浮物,因此它是一种新型的净水剂。【课时练习】1有一种铁的化合物俗称铁红,常用作红色油漆和外墙涂料,这种铁的化合物是AFe2O3BFe(
20、OH)3CFeODFe3O42下列物质不能用单质化合而成的是( )ACuSBFeSCFeCl3DHgS3铁是人类应用较早,当前应用量最大的金属元素。下列有关说法中正确的是()A人类使用铁制品在铝之后B常温下,铁不能与浓硝酸反应C铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2D除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质可以向溶液中加入适量氯水4在通风橱中进行下列实验:步骤现象Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止Fe、Cu接触后,其表面均产生红棕色气泡下列说法中,不正确的是( )A中气体由无色变红棕色的化学方程式为:2NO+O2=2NO2B中的现象说明Fe表
21、面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应C对比、中现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3D针对中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否持续被氧化5向含有c(FeCl3)=02molL1、c(FeCl2)=01molL1的混合溶液中滴加稀NaOH溶液可得到一种黑色分散系,其中分散质粒子是直径约为93nm的金属氧化物,下列有关说法中正确的是()A该分散系的分散质为Fe2O3B可用过滤的方法将黑色金属氧化物与NaCl分离开C在电场作用下,阴极附近分散系黑色变深,则说明该分散系带正电荷D当光束通过该分散系时,可以看到一条光亮的“通路”6实验小组同学探究FeSO4分解反应并检验反应产物(加热
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