必修1第三章第三讲铁及其重要化合物知识点与典型题例

1必修1第三章第三讲铁及其重要化合物知识点与典型题例考点1铁及其化合物的相互转化铁是常见的还原剂，在参与化学反应时，一般可失去2e－或3e－而变成Fe2＋或Fe3＋。铁元素的原子在化学反应中，当遇弱氧化剂(如S、H＋、Cu2＋、I2等)时，铁只能失去最外层的两个电子，而生成＋2价铁的化合物，当遇到强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3等)时，铁原子可以再失去次外层上的一个电子而生成＋3价铁的化合物。1．Fe、Fe2＋、Fe3＋形成三角关系2．Fe、Fe2＋、Fe3＋相互转化(1)Fe―→Fe3＋和Fe2＋―→Fe3＋需要较强的氧化剂。如O2、Cl2、HNO3(浓、稀)、H2SO4(浓)、KMnO4(H＋)溶液等。2Fe＋3Cl2=====△2FeCl3；Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3；2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。(2)Fe―→Fe2＋需要较弱的氧化剂，如S、Cu2＋(CuSO4)、H＋(稀H2SO4、盐酸)等。Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu；Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑Fe＋S=====△FeS；Fe＋I2=====△FeI2(3)Fe2＋―→Fe，在金属活动性顺序表中排在Fe前的金属，如Zn、Al等，可以将Fe2＋还原成Fe。Zn＋FeSO4===ZnSO4＋Fe特别提醒K、Ca、Na等活泼金属，由于它们在水溶液中先跟水反应，所以不能作为还原剂来完成Fe2＋―→Fe的转化。(4)Fe3＋―→Fe2＋需要较强的还原剂。如Fe、Zn、H2S(S2－)、KI(I－)、Na2SO3(SO2－3)等，Cu虽不是强还原剂，但因Fe3＋具有较强的氧化性，可被Cu还原成Fe2＋。Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2；H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl；2KI＋2FeCl3===2FeCl2＋I2＋2KCl。(5)Fe3＋―→Fe常发生在金属的热还原反应中。如高温下用CO还原铁矿石中的铁。Fe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2铝热反应也是这种转化的实例。如：Fe2O3＋2Al=====高温Al2O3＋2Fe。2题组训练1．下列试剂中，不能使Fe2＋转化为Fe3＋的是()①氯气②NaCl溶液③KMnO4溶液④稀硝酸⑤盐酸⑥NaNO3溶液A．①②③B．①③④C．②④⑤D．②⑤⑥解析要实现Fe2＋转化为Fe3＋，必须加强氧化性物质，②NaCl、⑤HCl均没有强氧化性，⑥NO－3在酸性条件下才表现强氧化性。答案D2．(2014·上海)用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得的溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是()A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3＋B．若有固体存在，则溶液中一定有Fe2＋C．若溶液中有Cu2＋，则一定没有固体析出D．若溶液中有Fe2＋，则一定有Cu析出解析FeCl3溶液腐蚀铜，发生反应：2Fe3＋＋Cu―→2Fe2＋＋Cu2＋，则所得溶液中含有Fe2＋、Cu2＋，若FeCl3过量，则所得溶液中还含有Fe3＋。加入铁粉，Fe先与Fe3＋反应，再与Cu2＋反应。若无固体剩余，则Fe3＋可能完全反应，也可能部分反应，因此无法判断是否有Fe3＋，A项分析不合理；若有固体存在，则可能为Fe或Cu或Fe和Cu的混合物，无论是哪种情况，溶液中一定有Fe2＋，B项分析合理；若溶液中有Cu2＋，则Cu2＋可能部分反应或没有反应，因此溶液中可能有Cu析出，C项分析不合理；无论是否有Cu析出，溶液中一定有Fe2＋，D项分析不合理。答案B3．某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，若向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2＋浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如下图所示。则稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为()A．111B．131C．338D．114解析据氧化性由强到弱的顺序HNO3Fe3＋Cu2＋，可知随铁粉的增加，反应的方程式分别为4HNO3(稀)＋Fe===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O4mol1mol1mol2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)22mol1mol3molCu(NO3)2＋Fe===Fe(NO3)2＋Cu1mol1mol1mol所以原溶液中，Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物质的量之比为(2mol－1mol)1mol4mol＝114。答案D4．把22.4g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反应只收集到0.3molNO2和0.2molNO，下列说法正确的是()A．反应后生成的盐只为Fe(NO3)33B．反应后生成的盐只为Fe(NO3)2C．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为13D．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为31解析由于铁的物质的量为22.4g56g/mol＝0.4mol，所以在反应的过程它失去的电子数应介于0.8mol(此时只产生Fe2＋)和1.2mol(此时只产生Fe3＋)之间，又产生0.3molNO2和0.2molNO，即反应过程中硝酸得到的电子为0.3mol×(5－4)＋0.2mol×(5－2)＝0.9mol，所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2，设前者的物质的量为x，后者的物质的量为y，则由铁守恒可得x＋y＝0.4，由得失电子守恒得3x＋2y＝0.9，解得x＝0.1mol，y＝0.3mol。答案C5．A、B、C为中学常见单质，其中一种为金属，通常情况下，A为固体，B为黄绿色气体，C为无色气体。D、E、F、G、H、X均为化合物，其中X常温下是无色气体，其水溶液是一种强酸，E为黑色固体，H在常温下为液体。它们之间的转化关系如下图所示(其中某些反应条件和部分反应物已略去)。请回答下列问题：(1)写出下列物质的化学式：A__________、D__________、E________、X________。(2)在反应①～⑦中，不属于氧化还原反应的是________(填编号)。(3)反应④的离子方程式是_____________________________。(4)反应⑦的化学方程式是_____________________________。该反应中每消耗0.3mol的A，可转移电子________mol。(5)写出D的溶液与小苏打溶液反应的离子方程式_____________________________________________________。(6)除去D溶液中混有的少量G的方法是____________________________________________________________________________。(7)用D溶液制备无水D固体的方法是_______________________________________________________________________________。解析由“B为黄绿色气体单质”知，B为Cl2；由D与G之间的相互转化关系知，A为变价金属单质，则A为Fe，D为FeCl3，G为FeCl2；由“D＋F→血红色溶液”知，F为KSCN；由“E与X的相互转化关系及E为黑色固体化合物、X的水溶液是一种强酸”知，E为Fe3O4，X为HCl，H为H2O；由“C为无色气体单质及A＋C→E”知，C为O2。(3)反应④的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。(4)反应⑦的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2，由化合价的变化值知，当3mol的Fe反应时可转移电子8mol。(5)D溶液与小苏打溶液反应的离子方程式为Fe3＋＋3HCO－3===Fe(OH)3↓＋3CO2↑。(6)除去FeCl3溶液中混有的少量FeCl2的方法：向混合液中通入足量的氯气(或加入足量的H2O2)。(7)用FeCl3溶液制备无水FeCl3固体的方法：在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液。答案(1)FeFeCl3Fe3O4HCl4(2)③⑥(3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋(4)3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H20.8(5)Fe3＋＋3HCO－3===Fe(OH)3↓＋3CO2↑(6)向混合液中通入足量的氯气(或加入足量的H2O2)(7)在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液方法技巧铁与硝酸反应的计算①Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；②3Fe(过量)＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。1．当nFenHNO3≤14，按反应①进行；当nFenHNO3≥38，按反应②进行；当38nFenHNO314，则①②两反应都发生。2．上述反应可以认为先发生反应①，若Fe有剩余则发生2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2③；合并①③即可得反应②，所以，无论反应①还是反应②，被还原的HNO3皆占参与反应的HNO3的14。考点2Fe2＋、Fe3＋的检验鉴别方法Fe2＋Fe3＋直接观色浅绿色棕黄色利用显与KSCN溶液不显血红色显血红色色反应与苯酚不显紫色显紫色利用Fe3＋的氧化性与铜片无现象Cu溶解，溶液变为蓝绿色与KI淀粉溶液无现象溶液变蓝利用Fe2＋的还原性与溴水溴水退色无现象与KMnO4(H＋)紫色退去无现象利用沉淀反应Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓沉淀颜色：白色→灰绿色→红褐色Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓红褐色沉淀题组训练6.为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是()A．④B．③C．③④D．①②③④⑤5解析③不反应，实验方案及现象均错；④检验的是Cl－，与Fe3＋的性质无关。答案C7．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KMnO4溶液③加入少量NH4SCN溶液A．①③B．③②C．③①D．①②③解析在该溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不变血红色，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，所以不用KMnO4溶液。答案C8．下列离子的检验方法合理的是()A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2＋B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变血红色，说明原溶液中含有Fe2＋C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋解析A项中只能说明含有Fe3＋，不合理；B项原溶液中可能只有Fe3＋而没有Fe2＋；D项中氧化后生成红褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。答案C