2012高考一轮复习 铁及其化合物

铁及其化合物一、铁第四周期第VIII族，属过渡元素化学性质二、铁的化合物化学式FeOFe3O4Fe2O3化学名称氧化亚铁四氧化三铁三氧化二铁俗名磁性氧化铁铁红色态黑色粉末黑色晶体红棕色粉末溶解性难溶于水难溶于水难溶于水化合价+2+2、+3+3稳定性不稳定稳定稳定与H+反应FeO+2H+=Fe2++H2OFe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2O铝热反应通式：2yAl+3FexOy高温yAl2O3+3xFe1、铁的氧化物2、铁的氢氧化物化学名氢氧化亚铁氢氧化铁化学式Fe(OH)2Fe(OH)3物理性质白色固体，不溶于水红褐色固体，不溶于水化学性质Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O制法可溶性碱与亚铁盐溶液反应Fe2++2OH—=Fe(OH)2↓可溶性碱与铁盐溶液反应Fe3++3OH—=Fe(OH)3↓加热（1）＋3价铁：呈黄色①沉淀性：Fe3++3OH-＝Fe(OH)3↓红褐色沉淀用于鉴别Fe3+②水解性：a、和CO32-、HCO3-、双水解,写出方程式b、制氢氧化铁胶体Fe3++3H2O(沸水)＝Fe(OH)3＋3H+3、铁的重要盐③络合性：用于鉴别Fe3+Fe3++3SCN-＝Fe(SCN)3血红色溶液④显色反应：加苯酚溶液显紫色（2）＋2价铁：呈浅绿色沉淀性：Fe2++2OH-＝Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+2H2O+O2＝4Fe(OH)3↓现象：和碱反应生成白色沉淀迅速变成灰绿色最后变成红褐色沉淀，此现象用于鉴别Fe2+。思考：配置Fe2+和Fe(OH)2时需要注意的事项：排除装置内的氧气（例如加热煮沸、滴加油油封、生成气体来排除氧气）1．下列反应中，其产物的颜色按红、红褐、淡黄、蓝色顺序排列的是()①金属钠在纯氧中燃烧②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空气中放置一段时间③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液④无水硫酸铜放入医用酒精中A．②③①④B．③②①④C．③①②④D．①②③④【答案】B2、铁屑溶于过量的稀硫酸，过滤后向滤液中加入适量硝酸，再加入过量的氨水，有红褐色沉淀生成。过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别为()A．Fe(OH)3；Fe2O3B．Fe(OH)2；FeOC．Fe(OH)2、Fe(OH)3；Fe3O4D．Fe2O3；Fe(OH)3【答案】A3．欲证明某溶液中不含Fe3＋可能含有Fe2＋，进行如下实验操作时最佳顺序为()①加入少量氯水②加入少量KMnO4溶液③加入少量KSCN溶液A．①③B．③②C．③①D．①②③【解析】Fe3＋与KSCN溶液反应变红色，Fe2＋与KSCN溶液不反应，但加入氧化剂后Fe2＋被氧化成Fe3＋，使KSCN变红色。所以应先加入KSCN，如果溶液不变色，再加入氯水，溶液变成红色，则可证明溶液中不含Fe3＋含有Fe2＋。【答案】C4．将1.12g铁粉加入25mL2mol·L－1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，显血红色C．Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为5∶1D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5【答案】B重点突破Fe(OH)2具有较强的还原性，易被空气中的氧气氧化，因此制备Fe(OH)2是高考题常见考点．实验的关键之处是隔绝空气、避免接触O2，防止Fe(OH)2被氧化．Fe(OH)2的制取方法下面是制备Fe(OH)2白色沉淀的几种方案．请回答下列各问题：(1)用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含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溶液时还需要加入__________________．②除去蒸馏水中溶解的O2常采用____________的方法．③生成Fe(OH)2白色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________________________________________．【答案】(1)①稀H2SO4、铁屑②煮沸③避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化经典例题(2)在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备．①在试管Ⅰ里加入的试剂是___________．②在试管Ⅱ里加入的试剂是______.③为了制得Fe(OH)2白色沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是____________________________．④这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，理由是___________________________________．【答案】(2)①稀H2SO4和铁屑②NaOH溶液③检验试管Ⅱ出口处排出的H2的纯度，当排出的H2已经纯净时再夹紧止水夹④试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界O2不易进入(3)利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀．如图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁．①a电极的材料应为__________，电极反应式___________．②电解液c可以是______(填编号)．A．纯水B．NaCl溶液C．NaOH溶液D．CuCl2溶液【答案】(3)①FeFe－2e－===Fe2＋②BC③d为苯，其作用是____________________，在加入苯之前对电解液c应作何简单处理？________________.④为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是____________(填编号)．A．改用稀H2SO4作电解液B．适当增大电源的电压C．适当减小两极间的距离D．适当降低电解液的温度⑤若c用Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为________________________．【答案】③隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化加热煮沸，排出溶解的O2④BC⑤白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色FeFe2+Fe3+铁三角等、、、、、FeCuSHSSOI2221、Fe只有还原性强氧化剂Cl2、Br2、热浓H2SO4、HNO3等弱氧化剂S、I2、H＋、Cu2＋、Fe3＋等Fe（+3）Fe（+2）FeFe反应后形成的产物呈何价态，一般由下列因素来决定：①弱氧化性：遇强还原剂时被还原成单质铁FeFeZnCOAl等、、2例：Fe2++Zn=Zn2++Fe2.+2价铁离子强还原性、弱氧化性②强还原性：遇较强氧化剂时被氧化成三价铁的化合物3ClOOH)H(MnOHNOSOHOClBr2FeFe224342222等、、等、、浓、、常见Fe2＋转化成Fe3＋的离子方程式：2Fe2＋＋Cl2(Br2)===2Fe3＋＋2Cl－(Br－)4Fe2＋＋4H＋＋O2===4Fe3＋＋2H2O3Fe2＋＋4H＋＋NO3－===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O5Fe2＋＋8H＋＋MnO4－===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O3.+3价铁离子只具有氧化性2FeCuSHSSOI3FeFe222（溶液中）等、、、、、①2Fe3++2I-＝2Fe2++I2②2Fe3++SO2+2H2O＝2Fe2++SO42-+4H+③2Fe3++S2-＝2Fe2++S↓④2Fe3++H2S＝2Fe2++S↓+2H+⑤2Fe3++Cu＝2Fe2++Cu2+⑥2Fe3++Fe＝3Fe2+常见Fe3＋转化成Fe2＋的离子方程式4.Fe2+和Fe3+的鉴别方法Fe2+Fe3+溶液的颜色浅绿色棕黄色加碱溶液白色灰绿色红褐色红褐色加SCN-无明显现象（通氯气）血红色加苯酚不变色紫色淀粉碘化钾试纸不变色变蓝加入铜片不变色变成蓝绿色其它思考1亚铁盐溶液：加入少量铁屑防止氧化；加入少量相应的酸溶液以防止Fe2+的水解。铁盐溶液：加入少量相应酸溶液以防止Fe3+的水解亚铁盐、铁盐溶液的保存方法？思考2如何从FeCl3和少量Cu的混合物中分离得到纯净的FeCl3和Cu？①加水溶解：2FeCl3＋Cu＝2FeCl2＋CuCl2②加过量的Fe并过滤：Fe＋CuCl2＝FeCl2＋Cu③在过滤所得沉淀物中加足量HCl，Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑过滤，将滤液合并，沉淀物清洗烘干.④滤液中通足量Cl2：2FeCl2＋Cl2＝2FeCl3⑤通入HCl气流，蒸干FeCl3溶液：FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl,HCl抑制水解流程图【例2】将6g纯铁粉加入200mLFe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中充分反应后得到200mL0.5mol/L的FeSO4溶液和5.2g固体，求：（1）反应后生成铜多少克？（2）加入铁粉前Fe2(SO4)3物质的量浓度。[典型剖析]【例1】把铜粉和过量的铁粉加入到热的浓硝酸中，充分反应后，溶液中大量存在的金属阳离子是（）A.只有Fe2+B.只有Fe3+C.有Fe2+和Cu2+D.有Fe3+和Cu2+A2.56g0.1mol/L【例3】由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21：8，，则这种混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是（）。A.1：2：1B.2：1：1C.1：1：1D.1：1：3【例4】在下列所指的各溶液中，分别滴加NH4SCN溶液后，溶液不呈血红色的是（）A.加入足量镁粉的Fe2(SO4)3溶液B.加入过量铁粉的稀硝酸溶液C.铁丝在足量的氯气中燃烧后，所得产物的溶液D.长期暴露在空气中的绿矾溶液ABCD【例5】金属铜能被FeCl3的浓溶液腐蚀，其化学反应是：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2。现将有铜的印刷线路板浸入FeCl3的浓溶液中，有9.6gCu被腐蚀掉。取出印刷线路板，向溶液中加入8.4g铁粉，经充分反应，溶液中还存在4.8g不溶物。则：（1）溶液中存在哪些离子？（2）离子的物质的量各是多少？Fe2+、Cu2+、Cl-Fe2+0.6molCu2+0.075molCl-1.35mol5.已知：A是硫酸盐，且A和G、C和D、F和H元素组成分别相同。G和KSCN溶液混合后溶液显红色，B、C和D均为氧化物。反应过程中产生的水在图示中已略去。回答下列问题：(1)写出G和H的化学式：G________，H________。(2)工业生产中D转化为C的反应条件是：_____。(3)B跟E反应的离子方程式是_______________________。【答案】(1)Fe2(SO4)3Na2SO4(2)催化剂和适当的温度(3)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O备习题课[例题1]某元素的一种同位素R具有微弱的放射性，其原子核内中子数比质子数多40，其单质晶体在一定条件下密度为6．78ｇ·ｃｍ－３，Ｘ射线研究该晶体发现在边长为1．00×10－７ｃｍ的立方体中含有20个R原子。R在化学反应中常表现为＋2价和＋4价，溶液中Ｒ２＋稳定。氧化物Ｒ３Ｏ４与Ｆｅ３Ｏ４有相似之处。请回答：（1）R原子的摩尔质量为___________。（2）此元素位于周期表第___________周期___________族。（3）已知Ｆｅ３Ｏ４可写成氧化物的形式和盐的形式：ＦｅＯ·Ｆｅ２Ｏ３和Ｆｅ（ＦｅＯ２）２。则Ｒ３Ｏ４用氧化物的形成可表示为，用盐的形式可表示为__________。（4）Ｒ３Ｏ４可与浓盐酸反应且有气体放出。写出Ｒ３Ｏ４与浓盐酸反应的化学方程式：_______。六204ｇ·ｍｏｌ－１ⅣＡ2ＰｂＯ·ＰｂＯ２Ｐｂ３Ｏ４＋8ＨＣｌ（浓）＝3ＰｂＣｌ２＋Ｃｌ２↑＋4Ｈ２ＯＰｂ２ＰｂＯ４【例题2】Fe是地壳中含量很丰富的元素，也是生物体所必需的元素。自然界中铁矿石主要有赤铁矿和磷铁矿，金属铁