【高中化学】一轮复习学案：3.3-铁及其重要化合物(必修1)

第三节铁及其重要化合物【高考新动向】考点梳理1.了解铁的主要性质及应用。2.了解铁的重要化合物的主要性质及应用。【考纲全景透析】一、铁的性质1.物理性质银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导电、导热性较好、能被磁铁吸引。2.化学性质铁是较活泼的金属，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价，但+3价的化合物较稳定。（1）与非金属反应：3Fe+2O2Fe3O42Fe+3C122FeCl3（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）Fe+SFeS说明铁跟氯气、硫反应时，分别生成+2价和+3价的铁，说明氧化性：氯气＞硫．（2）与水反应：①在常温下，在水和空气中的O2、CO2等的共同作用下，Fe易被腐蚀(铁生锈)．②在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2（3）与酸反应：①与非氧化性酸(如稀盐酸、稀H2SO4等)的反应．例如：Fe+2H＋＝Fe2＋+H2↑②与氧化性酸。a.HNO3(稀)过量时生成Fe3＋：Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O。b．铁粉过量时生成Fe2＋：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2Oc.铁遇到冷的浓H2SO4、浓HNO3时，产生钝化现象，因此金属铁难溶于冷的浓H2SO4或浓HNO3中．(4)铁与盐溶液的反应①铁能与比它活动性弱的金属的盐溶液反应，置换出这种金属。Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4。②铁能与FeCl3溶液反应生成FeCl2。离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。二、铁的重要化合物的主要性质及应用1.铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称(铁红)(磁性氧化铁)化合价+2+3+2、+3色、态黑色粉未红棕色粉未黑色晶体水溶性均不溶于水和H+反应FeO+2H+=Fe2++H2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2OFe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O与CO的反应稳定性在空气中氧化为Fe3O4空气中稳定在空气中稳定制备高温熔融，过量的铁与O2反应：2Fe+O22FeO氢氧化铁加热分解2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O铁在氧气中燃烧3Fe+2O2Fe3O4【另】①FeO与硝酸反应的化学方程式：3FeO+10HNO3====3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O。②FeO、Fe2O3分别与HI溶液反应的化学方程式：FeO+2HI====FeI2+H2O、Fe2O3+6HI====2FeI2+I2+3H2O。2.铁的氢氧化物氢氧化亚铁-Fe(OH)2氢氧化铁-Fe(OH)3颜色状态白色固体红褐色固体水溶性难溶于水稳定性不稳定，易被空气中的氧气氧化，颜色变化：较稳定空气中久置会部分失水成铁锈受热易白色→灰绿色→红褐色4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3分解与酸反应Fe(OH)2+2H+====Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O制取新制FeSO4溶液与NaOH溶液隔绝空气反应：Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓铁盐与可溶性碱反应Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓二者的关系空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3。现象是：白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色化学方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3【热点难点全析】一、铁的三角转化关系1..“铁三角”中的转化关系2.应用（1）判断离子共存①Fe2＋、Fe3＋均水解，与HCO－3、AlO－2、CO2－3等因水解相互促进，在溶液中不能大量共存。②Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO2－3，Fe2＋与NO－3＋、ClO－、MnO－4＋在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。（2）除杂方法(括号内为杂质)①Fe2+(Fe3+)：加过量铁粉过滤②FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2③FeCl2(CuCl2)：加过量铁粉过滤④Fe(Al)、Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加过量强碱溶液过滤（3）盐溶液的配制与保存①Fe2＋的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相应的酸，防止Fe2＋水解。②Fe3＋的盐溶液：加少量相应的酸防止Fe3＋水解。（4）制备物质制备无水FeCl3——在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液。制备Fe(OH)3胶体——向沸水中加入饱和FeCl3溶液并煮沸至有红褐色胶状物出现为止。【典例1】某校探究性学习小组用已部分生锈的废铁屑制作印刷电路板的腐蚀剂，并回收铜。探究过程如下：请回答下列问题：(1)步骤①中先加入热的Na2CO3溶液除油污，操作甲的名称是___________。(2)步骤②中，除发生反应Fe+2HCl====FeCl2+H2↑外，其他可能反应的离子方程式为：______________________________。(3)溶液C的颜色是________，溶液D中可能含有的金属阳离子有_________。(4)可以验证溶液B中是否含有Fe2+的一种试剂是________(填选项序号)。a.稀硫酸b.铁c.硫氰化钾d.酸性高锰酸钾溶液(5)操作乙的名称是______，步骤⑤产生金属铜的化学方程式为：______________________________________________。【解析】(1)用热的Na2CO3溶液除去废铁屑上的油污后，将两者分离的方法是过滤。(2)由于铁锈的主要成分是Fe2O3，还发生反应的离子方程式可能有：Fe2O3+6H+====2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+====3Fe2+。(3)由B→C发生的反应为：2FeCl2+Cl2====2FeCl3，FeCl3溶液呈棕黄色。向FeCl3溶液中加入印刷电路铜板，发生的反应为：2FeCl3+Cu====2FeCl2+CuCl2，若Cu不足量，则溶液D中可能含有的金属阳离子有Fe2+、Cu2+、Fe3+；若Cu足量，则溶液D中可能含有的金属阳离子有Fe2+、Cu2+，所以溶液D中可能含有的金属阳离子有Fe2+、Cu2+、Fe3+。(4)由于Fe2+具有较强的还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以可用酸性高锰酸钾溶液验证溶液B中是否含有Fe2+。(5)由“D→E+氯气+铜”知，操作乙是电解过程，反应产生金属铜的化学方程式：CuCl2Cu+Cl2↑。答案：(1)过滤(2)332232FeO6H2Fe3HOFe2Fe3Fe、(3)棕黄色Fe2+、Cu2+、Fe3+(4)d(5)电解CuCl2Cu+Cl2↑二、Fe2+和Fe3+的检验1．溶液颜色含有Fe2＋的溶液显浅绿色含有Fe3＋的溶液显黄色2．用KSCN溶液和氯水相关离子方程式：2Fe2＋+Cl2＝2Fe3＋+2Cl－Fe3＋+3SCN－＝Fe(SCN)3（血红色）3.用NaOH溶液或氨水相关反应方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色)Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3【提醒】FeCl3溶液在与许多试剂反应时会出现特殊现象，可作为鉴别Fe3＋的依据。(1)向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液呈红色；(2)FeCl3与NaOH溶液反应，生成红褐色沉淀；(3)向FeCl3溶液中加入过量Fe粉，溶液变浅绿色；(4)向FeCl3溶液中加入过量Cu粉，溶液变蓝绿色；(5)将FeCl3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中，溶液变蓝色；(6)将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，生成红褐色Fe(OH)3胶体。【典例2】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+【答案】选C。【解析】向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明含Fe3+，但无法确定是否含Fe2+；向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明此时含Fe3+，但Cl2有氧化性，无法确定原来溶液中是Fe2+还是Fe3+；向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3+；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，说明该溶液中含有Fe2+，但由于红褐色的掩盖，无法说明是否含有Mg2+【高考零距离】1、（2012·山东高考·12）下列由相关实验现象所推出的结论正确的是A．Cl2、SO2均能使品红溶液褪色，说明二者均有氧化性B．溶液中滴加酸化的Ba（NO3）2溶液出现白色沉淀，说明该溶液中一定有SO42-C．Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应D．分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面均迅速上升，说明二者均易溶于水【解题指南】解答本题时应明确氯气和二氧化硫褪色的原理的不同点，Cl-、SO42-的检验方法及注意事项。【解析】选D。A项，二者漂白的原理不同，前者属于氧化型，后者属于化合型，因此不能说明SO2具有氧化性，A错；B项，溶液中也可能含有SO32-，B错；C项，铁与硝酸发生的不是置换反应，C错误；2、（2012·江苏高考·7）下列物质转化在给定条件下能实现的是①②③④⑤A.①③⑤B.②③④C.②④⑤D.①④⑤【参考答案】A【分析】本题属于元素及其化合物知识的考查范畴。三氧化铝的两性、偏铝酸酸性弱于碳酸、候氏制碱原理、Fe3＋水解FeCl3溶液蒸干得不到无水FeCl3、氢氧化镁不稳定性等内容都来源于必修一、和必修二等课本内容及课本上的基本反应，看来高三复习不能“舍本逐末”。【解题指南】解答本题时应注意掌握中学化学常见物质的相互转化及相关方程式。【解析】选A。对于①：第一步转化Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O，第二步转化2NaAlO2＋CO2＋3H2O=2Al(OH)3↓＋Na2CO3或NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3；对于②：第一步转化不能一步实现，第二步转化SO3+H2O=H2SO4；对于③：第一步转化NaCl+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl,第二步转化2NaHCO3△Na2CO3＋H2O＋CO2↑对于④：第一步转化Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,第二步转化，FeCl3水解，得不到无水FeCl3；对于⑤：第一步转化Ca(OH)2+MgCl2=Mg(OH)2↓+CaCl2,第二步转化Mg(OH)2MgO＋H2O；所以选A.①③⑤。3.（2012·广东高考·12）下列陈述ⅠⅡ正确并且有因果关系的是选项陈述Ⅰ陈述ⅡASO2有漂白性SO2可使溴水褪色BSiO2有导电性SiO2可用于制备光导纤维C浓硫酸有强氧化性浓硫酸可用于干燥H2和CODFe3+有强氧化性FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜【解题指南】解答本题时应从常见物质的性质考虑。【解析】选D。选项具体分析结论A陈述Ⅱ表现了SO2的还原性，而陈述Ⅰ表现为漂白性。没有因果关系B二氧化硅不导电。不正确C陈述Ⅱ表现出弄硫酸的吸水性。没有因果关系D陈述Ⅱ中Fe3+氧化铜而使铜腐蚀回收。属于因果关系4、（2012·重庆高考·7）下列叙述正确的是A.Ｆe与S混合加热生成FeS2B.NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3C.过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成D.白磷在空气中加热到一定温度能转化为红磷【解题指南】解答本题时应注意物质的特殊性质，如硫元素的氧化性较弱，碳酸钠的稳定性较强，同时注意关键词语“过量”“浓”“空气”。【解析】选C。选项具体分析结论A两者混合加热生成FeS。错误B碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠，因此碳酸钠的热稳定性大于碳酸氢钠。错误C铜与浓硝酸反应生成二氧化氮，但是当铜过量时，随着硝酸的浓度的降低，产物中便有一氧化氮生成。正确D白磷在空气中加热会与氧气反应。错误5.（2011·福建