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2020-2021年新高三化学一轮复习讲解《铁及其化合物》【知识梳理】一、铁铁位于第四周期第Ⅷ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4.75%,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Fe2O3·3H2O)、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:2Fe+6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O(4)铁与稀硝酸反应不产生H2。当HNO3过量时,铁元素的存在形式为Fe3+。反应原理:Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,当Fe过量时,铁元素的存在形式为Fe2+。反应原理:3Fe+8HNO3===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,当14nFenHNO338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:Fe+Cu2+===Fe2++Cu(置换反应)(2)与FeCl3溶液反应:2Fe3++Fe===3Fe2+(归中反应)例题1、下列说法正确的是。①1molFe溶于过量硝酸,电子转移数为2NA②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③将铁屑放入稀HNO3中,证明Fe比H2活泼④用NaOH溶液可以除去氧化铁中混有的二氧化硅⑤Fe与Cl2反应生成FeCl3,推测Fe与I2反应生成FeI3⑥铁的氧化物(FexO)1.52g溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下112mlCl2,恰好将Fe2+完全氧化,x值为0.80⑦Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中一定有+3价铁生成⑧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⑨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⑩将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中,制备Fe(OH)3胶体⑪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+⑫铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3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+2+3+2,+3稳定性不稳定稳定稳定与H+反应的离子方程式FeO+2H+===Fe2++H2OFe2O3+6H+===2Fe3++3H2OFe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O2.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)2+2H+===Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O受热分解2Fe(OH)3====△Fe2O3+3H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2++2OH−===Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱溶液反应Fe3++3OH−===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)2+O2+2H2O===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。①赤铁矿的主要成分是Fe3O4②向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液2~3滴,溶液呈红色,说明红砖中含有氧化铁③Fe2O3――→盐酸FeCl3(aq)――→蒸发无水FeCl3④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⑤Fe3O4为红棕色晶体⑥磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为:3Fe2++4H++NO-3===3Fe3++NO↑+3H2O⑦氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为:Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O⑧Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3,但能通过化合反应制取Fe(OH)3⑨Fe(OH)2在空气中加热,可得到FeO⑩图示装置能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀⑪FeO投入稀H2SO4和稀HNO3中均得到浅绿色溶液⑫向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300mL1mol·L−1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2.4g三、铁盐与亚铁盐1.Fe2+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:Zn+Fe2+===Fe+Zn2+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:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl−向少量酸性KMnO4溶液中加入FeCl2溶液,若溶液紫红色褪去,证明Fe2+具有还原性。反应原理:MnO-4+5Fe2++8H+===5Fe3++Mn2++4H2O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2.Fe3+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:2Fe3++Fe===3Fe2+向FeCl3溶液中加入淀粉KI溶液,若溶液变成蓝色,证明Fe3+具有氧化性。反应原理:2Fe3++2I−===I2+2Fe2+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:2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+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:FeCl3+3H2O====△Fe(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-3、AlO-2、CO2-3、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3.Fe2+和Fe3+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+NO↑NO-3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2Fe3++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4.Fe2+、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,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Fe3+Cu2+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Fe3+6.“铁三角”的应用:Fe2+不共存NO-3(H+)、ClO−、MnO-4(H+)判断离子能否共存Fe3+不共存S2−、I−、SO2-3Fe2+、Fe3+不共存HCO-3、CO2-3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。①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②检验Fe(NO3)2晶体是否氧化变质的方法是将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后,滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红③FeCl3腐蚀Cu制印刷电路板是由于铁比铜的金属性强④Fe2+与H2O2在酸性溶液中的反应:2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O⑤向Fe2(SO4)3溶液中加入过
本文标题:20202021年高考化学一轮复习知识讲解下铁及其化合物pdf
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