第12讲 铁的多样性-新高一化学暑假精品课程（鲁科版2019）（原卷版）

这是一份第12讲 铁的多样性-新高一化学暑假精品课程（鲁科版2019）（原卷版），共9页。
1．掌握铁及其化合物的性质和应用。
2．掌握Fe2+和Fe3+转化和检验。
【基础知识】
一、单质铁
1．铁的自然存在

2．铁的物理性质
3．单质铁的化学性质
（1）弱氧化剂
①S：_________________________
②H+：_________________________，铁逐渐_______、溶液变为______色，有______产生
③Cu2+：_______________________，铁上析出____物质、溶液由____色变为______色
④Ag+：________________________，铁上析出____物质、溶液由____色变为______色
（2）强氧化剂：Cl2
①反应：_______________________
②现象：生成_________色烟
（3）特殊反应
①与氧气反应：________________________
②与水蒸气反应：________________________
1．已知铁是26号元素，最外层有2个电子，有4个电子层，试画出铁的原子结构示意图。
2．如何除去铜粉的少量铁粉？如何除去镁粉的少量铁粉？
二、Fe2+和Fe3+的性质
1．Fe2+的性质
2．Fe3+的性质
1．能否通过化合反应得到FeCl2？
2．铁在少量的氯气中燃烧的产物是什么？在过量的氯气中燃烧的产物又是什么？
3．电子工业中常用FeCl3溶液腐蚀印刷铜电路板，欲从腐蚀后的废液中回收Cu及制取纯净的FeCl3溶液，请设计一个简单的流程图。
4．向FeCl3和BaCl2的混合液中通入SO2气体，观察到的现象是溶液由棕黄色变成浅绿色，有白色沉淀产生。请写出有关的化学方程式。
三、铁的氧化物
1．物理性质和用途
2．化学性质
（1）和非氧化性酸（如稀盐酸）反应
①FeO：______________________________________________
②Fe3O4：______________________________________________
③Fe2O3：______________________________________________
（2）能够被某些还原剂还原（以Fe3O4为例）
①H2：______________________________________________
②CO：______________________________________________
③C：______________________________________________
1．已知金属铝是一种强还原剂，在高温条件下能够将铁从其氧化物中还原出来，并且放出大量的热，该反应叫铝热反应。请写出Fe3O4发生铝热反应的化学方程式。
2．若有一黑色粉末，如何鉴别是铁粉，还是Fe3O4粉末？
四、铁的氢氧化物
1．Fe（OH）2和Fe（OH）3性质的比较
2．制取纯净的Fe（OH）2的实验
1．能否通过化合反应一步合成Fe（OH）3？
2．Fe（OH）2在空气中加热分解得到铁的氧化物是什么？
五、Fe2+和Fe3+的检验
1．Fe3+的检验
2．Fe2+的检验
1．绿矾晶体（FeSO4·7H2O）由于保存不妥或长久放置，容易部分或全部被氧化。如何根据实验现象证明：①绿矾没有被氧化；②绿矾完全被氧化；③绿矾部分被氧化？
【考点剖析】
考点一：单质铁的性质及应用
例1．（2020·嘉兴高一检测）把铁片分别放入下列溶液后，铁片溶解而溶液质量增加，但无气体产生，此溶液是（ ）。
A．稀盐酸 B．AgNO3溶液 C．FeCl3溶液 D．Cu（NO3）2溶液
考点二：Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化
例2．把含有氧化铁的铁片投入足量的稀盐酸中，直到铁片完全溶解，经分析该溶液中无Fe3+，且生成的Fe2+与反应生成的H2的物质的量之比为3∶1，则原混合物中Fe2O3与Fe的物质的量之比为（ ）。
A．4∶1 B．3∶1 C．2∶5 D．1∶1
考点三：Fe2+、Fe3+的检验
例3．（2020·北京昌平区高一检测）某研究小组同学对市售某种补铁口服液的成分进行探究。根据名称认为该糖浆中含有Fe2+，设计方案进行验证。
设计方案如下：
（1）方案i的预期现象是产生白色沉淀，逐渐变为灰绿色，最终变为红褐色。产生白色沉淀的离子方程式是_________________________________，最终变为红褐色的化学方程式是______________________________________。
（2）方案ii的预期现象是___________________________。
（3）方案iii的预期现象是______________________________________，反应中氯水参与反应的的离子方程式是__________________________________。
考点四：铁的氧化物的性质及应用
例4．某研究性学习小组在用CO还原Fe2O3的实验中，用磁铁吸出生成的黑色粉末X，他们认为X不一定是Fe，若温度不同、受热不均时会生成Fe3O4，也能被磁铁吸引。为探究X的成分，他们进行了如下实验。
I．定性检验
（1）实验②的目的是_______________________________________。
（2）由上述实验现象推断，黑色粉末X的成分是____________（填化学式）。
II．定量测定
（1）操作Z是__________________。下列仪器中，在灼烧沉淀时必须用到的是（填名称）__________________。
（2）写出溶液Y中滴加H2O2溶液时发生反应的离子方程式__________________。
（3）通过以上数据，得出2.376g黑色粉末X中各成分的物质的量为____________。
考点五：氢氧化亚铁沉淀的制备
例5．图所示装置可用来制取和观察Fe（OH）2在空气中被氧化时的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6ml・L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：
（1）B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是_________，A中反应的离子方程式是____________________________________。
（2）实验开始时应先将活塞E_________（填“打开”“关闭”或“无关系”），C中收集到气体的主要成分是_________________。
（3）简述生成Fe（OH）2的操作过程____________________________________。
（4）拔去装置Ｂ中的橡皮塞，使空气进入，写出有关反应的化学方程式：__________________。
【真题演练】
1．（2020•上海学业考试真题）常温下，将铁片放到浓硫酸中，下列叙述正确的是（ ）。
A．溶液呈黄色
B．铁片变轻
C．铁片表面产生大量气泡
D．铁片表面产生致密的氧化膜
2．（2017·海南高考）以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥为原料制取MgSO4·7H2O的过程如图所示：
硼镁泥的主要成分如下表：
判断“除杂”基本完成的检验方法是____________________________。
3．（2020·北京合格考真题）硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2和CuCl2的混合溶液中回收S，其转化如图所示（CuS不溶于水）。下列说法中，不正确的是（ ）。
A．过程①中，生成CuS的反应为H2S+Cu2＋＝CuS↓+2H＋
B．过程②中，Fe3＋作氧化剂
C．回收S的总反应为2H2S+O2＝2H2O+2S↓
D．过程③中，各元素化合价均未改变
4．（2020•江苏学业考试）某硫酸厂产生的烧渣（主要含Fe2O3、FeO，还有一定量的SiO2）可用于制备FeSO4，其流程如图：
（1）“酸溶”时，提高反应速率的措施有_________（写一条）。
（2）加入Fe粉还原后，检验Fe3+是否反应完全的试剂为__________________。
（3）写出“还原”步骤中，Fe和Fe3+反应的离子方程式：__________________。
【过关检测】
1．检验Fe3+通常选用KSCN溶液，现象是溶液变为（ ）。
A．黄色 B．蓝色 C．红色 D．浅绿色
2．实验室中为了妥善保存硫酸亚铁溶液常加入少量的（ ）。
A．镁粉 B．锌粉 C．铁片 D．铜片
3．苹果汁饮料中含有Fe2+，鲜榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色，榨汁时加入维生素C可有效防止这种现象发生，说明维生素C具有（ ）。
A．氧化性 B．还原性 C．碱性 D．酸性
4．（2020·浏阳高一检测）能与Fe3+反应且能证明Fe3+具有氧化性的物质是（ ）。
A．氢氧化钠 B．铁 C．氯化亚铁 D．硫氰化钾
5．铁浸泡在硫酸铜溶液中，观察到的现象描述正确的是（ ）。
A．有大量气体生成
B．溶液由蓝色变成黄色
C．铁表面有黑色沉积物
D．溶液由蓝色变成浅绿色
6．下列氯化物中，既能由单质直接化合制得又可由金属和盐酸反应制得的是（ ）。
A．CuCl2 B．FeCl2 C．FeCl3 D．AlCl3
7．用毛笔蘸取少量30%FeCl3溶液在铜片上写一个“Cu”字，放置片刻，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中，下列说法正确的是（ ）。
A．烧杯中的溶液呈黄色
B．铜片无任何变化
C．铜片上有凹陷的“Cu”字
D．发生了反应：Fe3++Cu＝Cu2++Fe2+
8．在稀硫酸中加入适量铁粉，反应完全后再加入适量氢氧化钠溶液，放置片刻，从反应体系中观察到颜色变化是（ ）。
A．无色→灰绿色→红褐色
B．无色→浅绿色→白色→灰绿色→红褐色
C．灰绿色→绿褐色→蓝色
D．无色→白色→浅绿色→灰绿色→红褐色
9．下列有关氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中，不正确的是（ ）。
A．氢氧化亚铁易被空气氧化
B．氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀
C．可利用如图所示装置，制备氢氧化亚铁
D．实验制备中，氢氧化钠溶液应预先煮沸
10．（2020•衢州高一检测）为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性，某同学设计如下实验方案：
其中符合实验要求而且完全正确的是（ ）。
A．A B．B C．C D．D
11．（2020·鄂尔多斯高一检测）“百炼成钢”是指反复将炽热的生铁在空气中锤打，转化为坚硬的钢，其实质是对生铁的不断除杂过程。下列关于物质的除杂叙述不正确的是（ ）。
12．（2020·宣城八校高一检测）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H2
D．除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质可以向溶液中加入适量氯水
13．FeCl3、CuCl2混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是（ ）。
A．加入KSCN溶液一定不变红色
B．溶液中一定含有Fe3+
C．溶液中可能含Cu2+
D．剩余固体中一定有铜
14．（江苏扬州江都区2020~2021学年度高三上学期学情调研）高温下，Fe2O3和H2反应可转化为Fe3O4，方程式为3Fe2O3+H22Fe3O4+H2O。下列说法正确的是（ ）。
A．Fe2O3俗名磁性氧化铁
B．该反应条件下H2的还原性强于Fe3O4的还原性
C．每消耗160gFe2O3，反应中转移2×6.02×1023个电子
D．Fe3O4可由Fe与H2O在常温下反应制得
15．（2020·哈尔滨高一上期末）关于实验室铁和稀盐酸反应的描述正确的是（ ）。
A．这是一个置换反应
B．反应的化学方程式是2Fe+6HCl＝2FeCl3+3H2↑
C．实验现象是出现气泡，溶液由无色变为棕黄色
D．如果把稀盐酸改为浓盐酸会出现钝化现象
16．（2020·西安高一检测）下列反应中Fe3+表现氧化性的是（ ）。
A．FeCl3溶液滴入沸水中，溶液变为红褐色
B．FeCl3溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀
C．FeCl3溶液中加入AgNO3溶液产生白色沉淀
D．FeCl3溶液中通入H2S气体产生浅黄色S沉淀
17．某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题：
（1）分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1ml·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是___________________。
（2）甲组同学取2mLFeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_____________________________。
（3）乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是____________________。
18．电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔。制造印刷电路板。对腐蚀废液的处理某工程师采用了下列实验方案：
（1）加入的过量①物质的化学式是___________________，写出主要反应的化学方程式________________________________________。
（2）滤渣③的成分是__________，操作II的名称_______________，加过量④反应的离子方程式______________________________。
（3）将②⑤合并通入⑥后，溶液颜色的变化为____________________，该反应的离子方程式______________________________。
（4）该实验方案的目的是___________________________________。
19．（2020·甘肃金昌高一检测）从古至今，铁及其化合物在人类的生产生活中都起了巨大的作用。
（1）中国四大发明之一的指南针由天然磁石制成的，其主要成分是_________。
A．Fe B．FeO C．Fe3O4 D．Fe2O3
（2）实验室用绿矾FeSO4·xH2O配制FeSO4溶液时为了防止FeSO4溶液变质，经常向其中加入铁粉，其原因是______________________（用离子方程式表示）。
（3）某同学甲取2mLFeSO4溶液，加入1滴KSCN溶液，再加入几滴氯水，溶液变红，说明Cl2可将Fe2+氧化。FeSO4溶液与氯水反应的离子方程式为____________。
（4）同学乙认为甲同学的实验不够严谨，该同学在2mLFeSO4溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入1滴KSCN溶液和几滴氯水，溶液变红，煤油的作用是_______________。
（5）为测定某绿矾FeSO4.xH2O中结晶水含量，将石英玻璃管（带两端开关K1和K2）（设为装置A）称重，记为m1g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2g。按如图连接好装置进行实验。
①仪器B的名称是____________。
②将下列实验操作步骤正确排序____________（填标号）；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3g。
a．点燃酒精灯，加热
b．熄灭酒精灯
c．关闭K1和K2
d．打开K1和K2，缓缓通入N2
e．称量A
f．冷却至室温
③根据实验记录，计算绿矾FeSO4·xH2O化学式中结晶水数目x＝___（列式表示）。
20．硫酸亚铁晶体（FeSO4·7H2O）在医药上作补血剂。某课外小组的同学欲测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下：
请回答下列问题：
（1）证明步骤①滤液中含有Fe2+的方法是：取样，先滴加KSCN溶液，再滴加，该过程的现象为。
（2）步骤②加入过量H2O2的目的是_________________。
（3）步骤③中反应的离子方程式是_______________________________。
（4）步骤④中一系列处理的操作步骤：过滤、________、灼烧、_______、称量。
（5）若实验中铁无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为_______g。
存在形态
存在形式举例
游离态
如__________
化合态
黄铁矿
赤铁矿
磁铁矿
颜色
磁性
三性
能够被_____吸引
导热、导电、延展性良好
性质
化学（或离子）方程式
弱氧化性
Zn
Al
强还原性
O2
12FeSO4+3O2+6H2O＝4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3↓
密封保存，一般现用现配
Cl2
反应：
应用：除去FeCl3溶液中的FeCl2
酸性H2O2
反应：
应用：除去Fe3+中的Fe2+的最佳方法
酸性KMnO4
反应：
现象：酸性高锰酸钾溶液紫红色褪色
应用：检验Fe3+中是否含有Fe2+
性质
化学（或离子）方程式
沉淀性
烧碱
氨水
络合性
KSCN
反应：
现象：产生______色溶液
应用：检验Fe3+的最佳方法
强氧化性
Fe
反应：
应用：除去Fe2+中的Fe3+
Cu
反应：
应用：电子工业上腐蚀电路板
性质
FeO
Fe3O4
Fe2O3
铁的化合价
颜色状态
俗 名
用 途
磁性材料
油漆颜料
性质
Fe（OH）2
Fe（OH）3
颜色状态
水溶性
都难溶于水
转化
反应
现象
热不稳定性
干扰因素
排除干扰方法
氧气
①水、烧碱溶液应________，除去溶解的氧气
②胶头滴管伸入液面以______。
③Fe2+溶液液面上滴几滴______，以隔绝空气
Fe3+
①亚铁盐溶液必须__________。
②溶液中加少量_____以防Fe2+被氧化成Fe3+
方案
试剂X
预期现象
方案i
1mL1ml/LNaOH溶液
a
方案ii
1mL1ml/L酸性KMnO4溶液
b
方案iii
依次加入5滴KSCN溶液、1mL氯水
c
实验编号
实验操作
实验现象
①
取少量黑色粉末X放入试管1中，注入浓盐酸，微热
黑色粉末逐渐溶解，溶液呈黄绿色；有少量气泡产生
②
向试管1中滴加几滴KSCN溶液，振荡
溶液出现血红色
③
另取少量黑色粉末X放入试管2中，注入足量硫酸铜溶液，振荡，静置
有极少量红色物质析出，仍有较多黑色固体未溶解
MgO
SiO2
FeO、Fe2O3
CaO
Al2O3
B2O3
30%~40%
20%~25%
5%~15%
2%~3%
1%~2%
1%~2%
实验操作
实验现象
离子反应
实验结论
A
在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水
浅绿色溶液变成黄色溶液
2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl－
Fe2+具有还原性
B
在氯化亚铁溶液中加入锌片
浅绿色溶液变成无色溶液
Fe2++Zn＝Fe+Zn2+
Zn具有还原性
C
在氯化铁溶液中加入铁粉
黄色溶液变成浅绿色
Fe3++Fe＝2Fe2+
铁单质具有还原性
D
在氯化铁溶液中加入铜粉
蓝色溶液变成黄色溶液
2Fe3++Cu＝2Fe2++Cu2+
Fe3+具有氧化性
选项
被提纯物质
杂质
除杂试剂或方法
A
FeCl3溶液
FeCl2
通入适量Cl2
B
FeCl2溶液
FeCl3
加入过量铁粉并过滤
C
铁粉
铝粉
加入过量NaOH溶液并过滤
D
Fe（OH）3
Fe（OH）2
在空气中灼烧