2021高考化学鲁科版一轮复习教师用书第三章第2课时　铁及其重要化合物的性质

第2课时　铁及其重要化合物的性质[课型标签:知识课　基础课]知识点一　铁及铁的化合物一、铁的存在与性质1.铁元素的存在形式2.铁的物理性质颜色状态导电性、导热性、延展性特性地壳含量银白色固体良好被磁铁吸引占第4位3.铁的化学性质单质铁性质活泼,有较强的还原性,主要化合价为+2价和+3价。(1)与非金属单质的反应(2)与水的反应常温下铁与水不反应,在高温条件下与水蒸气反应:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。(3)与酸的反应 (4)与某些盐溶液反应4.铁的冶炼(1)原料:铁矿石、焦炭、空气、石灰石。(2)设备:高炉。(3)主要反应①还原剂的生成:C+O2CO2,CO2+C2CO;②铁的还原:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2;③造渣反应:CaCO3CaO+CO2↑,CaO+SiO2CaSiO3。二、铁的氧化物与氢氧化物1.铁的氧化物(1)物理性质化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称 铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的价态+2价+3价+2价,+3价(2)化学性质FeO、Fe2O3、Fe3O4与盐酸反应的离子方程式分别为FeO+2H+Fe2++H2O,Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O,Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O。2.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溶解性难溶于水难溶于水与盐酸反应Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+Fe3++3H2O受热分解 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O制法可溶性亚铁盐与碱反应:Fe2++2OH-Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱反应:Fe3++3OH-Fe(OH)3↓两者的关系空气中,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+2H2O4Fe(OH)3三、重要的铁盐1.三氯化铁(FeCl3):棕黄色固体,一种常见的氧化剂,能与多种还原剂发生氧化还原反应,能回收废铜,其反应的离子方程式为2Fe3++CuCu2++2Fe2+。2.绿矾(FeSO4·7H2O):一种重要的还原剂,可用作补血剂及植物的补铁剂。3.高铁酸钾(K2FeO4):深紫色晶体,具有强氧化性,可用作水处理剂和高能电池。4.铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O]:无色晶体,易溶于水,常用作化学分析试剂、药物和织物媒染剂。5.赤血盐[K3Fe(CN)6]:红色晶体,易溶于水,常用于检验Fe2+,生成蓝色沉淀。[名师点拨] (1)Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为 FeO·Fe2O3,即有的铁显+2价,的铁显+3价。(2)FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与足量HNO3反应时,发生氧化还原反应,Fe2+被HNO3氧化生成Fe3+。(3)Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与足量HI反应时,发生氧化还原反应,Fe3+被I-还原生成Fe2+。(4)Fe(NO3)2溶液酸化后,H+、具有强氧化性,会将Fe2+氧化成Fe3+。1.(2019·海南海口灵山中学月考)《本草图经》中关于绿矾的分解有如下描述:“绿矾形色似朴消(Na2SO4·10H2O)而绿色,取此物置于铁板上,聚炭封之,囊袋吹令火炽,其矾即沸,流出色赤如融金汁者是真也。”对此段话的说明中肯定错误的是(　B　)A.绿矾的化学式为FeSO4·7H2OB.绿矾分解过程中没有发生电子的转移C.“色赤”物质可能是Fe2O3D.流出的液体中可能含有硫酸解析:绿矾在加热时会溶解在结晶水中,然后发生分解,化学方程式为2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O,铁的化合价由+2价升高到+3价,S由+6价降低到+4价,所以绿矾分解是氧化还原反应,有电子转移;三氧化硫溶于水生成硫酸。故选B。2.下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是(　D　)A.工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁B.铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4C.工业上可用铁质容器储存、运输浓硝酸和浓硫酸D.氯化铁溶液有较强氧化性,故可用作净水剂解析:氯化铁溶液作净水剂是因为铁离子水解生成氢氧化铁胶体,不是因为具有强氧化性,故选D。3.由硫铁矿烧渣(主要成分:Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O),再通过绿矾制备铁黄[FeO(OH)]的流程如下:烧渣 溶液绿矾铁黄已知:FeS2和铁黄均难溶于水下列说法不正确的是(　C　)A.步骤①,最好用硫酸来溶解烧渣B.步骤②,涉及的离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O15Fe2++2+16H+C.步骤③,将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,可得纯净绿矾D.步骤④,反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)3解析:因为要制得绿矾,不引入其他杂质离子,用H2SO4进行酸溶,A项正确;Fe3+将FeS2中-1价S氧化为,B项正确;由于绿矾含有结晶水,不用蒸发结晶,而用蒸发浓缩、冷却结晶的方式,C项不正确;若氨水过量,则铁黄中混有Fe(OH)3固体,D项正确。4.(2019·河北承德一中月考)铁、铜混合粉末18.0 g加入100 mL 5.0 mol·L-1 FeCl3溶液中,剩余固体质量为 3.2 g。下列说法正确的是(　B　)A.剩余固体是铁、铜混合物B.原固体混合物中铜的质量是9.6 gC.反应后溶液中n(Fe3+)=0.10 molD.反应后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.5 mol解析:铁的还原性大于铜,铁、铜混合粉末加入FeCl3溶液中,铁先反应;FeCl3的物质的量为0.5 mol,设0.5 mol铁离子完全反应消耗铜m1 g、铁m2 g,则有:Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,根据Cu～2Fe3+关系,=,解得m1=16;Fe+2Fe3+3Fe2+,根据Fe～2Fe3+关系,=,解得m2=14,溶解的金属质量为(18.0-3.2)g=14.8 g,因为14<14.8<16,所以铁完全反应,铜部分反应,且铁离子完全反应,A、C错误;设反应消耗铜的物质的量为 x mol,反应的铁的物质的量为y mol,则有64x+56y=14.8,x+y=0.25,解得x=0.1、y=0.15,原混合物中铜的质量是0.1 mol×64 g·mol-1+3.2 g=9.6 g,B正确,根据反应方程式可知,反应后的溶液中:n(Fe2+)=2n(Cu)+3n(Fe)=2x mol+3y mol=2×0.1 mol+3×0.15 mol=0.65 mol;反应后溶液中铜离子的物质的量为n(Cu2+)=n(Cu)=0.1 mol,n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.65 mol+0.1 mol=0.75 mol,D错误。知识点二　Fe2+、Fe3+的检验及铁三角的应用1.Fe2+、Fe3+的检验(1)Fe2+的检验①样品溶液无现象溶液变红色,证明含有Fe2+②样品溶液产生白色絮状沉淀,迅速变成灰绿色,最终变为红褐色,证明含有Fe2+③样品溶液生成蓝色沉淀,证明含有Fe2+(2)Fe3+的检验①样品溶液溶液变红色,证明含有Fe3+②样品溶液产生红褐色沉淀,证明含有Fe3+(3)混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验Ⅰ.Fe3+的检验①混合溶液溶液变红色,说明含有Fe3+②混合溶液试纸变蓝色,说明含有Fe3+Ⅱ.Fe2+的检验①混合溶液酸性KMnO4溶液紫红色褪去,说明含有Fe2+②混合溶液溴水褪色,说明含有Fe2+③混合溶液生成蓝色沉淀,说明含有Fe2+2.“铁三角”的转化关系(1)“铁三角”的转化关系完成下列变化的离子方程式,体会Fe2+与Fe3+转化条件。①将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀:H2S+2Fe3+S↓+2Fe2++2H+。②将FeCl3溶液滴入KI-淀粉溶液中,溶液变蓝:2I-+2Fe3+I2+2Fe2+。③FeCl3可溶解铁片:2Fe3++Fe3Fe2+。④FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色:5Fe2+++8H+5Fe3++Mn2++4H2O。⑤将FeCl2溶液滴入HNO3溶液中,有无色气体放出:3Fe2+++4H+3Fe3++NO↑+2H2O。(2)应用①盐溶液的配制与保存②物质的制备③除杂主要物质杂质除杂方法Fe2+Fe3+加过量铁粉后过滤FeCl3FeCl2加氯水或H2O2Fe2+Cu2+加过量铁粉后过滤FeAl加过量NaOH溶液后过滤Fe2O3Al2O3、SiO2加过量NaOH溶液后过滤1.(2019·山东省实验中学诊断)下列物质中可用于除去CuCl2中混有的Fe3+,且不引入新杂质的是(　C　)A.Fe     B.Cu        C.CuO    D.NaOH解析:CuCl2能与铁粉反应生成氯化亚铁和铜,引入新的杂质,不符合除杂原则,故A错误;Fe3+与Cu反应生成Fe2+和Cu2+,引入新的杂质,不符合除杂原则,故B错误;Fe3+水解溶液显酸性,Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加入CuO可以使平衡不断正移产生Fe(OH)3沉淀,同时不引入新的杂质,符合除杂原则,故C正确;CuCl2与Fe3+都能与NaOH反应生成沉淀,不符合除杂原则,故D错误。2.下列检验试剂选用正确的是(　C　)A.用氯水、KSCN溶液检验FeCl3中是否有FeCl2B.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3中是否有FeCl2C.用NaOH溶液检验MgCl2中是否有FeCl2D.用硝酸检验某黄色固体是纯铜还是黄铜解析:A项中的Fe3+产生的干扰无法消除;B项中酸性KMnO4还能氧化Cl-;C项中虽然Mg2+也能形成白色沉淀,但若有Fe2+,则生成的白色沉淀颜色会发生变化;D项中纯铜和黄铜均能溶解在硝酸中。3.在FeCl3、CuCl2混合溶液中,加入一定量的铁屑,反应完全后将固体滤出,下列说法中正确的是(　D　)A.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,一定不含Cu2+B.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,可能含Cu2+和Fe3+C.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe3+和Fe2+,一定不含Cu2+D.若滤出的固体中含有铁和铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,一定不含Cu2+和Fe3+解析:氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,加入铁粉后有固体剩余,Fe3+一定不存在;若剩余固体全部都是Cu,溶液中还可能有Cu2+,也可能恰好被完全置换;若剩余固体是Cu和Fe,则溶液中不可能有Cu2+。4.硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上作补血剂。某课外小组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: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。解析:(1)证明步骤①滤液中含有Fe2+的方法:取样,先滴加KSCN溶液,再滴加氯水(或双氧水、稀硝酸等),若加入KSCN溶液不变色,加入氯水溶液变为红色,则说明滤液中含有Fe2+。(2)由于H2O2具有氧化性,加入过量H2O2的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+。(3)步骤③的目的是将Fe3+全部转化为Fe(OH)3,所以步骤③需加入过量的氨水,反应的离子方程式是Fe3++3NH3·H2OFe(OH)3↓+3。(4)步骤④的目的是将产生的红褐色悬浊液分离,最终得到固体Fe2O3,所以步骤④的操作步骤是过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。(5)由于实验中铁无损耗,根据铁元素守恒得,每片补血剂中m(Fe)= g=0.07a g。答案:(1)氯水(或双氧水、稀硝酸等合理氧化剂)　加入KSCN溶液不变色,加入氯水溶液变为红色(2)将Fe2+全部氧化为Fe3+(3)Fe3++3NH3·H2OFe(OH)3↓+3(4)洗涤　冷却　(5)0.07a