(全国通用)2019版高考化学一轮复习 第3章 金属及其化合物 第3节 铁及其化合物学案

第三节 铁及其化合物

(对应学生用书第48页)

[考纲知识整合]

1．铁的位置、存在和物理性质

2．化学性质

铁单质性质活泼，有较强的还原性。

(1)与非金属单质的反应

Fe 与S 反应：Fe ＋S=====△FeS 。

(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 ＋4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4＋4H 2。

(3)与酸的反应

①与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe ＋2H ＋===Fe 2＋

＋H 2↑。

②与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应无H 2产生。 (4)与某些盐溶液的反应

①与CuSO 4溶液反应的离子方程式：Fe ＋Cu 2＋

===Cu ＋Fe 2＋

。 ②与FeCl 3溶液反应的离子方程式：Fe ＋2Fe 3＋

===3Fe 2＋

。

提醒：(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，Fe 与Cl 2反应生成FeCl 3，而Fe 与盐酸反应生成FeCl 2。 (2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe 2O 3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe 3O 4。 (3)铁与硫蒸气反应生成的是FeS 而不是Fe 2S 3；铁与碘蒸气反应生成的是FeI 2而不是FeI 3。 3．铁的三种典型氧化物 (1)物理性质

①FeO、Fe 2O 3、Fe 3O 4分别与盐酸反应的离子方程式为 FeO ＋2H ＋

===Fe 2＋

＋H 2O ， Fe 2O 3＋6H ＋

===2Fe 3＋

＋3H 2O ， Fe 3O 4＋8H ＋

===2Fe 3＋

＋Fe 2＋

＋4H 2O 。

②FeO 不稳定，在空气中受热生成Fe 3O 4，其方程式为6FeO ＋O 2=====△

2Fe 3O 4。

提醒：(1)Fe 3O 4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe 2O 3，即有1/3的铁显＋2价，2/3的铁显＋3价。

(2)Fe 3O 4与一般酸反应生成两种盐，Fe 3O 4与稀HNO 3反应生成一种盐。

[高考命题点突破]

命题点1 铁及其氧化物的性质和应用 1．下列说法正确的是________(填序号)。

(1)(2016·全国Ⅰ卷)1 mol Fe 溶于过量硝酸，电子转移数为2N A

(2)(2015·全国Ⅰ卷)将稀HNO 3加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN 溶液，有气体生成，溶液呈血红色，说明稀HNO 3将铁氧化为Fe 3＋

(3)浓盐酸与铁屑反应：2Fe ＋6H ＋

===2Fe 3＋

＋3H 2↑

(4)(2016·浙江高考)纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2＋、Cu2＋、

Cd2＋、Hg2＋等重金属离子，其本质是纳米铁粉对重金属离子较强的物理吸附

(5)(2016·四川高考)常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，则说明常温下，

铁与浓硫酸一定没有发生化学反应

(6)磁性氧化铁溶于稀HNO3：Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O

(7)铁在高温下与H2O(g)发生置换反应生成Fe3O4

(8)(2016·海南高考)将铁屑放入稀HNO3中，证明Fe比H2活泼

(9)(2016·上海高考)Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3

(10)用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装没有发生化学反应

(11)Fe3O4中Fe的化合价有＋2和＋3，但Fe3O4为纯净物

【答案】(7)(11)

2．铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与________(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。

所选试剂：①Cl2②O2③H2O(g) ④S ⑤盐酸

⑥稀硝酸(足量) ⑦稀硫酸⑧CuSO4溶液⑨FeCl2溶液⑩FeCl3溶液

【答案】①⑥④⑤⑦⑧⑩②③

命题点2 Fe与HNO3反应的有关计算

3．把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，若反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO，下列说法正确的是( )

A．反应后生成的盐只为Fe(NO3)3

B．反应后生成的盐只为Fe(NO3)2

C．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为1∶3

D．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为3∶1

C[由于铁的物质的量为

22.4 g

56 g·mol－1

＝0.4 mol，所以在反应的过程中它失去的电子数

应介于0.8 mol(此时只产生Fe2＋)和1.2 mol(此时只产生Fe3＋)之间，又产生0.3 mol NO2和0.2 mol NO，即反应过程中硝酸得到的电子物质的量为0.3 mol×(5－4)＋0.2 mol×(5－2)＝0.9 mol，所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2，设前者的物质的量为x，后者的物质的量为y，则由铁原子守恒可得x＋y＝0.4 mol，由得失电子守恒得3x＋2y ＝0.9 mol，解得x＝0.1 mol，y＝0.3 mol。]

[方法技巧]铁与稀硝酸反应产物的判断

当HNO3过量时：

反应原理：Fe＋4HNO3==33＋NO↑＋2H2O，铁元素的存在形式为Fe3＋。

当Fe过量时：

反应原理：3Fe＋8HNO3==32＋2NO↑＋4H2O，铁元素的存在形式为Fe2＋。

当1

4<

n

n 3

<

3

8

时：

铁元素的存在形式为Fe2＋和Fe3＋。

考点2| 铁的两种氢氧化物和两类盐

(对应学生用书第49页)

[考纲知识整合]

1．铁的氢氧化物的性质与制备

(1)亚铁盐

含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性。

①氧化性：Fe2＋与Zn反应的离子方程式：

Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋。

②还原性

a．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。反应原理用离子方程式表示为2Fe2＋＋Cl2===

2Fe3＋＋2Cl－。

b．向FeCl2溶液中滴入双氧水，溶液变黄，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H

2O。

c．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。反应原理用离子方程式表示为MnO－4＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。

(2)铁盐

①氧化性：含Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋具有较强的氧化性。

a ．向FeCl 3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Fe 3＋具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋。

b ．向FeCl 3溶液中加入淀粉KI 溶液，若溶液变成蓝色，证明Fe 3＋具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe 3＋＋2I －===I 2＋2Fe 2＋。

c ．向FeCl 3溶液中通入H 2S 气体，若出现黄色浑浊，证明Fe 3＋具有氧化性。反应原理为2Fe 3＋＋H 2S===2Fe 2＋＋S↓＋2H ＋。

②特性：含有Fe 3＋的盐溶液遇到KSCN 时变成红色。

③FeCl 3易水解：将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为FeCl 3＋3H 2O=====

△Fe(OH)3(胶体)＋3HCl 。

提醒：Fe 2＋、Fe 3＋的相互转化Fe

2＋强氧化剂还原剂Fe 3＋

。 3．Fe 3＋和Fe 2＋的一般检验方法

(1)Fe 2＋的检验

①样品溶液―――――――→滴加KSCN 溶液无现象―――→滴加氯水或双氧水溶液变红色，证明含有Fe 2＋

②样品溶液――――――――→加入氢氧化钠溶液产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，

证明有Fe 2＋

③样品溶液―――――――――→加入K 36]溶液生成蓝色沉淀，证明有Fe 2＋

(2)Fe 3＋的检验

①样品溶液―――――――→滴加KSCN 溶液溶液变红色，证明含有Fe 3＋

②样品溶液―――――――――→加入氢氧化钠溶液产生红褐色沉淀，证明有Fe 3＋存在

[高考命题点突破]

命题点1 铁的氢氧化物与盐的性质及检验

1．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是( )

【导学号：97500053】

A ．Fe(OH)3 Fe 2O 3

B ．Fe(OH)2 Fe 2O 3

C ．Fe(OH)2 Fe(OH)3

D ．Fe(OH)2 Fe 3O 4 B [Fe ――→H 2SO 4Fe 2＋――→氨水Fe(OH)2(白色)――→O 2、H 2O Fe(OH)3(红褐色)――→△Fe 2O 3。]

2．下列关于0.1 mol·L －1硫酸铁溶液的叙述正确的是( )

A ．在该溶液中，K ＋、Fe 3＋、SCN －、Br －可以大量共存

B ．和KI 溶液反应的离子方程式为Fe 3＋＋2I －===Fe 2＋＋I 2

C ．在该溶液中，Fe 3＋与SO 2－4的物质的量之比为2∶3

D ．1 L 该硫酸铁溶液和足量的Zn 充分反应，生成11.2 g Fe

D [Fe 3＋和SCN －不能大量共存，A 项错误；Fe 3＋和I －反应的离子方程式为2Fe 3＋＋2I

－===2Fe 2＋＋I 2，B 项错误；Fe 2(SO 4)3是强酸弱碱盐，Fe 3＋会发生水解，Fe 3＋与SO 2－4的物质的量之比小于2∶3，C 项错误；1 L 0.1 mol·L －1Fe 2(SO 4)3溶液中含0.2 mol Fe 3＋，和足量的Zn 充分反应，能生成0.2 mol Fe ，质量为11.2 g ，D 项正确。]

3．下列有关物质检验方法不合理的是( )

A ．向某溶液中滴加KSCN 溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该

溶液中一定含有Fe 2＋

B ．用酸性KMnO 4溶液检验FeCl 3溶液中是否含有FeCl 2

C ．检验绿矾晶体是否已氧化变质，可将绿矾晶体溶于稀H 2SO 4后滴加KSCN

溶液，再观察溶液是否变红

D ．向某溶液中加入NaOH 溶液产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe 3＋

B [B 项中的Cl －也能使酸性KMnO 4溶液褪色。]

4．Fe 2＋、Fe 3＋、Zn 2＋较完全地形成氢氧化物沉淀的pH 分别为6.7、3.7、4.6。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe 2＋、Fe 3＋杂质离子，为除去这些离子制得纯净的ZnSO 4，应加入的试剂是 ( )

A ．NaOH 溶液

B ．氨水

C ．KMnO 4、ZnCO 3

D ．H 2O 2、ZnO D [由于Fe 2＋沉淀所需pH 比Zn 2＋大，应首先将Fe 2＋氧化为Fe 3＋，然后调节溶液的pH 使

Zn 2＋还不沉淀时Fe 3＋已沉淀完全。 氧化剂H 2O 2将Fe 2＋氧化为Fe 3＋，ZnO 能消耗溶液中的H ＋且不引入新的杂质离子，故D 项符合要求。]

5．欲探究浓H 2SO 4与Fe 共热反应后铁元素的价态，设计下列实验，请填空：

将反应后试管中的溶液稀释。取少量溶液，滴入3～5滴________溶液，若溶液呈红色，则证明含有Fe 3＋，否则不含Fe 3＋；取少量溶液，滴入3～5滴________溶液，若溶液褪色，则证明含有Fe 2＋，否则不含Fe 2＋。若实验证明反应后的溶液中只含有Fe 3＋，则反应的化学方程式是__________________

________________________________________________________________。

【答案】 KSCN 酸性KMnO 4

2Fe ＋6H 2SO 4(浓)=====△Fe 2(SO 4)3＋3SO 2↑＋6H 2O

命题点2 Fe(OH)2的制备探究

6．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。

【解析】因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排出装置中的氧气或空气。

①、②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的

保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于胶头滴管能带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。

【答案】①②③⑤

[题后归纳]

防止2氧化的方法

①将配制溶液的蒸馏水煮沸，除去溶液中溶解的氧气。

②将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。

③在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。

④在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。

⑤用Fe作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。

2制备的三种思维方法,方法一：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2接触发生反应，如题中的③⑤。

方法二：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，如题中的①②。

方法三：电解法

用铁作阳极，电解或溶液，并在液面上覆盖苯或煤油，如题中的③。

在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2＋的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。

①Fe3＋②Fe2＋③Fe、Fe2＋④Fe2＋、Fe3＋

(1)AB段铁元素以________形式存在。

(2)BC段铁元素以________形式存在。

(3)CD段铁元素以________形式存在。

(4)AB段与BC段所需Fe的质量比为________。

【解析】向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后

Fe3＋全部转化为Fe2＋。

【答案】(1)①(2)④(3)③(4)2∶1

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