2019——2020 学年高三化学一轮复习铁及其化合物
基础知识夯实
一、铁
1.存在形态
在自然界中,既存在游离态又存在化合态的铁。
2.物理性质
银白色固体,熔点较高,具有良好的导热、导电和延展性,能被磁铁吸引。
3.化学性质
铁元素的性质活泼,其单质有较强的还原性,主要化合价为+2 价和+3 价。
按要求书写下列反应的方程式:
(1)Fe 与 Cl2、S 反应的化学方程式:
2Fe+3Cl2 =====点燃
2FeCl3;
Fe+S =====△
FeS。
(2)Fe 与水蒸气的反应:
3Fe+4H2O(g) =====高温
Fe3O4+4H2。
(3)Fe 与非氧化性酸(稀盐酸、稀硫酸)反应(写离子方程式):
Fe+2H+===Fe2++H2↑。
(4)Fe 与 FeCl3 溶液的反应(写离子方程式):
Fe+2Fe3+===3Fe2+。
(5)Fe 与浓 H2SO4、浓 HNO3 在常温时发生“钝化”现象。
与氧化性酸(如稀 HNO3)的反应(写离子方程式):
Fe 与过量稀 HNO3 的反应:
Fe+NO-3 +4H+===Fe3++NO↑+2H2O。Fe 与少量稀 HNO3 的反应:
3Fe+2NO-3 +8H+===3Fe2++2NO↑+4H2O。
4.铁的冶炼
(1)原料:铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。
(2)反应原理:用还原剂将铁从其化合物中还原出来。
按要求完成炼铁的主要化学方程式:
①还原剂的形成:C+O2 =====点燃
CO2,C+CO2 =====高温
2CO。
②铁的还原:Fe2O3+3CO =====高温
2Fe+3CO2。
③炉渣的形成:CaCO3 =====高温
CaO+CO2↑,CaO+SiO2 =====高温
CaSiO3。
二、铁的氧化物
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
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++
H2O
Fe2O3+6H+===2Fe3
++3H2O
三、铁的氢氧化物
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
色态 白色固体 红褐色固体
与盐酸
反应
Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O Fe(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)3
四、铁盐和亚铁盐
1.铁盐的性质及应用
(1)氧化性:含有 Fe3+的溶液呈棕黄色,Fe3+处于铁的高价态,遇 Fe、Cu、HI、H2S 等均表
现为氧化性。
①Fe3+与 S2-、I-、HS-、SO 2-3 等具有较强还原性的离子不能大量共存。
②Fe3+可腐蚀印刷电路板上的铜箔,反应的离子方程式为 2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+。
(2)易水解: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。
①利用 Fe3+易水解的性质,实验室可用饱和 FeCl3 溶液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。
②利用 Fe3+易水解的性质,工业上常用调节 pH 的方法除去溶液中的铁离子。
③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。
④Fe3+与 HCO-3 、AlO-2 、CO2-3 、ClO-等水解呈碱性的离子不能大量共存。
2.亚铁盐
(1)氧化性和还原性
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,如:遇 Br2、Cl2、H2O2、NO-3 (H+)等均表现为还原性。
Fe2+的酸性溶液与 H2O2 反应的离子方程式:2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。
(2)可水解
Fe(OH)2 是弱碱,含 Fe2+的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。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。
五、不锈钢
不锈钢是一种合金,基本元素除铁外,还有 Cr、C、Ni、Mo、Ti、Cu、Nb、N 等,从满足
各种用途对不锈钢组织和性能的要求。其中 Cr 与氧结合生成耐腐蚀的 Cr2O3 钝化膜,是不锈钢保持耐腐蚀性的基本元素之一,碳可提高钢的强度,但对腐蚀性有不利影响。
课堂练习
1.辨析易错易混
(1)铁位于元素周期表中第 4 周期ⅧB 族( )
(2)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸( )
(3)铁与过量的硫粉共热产物是 Fe2S3( )
(4)Fe 在足量 Cl2 中燃烧生成 FeCl3,在少量 Cl2 中燃烧生成 FeCl2( )
(5)Fe3+有氧化性,所以 FeCl3 溶液可用于回收旧电路板中的铜( )
(6)铁铝矾[Al2Fe(SO4)4·xH2O]溶液呈浅绿色,具有净水作用( )
(7)将 FeCl3 溶液蒸干可得到 FeCl3 晶体( )
(8)高炉炼铁、生产普通硅酸盐水泥和普通玻璃都要用到的原料是石灰石( )
(9)工业炼铁:需要用到的原料有铁矿石、一氧化碳、空气和石灰石( )
(10)铁在一定条件下与纯氧气、水蒸气反应的共同产物是 Fe3O4( )
(11)赤铁矿的主要成分是 Fe3O4( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)√ (7)× (8)√ (9)× (10)√ (11)×
2.FeCl3、FeCl2 和 Fe(OH)3 是否都可以通过化合反应制取?
答案 都可以。2Fe+3Cl2 =====点燃
2FeCl3;
2FeCl3+Fe===3FeCl2;
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
3.用下列方法可制得白色的 Fe(OH)2 沉淀:用不含 Fe3+的 FeSO4 溶液与不含 O2 的蒸馏水
配制的 NaOH 溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述 FeSO4 溶液时还需加入________。
(2)除去蒸馏水中溶解的 O2 常采用________的方法。
(3)生成白色 Fe(OH)2 沉淀的操作是用长滴管吸取不含 O2 的 NaOH 溶液,插入 FeSO4 溶液液
面下,再挤出 NaOH 溶液。这样操作的理由是_______________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)稀硫酸、铁屑 (2)加热煮沸 (3)避免生成的 Fe(OH)2 与氧气接触而被氧化
解析 (1)稀硫酸抑制 Fe2+水解,铁屑防止 Fe2+被氧化。
(3)Fe(OH)2 很容易被氧化,实验过程中要确保在无氧条件下生成。4.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。
答案 (1)① (2)④ (3)③
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+,最后全部转化为 Fe2+。
课堂检测
1.高炉炼铁中生成铁的反应一定是( )
A.氧化还原反应 B.置换反应
C.复分解反应 D.分解反应
答案 A
2.炼铁时,加入石灰石的作用是( )
A.石灰石能降低氧化铁的熔点
B.石灰石能改变生铁的性能
C.石灰石能促进氧化铁的还原
D.石灰石用于除去铁矿石中的二氧化硅
答案 D
3.铁的氧化物有多种用途。请解答下面有关问题:
(1)赤铁矿是工业炼铁的主要原料之一。写出由赤铁矿的主要成分制得单质铁的化学方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
某赤铁矿除了含 Fe2O3 之外,还含有少量的 SiO2 和 Al2O3。将试样溶于 NaOH 溶液,充分反
应 后 过 滤 , 即 可 得 到 较 纯 净 的 Fe2O3 。 该 过 程 中 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 是________________________________________________________________________。
(2)Fe2O3 可以与铝粉组成铝热剂用于焊接钢轨或定向爆破。某同学猜测,该反应所得熔融物
中含有 Fe2O3。他设计如下实验来验证自己的猜想:取少量试样,加入足量稀盐酸,然后滴
加 KSCN 溶液,若出现血红色,证明含有 Fe2O3。否则,不含有 Fe2O3。你认为该方案合理
吗?为什么?
答案 (1)Fe2O3+3CO =====高温
2Fe+3CO2
SiO2+2OH-===SiO2-3 +H2O、Al2O3+2OH-===2AlO-2 +H2O
(2)不合理。因为 Fe3+能跟铝热反应生成的 Fe 反应生成 Fe2+,Fe2+与 SCN-反应时不会出现
血红色(答案合理即可)
解析 (1)工业炼铁是用 CO 作还原剂,SiO2、Al2O3 与 NaOH 溶液发生反应。(2)由于 2Fe3++
Fe===3Fe2+的干扰,该方案不合理。
4.如下图所示,此装置可用来制取和观察 Fe(OH)2 在空气中被氧化的颜色变化。实验时必
须使用铁屑和 6mol·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 中应预先加入的药品是________。A 中反应的离子方
程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验开始时先将止水夹 a________(填“打开”或“关闭”)。
(3)简述生成 Fe(OH)2 的操作过程_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(4) 实 验 完 毕 , 打 开 b 处 止 水 夹 , 放 入 一 部 分 空 气 , 此 时 B 瓶 中 发 生 的 反 应 为
________________________________________________________________________。
(5)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)。答案 (1)铁屑 Fe+2H+===Fe2++H2↑
(2)打开
(3)待 A 装置反应一段时间后关闭止水夹 a,将 FeSO4 溶液压入 B 中进行反应
(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
(5)①②③⑤
解析 Fe+2H+===Fe2++H2↑,产生的 H2 将 Fe2+压入 B 中,Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓;
因 为 Fe(OH)2 在 空 气 中 很 容 易 被 氧 化 为 红 褐 色 的 Fe(OH)3 , 即 发 生 4Fe(OH)2 + O2 +
2H2O===4Fe(OH)3。因此,要较长时间看到 Fe(OH)2 白色沉淀,就要排除装置中的氧气或空气。
(5) 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,就要排除装置中的氧气或空气。
①②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中加苯阻止了空气进入;④由于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。