2019——2020学年高三化学一轮复习铁及其化合物（学案及课堂检测）

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。