2020届高三化学一轮复习 (18)

第10讲 铁及其重要化合物考纲要求 1.掌握铁及其重要化合物的主要性质及其应用。

2.了解铁及其化合物的制备方法。

考点一 铁及其重要化合物的性质1．铁铁位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。

(1)结构(2)铁的物理性质银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。

(3)铁的化学性质铁元素性质活泼，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： ①Fe 与Cl 2、S 反应的化学方程式： 2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3； Fe ＋S=====△FeS 。

②Fe 与水蒸气的反应：3Fe ＋4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4＋4H 2。

③与氧化性酸(如HNO 3)的反应(写离子方程式)。

Fe 与过量稀HNO 3的反应：Fe ＋NO －3＋4H ＋===Fe 3＋＋NO ↑＋2H 2O 。

Fe 与少量稀HNO 3的反应：3Fe ＋2NO －3＋8H ＋===3Fe 2＋＋2NO ↑＋4H 2O 。

④Fe 与FeCl 3溶液的反应(写离子方程式)： Fe ＋2Fe 3＋===3Fe 2＋。

2．铁的氧化物3.铁的氢氧化物(1)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红褐色，方程式为4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3。

(2)Fe(OH)3是红褐色、难溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe 2O 3·x H 2O)，受热易分解，方程式为2Fe(OH)3=====△Fe 2O 3＋3H 2O ；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe 3＋＋3OH －===Fe(OH)3↓。

4．亚铁盐(1)Fe 2＋的氧化性和还原性含有Fe 2＋的溶液呈浅绿色，Fe 2＋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Br 2、Cl 2、H 2O 2、NO －3(H ＋)等均表现为还原性。

Fe 2＋的酸性溶液与H 2O 2反应的离子方程式：2Fe 2＋＋H 2O 2＋2H ＋===2Fe 3＋＋2H 2O 。

(2)可水解Fe(OH)2是弱碱，含Fe 2＋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Fe 2＋的水解，加少量铁屑防止Fe 2＋被氧化。

5．铁盐的性质及应用(1)氧化性：含有Fe 3＋的溶液呈棕黄色，Fe 3＋处于铁的高价态，遇Fe 、Cu 、HI 、H 2S 等均表现为氧化性。

①Fe 3＋与S 2－、I －、HS －、SO 2－3等具有较强还原性的离子不能大量共存。

②Fe 3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe 3＋＋Cu===Cu 2＋＋2Fe 2＋。

(2)易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe 3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。

①利用Fe 3＋易水解的性质，实验室可用FeCl 3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl 3＋3H 2O=====△Fe(OH)3(胶体)＋3HCl 。

②利用Fe 3＋易水解的性质，工业上常用调节pH 方法除去溶液中的铁离子。

③利用Fe 3＋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。

④Fe 3＋与HCO －3、[Al(OH)4]－、CO 2－3、ClO －等水解呈碱性的离子不能大量共存。

(1)铁位于元素周期表中第4周期ⅧB 族( )(2)铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在( ) (3)Fe 在足量Cl 2中燃烧生成FeCl 3，在少量Cl 2中燃烧生成FeCl 2( ) (4)Fe 分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物( )(5)Fe 3O 4中Fe 的化合价有＋2价和＋3价，因而Fe 3O 4是FeO 与Fe 2O 3的混合物( ) (6)FeCl 3可与铜发生置换反应( )答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×1．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：①Cl 2 ②O 2 ③H 2O(g) ④S ⑤盐酸 ⑥稀硝酸(足量) ⑦稀硫酸 ⑧CuSO 4溶液 ⑨FeCl 3溶液 答案 ①⑥ ④⑤⑦⑧⑨ ②③2．FeCl 3、FeCl 2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取？用化学方程式举例说明。

答案 都可以。

2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3； 2FeCl 3＋Fe===3FeCl 2；4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3。

题组一 铁及其化合物的性质及应用1．(2018·南通三模)下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是( ) A ．工业上在高温下用CO 还原含Fe 2O 3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Fe 3O 4 C ．工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸D ．氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂 答案 D解析 常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化现象，阻止反应进行，工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸，故C 正确；氯化铁有氧化性，但不是用作净水剂的原因，净水是利用铁离子水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，能吸附悬浮的杂质净水，故D 错误。

2．(2018·崇明县二模)下列各组物质反应产生的气体分别通入FeSO 4溶液中，能与FeSO 4发生反应的是( ) A ．Na 2O 2和H 2O B ．Al 和NaOH 溶液 C ．食盐和浓硫酸共热 D ．铜片和浓硫酸共热答案 A解析 反应产生的气体分别通入FeSO 4溶液中，能与FeSO 4发生反应，说明气体具有氧化性，把硫酸亚铁氧化为硫酸铁。

过氧化钠和水反应生成氧气，氧气能氧化硫酸亚铁生成硫酸铁，故A 正确；铝和氢氧化钠溶液反应生成氢气，氢气与硫酸亚铁不反应，故B 错误；食盐和浓硫酸加热反应生成氯化氢气体，氯化氢气体不与硫酸亚铁发生反应，故C 错误；铜和浓硫酸加热反应生成二氧化硫气体，二氧化硫具有还原性和氧化性，但氧化性弱于铁离子，不能和硫酸亚铁发生反应，故D 错误。

题组二 用守恒思想判断物质的组成3．(2018·济南高三质检)铁的常见化合价有＋2价和＋3价。

据研究，铁在浓HNO 3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe 8O 11的化合物，它可以看作由FeO 和Fe 2O 3组成的复杂氧化物。

该化合物可以表示为( ) A ．FeO·3Fe 2O 3 B ．2FeO·3Fe 2O 3 C ．FeO·2Fe 2O 3 D ．2FeO·Fe 2O 3 答案 B解析 化合物Fe 8O 11可以看作由FeO 和Fe 2O 3组成的复杂氧化物，设化学式为n FeO·m Fe 2O 3，则⎩⎪⎨⎪⎧n ＋2m ＝8n ＋3m ＝11解得n ＝2，m ＝3，该化合物可以表示为2FeO·3Fe 2O 3。

4．准确称取某种铁的氧化物2.88 g ，用足量的CO 进行还原，将生成的CO 2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g ，则这种铁的氧化物为( )A．Fe3O4B．Fe2O3C．FeO D．以上都不是答案C解析 4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO、CO2的物质的量也为0.04 mol，增加的氧元素为0.04 mol，质量为0.04 mol×16 g·mol－1＝0.64 g，铁的氧化物中氧元素质量为0.64 g，铁元素质量为2.88 g－0.64 g＝2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为 2.24 g56 g·mol－1∶0.04 mol＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。

5．(2019·保定质检)有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为()A．Fe2O3B．Fe3O4C．Fe4O5D．Fe5O7答案D解析根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。

确定铁的氧化物组成的基本方法设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝m56∶n16＝a∶b，若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值)。

题组三氢氧化亚铁制备方法的改进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)。

答案①②③⑤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。

7.如图所示，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6 mol·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__________________________________________________________________________。