2021高考化学一轮复习第三章金属元素及其重要化合物第11讲铁及其重要化合物学案.doc

第11讲 铁及其重要化合物一、铁的存在与性质1．铁在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第□01四位，主要以□02＋2和□03＋3价化合物的形式存在。

2．铁的物理性质颜色状态 导电、导热性、延展性特性 银白色固体 良好被磁铁吸引(1)铁单质性质活泼，有较强的还原性。

①与非金属单质反应：Fe 与S 反应：□06Fe ＋S=====高温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：□073Fe ＋4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4＋4H 2。

(2)与酸的反应(3)与某些盐溶液的反应①与CuSO 4溶液反应的离子方程式：□12Fe ＋Cu 2＋===Fe 2＋＋Cu 。

②与FeCl 3溶液反应的离子方程式：□132Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋。

二、铁的氧化物和氢氧化物 1．铁的氧化物Fe 3O 4中的3个Fe 原子的化合价2个为＋3价，1个为＋2价，可表示为FeO·Fe 2O 3，平均价态为＋83价。

在发生氧化还原反应时，对应价态的铁参与相关反应，如Fe 3O 4与HNO 3反应时只有＋2价铁被氧化。

2．铁的氢氧化物1．亚铁盐含有Fe2＋的溶液呈□01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：□02Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。

(2)还原性①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：□032Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

②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：□04MnO－4＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。

2．铁盐(1)特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到□01SCN－时变成红色。

(2)氧化性：含Fe3＋的溶液呈□02棕黄色，Fe3＋具有较强的氧化性。

①向FeCl3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Fe3＋具有氧化性。

反应原理：□032Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。

②向FeCl3溶液中加入淀粉­KI溶液，若溶液变成蓝色，证明Fe3＋具有氧化性。

反应原理：□042Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋。

③向FeCl3溶液中通入H2S气体，若出现黄色浑浊，证明Fe3＋具有氧化性。

反应原理：□052Fe 3＋＋H 2S===2Fe 2＋＋S↓＋2H ＋。

(3)FeCl 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□06FeCl 3＋3H 2O=====△Fe(OH)3(胶体)＋3HCl 。

3．Fe 2＋、Fe 3＋的相互转化 Fe 2＋强氧化剂如①Br 2还原剂如②FeFe 3＋上述转化中标号反应的离子方程式为①□012Fe 2＋＋Br 2===2Fe 3＋＋2Br －； ②□022Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋。

1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。

(1)常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，说明常温下，铁与浓硫酸不发生化学反应。

(×)错因：Fe 常温下遇浓H 2SO 4发生钝化。

(2)将铁屑放入稀HNO 3中，证明Fe 比H 2活泼。

(×) 错因：Fe 与HNO 3反应不产生H 2。

(3)Fe 与Cl 2反应生成FeCl 3，推测Fe 与I 2反应生成FeI 3。

(×) 错因：Fe 与I 2反应生成FeI 2。

(4)FeCl 3腐蚀Cu 制印刷电路板是由于铁比铜的金属性强。

(×)错因：Fe 3＋与Cu 反应生成Fe 2＋和Cu 2＋，证明Fe 3＋的氧化性大于Cu 2＋，不能证明Fe 的金属性比Cu 强。

2．教材改编题(据人教必修一P63T 7)要证明某溶液中不含Fe 3＋而可能含Fe 2＋，进行如下实验操作时，最佳顺序是( )①加足量氯水 ②加足量KMnO 4溶液 ③加少量KSCN 溶液 A ．①② B ．③② C ．③① D ．①②③ 答案 C解析 Fe 2＋遇KSCN 溶液无明显现象，而Fe 3＋遇KSCN 溶液变为红色，新制氯水能把Fe 2＋氧化为Fe 3＋，故答案为C 。

但不能用KMnO 4溶液代替氯水，因KMnO 4溶液本身为紫红色。

3．下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。

答案 ①②③⑤考点一 铁的性质和用途[解析] 该反应可以看作两步：①Fe＋4H ＋＋NO －3===Fe 3＋＋NO↑＋2H 2O ，硝酸根离子过量，氢离子不足；②2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋。

a 表示Fe 3＋的关系曲线，故A 正确；溶液中共有3 mol H＋参加反应，恰好生成Fe 3＋时消耗铁为0.75 mol ，B 正确；P 点n (Fe 2＋)＝n (Fe 3＋)，二者均为0.45 mol ，C 错误；剩余0.45 mol Fe 3＋，消耗0.225 mol 铜，质量为14.4 g ，D 正确。

[答案] C1．铁与稀硝酸反应产物中铁元素价态的判断方法(1)当HNO 3过量时：反应原理：Fe ＋4HNO 3===Fe(NO 3)3＋NO↑＋2H 2O ，铁元素的存在形式为Fe 3＋，铁元素的价态为＋3价。

(2)当Fe 过量时：铁被硝酸氧化为Fe 3＋，然后Fe 3＋被剩余的铁还原为Fe 2＋，也就是说最终得到亚铁盐，总方程式：3Fe ＋8HNO 3===3Fe(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O 。

(3)当14＜n Fe n HNO 3＜38时：铁元素的存在形式为Fe 2＋和Fe 3＋，铁元素的价态为＋2、＋3价。

(4)用数轴法表示，铁与硝酸的用量比与反应产物的关系：2．铁与硫酸、硝酸的混酸反应顺序总结足量铁与稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反应，则可利用离子反应分析，依次发生反应：Fe ＋NO－3＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(若H＋量不足，该反应不再发生)。

1．下列关于铁的叙述正确的是( )①铁能被磁铁吸引，纯铁易被腐蚀②在人体内的血红蛋白中含有铁元素③铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族④铁能在氧气中剧烈燃烧⑤铁与硝酸反应的产物仅是Fe(NO3)3⑥不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3A．①③B．②④C．②⑤D．④⑥答案 B解析纯铁的抗腐蚀能力较强；铁位于元素周期表的第Ⅷ族，没有第ⅧB族；铁与强氧化剂反应，能被氧化为Fe3＋，但若铁过量，则Fe3＋被Fe还原为Fe2＋，所以，Fe与HNO3反应的产物可能因铁过量而生成Fe(NO3)2；FeCl2、Fe(OH)3可分别通过化合反应Fe＋2FeCl3===3FeCl2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3制得。

故B正确。

2．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＋。

考点二铁的氧化物、氢氧化物[解析] Ⅱ.将Fe与稀H2SO4放入试管Ⅰ后，产生的H2可从试管Ⅰ内短管处排出试管Ⅰ内的空气，经过止水夹进入试管Ⅱ内的NaOH溶液中，再排尽NaOH溶液和试管Ⅱ内的空气，然后关闭止水夹，试管Ⅰ内产生的H2无法逸出，压强增大，将FeSO4溶液通过长导管压入试管Ⅱ内的NaOH溶液中，在此过程中，液体都处于H2环境中，从而避免了空气中的O2将反应生成的Fe OH2氧化成Fe(OH)3。

[答案] Ⅰ.(1)煮沸(2)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2Ⅱ.(1)稀H2SO4、铁屑(2)NaOH溶液(3)检验试管Ⅱ出口处排出H2的纯度，当排出的H2纯净时，要夹紧止水夹(4)试管Ⅰ中反应生成的H2将装置内的空气排尽，且外界空气不容易进入装置，可防止白色的Fe(OH)2沉淀被氧化制备Fe(OH)2的关键与方法由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。

制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。

(1)成功关键：①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质；②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。

(2)制备Fe(OH)2时常采用的方法①采用新制备的纯亚铁盐溶液；②将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气)；③将碱直接加到亚铁盐溶液的底部[使生成的Fe(OH)2与空气隔离]；④在亚铁盐溶液的液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小而又不溶于水的有机溶剂)。

3．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( )A ．Fe(OH)3 Fe 2O 3B ．Fe(OH)2 Fe 2O 3C ．Fe(OH)2 Fe(OH)3D ．Fe(OH)2 Fe 3O 4 答案 B4．一定质量的某铁的氧化物Fe x O y ，与足量的4 mol·L －1硝酸溶液充分反应，消耗硝酸溶液700 mL ，生成2.24 L NO(标准状况)。

则该铁的氧化物的化学式为( )A ．FeOB ．Fe 2O 3C ．Fe 3O 4D ．Fe 4O 5 答案 C解析 铁的氧化物Fe x O y 与足量的4 mol·L －1的硝酸溶液充分反应，生成Fe(NO 3)3，硝酸被还原生成NO ，n (NO)＝2.24 L22.4 L·mol－1＝0.1mol ，根据氮原子守恒可得，3n [Fe(NO 3)3]＋n (NO)＝n (HNO 3)，3n [Fe(NO 3)3]＋0.1 mol ＝0.7 L×4 mol·L －1，n [Fe(NO 3)3]＝0.9 mol ，令氧化物Fe x O y 中Fe 元素的平均化合价为a ，根据得失电子守恒可得，0.9 mol×(3－a )＝0.1 mol×(5－2)，解得a ＝83，由化合物中正负化合价代数和为0可得83x ＝2y ，x ∶y ＝3∶4，故该氧化物的化学式为Fe 3O 4。