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1、专题07铁及其化合物【知识导图】【目标导航】本专题内容为各种化学考试的高频考点，从分值来看，铁所占的比重最大，除铁是重要的金属 元素外，还取决于铁元素与生产生活的紧密联系，Fe、Fe2 Fe3+之间的转化，以及所承载的氧化 还原反应等重要知识点。考查内容主要集中在“铁三角工Fe与酸的反应，铁的变价、Fe(OH)2和Fe(OH)3 的性质等。考查内容能在多种题型中出现，选择、简答、实验、推断、计算都有：1 .以铁及其重要化合物之间的相互转化设计无机推断题和混合物所含成分分析题。2 .以铁及其化合物与相关物质反应之间量的关系设计计算题。3 .以铁及其化合物的相关知识设计实验题和工业流程题。【重难点
2、精讲】一、铁及其重要化合物的性质1 .铁铁位于元素周期表中第四周期遮族，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。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：Fe与Cb、S反应的化学方程式：占燃2Fe+3C12=2FeCl3;Fe + S=FeSoFe与水蒸气的反应：3Fe+4H2O(g)=Fe3O4+4H2。与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。Fe与过量稀HNO3的反应：Fe+NO； +4H+=Fe3+NO
3、T + 2H2OoFe与少量稀HNO3的反应：3Fe+2NO3 +8H+=3Fe2+2NOT+4H2OoFe与FeCh溶液的反应（写离子方程式）：Fe+2Fe3+=3Fe2+o.铁的氧化物化学式FeOFe3()4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卡反应的 离子方程式FeO+2H+=Fe2+H20Fe2O3+6H+2Fe3+ 3H2OFe3O4+8H+Fe2+ 2Fe3+4H2O2 .铁的氢氧化物(l)Fe(0H)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
4、为灰绿色,最后变为 红褐色,方程式为 4Fe(OH)2+02+2H2O=4Fe(OH)3o (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(Fe2O3xH2O),受热易分 解，方程式为2Fe(OH)33=Fe2O3 + 3H2。；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe3 + + 3OH=Fe(OH)3；o(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，反应方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。3 .亚铁盐(l)Fe2+的氧化性和还原性含有
5、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b2、cb、H2O2、no，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+2H2Oo(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。4 .铁盐的性质及应用氧化性：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。Fe3+与S2,厂、HS SOr等具有较强还原性的离子不能大量共存。F
6、e3+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+o(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。利用Fe3+易水解的性质，实验室可用FeC”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利用Fe3+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。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。Fe3+与HCO、A1O3、COM、C1CT等水解呈碱性的离子不能大量
7、共存。特别提醒：1 . Fe3O4可以用FeOFe2O3表示，所以可以与强酸反应生成盐。反应规律为：与非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)反应时生成Fe2+和Fe3+；与氧化性酸(如HNO3)反应时 生成Fe3+；与还原性酸(如HI)反应时生成Fe2+。2 .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Cb反应生成FeCb，而Fe与盐 酸反应生成FeCl2o.铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是反2。3,而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。3 .铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2s3；铁与碘蒸气反应生成的是Feb而不是Feb。二、“铁三角”、Fe2+和Fe3+的检验.“铁三角”的
8、转化关系完成下列变化的离子方程式，体会Fe2+与Fe3+转化条件。(1)将H2s气体通入FeCb溶液中产生淡黄色沉淀：H2S + 2Fe3+=S； + 2Fe2+ + 2H+O(2)将FeCh溶液滴入KI-淀粉溶液，溶液变蓝：2F + 2Fe3+=I2+2Fe2+o(3)FeCb可溶解铁片:2Fe3+ + Fe=3Fe2+。(4)FeSO4可使酸性KMnCU溶液褪色：5Fe2+ + MnO； + 8H+=5Fe3+Mn2+4H2Oo(5)将FeCb溶液滴入HNO3溶液中，有无色气体放出：3Fe2+ + NO； + 4H+=3Fe3+ + NOf + 2H2O。1 .Fe2+、Fe3+的检验方法
9、用KSCN溶液和氯水用NaOH溶液(3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe?+的检验混合溶液| 滴加KSCN溶液 溶液变红色,说明含有Fe3+。混合溶液KMnCU溶液紫红色褪去,说明含有Fe2+。 KM11O4 溶液(4)Fe2+的特征检验方法溶液_KUFeCN油溶液_生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2+, 3Fe2+2Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62b.含铁物质的除杂溶液杂质除杂方法FeCLFeCl3加过量铁粉后过滤FeCl3FeCl2加氯水或h2o2FeCLCuCl2加过量铁粉后过滤【典题精练】考点1、考查铁及其化合物的性质例1、有关铁及其化合物的说法正确的是()A.将N
10、aOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中，制备Fe(OH)3胶体B.FeCh腐蚀Cu刻制印刷电路板，说明铁比铜金属性强C配制氯化铁溶液时，将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释D.Fe与Cl2反应生成FeCh，推测Fe与12反应生成Feb解析：A项，制备Fe(OH)3胶体，应将饱和氯化铁溶液滴入沸水中，错误；B项，铁离子与铜反应 生成铜离子和亚铁离子说明铜的还原性比亚铁离子的还原性强，无法证明金属性的强弱，错误；C 项，在溶液中铁离子极易发生水解反应，产生难溶性的氢氧化铁，为了抑制铁离子的水解，应该先 将氯化铁溶解在较浓的盐酸中，然后再加水稀释到相应的浓度，正确；D项，因b的氧化性较弱， 故与铁
11、反应生成Feb，错误。答案：C【名师点睛】本题考查氧化还原反应以及铁的单质化合物的性质，题目难度不大，本题关键是把握 物质的氧化性、还原性强弱判断反应的先后顺序。考点2、考查氢氧化亚铁的制备例2、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(0H)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即发生反应：4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O=4Fe(OH)3o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。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(0H)2处在氢气的保护中；的原理为 铁作阳极产生Fe2+,与电解Na
12、Cl溶液产生的OH一结合生成Fe(0H)2,且液面用汽油保护，能防止空 气进入；中液面加苯阻止了空气进入；由于带入空气中的氧气，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：规律总结：防止Fe(OH)2氧化的方法(1)将配制溶液的蒸储水煮沸，驱除溶液中的氧气。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。在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。用Fe作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液，利用新产生的Fe?+与OH-反应制取。考点3、考查Fe?*、Fe3+的转化例3.下列试剂中，不能使
13、Fe2+转化为Fe3+的是()氯气NaCl溶液酸性KMnCU溶液稀硝酸盐酸NaNCh溶液A.B. C. D.解析：要实现Fe2+转化为Fe3+,必须加强氧化性物质，NaCl、HC1均没有强氧化性，NO?在 酸性条件下才表现强氧化性。答案：D反思归纳：“铁三角”的转化考点4、考查Fe?*、Fe3+的检验例4.检验用硫酸亚铁制得的硫酸铁中是否含有硫酸亚铁，可使用的试剂是0A. NaOHB. KMnO4C. KSCN D. BaCl2解析：A.若加入NaOH,硫酸亚铁发生复分解反应产生的白色Fe(OH)2会被硫酸铁发生反应产生的 红褐色的Fe(OH)3遮挡，不容易观察到，因此不能鉴定；B.KMnCU
14、有氧化性，硫酸亚铁有还原性， 会发生氧化还原反应，使KMnCU的紫色褪去，而硫酸铁不能与KMnCU发生反应，因此可以作为鉴 定试剂；C.KSCN与硫酸铁会发生反应，使溶液变红色，而硫酸亚铁不能反应，因此无论硫酸亚铁 是否存在，溶液都变红色，因此无法鉴定；D.用BaCL溶液不能检验Fe2+, D错误。答案：B易错警示：检验Fe2+和Fe3+时的注意事项检验Fe2+时不能先加氯水后加KSCN溶液；也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水 中(新制氯水可能氧化SCN)(2)Fe3+. Fe2+、C厂同时存在时不能用酸性KMnCU溶液检验Fe2+(C能还原酸性KMnCU,有干扰)。考点5、考查
15、铁及其化合物的除杂问题例5.下列除杂的操作不正确的是()A. MgCb溶液中混有少量FeCb：加入足量镁充分反应后过滤FeCb溶液中混有少量FeCb：加入过量铁粉充分反应后过滤B. CuCL溶液中混有少量FeCb：加入NaOH溶液充分反应后过滤CuCb溶液中混有少量FeQ2：先加入H2O2将Fe2+氧化成Fe3+,再加入CuO充分反应后过滤 解析：FeCL溶液中存在水解平衡：FeCl3 + 3H2OFe(OH)3 + 3HCl,加入Mg与H+反应，上述平衡右移，使Fe3+转化成Fe(OH)3而除去，A正确；加入过量铁粉，FeCb与Fe反应生成FeCb而达到 除杂的目的，B正确；先用H2O2将F
16、e2+氧化成Fe3+,再利用FeCh的水解，加入的CuO与H*反应 将Fe3+转化成Fe(OH)3而除去，D正确；C项中加入NaOH溶液，Cu2 Fe3+均转化成氢氧化物沉 淀，不符合除杂要求。答案：C规律总结：混合溶液中Fe3+、Fe2+的除去方法(1)除去Mg?+中混有的Fe3+的方法：向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3 Mg(OH)2中之一，与 Fe3+水解产生的H+反应，促进Fe3+的水解，将艮3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去。(2)除去Cu2+中混有的Fe3+的方法：向混合溶液中加入CuO、C11CO3、Cu(OH)2 Cu2(OH)2cO3中之 一,与Fe3+水解产生的H+
17、反应，促进Fe3+的水解，将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去。(3)除去Mg2+中混有的Fe2+的方法：先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,然后再按 (1)的方法除去溶液中的Fe3+。(4)除去Cu2+中混有的Fe2+的方法：先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,然后再按 的方法除去溶液中的Fe3+。考点6、考查铁及其化合物的计算例6,把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反应只收集至1。.311101102和0.2 0101r40,下列说法正确的是()A.反应后生成的盐只为Fe(NO3)3B.反应后生成的盐只为Fe(NO3)2C.反
18、应后生成的盐为Fe(NCh)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为1： 3D.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解析：由于铁的物质的量为J2号=0.4 m0l,所以在反应的过程中它失去的电子数应介于0.8 56 g-mol 1mol(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 molx(5-4)+0.2 molx(5-2)=0.9 mol,所以对应的产物既有 Fe(NCh)3又有Fe(NO3)2。设前者的物质的量为羽后者的物质的量为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.lmol, y=0.3 molo答案：C反思归纳：“守恒法”是中学化学中一种常用的解题方法，它利用物质变化过程中某一特定的量固定 不变来列式求解，即找到起始和终止反应时某一特定量的对应关系，建立方程。如本题就用了元素 守恒和电子得失守恒。