2020届高考化学一轮复习铁及其重要化合物学案

2020届高考化学一轮复习铁及其重要化合物学案

第8讲　铁及其重要化合物 考纲要求 名师点拨 了解铁及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。‎ Fe、及其化合物的性质是高考热点之一。高考对本节知识的考查以工业生产过程为载体，常与离子方程式的书写、电化学知识、实验探究融合在一起综合考查。备考时要抓住“铁三角”之间的转化关系，特别要重视Fe2＋、Fe3＋的鉴别与检验的实验试题，以Fe2＋的还原性、Fe3＋的氧化性为核心的氧化还原知识及离子方程式的书写也是考查的热点。预计今后高考对本讲的考查点基本不变。‎ 考点一　铁单质的性质及其应用 　‎ ‎1．铁的位置、结构、化合价 ‎(1)周期表中的位置：__第四周期第Ⅷ族___；原子结构示意图：]。‎ ‎(2)在参加化学反应时，铁易失去最外层上的2个电子，有时它还失去次外层上的一个电子，所以铁有__＋2、＋3___两种价态，且__＋3___价稳定。‎ ‎2．铁的物理性质 纯铁具有金属的共性，如具有__银白___色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被__磁铁___吸引的特性。铁在地壳中含量占第4位。‎ ‎3．铁的化学性质 铁元素是一种变价金属元素，通常显__＋2___和__＋3___价。‎ 常温下，铁单质比较活泼，具有较强的__还原___性。‎ ‎(1)与非金属单质的反应。‎ ‎(2)与水的反应。‎ 常温下铁与水不反应，在高温条件下与水反应的化学方程式为：__3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2___。‎ ‎(3)与酸反应。‎ ‎(4)与某些盐溶液的反应(离子方程式)。‎ ‎①与CuSO4溶液：__Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu___。‎ ‎②与FeCl3溶液：__Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋___。‎ ‎4．铁单质的制备方法 ‎(1)工业上利用铁矿石在高炉中炼铁，以赤铁矿为例写出该反应的化学方程式__Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2___。‎ ‎(2)利用铝热反应焊接无缝钢轨，写出以氧化铁和铝粉为铝热剂反应的化学方程式__2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3___。‎ 特别提醒：‎ ‎(1)铁遇冷的浓硫酸或浓硝酸，表面会形成一层致密的氧化膜而发生钝化。铝遇冷的浓硝酸或浓硫酸也会发生钝化。钝化可阻止内部金属继续与浓酸发生反应，从而表现出较强的化学稳定性或耐腐蚀性。‎ ‎(2)Fe与Cl2反应生成FeCl3而不是FeCl2；Fe与S反应生成FeS而不是Fe2S3；Fe与盐酸反应生成FeCl2而不是FeCl3；Fe与I2反应生成FeI2而不是FeI3。‎ ‎(3)重要的铁矿石主要成分的化学式：‎ 赤铁矿__Fe2O3___；磁铁矿__Fe3O4___；褐铁矿__2Fe2O3·3H2O___；菱铁矿__FeCO3___；黄铁矿__FeS2___。‎ 　‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)1 mol Cl2与足量Fe反应转移2NA个电子(　√　)‎ ‎(2)铁溶于稀硝酸，溶液变黄：3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O(　×　)‎ ‎(3)在人体的血红蛋白中含有Fe元素(　√　)‎ ‎(4)铁在常温下与浓硝酸的反应比稀硝酸反应剧烈(　×　)‎ ‎(5)铁能在氧气中剧烈燃烧，但是不能在水蒸气中燃烧(　√　)‎ ‎(6)将Fe(OH)2溶液加热蒸干得到的是FeO(　×　)‎ ‎(7)铁与硫粉共热，只要硫粉过量，就会制出Fe2S3(　×　)‎ ‎(8)过量的铁在加热时与氯气反应，生成氯化亚铁(　×　)‎ ‎(9)铁具有导电、导热、延展性及被磁体吸引的特性(　√　)‎ ‎(10)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同(　×　)‎ ‎(11)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸(　√　)‎ ‎(12)Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应(　×　)‎ ‎(13)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2(　×　)‎ ‎(14)根据Cl2、S与铁的反应可以判断氯元素和硫元素的非金属性强弱(　√　)‎ ‎(15)过量的铁与稀硝酸反应生成Fe3＋(　×　)‎ ‎2．铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与__①⑥___(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与__④⑤⑦⑧___反应时只生成＋2价铁；与__②③___反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。‎ 所选试剂：①Cl2　②O2　③H2O(g)　④S　⑤盐酸　⑥稀硝酸(足量)　⑦稀硫酸　⑧CuSO4溶液 ‎3．(1)铁、铝遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，是物理变化还是化学变化？‎ 提示：化学变化。‎ ‎(2)生铁和纯铁相比，熔点、硬度及抗腐蚀能力大小如何？‎ 提示：因生铁是铁碳合金，所以生铁的熔点低，硬度大。生铁在潮湿的环境中易发生电化学腐蚀，故纯铁的抗腐蚀能力强。‎ ‎1．(2019·新题选萃)下列有关铁及其化合物的说法中正确的是(　D　)‎ A．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 B．铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为＋3价 C．工业上可用铁质容器储存浓硝酸和浓硫酸，原因是铁在常温下与两种酸不反应 D．工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的铁矿石炼铁 ‎2．(2019·山东滨州模拟)下列叙述不正确的是(　B　)‎ ‎①Fe与S混合加热生成FeS2‎ ‎②Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应 ‎③过量的铁与浓硝酸加热反应有气体生成 ‎④FeCl3溶液能与Cu反应，可用于蚀刻印刷电路板 A．①③ B．①②‎ C．②④ D．②③‎ ‎[解析]　Fe是变价金属，遇强氧化剂(如HNO3、Cl2等)生成＋3价铁，遇弱氧化剂(如S或I2等)生成＋2价铁，故Fe与S混合加热生成FeS，①错误；Fe与稀硝酸反应生成的气体为NO，该反应不是置换反应，②错。‎ 萃取精华：‎ 反应产物中铁元素价态的判断 ‎(1)铁与弱氧化剂(如S、I2、H＋、Cu2＋)等反应所得产物中铁元素的价态为＋2价，如Fe＋I2FeI2。‎ ‎(2)铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、浓硫酸、过量硝酸等)反应所得产物中铁元素的价态为＋3价，如2Fe＋3Br2===2FeBr3。‎ ‎(3)铁在纯氧中燃烧得到的产物为Fe3O4，铁元素的价态为＋2、＋3价。‎ ‎(4)铁与稀硝酸反应产物的判断：‎ ‎①当HNO3过量时：‎ 反应原理：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，铁元素的存在形式为Fe3＋，铁元素的价态为＋3价。‎ ‎②当Fe过量时：‎ 反应原理：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，铁元素的存在形式为Fe2＋，铁元素的价态为＋2价。‎ ‎③当<<时：‎ 铁元素的存在形式为Fe2＋和Fe3＋，铁元素的价态为＋2、＋3价。‎ ‎3．(2019·山东滨州高三模拟)把‎22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO，下列说法正确的是(　C　)‎ A．反应后生成的盐只为Fe(NO3)3‎ B．反应后生成的盐只为Fe(NO3)2‎ C．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为1︰3‎ D．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＝0.4 mol，所以在反应的过程中它失去的电子数应介于0.8 mol(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 mol×(5－4)＋0.2 mol×(5－2)＝0.9 mol，所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2。设前者的物质的量为x，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＝0.1 mol，y＝0.3 mol。‎ ‎4．(2019·山东淄博高三检测)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__①___形式存在。‎ ‎(2)BC段铁元素以__④___形式存在。‎ ‎(3)CD段铁元素以__③___形式存在。‎ ‎[解析]　向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，故AB段铁元素以Fe3＋形式存在。随着铁粉的增加，溶液中的Fe3＋与Fe反应生成Fe2＋，故BC段铁元素以Fe2＋、Fe3＋形式存在。Fe3＋全部转化成Fe2＋后，铁粉不再溶解，故CD段铁元素以Fe、Fe2＋形式存在。‎ 萃取精华：‎ 数轴法分析铁与稀硝酸反应的产物 一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断，根据反应方程式：‎ ‎(1)HNO3过量：Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，铁元素的存在形式为Fe3＋。‎ ‎(2)Fe过量：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，铁元素的存在形式为Fe2＋。‎ ‎(3)用数轴表示：‎ ‎(4)解题时需注意量的范围：‎ 产物 结论 ‎≤ Fe(NO3)3‎ HNO3可能有剩余 ‎≥ Fe(NO3)2‎ Fe可能有剩余 在～之间 Fe(NO3)3和Fe(NO3)2‎ Fe和HNO3都反应完全 ‎5．(2019·试题调研)铁与水蒸气反应，通常有以下两种装置，请思考以下问题：‎ 装置一 装置二 实验 装置 ‎(1)方法一中，装置A的作用__提供水蒸气___。‎ 方法二中，装湿棉花的作用__提供水蒸气___。‎ ‎(2)实验完毕后，取出装置一的少量固体，溶于足量稀盐酸，再滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，试解释原因：__在溶液中Fe3＋被未反应的铁粉完全还原为Fe2＋___。‎ ‎6．(2019·西安高一检测)某化学兴趣小组利用下列试剂：铁粉、锌粉、0.1 mol·L－1 FeCl3溶液、0.1 mol·L－1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水，探究Fe2＋、Fe3＋的氧化性、还原性，并利用实验结论解决一些问题。‎ ‎(1)用所给试剂写出体现Fe2＋具有还原性的反应的化学方程式：__2FeCl2＋Cl2===2FeCl3___。‎ ‎(2)设计实验方案，完成下列表格。‎ 探究内容 实验方案 实验现象 探究Fe3＋‎ 具有氧化性 取少量0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，往溶液中加入足量铁粉，再加入少量KSCN溶液 加入铁粉后，溶液颜色变为__浅绿色___。加入KSCN溶液后，溶液__不变色___‎ ‎(3)该兴趣小组为说明“Fe2＋具有氧化性”，提出了向FeCl2溶液中加入锌粉，观察实验现象的方案，该反应的离子方程式为__Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋___。‎ ‎(4)某反应中反应物与生成物有Fe3＋、Mn2＋、H＋、MnO、H2O和一种未知离子X，已知MnO在反应中得到电子，则离子X是__Fe2＋___。‎ ‎[解析]　(1)在反应中Fe2＋作还原剂，体现其还原性，因此应选择氧化剂，所以选用氯水，反应为2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。‎ ‎(2)向FeCl3溶液中加入铁粉，发生的反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向FeCl2溶液中滴加硫氰化钾溶液，溶液不变红。‎ ‎(3)向FeCl2溶液中加入锌粉，离子反应为Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。‎ ‎(4)已知MnO得电子，故MnO是氧化剂，Mn2＋为还原产物，则题目提供的Fe3＋是氧化产物，故还原剂为Fe2＋。即X为Fe2＋。‎ ‎7．(2019·新题选萃)已知A为常见的金属单质，各物质之间有下图所示的关系：‎ ‎(1)确定A、B、C、D、E、F的化学式：‎ A为__Fe___，B为__Fe3O4___，‎ C为__FeCl2___，D为__FeCl3___，‎ E为__Fe(OH)2___，F为__Fe(OH)3___。‎ ‎(2)写出⑧的化学方程式，④⑤的离子方程式。‎ ‎⑧__4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===__4Fe(OH)3___，‎ ‎④__2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋___，‎ ‎⑤__Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋___。‎ ‎[解析]　本题的突破点是“红褐色固体F”，则F是Fe(OH)3，就可快速得出A为Fe，黑色晶体B为Fe3O4，继而推出C为FeCl2，D为FeCl3, E为Fe(OH)2。‎ 萃取精华：‎ ‎1．五光十色的“铁”‎ 纯净的铁制品是银白色，含有铁离子的血红蛋白是鲜红色，纯净的氧化铁是红色，铁锈是红棕色，三氯化铁固体是棕黄色，三氯化铁溶液是黄色，硫酸亚铁晶体是绿色，硫酸亚铁溶液是浅绿色，氢氧化铁是红褐色，氢氧化亚铁是白色，四氧化三铁和氧化亚铁都是黑色。‎ ‎2．铁的化学性质：‎ 考点二　铁的氧化物和氢氧化物 　‎ ‎1．铁的氧化物 ‎(1)物理性质 化学式 FeO Fe2O3‎ Fe3O4‎ 俗称 ‎__铁红___‎ ‎__磁性氧化铁___‎ 色态 黑色粉末 ‎__红棕色___粉末 黑色晶体 溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水 铁的价态 ‎__＋2___价 ‎__＋3___价 ‎＋2价，＋3价 ‎(2)化学性质 FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为 ‎__FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O___，‎ ‎__Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O___，‎ ‎__Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O___。‎ 注意：(1) Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有1/3的铁显＋2价，2/3的铁显＋3价。‎ ‎(2)Fe(NO3)2溶液酸化后，H＋、NO具有强氧化性，会将Fe2＋氧化成Fe3＋。‎ ‎2．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___‎ 溶解性 难溶于水 难溶于水 与盐酸 ‎__Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋‎ Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 反应 ‎2H2O___‎ 受热 分解 ‎__2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O___‎ 制法 可溶性亚铁盐与碱反应：‎ ‎__Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓___‎ 可溶性铁盐与碱反应：‎ ‎__Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓___‎ 二者的 关系 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___‎ 特别提醒：‎ ‎(1)在判断铁的化合物与酸反应的产物时，要注意铁在化合物中的价态，利用铁的价态及与其反应的化合物的氧化性或还原性判断发生反应的类型属于复分解反应还是氧化还原反应。‎ ‎(2)成功制备Fe(OH)2的关键 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，成功的关键有以下两点：‎ ‎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。‎ ‎(3)实验室中制备Fe(OH)2常用的三种方法 方法一：有机层覆盖法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。‎ 方法二：还原性气体保护法 用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。‎ 方法三：电解法 用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图3所示。‎ 　‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)Fe2O3是碱性氧化物，所以Fe2O3可用作红色油漆和涂料(　×　)‎ 提示：因为Fe2O3是红棕色，所以Fe2O3可用作红色油漆和涂料。‎ ‎(2)CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后，再加入KSCN溶液，溶液不显红色，不能确定黑色固体中有无Fe3O4(　√　)‎ 提示：CO还原Fe2O3可以得到Fe单质，Fe单质会与Fe2O3和盐酸反应生成的Fe3＋反应，所以无法判断是否含有Fe3O4，正确。‎ ‎(3)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4，Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3(　×　)‎ 提示：Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4。‎ ‎(4)配制FeSO4溶液时，加入稀硫酸防止Fe2＋水解，加入铁粉防止Fe2＋被氧化(　√　)‎ ‎(5)氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应(　×　)‎ 提示：Fe3＋与I－发生氧化还原反应。‎ ‎(6)FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通过化合反应制取(　√　)‎ 提示：FeCl3可由Fe与Cl2反应制取；FeCl2可由FeCl3与Fe反应制取；Fe(OH)3可由Fe(OH)2、O2、H2O化合制取。‎ ‎(7)Fe3O4是混合物(　×　)‎ 提示：Fe3O4是纯净物。‎ ‎(8)将Fe(OH)2溶液加热蒸干得到的是FeO(　×　)‎ ‎(9)先后将等物质的量的Fe2O3和Fe溶于同一稀盐酸时无气体放出(　√　)‎ ‎(10)Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3，在给定的条件下能实现转化(　×　)‎ ‎(11)Fe3O4与稀HNO3反应：3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O(　√　)‎ ‎(12)FeCl3溶液中滴入KSCN溶液：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓(血红色)(　×　)‎ ‎2．问题思考：‎ ‎(1)FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取？‎ 提示：是。2Fe＋3Cl22FeCl3、2FeCl3＋Fe===3FeCl2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。‎ ‎(2)按要求书写下列反应的离子方程式：‎ ‎①FeO与稀HNO3的反应 ‎②Fe3O4与稀HNO3的反应 ‎③Fe(OH)3与HI的反应(HI是强酸)‎ 提示：①3FeO＋NO＋10H＋===3Fe3＋＋NO↑＋5H2O ‎②3Fe3O4＋NO＋28H＋===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O ‎③2Fe(OH)3＋2I－＋6H＋===2Fe2＋＋I2＋6H2O ‎1．(2019·山东潍坊高三检测)“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能是(　D　)‎ A．土壤中含有铁粉、二氧化锰等 B．黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是添加了红色耐高温染料 C．土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色Cu D．土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3‎ ‎2．(2019·山东滨州检测)向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120 mL 4 mol/L的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，放出‎1.344 L NO(标准状况)，往所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现。若用足量的CO在加热下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为(　B　)‎ A．0.24 mol B．0.21 mol C．0.16 mol D．0.14 mol ‎[解析]　混合物完全溶解且向所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现，则铁元素完全转化为Fe(NO3)2，由N元素守恒可得，原混合物中铁的总物质的量为：(‎0.12 L×4 mol·L－1－‎1.344 L÷‎22.4 L·mol－1)＝0.21 mol。再由铁元素守恒可知还原相同质量的混合物所得铁的物质的量相等，故选B。‎ ‎3．(2019·经典习题选萃)由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21︰8，则这种混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是(　D　)‎ A．1︰2︰1 B．2︰1︰1‎ C．1︰3︰1 D．1︰1︰3‎ ‎[解析]　混合物中，n(Fe)︰n(O)＝︰＝3︰4，故FeO与Fe2O3按物质的量1︰1混合，D项符合要求。‎ 萃取精华：‎ 铁的氧化物组成的判断方法 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)＝︰＝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，则铁的氧化物为Fe3O4，或FeO与Fe2O3按物质的量比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。‎ ‎4．(2019·经典习题选萃)下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是__①②③⑤___(填序号)‎ ‎[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，即发生反应：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。①、②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NaCl溶液产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④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。‎ ‎5．(2019·辽宁大连双基检测)在‎15 g铁和氧化铁的混合物中，加入稀硫酸150 mL，放出H2 ‎1.68 L(标准状况)。同时铁和氧化铁均无剩余，向反应后的溶液中滴入KSCN溶液，未见颜色变化。为了中和过量的H2SO4，且使Fe2＋完全转化为Fe(OH)2，共消耗3 mol·L－1的NaOH溶液200 mL，则原硫酸的物质的量浓度是(　B　)‎ A．1.5 mol·L－1 B．2 mol·L－1‎ C．2.5 mol·L－1 D．3 mol·L－1‎ ‎[解析]　根据反应过程分析，最终所得溶液中的溶质为Na2SO4，n(Na＋)＝0.6 mol，则n(SO)＝n(H2SO4)＝0.3 mol，c(H2SO4)＝＝2 mol·L－1，B正确。‎ ‎6．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__稀硫酸、铁屑___。‎ ‎(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用__加热煮沸___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__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，实验过程中要避免与氧气接触。‎ 萃取精华：‎ 防止Fe(OH)2氧化的方法 ‎(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。‎ ‎(2)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。‎ ‎(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。‎ ‎(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。‎ ‎(5)用Fe作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。‎ ‎7．(2019·经典习题选萃)常温下，在没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁能与水蒸气反应。‎ ‎(1)铁粉与水蒸气反应的化学方程式是__3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2___。‎ ‎(2)停止反应，待装置冷却后，取出反应过的铁粉混合物，加入过量的稀硫酸充分反应，过滤。简述检验所得滤液中Fe3＋的操作方法：__取少量溶液放在试管中，滴入几滴KSCN溶液，观察溶液颜色。如果溶液颜色变为红色，说明溶液中含有Fe3＋，否则不含Fe3＋___。‎ ‎(3)经检验上述滤液中不含Fe3＋，这不能说明铁粉与水蒸气反应所得产物中不含＋3价的铁。原因是(结合化学方程式说明)__如果反应后的铁粉混合物中铁粉有剩余，可发生反应：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，铁粉将溶液中的Fe3＋全部还原为Fe2＋，即使加入KSCN溶液也不变红色___。‎ ‎(4)某同学利用上述滤液制取白色的Fe(OH)2沉淀，向滤液中加入NaOH溶液后，观察到生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。‎ ‎①沉淀由白色变为红褐色的化学方程式是 ‎__4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===__4Fe(OH)3___。‎ ‎②为了得到白色的Fe(OH)2沉淀，并尽可能使沉淀长时间保持白色，有人设计如图所示的装置：‎ 请简述实验操作及原理：__实验时，先打开止水夹K，再将分液漏斗的旋塞打开，使稀硫酸与铁粉作用，用产生的H2排出装置中的空气；然后关闭K，使生成的H2将试管中生成的FeSO4溶液压入NaOH溶液中，则可在盛NaOH溶液的试剂瓶中较长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀___。‎ ‎[解析]　在高温下，铁粉可与水蒸气发生反应，产物有Fe3O4和H2，产物Fe3O4‎ 可以与稀硫酸发生反应：Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O。如果铁粉过量，还可发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，所以滤液中可能含有Fe3＋，也可能不含Fe3＋。检验溶液中含有Fe3＋的方法很多，最灵敏的方法是滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变为红色。Fe(OH)2不稳定，接触空气时很快被氧化成Fe(OH)3，要较长时间观察到白色沉淀，关键是怎样降低反应体系中氧气的量，本题设计的装置能够成功地使沉淀长时间保持白色，关键在于用H2赶走了体系中的氧气。‎ 考点三　“铁三角”的转化、应用及Fe2＋、Fe3＋的检验 　‎ ‎1．“铁三角”中的转化关系 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FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：‎ ‎__H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋___。‎ ‎(2)将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液，溶液变蓝：‎ ‎__2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋___。‎ ‎(3)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔：‎ ‎__Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋___。‎ ‎(4)将H2O2溶液滴入酸性FeCl2溶液中：‎ ‎__2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O___。‎ ‎(5)将FeCl2溶液滴入HNO3溶液中，有无色气体放出：‎ ‎__3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O___。‎ ‎2．“铁三角”的重要应用：‎ ‎(1)除杂。‎ 主要物质 杂质 除杂方法 Fe2＋‎ Fe3＋‎ ‎__加过量铁屑后过滤___‎ FeCl3‎ FeCl2‎ ‎__加氯水或H2O2___‎ Fe2＋‎ Cu2＋‎ ‎__加过量铁屑后过滤___‎ ‎(2)判断离子共存。‎ Fe2＋NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)‎ Fe3＋S2－、I－、SO Fe2＋、Fe3＋HCO、CO等发生水解相互促进 ‎(3)盐溶液的配制与保存。‎ ‎(4)物质的制备。‎ ‎3．Fe2＋、Fe3＋的检验的常用方法：‎ ‎(1)Fe2＋检验。‎ ‎①无现象溶液变红色，证明含有Fe2＋。‎ 反应的离子方程式：__Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋___‎ ‎__Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3___。‎ ‎②产生蓝色沉淀Fe3[Fe(CN)6]2，证明含有Fe2＋。反应的离子方程式为：‎ ‎__3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓___。‎ ‎③产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe2＋。‎ ‎(2)Fe3＋的检验。‎ ‎①溶液变红色，证明含有Fe3＋。‎ 反应的离子方程式为__Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3___。‎ ‎②产生红褐色沉淀，证明有Fe3＋存在。‎ ‎(3)含Fe3＋、Fe2＋的混合溶液中Fe2＋的检验。‎ ‎①酸性KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋。‎ ‎②溴水褪色，说明含有Fe2＋。‎ ‎③产生蓝色沉淀。‎ 证明混合溶液中含Fe2＋。‎ 　‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)将铜粉加入1.0 mol·L－1Fe2(SO4)3溶液中，溶液变蓝、有黑色固体出现，金属铁比铜活泼(　×　)‎ ‎(2)检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质，将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变红(　×　)‎ ‎(3)浓盐酸与铁屑反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑(　×　)‎ ‎(4)向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2：3Mg(OH)2＋2Fe3＋===2Fe(OH)3＋3Mg2＋(　√　)‎ ‎(5)FeCl3与氢碘酸反应生成棕色物质的离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2(　√　)‎ ‎(6)Fe2＋、Al3＋、ClO－、Cl－能够大量共存(　×　)‎ ‎(7)0.1 mol·L－1FeCl3溶液中，K＋、NH、I－、SCN－能大量共存(　×　)‎ ‎(8)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋(　√　)‎ ‎(9)硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的H2O2：Fe2＋＋2H＋＋H2O2===Fe3＋＋2H2O(　×　)‎ ‎(10)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓(　×　)‎ ‎(11)氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应(　×　)‎ ‎(12)1 mol FeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA(　×　)‎ ‎(13)中性溶液中可能大量存在Fe3＋、K＋、Cl－、SO(　×　)‎ ‎2．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是__③④___。‎ ‎[解析]　③不反应，实验方案及现象均错。④检验的是Cl－与Fe3＋性质无关。‎ ‎3．检验Fe2＋时能不能先加氯水再加KSCN溶液？为什么？‎ 答案：不能，因为若溶液中含有Fe3＋时，就无法排除其干扰。‎ ‎1．(2019·新题预选)有关铁及其化合物的说法正确的是(　C　)‎ A．酸性氯化亚铁溶液中加入双氧水发生反应：2Fe2＋＋H2O2===2Fe3＋＋O2↑＋2H＋‎ B．FeCl3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FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3‎ ‎[解析]　A项，酸性氯化亚铁溶液中加入双氧水，双氧水将亚铁离子氧化成铁离子，正确的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O，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，I2的氧化性较弱，与铁反应生成FeI2，错误。‎ ‎2．(2019·新题预选)将‎1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol/L的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是(　B　)‎ A．铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本保持不变 B．往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色 C．Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为5︰1‎ D．氧化产物和还原产物的物质的量之比为2︰5‎ ‎[解析]　n(Fe)＝＝0.02 mol，氯化铁溶液中n(Fe3＋)＝‎0.025 L×2 mol/L＝0.05 mol；发生的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，根据比例关系可得，0.02 mol Fe完全反应，消耗0.04 mol Fe3＋，生成0.06 mol Fe2＋，所以Fe3＋剩余0.01 mol，溶液中含有0.01 mol Fe3＋和0.06 mol Fe2＋，没有Fe剩余。铁粉没有剩余，Cl－基本保持不变，A错误；溶液中有剩余的Fe3＋，往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色，B正确；Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为0.06 mol︰0.01 mol＝6︰1，C错误；由反应的离子方程式可得，氧化产物和还原产物的物质的量之比为1︰2，D错误。‎ ‎3．下列除杂的操作不正确的是(　C　)‎ A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤 B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤 C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反应后过滤 D．CuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CuO充分反应后过滤 ‎[解析]　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。‎ ‎4．(2019·试题调研)某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，‎ 开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。下列结论正确的是(　D　)‎ A．一定有Fe2＋，一定没有Fe3＋、Mg2＋‎ B．一定有Fe3＋，一定没有Fe2＋、Mg2＋‎ C．一定有Fe3＋，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋‎ D．一定有Fe2＋，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋‎ ‎[解析]　加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色说明溶液中一定有Fe2＋，若有Fe3＋，则红褐色沉淀会掩盖Fe(OH)2的白色，所以不可能存在Fe3＋，而Mg(OH)2是白色，有可能存在。‎ ‎5．(2019·江苏扬州模拟)下列关于Fe3＋、Fe2＋性质实验的说法错误的是(　C　)‎ A．用如图装置可以制备Fe(OH)2沉淀 B．配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度 C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，此现象不能确定溶液中含有Fe2＋‎ D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化 ‎[解析]　A项，反应开始时打开止水夹C，使生成的氢气进入B中，可排出装置中的空气，防止生成的氢氧化亚铁被氧化；一段时间后关闭止水夹C，A中硫酸亚铁溶液进入B中反应生成Fe(OH)2，A项正确；B项，FeCl3易水解，配制其溶液时为抑制Fe3＋水解，可先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度，B项正确；Fe3＋与铁反应可生成Fe2＋，故向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化，D项正确。‎ ‎6．(2019·山东济南外国语学校月考)已知：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，用KI溶液和FeCl3溶液进行如下实验。下列说法不正确的是(　D　)‎ A．实验ⅰ中现象说明有Fe2＋生成 B．实验ⅱ中现象说明反应后溶液中含有Fe3＋‎ C．实验ⅲ水溶液中c(Fe2＋)大于ⅰ中c(Fe2＋)‎ D．实验ⅲ中再加入4滴0.1 mol·L－1 FeCl2溶液，振荡静置，CCl4层溶液颜色无变化 ‎[解析]　A项，实验ⅰ向混合液中加入K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀，说明混合液中有Fe2＋，说明FeCl3与KI反应生成Fe2＋，正确；B项，实验ⅱ向混合液中加入KSCN溶液，溶液变红说明混合液中含有Fe3＋，正确；C项，实验ⅰ中加入K3[Fe(CN)6]溶液与Fe2＋发生反应生成蓝色沉淀，Fe2＋浓度减小，实验ⅲ中加入CCl4，CCl4将I2从水溶液中萃取出来，Fe3＋与I－的反应平衡向正反应方向移动，Fe2＋浓度增大，则实验ⅲ水溶液中c(Fe2＋)大于实验ⅰ中c(Fe2＋)，正确；D项，实验ⅲ中再加入4滴0.1 mol/L FeCl2溶液，Fe2＋浓度增大，Fe3＋与I－的反应平衡向逆反应方向移动，I2浓度减小，振荡静置，CCl4层溶液颜色变浅，错误。‎ ‎7．(2019·河南高三检测)有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将其完全溶解，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(　D　)‎ A．Fe2O3 B．Fe3O4‎ C．Fe4O5 D．Fe5O7‎ ‎[解析]　由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－)(盐酸中的)，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。‎ 要点速记：‎ ‎1．特殊的颜色：‎ ‎(1)固体：Fe3O4、FeO——黑色，Fe2O3——红棕色，Fe(OH)3——红褐色 ‎(2)溶液：Fe2＋——浅绿色，Fe3＋——棕黄色 ‎2．特殊现象：‎ ‎(1)Fe(OH)2Fe(OH)3，白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。‎ ‎(2)Fe3＋遇KSCN溶液变红色。‎ ‎(3)Fe2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成铁氰化亚铁 ‎{Fe3[Fe(CN)6]2}蓝色沉淀。‎ ‎3．必记五反应：‎ ‎(1)Fe＋2FeCl3===3FeCl2‎ ‎(2)Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2‎ ‎(3)2FeCl2＋Cl2===2FeCl3‎ ‎(4)2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋‎ ‎(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3‎ ‎4．判断铁与氧化剂反应产物时常出现的错误(1)铁与硫化合，误认为生成Fe2S3；‎ ‎(2)铁与盐酸反应，误认为生成FeCl3和H2；‎ ‎(3)铁与碘单质化合，误认为生成FeI3；‎ ‎(4)过量铁与稀HNO3反应，误认为生成Fe(NO3)3；‎ ‎(5)铁与FeCl3溶液误认为不反应等。‎ ‎5．FeCl3溶液发生反应时的变色总结 ‎(1)向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液后，溶液呈红色；‎ ‎(2)FeCl3溶液能使紫色石蕊试液呈红色；‎ ‎(3)FeCl3与NaOH溶液反应，生成红褐色沉淀；‎ ‎(4)向FeCl3溶液中通入H2S气体，生成淡黄色沉淀；‎ ‎(5)向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液，生成淡黄色沉淀，当加入的Na2S溶液过量时，又生成黑色沉淀；‎ ‎(6)向FeCl3溶液中加入过量Fe粉，溶液变成浅绿色；‎ ‎(7)向FeCl3溶液中加入过量Cu粉，溶液变成蓝绿色；‎ ‎(8)将FeCl3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中，溶液变成蓝色。‎ ‎(9)向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，溶液变成紫色；‎ ‎(10)将FeCl3溶液滴入到AgNO3溶液中，生成白色沉淀；‎ ‎(11)将FeCl3溶液与NaHCO3溶液混合，放出气体，生成红褐色沉淀；‎ ‎(12)将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，加热生成红褐色Fe(OH)3胶体。‎ ‎ ‎