2019年高考化学热点题型和提分秘籍第3.3讲 铁及其化合物(教学案)含解析

2019年高考化学热点题型和提分秘籍1.了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。

2.以Fe 2＋、Fe 3＋的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化还原反应。

3.能鉴别溶液中的Fe 2＋、Fe 3＋。

热点题型一 铁及其重要化合物例1、（2018年江苏卷）下列有关物质性质的叙述一定不正确的是 A. 向FeCl 2溶液中滴加NH 4SCN 溶液，溶液显红色 B. KAl(SO 4) 2·12H 2O 溶于水可形成 Al(OH)3胶体 C. NH 4Cl 与Ca(OH)2混合加热可生成NH 3 D. Cu 与FeCl 3溶液反应可生成CuCl 2 【答案】A【变式探究】【2017江苏卷】在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是A ．Fe 2Cl −−−→点燃FeCl 2NaOH(aq)−−−−−→Fe(OH)2 B ．S 2O−−−→点燃SO 3H O2−−−→H 2SO 4 C ．CaCO 3−−−→高温CaO 2SiO−−−→高温CaSiO 3D ．NH 32O−−−−−→催化剂，△NO 2H O−−−→HNO 3 【答案】C【解析】铁与氯气反应只能生成氯化铁，A 错误；硫与氧气在点燃条件下反应生成二氧化硫， B 错误；碳酸钙高温条件下受热分解生成氧化钙，氧化钙在高温条件下与二氧化硅反应生成硅酸钙， C 正确；一氧化氮与水不反应，得不到硝酸，D错误。

【提分秘籍】(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的氯化物不同，Fe与Cl2反应生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。

(2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，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FeI2而不是FeI3。

(4)Fe3O4的组成可理解为FeO·Fe2O3，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＋。

(5)Fe3O4中的3个Fe原子的化合价可看作2个为＋3价，1个为＋2价，可表示为FeO·Fe2O3，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Fe3O4与HNO3反应时只有＋2价铁被氧化。

【归纳提升】成功制备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)制备Fe(OH)3成功的关键。

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(Fe2＋易被空气中的氧气氧化成Fe3＋)。

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的小而又不溶于水的有机溶剂)。

【举一反三】等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出NO物质的量最多的是( )A．FeO B．Fe2O3C．FeSO4 D．Fe3O4【答案】A热点题型二“铁三角”的转化关系及应用例2、2. （2018年江苏卷）在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是A. B. C.D.【答案】A【举一反三】【2017江苏卷】在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是A ．Fe 2Cl −−−→点燃FeCl 2NaOH(aq)−−−−−→Fe(OH)2 B ．S 2O−−−→点燃SO 3H O2−−−→H 2SO 4 C ．CaCO 3−−−→高温CaO 2SiO−−−→高温CaSiO 3D ．NH 32O−−−−−→催化剂，△NO 2H O−−−→HNO 3 【答案】C【解析】铁与氯气反应只能生成氯化铁，A 错误；硫与氧气在点燃条件下反应生成二氧化硫， B 错误；碳酸钙高温条件下受热分解生成氧化钙，氧化钙在高温条件下与二氧化硅反应生成硅酸钙， C 正确；一氧化氮与水不反应，得不到硝酸，D 错误。

【变式探究】 下列说法正确的是( )A ．将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN 溶液，反应现象是有气体产生，溶液呈血红色，原因是稀硝酸将Fe 氧化为Fe 3＋B ．将铜粉加入1.0 mol·L －1Fe 2(SO 4)3溶液中，会有溶液变蓝、黑色固体出现的现象，这是因为金属铁比铜活泼C ．FeCl 3溶液可用于铜质印刷线路板制作是因为FeCl 3能从含Cu 2＋的溶液中置换出铜 D ．室温下，能将浓硫酸盛放在铁桶中【解析】A 项，过量铁粉与稀硝酸充分反应后铁元素转化为Fe 2＋，滴加KSCN 溶液后不出现血红色；B 项，铜粉与Fe 2(SO 4)3溶液发生反应2Fe 3＋＋Cu===2Fe 2＋＋Cu 2＋，溶液变蓝但不会有黑色固体出现；C 项，FeCl 3与Cu2＋不反应，制作线路板的原理为Fe 3＋能腐蚀铜，发生反应为2Fe 3＋＋Cu===2Fe 2＋＋Cu 2＋，解释错误；D 项，常温下，Fe遇浓H2SO4钝化，可用铁桶盛放浓H2SO4，正确。

【答案】D【提分秘籍】1．“铁三角”中的转化关系2．重要应用(1)物质除杂。

(2)判断离子共存。

①发生氧化还原反应而不能大量共存。

Fe2＋与强氧化剂不能共存：NO－3(H＋)、ClO－、MnO－4(H＋)。

Fe3＋与强还原剂不能共存：S2－、I－、HS－、SO2－3。

②发生非氧化还原反应不能大量共存。

Fe2＋、Fe3＋与OH－、HCO－3、CO2－3、AlO－2等发生复分解或③水解相互促进不能大量共存。

Fe3＋与SCN－发生络合反应不能大量共存。

(3)盐溶液的配制和保存。

含Fe2＋的溶液：如配制FeSO4溶液时加入稀硫酸防止Fe2＋的水解，加入铁粉防止Fe2＋被氧化。

含Fe3＋的溶液：如配制Fe2(SO4)3溶液，应将Fe2(SO4)3固体溶于H2SO4，再加水稀释到指定浓度。

(4)Fe2＋、Fe3＋的检验。

①观察法：根据溶液颜色。

含有Fe2＋的溶液显浅绿色；含有Fe3＋的溶液显黄色。

②用KSCN溶液和氯水检验。

【举一反三】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( )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＋【答案】D热点题型三 Fe2＋与Fe3＋的检验例3．（2018年北京卷）实验小组制备高铁酸钾（K2FeO4）并探究其性质。

资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。

（1）制备K2FeO4（夹持装置略）①A为氯气发生装置。

A中反应方程式是________________（锰被还原为Mn2+）。

②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。

_______③C中得到紫色固体和溶液。

C中Cl2发生的反应有3Cl 2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外还有________________。

（2）探究K2FeO4的性质①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl2。

为证明是否K2FeO4氧化了Cl－而产生Cl2，设计以下方案：Ⅰ．由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有______离子，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl－氧化，还可能由________________产生（用方程式表示）。

Ⅱ．方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl－。

用KOH溶液洗涤的目的是________________。

②根据K2FeO4的制备实验得出：氧化性Cl2________（填“＞”或“＜”），而方案Ⅱ实验表明，Cl2和的氧化性强弱关系相反，原因是________________。

③资料表明，酸性溶液中的氧化性＞，验证实验如下：将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色，该现象能否证明氧化性＞。

若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。

理由或方案：________________。

【答案】 (1). 2KMnO4+16HCl==2MnCl2+2KCl +5Cl2↑+8H2O (2).(3). Cl2+2OH−==Cl−+ClO−+H2O (4). i. Fe3+ (5). 4FeO42−+20H+==4Fe3++3O2↑+10H2O (6). 排除ClO−的干扰 (7). > (8). 溶液的酸碱性不同 (9). 若能，理由：FeO42−在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2，溶液浅紫色一定是MnO4−的颜色（若不能，方案：向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色）②由于盐酸具有挥发性，所得Cl2中混有HCl和H2O（g），HCl会消耗Fe（OH）3、KOH，用饱和食盐水除去HCl，除杂装置B为。

③ C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，还有Cl2与KOH的反应，Cl2与KOH反应的化学方程式为Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O，反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。

（2）①根据上述制备反应，C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl，还可能含有KClO等。

I.方案I加入KSCN溶液，溶液变红说明a中含Fe3+。

但Fe3+的产生不能判断K2FeO4与Cl-发生了反应，根据题意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产生O2，自身被还原成Fe3+，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，可能的反应为4FeO42-+20H+=3O2↑+4Fe3++10H2O。

II.产生Cl2还可能是ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O，即KClO的存在干扰判断；K2FeO4微溶于KOH溶液，用KOH溶液洗涤的目的是除去KClO、排除ClO-的干扰，同时保持K2FeO4稳定存在。

②制备K2FeO4的原理为3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，在该反应中Cl元素的化合价由0价降至-1价，Cl2是氧化剂，Fe元素的化合价由+3价升至+6价，Fe（OH）3是还原剂，K2FeO4为氧化产物，根据同一反应中，氧化性：氧化剂>氧化产物，得出氧化性Cl2>FeO42-；方案II的反应为2FeO42-+6Cl-+16H+=2Fe3++3Cl2↑+8H2O，实验表明，Cl2和FeO42-氧化性强弱关系相反；对比两个反应的条件，制备K2FeO4在碱性条件下，方案II在酸性条件下；说明溶液的酸碱性的不同影响物质氧化性的强弱。