2018届高考化学一轮复习 铁及其化合物

第3讲 铁及其化合物[考纲要求] 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＋。

考点一 用物质分类思想认识铁及其重要化合物1． 铁的存在2． 铁的性质(1)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，纯铁有很强的抗腐蚀能力。

(2)化学性质：铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物。

用化学方程式或离子方程式表示下列变化Fe ＋H 2O(g)――→④3Fe ＋4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4＋4H 23． 铁的氧化物和氢氧化物(1)铁的氧化物 化学式 FeO Fe 2O 3 Fe 3O 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 ＋反应的离子方程式FeO ＋2H ＋===Fe 2＋＋H 2OFe 2O 3＋6H ＋===2Fe 3＋＋3H 2OFe 3O 4＋8H ＋===Fe 2＋＋2Fe 3＋＋4H 2O(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与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H ＋===Fe 2＋＋2H 2OFe(OH)3＋3H ＋===Fe 3＋＋3H 2O受热分解2Fe(OH)3=====△Fe 2O 3＋3H 2O 制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应 Fe 2＋＋2OH －===Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱溶液反应 Fe 3＋＋3OH －===Fe(OH)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＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)34． 亚铁盐和铁盐(1)亚铁盐：含有Fe 2＋的溶液呈浅绿色，Fe 2＋既有________性，又有________性，Fe 2＋与Zn 、Cl 2反应的离子方程式分别为_______________________________________________________ __________________，___________________________________________________。

(2)铁盐：①氧化性：含有Fe 3＋的溶液呈______色，Fe 3＋具有氧化性，Fe 3＋与Fe 、Cu 反应的离子方程式分别为______________________________，______________________________。

②特性：含有Fe 3＋的盐溶液遇到________时变成血红色。

③易水解：FeCl 3滴入沸水中的离子方程式：________________________________。

答案 (1)氧化 还原 Zn ＋Fe 2＋===Zn 2＋＋Fe 2Fe 2＋＋Cl 2===2Fe 3＋＋2Cl －(2)①棕黄色 2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋2Fe 3＋＋Cu===2Fe 2＋＋Cu 2＋②KSCN ③Fe 3＋＋3H 2O=====△Fe(OH)3(胶体)＋3H ＋深度思考1． 铁有很强的抗腐蚀能力，为什么日常生活中的铁制品容易生锈？答案 主要因为铁不纯，往往含有碳等杂质，当这些铁制品在潮湿的空气中或接触到电解质溶液(如食盐水)时会发生电化学腐蚀。

2． 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？答案 常温下铁、铝遇冷的浓HNO 3、浓H 2SO 4时表面会生成一层致密的氧化物薄膜，化学上称为钝化，属于化学变化。

3． FeCl 3、FeCl 2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取？答案 都可以。

2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3 2FeCl 3＋Fe===3FeCl 24Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)34． 铁元素是典型的变价金属元素，它在化合物中主要表现为＋2价和＋3价，请归纳总结：(1)Fe 单质通常与哪些氧化剂反应生成＋2价？写出有关反应的化学方程式或离子方程式。

答案 Fe →Fe 2＋：铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S 、I 2)，非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)，不活泼金属的盐溶液(如CuSO 4溶液)反应，都可实现这种转化。

如：Fe ＋S=====△FeS,2H ＋＋Fe===Fe 2＋＋H 2↑，Cu 2＋＋Fe===Fe 2＋＋Cu 。

(2)Fe 单质通常与哪些氧化剂反应生成＋3价？写出有关反应的化学方程式。

答案 Fe →Fe 3＋：铁与强氧化剂(如Cl 2、HNO 3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这种转化。

例如：2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3，Fe ＋4HNO 3(稀)===Fe(NO 3)3＋NO ↑＋2H 2O,2Fe ＋6H 2SO 4(浓)=====△Fe 2(SO 4)3＋3SO 2↑＋6H 2O 。

题组一 铁及其化合物的性质1． 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 3 B ．Fe(OH)2 Fe 2O 3 C ．Fe(OH)2 Fe(OH)3D ．Fe(OH)2 Fe 3O 4答案 B解析 铁与稀硫酸反应生成FeSO 4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3价，最后所得红棕色残渣为Fe 2O 3。

2． 在高温条件下铁与水能发生反应。

资料显示，在不同温度下，还原铁粉与水蒸气反应的产物是不同的，温度低于570 ℃时，生成FeO，高于570 ℃时，生成Fe3O4。

老师用右图所示实验装置，完成还原铁粉与水蒸气反应的演示实验。

(1)实验中使用肥皂液的作用是__________________________________________。

(2)某同学设计下列实验方案以确定实验后试管内的固体是否存在Fe3O4。

确定是否存在Fe3O4需要测定并记录的实验数据是____________________________________________________。

答案(1)检验反应中生成的H2(2)固体样品质量和红棕色固体的质量解析本题主要考查实验设计与探究，意在考查学生分析处理实验数据并得出合理结论的能力。

为了确定实验后试管内的固体是否存在Fe3O4，必须测定实验后固体中铁与氧的物质的量之比，因黑色粉末溶解时有少量气泡产生，故一定含有金属铁，只有当黑色粉末中n(Fe)≤1时，才一定含有Fe3O4，因此该同学实验中必须测定固体样品质量和红n(O)棕色固体(Fe2O3)的质量，以确定铁与氧的物质的量之比。

题组二铁及其化合物的定量计算3．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＋。

4．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()A．1∶2∶1 B．2∶1∶1C．1∶3∶1 D．1∶1∶3答案 D解析可用平均组成法来求解：在混合物中铁原子和氧原子物质的量之比为(21/56)∶(8/16)＝3∶4，则混合物的平均组成为Fe3O4，在三种组合中Fe3O4则不必多考虑，应注意FeO和Fe2O3混合后也应符合n(Fe)∶n(O)＝3∶4，所以在混合物中它们的物质的量之比必须是1∶1。

5．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150 mL 4 mol·L－1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24 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H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为() A．0.21 mol B．0.25 molC．0.3 mol D．0.35 mol答案 B解析n(HNO3)＝0.6 mol，n(NO)＝0.1 mol，反应后铁元素的存在形式为Fe(NO3)2，根据元素守恒，可知反应后溶液中的n(NO－3)＝0.5 mol，n(Fe2＋)＝0.25 mol，即n(Fe)＝0.25 mol。

归纳总结1．分析铁与稀HNO3反应的关键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：HNO3过量：Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，Fe过量时：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2，两者相加得总方程式：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。

2．在铁及其化合物的计算中能用“守恒法”的很多，常用到的有质量守恒、电子守恒等。

如第5题中用到N原子守恒、Fe原子守恒以及溶液中Fe2＋、NO－3的电荷守恒。

题组三有关铁及其化合物的实验探究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。

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。

反思归纳成功制备Fe(OH)2的关键由于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。