2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時19 鐵及其化合物考點(diǎn)過關(guān).docx

2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時19 鐵及其化合物考點(diǎn)過關(guān)鐵、鐵的氧化物和鐵的氫氧化物【基礎(chǔ)梳理】1. 鐵(1)純鐵具有金屬的共性，如具有色金屬光澤和良好的延展性，是電和熱的良導(dǎo)體，具有能被吸引的特性，純鐵有很強(qiáng)的抗腐蝕能力。(2)用化學(xué)方程式或離子方程式表示下列變化鐵與非金屬單質(zhì)反應(yīng)4Fe+3O2(現(xiàn)象:在潮濕的空氣中生銹，生成色固體)3Fe+2O2(現(xiàn)象:氧氣中點(diǎn)燃，火星四射、生成色晶體)2Fe+3Cl2(現(xiàn)象:生成色煙)Fe+S(現(xiàn)象:生成黑色固體)鐵跟氯氣、硫反應(yīng)時，分別生成+3價和+2價的鐵，說明氧化性:氯氣硫。鐵與水、酸溶液的反應(yīng)3Fe+4H2O(g) Fe+2HCl(稀) Fe+4HNO3(稀) 鐵與鹽溶液反應(yīng)Fe+2FeCl3 Fe+CuSO4 2. 鐵的氧化物與氫氧化物(1)氧化物化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4俗名 顏色黑色色 黑色鐵元素價態(tài) 與鹽酸反應(yīng)生成的離子 (2)氫氧化物化學(xué)式Fe(OH)2Fe(OH)3顏色、狀態(tài)色固體 色固體 與鹽酸反應(yīng)Fe(OH)2+2H+ Fe(OH)3+3H+ 受熱分解2Fe(OH)3 制法可溶性亞鐵鹽與堿溶液反應(yīng):Fe2+2OH- 可溶性鐵鹽與堿溶液反應(yīng):Fe3+3OH- 二者的關(guān)系在空氣中，F(xiàn)e(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現(xiàn)象是色絮狀沉淀迅速變成色，最后變成色，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O (3)幾種典型的制備Fe(OH)2的方法:在實(shí)驗(yàn)室中制備Fe(OH)2，并使Fe(OH)2長時間保持白色沉淀狀態(tài)，成為物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)探究的熱點(diǎn)。由于Fe(OH)2具有很強(qiáng)的還原性，易被氧化為Fe(OH)3，所以實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是防止Fe(OH)2被。制備原理:Fe2+2OH-Fe(OH)2。方法1:FeSO4溶液與NaOH溶液反應(yīng)制備(1)配制FeSO4溶液和NaOH溶液的蒸餾水要事先煮沸，除去氧氣;(2)在裝有FeSO4溶液的試管里加入苯(或植物油)，使其起到隔絕空氣的作用;(3)吸有NaOH溶液的膠頭滴管應(yīng)插入到FeSO4溶液的液體中，再擠出NaOH溶液。(見下圖)方法2:氫氣氛圍中的復(fù)分解反應(yīng)法在圖1所示的裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀硫酸等試劑制備。 圖1 圖2方法3:電解法利用電解實(shí)驗(yàn)可以制得純凈的Fe(OH)2白色沉淀，如圖2所示，兩電極的材料分別為石墨和鐵。(4)有關(guān)Fe2+、Fe3+的水解反應(yīng):Fe2+、Fe3+是典型的弱堿陽離子，與C、HC、Al等在溶液中因發(fā)生水解互促反應(yīng)而不能共存。如:2Fe3+3C+3H2O圖12Fe(OH)3+3CO2。配制亞鐵鹽溶液:加入少量鐵屑以防止Fe2+被氧化，滴入少量相應(yīng)的酸溶液以防止Fe2+水解。配制鐵鹽溶液:加入少量相應(yīng)的酸溶液以防止Fe3+水解。例:在FeSO4溶液中，需加鐵粉和稀硫酸;Fe2(SO4)3溶液中需加H2SO4。微課1Fe、Fe2+、Fe3+三者之間的相互轉(zhuǎn)化說明:(1)Fe3+具有較強(qiáng)的氧化性，可以氧化H2S、S2-、I -、SO2、S、Fe、Cu 等物質(zhì)。2Fe3+S2-2Fe2+S2Fe3+2I-2Fe2+I2(2)Fe2+既有氧化性又有還原性，主要表現(xiàn)還原性，易被氧化劑氧化成Fe3+:2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2OFe2+與Mn、N(H+)、ClO-等因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不共存。當(dāng)Cl2不足，n(Cl2)n(FeBr2)時，只有Fe2+被氧化:2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-?！镜湫屠}】 將鐵片投入下列溶液中，不放出氣體，并且鐵片質(zhì)量減輕的是 ()A. CuSO4B. H2SO4C. AgNO3D. FeCl3答案D解析A項(xiàng)中Fe置換出Cu而使鐵片質(zhì)量增大;B項(xiàng)中產(chǎn)生氣體;C項(xiàng)中Fe置換出Ag而使鐵片質(zhì)量增大;D項(xiàng)發(fā)生反應(yīng):Fe+2FeCl33FeCl2，符合條件，故選D。題組訓(xùn)練1. 常溫下可以用鐵制容器盛裝的是 ()A. 濃鹽酸 B. 濃硫酸C. 稀硝酸 D. 硫酸銅溶液答案B解析鐵能溶于濃鹽酸，故A錯;濃硫酸能鈍化鐵，故B正確;鐵能溶于稀硝酸，故C錯;鐵與硫酸銅溶液能反應(yīng)，故D錯。2. X、Y、Z、W均為中學(xué)化學(xué)的常見物質(zhì)，一定條件下它們之間有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系(其他產(chǎn)物已略去):下列說法不正確的是 ()A. 若W是單質(zhì)鐵，則Z溶液可能是FeCl2溶液B. 若W是氫氧化鈉，則X與Z可反應(yīng)生成YC. 若X是金屬鎂，則W可能是強(qiáng)氧化性的單質(zhì)D. 若X是金屬Na，則Z可以是Na2O2答案C解析 若W為鐵，則X、Y、Z分別為Cl2、FeCl3和FeCl2，A對;若W為NaOH，則X、Y、Z分別為CO2、NaHCO3和Na2CO3，也可能分別為AlCl3、Al(OH)3、NaAlO2，B對;鎂沒有可變價，C不成立;X為Na、W為O2、Y為Na2O、Z為Na2O2，D對。3. 2.8 g Fe全部溶于一定濃度100 mL的HNO3溶液中，得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體1.12 L，測得反應(yīng)后溶液的pH為1。若反應(yīng)前后溶液體積變化忽略不計(jì)，則下列有關(guān)判斷不正確的是()A. 反應(yīng)前HNO3溶液的濃度為2.0 molL-1B. 1.12 L的氣體全部是NOC. 反應(yīng)后溶液中c(N)=1.6 molL-1D. 反應(yīng)后的溶液最多還能溶解1.61 g Fe答案A解析答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)當(dāng)HNO3過量時，鐵與HNO3反應(yīng)生成Fe(NO3)3;(2)除剩余的HNO3能溶解鐵外，生成的Fe(NO3)3仍能溶解鐵。由于反應(yīng)后溶液的pH為1，說明HNO3過量，所得溶液為Fe(NO3)3溶液，則n(反應(yīng)前HNO3)=n(未被還原HNO3)+n(被還原HNO3)+n(剩余HNO3)=(3+0.10.1)mol=0.21 mol，所以反應(yīng)前HNO3溶液的濃度為=2.1 molL-1，故A項(xiàng)錯誤;由FeFe3+知，0.05 mol的Fe反應(yīng)時失去0.15 mol 電子，則HNO3得到0.15 mol電子生成0.05 mol 氣體，所以該氣體全部為NO，故B項(xiàng)正確;反應(yīng)后溶液中n(N)=3n(Fe)+n(剩余HNO3)=(30.05+0.10.1)mol=0.16 mol，所以反應(yīng)后溶液中c(N)=1.6 molL-1，故C項(xiàng)正確;根據(jù):3Fe+8HNO3+2NO+4H2O知，剩余的0.01 mol HNO3能溶解0.003 75 mol Fe，根據(jù)Fe+2Fe3+3Fe2+得，生成的0.05 mol Fe3+能溶解0.025 mol Fe，所以反應(yīng)后溶液最多還能溶解0.028 75 mol Fe，即1.61 g Fe，故D項(xiàng)正確。4. 為研究硝酸的性質(zhì)，某同學(xué)設(shè)計(jì)并完成如下實(shí)驗(yàn):室溫下，將等質(zhì)量的鐵片分別與足量的濃硝酸和稀硝酸反應(yīng)(如下圖)?；卮鹣铝袉栴}:(1)試管A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 ， 該反應(yīng)的氧化劑是。圖中氣球的作用是 。(2)為使試管A中的反應(yīng)速率減慢，可采取的措施是 。(3)試管B中實(shí)驗(yàn)無明顯現(xiàn)象，該同學(xué)進(jìn)一步探究如下:假設(shè):常溫下鐵與濃硝酸不反應(yīng)。假設(shè): 。將試管B中的鐵片取出并洗凈后，放入CuSO4溶液中，無明顯現(xiàn)象，則說明假設(shè)(填“成立”或“不成立”)。答案(1)Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO+2H2OHNO3觀察反應(yīng)速率的快慢;收集有毒氣體，防止有毒氣體散逸到空氣中，污染空氣(2)降低反應(yīng)體系的溫度，降低硝酸的濃度(3)常溫下，鐵在濃硝酸中會“鈍化”不成立解析(1)鐵片與足量稀硝酸反應(yīng)，生成硝酸鐵、NO和水，鐵元素由0價升為+3價，被氧化，則鐵是還原劑，部分氮元素由+5價降為+2價，被還原，則HNO3是氧化劑，根據(jù)化合價升降法配平可得化學(xué)方程式;氣球是為了觀察反應(yīng)速率的快慢，收集有毒氣體，防止有毒氣體散逸到空氣中，污染空氣;(2)根據(jù)濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑對反應(yīng)速率的影響規(guī)律，減小硝酸的濃度，降低反應(yīng)體系的溫度等措施都能使試管A中反應(yīng)速率減慢;(3)將試管B中的鐵片取出并洗凈后，放入CuSO4溶液中，無明顯現(xiàn)象，則說明常溫下鐵與濃硝酸反應(yīng)，使鐵表面生成一層致密的氧化膜，阻止里面的金屬繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，因此假設(shè)為常溫下鐵在濃硝酸中會“鈍化”，假設(shè)不成立。 1. 鐵與硝酸的反應(yīng)規(guī)律(1)鐵與濃硝酸在常溫下鈍化，在加熱時劇烈反應(yīng)。(2)鐵與稀硝酸的反應(yīng):硝酸過量時:Fe+4HNO3Fe(NO3)3+NO+2H2OFe過量時:3Fe+8HNO33Fe(NO3)2+2NO+4H2O鐵與稀硝酸反應(yīng)有關(guān)量的問題，可用數(shù)軸表示如下:當(dāng)時，按反應(yīng)進(jìn)行，產(chǎn)物僅有Fe(NO3)3，HNO3可能有剩余。當(dāng)時，按反應(yīng)進(jìn)行，產(chǎn)物僅有Fe(NO3)2，F(xiàn)e可能有剩余。當(dāng)<<時，則反應(yīng)、均發(fā)生，產(chǎn)物為Fe(NO3)2和Fe(NO3)3。Fe2+和Fe3+的檢驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)探究【基礎(chǔ)梳理】1. Fe2+的檢驗(yàn)方法一:滴加KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，再滴加新制氯水，溶液立即變紅色。方法二:滴加NaOH溶液，生成色絮狀沉淀，該沉淀迅速變?yōu)樯?，最后變?yōu)樯?. Fe3+的檢驗(yàn)方法一:滴加KSCN(或NH4SCN)溶液，溶液立即變?yōu)樯?。方法?滴加NaOH溶液，出現(xiàn)色沉淀。方法三:與苯酚反應(yīng)顯色:Fe3+6C6H5OH 【典型例題】 下列有關(guān)離子的檢驗(yàn)方法合理的是 ()A. 向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色，說明不含F(xiàn)e2+B. 向某溶液中加入酸性KMnO4溶液，溶液褪色，說明原溶液中一定含F(xiàn)e2+C. 向某溶液中加入NaOH溶液，得紅褐色沉淀，說明溶液中一定不含有Fe2+D. 向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又觀察到顏色逐漸變?yōu)榧t褐色，說明該溶液中含有Fe2+，可能含有Mg2+答案D解析A項(xiàng)，說明含F(xiàn)e3+，但不排除Fe2+的存在;B項(xiàng)，也可能含S等還原性離子;C項(xiàng)不能排除Fe2+。 FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入鐵粉，充分反應(yīng)后仍有固體存在，則下列判斷不正確的是 ()A. 加入KSCN溶液一定不變紅色B. 溶液中一定含F(xiàn)e2+C. 溶液中一定含Cu2+D. 剩余固體中一定含銅答案C解析氧化性:Fe3+>Cu2+，加入Fe先還原Fe3+，然后再還原Cu2+。 (xx上海卷)用FeCl3溶液腐蝕印刷電路板上的銅，所得溶液中加入鐵粉。對加入鐵粉充分反應(yīng)后的溶液分析合理的是 ()A. 若無固體剩余，則溶液中一定有Fe3+B. 若有固體存在，則溶液中一定有Fe2+C. 若溶液中有Cu2+，則一定沒有固體析出D. 若溶液中有Fe2+，則一定有Cu析出答案B解析所得溶液中加入鐵粉，發(fā)生的反應(yīng)可能有Fe+2FeCl33FeCl2、Fe+CuCl2FeCl2+Cu、Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2，若無固體剩余，說明鐵粉以及生產(chǎn)的Cu全部參加反應(yīng)，此時溶液中可能含有Fe3+，也有可能不含有Fe3+，A錯誤;若有固體存在，說明固體中一定含有Cu，還有可能含有Fe，因此溶液中一定含有Fe2+，B正確;若溶液中有Cu2+，那么可能會有部分Cu2+被Fe置換出Cu，所以不一定沒有固體析出，C錯誤;若溶液中有Fe2+，如若溶液中Fe3+過量，則不一定有Cu析出，D錯誤。 (xx揚(yáng)州模擬)將金屬銅、鐵置于氯化鐵溶液中充分反應(yīng)，下列對反應(yīng)情況設(shè)想的評價正確的是 ()選項(xiàng)反應(yīng)情況設(shè)想評價A當(dāng)鐵、銅均不剩余時，溶液中一定有Fe2+、Cu2+，一定無Fe3+正確，F(xiàn)e3+和Fe、Cu均可反應(yīng)B當(dāng)鐵、銅均有剩余時，溶液中一定有Fe2+、Cu2+，無Fe3+正確，F(xiàn)e和Cu與Fe3+都反應(yīng)，故有Fe2+和Cu2+，無Fe3+C當(dāng)銅有剩余，鐵無剩余時，溶液中一定只有Fe2+，無Cu2+正確，Cu有剩余故無Cu2+D當(dāng)鐵有剩余，銅無剩余時，溶液中一定有Fe2+、Cu2+不正確，不可能有Fe剩余、Cu不剩余，因?yàn)镕e比Cu優(yōu)先與Fe3+反應(yīng)答案D解析離子的氧化性強(qiáng)弱順序:Fe3+>Cu2+>Fe2+，如果Fe3+的量很多，可以將鐵和銅全部氧化后還有剩余，A項(xiàng)錯誤;當(dāng)鐵有剩余時，溶液中不會存在Cu2+，B項(xiàng)錯誤;因?yàn)檫€原性:Fe>Cu，故不存在有銅無鐵的情況，C項(xiàng)錯誤。 (xx江蘇高考改編)某研究性學(xué)習(xí)小組欲從硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3 )出發(fā)，制備綠礬。下表列出了相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 molL-1計(jì)算)。金屬離子開始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1.13.2Al3+3.05.0Fe2+5.88.8請結(jié)合右上圖的綠礬溶解度曲線，補(bǔ)充完整由硫鐵礦燒渣制備FeSO47H2O晶體的實(shí)驗(yàn)步驟(可選用的試劑:鐵粉、稀硫酸和NaOH溶液):向一定量燒渣中加入足量的稀硫酸充分反應(yīng)，得到FeSO4 溶液;，得到FeSO47H2O 晶體。答案(過濾，)向反應(yīng)液中加入足量的鐵粉，充分?jǐn)嚢韬螅渭覰aOH溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH約為5，過濾(或過濾，向?yàn)V液中滴加過量的NaOH溶液，過濾，充分洗滌固體，向固體中加入足量稀硫酸至固體完全溶解，再加入足量的鐵粉，充分?jǐn)嚢韬?，過濾)(滴加稀硫酸酸化，)加熱濃縮得到60 飽和溶液，冷卻至0 結(jié)晶，過濾，少量冰水洗滌，低溫干燥解析先加稀硫酸溶解，由表沉淀完全的pH可以得知滴加NaOH溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH約為5時，生成氫氧化鋁沉淀，過濾除去;或過濾，向?yàn)V液中滴加過量的NaOH溶液，過濾除去偏鋁酸鈉，充分洗滌固體，向固體中加入足量稀硫酸至固體完全溶解，再加入足量的鐵粉，充分?jǐn)嚢韬?，過濾。兩個過程中加入足量的鐵粉，都是為了讓三價鐵變?yōu)槎r鐵。加熱濃縮得到60 飽和溶液前一般滴加稀硫酸酸化，為防止二價鐵離子受熱水解;少量冰水洗滌減少FeSO47H2O晶體溶解;低溫干燥減少FeSO47H2O晶體失水分解。 硫酸亞鐵晶體(FeSO47H2O)在醫(yī)藥上作補(bǔ)血劑。某課外小組的同學(xué)欲測定該補(bǔ)血劑中鐵元素的含量。實(shí)驗(yàn)步驟如下:請回答下列問題:(1)證明步驟濾液中含有Fe2+的方法是:取樣，先滴加KSCN溶液，再滴加，該過程的現(xiàn)象為 。(2)步驟加入過量H2O2的目的是 。(3)步驟中反應(yīng)的離子方程式是。(4)步驟中一系列處理的操作步驟:過濾、灼燒、稱量。(5)若實(shí)驗(yàn)中鐵無損耗，則每片補(bǔ)血劑中含鐵元素的質(zhì)量為g。答案(1)氯水(或H2O2溶液、稀硝酸等合理氧化劑)溶液由淺綠色變?yōu)榧t色(2)將Fe2+全部氧化為Fe3+(3)Fe3+3OH-Fe(OH)3 或Fe3+3NH3H2OFe(OH)3 +3N(4)洗滌冷卻(5)0.07a解析(1)證明步驟濾液中含有Fe2+的方法是:取樣，先滴加KSCN溶液，再滴加氯水(或H2O2溶液、稀硝酸等)，若濾液由淺綠色變?yōu)榧t色，則說明濾液中含有Fe2+。(2)由于H2O2具有氧化性，加入過量H2O2的目的是將Fe2+全部氧化為Fe3+。(3)步驟的目的是將Fe3+全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，所以步驟需加入過量的NaOH溶液或氨水，反應(yīng)的離子方程式是Fe3+3OH-Fe(OH)3 或Fe3+3NH3H2OFe(OH)3+3N。(4)步驟的目的是將產(chǎn)生的紅褐色懸濁液分離，最終得到固體Fe2O3，所以步驟的操作步驟是:過濾、洗滌、灼燒、冷卻、稱量。(5)由于實(shí)驗(yàn)中鐵無損耗，根據(jù)鐵元素守恒得，每片補(bǔ)血劑中m(Fe)=g=0.07a g。 某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組探究Fe3+和S之間發(fā)生的反應(yīng)。(1)取5 mL FeCl3濃溶液于試管中，逐滴加入Na2SO3濃溶液，觀察到溶液顏色由黃色變?yōu)榧t棕色，繼續(xù)加入Na2SO3濃溶液至過量，溶液顏色加深，最終變?yōu)榧t褐色。無氣泡產(chǎn)生，無沉淀生成。這種紅褐色液體是 。(2)除了觀察到以上的現(xiàn)象外，有成員提出了另一種可能:發(fā)生氧化還原反應(yīng)。反應(yīng)的離子方程式為。(3)研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了兩種實(shí)驗(yàn)方案證明發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。請把實(shí)驗(yàn)方案補(bǔ)充完整:方案一:檢驗(yàn)溶液中含有Fe2+，證明發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。方案二:檢驗(yàn)溶液中含有，證明發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)用品:0.1 molL-1 BaCl2、3 molL-1鹽酸、3 molL-1硝酸、新制氯水、20% KSCN、0.5 molL-1 KI;試管若干、膠頭滴管若干。預(yù)處理:將(1)中獲得的混合物放在如下圖裝置中處理足夠時間，該操作名稱為 。檢驗(yàn)過程:操作現(xiàn)象及結(jié)論基于方案一:基于方案二:答案(1)Fe(OH)3膠體(2)2Fe3+S+H2O2Fe2+S+2H+(3)S滲析操作現(xiàn)象及結(jié)論基于方案一:取12 mL燒杯中的溶液于試管中，滴加23滴20% KSCN溶液，再加入足量氯水(或3 molL-1硝酸)滴加KSCN溶液無明顯變化，再加入氯水(或3 molL-1硝酸)后溶液變血紅色，證明溶液中含有Fe2+基于方案二:取12 mL燒杯中的溶液于試管中，加入足量3 molL-1鹽酸，再滴加23滴0.1 molL-1 BaCl2溶液加入鹽酸有刺激性氣味氣體產(chǎn)生，滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成，證明溶液中含有S如何快速有效地處理涉及Fe、Cu及其相關(guān)離子共存問題 運(yùn)用大家熟悉的“三角”等幾何圖形，可“網(wǎng)絡(luò)化”歸納出Fe、Fe2+、Fe3+、Cu、Cu2+等微粒間的反應(yīng)情況:這些微粒間發(fā)生的反應(yīng)有:Fe+Cu2+Fe2+Cu、Fe+2Fe3+3Fe2+ 、2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+?？捎糜谂袛嘞嚓P(guān)微粒的共存問題，如邊線相鄰(用雙箭頭連接的微粒)不能共存;邊線不相鄰或?qū)蔷€上的能共存，如 Fe、Fe2+和Cu，F(xiàn)e3+、Fe2+和Cu2+可以共存(包括Cu和Cu2+)。