高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第9讲铁及其重要化合物学案文档格式.docx
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FeS。
②Fe与水蒸气的反应:
3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2。
③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↑+2H2O。
Fe与少量稀HNO3的反应:
3Fe+2NO
+8H+===3Fe2++2NO↑+4H2O。
④Fe与FeCl3溶液的反应(写离子方程式):
Fe+2Fe3+===3Fe2+。
特别提醒 铁遇冷的浓硝酸、浓硫酸时,表面会生成一层致密的氧化膜,化学上称之为钝化,属于化学变化。
2.铁的氧化物
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
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
铁的化合价
+2
+3
+2,+3
稳定性
不稳定
稳定
与H+反应的离子方程式
FeO+2H+===Fe2++H2O
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
3.铁的氢氧化物
(1)Fe(OH)2是白色絮状物,易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,颜色由白色变为灰绿色,最后变为红褐色,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
(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(Fe2O3·
xH2O),受热易分解,化学方程式为2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O;
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↓。
问题思考
铁有+2、+3价两种价态,单质铁与________(填下列编号,下同)反应时只生成+3价铁;
与______________反应时只生成+2价铁;
与________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 ⑨FeCl3溶液
答案 ①⑥ ④⑤⑦⑧⑨ ②③
(1)铁位于元素周期表中第4周期ⅧB族( )
(2)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( )
(3)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2( )
(4)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物( )
(5)Fe3O4中Fe的化合价有+2价和+3价,因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物( )
(6)因为纯铁块是黑色的,故金属铁称为黑色金属( )
答案
(1)×
(2)×
(3)×
(4)×
(5)×
(6)×
题组一 铁及其氧化物
1.铁是日常生活中使用最广泛的金属,下列关于铁的一些说法正确的是( )
A.常温下浓硫酸与铁不反应,故常温下可用铁制容器贮藏、贮运浓硫酸
B.铁是较活泼的金属,它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3
C.Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3,说明稳定性:
Fe(OH)2<
Fe(OH)3
D.铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe2O3
答案 C
解析 A项,铁在常温与浓硫酸反应形成致密的氧化膜;
B项,Fe与I2只能生成FeI2;
D项,均得到Fe3O4。
2.(2019·
舟山期末)铁的氧化物有很多,在中学化学中经常提到的有FeO、Fe2O3和Fe3O4,而且在一定条件下它们之间是可以相互转化的,例如:
在1400℃以上的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4。
下列有关说法正确的是( )
A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体
B.Fe3O4常写成FeO·
Fe2O3,其中既有+2价的Fe,又有+3价的Fe,所以Fe3O4是一种混合物
C.热稳定性:
Fe2O3>
D.FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应,且反应类型均为复分解反应
答案 D
解析 FeO和Fe3O4均为黑色固体,Fe2O3为红棕色固体,故A错误;
Fe3O4是一种纯净物,化合价是一种复合化合价,故B错误;
在1400℃以上的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4,说明四氧化三铁稳定,故C错误;
FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应生成盐和水,反应过程中无元素化合价变化,反应类型均为复分解反应,故D正确。
3.如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。
下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是( )
A.Fe+4H++NO
===Fe3++NO↑+2H2O
B.Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
C.Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
D.3Fe(OH)2+10H++NO
===3Fe3++NO↑+8H2O
答案 B
解析 Fe3O4与HNO3反应生成Fe3+,正确的离子方程式为3Fe3O4+28H++NO
===9Fe3++NO↑+14H2O。
题组二 铁的氧化物组成的确定
4.准确称取某种铁的氧化物2.88g,用足量的CO进行还原,将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收,得到沉淀4.00g,则这种铁的氧化物为( )
A.Fe3O4B.Fe2O3
C.FeOD.以上都不是
解析 4.00gCaCO3沉淀的物质的量为0.04mol,则CO、CO2的物质的量也为0.04mol,增加的氧元素为0.04mol,质量为0.04mol×
16g·
mol-1=0.64g,铁的氧化物中氧元素质量为0.64g,铁元素质量为2.88g-0.64g=2.24g,铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为
∶0.04mol=1∶1,则这种铁的氧化物的化学式为FeO。
5.(2020·
郑州质检)有一块铁的“氧化物”样品,用140mL5.0mol·
L-1盐酸恰好将之完全溶解,所得溶液还能吸收0.025molCl2,恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+,则该样品可能的化学式为( )
A.Fe2O3B.Fe3O4C.Fe4O5D.Fe5O7
解析 根据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+)=0.025mol×
2=0.05mol,根据电荷守恒得2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=n(Cl-),则n(Fe3+)=0.2mol,故n(Fe2+)∶n(Fe3+)=0.05∶0.2=1∶4,故该氧化物可表示为FeO·
2Fe2O3,即Fe5O7。
确定铁的氧化物组成的基本方法
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,则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为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)。
题组三 多种氢氧化亚铁的制备方法
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。
①②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中加苯阻止了空气进入;
④由于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。
7.如下图所示,此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。
实验时必须使用铁屑和6mol·
L-1的硫酸,其他试剂任选。
填写下列空白:
(1)B中盛有一定量的NaOH溶液,A中应预先加入的药品是________。
A中反应的离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验开始时先将止水夹a________(填“打开”或“关闭”)。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程________________________________________________
(4)实验完毕,打开b处止水夹,放入一部分空气,此时B瓶中发生的反应为________________。
答案
(1)铁屑 Fe+2H+===Fe2++H2↑
(2)打开
(3)待A装置反应一段时间后关闭止水夹a,产生的H2将FeSO4溶液压入B中进行反应
(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
解析 Fe+2H+===Fe2++H2↑,产生的H2将Fe2+压入B中,Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓;
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4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
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盛有亚铁盐溶液的试管底部,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。
1.亚铁盐
(1)Fe2+的氧化性和还原性
含有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Br2、Cl2、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++2H2O。
(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。
2.铁盐的性质及应用
(1)氧化性:
含有Fe3+的溶液呈
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