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2013届高考化学大一轮复习讲义课件(新人教版):第三章


第4讲

第4讲
+ +

铁及其化合物

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[考纲解读] 1.了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。 2.以 Fe2 、Fe3 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 Fe2+、Fe3+。

基础再现·深度思考<

br />
第4讲

基础再现〃深度思考
考点一 变价金属——铁的性质 色金属光泽和良好的延 1.纯铁具有金属的共性,如具有 银白 有很强的抗腐蚀能力。 2.用化学方程式或离子方程式表示下列变化

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展性,是电和热的良导体,具有能被 磁铁 吸引的特性,纯铁

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第4讲

△ ④ (2)Fe+H2O(g)――→④ 3Fe+4H2O(g)=====Fe3O4+4H2↑
? ⑤ + ――→Fe2 ? (3)Fe—? ⑥ + ――→Fe3 ?
2 ⑤ Fe+2H ===Fe +H2↑
3 ⑥ Fe+4H +NO3 ===Fe +NO↑+2H2O
+ - +

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特别提醒 常温下铁在浓硫酸、 浓硝酸中钝化的实质是强 氧化性的酸使铁的表面生成一层致密的氧化膜, 阻止了内 部金属与酸继续反应。 故在常温时可用铁制容器贮存或运 输浓硫酸、浓硝酸。

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深度思考

第4讲

1.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→Fe2+:铁与氧化性比较弱的非金属单质(如 S、

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I2),非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸),不活泼金属的盐溶液 △ (如 CuSO4 溶液)反应, 都可实现这种转化。 Fe+S===== 如: FeS,2H +Fe===Fe2 +H2↑,Cu2 +Fe===Fe2 +Cu。
+ + + +

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第4讲

(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。

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Fe→Fe3+:铁与强氧化剂(如 Cl2、HNO3、浓硫酸)在 点燃 一定条件下反应都会实现这种转化。例如:2Fe+3Cl2===== 答案 2FeCl3 ,Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3 +NO↑+2H2O,2Fe+ △ 6H2SO4(浓)=====Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O。

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第4讲

2.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




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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。

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第4讲

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+。

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答案 (1)①
(2)④

(3)③

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第4讲

3.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

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实验装置

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第4讲

(1)方法一中,装置 A 的作用___________________________。 方法二中,装湿棉花的作用___________________________。 (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: _______________________________________________。

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答案 (1)提供水蒸气 提供水蒸气
(2)在溶液中 Fe3 被未反应的铁粉完全还原为 Fe2
+ +

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归纳总结 分析铁与稀 HNO3 反应的关键

第4讲

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===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===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,可 以用数轴表示:

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第4讲

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解题时需注意量的范围。 n?HNO3? 4 即:① ≥ ,产物仅有 Fe(NO3)3,HNO3 可能有 1 n?Fe? n?HNO3? 8 剩余;② ≤ ,产物仅有 Fe(NO3)2,Fe 可能有 3 n?Fe? 8 n?HNO3? 4 剩余;③ < < ,产物为 Fe(NO3)3 和 Fe(NO3)2, 3 n?Fe? 1 Fe 和 HNO3 都反应完全。

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考点二 铁的氧化物、氢氧化物 化学式 俗名 色态 铁元素价态 与盐酸反应 生成的离子

第4讲

1.三种氧化物 FeO Fe2O3 Fe3O4

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铁红 黑色粉末 红棕色粉末 +2
Fe2+

磁性氧化铁 黑色晶体 +2、+3
Fe2+、Fe3+

+3
Fe3+

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2.两种氢氧化物 Fe(OH)2 白色固体 Fe(OH)2+2H+ ===Fe2++2H2O

第4讲

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Fe(OH)3 色态 红褐色固体 与盐酸 Fe(OH)3+3H+ 反应 ===Fe3++3H2O △ 受热分 2Fe(OH)3===== 解 Fe2O3+3H2O 可 溶 性 亚 铁 盐 与 碱 可溶性铁盐与碱溶液 + - 制法 溶 液 反 应 Fe2 + + 反应 Fe3 +3OH - 2OH ===Fe(OH)2↓ ===Fe(OH)3↓ 在空气中, Fe(OH)2 能够非常迅速地被氧气 二者的 氧化成 Fe(OH)3, 现象是白色絮状沉淀迅速 关系 变成 灰绿 色,最后变成红褐色,反应方程 式为 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3

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深度思考

第4讲

4.FeO 分别溶于足量稀盐酸、稀硝酸,写出反应的离子方 程式。

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答案

FeO+2H + ===Fe2 + +H2O


3FeO+10H + +NO - 3

===3Fe3 +NO↑+5H2O

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第4讲

5.向一定量的 FeO、Fe、Fe3O4 的混合物中加入 100 mL 1 mol· - 1 的 盐 酸 , 恰 好 使 混 合 物 完 全 溶解 ,放 出 224 L mL(标准状况)气体,在所得溶液中加入 KSCN 溶液无血 红色出现。若用足量的 CO 在高温下还原相同质量的此 混合物,能得到铁的质量是 A.11.2 g B.5.6 g C.2.8 g D.无法计算 ( )

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第4讲

解析 该题以 Fe 及其化合物性质、 3+的检验为载体, Fe 考查 学生分析问题和解计算题技巧能力。根据题意可知,FeO、 Fe、Fe3O4 的混合物与 100 mL 1 mol· -1 的盐酸反应,生成 L 1 1 - 物只有 FeCl2,则 n(FeCl2)= n(HCl)= ×0.1 L×1 mol· 1 L 2 2 =0.05 mol,故相同质量的该混合物用足量 CO 还原,得到 铁的质量 m(Fe)=0.05 mol×56 g· -1=2.8 g。 mol

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答案

C

特别提醒 四氧化三铁可以用氧化物表示为 Fe2O3· FeO, 但其是纯净物,而不是混合物。

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第4讲

6.写出 Fe(OH)3 和 HI 反应的离子方程式。

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答案 2Fe(OH)3+6H++2I-===2Fe2++6H2O+I2

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考点三 “铁三角”及其应用

第4讲

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深度思考

第4讲

7.Fe2+处于铁的中间价态,既有氧化性又有还原性,通常以 还原性为主, 你知道哪些物质能使 Fe2+转化为 Fe3+?用离 子方程式表示。

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答案

Fe2+→Fe3+,亚铁盐遇到强氧化剂(如 Cl2、Br2、

O2、HNO3、H2O2 等)都会被氧化为铁盐。 (1)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- (2)2Fe2++Br2===2Fe3++2Br- (3)4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O
(4)3Fe2++4H++NO-===3Fe3++2H2O+NO↑ 3

(5)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O

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第4讲

8. 3+处于铁的高价态, Fe 能与许多强还原性的物质发生反应, 请用离子方程式列举你知道的能实现 Fe3+→Fe2+的反应。

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答案 Fe3+→Fe2+ (1)2Fe3++S2-===2Fe2++S↓; 2Fe3++H2S===2Fe2++2H++S↓ (2)2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++4H++SO2- 4 (3)2Fe3++Fe===3Fe2+; Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+ (4)2Fe3++2I-===2Fe2++I2

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第4讲

9.如何除去括号中的杂质 (1)Fe2+(Fe3+): 加过量铁粉过滤 (2)FeCl3(FeCl2): 加氯水或H2O2 (3)FeCl2(CuCl2):加过量铁粉过滤 (4)Fe(Al): 加过量强碱溶液过滤 (5)Fe2O3(Al2O3、SiO2):加过量强碱溶液过滤

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第4讲

归纳总结

?1?判断离子共存

2 ①Fe2+、Fe3+均水解,与 HCO-、AlO-、CO3-等因水解相互 3 2

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促进,在溶液中不能大量共存。
2 ②Fe3+与 S2-、I-、HS-、SO3-,Fe2+与 NO-?H+?、ClO-、 3

MnO-?H+?在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。 4 ?2?盐溶液的配制与保存 ①Fe2+的盐溶液:加少量铁粉,防止 Fe2+被氧化;加少量相 应的酸,防止 Fe2+水解。 ②Fe3+的盐溶液:加少量相应的酸防止 Fe3+水解。

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考点四 检验Fe2+、Fe3+的常用方法

第4讲

1.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 (1)流程:

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(2)有关反应:Fe3++3SCN-? ? Fe(SCN)(血红色) 3 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-

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3.用NaOH溶液 (1)流程:

第4讲

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(2)有关反应:Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓(红褐色) Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓(白色沉淀) 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3

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深度思考

第4讲

10.要证明某溶液中不含Fe3 而可能含有Fe2 进行如下实验 操作时,最佳顺序为 ( C ) ①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液 ③加入少量 NH4SCN溶液 A.①③ B.③②






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C.③①

D.①②③
+ +

解析 在该溶液中先加入少量NH4SCN溶液,溶液不变血 红色,无Fe3 存在,再加入氯水,将Fe2 氧化成Fe3 ,溶 液变为血红色。KMnO4溶液呈紫红色,溶液颜色变化不 明显,所以不用KMnO4溶液。

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第4讲

规律方法〃解题指导
高考热点 【例 1】 实验报告的补充和完善 某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原

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性,请回答下列问题: (1)除胶头滴管外,你认为本实验必不可少的一种玻璃仪器 是__________。 (2)请帮他们完成以下实验报告: 实验目的:_______________________________________。 试剂:铁粉、FeCl3 溶液、FeCl2 溶液、氯水、锌片、铜片。 实验记录(划斜线部分不必填写):

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序号 ① 实验内容

第4讲

实验现象 离子方程式 实验结论 Fe2 + 具 有 还原性 Zn + Fe2


在 FeCl2 溶 溶液由浅绿 液 中 滴 入 适 色变为棕黄 量氯水 在 FeCl2 溶 ② 液中加入锌 片 在 FeCl3 溶 ③ 液中加入足 量铁粉 ④ 色 === Zn2++ Fe Fe+2Fe3+ ===3Fe2


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Fe3+具有 氧化性 Fe3+具有 氧化性

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第4讲

实验结论:Fe 只有还原性,Fe3 只有氧化性,Fe2 既有氧化 性,又有还原性。 联想发散: ①简述 Fe2 的检验方法:__________________________。 ②将 FeCl2 溶液加热蒸干并灼烧,最后得到的固体物质是 __________,原因是________________________________。






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解析

第4讲

检验 Fe2+的方法不止一种,例如在含有 Fe2+的溶液

中加入 NaOH 溶液,可以生成白色的氢氧化亚铁沉淀,而 氢氧化亚铁具有很强的还原性, 少量氢氧化亚铁立即被溶解 在水中的氧气氧化,使沉淀颜色变为灰绿色,然后逐渐被空 气中的氧气氧化,直至完全转化成红褐色的氢氧化铁沉淀; 再如,在含有 Fe2 的溶液中加入 KSCN 溶液,不会出现血 红色,然后滴加适量氯水,可以把 Fe2+氧化成 Fe3+,Fe3+ 与 SCN 反应得到血红色溶液。将 FeCl2 溶液加热蒸干过程 中,HCl 挥发,促使 Fe2+的水解平衡向右移动,生成的氢氧 化亚铁很快被氧化成氢氧化铁,灼烧时氢氧化铁分解生成 Fe2O3。
- +

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答案 (1)试管
+ - +

第4讲

(2)实验目的:探究铁及其化合物的氧化性和还原性 实验记录:①Cl2+2Fe2 ===2Cl +2Fe3 ②Fe2+具有氧化性 ③铁粉逐渐溶解,溶液由棕黄色变为浅绿色 ④在 FeCl3 溶液中加入铜片 联想发散:①取适量待测液于试管中,滴加少量 KSCN 溶液,无 血红色出现,向混合液中滴入少量氯水,溶液变为血红色,则证明 有 Fe2 (或其他合理答案) ②Fe2O3 在 FeCl2 溶液中存在平衡 FeCl2+2H2O ? ? Fe(OH)+ 2 2HCl,加热时,HCl 挥发,平衡右移,生成的氢氧化亚铁很快被 氧化成氢氧化铁,灼烧时氢氧化铁分解生成 Fe2O3


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【例 2】


第4讲


某同学为了验证 Fe3 是否能将 H2SO3 氧化成 SO2 , 4
-1

他用 50 mL 0.1 mol· L 后,进行以下实验:

FeCl3 溶液吸收制取 SO2 气体的尾气

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2 (1)检验吸收液中的 SO4-:__________________,证明 Fe3+ 2 能够把 H2SO3 氧化成 SO4-。

(2)请配平并完成上述反应中的化学方程式: 2FeCl3 +SO2 +________===________+H2SO4 +________, 反应中的氧化产物是________(写化学式)。 (3)吸收液中除了含有 H+、Cl-、SO2-以外,对其它成分(Fe3+、 4 Fe2+、H2SO3)的可能组合进行探究: ①提出假设。 假设 1:溶液中存在 Fe3+、Fe2+; 溶液中存在________。 假设 2:

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第4讲

②设计方案,进行实验,验证假设。请写出实验步骤以 及预期现象和结论(可不填满)。限选实验试剂和仪器: 试管、滴管、0.1 mol· - 1 KMnO4 溶液、0.1 mol· - 1 L L KSCN 溶液、品红稀溶液。 实验步骤 步骤 1: 用试管取样品溶 液 2~ 3 mL , 并 滴 入 ______________ 步骤 2: 步骤 3: 预期现象和结论 若出现血红色,则假设 1 成立;若未出现血红 色, 则假设 1 不成立(或 假设 2 成立)

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第4讲

解析

(3)验证“假设 2”不能使用 KMnO4 溶液, 因它可以同

时氧化 Fe2+和 H2SO3。 由于用 FeCl3 溶液吸收制取 SO2 气体的尾气,Fe3+可以氧化 H2SO3,故 Fe3+与 H2SO3 不能共存,溶液中有 H2SO3 就一定 有 Fe2+。 所以用品红验证了 H2SO3 的存在就不必再验证 Fe2+。

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答案

第4讲

(1)取少量样品溶液于试管中,先滴入足量的稀盐酸,

再滴入氯化钡溶液,如果有白色沉淀生成 (2)2H2O 2FeCl2 2HCl H2SO4 (3)①Fe2+、H2SO3 ② 实验步骤 步骤 1:1~2 滴 0.1 mol· -1 L KSCN 溶液 步骤 2: 另取 2~3 mL 样品 若品红溶液红色褪去, 则假设 2 成立;若品红 溶液不褪色,则假设 2 不成立(或假设 1 成立)。 预期现象和结论

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溶液于试管中, 滴入 1~2 mL 品红稀溶液

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实验探究 Fe(OH)2 的制备与实验方案的设计

第4讲

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↓ 成功关键: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。 下面是几种典型的制备方法:
+ -

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方法一 【例 3】 隔绝空气的复分解反应法

第4讲

用不含 Fe3 的 FeSO4 溶液与不含 O2 的蒸馏水配制



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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 要 加 入 __________。 (2)除去蒸馏水中溶解的 O2 常采用________的方法。 (3)生成 Fe(OH)2 白色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_________________________________。

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方案解析


第4讲


Fe2 易水解,要加入稀 H2SO4 防止其水解;Fe2

易被空气中的 O2 氧化,要加铁粉,将被氧化生成的 Fe3+还原 成 Fe2+。气体的溶解度是随温度升高而降低的,所以煮沸后 的蒸馏水中溶解的 O2 变少。 优点:装置简单。 缺点:难以控制 FeSO4、NaOH 中不含氧气。即使加热煮沸 FeSO4、NaOH 溶液,在冷却和实验过程中还会有少量氧气溶 解。

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答案

(1)稀 H2SO4、铁屑

(2)煮沸

(3)避免生成的 Fe(OH)2 沉淀接触 O2 而被氧化

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方法二 【例 4】 氢气氛围中的复分解反应法 在如图所示的装置中,用 NaOH 溶液、

第4讲

铁屑、稀 H2SO4 等试剂制备。 (1)在试管Ⅰ中加入的试剂是_______________。 (2)在试管Ⅱ中加入的试剂是_______________。 (3)为了制得 Fe(OH)2 白色沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试 剂, 打开止水夹, 塞紧塞子后的实验步骤是____________。 (4)这样生成的 Fe(OH)2 沉淀能较长时间保持白色, 理由是 _________________________________________。

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方案解析

第4讲

两支试管,试管Ⅱ是开口式,无法用产生的气体

将试液压入试管Ⅰ中, 所以制取 FeSO4 应在试管Ⅰ中, 而在 试管Ⅱ中盛不含 O2 的 NaOH 溶液。当 Fe 与稀 H2SO4 放入 试管Ⅰ后,产生的 H2 可以从试管Ⅰ内短管处排出,从而排 尽试管Ⅰ内空气。再经过止水夹通入试管Ⅱ中,排尽试管Ⅱ 内空气。然后关闭止水夹,试管Ⅰ内产生的 H2 无法逸出, 造成管内压强增大, 将试管Ⅰ内 FeSO4 溶液通过长导管压入 试管Ⅱ内,在此过程中,液体都处在 H2 环境中,从而避免 了被空气中的 O2 氧化,使得 Fe(OH)2 能保存更长时间。 优点:完全隔绝了 O2 与 FeSO4、NaOH、Fe(OH)2 的接触, 能较长时间的看到白色沉淀。 缺点:装置较复杂,实验时间长,一定要把握好关闭止水夹 的时间。

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答案 (1)稀 H2SO4 和铁屑

第4讲

(2)NaOH 溶液 (3)检验试管Ⅱ出口处排出的 H2 的纯度,当排出的 H2 已经纯 净时再夹紧止水夹 (4)试管Ⅰ中反应生成的 H2 充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,故外界 O2 不易进入

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【例 5】 如图所示制备氢氧化亚铁的改进实验:

第4讲

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第4讲

(1)按图所示组装仪器,向一支小的具支试管中加入 2 mL 左 右的稀盐酸,再加入 2 mL 左右的煤油,玻璃管下端粘住钠 粒(用滤纸吸干表面煤油,切去氧化层)。 (2)将铁丝浸入盐酸,反应放出氢气,待试管内空气排尽后, 向上提拉铁丝,使铁丝脱离液面。并关闭弹簧夹;用另一根 细铁丝沿玻璃管内将钠粒捣入液体中。 请回答下列问题: (1)写出该实验中发生反应的化学方程式:_______________。 (2)如何检验试管内空气已排尽(回答具体操作)?_________。 (3)捣入钠粒后,预测具支试管中的现象:______________。 (4)已知钠粒的质量约 0.05 g,实验室现有以下两种不同浓度 的盐酸,你选择(填“A”或“B”)________。 A.1.1 mol· L
-1

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B.10 mol· L

-1

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第4讲

方案解析 速率。

铁丝与稀 HCl 反应制取 FeCl2, 与 H2O 反应可 Na

产生 NaOH,煤油能隔绝空气,减缓 Na 与稀盐酸溶液反应的 优点:完全隔绝 O2,能长时间的看到白色沉淀 Fe(OH)2。 缺点: 难以控制盐酸的浓度和用量, 浓度小与铁丝反应速率慢, 浓度大,用量大,所需金属钠多,易产生危险。

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答案

第4讲

(1)Fe+2HCl===FeCl2+H2↑,2Na+2H2O+FeCl2

===Fe(OH)2↓ + 2NaCl + H2↑( 也 可 写 成 3 个 : Fe + 2HCl===FeCl2 + H2↑ , 2Na + 2H2O===2NaOH + H2↑ , 2NaOH+FeCl2===Fe(OH)2↓+2NaCl)
(2)在具支试管的出口处用向下排空气法收集满一小试管气 体,用拇指堵住管口,移向酒精灯火焰,放开拇指,若听到 “噗”的一声,则说明空气已排尽 (3)钠不停地在煤油与稀盐酸界面处上下跳动,并有气泡产生, 下层液体中很快有白色沉淀出现 (4)A

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规律方法·解题指导
方法三 【例 6】 电解法 利用电解实验可以制得纯净的

第4讲

Fe(OH)2 白色沉淀,如图所示,已知两 电极的材料分别为石墨和铁。 (1)a 电极的材料应为__________,电极 反应式为_________________________。 (2)电解液 c 可以是__________(填编号)。 A.纯水 C.NaOH 溶液 B.NaCl 溶液 D.CuCl2 溶液

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规律方法·解题指导

第4讲

(3)d 为苯, 其作用是________________, 在加入苯之前对电解 液 c 应作何简单处理?______________________________。 (4)为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是 ________(填编号)。 A.改用稀 H2SO4 作电解液 B.适当增大电源的电压 C.适当减小两极间的距离 D.适当降低电解液的温度 (5)若 c 用 Na2SO4 溶液,当电解一段时间后看到白色 Fe(OH)2 沉淀,再反接电源电解,除了电极上看到气泡外,另一明显现 象为_____________________________________________。

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规律方法·解题指导
方案解析
- +

第4讲


电解时阳极 Fe-2e ===Fe2 ,阴极上 2H2O+2e

===H2↑+2OH-,或电解质溶液能直接提供 OH-。当 Fe2+与 OH-接触时 Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓, 当电解液选用 NaOH 溶液时,在阳极处立即产生白色沉淀,当选其他溶液时,只有 迁移后两者相遇时才能产生沉淀(大约在电池中部);当反接电 源后,阳极 4OH--4e-===2H2O+O2↑,产生的 O2 立即把 Fe(OH)2 氧化为 Fe(OH)3。

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答案 (1)Fe Fe-2e-===Fe2+

(2)BC

(3)隔绝空气,防止生成的 Fe(OH)2 被氧化 加热煮沸,排出溶解的 O2 (4)BC

(5)白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变成红褐色

真题重组·规范集训

第4讲

真题重组〃规范集训
高考题组一 有关铁及其化合物所参与的离子反应
+ + +

1.判断下列说法是否正确,正确的划“√”,错误的划“×” (1)FeCl3 溶液与 Cu 的反应:Cu+Fe3 ===Cu2 +Fe2 (× ) (2011· 江苏,6A)
- +

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(2)铁溶于稀硝酸,溶液变黄:3Fe+8H +2NO3 ===3Fe2 + 2NO↑+4H2O
+ + -



(×) (2010· 北京理综,10C)


(3)将 FeCl2 溶液与稀 HNO3 混合:Fe2 +4H +NO3 ===Fe3 +2H2O+NO↑

(×) (2010· 大纲全国卷Ⅰ, 8C)

真题重组·规范集训
+ +

第4讲

(4)Fe3O4 与稀 HNO3 反应:Fe3O4+18H ===6Fe3 +H2↑+ 8H2O


(×) (2010· 课标全国卷,13A)


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(5)FeSO4 溶液中加入用 H2SO4 酸化的 H2O2 溶液:Fe2 +2H +H2O2―→Fe3 +2H2O
+ +

(×) (2010· 上海,19C)


(6)向 Fe(OH)2 中加入足量稀 HNO3:Fe(OH)2+2H ===Fe2 +2H2O

(× ) (2010· 四川理综,9B)

(7)Fe(OH)3 溶于氢碘酸:Fe(OH)3+3H ===Fe3 +3H2O(×) (2009· 广东,12B)





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高考题组二 铁的冶炼腐蚀及综合应用

第4讲

2.(2011· 上海,8)高炉炼铁过程中既被氧化又被还原的元素是 ( D ) A.铁 B.氮 C.氧 D.碳

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解析

高炉炼铁的原理是在高温下一氧化碳将铁矿石还 高温 原为铁,生成 CO 的反应为 C+CO2=====2CO,因此,在 高炉炼铁过程中,铁元素化合价降低,被还原,氮、氧元 素化合价无变化,既不被氧化也不被还原,碳元素的化合 价有升有降,既被氧化又被还原。

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一。为探究铁的化学性质,某同学将 盛有生铁屑的试管塞上蓬松的棉 花,然后倒置在水中(如图所示)。 数天后,他观察到的现象是( C ) A.铁屑不生锈,试管内液面上升 B.铁屑不生锈,试管内液面高度不变 C.铁屑生锈,试管内液面上升 D.铁屑生锈,试管内液面高度不变

第4讲

3.(2010· 上海综合能力测试,11)铁是用途最广的金属材料之

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解析

试管中空气、铁屑和水蒸气满足了吸氧腐蚀的条

件,铁屑生锈,因氧气的消耗,试管中的液面在外压的作 用下上升。

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4.(2010· 安徽理综,12)右图是三种稀酸 对 Fe- 合金随 Cr 含量变化的腐蚀 Cr 性实验结果,下列有关说法正确的是 ( )

第4讲

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A.稀硝酸对 Fe- 合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱 Cr B.稀硝酸和铁反应的化学方程式是 Fe+6HNO3(稀) ===Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O C.Cr 含量大于 13%时,因为三种酸中硫酸的氢离子浓度 最大,所以对 Fe- 合金的腐蚀性最强 Cr D.随着 Cr 含量增加,稀硝酸对 Fe- 合金的腐蚀性减弱 Cr

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解析

第4讲

根据图可知,Cr 的含量不同,三种酸对 Fe- 合金的 Cr

腐蚀性不同,当 w(Cr)较小时,稀硝酸对其腐蚀性最强,A 不正确; 铁与稀硝酸反应生成的是 NO 而不是 NO2,B 错; 三种酸的质量分数相同,盐酸中的氢离子浓度最大,C 错; 根据图中稀 HNO3 的曲线变化,可知 D 正确。

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答案 D

误区警示 易错选 C,对图像分析不全面。

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第4讲

5.(2009· 台湾,23)已知铁锈的化学式为 Fe(OH)3。在常温常 压下,铁生锈除了需要氧,还必须有下列哪一种物质的存 在 A.水 B.盐 C.氮 D.氧 E.臭氧 ( A )

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解析

铁 生 锈 的 有 关 化 学 反 应 为 2Fe + O2 +

2H2O===2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3, 所以,铁生锈除了有氧气外还必须有水。

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第4讲

6.(2009· 北京理综,26)以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生 产氧化铁的工艺如下(部分操作和条件略); Ⅰ.从废液中提纯并结晶出 FeSO4· 2O。 7H Ⅱ.将 FeSO4· 2O 配制成溶液。 7H Ⅲ.FeSO4 溶液与稍过量的 NH4HCO3 溶液混合, 得到 FeCO3 的浊液。 Ⅳ.将浊液过滤,用 90 ℃热水洗涤沉淀, 干燥后得到 FeCO3 固体 Ⅴ.煅烧 FeCO3,得到 Fe2O3 固体。

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已知:NH4HCO3 在热水中分解。

第4讲

(1)Ⅰ中,加足量的铁屑除去废液中的 Fe3+,该反应的离子 方程式是____________________。 (2)Ⅱ中,需加一定量硫酸。运用化学平衡原理简述硫酸的 作用:___________________________________________。 (3)Ⅲ中, 生成 FeCO3 的离子方程式是_______________。 若 FeCO3 浊液长时间暴露在空气中,会有部分固体表面变为 红褐色,该变化的化学方程式是____________________。 (4)Ⅳ中,通过检验 SO 2 来判断沉淀是否洗涤干净。检验 4
2 SO4-操作是_______________________________________。


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第4讲

(5)已知煅烧 FeCO3 的化学方程式是 4FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2,现煅烧 464.0 kg 的 FeCO3,得到 316.8 kg 产品,若产品中杂质只有 FeO,则该产品中 Fe2O3 的质量 是__________kg。(摩尔质量/g· - 1:FeCO3 116 mol 160 FeO 72) Fe2O3

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解析
+ +

第4讲


(1)Fe3 可将 Fe 氧化为 Fe2 ,本身亦被还原为 Fe2 。

(2)Fe2+水解产生一定量的 Fe(OH)2,使溶液变浑浊,加入 H+ 可抑制 Fe2+的水解。 (3)Fe2+与 HCO-反应生成 FeCO3 沉淀的同时, 还产生 CO2 气体。 3 FeCO3 在空气中被氧化的化学反应方程式为 4FeCO3+6H2O+O2===4Fe(OH)3+4CO2
2 (4)沉淀的杂质中含有 SO4-,可通过检验 SO2-的存在来确定沉 4

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淀是否洗涤干净。

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第4讲

(5)设生成 FeO 的物质的量为 x,生成 Fe2O3 的物质的量为 464.0×103 g ? ?x+2y= - 116 g· mol 1 y,则? ?72x+160y=316.8×103 g ? 解得:y=1.8×103 mol 所 以 Fe2O3 的 质 量 为 160 g· - 1×1.8×103 mol = mol 288.0×103 g,即 288.0 kg。

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第4讲

答案

(1)Fe+2Fe3+===3Fe2+ Fe(OH)2

(2)加入硫酸,H+浓度增大,使 Fe2++2H2O? ? (3)Fe2++2HCO-===FeCO3↓+CO2↑+H2O 3 4FeCO3+6H2O+O2===4Fe(OH)3+4CO2

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+2H+的平衡向逆反应方向移动,从而抑制 Fe2+的水解

(4)取少量洗涤后的滤液放入试管中, 滴加酸化的 BaCl2 溶液, 若无白色沉淀产生,则沉淀洗涤干净 (5)288.0

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审题指导 抓准有效信息是物质推断的法宝

第4讲

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回答下列问题:

第4讲

(1)组成单质 Y 的元素在周期表中的位置是_______________; M 中存在的化学键类型为__________; 的化学式是________。 R (2)一定条件下,Z 与 H2 反应生成 ZH4 。ZH4 的电子式为 _______。 (3)已知 A 与 1 mol Al 反应转化为 X 时(所有物质均为固体), 放 出 a kJ 热量, 写出该反应的热化学方程式: ________________。 (4)写出 A 和 D 的稀溶液反应生成 G 的离子方程式: ________。 (5)向含 4 mol D 的稀溶液中,逐渐加入 X 粉末至过量。假设生成的气体只有一种, 请在坐标系中画出 n(X2 )随 n(X)变化的示 意图,并标出 n(X2+)的最大值。


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解析 1.物质衍变解析―→确定物质

第4讲

A 俗称磁性氧化铁,因此 A 是 Fe3O4,在高温下 Fe3O4 与单质 Al 发生铝热反应,生成单质铁和 Al2O3,而铁在点燃时与氧气 化合即生成 Fe3O4,所以 X、Y 分别是铁和氧气;在水中氧气 与 NO 反应生成硝酸,所以 D 是硝酸;硝酸具有强氧化性与 Fe3O4 反应,生成 Fe(NO3)3、NO 和水,因此 G 是 Fe(NO3)3; 又因为 E 是不溶于水的酸性氧化物,且能与氢氟酸反应,所以 E 只能是 SiO2;因此 Z 单质是硅,SiO2 与 NaOH 溶液反应生 成 M,所以 M 是 Na2SiO3,Na2SiO3 与硝酸反应即生成硅酸胶 体,所以 R 是 H2SiO3。

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第4讲

2.问题解析―→规范答案 Na2SiO3 属于离子化合物,一定含有离子键,同时 Si 和 O 之 间还存在极性共价键;Si 与 H2 在高温下生成甲硅烷即 SiH4, SiH4 是由极性键构成的共价化合物,电子式是 向硝酸溶液中加入铁粉反应的方程式为 Fe+4HNO3=== Fe(NO3)3 + 2H2O + NO↑ , 当 铁 粉 过 量 时 , 铁 会 继 续 和 Fe(NO3)3 反 应 , 生 成 Fe(NO3)2 , 方 程 式 为 Fe + 2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2。由方程式可知 4 mol 硝酸生成 1.5 mol Fe(NO3)2,即 n(Fe2 )的最大值是 1.5 mol。


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答案 (1)第二周期第ⅥA 族

第4讲

离子键、共价键(或极性共价键)

H2SiO3(或 H4SiO4) (2)

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(3)8Al(s)+3Fe3O4(s)===9Fe(s)+4Al2O3(s) ΔH=-8a kJ· -1 mol (4)3Fe3O4+28H +NO3 ===9Fe3 +14H2O+NO↑ (5)
+ - +


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