2019-2020年高考化學一輪復習 第三章 第三講 鐵及其重要化合物.doc
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2019-2020年高考化學一輪復習 第三章 第三講 鐵及其重要化合物 [考綱展示] 1.了解鐵及其重要化合物的主要性質(zhì)及應用?!?.以Fe2+、Fe3+的相互轉化為例,理解變價金屬元素的氧化還原反應。 3.能鑒別溶液中的Fe2+、Fe3+。 考 點 一 鐵的單質(zhì)、氧化物及氫氧化物[學生用書P56] 一、鐵的存在形式 二、鐵的物理性質(zhì) 鐵具有導電、導熱和延展性,具有能被磁體吸引的特征。 三、鐵的化學性質(zhì) 鐵單質(zhì)性質(zhì)活潑,有較強的還原性,主要化合價為+2價和+3價。 1.與非金屬單質(zhì)的反應 (1)與O2的反應 常溫:鐵被腐蝕生成鐵銹,其主要成分為Fe2O3。 點燃:3Fe+2O2Fe3O4。 (2)與Cl2的反應:2Fe+3Cl22FeCl3。 (3)與S的反應:Fe+SFeS。 2.與水的反應:常溫下鐵與水不反應,在高溫條件下與水蒸氣反應:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。 3.與酸的反應 (1)與非氧化性酸反應的離子方程式:Fe+2H+===Fe2++H2↑。 (2)與氧化性酸反應:遇冷的濃硫酸或濃硝酸鈍化,與稀硝酸或在加熱條件下與濃硫酸、濃硝酸反應,但無H2產(chǎn)生。 4.與某些鹽溶液的反應 (1)與CuSO4溶液反應的離子方程式:Fe+Cu2+===Fe2++Cu。 (2)與FeCl3溶液反應的離子方程式:Fe+2Fe3+===3Fe2+。 四、鐵的氧化物 化學式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 鐵紅 磁性氧化鐵 顏色狀態(tài) 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體(有磁性) 溶解性 難溶于水 難溶于水 難溶于水 鐵的化合價 +2 +3 +2,+3 穩(wěn)定性 不穩(wěn)定 穩(wěn)定 穩(wěn)定 與H+反應的離子方程式 FeO+2H+===Fe2++H2O Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O 五、鐵的氫氧化物 化學式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色態(tài) 白色固體 紅褐色固體 與鹽酸反應 Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O 受熱分解 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O 制法 可溶性亞鐵鹽與堿溶液反應:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓ 可溶性鐵鹽與堿溶液反應:Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓ 二者的關系 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)象是白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色,最后變成紅褐色,反應方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 (1)鐵分別與氯氣和鹽酸反應所得的氯化物不同,F(xiàn)e與Cl2反應生成FeCl3,而Fe與鹽酸反應生成FeCl2; (2)鐵在潮濕的空氣中生成的鐵銹的主要成分是Fe2O3,而鐵在純氧中燃燒的產(chǎn)物是Fe3O4; (3)鐵與硫蒸氣反應生成的是FeS而不是Fe2S3;鐵與碘蒸氣反應生成的是FeI2而不是FeI3; (4)Fe3O4的組成可理解為FeOFe2O3,與非氧化性酸(如鹽酸、稀硫酸)反應時生成Fe2+和Fe3+;與氧化性酸(如HNO3)反應時生成Fe3+;與還原性酸(如HI)反應時生成Fe2+。 (xx高考北京卷)在通風櫥中進行下列實驗: 步驟 現(xiàn)象 Fe表面產(chǎn)生大量無色氣泡,液面上方變?yōu)榧t棕色 Fe表面產(chǎn)生少量紅棕色氣泡后,迅速停止 Fe、Cu接觸后,其表面均產(chǎn)生紅棕色氣泡 下列說法不正確的是( ) A.Ⅰ中氣體由無色變紅棕色的化學方程式:2NO+O2===2NO2 B.Ⅱ中的現(xiàn)象說明Fe表面形成致密的氧化層,阻止Fe進一步反應 C.對比Ⅰ、Ⅱ中現(xiàn)象,說明稀HNO3的氧化性強于濃HNO3 D.針對Ⅲ中現(xiàn)象,在Fe、Cu之間連接電流計,可判斷Fe是否被氧化 [解析] A.鐵放入稀HNO3中發(fā)生反應Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,NO逸出,遇到O2生成NO2,氣體由無色變?yōu)榧t棕色。B.鐵放入濃HNO3中,在常溫下會鈍化,即在Fe表面形成致密的氧化層,阻止Fe進一步反應。C.濃HNO3的氧化性強于稀HNO3。D.在鐵、銅之間加一個電流計,根據(jù)電子的流向(與電流方向相反),可判斷鐵是否被氧化。若電子由鐵移動到銅,則鐵被氧化。 [答案] C 一是明確哪種物質(zhì)過量,二是根據(jù)兩種物質(zhì)的相對量分析討論判斷,根據(jù)反應方程式: HNO3過量:Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O; Fe過量:Fe+2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2; 兩者相加得總方程式:3Fe+8HNO3===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,可以用數(shù)軸表示: 解題時需注意量的范圍: 即:①≤,產(chǎn)物僅有Fe(NO3)3,HNO3可能有剩余;②≥,產(chǎn)物僅有Fe(NO3)2,F(xiàn)e可能有剩余;③<<,產(chǎn)物為Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,F(xiàn)e和HNO3都反應完全?! ? 1.(xx金考卷選粹)把22.4 g鐵粉完全溶解于某濃度的硝酸中,如反應只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO,下列說法正確的是( ) A.反應后生成的鹽只為Fe(NO3)3 B.反應后生成的鹽只為Fe(NO3)2 C.反應后生成的鹽為Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物質(zhì)的量之比為1∶3 D.反應后生成的鹽為Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物質(zhì)的量之比為3∶1 解析:由于鐵的物質(zhì)的量為=0.4 mol,所以在反應的過程中它失去的電子數(shù)應介于0.8 mol(此時只產(chǎn)生Fe2+)和1.2 mol(此時只產(chǎn)生Fe3+)之間,又產(chǎn)生0.3 mol NO2和0.2 mol NO,即反應過程中硝酸得到的電子物質(zhì)的量為0.3 mol(5-4)+0.2 mol(5-2)=0.9 mol,所以對應的產(chǎn)物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2。設前者的物質(zhì)的量為x,后者的物質(zhì)的量為y,則由鐵原子守恒可得x+y=0.4 mol,由得失電子守恒得3x+2y=0.9 mol,解得x=0.1 mol,y=0.3 mol。 題組一 鐵及其化合物的性質(zhì) 1.(教材改編)判斷正誤,正確的劃“√”,錯誤的劃“” (1)Fe與Cl2、Br2、I2反應均生成+3價的Fe。( ) (2)Fe與Cl2在點燃條件下反應,Cl2過量時生成FeCl3,F(xiàn)e過量時生成FeCl2。( ) (3)Fe與稀HNO3反應,無論生成Fe(NO3)3,還是Fe(NO3)2,還是二者混合物,被還原的HNO3總是占參與反應HNO3的。( ) (4)1 mol Cl2和Fe反應生成FeCl3轉移電子數(shù)為3NA。( ) 解析:Fe與I2反應只能生成FeI2,(1)錯;Fe與Cl2反應只能生成FeCl3,F(xiàn)e過量也不能生成FeCl2,(2)錯;由方程式可知被還原的HNO3總是占反應的HNO3的,(3)對;1 mol Cl2與足量鐵反應也只能得2 mol電子,這是Cl2的量決定的,故(4)錯。 答案:(1) (2) (3)√ (4) 2.下列鐵的化合物可以分別通過化合反應、置換反應、復分解反應生成的是( ) A.FeCl2 B.Fe3O4 C.Fe(OH)3 D.Fe2(SO4)3 解析:選A。Fe3O4不能通過復分解反應生成;Fe(OH)3不能通過置換反應生成;Fe2(SO4)3不能通過置換反應和化合反應生成。 題組二 鐵及其化合物的定量計算 3.有一塊鐵的“氧化物”樣品,用140 mL 5.0 molL-1鹽酸恰好將之完全溶解,所得溶液還能吸收0.025 mol Cl2,恰好使其中的Fe2+全部轉變?yōu)镕e3+,則該樣品可能的化學式為( ) A.Fe2O3 B.Fe3O4 C.Fe4O5 D.Fe5O7 解析:選D。設樣品中+2價的Fe為x,則 x=0.025 mol2=0.05 mol 所以+3價的Fe為: =0.2 mol 即==,D項正確。 4.(xx河南高三第二次調(diào)研)向21.6 g鐵粉和銅粉的混合物中加入1 L 1 mol/L HNO3,充分反應,放出NO氣體且金屬沒有剩余。則反應后溶液中c(NO)為(忽略溶液體積的變化)( ) A.0.45 mol/L B.0.6 mol/L C.0.75 mol/L D.0.9 mol/L 解析:選C。本題用極端假設法:①假設金屬全部為鐵,且反應后生成Fe2+,則溶液中含有NO的物質(zhì)的量濃度為:c(NO)==0.743 mol/L;②假設金屬全部為銅,反應后生成Cu2+,則溶液中含有NO的物質(zhì)的量濃度為c(NO)==0.775 mol/L。故實際c(NO)應在0.743 mol/L和0.775 mol/L之間。 題組三 Fe(OH)2的制備實驗探究 5.由于Fe(OH)2具有很強的還原性,易被氧化為Fe(OH)3,在實驗室中制備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)制備實驗探究的熱點。 下列各圖示中能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序號)。 解析:因為Fe(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3,即發(fā)生反應:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。因此要較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除裝置中的氧氣或空氣。①、②原理一樣,都是先用氫氣將裝置中的空氣排盡,并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護中;③的原理為鐵作陽極產(chǎn)生Fe2+,與電解 NaCl溶液產(chǎn)生的OH-結合生成Fe(OH)2,且液面用汽油保護,能防止空氣進入;⑤中液面加苯阻止了空氣進入;④由于帶入空氣中的氧氣,能迅速將Fe(OH)2氧化,因而不能較長時間看到白色沉淀。 答案:①②③⑤ 成功制備Fe(OH)2的關鍵 (1)溶液中不含F(xiàn)e3+和O2等氧化性物質(zhì),如在配置溶液時,可把蒸餾水加熱煮沸,除去溶解在水中的氧氣。 (2)制備過程中,保證生成的Fe(OH)2在密閉的隔絕空氣的體系中,如可在溶液表面加植物油或苯以隔絕氧氣,滴加液體時,可將膠頭滴管伸入到液面以下防止氧氣進入,也可用鐵粉和硫酸反應產(chǎn)生的氫氣排凈裝置中的空氣。 考 點 二 鐵鹽、亞鐵鹽的化學性質(zhì)[學生用書P58] 一、Fe2+的氧化性和還原性 Fe2+處于鐵的中間價態(tài),既有氧化性,又有還原性。在中學階段接觸Fe2+的氧化還原反應中其主要表現(xiàn)還原性,如Fe2+遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H+)等均表現(xiàn)還原性。 二、Fe3+的氧化性 Fe3+處于鐵的高價態(tài),表現(xiàn)較強的氧化性,如它能氧化Fe、Cu、HI、H2S等。 三、Fe2+與Fe3+的相互轉化 用離子方程式實現(xiàn)下列轉化: Fe2+Fe3+ ①2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-; ②3Fe2++4H++NO===3Fe3++2H2O+NO↑; ③2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O; ④2Fe3++Fe===3Fe2+; ⑤Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+。 四、檢驗Fe2+、Fe3+的常用方法 1.溶液顏色 含有Fe2+的溶液顯淺綠色;含有Fe3+的溶液顯黃色。 2.用KSCN溶液和氯水 涉及的反應: Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(紅色) 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- 3.用NaOH溶液 涉及的反應: Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓(紅褐色沉淀) Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓(白色沉淀) 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 (1)Fe3+具有較強的還原性,F(xiàn)e3+水解能力強,實際上pH>3.7時,F(xiàn)e3+幾乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。欲除去某溶液中含有的Fe2+雜質(zhì)時,一般先向溶液中加入氧化劑(如H2O2),使Fe2+被氧化為Fe3+,然后加堿或鹽調(diào)節(jié)pH,使Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀除去。如除去MgCl2中的少量FeCl3的方法是向溶液中加入Mg[或MgO、Mg(OH)2、MgCO3]再過濾。 (2)Fe3+既具有較強的氧化性又易水解,當遇到還原性離子(如I-、S2-、SO)時,優(yōu)先考慮氧化還原反應。 (3)Fe2+主要表現(xiàn)為還原性,F(xiàn)e2+與NO在堿性條件下可共存,在酸性條件下不共存。 (4)配制FeSO4溶液時加入稀硫酸防止Fe2+的水解,加入鐵粉防止Fe2+被氧化。 (5)配制Fe2(SO4)3溶液,應將Fe2(SO4)3固體溶于H2SO4,再加水稀釋到指定濃度。 (xx四川成都高三模擬)某溶液中可能存在Mg2+、Fe2+、Fe3+,加入NaOH溶液,開始時有白色絮狀沉淀生成,白色沉淀迅速變成灰綠色,最后變成紅褐色,下列結論正確的是( ) A.一定有Fe2+,一定沒有Fe3+、Mg2+ B.一定有Fe3+,一定沒有Fe2+、Mg2+ C.一定有Fe3+,可能有Fe2+,一定沒有Mg2+ D.一定有Fe2+,可能有Mg2+,一定沒有Fe3+ [解析] 加入NaOH溶液,開始時有白色絮狀沉淀生成,白色沉淀迅速變成灰綠色,最后變成紅褐色的現(xiàn)象是溶液中含有亞鐵離子的特性,若有Fe3+,則產(chǎn)生的氫氧化鐵的紅褐色沉淀會掩蓋Fe(OH)2的白色,所以不可能存在,而Mg(OH)2是白色,有可能存在。 [答案] D (1)Fe2+、Fe3+均易水解,與HCO、AlO、CO等因水解相互促進,在溶液中不能大量共存。 (2)Fe3+與S2-、I-、HS-、SO,F(xiàn)e2+與NO(H+)、ClO-、MnO(H+)在溶液中因發(fā)生氧化還原反應不能大量共存。 (3)Fe3+與SCN-發(fā)生絡合反應不能大量共存?! ? 2.在FeCl3溶液蝕刻銅箔制造電路板的工藝中,廢液處理和資源回收的過程簡述如下: Ⅰ.向廢液中投入過量鐵屑,充分反應后分離出固體和濾液; Ⅱ.向濾液中加入一定量石灰水,調(diào)節(jié)溶液pH,同時鼓入足量的空氣。 已知:Ksp[Fe(OH)3]=4.010-38 回答下列問題: (1)FeCl3蝕刻銅箔反應的離子方程式為________________________________________________________________________ __________________________; (2)過程Ⅰ加入鐵屑的主要作用是________________,分離得到固體的主要成分是________________,從固體中分離出銅需采用的方法是________________; (3)過程Ⅱ中發(fā)生反應的化學方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________; (4)過程Ⅱ中調(diào)節(jié)溶液的pH為5,金屬離子濃度為 ________________________________。(列式計算) 解析:(2)加入鐵屑可置換出銅,鐵過量,固體為鐵與銅的混合物,要分離出銅應加入鹽酸后過濾;(3)過程 Ⅱ 中亞鐵離子生成Fe(OH)2,鼓入空氣使Fe(OH)2轉化成Fe(OH)3;(4)由Ksp=c(Fe3+)c3(OH-),知c(OH-)=Kw/c(H+),可求得c(Fe3+)。 答案:(1)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+ (2)回收銅 Cu和Fe 加鹽酸反應后過濾 (3)FeCl2+Ca(OH)2===Fe(OH)2↓+CaCl2、4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 (4)c(Fe3+)= molL-1=4.010-11 molL-1 題組一 Fe2+與Fe3+的轉化與共存 1.下列試劑中,不能使Fe2+轉化為Fe3+的是( ) ①氯氣 ?、贜aCl溶液 ③KMnO4溶液?、芟∠跛帷、蓰}酸?、轓aNO3溶液 A.①②③ B.①③④ C.②④⑤ D.②⑤⑥ 解析:選D。要實現(xiàn)Fe2+轉化為Fe3+,必須加強氧化性物質(zhì),②NaCl、⑤HCl均沒有強氧化性,⑥NO在酸性條件下才表現(xiàn)強氧化性。 2.常溫下,往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液,可發(fā)生如下兩個反應:2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O;2Fe3++H2O2===2Fe2++O2↑+2H+,下列說法不正確的是( ) A.H2O2的氧化性比Fe3+強,其還原性比Fe2+強 B.在H2O2分解過程中,溶液的pH逐漸下降 C.在H2O2分解過程中,F(xiàn)e2+和Fe3+的總量保持不變 D.H2O2生產(chǎn)過程要嚴格避免混入Fe2+ 解析:選B。在第一個方程式中,H2O2是氧化劑,F(xiàn)e3+是氧化產(chǎn)物;在第二個方程式中,H2O2是還原劑,F(xiàn)e2+是還原產(chǎn)物,故A項說法正確。將兩方程式相加得2H2O22H2O+O2↑,F(xiàn)e2+是H2O2分解的催化劑,故C、D說法正確。由于H2O2分解時產(chǎn)生水,F(xiàn)eSO4的濃度下降,故pH增大,B項說法錯誤。 題組二 Fe2+、Fe3+的檢驗 3.要證明某溶液中不含F(xiàn)e3+而可能含有Fe2+進行如下實驗操作時,最佳順序為( ) 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 C.③① D.①②③ 解析:選C。在該溶液中先加入少量NH4SCN溶液,溶液不變紅色,無Fe3+存在,再加入氯水,將Fe2+氧化成Fe3+,溶液變?yōu)榧t色。KMnO4溶液呈紫紅色,溶液顏色變化不明顯,所以不用KMnO4溶液。 4.下列離子的檢驗方法合理的是 ( ) A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色,說明不含F(xiàn)e2+ B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液變紅色,說明原溶液中含有Fe2+ C.向某溶液中加入NaOH溶液,得紅褐色沉淀,說明溶液中含有Fe3+ 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,說明該溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+ 解析:選C。A項中只能說明含有Fe3+,不合理;B項原溶液中可能只有Fe3+而沒有Fe2+;D項中氧化后生成紅褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩蓋了白色沉淀Mg(OH)2。 (1)檢驗Fe2+時不能先加氯水后加KSCN溶液;當溶液濃度較稀時,利用觀察法或加NaOH溶液的方法都不宜檢驗Fe2+和Fe3+的存在。 (2)檢驗Fe2+和Fe3+混合溶液時,要分兩次分別檢驗Fe2+和Fe3+,檢驗Fe2+時要選擇酸性高錳酸鉀溶液,檢驗Fe3+時最好選擇KSCN溶液。 具體方法如下: ①Fe3+的檢驗 溶液變紅色,說明含有Fe3+ ②Fe2+的檢驗 KMnO4溶液紫紅色褪去,說明含有Fe2+ 考 點 三 鐵及其重要化合物的綜合運用[學生用書P59] 一、“鐵三角”的轉化關系 書寫下列反應的離子方程式或化學方程式: (1)Fe和CuSO4溶液: Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。 (2)Zn和FeSO4溶液反應: Zn+Fe2+===Fe+Zn2+。 (3)CO和Fe2O3高溫下反應: 3CO+Fe2O32Fe+3CO2。 (4)Al和Fe2O3高溫下反應: 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe。 (5)FeCl2溶液和Cl2反應: 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。 (6)FeCl2溶液和H2O2反應: 2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。 (7)FeCl2溶液和O2反應: 4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O。 (8)FeCl3溶液和Cu反應: 2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。 (9)FeCl3溶液和H2S反應: 2Fe3++H2S===S↓+2Fe2++2H+。 (10)FeCl3溶液和KI反應: 2Fe3++2I-===2Fe2++I2。 (11)FeCl2和稀HNO3反應: 3Fe2++4H++NO===3Fe3++NO↑+2H2O。 二、“鐵三角”的重要應用 1.判斷離子共存 Fe2+NO(H+)、ClO-、MnO(H+); Fe3+S2-、I-、SO; Fe2+、Fe3+HCO、CO等水解相互促進的離子。 2.除雜 溶液 雜質(zhì) 除雜方法 FeCl2 FeCl3 加過量鐵粉后過濾 FeCl3 FeCl2 加氯水或H2O2 FeCl2 CuCl2 加過量鐵粉后過濾 3.鹽溶液的配制與保存 4.物質(zhì)制備 由于Fe3+易水解,實際上在pH>3.7時就幾乎完全水解為Fe(OH)3了,因此無論Fe3+溶液的配制還是從FeCl3溶液中制得無水FeCl3,都需要考慮抑制水解的措施,在此類問題的考查中,一般以實驗題為主,主要是配制Fe3+溶液的操作措施,或是從FeCl3溶液獲得無水FeCl3的操作之類的文字表述題。在涉及NA的說法辨析中,有時也會出現(xiàn)Fe3+水解的情況,此外,F(xiàn)e(OH)3膠體的制備方法也是利用了FeCl3的水解性質(zhì),要熟練掌握。 (xx金考卷選粹)A、B、C為中學常見單質(zhì),其中一種為金屬,通常情況下,A為固體,B為黃綠色氣體,C為無色氣體。D、E、F、G、H、X均為化合物,其中X常溫下是無色氣體,其水溶液是一種強酸,E為黑色固體,H在常溫下為液體。它們之間的轉化關系如下圖所示(其中某些反應條件和部分反應物已略去)。 請回答下列問題: (1)寫出下列物質(zhì)的化學式:A________、D________________________________________________________________________、 E________、X________。 (2)在反應①~⑦中,不屬于氧化還原反應的是________(填編號)。 (3)反應④的離子方程式是________________________________________________________________________; (4)反應⑦的化學方程式是________________________________________________________________________; 該反應中每消耗0.3 mol的A,可轉移電子________ mol。 (5)D的溶液與小蘇打溶液反應的離子方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)除去D溶液中混有的少量G的方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (7)在D溶液中制備無水D固體的方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [解析] 由“B為黃綠色氣體單質(zhì)”知,B為Cl2;由D與G之間的相互轉化關系知,A為變價金屬單質(zhì),則A為Fe,D為FeCl3,G為FeCl2;由“D+F―→紅色溶液”知,F(xiàn)為KSCN,由“E與X的相互轉化關系及E為黑色固體化合物、X的水溶液是一種強酸”知,E為Fe3O4,X為HCl,H為H2O;由“C為無色氣體單質(zhì)及A+C―→E”知,C為O2。 (3)反應④的離子方程式為2Fe3++Fe===3Fe2+。 (4)反應⑦的化學方程式為3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,由化合價的變化值知,當3 mol的Fe反應時可轉移電子8 mol。 (5)D溶液與小蘇打溶液反應的離子方程式為Fe3++3HCO===Fe(OH)3↓+3CO2↑。 (6)除去FeCl3溶液中混有的少量FeCl2的方法:向混合液中通入足量的氯氣(或加入足量的H2O2)。 (7)在FeCl3溶液中制備無水FeCl3固體的方法:在HCl氣流中加熱蒸干FeCl3溶液。 [答案] (1)Fe FeCl3 Fe3O4 HCl (2)③⑥ (3)2Fe3++Fe===3Fe2+ (4)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 0.8 (5)Fe3++3HCO===Fe(OH)3↓+3CO2↑ (6)向混合液中通入足量的氯氣(或加入足量的H2O2) (7)在HCl氣流中加熱蒸干FeCl3溶液 (1)Fe2+與強氧化劑(O2、Cl2、Br2、H2O2、Na2O2、KMnO4、濃硫酸、HNO3、NO2、K2Cr2O7等)反應時,被氧化為Fe3+。如2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O、6Fe2++Cr2O+14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O。 (2)Fe3+與Fe、Cu、S2-(H2S)、I-(HI)等還原劑反應時生成Fe2+。如2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+、2Fe3++Fe===3Fe2+、2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(三價鐵鹽腐蝕印刷電路板)。 注意:氧化性:Ag+>Fe3+>Cu2+>Fe2+,還原性:S2->I->Fe2+>Br->Cl-?! ? 3.幾種常見物質(zhì)的轉化關系如下:將D飽和溶液滴入沸水中可得到以F為分散質(zhì)的紅褐色膠體G。 (1)下列說法正確的是________。 ①G中分散質(zhì)粒子的直徑范圍為1~100 nm ②用光束照射可鑒別G液體和D溶液 ③向G液體中加入BaCl2溶液無沉淀產(chǎn)生 ④將G液體通電時陰極附近顏色加深 ⑤向G液體中加NaHCO3會有氣泡產(chǎn)生 (2)C的酸性溶液與雙氧水反應的離子方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)將SO2通入D溶液中,溶液顏色呈淺綠色,其離子方程式為________________________________________________________________________。 (4)寫出鑒定E中陽離子的實驗方法和現(xiàn)象:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)在C溶液中加入與C等物質(zhì)的量的Na2O2,恰好使C轉化為F,寫出該反應的離子方程式:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:由題意“將D飽和溶液滴入沸水中可得到以F為分散質(zhì)的紅褐色膠體G”可知D為鐵鹽,F(xiàn)為氫氧化鐵,G為氫氧化鐵膠體;則A為鐵,B為硫化亞鐵,C為硫酸亞鐵,D為硫酸鐵,E為硫酸銨。(1)G液體中還含有SO,故③錯誤;制備氫氧化鐵膠體是利用三價鐵離子的水解,生成了氫離子,H+與HCO反應生成CO2氣體,故⑤正確。然后運用所學的膠體、氧化還原反應、銨鹽的鑒別等知識進行解答。 答案:(1)①②④⑤ (2)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O (3)2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SO+4H+ (4)取少量E于試管中,用膠頭滴管滴入NaOH溶液,加熱試管,可觀察到試管口處濕潤的紅色石蕊試紙變藍(或其他合理答案) (5)4Fe2++4Na2O2+6H2O===4Fe(OH)3↓+O2↑+8Na+ 1.(教材改編)下列離子方程式中,正確的是( ) A.鐵與稀硫酸反應:2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑ B.氯化鐵溶液與銅反應:Fe3++Cu===Fe2++Cu2+ C.足量Cl2與溴化亞鐵反應:2FeBr2+3Cl2===2FeCl3+2Br2 D.氯化鐵溶液中滴加氨水:Fe3++3NH3H2O===Fe(OH)3↓+3NH 解析:選D。鐵與稀硫酸反應只生成Fe2+,A錯;FeCl3與Cu反應應為2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,B項未配平,錯誤;C項反應未寫成離子方程式,應為2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++2Br2+6Cl-,故錯誤。D正確。 2.實驗室利用印刷電路的廢腐蝕液(含有大量CuCl2、FeCl2和FeCl3)回收Cu,主要流程如下: (1)操作1的名稱是________,需要用到的玻璃儀器有____________________。 (2)加入過量鐵粉發(fā)生的離子反應有________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)獲得的銅粉中含有雜質(zhì),除雜所需的試劑是________(填化學式)。 (4)實驗室利用如圖所示裝置制取一定量的FeCl3。 各裝置的正確連接順序為(填寫裝置代號)A→________→________→________→D。裝置C的作用是________________,寫出裝置D中反應的離子方程式:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)操作1的名稱是過濾,需要用到的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯。(2)加入過量鐵粉,F(xiàn)e與Fe3+、Cu2+發(fā)生反應。(3)獲得的銅粉中含有Fe,可以加入稀鹽酸或稀硫酸除去Fe。(4)制取的氯氣中含有HCl、H2O,先通過E除去HCl,再通過C除去H2O,后通過B與Fe反應,D的作用是除去過量的氯氣。 答案:(1)過濾 漏斗、玻璃棒、燒杯 (2)Fe+2Fe3+===3Fe2+、Fe+Cu2+===Fe2++Cu (3)稀HCl或稀H2SO4 (4)E C B 干燥Cl2,防止FeCl3水解 Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O 1.牢記1個轉化關系:鐵三角(Fe、Fe2+、Fe3+)之間的轉化。 2.熟記2個特殊現(xiàn)象:①Fe(OH)2―→Fe(OH)3是白色→灰綠色→紅褐色;②Fe3+遇SCN-,溶液變紅色。 3.記住4種顏色:Fe2+——淺綠色,F(xiàn)e3+——棕黃色,F(xiàn)e2O3——紅棕色,F(xiàn)e(OH)3——紅褐色。 4.掌握8個化學反應方程式 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,F(xiàn)e+2H+===Fe2++H2↑,2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,F(xiàn)exOy+yCOxFe+yCO2,3FexOy+2yAlyAl2O3+3xFe,3Fe+8H++2NO===3Fe2++2NO↑+4H2O,3Fe2++4H++NO===3Fe3++NO↑+2H2O。 ,[學生用書P61]) 1.判斷正誤,正確的劃“√”,錯誤的劃“” (1)(xx高考新課標全國卷Ⅰ)FeCl3溶液可用于銅質(zhì)印刷線路板制作,是因為FeCl3能從含Cu2+的溶液中置換出銅。( ) (2)(xx高考大綱全國卷)磁性氧化鐵溶于稀硝酸:3Fe2++4H++NO===3Fe3++NO↑+3H2O。( ) (3)(xx高考廣東卷)因為Fe3+具有氧化性,所以可以用KSCN溶液鑒別Fe3+。 (4)(xx高考廣東卷)將水蒸氣通過灼熱的鐵粉,粉末變紅,說明鐵在高溫下與水發(fā)生反應。( ) (5)(xx高考廣東卷)因為Fe3+有氧化性,所以FeCl3溶液可用于回收廢舊電路板中的銅。( ) (6)(xx高考浙江卷)在“硫酸亞鐵銨的制備”實驗中,為了得到硫酸亞鐵銨晶體,應小火加熱蒸發(fā)皿,直到有大量晶體析出時停止加熱。( ) (7)(xx高考天津卷)Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl2和FeCl3。( ) (8)(xx高考重慶卷)Fe與S混合加熱生成FeS2。( ) (9)(xx高考江蘇卷)Fe2O3FeCl3(aq)無水FeCl3。( ) (10)(高考安徽卷)過量的Fe粉中加入稀HNO3,充分反應后,滴入KSCN溶液,溶液呈紅色,說明稀HNO3將Fe氧化為Fe3+。( ) (11)(高考重慶卷)Fe分別與氯氣和稀鹽酸反應所得氯化物相同。( ) (12)(高考廣東卷)試管中溶液顏色變?yōu)榧t色。( ) 解析:(1)FeCl3溶液用于銅質(zhì)印刷線路板制作的原理是溶解銅單質(zhì):2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。 (2)磁性氧化鐵為Fe3O4,其中鐵元素的化合價并不都是+2價,且氧化物不能拆開:3Fe3O4+28H++NO===9Fe3++NO↑+14H2O。 (3)用KSCN溶液鑒別Fe3+并不是因為Fe3+具有氧化性,而是因為Fe3+與SCN-絡合顯示特征顏色紅色。 (4)水蒸氣通過灼熱的鐵粉,粉末變黑色,本題現(xiàn)象錯誤。 (5)原理為2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。 (6)硫酸亞鐵銨是通過降溫結晶的方法來制備的,其制備過程是先制成高溫飽和溶液,然后冷卻,而不是用蒸發(fā)結晶的方法來獲得的。 (7)Fe在Cl2中燃燒只生成FeCl3。 (8)Fe與S混合加熱生成FeS。 (10)因為鐵粉過量,所以總的反應方程式為3Fe+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,所以滴入KSCN溶液不呈紅色。 (11)Fe與Cl2反應生成FeCl3,F(xiàn)e與稀鹽酸反應生成FeCl2。 答案:(1) (2) (3) (4) (5)√ (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12)√ 2.(xx高考北京卷)下列金屬中,表面自然形成的氧化層能保護內(nèi)層金屬不被空氣氧化的是( ) A.K B.Na C.Fe D.Al 解析:選D。金屬鋁在空氣中表面會形成一層致密的氧化膜保護層,防止內(nèi)層的金屬進一步被氧化,D正確。K、Na、Fe表面形成的氧化膜比較疏松,不能保護內(nèi)層金屬,A、B、C錯誤。 3.(xx高考海南卷)下列敘述錯誤的是( ) A.生鐵中含有碳,抗腐蝕能力比純鐵弱 B.用錫焊接的鐵質(zhì)器件,焊接處易生銹 C.在鐵制品上鍍銅時,鍍件為陽極,銅鹽為電鍍液 D.鐵管上鑲嵌鋅塊,鐵管不易被腐蝕 解析:選C。生鐵中含有能導電的碳,兩者可以作為原電池的兩極,加快鐵的腐蝕,A對;鐵和錫作為原電池的兩極,當其腐蝕時,鐵會被腐蝕,B對;電鍍銅時,鍍層金屬做陽極,鍍件做陰極,C錯;鋅鐵形成原電池,鋅被腐蝕,D對。 4.(xx高考福建卷節(jié)選)用廢鐵皮制取鐵紅(Fe2O3)的部分流程示意圖如下: (1)步驟Ⅰ若溫度過高,將導致硝酸分解。硝酸分解的化學方程式為________________________________________________________________________。 (2)步驟Ⅱ中發(fā)生反應:4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O===2Fe2O3nH2O+8HNO3,反應產(chǎn)生的HNO3又將廢鐵皮中的鐵轉化為Fe(NO3)2,該反應的化學方程式為________________________________________________________________________。 (3)上述生產(chǎn)流程中,能體現(xiàn)“綠色化學”思想的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(任寫一項)。 解析:(1)硝酸分解生成NO2、H2O和O2。 (2)根據(jù)圖示可知Fe和HNO3反應生成Fe(NO3)2和NH4NO3,結合電子守恒可寫出化學方程式。 (3)因為HNO3的還原產(chǎn)物主要是NH4NO3,1 mol HNO3作氧化劑轉移8 mol電子,故產(chǎn)生的氮氧化物較少,節(jié)約原料。 答案:(1)4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O (2)4Fe+10HNO3===4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O (3)氮氧化物排放少(或其他合理答案) 一、選擇題 1.下列有關鐵及其化合物的說法中正確的是( ) A.Fe3O4為紅棕色晶體 B.鐵與水蒸氣在高溫下的反應產(chǎn)物為Fe2O3和H2 C.除去FeCl3溶液中的FeCl2雜質(zhì)可以向溶液中通入氯氣 D.Fe3+與KSCN試劑產(chǎn)生紅色沉淀 解析:選C。Fe3O4是黑色晶體,A錯誤;鐵與水蒸氣在高溫下的反應產(chǎn)物為Fe3O4和H2,B錯誤;除去FeCl3溶液中的FeCl2雜質(zhì)可以向溶液中通入氯氣,發(fā)生的反應為2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,C正確;Fe3+與KSCN作用溶液呈紅色,但不是沉淀,D錯誤。 2.(原創(chuàng)題)下列關于鐵的敘述正確的是( ) ①鐵能被磁鐵吸引,但純鐵易被腐蝕?、谠谌梭w內(nèi)的血紅蛋白中含有鐵元素?、坭F位于元素周期表中第四周期第ⅧB族 ④鐵能在氧氣中劇烈燃燒,但不能在水蒸氣中燃燒 ⑤鐵與強氧化劑硝酸反應的產(chǎn)物僅是Fe(NO3)3?、薏荒芡ㄟ^化合反應制得FeCl2和Fe(OH)3 A.①③ B.②④ C.②⑤ D.④⑥ 解析:選B。當鐵中含有雜質(zhì)時,在潮濕的空氣中會發(fā)生電化學腐蝕,而純鐵的抗腐蝕能力較強;鐵位于元素周期表的第Ⅷ族,而不是第ⅧB族;鐵與強氧化劑反應,能被氧化為Fe3+,但若鐵過量,則Fe3+被Fe還原為Fe2+,所以,F(xiàn)e與HNO3反應的產(chǎn)物可能因鐵過量而生成Fe(NO3)2;FeCl2、Fe(OH)3可分別通過化合反應Fe+2FeCl3===3FeCl2、4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3制得。故選項B正確。 3.在FeCl3和CuCl2的混合液中,加入過量的鐵粉,充分反應后,溶液中的金屬離子是 ( ) A.Fe2+ B.Fe3+和Fe2+ C.Cu2+和Fe2+ D.Cu2+ 解析:選A。因為鐵粉過量,所以溶液中無Fe3+和Cu2+,發(fā)生的反應為2Fe3++Fe===3Fe2+,F(xiàn)e+Cu2+===Fe2++Cu。 4.為了驗證Fe3+的性質(zhì),某化學興趣小組設計了下圖所示的一組實驗,其中實驗方案設計錯誤的是( ) A.④ B.③ C.③④ D.①②③④⑤ 解析:選C。③不反應,實驗方案及現(xiàn)象均錯;④檢驗的是Cl-,與Fe3+的性質(zhì)無關。 5.(xx廣東佛山高三模擬)下列說法正確的是( ) A.Fe在一定條件下與水反應生成H2和Fe(OH)3 B.Fe3O4溶于鹽酸后加入幾滴KSCN溶液,溶液顯紅色 C.FeCl2溶液蒸干灼燒后得到FeCl2固體 D.將FeCl3飽和溶液滴入NaOH溶液中可制備Fe(OH)3膠體 解析:選B。高溫下鐵能與水蒸氣反應生成Fe3O4和H2,故A錯誤。Fe3O4溶于鹽酸生成Fe3+和Fe2+,F(xiàn)e3+與KSCN反應得到紅色溶液,故B正確。蒸干FeCl2溶液時發(fā)生水解,生成Fe(OH)2和易揮發(fā)的HCl,由于 Fe(OH)2易被空氣中的氧氣氧化成Fe(OH)3,所以灼燒后會得到Fe2O3,故C錯誤。將FeCl3飽和溶液滴入NaOH溶液中,得到Fe(OH)3沉淀而不是膠體,故D錯誤。 6.如圖兩圓相交部分A、B、C、D分別表示兩物質(zhì)間的反應。下列各對應反應的離子方程式書寫不正確的是( ) 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 解析:選B。Fe3O4與足量稀HNO3反應時,F(xiàn)e2+會被氧化為Fe3+,正確的離子方程式為3Fe3O4+28H++NO===9Fe3++NO↑+14H2O。 7.(xx江南十校聯(lián)考)研究反應物的化學計量數(shù)與產(chǎn)物之間的關系時,使用類似數(shù)軸的方法可以收到直觀形象的效果,下列表達不正確的是( ) A.NaOH溶液與SO2反應時溶液中溶質(zhì)的情況 B.NaAlO2溶液與鹽酸反應后鋁的存在形式 C.Fe在Cl2中燃燒產(chǎn)物 D.Fe和稀HNO3反應后,鐵的存在形式 解析:選C。A正確,因為發(fā)生的反應為SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O和SO2+NaOH===NaHSO3。B正確,因為發(fā)生的反應為AlO+H++H2O===Al(OH)3↓和AlO+4H+===Al3++2H2O。C不正確,因為不論反應物比例是多少,發(fā)生的反應總是2Fe+3Cl22FeCl3。D正確,因為如果鐵過量,過量的鐵與生成的Fe3+繼續(xù)反應,生成Fe2+。 8.在FeCl2和AlCl3的混合溶液中加入過量的Na2O2,直至溶液中沉淀的量不再改變?yōu)橹埂_^濾、洗滌,然后將所得沉淀干燥、灼燒,最終剩余固體的成分是 ( ) A.Fe2O3、Al2O3 B.Fe2O3 C.Fe(OH)2、Al(OH)3 D.Fe(OH)3、Al(OH)3 解析:選B。過量的Na2O2與水反應產(chǎn)生的NaOH和O2與FeCl2和AlCl3反應時,產(chǎn)生的沉淀為Fe(OH)3,F(xiàn)e(OH)3灼燒分解為Fe2O3和H2O,最終產(chǎn)物為Fe2O3。 9.(xx陜西西安高三模擬)在FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入過量的鐵粉,若充分反應后溶液的質(zhì)量沒有變化,則原混合溶液中Fe3+和Cu2+的物質(zhì)的量濃度之比為( ) A.2∶7 B.1∶7 C.7∶1 D.5∶14 解析:選A。單質(zhì)鐵可以參與兩個反應:①將FeCl3還原為FeCl2,此過程溶液的質(zhì)量是增加的;②與CuCl2發(fā)生置換反應,此過程溶液的質(zhì)量是減少的。由題意知,①中質(zhì)量的增加量等于②中質(zhì)量的減少量。設溶液的體積為1 L,溶液中FeCl3的濃度為x mol/L,CuCl2的濃度為y mol/L,質(zhì)量增減為z g,則 Fe ?。 ?FeCl3===3FeCl2 Δm 2 mol 56 g x mol z g Fe+CuCl2===Cu+FeCl2 Δm 1 mol (64-56)g y mol z g 56x/2=(64-56)y,28x=8y,x∶y=2∶7。 二、非選擇題 10.A~G各物質(zhì)間的轉化關系如下圖,其中B、D為氣態(tài)單質(zhì)。 請回答下列問題: (1)物質(zhì)C和E的名稱分別為________、________________________________________________________________________。 (2)可選用不同的A進行反應①,若能在常溫下進行,其化學方程式為________________________________________________________________________; 若只能在加熱情況下進行,則反應物A應為________________________________________________________________________。 (3)反應②的化學方程式為________________________________________________________________________。 (4)新配制的F溶液應加入________以防止其轉化為G。檢驗G溶液中陽離子的常用試劑是____________,實驗現(xiàn)象為________________________________________________________________________。 解析:因為鐵在氧氣中燃燒生成Fe3O4,F(xiàn)e3O4與鹽酸反應生成FeCl3、FeCl2,鐵與氯氣反應生成FeCl3,所以B為O2,C為濃鹽酸,G為FeCl3、F為FeCl2、E為Fe3O4;(1)二氧化錳與稀鹽酸不反應,所以C的名稱應為濃鹽酸;(2)KClO3在MnO2作催化劑的條件下,加熱分解生成O2,H2O2在MnO2作催化劑條件下常溫下生成O2;(4)因為Fe2+易被氧化,所以向Fe2+溶液中加入鐵粉,防止Fe2+被氧化。 答案:(1)濃鹽酸 四氧化三鐵 (2)2H2O22H2O+O2↑ KClO3 (3)MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O (4)鐵粉 KSCN溶液 溶液變紅色 11.A、B、C、D、E是中學常見的5種化合物,A、B是氧化物,元素X、Y的單質(zhì)是生活中常見的金屬,相關物質(zhì)之間的轉化關系如圖所示。 (1)X的單質(zhì)與A反應的化學方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若試劑1是NaOH溶液。X的單質(zhì)與試劑1反應的離子方程式是________________________________________________________________________。 (3)若試劑1和試劑2均是稀硫酸。 ①檢驗物質(zhì)D的溶液中金屬離子的方法是________________________________________________________________________- 配套講稿:
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