2019《》高考化學(xué)總復(fù)習(xí)（人教版）講義第三章　基礎(chǔ)課3鐵及其重要化合物

基礎(chǔ)課3鐵及其重要化合物明確考綱理清主干1.了解鐵及其重要化合物的制備方法。2．掌握鐵及其重要化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用。②Fe2＋、Fe3＋的檢驗(對應(yīng)學(xué)生用書P55)考點一鐵的單質(zhì)、氧化物、氫氧化物1．鐵(1)結(jié)構(gòu)(2)物理性質(zhì)銀白色固體，熔點較高，具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、延展性，能被磁鐵吸引。(3)化學(xué)性質(zhì)鐵是較活潑的金屬，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時可生成＋2價、＋3價兩種價態(tài)的化合物。按要求寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式：①與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)ⅰ與O2的反應(yīng)常溫：鐵被腐蝕生成鐵誘，其主要成分為Fe2O3。點燃：3Fe＋2O2eq\o(=,\s\up7(點燃))Fe3O4。ⅱ與Cl2的反應(yīng)：2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2FeCl3。ⅲ與S的反應(yīng)：Fe＋Seq\o(=,\s\up7(△))FeS。②與水的反應(yīng)常溫下鐵與水不反應(yīng)，在高溫條件下與水蒸氣反應(yīng)：3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2。③與酸的反應(yīng)ⅰ與非氧化性酸反應(yīng)的離子方程式：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。ⅱ與氧化性酸反應(yīng)：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(yīng)，但無H2產(chǎn)生，例：Fe＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=Fe3＋＋NO↑＋2H2O。④與某些鹽溶液的反應(yīng)ⅰ與CuSO4溶液反應(yīng)的離子方程式：Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu。ⅱ與FeCl3溶液反應(yīng)的離子方程式：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋。(4)用途：產(chǎn)量最大，用途最廣泛，是最重要的金屬。鐵有＋2、＋3價兩種價態(tài)，單質(zhì)鐵與________(填下列編號，下同)反應(yīng)時只生成＋3價鐵；與________反應(yīng)時只生成＋2價鐵；與________反應(yīng)時既生成＋2價鐵也生成＋3價鐵。所選試劑：①Cl2②O2③H2O(g)④S⑤鹽酸⑥稀硝酸(足量)⑦稀硫酸⑧CuSO4溶液⑨FeCl2溶液提示：①⑥④⑤⑦⑧②③2．鐵的氧化物化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4俗名－鐵紅磁性氧化鐵色態(tài)黑色粉末紅棕色固體黑色晶體價態(tài)＋2價＋3價＋2價，＋3價水溶性不溶不溶不溶穩(wěn)定性不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定與H＋反應(yīng)的離子方程式FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋=Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O與CO反應(yīng)FexOy＋yCOeq\o(=,\s\up7(高溫))xFe＋yCO23．鐵的氫氧化物氫氧化物氫氧化亞鐵氫氧化鐵化學(xué)式Fe(OH)2Fe(OH)3物理性質(zhì)白色固體，不溶于水紅褐色固體，不溶于水與非氧化性酸(如HCl溶液)反應(yīng)Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O與氧化性酸[如HNO3(稀)]反應(yīng)3Fe(OH)2＋NOeq\o\al(－,3)＋10H＋=3Fe3＋＋NO↑＋8H2O受熱分解2Fe(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O制法可溶性亞鐵鹽與堿溶液反應(yīng)Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓可溶性鐵鹽與堿溶液反應(yīng)Fe3＋＋2OH－=Fe(OH)3↓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)象是白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，反應(yīng)方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3成功制備Fe(OH)2的關(guān)鍵是：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。答案：①溶液中不含F(xiàn)e3＋和O2等氧化性物質(zhì)②制備過程中保證Fe(OH)2不與空氣接觸題組一鐵及其化合物的性質(zhì)1．下列有關(guān)鐵及其化合物的說法中正確的是()A．鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，所以鐵在自然界中全部以化合態(tài)存在B．鐵在純氧中燃燒或在氯氣中燃燒所得產(chǎn)物中鐵的化合價均為＋3價C．工業(yè)上可用鐵質(zhì)容器儲存濃硝酸和濃硫酸，原因是鐵在常溫下與兩種酸不反應(yīng)D．工業(yè)上用CO在高溫條件下還原含F(xiàn)e2O3的鐵礦石煉鐵答案：D2．鐵屑溶于過量稀硫酸，過濾后向濾液中加入過量氨水，有白色沉淀生成，過濾，在空氣中加熱沉淀至質(zhì)量不再發(fā)生變化為止，得到紅棕色殘渣。上述沉淀和殘渣分別是()A．Fe(OH)3Fe2O3 B．Fe(OH)2Fe2O3C．Fe(OH)2Fe(OH)3 D．Fe(OH)2Fe3O4答案：B3．(2018·重慶一中檢測)如圖兩圓相交部分A、B、C、D分別表示兩物質(zhì)間的反應(yīng)。下列各對應(yīng)反應(yīng)的離子方程式書寫不正確的是()A．Fe＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=Fe3＋＋NO↑＋2H2OB．Fe3O4＋8H＋=Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2OC．Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2OD．3Fe(OH)2＋10H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋NO↑＋8H2O解析：選BFe3O4與稀硝酸反應(yīng)時，F(xiàn)e2＋會被氧化為Fe3＋，正確的離子方程式為3Fe3O4＋28H＋＋NOeq\o\al(－,3)=9Fe3＋＋NO↑＋14H2O，其余選項均正確。題組二運用守恒思想判斷氧化物的組成4．(2018·樟樹市統(tǒng)考)鐵的常見化合價有＋2價和＋3價。據(jù)研究，鐵在濃HNO3中發(fā)生鈍化時，可生成一種化學(xué)式為Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3組成的復(fù)雜氧化物。該化合物可以表示為()A．FeO·3Fe2O3 B．2FeO·3Fe2O3C．FeO·2Fe2O3 D．2FeO·Fe2O3解析：選B化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3組成的復(fù)雜氧化物，設(shè)化學(xué)式為nFeO·mFe2O3，則eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(n＋2m＝8,n＋3m＝11))解得n＝2，m＝3，該化合物可以表示為2FeO·3Fe2O3。5．有一塊鐵的“氧化物”樣品，用140mL5.0mol·L－1鹽酸恰好將之完全溶解，所得溶液還能吸收0.025molCl2，恰好使其中的Fe2＋全部轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3＋，則該樣品可能的化學(xué)式為()A．Fe2O3 B．Fe3O4C．Fe4O5 D．Fe5O7解析：選D根據(jù)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－，可知鐵的“氧化物”樣品用鹽酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025mol×2＝0.05mol，根據(jù)電荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，則n(Fe3＋)＝0.2mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故該氧化物可表示為FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。確定鐵的氧化組成的基本方法設(shè)鐵的氧化物中鐵元素與氧元素的質(zhì)量比為m∶n，則氧化物中n(Fe)∶n(O)＝eq\f(m,56)∶eq\f(n,16)＝a∶b，若a∶b＝1∶1，則鐵的氧化物為FeO；若a∶b＝2∶3，則鐵的氧化物為Fe2O3；若a∶b＝3∶4，則鐵的氧化物是Fe3O4或FeO與Fe2O3按物質(zhì)的量比1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物質(zhì)的量之比為1∶1，F(xiàn)e3O4為任意值)。題組三氫氧化亞鐵的制備方法6．下列各圖示中，能較長時間觀察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。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原理相同，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(hù)中；③的原理為鐵作陽極產(chǎn)生Fe2＋，與電解水產(chǎn)生的OH－結(jié)合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保護(hù)，能防止空氣進(jìn)入；⑤中液面加苯阻止了空氣進(jìn)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：①②③⑤7．用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含F(xiàn)e3＋的FeSO4溶液與用不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備。(1)用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時還需加入________。(2)除去蒸餾水中溶解的O2常采用________的方法。(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)Fe2＋易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe2＋易被空氣中的O2氧化，要加Fe粉防止Fe2＋被氧化。(2)氣體的溶解度隨溫度升高而降低，所以煮沸后的水中溶解的O2較少。答案：(1)稀硫酸、鐵屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2防止Fe(OH)2氧化的方法(1)將配制溶液的蒸餾水煮沸，驅(qū)除溶液中的氧氣。(2)將盛有NaOH溶液的膠頭滴管尖端插入試管的亞鐵鹽溶液底部，并慢慢擠出NaOH溶液。(3)在亞鐵鹽溶液上面充入保護(hù)氣，如H2、N2、稀有氣體等。(4)在亞鐵鹽溶液上面加保護(hù)層，如苯、植物油等。(5)用Fe作陽極，石墨作陰極，電解NaOH溶液，利用新產(chǎn)生的Fe2＋與OH－反應(yīng)制取?？键c二Fe2＋與Fe3＋的性質(zhì)及檢驗1．亞鐵鹽(1)Fe2＋的氧化性和還原性含有Fe2＋的溶液呈淺綠色，F(xiàn)e2＋處于鐵的中間價態(tài)，既有氧化性，又有還原性，其中以還原性為主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NOeq\o\al(－,3)(H＋)等均表現(xiàn)為還原性。Fe2＋的酸性溶液與H2O2反應(yīng)的離子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。(2)可水解Fe(OH)2是弱堿，含F(xiàn)e2＋的鹽(如硫酸亞鐵)溶液呈酸性。配制硫酸亞鐵溶液時常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量鐵屑防止Fe2＋被氧化。2．鐵鹽(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黃色，F(xiàn)e3＋處于鐵的高價態(tài)，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表現(xiàn)為氧化性。①Fe3＋與S2＋、I－、HS－、SOeq\o\al(2－,3)等具有較強還原性離子不能大量共存。②Fe3＋可腐蝕印刷電路板上的銅箔，反應(yīng)的離子方程式為2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋。(2)易水解：Fe(OH)3是很弱的堿，且溶度積很小，因而Fe3＋極易水解，只能存在于酸性較強的溶液中。①利用Fe3＋易水解的性質(zhì)，實驗室可用FeCl3滴入沸水中制取氫氧化鐵膠體，反應(yīng)的化學(xué)方程式：FeCl3＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Fe(OH)3(膠體)＋3HCl。②利用Fe3＋易水解的性質(zhì)，工業(yè)上常用調(diào)節(jié)pH方法除去溶液中的鐵離子。③利用Fe3＋易水解的性質(zhì)，實驗室配制氯化鐵溶液，通常將氯化鐵固體先溶于較濃的鹽酸中，然后再稀釋至所需濃度。④Fe3＋與HCOeq\o\al(－,3)、AlOeq\o\al(－,2)、COeq\o\al(2－,3)、ClO－等水解呈堿性的離子不能大量共存。3．Fe3＋和Fe2＋的檢驗方法(1)Fe2＋的檢驗①eq\x(樣品溶液)eq\o(→,\s\up7(滴加KSCN溶液))無現(xiàn)象eq\o(→,\s\up7(滴加氯水),\s\do5(或雙氧水))溶液變紅色，證明含有Fe2＋②eq\x(樣品溶液)eq\o(→,\s\up7(加入氫氧化鈉溶液))產(chǎn)生白色絮狀沉淀，迅速變成灰綠色，最終變?yōu)榧t褐色，證明有Fe2＋③eq\x(樣品溶液)eq\o(→,\s\up7(加入K3[FeCN6]溶液))生成藍(lán)色沉淀，證明有Fe2＋(2)Fe3＋的檢驗①eq\x(樣品溶液)eq\o(→,\s\up7(滴加KSCN溶液))溶液變紅色，證明含有Fe3＋②eq\x(樣品溶液)eq\o(→,\s\up7(加入氫氧化鈉溶液))產(chǎn)生紅褐色沉淀，證明有Fe3＋存在(3)含F(xiàn)e2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的檢驗①Fe3＋的檢驗ⅰeq\x(混合溶液)eq\o(→,\s\up7(滴加KSCN溶液))溶液變紅色，說明含有Fe3＋ⅱeq\x(混合溶液)eq\o(→,\s\up7(淀粉/KI試紙))試紙變藍(lán)色，說明含有Fe3＋②Fe2＋的檢驗ⅰeq\x(混合溶液)eq\o(→,\s\up7(滴加酸性),\s\do5(KMnO4溶液))酸性KMnO4溶液紫紅色褪去，說明含有Fe2＋ⅱeq\x(混合溶液)eq\o(→,\s\up7(滴加溴水))溴水褪色，說明含有Fe2＋FeCl3、FeCl2、Fe3O4和Fe(OH)3是否都可以通過化合反應(yīng)制備？若能，并寫出其反應(yīng)的化學(xué)方程式。提示：都可以。2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2FeCl3；2FeCl3＋Fe=3FeCl2；3Fe＋2O2(純)eq\o(=,\s\up7(點燃))Fe3O4；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。4．含F(xiàn)e2＋、Fe3＋的除雜問題主要成分雜質(zhì)除雜方法FeCl3(aq)FeCl2(aq)加入氯水或H2O2FeCl2(aq)FeCl3(aq)加過量鐵粉后過濾FeCl2(aq)CuCl2(aq)加過量鐵粉后過濾題組一含鐵物質(zhì)的除雜問題1．硫酸亞鐵溶液含有雜質(zhì)硫酸銅和硫酸鐵，為除去雜質(zhì)，提純硫酸亞鐵，應(yīng)該加入下列物質(zhì)中的()A．鋅粉 B．鎂粉C．鐵粉 D．鋁粉答案：C2．下列除雜的操作不正確的是()A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量鎂充分反應(yīng)后過濾B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入過量鐵粉充分反應(yīng)后過濾C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反應(yīng)后過濾D．CuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2將Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CuO充分反應(yīng)后過濾答案：C3．Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋較完全地形成氫氧化物沉淀的pH分別為6.7、3.7、4.6。某硫酸鋅酸性溶液中含有少量Fe2＋、Fe3＋雜質(zhì)離子，為除去這些離子制得純凈的ZnSO4，應(yīng)加入的試劑是()A．NaOH溶液 B．氨水C．KMnO4、ZnCO3 D．H2O2、ZnO解析：選D由于Fe2＋沉淀所需pH比Zn2＋大，應(yīng)首先將Fe2＋氧化為Fe3＋，然后調(diào)節(jié)溶液的pH使Zn2＋還不沉淀時Fe3＋已沉淀完全。氧化劑H2O2將Fe2＋氧化為Fe3＋，ZnO能消耗溶液中的H＋且不引入新的雜質(zhì)離子，故D項符合要求?；旌先芤褐蠪e3＋、Fe2＋的除去的常用方法(1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2中之一，與Fe3＋水解產(chǎn)生的H＋反應(yīng)，促進(jìn)Fe3＋的水解，將Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去。(2)除去Cu2＋中混有的Fe3＋的方法向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中之一，與Fe3＋水解產(chǎn)生的H＋反應(yīng)，促進(jìn)Fe3＋的水解，將Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去。(3)除去Mg2＋中混有的Fe2＋的方法先加入氧化劑(如H2O2)將溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。(4)除去Cu2＋中混有的Fe2＋的方法先加入氧化劑(如H2O2)將溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(2)的方法除去溶液中的Fe3＋。題組二Fe2＋和Fe3＋的檢驗4．下列有關(guān)物質(zhì)檢驗方法不合理的是()A．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變色，滴加氯水后溶液顯血紅色，該溶液中一定含有Fe2＋B．用酸性KMnO4溶液檢驗FeCl3溶液中是否含有FeCl2C．檢驗綠礬晶體是否已氧化變質(zhì)，可將綠礬晶體溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再觀察溶液是否變血紅D．向某溶液中加入NaOH溶液產(chǎn)生紅褐色沉淀，說明溶液中含有Fe3＋解析：選BB項中的Cl－也能使酸性KMnO4溶液褪色。5．要證明某溶液中不含F(xiàn)e3＋而可能含有Fe2＋，進(jìn)行如下實驗操作時，最佳順序為()①加入足量氯水②加入足量酸性KMnO4溶液③加入少量NH4SCN溶液A．①③ B．③②C．③① D．①②③解析：選C在該溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不變血紅色，證明無Fe3＋存在，再加入氯水，將Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液變?yōu)檠t色。KMnO4溶液呈紫紅色，溶液顏色變化不明顯，所以不能用酸性KMnO4溶液檢驗。6．(2018·濟(jì)南質(zhì)檢)一定量的鐵粉在氯氣中充分燃燒，將所得固體完全溶解于稀鹽酸，制得溶液A。(1)鐵在氯氣中燃燒的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)推測A中可能含有的金屬陽離子：①只有Fe3＋；②只有Fe2＋；③________________________________________________________________________。甲同學(xué)為探究溶液的組成，實驗如下：實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論及反應(yīng)的離子方程式取少量溶液A于試管中，加入KSCN溶液假設(shè)②不成立，假設(shè)①或③成立；反應(yīng)的離子方程式是_______________________________________(3)乙同學(xué)繼續(xù)探究溶液A的組成。查閱資料：16HCl＋2KMnO4=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O實驗過程：另取少量溶液A于試管中，逐滴加入酸性KMnO4溶液，充分振蕩，KMnO4溶液紫色褪去，實驗結(jié)論：________(填字母序號)。a．可能有Fe2＋b．可能無Fe2＋c．一定有Fe2＋根據(jù)你選擇的實驗結(jié)論，簡述理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2FeCl3(2)含有Fe2＋和Fe3＋溶液變血紅色Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(3)ab因為還原性Fe2＋>Cl－，逐滴加入酸性KMnO4溶液，F(xiàn)e2＋將MnOeq\o\al(－,4)還原為Mn2＋，使紫色褪去，故可能含有Fe2＋；若溶液中無Fe2＋，Cl－也能將MnOeq\o\al(－,4)還原為Mn2＋，紫色褪去，因而溶液中也可能無Fe2＋檢驗Fe2＋和Fe3＋時的注意事項(1)檢驗Fe2＋時不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能將加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)。(2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同時存在時不能用酸性KMnO4溶液檢驗Fe2＋(Cl－能還原酸性KMnO4，有干擾)。(3)檢驗Fe2＋、Fe3＋的其他方法檢驗Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)，在FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液顯紫色?！拌F三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系的多角度應(yīng)用(對應(yīng)學(xué)生用書P59)“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系通過下列變化的離子方程式，體會Fe2＋與Fe3＋轉(zhuǎn)化條件。(1)將H2S氣體通入FeCl3溶液中產(chǎn)生淡黃色沉淀：H2S＋2Fe3＋=S↓＋2Fe2＋＋2H＋。(2)將FeCl3溶液滴入KI－淀粉溶液，溶液變藍(lán)：2I－＋2Fe3＋=I2＋2Fe2＋。(3)將H2O2滴入到酸性FeCl2溶液中：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。(4)將FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有無色氣體放出：3Fe2＋＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。角度一“鐵三角”在產(chǎn)物判斷中的應(yīng)用1．在一定量的稀HNO3中慢慢加入鐵粉，得到的Fe2＋的物質(zhì)的量(縱坐標(biāo))與所加鐵粉的物質(zhì)的量(橫坐標(biāo))的關(guān)系如圖所示。請將正確答案的序號填在相應(yīng)的橫線上。①Fe3＋②Fe2＋③Fe、Fe2＋④Fe2＋、Fe3＋(1)AB段鐵元素以________形式存在。(2)BC段鐵元素以________形式存在。(3)CD段鐵元素以________形式存在。解析：向稀HNO3中加入鐵粉，開始時稀HNO3過量應(yīng)生成Fe3＋，隨加入鐵粉量的增加，HNO3反應(yīng)完全后，發(fā)生反應(yīng)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，最后全部轉(zhuǎn)化為Fe2＋。答案：(1)①(2)④(3)③2．向含有1molHNO3和1molH2SO4的混合溶液中逐漸加入鐵粉至過量，溶液中金屬陽離子a、b與所加鐵粉的物質(zhì)的量的關(guān)系如圖所示(已知稀硝酸的還原產(chǎn)物只有NO)。下列有關(guān)判斷不正確的是()A．a(chǎn)表示n(Fe3＋)的變化曲線B．n1＝0.75C．P點時，n(Fe2＋)＝0.5625molD．向P點溶液中加入銅粉，最多可溶解14.4g解析：選C該反應(yīng)可以看作兩步：①Fe＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸根離子過量，氫離子不足；②2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋。a表示Fe3＋的物質(zhì)的量變化曲線，A正確；溶液中共有3molH＋參加反應(yīng)，消耗鐵為0.75mol，B正確；P點n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，二者均為0.45mol，C錯誤；剩余0.45molFe3＋，消耗0.225mol(14.4g)銅，D正確。3．(2017·遼寧師大附中期中)在某稀硝酸中加入5.6g鐵粉充分反應(yīng)后，鐵粉全部溶解，放出NO氣體，溶液質(zhì)量增加3.2g，則所得溶液中Fe2＋和Fe3＋的物質(zhì)的量之比為()A．3∶2 B．2∶1C．1∶1 D．4∶1解析：選An(Fe)＝eq\f(5.6g,56g·mol－1)＝0.1mol，生成NO的質(zhì)量為5.6g－3.2g＝2.4g，n(NO)＝eq\f(2.4g,30g·mol－1)＝0.08mol，設(shè)Fe2＋和Fe3＋的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則xmol＋ymol＝0.1mol、2xmol＋3ymol＝0.08mol×(5－2)，解得x＝0.06、y＝0.04，所以所得溶液中Fe2＋和Fe3＋的物質(zhì)的量之比為0.06mol∶0.04mol＝3∶2。1．鐵與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)物中鐵元素價態(tài)的判斷方法(1)當(dāng)HNO3過量時：反應(yīng)原理：Fe＋4HNO3=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，鐵元素的存在形式為Fe3＋，鐵元素的價態(tài)為＋3價。(2)當(dāng)Fe過量時：鐵被硝酸氧化為Fe3＋，然后Fe3＋被剩余的鐵還原為Fe2＋，也就是說最終得到亞鐵鹽，總方程式：3Fe＋8HNO3=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(3)當(dāng)eq\f(1,4)＜eq\f(nFe,nHNO3)＜eq\f(3,8)時：鐵元素的存在形式為Fe2＋和Fe3＋，鐵元素的價態(tài)為＋2、＋3價。則鐵與硝酸的用量比與反應(yīng)產(chǎn)物的關(guān)系：2．鐵與硫酸、硝酸的混酸反應(yīng)順序總結(jié)足量鐵與稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反應(yīng)，則可利用離子反應(yīng)分析，依次發(fā)生反應(yīng)：Fe＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=Fe3＋＋NO↑＋2H2O、2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋、Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(若H＋量不足，該反應(yīng)不再發(fā)生)。角度二“鐵三角”在物質(zhì)轉(zhuǎn)化推斷中的應(yīng)用4．(2018·沈陽模擬)如圖是物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時顏色的變化情況，下列選項中正確的是()選項MNPQANH3·H2OBa(OH)2銅石蕊溶液BNaBaCl2FeOKSCN溶液CNaOHBa(NO3)2鋅粉KSCN溶液DNaHCO3MgCl2Fe石蕊溶液答案：C5．(2018·煙臺一中月考)A、B、C三種物質(zhì)中均含有同一種元素M，它們之間有如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系。A為一種金屬單質(zhì)，其產(chǎn)量直接關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)命脈。反應(yīng)①②③均為化合反應(yīng)，反應(yīng)④為置換反應(yīng)。下列有關(guān)說法不正確的是()A．①中所加試劑可能是氯氣B．③中需要加具有氧化性的試劑C．A與稀硝酸反應(yīng)一定能實現(xiàn)元素M在①中發(fā)生的價態(tài)變化D．元素M在②中發(fā)生的價態(tài)變化也能通過加碘化鉀溶液實現(xiàn)答案：C角度三“鐵三角”在實驗中的應(yīng)用6．(2018·成都模擬)鐵觸媒(鐵的氧化物)是硫酸工業(yè)的催化劑。某同學(xué)設(shè)計了以下兩種方案研究鐵觸媒的組成。方案一：用下列流程測定鐵觸媒的含鐵量，確定其組成。(1)步驟④中用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、膠頭滴管和________。(2)若通入Cl2不足量，溶液B中還含有________，會影響測定結(jié)果。(3)若通入Cl2過量且加熱煮沸不充分，溶液B中可能含有Cl2。請設(shè)計實驗方案檢驗Cl2，完成下列實驗報告。限選試劑：0.1mol/L酸性KMnO4溶液、紫色石蕊試液、品紅溶液、淀粉－KI溶液、0.1mol/LKSCN溶液。實驗操作預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論方案二：用下列裝置測定鐵觸媒的含鐵量，確定其組成。(4)干燥管C的作用是_________________________________________________。(5)稱取15.2g鐵觸媒進(jìn)行上述實驗。充分反應(yīng)后，測得干燥管B增重11.0g，則該鐵觸媒的化學(xué)式可表示為________。解析：(1)步驟④為溶液的稀釋，需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、250mL容量瓶、膠頭滴管。(2)由于鐵觸媒的主要成分是鐵的氧化物，鐵的氧化物可溶于足量稀硫酸，則溶液A的主要成分是硫酸鐵、硫酸亞鐵和硫酸。氯氣具有強氧化性，F(xiàn)e2＋具有還原性，則通入氯氣的目的是將Fe2＋氧化為Fe3＋。若氯氣不足，則溶液B中除含硫酸鐵外還有硫酸亞鐵或氯化亞鐵，F(xiàn)e2＋的存在會影響滴定時消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，影響測定結(jié)果。(3)若通入氯氣過量，則溶液中只含有Fe3＋，不含F(xiàn)e2＋，F(xiàn)e3＋對檢驗溶液中可能含有的氯氣有干擾，因為它們都具有氧化性，都能使淀粉－KI溶液變藍(lán)，因此不能選擇淀粉－KI溶液檢驗氯氣的存在，也不能選擇酸性高錳酸鉀溶液或KSCN溶液，因為它們與氯氣相遇時無明顯變化，只能根據(jù)氯氣與水反應(yīng)生成的鹽酸的酸性和次氯酸的強氧化性設(shè)計實驗方案。(4)干燥管B中堿石灰的作用是吸收CO與鐵觸媒反應(yīng)生成的CO2，干燥管C中堿石灰的作用是防止空氣中的CO2和水蒸氣進(jìn)入干燥管B中，干擾鐵觸媒組成的測定結(jié)果。(5)由于堿石灰與過量的CO不反應(yīng)，只能吸收CO2，則干燥管B增加的質(zhì)量就是A中反應(yīng)生成的CO2的質(zhì)量，則n(CO2)＝eq\f(11.0g,44g·mol－1)＝0.25mol；根據(jù)碳元素守恒可得關(guān)系式：CO～CO2，則參加反應(yīng)的n(CO)＝n(CO2)＝0.25mol，根據(jù)氧元素質(zhì)量守恒可得，鐵觸媒中氧元素的質(zhì)量為0.25mol×16g/mol＝4.0g；由于鐵觸媒的質(zhì)量為15.2g，則其中鐵元素的質(zhì)量為15.2g－4.0g＝11.2g；則n(Fe)＝eq\f(11.2g,56g·mol－1)＝0.20mol，則鐵觸媒中鐵、氧原子的物質(zhì)的量之比為0.20∶0.25＝4∶5，則鐵觸媒的化學(xué)式為Fe4O5或2FeO·Fe2O3。答案：(1)250mL容量瓶(2)Fe2＋(3)實驗操作預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論取適量溶液B于試管中，滴加2～3滴紫色石蕊試液，振蕩，觀察現(xiàn)象，放置一段時間后，再觀察現(xiàn)象若溶液顯紅色后，紅色又褪去，則溶液B中含Cl2；若溶液不褪色，則溶液B中不含Cl2(4)防止空氣中的CO2和水蒸氣進(jìn)入干燥管B中(5)Fe4O5(或2FeO·Fe2O3)(對應(yīng)學(xué)生用書P60)1．正誤判斷，正確的劃“√”，錯誤的劃“×”(1)(2017·天津卷，1B)用可溶性的鋁鹽和鐵鹽處理水中的懸浮物(√)(2)(2017·全國卷Ⅱ，13A)向2mL0.1mol·L－1的FeCl3溶液中加入足量鐵粉，振蕩，加入1滴KSCN溶液，若黃色逐漸消失，加KSCN溶液顏色不變，則還原性Fe＞Fe2＋(√)(3)(2017·江蘇卷，7A)Feeq\o(→,\s\up7(Cl2),\s\do5(點燃))FeCl2eq\o(→,\s\up7(NaOHaq))Fe(OH)2(×)(4)(2016·全國卷Ⅱ，13A)將NaOH濃溶液滴加到飽和的FeCl3溶液中，制備Fe(OH)3膠體。(×)(5)(2016·全國卷Ⅲ，7B)FeCl3腐蝕Cu刻制印刷電路板，說明鐵比銅金屬性強(×)(6)(2016·全國卷Ⅰ，10C)配制氯化鐵溶液時，將氯化鐵溶解在較濃的鹽酸中再加水稀釋(√)(7)(2016·上海卷，21C)Fe與Cl2反應(yīng)生成FeCl3，推測Fe與I2反應(yīng)生成FeI3(×)(8)(2015·全國卷Ⅰ，10A)將稀硝酸加入過量鐵粉中，充分反應(yīng)后滴加KSCN溶液，有氣體生成，溶液呈紅色，稀硝酸將Fe氧化為Fe3＋(×)(9)(2015·天津卷Ⅱ，2A)在溶液中加KSCN，溶液顯紅色，證明原溶液中有Fe3＋(√)(10)(2015·廣東卷，22D)向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液，再滴加H2O2溶液，加入H2O2后溶液變成紅色，F(xiàn)e2＋既有氧化性又有還原性(×)(11)(2015·江蘇卷，8C)Fe2O3eq\o(→,\s\up7(鹽酸))FeCl3(aq)eq\o(→,\s\up7(蒸發(fā)))無水FeCl3(×)2．(2016·上海卷)下列各組混合物，使用氫氧化鈉溶液和鹽酸兩種試劑不能分離的是()A．氧化鎂中混有氧化鋁B．氯化鋁溶液中混有氯化鐵C．氧化鐵中混有二氧化硅D．氯化亞鐵溶液中混有氯化銅答案：D3．(2015·浙江卷，13)某同學(xué)采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質(zhì))制備七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)，設(shè)計了如下流程：下列說法不正確的是()A．溶解燒渣選用足量硫酸，試劑X選用鐵粉B．固體1中一定有SiO2，控制pH是為了使Al3＋轉(zhuǎn)化為Al(OH)3進(jìn)入固體2C．從溶液2得到FeSO4·7H2O產(chǎn)品的過程中，須控制條件防止其氧化和分解D．若改變方案，在溶液1中直接加NaOH至過量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液經(jīng)結(jié)晶分離也可得到FeSO4·7H2O解析：選D根據(jù)題意，分析得出以下流程：A項，溶解燒渣選用足量硫酸，試劑X選用鐵粉，正確；B項，由于SiO2不溶于硫酸，則固體1中一定含有SiO2，為了使溶液中的Al3＋轉(zhuǎn)化成Al(OH)3沉淀，故用NaOH溶液控制pH，得固體2為Al(OH)3，正確；C項，由于Fe2＋易被氧化、FeSO4·7H2O易分解，故在從FeSO4溶液中得到FeSO4·7H2O產(chǎn)品過程中，須控制條件防止其氧化和分解，正確；D項，若在溶液1[Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3溶液]中直接加NaOH至過量，得到的為Fe(OH)3，用硫酸溶解得到Fe2(SO4)3溶液，故經(jīng)結(jié)晶不能得到FeSO4·7H2O錯誤。4．(2017·全國卷Ⅱ，26)綠礬是含有一定量結(jié)晶水的硫酸亞鐵，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的用途。某化學(xué)興趣小組對綠礬的一些性質(zhì)進(jìn)行探究?；卮鹣铝袉栴}：(1)在試管中加入少量綠礬樣品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液顏色無明顯變化。再向試管中通入空氣，溶液逐漸變紅。由此可知：____________、______________。(2)為測定綠礬中結(jié)晶水含量，將石英玻璃管(帶兩端開關(guān)K1和K2)(設(shè)為裝置A)稱重，記為m1g。將樣品裝入石英玻璃管中，再次將裝置A稱重，記為m2①儀器B的名稱是________。②將下列實驗操作步驟正確排序________(填標(biāo)號)；重復(fù)上述操作步驟，直到A恒重，記為m3ga．點燃酒精燈，加熱b．熄滅酒精燈c．關(guān)閉K1和K2d．打開K1和K