高考化学专题：铁及其化合物

知识点一　铁的单质、氧化物和氢氧化物1．铁的存在 2．铁的性质(1)物理性质颜色状态导电、导热性、延展性特性地壳含量银白色固体良好被磁铁吸引占第位(2)化学性质(写出化学方程式或离子方程式)①与非金属反应与O2反应常温铁锈(成分为Fe2O3·xH2O)点燃3Fe＋2O2点燃 Fe3O4与Cl2反应点燃2Fe＋3Cl2点燃2FeCl3=====与S、I2反应Fe＋S△FeS、Fe＋I2=====△FeI2===== ②与H2O(g)反应3Fe＋4H2O(g) △Fe3O4＋4H2。=====③与酸反应与H＋反应Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑与稀HNO3反应过量Fe＋4H＋＋NO3===Fe3＋＋NO↑＋2H2O－少量3Fe＋8H＋＋2NO3===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O－与浓H2SO4、浓HNO3反应常温下钝化，加热分别生成SO2、NO2 ④与盐(Cu2＋、Fe3＋)反应Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋[注意]①铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3＋。②在电化学中单质铁发生电极反应时生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。3.生铁的冶炼(1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。(2)设备：高炉。(3)主要反应①还原剂的生成：C＋O2高温CO2，CO2＋C=====高温2CO；=====②铁的还原：Fe2O3＋3CO高温2Fe＋3CO2；=====③造渣反应：CaCO3高温CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2=====高温CaSiO3。=====4．铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称 铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的价态＋2价＋3价＋2价，＋3价与H＋反应的离子方程式FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O共性高温时，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，生成单质铁 5．铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体溶解性难溶于水难溶于水与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=== Fe3＋＋3H2O受热分解 2Fe(OH)3△ Fe2O3＋3H2O=====制法可溶性亚铁盐与碱反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓二者的关系空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 铁的氧化物组成的判断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)＝56∶m16＝a∶b，n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按物质的量比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)。
 6．Fe(OH)2的制备方法一：有机覆盖层法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。方法二：还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。方法三：电解法用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图3所示。
 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试管的亚铁盐溶液底部，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。
 
 知识点二　“铁三角”及Fe2＋、Fe3＋的检验 1．“铁三角”的转化关系 (1)完成下列变化的离子方程式，体会Fe2＋与Fe3＋转化条件①将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。②将FeCl3溶液滴入KI­淀粉溶液，溶液变蓝：2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋。③向FeCl2溶液中滴入H2O2：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。④FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色：5Fe2＋＋MnO4＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。－⑤将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：3Fe2＋＋4H＋＋NO3===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。－(2)“铁三角”转化关系的应用①判断离子能否共存Fe2＋　NO不共存3(H＋－4(H＋－Fe3＋　S2－、I－、SO不共存3。2－Fe3＋　HCO不共存3、CO－3等水解相互促进的离子。2－②盐溶液的配制与保存 (3)物质的制备 2．Fe2＋、Fe3＋的检验(1)Fe2＋的检验①滴加KSCN溶液无现象滴加氯水溶液变红色，证明含有Fe2＋――――――――→②加入氢氧化钠溶液产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红―――――――→③加入K3[Fe(CN―――――――――→(2)Fe3＋的检验①滴加KSCN溶液溶液变红色，证明含有Fe3＋――――――――→②加入氢氧化钠溶液产生红褐色沉淀，证明有Fe3＋存在―――――――→(3)混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验①Fe3＋的检验a.滴加KSCN溶液溶液变红色，说明含有Fe3＋――――――→b.淀粉/KI试纸试纸变蓝色，说明含有Fe3＋――――――→②Fe2＋的检验a.滴加酸性酸性KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋b.滴加溴水溴水褪色，说明含有Fe2＋――――→c.滴加K3[Fe(CN―――――――――→[注意]　在水溶液中Fe2＋——浅绿色、Fe3＋——棕黄色。
  混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去方法
 (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其中之一，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。(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其中之一，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。(3)除去Mg2＋中混有的Fe2＋的方法先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的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＋的方法先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(2)的方法除去溶液中的Fe3＋。  检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项（1）检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN－)。（2）Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。