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    新高考化学一轮复习讲义课件第3章 第13讲 铁及其重要化合物(含解析)

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    这是一份新高考化学一轮复习讲义课件第3章 第13讲 铁及其重要化合物(含解析),共60页。PPT课件主要包含了复习目标,氧化物,铁的氧化物的比较,提供水蒸气,3Fe2+,FeO,Fe5O7,铁的氢氧化物,红褐色,而被氧化等内容,欢迎下载使用。

    1.掌握铁及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解铁及其重要化合物的制备方法。
    1.铁(1)位置与物理性质
    (2)化学性质:比较活泼,常表现变价,重要化学反应为
    Fe+2H+===Fe2++H2↑
    Fe+Cu2+===Fe2++Cu2Fe3++Fe===3Fe2+
    FeO+2H+===Fe2++H2O
    Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
    1.铁的化学性质比较活泼,所以铁在自然界中全部以化合态形式存在(  )2.Fe分别与Cl2和盐酸反应所得氯化物相同(  )3.常温下可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸(  )4.铁是较活泼的金属,它与卤素单质(X2)反应生成物为FeX2(  )5.铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4(  )
    一、铁与酸、水蒸气的反应
    1.请列举铁与硝酸反应的各种情况,写出相关的离子方程式。
    提示 (1)常温下,铁在冷的浓硝酸中钝化。(2)加热时,铁可溶于浓硝酸中:
    (3)铁与稀硝酸反应:
    2.铁与水蒸气反应,通常有以下两种装置,请回答下列问题:
    (1)装置二中湿棉花的作用为____________。(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: _______________________________________________________(用离子方程式表示)。
    Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O、2Fe3++Fe
    3.准确称取某种铁的氧化物2.88 g,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4.00 g,计算该氧化物的化学式:_____。
    二、铁的氧化物组成的确定(守恒法应用)
    4.(2022·丽江质检)有一块铁的“氧化物”样品,用140 mL 5.0 ml·L-1盐酸恰好将之完全溶解,所得溶液还能吸收0.025 ml Cl2,恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+,则该样品的化学式可能为_______。
    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,
    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组成的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1,Fe3O4物质的量为任意值)。
    氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较
    Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
    Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
    Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O
    Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
    絮状沉淀迅速变成灰绿色
    4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
    1.在空气中,白色的Fe(OH)2迅速转变成灰绿色,最终变成红褐色(  )2.FeCl3溶液滴入热的浓NaOH溶液中可得到Fe(OH)3胶体(  )3.Fe(OH)2与HNO3发生反应的离子方程式为Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O(  )4.Fe(OH)3与氢碘酸反应生成FeI3(  )
    氢氧化亚铁制备实验探究
    1.用FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2。(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_______________________________________。
    避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
    2.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)。
    3.用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。
    实验步骤如下:Ⅰ.检查装置气密性后,关闭K2、K5,打开K1、K3、K4,使装置A中产生的气体进入装置B中,排尽B中空气。Ⅱ.待B中空气排尽后,关闭K3,打开K2,将A中溶液压入B中并观察现象。Ⅲ.关闭K1、K2,打开K5,使C中气体通入B中并观察现象。
    回答下列问题:(1)仪器a的名称是____________,B中长玻璃管的作用是_____________________________________。(2)装置A中金属离子的检验方法是__________________________________________________________________________________________________________________。(3)步骤Ⅲ装置B中的现象是_________________________________________,其发生反应的化学方程式为_______________________________。
    取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中,滴加几滴KSCN溶液,无红色出现,再滴加H2O2,溶液变为红色,则证明存在Fe2+
    白色沉淀逐渐变为灰绿色,最后变为红褐色
    4.利用电解实验可以制得纯净的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______(填字母)。A.纯水 B.NaCl溶液C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液(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?________________________。
    Fe-2e-===Fe2+
    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)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__________________________________________。
    白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变成红
    (1)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。(2)几种典型的制备方法
    Fe2+和Fe3+的性质及检验
    2Fe2++H2O2+2H+===
    ===3Fe3++NO↑+2H2O
    ===Cu2++2Fe2+
    2.Fe2+、Fe3+的检验方法(1)用KSCN溶液和氯水
    白色沉淀→灰绿色→红褐色→Fe2+
    (3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe2+、Fe3+的检验
    溶液变红色,说明含有Fe3+。
    KMnO4溶液紫红色褪去,说明含有Fe2+。
    (4)Fe2+的特征检验方法
    1.中性溶液中可能大量存在Fe3+、Cl-、K+、 (  )2.检验FeCl2溶液中的Fe2+,可将酸性KMnO4溶液滴加到该溶液中,若酸性KMnO4溶液褪色,证明含有Fe2+(  )3.FeCl2不能通过化合反应制备(  )4.硫酸亚铁片和维生素C同时服用能增强治疗缺铁性贫血的效果(  )5.“青矾(FeSO4)”宜密闭保存,防止氧化变质(  )
    一、Fe3+、Fe2+、Cu2+氧化性比较
    1.在FeCl3、CuCl2混合溶液中,加入铁粉与铜粉的混合物。(1)若金属无剩余,则溶液中一定存在的金属阳离子有______________,可能存在的有______。
    (2)若剩余固体中有铁和铜,则溶液中一定存在的金属阳离子有________,一定不存在____________。
    (3)若剩余固体中只有铜,则溶液中一定存在的金属阳离子有________,可能存在的有_______,一定不存在______。
    2.为探究某绿矾样品的变质情况,化学兴趣小组的同学设计了下列实验方案。可供选择的试剂:硫氰化钾溶液、酸性高锰酸钾溶液、氯水、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液,请参与完成方案设计。实验准备:取少量绿矾样品,用蒸馏水在烧杯中配成溶液。(1)如何证明绿矾已经被氧化?
    二、Fe2+、Fe3+的检验
    答案 取少量溶液,加入几滴硫氰化钾溶液,若溶液变红色,则证明绿矾样品已被氧化。
    (2)如何证明绿矾已经被完全氧化?
    答案 取少量溶液,加入几滴酸性高锰酸钾溶液,若溶液不褪色,则证明绿矾样品已被完全氧化。
    (3)在使用硫酸亚铁时,如何防止Fe3+的干扰?写出相关离子方程式。
    答案 加入适量铁粉,Fe+2Fe3+===3Fe2+。
    3.常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是A.透明的溶液中:Fe3+、Mg2+、SCN-、Cl-
    三、Fe3+、Fe2+性质综合应用
    4.将0.2 ml·L-1的KI溶液和0.05 ml·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合,充分反应后,取混合液分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I- 2Fe2++I2的是A.向混合液中滴入KSCN溶液,溶液变红色B.向混合液中滴入AgNO3溶液,有黄色沉淀生成C.向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成D.向混合液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色
    5.已知:沉淀的pH如下表:
    (1)除去Mg2+中混有的Fe3+的方法向混合溶液中加入______、________、__________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沉淀除去。(2)除去Mg2+中混有的Fe2+的方法先加入氧化剂(如______)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+。
    MgO  MgCO3  Mg(OH)2
    (3)请设计实验方案:除去CuCl2溶液中混有的少量FeCl2。
    答案 先通入适量Cl2(或加入H2O2),再向混合溶液中加入足量CuO[或CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3其中之一],充分反应后过滤。
    (1)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)。(2)检验Fe2+、Fe3+的其他方法检验Fe3+也可用苯酚(C6H5OH);检验Fe2+最好用K3[Fe(CN)6]溶液。
    检验Fe2+和Fe3+时的注意事项
    1.下列关于铁及其化合物的说法正确的是A.FeS2在沸腾炉中与O2反应主要生成SO3(2020·浙江7月选考,12C)B.Mg加入到过量FeCl3溶液中可得Fe(2020·浙江7月选考,12B)C.钢铁在潮湿空气中生锈主要是发生了电化学腐蚀(2020·浙江7月选考,8D)D.室温下,Fe与浓H2SO4反应生成FeSO4(2020·江苏,6D)
    2.下列关于铁及其化合物的说法错误的是A.将废铁屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2(2019·天津,3A)B.铁锈的主要成分可表示为Fe2O3·nH2O(2020·浙江1月选考,9B)C.FeCl3溶液腐蚀铜板的离子方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(2020·浙江1月选考,13B)D.将某固体试样完全溶于盐酸,再滴加KSCN溶液,没有出现红色,则该固体试样 中不存在Fe3+(2018·浙江11月选考,25B)
    3.下列观点的叙述正确的是A.Fe在稀硝酸中发生钝化(2019·江苏,6A)
    D.向2 mL 0.1 ml·L-1的FeCl3溶液中加足量铁粉,振荡,加1滴KSCN溶液,黄色逐 渐消失,加KSCN溶液颜色不变,说明还原性:Fe>Fe2+(2017·全国卷Ⅱ,13A)
    4.(2019·浙江4月选考,24)聚合硫酸铁[Fe(OH)SO4]n能用作净水剂(絮凝剂),可由绿矾(FeSO4·7H2O)和KClO3在水溶液中反应得到。下列说法不正确的是A.KClO3作氧化剂,每生成1 ml [Fe(OH)SO4]n消耗 ml KClO3B.生成聚合硫酸铁后,水溶液的pH增大C.聚合硫酸铁可在水中形成氢氧化铁胶体而净水D.在相同条件下,Fe3+比[Fe(OH)]2+的水解能力更强
    5.(2016·全国卷Ⅱ,28)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题:(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 ml·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是_________________。
    (2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为____________________________。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL 煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是_______________________________。
    2Fe2++Cl2===2Fe3+
    隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
    (4)丙组同学取10 mL 0.1 ml·L-1KI溶液,加入6 mL 0.1 ml·L-1 FeCl3溶液混合。分别取 2 mL 此溶液于3支试管中进行如下实验:①第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色;②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀;③第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。实验②检验的离子是________(填离子符号);实验①和③说明:在I-过量的情况下,溶液中仍含有________(填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为__________。
    (5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为____________________________________;一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是________________________,生成沉淀的原因是_______________________________________________(用平衡移动原理解释)。
    H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O
    Fe3+催化H2O2分解产生O2
    H2O2分解反应放热,促进Fe3+的水
    1.春秋初年,我国已掌握了冶铁技术。下列有关铁的化学反应的叙述正确的是A.铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3B.加热时,过量Fe与氯气反应生成FeCl2C.高温下,铁与水蒸气反应有Fe3O4生成D.高温下,铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝
    2.我国清代《本草纲目拾遗》中叙述了“铁线粉”:“粤中洋行有舶上铁丝,……日久起销,用刀刮其销,……,所刮下之销末,名铁线粉”。这里的“铁线粉”是指A.Fe D.Fe2O3
    3.《本草图经》描述:“绿矾形似朴消(Na2SO4·10H2O)而绿色,取此物置于铁板上,聚炭,封之囊袋,吹令火炽,其矾即沸,流出,色赤如融金汁者是真也。”下述说明正确的是①绿矾又称胆矾,化学式为CuSO4·5H2O②绿矾的分解过程中发生了氧化还原反应③“色赤”物质可能是铜单质④流出的液体中可能含有硫酸A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
    4.下列铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是A.Fe粉具有还原性,可用作抗氧化剂B.Fe2O3粉末呈红棕色,可用于制取铁盐C.Fe2(SO4)3易溶于水,可用作净水剂D.FeCl3溶液呈酸性,用于蚀刻铜电路板
    5.下列关于氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁三种氧化物的说法不正确的是A.铁元素化合价不完全相同B.氧元素的化合价完全相同C.氧化亚铁俗称铁红,为红棕色固体D.铁在氧气中燃烧的产物为黑色固体
    6.铁的常见化合价有+2价和+3价。据研究,铁在浓HNO3中发生钝化时,可生成一种化学式为Fe8O11的化合物,它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为A.FeO·3Fe2O3 B.2FeO·3Fe2O3C.FeO·2Fe2O3 D.2FeO·Fe2O3
    7.将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应,下列对反应情况设想的评价正确的是
    8.某化学实验小组探究Fe2+和Fe3+性质时发现:往FeCl2和KSCN的混合溶液中滴加氯水,溶液变成红色,但当氯水过量时,红色却会褪去。为此,他们设计如图装置进一步探究。已知:①X为NaClO溶液,Y为FeCl3和KSCN的混合溶液。②持续缓慢滴入NaClO溶液至过量的过程中,圆底烧瓶中红色变浅,有大量气泡产生;Ca(OH)2溶液变浑浊。
    A.烧瓶中还可能产生红褐色沉淀B.烧瓶中产生的气体中一定含有SO2C.多孔陶瓷的作用是增大气体与溶液的接触面积D.KSCN中硫元素、氮元素被氧化
    根据实验现象推测,下列说法不正确的是
    9.某学校化学社团为探究SO2与Fe3+是否发生氧化还原反应,按如图所示装置进行实验(夹持、加热装置均省略),已知浓硫酸的沸点为338 °C。下列说法错误的是
    A.甲中生成SO2的同时还会有硫酸酸雾产生B.试剂a为饱和NaHSO3溶液C.丙中溶液pH降低,证明Fe3+氧化了SO2D.若Fe3+氧化了SO2,则在丙中的溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,会出现蓝色沉淀
    10.铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示:
    下列说法错误的是A.将湿棉花改为浸水的尿不湿,酒精灯由单头改为双头,可提供足量的水蒸气B.用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出,避免冷凝水与灼热铁粉接触C.肥皂水改为吹泡泡水,收集H2效果更好,点燃效果更明显D.悬挂的磁铁仅能吸引反应铁粉,不能吸引反应产物
    11.已知:普通铁+水蒸气 铁的氧化物+氢气,铁的氧化物+氢气 “引火铁”+水蒸气,“引火铁”为颗粒很细、反应活性很高的铁粉。某实验小组使用普通铁粉、20%的盐酸及其他试剂制备“引火铁”,装置图(铁架台、铁夹、铁网、石棉网、加热仪器等略去)如下。
    关于题述装置和实验,下列分析错误的是A.I中加入普通铁粉,G中可加入碱石灰B.A中生成磁性氧化铁,E中生成“引火铁”C.需要加热的仪器只有A、ED.D用于收集氢气,F处的尾气需处理
    12.已知铁粉与水蒸气在不同温度下反应,所得黑色固体产物的成分不同,某化学小组的同学为测定该固体产物的组成,称取168 mg纯铁粉,按下列步骤进行实验:①如图所示连接好装置,检查气密性,装入药品;②打开K,加热某装置,一段时间后,再加热另一装置;③反应完成后,关闭K,停止加热,冷却后读取收集到的气体的体积。
    回答下列问题:(1)实验中先点燃____(填字母)处的酒精灯,该操作在将D中的导管伸入量筒中准备收集气体之____(填“前”或“后”)。
    (2)下列实验操作的目的是:①将铁粉和石棉绒混合均匀:__________________________________________;②关闭K:_______________________________________________________________。
    增大铁粉与水蒸气的接触面积,以便充分反应
    防止冷却时,装置内的压强下降过快将空气吸入装置,影响H2体积的测定
    (3)判断铁粉与水蒸气反应已经完成的现象是________________________。
    量筒内液面不再发生变化
    (4)有同学认为用D装置测量气体的体积时,伸入量筒中的导管应适当加长,该同学的理由是________________________________________________________________________________________________________。
    若导管太短,冷却时,气体不能回流,导致气体体积偏大;若导管太长,导管不易插入量筒中,也不易从量筒中取出
    (5)用改进后的正确装置进行实验,收集到气体的体积为67.2 mL(已换算成标准状况),则固体产物的组成为________。
    13.Fe2O3具有广泛的用途。甲同学阅读有关资料得知在高温下煅烧FeCO3可以得到Fe2O3。为了进一步验证此结论,他做了如下实验:
    (1)写出实验步骤Ⅲ中发生反应的离子方程式:_____________________________。(2)乙同学提出了不同的看法:煅烧产物可能是Fe3O4,因为Fe3O4也可以溶于硫酸,且所得溶液中也含有Fe3+。于是乙同学对甲同学的实验步骤Ⅲ进行了补充改进:检验实验步骤Ⅱ所得溶液中是否含有Fe2+。他需要选择的试剂是______(填字母)。a.NaOH溶液b.新制氯水和KSCN溶液c.K3[Fe(CN)6]溶液
    (3)丙同学认为即使得到了乙同学预期的实验现象,也不能确定煅烧产物的成分,你认为丙同学持此看法的理由是________________________________________________________________________________。(4)丙同学进一步查阅资料得知煅烧FeCO3的产物中的确含有+2价铁元素。于是他设计了另一种由FeCO3制取Fe2O3的方法:先向FeCO3中依次加入试剂稀硫酸、_____________________(填试剂名称)和氨水;再________(填操作名称)、洗涤、灼烧,即可得到Fe2O3。
    产物也可以是FeO和Fe2O3的混合物(或Fe3O4和FeO;Fe3O4和Fe2O3;FeO、Fe3O4和Fe2O3)
    过氧化氢溶液(或氯水)
    14.为探究Fe2+与SCN-能否形成配位化合物,某研究性学习小组进行如图实验:探究Ⅰ
    (1)配制FeSO4溶液应使用__________的蒸馏水。
    (2)已知溶液颜色越深,色度越大。测得实验i、ii、iii色度数据如表:
    实验i的作用是_________,甲同学推测实验iii色度比实验ii小的原因可能有:①Mg2+和Fe2+对配合物解离影响不同;②___________________________。
    Fe2+与SCN-反应形成配合物
    (3)X为_______________________,实验iv的红色比实验v深的原因为___________________________________________________。
    3 mL 4 ml·L-1的KCl溶液
    形成配合物有利于FeCO3向溶解方向移动
    (4)在探究Ⅰ的基础上进行探究Ⅱ的目的为___________________________________。
    可以避免不同离子对配合物解离的影响
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