高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第3节铁及其化合物学案

铁及其化合物明考纲析考情考点 用物质分类思想认识铁及其重要化合物一、铁的单质1．铁的位置、结构、化合价(1)周期表中的位置：第四周期第Ⅷ族；原子结构示意图：。

(2)在参加化学反应时，铁易失去最外层上的2个电子，有时它还失去次外层上的一个电子，所以铁有＋2、＋3两种价态，且＋3价稳定。

2．铁的物理性质和存在纯净的铁是银白色的金属，铁的熔点较高。

当含有碳和其它元素时，熔点将降低，导电性比铜、铝差。

铁能被磁铁吸引，在磁场作用下，铁自身也能产生磁性。

铁在地壳中的含量占第4位。

自然界中铁元素主要以化合态形式存在。

重要的铁矿石有(填化学式)：赤铁矿Fe 2O 3，磁铁矿Fe 3O 4，褐铁矿2Fe 2O 3·3H 2O ，菱铁矿FeCO 3。

3．铁的化学性质铁单质性质活泼，有较强的还原性，铁元素主要化合价为＋2价和＋3价。

(1)与非金属单质的反应 ①与O 2的反应常温：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe 2O 3。

点燃：3Fe ＋2O 2=====点燃Fe 3O 4，现象：剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体。

②与Cl 2的反应：2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3，现象：生成棕黄色的烟。

③与S 的反应：Fe ＋S=====△FeS ，现象：生成黑色固体。

(2)与水的反应常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe ＋2H 2O(g)=====高温Fe 3O 4＋4H 2。

(3)与酸的反应①与CuSO 4溶液反应的离子方程式： Fe ＋Cu 2＋===Fe 2＋＋Cu 。

②与FeCl 3溶液反应的离子方程式： Fe ＋2Fe 3＋===3Fe 2＋。

二、铁的氧化物和氢氧化物 1．铁的氧化物1．铁盐(1)Fe3＋主要表现氧化性，其溶液是棕黄色。

(2)Fe3＋水解使溶液显酸性，离子方程式为Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋。

(3)铁盐的化学反应①与单质铜、铁反应离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。

②与KI溶液反应离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。

③与氨水反应离子方程式为Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH＋4。

④与KSCN溶液反应离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。

2．亚铁盐(1)Fe2＋既有氧化性，又有还原性，但主要表现还原性，其溶液通常显浅绿色。

(2)亚铁盐溶液在空气中易被O2氧化而变质，故保存时要加入少量的铁粉，防止其被氧化。

(3)亚铁盐的化学反应①与Cl2反应离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

②与稀HNO3反应离子方程式为3Fe2＋＋4H＋＋NO－3===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。

(1)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓H2SO4。

( )(2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4，Fe 在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3。

( )(3)铁与硫蒸气反应生成的是Fe2S3，铁与碘蒸气反应生成FeI3。

( )(4)配制FeSO4溶液时，加入稀硫酸防止Fe2＋水解，加入铁粉防止Fe2＋被氧化。

( )(5)氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应。

( )(6)FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通过化合反应制取。

( )(7)Fe3O4是混合物。

( )提示(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√(7)×题组一 铁及其化合物的性质 1.下列关于铁的叙述正确的是( )①铁属于黑色金属，能被磁铁吸引，但纯铁易被腐蚀 ②铁位于第四周期ⅧB 族，在人体内的血红蛋白中含有铁元素 ③过量的铁分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同 ④分别加入浓硝酸来比较铁和铜的金属活动性 ⑤Fe 与稀HNO 3、稀H 2SO 4反应均有气泡产生，说明Fe 与两种酸均发生置换反应 ⑥Fe 和Fe 2O 3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出 ⑦铁能在氧气中剧烈燃烧，也能与水蒸气反应生成Fe 3O 4 ⑧不能通过化合反应制得FeCl 2和Fe(OH)3 ⑨向FeCl 3溶液中加入还原铁粉，铁粉溶解，溶液由黄色变为浅绿色A ．②⑥⑦B ．②④⑨C ．④⑥⑨D ．⑥⑦⑨答案 D解析 ①纯铁不易被腐蚀，错误；②铁位于Ⅷ族，错误；③铁与Cl 2反应生成FeCl 3，与HCl 反应生成FeCl 2，错误；④铁遇浓HNO 3钝化，错误；⑤Fe 与稀HNO 3反应生成NO 气体，不是置换反应；⑥Fe 2O 3溶解产生的Fe 3＋恰好将Fe 氧化，因而不能置换出H 2，正确；⑧2FeCl 3＋Fe===3FeCl 2,4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3，错误；⑨2FeCl 3＋Fe===3FeCl 2，溶液由棕黄色变为浅绿色，正确。

2．[2015·金版原创]绿矾(FeSO 4·7H 2O)的相关性质如下图所示，反应①～⑥均在隔绝空气条件下进行，气体1、2、3均为氧化物，且它们的摩尔质量依次增大。

下列推断合理的是( )A ．属于氧化还原反应的只有①、②、④、⑥B ．将反应①和反应③产生的气体混合，气体颜色发生变化C ．反应⑤生成的固体在空气中高温灼烧只发生分解反应D ．将气体1和气体3冷凝再混合，能计算出所得溶液的物质的量浓度 答案 B解析 FeSO 4具有还原性，能被过氧化钠、硝酸钾(酸性条件下)、氯水氧化，绿矾在隔绝空气时煅烧生成氧化铁、二氧化硫、三氧化硫和水蒸气，该反应也属于氧化还原反应，故属于氧化还原反应的有①、③、④、⑥，A 错误；反应①生成的气体为O 2，反应③生成的气体为NO ，NO 与O 2混合生成红棕色的NO 2，B 正确；反应⑤生成的FeCO 3有还原性，能被空气中的氧气氧化，故C 错误；反应⑥的化学方程式为2(FeSO 4·7H 2O)=====高温Fe 2O 3＋SO 3↑＋SO 2↑＋14H 2O↑，气体1、2、3依次是H 2O 、SO 2、SO 3。

气体1和气体3冷却至室温所得溶液是硫酸溶液，其组成为n (H 2O)∶n (H 2SO 4)＝13∶1，能计算溶液中溶质的质量分数，但由于缺少溶液的密度，无法计算硫酸的物质的量浓度，D 错误。

题组二铁及其化合物的定量计算3.[2015·哈尔滨六中月考]在由Fe、FeO和Fe2O3组成的混合物中加入100 mL 2 mol·L －1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，并放出448 mL气体(标准状况)，此时溶液中无Fe3＋，则下列判断正确的是( )A．混合物里3种物质反应时消耗盐酸的物质的量之比为1∶1∶3B．反应后所得溶液中的Fe2＋与Cl－的物质的量浓度之比为1∶3(不考虑Fe2＋水解) C．混合物里，FeO的物质的量无法确定，但Fe比Fe2O3的物质的量多D．混合物里，Fe2O3的物质的量无法确定，但Fe比FeO的物质的量多答案 C解析本题考查Fe及其化合物的性质、混合物组成的判断、简单的化学计算。

混合物恰好完全溶解，且无Fe3＋，故溶液中溶质为FeCl2，c(Fe2＋)∶c(Cl－)＝1∶2，B错误；由反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可知，还原Fe3＋的Fe的物质的量与Fe2O3的物质的量相等，但还有一部分Fe与盐酸反应生成H2，可知Fe比Fe2O3的物质的量多，C正确；FeO的物质的量无法确定，A、D错误。

4．[2016·河南八市联考]含有4.0 mol HNO3的稀硝酸分别与不同质量的铁粉反应，所得氧化产物a、b与铁粉物质的量关系如图所示(还原产物只有NO)。

下列有关判断正确的是( )A．a是Fe(NO3)2B．n1＝0.80C．p＝0.60 D．n3＝1.20答案 C解析题图曲线相当于向含有 4.0 mol HNO3的稀硝酸中逐渐加入铁粉，依次发生反应①Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O、②2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2，故a是Fe(NO3)3，b是Fe(NO3)2。

当只发生反应①时，4 mol HNO3完全反应生成1 mol Fe(NO3)3，消耗1 mol Fe，即q＝1，n1＝1。

当反应后溶质恰好为Fe(NO3)2时，共消耗1.5 mol Fe，Fe(NO3)2为1.5 mol，即r＝1.5，n3＝1.5。

当反应后溶质为等物质的量的Fe(NO3)3和Fe(NO3)2时，反应②消耗0.2 mol Fe，生成0.6 mol Fe(NO3)2，剩余0.6 mol Fe(NO3)3，故p＝0.6，n2＝1.2。

本题选C。

★总结提升数轴法分析铁与稀HNO3反应的产物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：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：解题时需注意量的范围，即：①n Fe n HNO 3 ≤14，产物仅有Fe(NO 3)3，HNO 3可能有剩余；②n Fe n HNO 3 ≥38，产物仅有Fe(NO 3)2，Fe 可能有剩余；③14<n Fe n HNO 3 <38，产物为Fe(NO 3)3和Fe(NO 3)2，Fe 和HNO 3都反应完全。

题组三 有关铁及其化合物的实验探究5.某研究性学习小组请你参与“研究铁与水反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究，并共同回答下列问题：探究一 设计如图所示装置进行“铁与水反应”的实验(夹持仪器略)。

(1)硬质玻璃管B 中发生反应的化学方程式为_________________________________________________________。

(2)反应前A中投放碎瓷片的目的是__________________________________________________________。

(3)装置E 中的现象是____________________________________。

探究二 设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管B 中黑色固体的成分。

(4)待硬质玻璃管B 冷却后，取少许其中的固体物质溶于________后，将所得溶液分成两份。

(5)一份滴加几滴KSCN 溶液。

若溶液变血红色，推断硬质玻璃管B 中固体物质的成分为________(选填序号，下同)；若溶液未变血红色，推断硬质玻璃管B 中固体物质的成分为________。