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高三化学——金属元素及其化合物第三讲铁铜及其化合物考点一、铁铜的性质1．铁元素位于元素周期表中第_____周期第_______族，其价电子排布式______ ，铜元素位于元素周期表中第_____周期第_______族，其价电子排布式______ . 2．铁与弱氧化性物质反应(如：____________)失去________个电子显 +2价，与强氧化性物质(如：____________)失去________个电子显 +3价。
注意：(1)铁元素在高铁酸盐如K2FeO4中呈__________价。
(2) 铁与氧气、水反应的产物为________ __。
(3) 铁的吸氢腐蚀和吸氧腐蚀的正极反应为________________，______________。
(4) 铁与足量的稀硝酸溶液反应的离子方程式铁与少量的稀硝酸溶液反应的离子方程式【例题】下列物质反应后一定有+3价铁生成的是①过量的Fe与Cl2加热时发生反应②Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加KNO3③Fe与过量的S加热时发生反应④Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸⑤Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中A．只有①②⑤B．只有②④ C．只有①②④D．只有②③④【针对训练】1．出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。
下列说法正确的是A. 锡青铜的熔点比纯铜高B．在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快D．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程2．在铁与铜的混合物中，加入一定量的稀硝酸，充分反应后剩余金属m1g，再向其中加入一定量的稀硫酸，充分振荡后，剩余金属m2g，则m1与m2之间的关系是：A．m1一定大于m2B．m1可能等于m2C．m1一定等于m2D．m1可能大于m23. 向含有0.8 mol的稀硝酸溶液中慢慢加入22.4 g的铁粉。
假设反应分为两个阶段。
第三节 铁和铁的化合物基 础 认 知铁和铁的化合物的相互转化关系①③⑥Fe 3O 4 Fe FeCl 2 Fe(OH)3⑩一、单质铁1.物理性质：色_____、态_____、硬度_____、导电导热性________。
在地壳中铁的含量仅次于______。
2.化学性质：(1)铁和非金属反应。
写出下列化学反应方程式：①在纯净的氧气中燃烧______________________________________________________；②在氯气中燃烧____________________________________________________________；③铁粉和硫粉混合加热______________________________________________________。
(2)铁和酸反应。
写出下列化学反应方程式和对应的离子方程式①铁和HCl ：化学反应方程式____________________，离子方程式__________________；②铁和H 2SO 4：化学反应方程式_________________，离子方程式__________________。
(3)铁和水反应：铁______和冷、热水反应，但在_______下能和水蒸气反应，下图是铁粉和水蒸气反应的装置图，试回答下列问题。
①试在装置的空白处填上对应的试剂或用品名称。
②写出此图中发生的两个反应的方程式：______________________________________________________；______________________________________________________。
③铁和水蒸气反应的产物是氢气和______________(写名称)，检验这种产物的简单方法是________________________________________________。
第3课时 必备知识——铁及其重要化合物知识清单[重要物质]①铁；②铁的氧化物(FeO 、Fe 2O 3和Fe 3O 4)；③铁的氢氧化物[Fe(OH)2和Fe(OH)3]；④铁盐和亚铁盐[基本规律]①“铁三角”之间的转化规律；②Fe 2＋和Fe 3＋的检验方法知识点1 铁的氧化物和氢氧化物1．铁的存在及性质 (1)铁的存在(2)铁的物理性质颜色状态 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4位(3)从原子结构角度认识铁的化学性质铁元素在元素周期表中处于第四周期第Ⅷ族，其原子结构示意图为，最外层有2个电子，在反应中易失去电子，故铁单质的化学性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。
①与非金属的反应与O 2反应常温铁锈(成分为Fe 2O 3·x H 2O) 点燃 3Fe ＋2O 2=====点燃Fe 3O 4 与Cl 2反应 点燃2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3 与S 、I 2反应Fe ＋S=====△FeS 、Fe ＋I 2=====△FeI 2②与H 2O(g)反应：3Fe ＋4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4＋4H 2。
③与酸的反应 与H ＋反应 Fe ＋2H ＋===Fe 2＋＋H 2↑与稀 HNO 3 反应 过量 Fe ＋4H ＋＋NO －3 ===Fe 3＋＋NO ↑＋2H 2O 少量3Fe ＋8H ＋＋2NO －3 ===3Fe 2＋＋2NO ↑＋4H 2O 与浓H 2SO 4、 浓HNO 3反应常温下钝化，加热分别生成SO 2、NO 2④与盐(Cu 2＋、Fe 3＋)的反应：Fe ＋Cu 2＋===Fe 2＋＋Cu 、Fe ＋2Fe 3＋===3Fe 2＋。
铁是变价金属元素，与弱氧化剂(如S 、HCl 、FeCl 3、CuSO 4、I 2等)反应时被氧化为Fe 2＋，铁与强氧化剂(如Cl 2、Br 2、HNO 3、浓H 2SO 4等)反应时被氧化为Fe 3＋。
第三讲铁及其化合物的性质和应用一、知识梳理1、铁的性质（1）物理性质：铁是一种可以被磁铁吸引的银白色金属，纯铁的熔点较高（1535℃），防腐能力强。
密度为7.83g/cm3，是电和热的良导体。
但是通常炼制的铁中含有碳等杂质，使铁的熔点降低，防腐能力大大下降。
（2）化学性质：铁是活泼的金属，在自然界中只有化合态形式，如磁铁矿（Fe3O4），赤铁矿(Fe2O3)等。
①与非金属单质反应：3Fe + 2O2点燃Fe3O4(Fe2O3·FeO)；2Fe + 3Cl2点燃2FeCl3；2Fe + 3Br2△2FeBr3；Fe + I2△FeI2；Fe + S△FeS。
（注意铁的价态）②高温与水蒸气反应：3Fe + 4H2O(g) 高温Fe3O4 + 4H2↑。
③与酸反应：a.强氧化性酸：常温下浓硫酸和浓硝酸使铁钝化。
加热时，与强氧化性酸反应，但无氢气放出。
b.非强氧化性酸：铁与酸反应有氢气放出。
④与某些盐反应：如Fe + CuSO4Cu + FeSO4；Fe +2 FeCl33FeCl22、铁的氧化物3、铁的氢氧化物4Fe(OH)4、Fe2+、Fe3+的检验5、铁三角图中：①Fe—Fe2+：Fe与弱氧化剂反应，如H+、Cu2+、I2、S等；②Fe2+—Fe：用还原剂如H2、CO等还原FeO或用Mg、Zn、Al等还原Fe2+盐溶液。
③Fe—Fe3+：铁与强氧化剂反应如KMnO4 、Cl2、Br2、浓H2SO4浓HNO3等。
④Fe3+—Fe：用还原剂如H2、CO等还原Fe2O3或用足量Mg、Zn、Al等还原Fe3+的盐溶液。
⑤Fe2+—Fe3+：Fe2+遇强氧化剂的反应如KMnO4 、Cl2、Br2、O2、浓H2SO4、浓HNO3、H2O2、Na2O2、HClO等。
⑥Fe3+—Fe2+：Fe3+遇某些还原剂的反应如Fe、Cu、SO2、I-、H2S等以及少量的Zn、Mg、Al等。
6、铁的冶炼原料：铁矿石（提供铁元素）、焦炭（提供热量和还原剂）、空气（提供氧气）、石灰石（除去铁矿石中的二氧化硅杂质）。
3.1 铁及其化合物基础知识点练习知识点1 铁单质1.常温下，下列物质可以用铁制容器盛装的是( )A. 浓硫酸B. 浓盐酸C. 硫酸铜溶液D. 硝酸银溶液答案 A2.下列叙述正确的是( ) A.纯铁为灰黑色B.铁锈的主要成分是34Fe O ，不能保护内层金属C.铁在干燥的空气里不易被氧化D.在加热条件下铁与氯气反应生成2FeCl 和3FeCl答案 C3.下列关于铁与水反应的描述错误的是( ) A.铁与水蒸气反应的产物是黑色的23Fe OB.红热的铁能与水蒸气反应，产生的气体可在空气中燃烧C.铁与水蒸气的反应是氧化还原反应D.常温下，Fe 与2H O 不反应，但能与空气中的22O H O 、共同作用发生反应答案 A4.把铁片投入到下列溶液中，铁片质量减少，且没有气体产生，此溶液是( ) A.4FeSO 溶液 B.24H SO 溶液 C.()243Fe SO 溶液D.3AgNO 溶液答案C知识点2 铁的氧化物4.司南是中国古代劳动人民在长期的实践中对磁石磁性认识的发明，《论衡》中记载有“司南之杓，投之于地，其柢指南”。
下列说法正确的是( )A.“杓”的主要成分是四氧化三铁B.纯净的铁在常温下与水反应可得到磁性氧化铁C.磁性氧化铁为23Fe O 和FeO 的混合物 D .Fe 、23Fe O 、34Fe O 均具有磁性答案 A5.下列关于铁的氧化物说法不正确的是( ) A.铁的氧化物通常状况下都是有色固体B.四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在2+Fe 和3+FeC.氧化铁是铁镑的主要成分，因此氧化铁俗称为铁锈D.工业上常使用铁的氧化物作原料冶炼铁答案 C6.铁的常见化合价有＋2价和＋3价。
据研究，铁在浓HNO 3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe 8O 11的化合物，它可以看作由FeO 和Fe 2O 3组成的复杂氧化物。
该化合物可以表示为( )A ．FeO·3Fe 2O 3B ．FeO·2Fe 2O 3C ．2FeO·3Fe 2O 3D ．2FeO·Fe 2O 3答案 C知识点3 铁的氢氧化物7. 某同学欲利用下图装置制取能较长时间存在的Fe （OH ）2，其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。
专业文档 珍贵文档 铁及其重要化合物
(45分钟 100分) 一、选择题(本题包括9小题,每题6分,共54分) 1.《新修本草》是我国古代中药学著作之一,记载药物844种,其中有关于“青矾”的描述为“本来绿色,新出窟未见风者,正如琉璃…烧之赤色…”据此推测,“青矾”的主要成分为 ( ) A.CuSO4·5H2O B.FeSO4·7H2O C.KAl(SO4)2·12H2O D.Fe2(SO4)3·9H2O 【解析】选B。“青矾”的描述为“本来绿色,新出窟未见风者,正如琉璃…烧之赤色…”,青矾是绿色,经煅烧后,分解成粒度非常细而活性又很强的Fe2O3超细粉末为红色,A项CuSO4·5H2O,是蓝色晶体,B项FeSO4·7H2O,是绿色晶体,C项KAl(SO4)2·12H2O,是无色晶体,D项Fe2(SO4)3·9H2O,是黄色晶体,判断“青矾”的主要成分为FeSO4·7H2O,选B。 2.下列反应的离子方程式书写正确的是 ( ) A.将铜屑加入含Fe3+的溶液中:2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
B.在Fe(NO3)2溶液中滴加NaHSO4溶液: Fe2++N+4H+Fe3++NO↑+2H2O C.向硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液:Fe2++2H2O2+4H+Fe3++4H2O D.将铁粉加入稀硫酸中:2Fe+6H+2Fe3++3H2↑
【解析】选A。B项中的电荷不守恒,正确的离子方程式为3Fe2+ +N+4H+ 3Fe3++NO↑+2H2O;C项中电荷不守恒,错误;铁与稀硫酸反应生成二价亚铁离子,D错误。 专业文档 珍贵文档 【加固训练】
如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是 ( )
A.Fe+4H++NFe3++NO↑+2H2O B.Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O C.Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O
D.3Fe(OH)2+10H++N3Fe3++NO↑+8H2O 【解析】选B。Fe3O4与稀硝酸反应时,Fe2+会被氧化为Fe3+,正确的离子方程式为
3Fe3O4+28H++N9Fe3++NO↑+14H2O,B错误。 3.高铁酸钾(K2FeO4)是一种既能杀菌、消毒,又能絮凝净水的水处理剂。工业制备高
铁酸钾的离子方程式为Fe(OH)3+ClO-+OH-Fe+Cl-+H2O(未配平),下列有关说法不正确的是 ( )
A.由上述反应可知,Fe(OH)3的氧化性强于Fe B.高铁酸钾中铁显+6价 C.上述反应氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2 D.K2FeO4处理水时,不仅能消毒、杀菌,而且生成的Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮杂质 专业文档 珍贵文档 【解析】选A。Fe(OH)3作还原剂,Fe作氧化产物,Fe的氧化性大于氢氧化铁,A错误;高铁酸钾中铁显+6价,B正确;氧化剂是次氯酸根离子,还原剂是氢氧化铁,根据电子得失守恒,氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2,C正确;胶体的表面积较大,具有较强的吸附能力,D正确。 4.(2018·柳州模拟)以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.酸溶过程使用的酸也可以是硝酸,且过量 B.为了防止污染,焙烧过程中产生的SO2要回收利用 C.通氯气的目的是氧化Fe2+ D.由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3需要在氯化氢的气流中加热
【解析】选A。若用过量硝酸酸溶,会引入N,A错误;SO2是一种污染气体,必须回收利用,B正确;通入Cl2的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+,C正确;为了防止Fe3+水解,由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3时需要在HCl的气流中加热,D正确。 【加固训练】 如图是一种综合处理SO2废气的工艺流程。下列说法正确的是 ( )
A.向B溶液中滴加KSCN溶液,溶液可能变为红色 B.溶液B转化为溶液C发生反应的离子方程式为4H++2Fe2++O22Fe3++2H2O 专业文档 珍贵文档 C.溶液酸性:A>B
D.加氧化亚铁可以使溶液C转化为溶液A
【解析】选A。溶液A转化为溶液B发生反应:2Fe3++2H2O+SO22Fe2++S+4H+,向溶液B中滴加KSCN溶液,未与SO2反应的Fe3+与SCN-反应,有红色出现,A正确;溶液B转化为溶液C发生反应:4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,B错误;根据反应方程式可知,溶液酸性:B>A,C错误;溶液C中含有Fe3+和H+,溶液C转化为溶液A,可加入三价铁的氧化物,D错误。 5.下列关于铁及其化合物的叙述正确的是 ( ) A.2Fe3++Fe3Fe2+成立,说明氧化性:Fe3+>Fe2+
B.25 ℃,pH=0的溶液中,Al3+、N、N、Fe2+可以大量共存 C.5.6 g铁与足量的氯气反应失去电子为0.2 mol D.硫酸亚铁溶液中加入氯水:Fe2++Cl2Fe3++2Cl- 【解析】选A。2Fe3++Fe3Fe2+成立,则氧化性:Fe3+>Fe2+,A正确;pH=0的溶液呈强
酸性,Fe2+、N、H+不能大量共存,B错误;C项应为0.3 mol,错误;D项电荷不守恒,错误。 6.某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3,向其中逐渐加入铁粉,溶液中Fe2+的浓度与加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示,则溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3
物质的量浓度之比为 ( )
A.1∶1∶1 B.1∶3∶1 专业文档
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【解析】选D。依次发生的反应是Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,2Fe(NO3)3+ Fe3Fe(NO3)2,Cu(NO3)2+FeFe(NO3)2+Cu,稀硝酸消耗1 mol Fe同时生成1 mol Fe(NO3)3,Fe(NO3)3消耗1 mol Fe,则原溶液中有4 mol HNO3、1 mol Fe(NO3)3, Cu(NO3)2
消耗1 mol Fe,则溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为1∶1∶4。
【加固训练】 在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中,Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量之比为3∶2∶1,现加入适量铁粉,使溶液中三种离子的物质的量之比变为1∶2∶4,则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为 ( ) A.2∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4 【解析】选C。加入适量的铁粉,使溶液中Fe3+、Cu2+和Fe2+物质的量之比变为1∶2∶4,说明Fe3+有剩余,Cu2+不反应,设原溶液中含有Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol,反应后Fe3+、Cu2+和Fe2+物质的量之比变为1∶2∶4,则反应后Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量分别为1 mol、2 mol、4 mol,故反应的Fe3+为2 mol,参加反应的Fe为1 mol,参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为1 mol∶3 mol=1∶3。 7.(2018·葫芦岛模拟)下列有关Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是 ( ) A.该溶液中,K+、Fe2+、I-、Br-可以大量共存 B.用该溶液溶解一定量铜粉,向所得溶液中再加入铁粉,若溶液中有Cu2+,则一定没有固体析出 C.将该溶液蒸干,得到的固体中混有氢氧化铁 D.100 mL 0.1 mol·L-1该溶液和足量的Zn充分反应,生成1.12 g Fe 【解析】选D。Fe3+与I-不能大量共存,A错误;Fe2(SO4)3与Cu发生:Fe2(SO4)3+ 专业文档 珍贵文档 Cu2FeSO4+CuSO4,此时若Fe2(SO4)3恰好完全反应,再向溶液中加入铁粉发
生:Fe+CuSO4FeSO4+Cu,析出固体Cu,当Cu2+未反应完时,溶液中有Cu2+,也有Cu析出,B错误;Fe2(SO4)3溶液蒸干,得到的固体还是硫酸铁,C错误;100 mL 0.1 mol·L-1该溶液含有溶质0.01 mol,和足量的Zn充分反应,根据电子守恒及元素守恒可知反应生成0.02 mol Fe,其质量是1.12 g,D正确。
8.某溶液中可能存在Fe3+、Fe2+、I-、HC、Cl-、N六种离子中的几种。现进行下列实验: ①取少量溶液滴加KSCN溶液,溶液呈红色; ②另取少量原溶液滴加盐酸,溶液的棕黄色加深。 据此可以推断,该溶液中肯定不存在的离子是 ( )
A.I-、HC B.Fe2+、HC、N C.I-、HC、Cl- D.Fe3+、I-、HC 【解析】选A。由①可知溶液中一定含有Fe3+,有Fe3+一定无I-和HC;由②棕黄色加深可知溶液中Fe2+被氧化为Fe3+,所以一定含有N,可能含有Cl-。 9.(能力挑战题)从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下:
则下列说法正确的是 ( ) A.试剂a是铁、试剂b是稀硫酸 专业文档 珍贵文档 B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C.试剂c是氯气,相应的反应为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+ 【解析】选C。由最终要得到的氯化铁及流程图知b是盐酸,A错误;操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤,操作Ⅲ为蒸发结晶,所用仪器有差异,B错误;滤液Z和X中均含有氯化亚铁,因此c为氯气,C正确;高锰酸钾能氧化氯离子而褪色,因此不能用于检验是否含有亚铁离子,D错误。 二、非选择题(本题包括3小题,共46分) 10.(14分)铁及其化合物在日常生活中应用广泛。
(1)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常温下可将SO2转化为S,从而实现对SO2的治理。已知含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时,其中一个反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,则另一反应的离子方程式为____________。 (2)氧化铁是重要的工业颜料,下面是制备氧化铁的一种方法,其流程如下:
①操作Ⅰ的名称是________;操作Ⅱ为洗涤,洗涤操作的具体方法为________ ___________________。 ②滤液A中加入稍过量的NH4HCO3溶液,生成沉淀的同时有一种气体产生,写出其化学方程式:__________________________。 (3)如果煅烧不充分,产品中将有FeO存在,称取3.0 g氧化铁产品,溶解,在 250 mL容量瓶中定容;量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中,用酸化的
