2019届一轮复习鲁科版2-4铁及其化合物教案

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第4节　铁及其化合物 考纲定位 全国卷5年考情 ‎1.掌握铁的主要性质及应用。‎ ‎2.掌握铁的重要化合物的主要性质及应用。‎ ‎3.了解铁及其重要化合物的制备方法。‎ ‎4.了解Fe2＋、Fe3＋的检验方法。‎ ‎2017年：Ⅰ卷T27(1)(5)；Ⅱ卷T13(A)、T26(1)；Ⅲ卷T26、T27‎ ‎2016年：Ⅰ卷T8(C)、T10(C)；Ⅱ卷T28；Ⅲ卷T7(B)‎ ‎2015年：Ⅰ卷T10(A、B)、T27(2)(3)；Ⅱ卷T26(4)‎ ‎2014年：Ⅰ卷T8(D)；Ⅱ卷T7(D)、T9(C)‎ ‎2013年：Ⅱ卷T10(D)、T27(1)‎ 考点1| 铁及其氧化物 ‎(对应学生用书第41页)‎ ‎[考纲知识整合]‎ ‎1．铁的位置、存在和物理性质 ‎2．化学性质 铁单质性质活泼，有较强的还原性。‎ ‎(1)与非金属单质反应 Fe与S反应：Fe＋SFeS。‎ ‎(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＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。‎ ‎(3)与酸的反应 ‎①与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。‎ ‎②与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应无H2产生。‎ ‎(4)与某些盐溶液的反应 ‎①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。‎ ‎②与FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。‎ 提醒：(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。　(2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。　(3)铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3；铁与碘蒸气反应生成的是FeI2而不是FeI3。‎ ‎3．铁的三种典型氧化物 ‎(1)物理性质 化学式 FeO Fe2O3‎ Fe3O4‎ 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 ‎(2)化学性质 ‎①FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，‎ Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。‎ ‎②FeO不稳定，在空气中受热生成Fe3O4，其方程式为6FeO＋O22Fe3O4。‎ 提醒：(1)Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有1/3的铁显＋2价，2/3的铁显＋3价。‎ ‎(2)Fe3O4与一般酸反应生成两种盐，Fe3O4与稀HNO3反应生成一种盐。‎ ‎[高考命题点突破]‎ ‎◎命题点1　铁及其氧化物的性质和应用 ‎1．下列说法正确的是________(填序号)。‎ ‎(1)(2016·全国Ⅰ卷)1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA ‎(2)(2015·全国Ⅰ卷)将稀HNO3加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液，有气体生成，溶液呈红色，说明稀HNO3将铁氧化为Fe3＋‎ ‎(3)(2013·全国Ⅱ卷)浓盐酸与铁屑反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑‎ ‎(4)(2016·浙江高考)纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2＋、Cu2＋、Cd2＋、Hg2＋等重金属离子，其本质是纳米铁粉对重金属离子较强的物理吸附 ‎(5)(2016·四川高考)常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，则说明常温下，铁与浓硫酸一定没有发生化学反应 ‎(6)磁性氧化铁溶于稀HNO3：Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O ‎(7)铁在高温下与H2O(g)发生置换反应生成Fe3O4‎ ‎(8)(2016·海南高考)将铁屑放入稀HNO3中，证明Fe比H2活泼 ‎(9)(2016·上海高考)Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3‎ ‎(10)用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装没有发生化学反应 ‎(11)Fe3O4中Fe的化合价有＋2价和＋3价，但Fe3O4为纯净物 ‎【答案】　(7)(11)‎ ‎2．铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与________(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。‎ 所选试剂：①Cl2　②O2　③H2O(g)　④S　⑤盐酸 ‎⑥稀硝酸(足量)　⑦稀硫酸　⑧CuSO4溶液　⑨FeCl2溶液　⑩FeCl3溶液 ‎【答案】　①⑥　④⑤⑦⑧⑩　②③‎ ‎◎命题点2　Fe与HNO3反应的有关计算 ‎3．把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，若反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO，下列说法正确的是(　　)‎ A．反应后生成的盐只为Fe(NO3)3‎ B．反应后生成的盐只为Fe(NO3)2‎ C．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为1∶3‎ D．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为3∶1‎ C　[由于铁的物质的量为＝0.4 mol，所以在反应的过程中它失去的电子数应介于0.8 mol(此时只产生Fe2＋)和1.2 mol(此时只产生Fe3＋)之间，又产生0.3 mol NO2和0.2 mol NO，即反应过程中硝酸得到的电子物质的量为0.3 mol×(5－4)＋0.2 mol×(5－2)＝0.9 mol，所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2，设前者的物质的量为x，后者的物质的量为y，则由铁原子守恒可得x＋y＝0.4 mol，由得失电子守恒得3x＋2y＝0.9 mol，解得x＝0.1 mol，y＝0.3 mol。]‎ ‎ [方法技巧]　铁与稀硝酸反应产物的判断 (1)当HNO3过量时：‎ 反应原理：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，铁元素的存在形式为Fe3＋。‎ (2)当Fe过量时：‎ 反应原理：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，铁元素的存在形式为Fe2＋。‎ (3)当<<时：‎ 铁元素的存在形式为Fe2＋和Fe3＋。‎ 考点2| 铁的两种氢氧化物和两类盐 ‎(对应学生用书第42页)‎ ‎[考纲知识整合]‎ ‎1．铁的氢氧化物的性质与制备 Fe(OH)2‎ Fe(OH)3‎ 颜色状态 白色固体 红褐色固体 与H＋反应 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 受热分解 ‎—‎ ‎2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 制法 可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓‎ 可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓‎ 二者的关系 在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3‎ ‎2.亚铁盐(Fe2＋)和铁盐(Fe3＋)‎ ‎(1)亚铁盐 含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性。‎ ‎①氧化性：Fe2＋与Zn反应的离子方程式：Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋。‎ ‎②还原性 a．向FeCl2溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入氯水(或通入Cl2)，若溶液变红色，证明Fe2＋具有还原性。反应原理用离子方程式表示为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。‎ b．向FeCl2溶液中滴入双氧水，溶液变棕黄，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。‎ c．向少量酸性KMnO4溶液中加入FeCl2溶液，若溶液紫红色退去，证明Fe2＋具有还原性。反应原理用离子方程式表示为MnO＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。‎ ‎(2)铁盐 ‎①氧化性：含Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋具有较强的氧化性。‎ a．向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入过量活泼金属(如Fe)，若溶液红色退去，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。‎ b．向FeCl3溶液中加入淀粉KI溶液，若溶液变成蓝色，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋。‎ c．向FeCl3溶液中通入H2S气体，若出现黄色浑浊，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理为2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。‎ ‎②特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN时变成红色。‎ ‎③FeCl3易水解：将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。‎ 提醒：Fe2＋、Fe3＋的相互转化Fe2＋Fe3＋。‎ ‎3．Fe3＋和Fe2＋的一般检验方法 ‎(1)Fe2＋的检验 ‎①无现象溶液变红色，证明含有Fe2＋‎ ‎②产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe2＋‎ ‎③样品溶液生成蓝色沉淀，证明有Fe2＋‎ ‎(2)Fe3＋的检验 ‎①溶液变红色，证明含有Fe3＋‎ ‎②产生红褐色沉淀，证明有Fe3＋存在 ‎[高考命题点突破]‎ ‎◎命题点1　铁的氢氧化物与盐的性质及检验 ‎1．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是(　　) ‎ ‎【导学号：95160045】‎ A．Fe(OH)3　Fe2O3　 B．Fe(OH)2　Fe2O3‎ C．Fe(OH)2　Fe(OH)3 D．Fe(OH)2　Fe3O4‎ B　[FeFe2＋Fe(OH)2(白色)Fe(OH)3(红褐色)Fe2O3。]‎ ‎2．下列关于0.1 mol·L－1硫酸铁溶液的叙述正确的是(　　)‎ A．在该溶液中，K＋、Fe3＋、SCN－、Br－可以大量共存 B．和KI溶液反应的离子方程式为Fe3＋＋2I－===Fe2＋＋I2‎ C．在该溶液中，Fe3＋与SO的物质的量之比为2∶3‎ D．1 L该硫酸铁溶液和足量的Zn充分反应，生成11.2 g Fe D　[Fe3＋和SCN－不能大量共存，A项错误；Fe3＋和I－反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，B项错误；Fe2(SO4)3是强酸弱碱盐，Fe3＋会发生水解，Fe3＋与SO的物质的量之比小于2∶3，C项错误；1 L 0.1 mol·L－1Fe2(SO4)3溶液中含0.2 mol Fe3＋，和足量的Zn充分反应，能生成0.2 mol Fe，质量为11.2 g，D项正确。]‎ ‎3．下列有关物质检验方法不合理的是(　　)‎ A．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋‎ B．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2‎ C．检验绿矾晶体是否已氧化变质，可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再观察溶液是否变红 D．向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋‎ B　[B项中的Cl－也能使酸性KMnO4溶液退色。]‎ ‎4．Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋较完全地形成氢氧化物沉淀的pH分别为6.7、3.7、4.6。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2＋、Fe3＋杂质离子，为除去这些离子制得纯净的ZnSO4，应加入的试剂是 (　　)‎ A．NaOH溶液 B．氨水 C．KMnO4、ZnCO3 D．H2O2、ZnO D　[由于Fe2＋沉淀所需pH比Zn2＋大，应首先将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后调节溶液的pH使Zn2＋还不沉淀时Fe3＋已沉淀完全。 氧化剂H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，ZnO能消耗溶液中的H＋且不引入新的杂质离子，故D项符合要求。]‎ ‎5．欲探究浓H2SO4与Fe共热反应后铁元素的价态，设计下列实验，请填空：‎ 将反应后试管中的溶液稀释。取少量溶液，滴入3～5滴________溶液，若溶液呈红色，则证明含有Fe3＋，否则不含Fe3＋；取少量溶液，滴入3～5滴________溶液，若溶液退色，则证明含有Fe2＋，否则不含Fe2＋。若实验证明反应后的溶液中只含有Fe3＋，则反应的化学方程式是 ‎____________________________________________________________‎ ‎____________________________________________________________。‎ ‎【答案】　KSCN　酸性KMnO4‎ ‎2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O ‎◎命题点2　Fe(OH)2的制备探究 ‎6．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)。‎ ‎【解析】　因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①、②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于胶头滴管能带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。‎ ‎【答案】　①②③⑤‎ ‎ [题后归纳]　‎ (1)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。‎ (2)Fe(OH)2制备的三种思维方法 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，如题中的③⑤。‎ 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，如题中的①②。‎ 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)，如题中的③。‎ 在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2＋的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。‎ ‎①Fe3＋　②Fe2＋　③Fe、Fe2＋　④Fe2＋、Fe3＋‎ ‎(1)AB段铁元素以________形式存在。‎ ‎(2)BC段铁元素以________形式存在。‎ ‎(3)CD段铁元素以________形式存在。‎ ‎(4)AB段与BC段所需Fe的质量比为________。‎ ‎【解析】　向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后Fe3＋全部转化为Fe2＋。‎ ‎【答案】　(1)①　(2)④　(3)③　(4)2∶1‎