1、第二单元铁的获取及应用课标解读1.掌握铁及铁的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。3.了解Fe2、Fe3的检验方法及相互转化。铁的单质、氧化物及氢氧化物知识梳理1铁的位置、存在和物理性质2铁单质的化学性质铁单质性质活泼，有较强的还原性。(1)与非金属单质的反应(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：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2。(3)与酸的反应与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe2H=Fe2H2。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与CuSO4溶液反应的离
2、子方程式：FeCu2=CuFe2。与FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe2Fe3=3Fe2。辨易错(1)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。()(2)Fe与少量Cl2反应生成FeCl2，与足量Cl2反应生成FeCl3。()(3)浓硫酸可以用铁制容器贮存，是因为常温下Fe与浓硫酸不反应。()(4)1 mol Fe与足量水蒸气高温充分反应，转移电子数为3NA。()答案(1)(2)(3)(4)3铁的氧化物和氢氧化物(1)铁的三种典型氧化物物理性质化学式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
3、溶于水铁的价态2价3价2价、3价化学性质aFeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为FeO2H=Fe2H2O，Fe2O36H=2Fe33H2O，Fe3O48H=2Fe3Fe24H2O。bFeO不稳定，在空气中受热生成Fe3O4，其化学方程式为6FeOO22Fe3O4。注意：Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeOFe2O3，即有的铁显2价，的铁显3价。(2)铁的氢氧化物的性质与制备Fe(OH)2Fe(OH)3颜色、状态白色固体红褐色固体与H反应Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O33H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶
4、液反应：Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe33OH=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，反应的方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3辨易错(1)Fe3O4与任何酸溶液反应均生成亚铁盐和铁盐。()(2)因为Fe(OH)2具有强还原性，实验室制备Fe(OH)2时要避免与空气接触。()(3)Fe(OH)3溶于HI溶液的离子方程式为Fe(OH)33H=Fe33H2O。()(4)向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁。()答案(1)
5、(2)(3)(4)知识应用1市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的还原性铁粉，可以治疗缺铁性贫血，其原理为_ (用离子方程式表示)。答案Fe2H=Fe2H22铁制品在潮湿的空气中易生锈，铁锈的主要成分是_，稀盐酸可以除去铁锈，其化学方程式为_。答案Fe2O3Fe2O36HCl=2FeCl33H2O3钢铁生产中，炽热的钢铁水注入模具前，模具进行充分干燥，原因是_(写化学方程式)。答案3Fe4H2O(g)高温,Fe3O44H2命题点1铁及氧化物、氢氧化物的性质及应用1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
6、()AFeBFeCl3CFeO DFe2O3答案D2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()AFe4HNO=Fe3NO2H2OBFe3O48H=Fe22Fe34H2OCFe(OH)33H=Fe33H2OD3Fe(OH)210HNO=3Fe3NO8H2OBFe3O4中的2价Fe与HNO3反应生成Fe3，不存在Fe2，B项不正确。3(2020望都模拟)“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能是 ()A土壤中含有铁粉、二氧化锰等B黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是
7、添加了红色耐高温染料C土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色CuD土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3DA项，土壤中不含铁粉；B项，黑砖瓦中含有C、Fe3O4、FeO等，红砖瓦含有Fe2O3；C项，煅烧生成的红色物质是Cu2O，不是Cu。4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，则这种铁的氧化物为()AFe3O4 BFe2O3CFeO D以上都不是Cn(CO2)n(CaCO3)n(CO)n(O) mol0.04 mol，n(Fe)0.04 m
8、ol，n(Fe)n(O)11，该氧化物为FeO。(1)Fe与一般酸反应时只生成Fe2，与氧化性酸(HNO3)反应时Fe少量生成Fe3，Fe过量生成Fe2。(2)Fe与浓硫酸、浓硝酸作用时常温钝化(形成致密氧化膜)，加热可以持续反应。(3)Fe3O4中Fe有2、3价，但属于纯净物。命题点2Fe与HNO3反应的定量关系Fe与稀硝酸反应有关计算(1)此类计算涉及三个守恒：电子守恒、氮原子守恒、电荷守恒。(2)铁与稀硝酸反应随着两者量的不同，生成氧化产物亦不同，可用讨论的方法确定。Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2OFe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)22可得3Fe8HNO3(稀)=
9、3Fe(NO3)22NO4H2O5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)3B反应后生成的盐只为Fe(NO3)2C反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为13D反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为31C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
10、的电子物质的量为0.3 mol(54)0.2 mol(52)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xy0.4 mol，由得失电子守恒得3x2y0.9 mol，解得x0.1 mol，y0.3 mol。6向一定量的铁粉中逐滴滴加稀硝酸，得到金属阳离子与所加硝酸的物质的量的关系如图所示。对应金属阳离子为_，对应金属阳离子为_，c、b两点的数值比为_。解析开始时Fe过量生成Fe2，后期Fe2被HNO3氧化为Fe3。3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O3 mol8 molFe4HNO3=Fe(NO
11、3)3NO2H2O3 mol12 mol故Fe一定时消耗HNO3的物质的量之比为23，即c、b两点的数值比为23。答案Fe2Fe323命题点3Fe(OH)2的性质与制备7下列各图中能用于制备Fe(OH)2的装置是_(填序号)。(1)若用装置制备，简述制备原理与操作为_。(2)中的苯能否用CCl4替换_，理由是：_。(3)若用制备，试管中的现象为_，有关化学方程式为_。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)2O22H2O=4Fe(OH)3，因此要制备Fe(OH)2，就要排出装置中的氧气或空气。、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
12、(OH)2处在氢气的保护中；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；中液面加苯阻止了空气进入；由于空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能制备Fe(OH)2。答案(1)铁与稀硫酸反应产生氢气，让氢气赶尽装置内空气，当B中导管处氢气纯净，关闭止水夹a，FeSO4溶液被压入在氢气保护下的NaOH溶液中(2)否CCl4比FeSO4溶液的密度大，不在上层，无法隔绝空气(3)生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色FeSO42NaOH=Fe(OH)2Na2SO4、4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)2制备
13、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。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。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)。总之：Fe(OH)2制备的关键溶液中不含Fe3和O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭隔绝空气的体系中。铁盐与亚铁盐知识梳理1Fe2、Fe3的检验(1)Fe2的检验方法1样品溶液无现象溶液变红色，证明含有Fe2方法2样品
14、溶液产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明含有Fe2方法3样品溶液生成蓝色沉淀，证明含有Fe2(2)Fe3的检验方法1样品溶液溶液变血红色，证明含有Fe3方法2样品溶液产生红褐色沉淀，证明含有Fe3注意：Fe2的检验方法3最灵敏且无干扰，Fe3的检验方法1最灵敏且无干扰。方法1检验Fe2应先向样品溶液中加KSCN溶液后加氧化剂，且氧化剂加入量不宜过多(如氯水、H2O2等可能氧化SCN)。用酸性KMnO4检验Fe2一定要注意其他还原性离子的干扰(如Cl等)。深思考如何证明Fe3O4中含2、3价铁元素？答案方法1：取Fe3O4少许于试管中加入足量稀硫酸充分溶解得到溶液，取少量溶液加
15、入KSCN溶液，溶液变血红，证明含3价铁，另取少量溶液加入KMnO4溶液，紫色褪去，证明含2价铁。方法2：取少量Fe3O4于试管中加入足量稀盐酸充分溶解得到溶液。取少许溶液加入KSCN溶液，溶液变血红，证明含3价铁；另取少许溶液加入K3Fe(CN)6溶液，有蓝色沉淀生成，证明含2价铁。2亚铁盐和铁盐的主要性质及应用(1)亚铁盐的氧化性和还原性含有Fe2的溶液呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性。氧化性：Fe2与Zn反应的离子方程式：Fe2Zn=FeZn2。还原性：a向FeSO4溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入氯水(或通入Cl2)，若溶液变血红色，证明Fe2具有还原性。反应原理用离子方程式表示为2
16、Fe2Cl2=2Fe32Cl。b向FeSO4溶液中滴入双氧水，溶液变黄，反应的离子方程式为2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。c向FeSO4溶液中滴加少量酸性KMnO4溶液，若溶液紫红色褪去，证明Fe2具有还原性。反应原理用离子方程式表示为MnO5Fe28H=5Fe3Mn24H2O。(2)铁盐的氧化性含Fe3的溶液呈黄色，Fe3具有较强的氧化性。向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入过量活泼金属(如Fe)，若溶液血红色褪去，证明Fe3具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe3Fe=3Fe2。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
17、方程式表示为2Fe32I=I22Fe2。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2Fe3H2S=2Fe2S2H。写出用氯化铁溶液蚀刻印刷电路板发生反应的离子方程式：2Fe3Cu=2Fe2Cu2。(3)亚铁盐与铁盐的水解 辨易错(1)将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，溶液变血红，说明Fe(NO3)2晶体已氧化变质。()(2)配制FeCl3溶液时，为了防止FeCl3水解，可将FeCl3先溶于稀硝酸中。()(3)除去CaCl2溶液中的Fe3，可加入过量CaCO3，调节pH。()(4)制备无水FeCl3时，可将FeCl3溶液蒸干即可得到。(
18、)答案(1)(2)(3)(4)知识应用1菠菜常用作补铁食品之一，为探究其中铁元素的价态，现进行如下实验。取新鲜的菠菜10 g，将菠菜剪碎后放在研钵中研磨，然后倒入烧杯中，加入30 mL蒸馏水，搅拌。将上述浊液过滤，得到的滤液作为实验样品。分置于两支试管中。向一支试管中加入少量K3Fe(CN)6溶液，现象为_，说明滤液中含Fe2，反应的离子方程式为_；向另一支试管中加入少量稀硝酸，然后加入几滴KSCN溶液，溶液呈_色。能否说明滤液中含Fe3，试分析其原因：_。答案生成蓝色沉淀3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62血红不能，滤液中的Fe2，加入稀硝酸后生成Fe3，干扰Fe3检验2设计方
19、案：除去MgSO4溶液中Fe2。(写出流程图)命题点1亚铁盐、铁盐的性质及检验1(2020济南质检)将0.2 molL1的KI溶液和0.05 molL1 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2Fe32I2Fe2I2的是()A向混合液中滴入KSCN溶液，溶液变血红色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K3Fe(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A根据I和Fe3的物质的量可知I过量Fe3少量，若是可逆反应，Fe3仍存在，可通过检验Fe3说明反应为可逆反应。2(2020长沙模拟)在Fe2
20、(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且ac，则下列说法正确的是()A残余固体是铜和铁B最后得到的溶液中一定含有Cu2C将残余固体加入稀硫酸中，有气泡产生D最后得到的溶液中可能含有Fe3B因为ac，说明b g铁完全反应，溶液中含Cu2、Fe2，不含Fe3。命题点2铁的重要化合物的制备探究3(2020江苏高考，T19)实验室由炼钢污泥(简称铁泥，主要成分为铁的氧化物)制备软磁性材料Fe2O3。其主要实验流程如下：(1)酸浸。用一定浓度的H2SO4溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件不变，实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有_(填序号)。A适当
21、升高酸浸温度B适当加快搅拌速度C适当缩短酸浸时间(2)还原。向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉，使Fe3完全转化为Fe2。“还原”过程中除生成Fe2外，还会生成_(填化学式)；检验Fe3是否还原完全的实验操作是_。(3)除杂。向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液，使Ca2转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低，将会导致CaF2沉淀不完全，其原因是_Ksp(CaF2)5.3109，Ka(HF)6.3104。(4)沉铁。将提纯后的FeSO4溶液与氨水NH4HCO3混合溶液反应，生成FeCO3沉淀。生成FeCO3沉淀的离子方程式为_。设计以FeSO4溶液、氨水NH4HCO3混合溶液为原料，制备FeC
22、O3的实验方案：_FeCO3沉淀需“洗涤完全”，Fe(OH)2开始沉淀的pH6.5。解析(1)适当升高酸浸温度、适当加快搅拌速度，均可以加快铁泥的溶解，即提高铁元素的浸出率。(2)“酸浸”时，H2SO4过量，加入过量铁粉，除生成Fe2外，还会产生H2。Fe3与KSCN反应所得溶液呈血红色，当加入KSCN溶液观察不到血红色，则说明Fe3已完全被还原为Fe2。(3)当c(Ca2)c2(F)Fe2，还原性：FeFe2。(6)该活化反应为Fe2Fe3=3Fe2，故通过检验Fe3可说明活化反应是否完成，具体操作为取少量活化反应后的溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液不变血红色，则说明活化反应已完成
23、。答案(1)烧杯、量筒、托盘天平(2)KCl(3)石墨(4)0.09 molL1(5)Fe3e=Fe2Fe2e=Fe2Fe3Fe(6)取少量溶液，滴入KSCN溶液，不出现血红色3(2019全国卷，节选)硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2xH2O是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：回答下列问题：(1)步骤的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是_。(2)步骤中选用足量的H2O2，理由是_。分批加入H2O2，同时为了_，溶液要保持pH小于0.5。(3)步骤的具体实验操作有_，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。解析(1)铁屑表面的油污可以用热的氢氧化钠溶
24、液洗涤，然后用蒸馏水洗净。(2)铁与硫酸反应后生成硫酸亚铁，加入足量的过氧化氢溶液将亚铁离子氧化为铁离子，离子方程式为2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。Fe3在水中易水解生成氢氧化铁沉淀，为了抑制Fe3水解，溶液要保持较强的酸性，使用H2O2的优点是不引入新的杂质。(3)硫酸铁溶液与固体硫酸铵反应生成硫酸铁铵，为了从溶液中得到硫酸铁铵应将溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸铁铵晶体。答案(1)碱煮水洗(2)将Fe2全部氧化为Fe3；不引入杂质防止Fe3水解(3)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)新题预测某小组用实验1验证FeCl3与Cu的反应，观察到有白色沉淀产生，决定对其进
25、行深入探究。实验1资料：.CuSCN、CuCl均为难溶于水的白色固体。.SCN被称为拟卤素离子，性质与卤素离子相似；(SCN)2的性质与卤素单质的相似。.CuCu22Cl=2CuCl。(1)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为_。(2)下列由实验1得到的推论中，合理的是_(填标号)。aCu能还原Fe3bFe3与SCN的反应是可逆反应c白色沉淀中的Cu()(表示铜元素为1价)可能是由Fe3氧化Cu得到的(3)为了探究实验1中白色沉淀产生的原因，实施了实验2。步骤实验操作实验现象_溶液变为蓝色，澄清透明，试管底部只有少量红色固体剩余取中上层清液于试管中，滴加1滴0.1 mol/L KSC
26、N溶液立刻出现红色，同时有白色沉淀生成振荡中试管，静置白色沉淀变多，溶液血红色逐渐褪去步骤的实验操作是_。根据实验2的实验现象，小组同学认为Fe3与Cu反应的氧化产物不含Cu()，他们的判断依据是_。步骤中加入KSCN溶液后出现血红色的可能原因是_。解释步骤中实验现象产生的可能原因：_。解析(1)FeCl3溶液与KSCN溶液混合时，反应的离子方程式是Fe33SCNFe(SCN)3。(2)溶液血红色褪去的现象说明反应Fe33SCNFe(SCN)3向逆反应方向进行，b项正确；由CuSCN、CuCl均为难溶于水的白色固体可知，Fe3与Cu反应可能生成了Cu，a、c项正确。(3)要探究白色沉淀产生的原
27、因需探究Fe3与Cu的反应，故步骤应是Fe3与Cu的反应，实验现象中试管底部有红色固体剩余，说明Cu过量，故步骤的操作是向2 mL 0.1 mol/L的FeCl3溶液中加入0.15 g Cu粉。步骤中溶液中含有Cl，若Fe3将Cu氧化为Cu，则会生成CuCl白色沉淀，但步骤中没有产生白色沉淀。Fe2被空气中的O2氧化为Fe3，溶液也会变血红。步骤中白色沉淀变多，说明生成了大量的Cu，SCN具有还原性，将Cu2还原为Cu，Cu与SCN反应生成CuSCN(白色沉淀)，而随着反应的进行，SCN浓度逐渐减小，Fe33SCNFe(SCN)3平衡向逆反应方向移动，溶液血红色逐渐褪去。答案(1)Fe33SCNFe(SCN)3(2)abc(3)向2 mL 0.1 molL1的FeCl3溶液中加入0.15 g Cu粉步骤中没有白色沉淀生成Fe2被空气中的O2氧化为Fe3(合理即可)2Cu24SCN=2CuSCN(SCN)2，导致SCN浓度下降，使Fe33SCNFe(SCN)3平衡逆向移动，溶液血红色逐渐褪去