專題03鐵及其化合物(原卷版)

專題03鐵及其化合物知識詳解知識詳解考點1.鐵單質(zhì)的物理性質(zhì)1）鐵在地殼中的含量：鐵在地殼中的含量居第四位，僅次于氧、硅和鋁．鐵元素的原子結(jié)構(gòu)：鐵的原子序數(shù)為26，位于元素周期表第四周期Ⅶ族，屬過渡元素．鐵原子的最外層電子數(shù)為2個，可失去2個或3個電子而顯+2價或+3價，但+3價的化合物較穩(wěn)定．2）物理性質(zhì)：⑴純鐵是光亮銀白色金屬；⑵純鐵的抗蝕力相當(dāng)強；⑶有延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性；⑷具有鐵磁性，能被磁鐵吸引，在磁場的作用下，自身也能產(chǎn)生磁性?？键c2.鐵單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)鐵單質(zhì)能與非金屬化合，能與水蒸氣、酸反應(yīng)，在冷的濃H2SO4、濃HNO3中鈍化、能與鹽溶液反應(yīng)。=1\*GB3①FeFe2+=2\*GB3②FeFe3+=3\*GB3③Fe2+Fe3+=4\*GB3④Fe3+Fe2+※Fe與水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵是混合價態(tài)?？键c3．鐵的氧化物鐵的氧化物氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4溶名鐵紅磁性氧化鐵色態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體化合價+2+3+2，+3水溶性不溶⑴跟酸反應(yīng)：FeO+2H+→Fe2++2H2OFe3O4+8H+→Fe2++2Fe3++4H2O3FeO+10HNO3（?。?Fe(NO3)3+NO↑+5H2OFe2O3+6HI→2FeI2+I2+3H2O氧化亞鐵不穩(wěn)定性：6FeO+O22Fe3O4具有氧化性：FexOy+yCOxFe+yCO28Al+3Fe3O4高溫4Al2O3+9Fe考點4.鐵的氫氧化物名稱氫氧化亞鐵氫氧化鐵化學(xué)式Fe(OH)2Fe(OH)3顏色白色紅褐色水溶性不溶不溶與酸反應(yīng)Fe(OH)2+2HCl→FeCl2+2H2O3Fe(OH)2+10HNO3(稀)→3Fe(NO3)3+NO↑+8H2OFe(OH)3+3HCl→FeCl3+3H2O2Fe(OH)3+6HI→2FeI2+I2+6H2O加熱分解6Fe(OH)2+O22Fe3O4+6H2O2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O還原性4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3制法Fe2++2OH→Fe(OH)2↓Fe3++3OH→Fe(OH)3↓考點5．Fe2+與Fe3+的檢驗與保存(1)Fe2＋的檢驗方法：①含有Fe2＋的溶液呈淺綠色；②向待檢液中滴加NaOH溶液或氨水，產(chǎn)生白色絮狀沉淀，露置在空氣中一段時間后，沉淀變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色，說明含F(xiàn)e2＋．③向待檢液中先滴加KSCN溶液，無變化，再滴加新制的氯水，溶液顯紅色，說明含F(xiàn)e2＋．有關(guān)的離子方程式為：2Fe2＋+Cl2→2Fe3＋+2Cl－Fe3＋+3SCN→Fe(SCN)3保存方法：酸性條件下加鐵粉保存(2)Fe3＋的檢驗方法：①含有Fe3＋的溶液呈黃色；②向待檢液中滴加NaOH溶液或氨水，產(chǎn)生紅褐色沉淀，說明含F(xiàn)e3＋．③向待檢液中滴加KSCN溶液，溶液呈血紅色，說明含F(xiàn)e3＋．保存方法：酸性條件防水解?？键c6．進(jìn)行鐵及其化合物的計算規(guī)律總結(jié)：(1)鐵元素有變價特點，要正確判斷產(chǎn)物（如有強氧化劑濃H2SO4，HNO3等存在時生成三價鐵）；(2)鐵及其化合物可能參加多個反應(yīng)，要正確選擇反應(yīng)物及反應(yīng)的化學(xué)方程式；(3)反應(yīng)中生成的鐵化合物又可能與過量的鐵反應(yīng)，因此要仔細(xì)分析鐵及其化合物在反應(yīng)中是過量、適量，還是不足量；(4)當(dāng)根據(jù)化學(xué)方程式或離子方程式計算時，找出已知量與未知量的關(guān)系，列出方程式或方程式組（關(guān)系式法）；(5)經(jīng)常用到差量法、守恒法（尤其是電荷守恒與電子守恒）．考點7．煉鋼煉鐵1、概念：金屬從礦石里提煉出來的過程，叫金屬的冶煉。大概步驟：礦石的富集、冶煉、精煉。一般方法：a、熱分解法：適合Hg與Ag的冶煉如2HgO2Hg+O2↑b、熱還原法：適合金屬活動性順序表中位于Zn與Cu之間的金屬的冶煉Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3；Fe2O3+3CO2Fe+3CO2C、電解法：適合活潑金屬Mg、K、Na、Al的冶煉。2NaCl（熔融）Na+Cl2↑；2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑（2）煉鐵和煉鋼煉鐵煉鋼原料鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣生鐵、空氣(或純氧、氧化鐵)、生石灰、脫氧劑化學(xué)原理在高溫下用還原劑從鐵礦石里還原出來在高溫下用氧化劑把生鐵里過多的碳和其它雜質(zhì)氧化為氣體或爐渣除去主要反應(yīng)①還原劑的生成C+O2→CO2CO2+C2CO②鐵的還原Fe2O3+3CO2Fe+3CO2③爐渣的生成CaCO3CaO+CO2CaO+SiO2CaSiO3①氧化：2Fe+O22FeOFeO氧化鐵水里的Si、Mn、C等。如C+FeOFe+CO↑②造渣：生成的硅錳氧化物與鐵水里的硫、磷跟造渣材料反應(yīng)形成爐渣排出。③脫氧，并調(diào)整Mn、Si含量2FeO+Si2Fe+SiO2主要設(shè)備高爐轉(zhuǎn)爐典例剖析典例剖析1.鐵與鋼鐵的性質(zhì)[例1]鐵和鐵合金是生活中常用的材料，下列說法正確的是（）A．不銹鋼是鐵合金，只含金屬元素B．一定條件下，鐵粉可與水蒸氣反應(yīng)C．鐵與鹽酸反應(yīng)，鐵合金不與鹽酸反應(yīng)D．在空氣中，鐵板比鍍鋅鐵板更耐腐蝕[答案]B[解析]鋼鐵/生鐵/熟鐵都是含碳鋼,屬于鐵合金的一種,鐵合金同樣可以與酸反應(yīng),一定條件下，鐵粉可與水蒸氣反應(yīng),在空氣中，鍍鋅鐵板比鐵板更耐腐蝕,這是由于形成了鐵鋅原電池,保護(hù)了鐵片,2.鐵的化學(xué)性質(zhì)[例2]把一塊Al、Fe合金放入足量鹽酸中，通入足量的Cl2，再加過量NaOH溶液、過濾，把濾渣充分灼燒，得到固體殘留物恰好與原合金質(zhì)量相等，則合金中Fe、Al質(zhì)量比為（）A、1:1B、3:1C、1:4D、7:3答案：D解析：終態(tài)為固體殘留物Fe2O3，且與始態(tài)Al、Fe合金質(zhì)量相等。所以，合金中Fe、Al的質(zhì)量比等于Fe2O3中Fe、O的質(zhì)量比mFe:mAl=112:48=7:3。3.鐵的氧化物[例3]合成氨工業(yè)生產(chǎn)中所用的α－Fe催化劑的主要成分是FeO、Fe2O3（1）某FeO、Fe2O3混合物中，鐵、氧的物質(zhì)的量之比為4︰5，其中Fe2＋與Fe3＋物質(zhì)的量之比為___________。（2）當(dāng)催化劑中Fe2＋與Fe3＋的物質(zhì)的量之比為1︰2時，其催化活性最高，此時鐵的氧化物混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___________（用小數(shù)表示，保留2位小數(shù)）。（3）以Fe2O3為原料制備上述催化劑，可向其中加入適量炭粉，發(fā)生如下反應(yīng)：2Fe2O3＋C4FeO＋CO2↑。為制得這種活性最高的催化劑，應(yīng)向480gFe2O3粉末中加入炭粉的質(zhì)量為_________g。答案：（1）1︰1（2）0.72（3）6克[解析](1)設(shè)混合物中FeO、Fe2O3的物質(zhì)的量分別是ab，則有(a+2b)/(a+3b)=4/5，解得a/b=2/1n(Fe2+)∶n(Fe3+)=1:1。(2)設(shè)Fe2+為1mol，F(xiàn)e3+為2mol，則Fe元素的質(zhì)量為3mol*56g/mol=168g，混合物總質(zhì)量為1mol*72g/mol+1mol*160g/mol=232g，F(xiàn)e元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為168g/232g0.72。(3)480gFe2O3的物質(zhì)的量為3mol，設(shè)molc與之反應(yīng)生成FeO，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知消耗的Fe2O3為2xmol，生成的FeO為4xmol，剩余的Fe2O3為(32x)mol，則有4x/2(32x)=1/2解得x=05，即m(c)=12g·mol*0.5mol=6g。4.鐵的氫氧化物例4、用下面兩種方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀．方法一：用不含F(xiàn)e3+的FeSO4溶液與用不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備．(1)用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時還需加入_____________。(2)除去蒸餾水中溶解的O2常采用_____________的方法．(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液．這樣操作的理由是__________________________。方法二：在如圖裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備．(1)在試管I里加入的試劑是_____________。(2)在試管Ⅱ里加入的試劑是_____________。(3)為了制得白色Fe(OH)2沉淀，在試管I和Ⅱ中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后的實驗步驟是_____________。(4)這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長時間保持白色，其理由是_____________。答案：方法一：(1)稀H2SO4、鐵屑；(2)煮沸；(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2．方法二：(1)稀H2SO4、鐵屑；(2)NaOH溶液；(3)檢驗試管Ⅱ出口處排出的氫氣的純度；當(dāng)排出的H2純凈時，再夾緊止水夾．(4)試管I中反應(yīng)生成的H2充滿了試管I和試管Ⅱ，且外界空氣不容易進(jìn)入．【解析】制備白色的Fe(OH)2沉淀是教材中安排的一個不易做成功的實驗．方法一是再現(xiàn)教材中的實驗．方法二則是延伸教材的創(chuàng)新實驗，應(yīng)依題意，弄清相關(guān)原理，如“打開止水夾”則可放出氫氣，只有用氫氣排盡了裝置內(nèi)的氧氣后，再夾緊止水夾時，試管I生成的FeSO4溶液就能在氫氣的壓力下倒吸進(jìn)入試管Ⅱ，與不含O2的NaOH溶液反應(yīng)生成Fe(OH)2．5.鐵離子的性質(zhì)[例5]某興趣小組對如何延長硫酸亞鐵溶液的保質(zhì)期展開了研究。（1）制備硫酸亞鐵溶液，最合適的試劑組為___________（填編號）；a．過量鐵屑和稀硫酸b．過量稀硫酸和鐵屑c．過量硫酸鐵溶液和鐵屑（2）實驗室保存硫酸亞鐵溶液的一般方法是_____________________________________；該興趣小組取等體積的硫酸亞鐵溶液分別加入三個燒杯中，各滴入3滴KSCN試劑，然后進(jìn)行如下實驗：燒杯編號①②③加入試劑鐵粉0.1g鐵粉0.1g，0.1mol/LH2SO43mL0.1mol/LH2SO43mL紅色出現(xiàn)時間(天)1天4天左右8天以上（3）在燒杯②中加入2種試劑后，即可觀察到的現(xiàn)象為_____________________________；（4）通過比較上述3組實驗，可以得出的結(jié)論為___________________________________；（5）硫酸亞鐵溶液在空氣中易氧化，氧化產(chǎn)物易水解生成Fe(OH)3，導(dǎo)致溶液酸性增大。①試用一個離子方程式表示上述反應(yīng)過程中的變化_________________________；②硫酸亞鐵溶液在空氣中變質(zhì)的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，試用化學(xué)平衡理論解釋燒杯③出現(xiàn)紅色最晚的原因____________________________________________________。答案：（1）a（2）加入鐵釘（或鐵屑，合理即可）（以及少量硫酸）（3）有氣泡產(chǎn)生，鐵粉溶解（4）溶液酸度越大，硫酸亞鐵越不易被氧化（5）①4Fe2++O2+10H2O→4Fe(OH)3+8H+②Fe2+在氧化變質(zhì)的過程生成H+，所以加入硫酸有利于抑制反應(yīng)正向進(jìn)行[解析](1)制備硫酸亞鐵溶液時，為防止亞鐵離子被氧化而使鐵過量;(2)硫酸亞鐵是強酸弱堿鹽易水解，為防止硫酸亞鐵水解而加入鐵或硫酸;(3)稀硫酸和鐵反應(yīng)生成可溶性的硫酸亞鐵和氫氣;(4)根據(jù)酸的濃度及被氧化時間長短分析;(5)①亞鐵離子易被氧化生成鐵離子，鐵離子易水解生成氫氧化鐵;②向溶液中加入含有相同離子的溶液能抑制亞鐵離子被氧化.6.有關(guān)鐵的計算例6.將14ｇ鐵粉溶于1Ｌ稀硝酸中恰好完全反應(yīng)，放出ＮＯ氣體后稱量所得溶液，發(fā)現(xiàn)比原溶液質(zhì)量增加8ｇ，則原溶液中硝酸的濃度為（）

A．0．4ｍｏｌ·Ｌ－1B．0．6ｍｏｌ·Ｌ－1

C．0.8ｍｏｌ·Ｌ－1D．1.0ｍｏｌ·Ｌ－1[答案]C

解析：按常規(guī)解本題需先判斷出反應(yīng)中同時生成了+2、+3價的鐵，然后再根據(jù)方程式求解。若運用守恒原理則可避開繁瑣的討論和方程式的書寫。

假設(shè)鐵單質(zhì)在反應(yīng)中被氧化成+n價，由題意有：

Ｆｅ－ｎｅ－→Ｆｅ（ＮＯ3）ｎ→ｎＨＮＯ3

（反應(yīng)中作酸用的）

1ｎｎ

（14／56）ｍｏｌ0．25ｎｍｏｌ0．25ｎｍｏｌ

由題意知，產(chǎn)生氣體ＮＯ的質(zhì)量為14ｇ－8ｇ＝6ｇ，物質(zhì)的量為6ｇ／30ｇ·mol·L1＝0．2ｍｏｌ。

則有ＨＮＯ3（反應(yīng)起氧化劑作用的）＋3ｅ－→ＮＯ

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0．2ｍｏｌ0．6ｍｏｌ0．2ｍｏｌ

據(jù)電子的守恒原理可得0．25ｎ＝0．6；又由氮元素守恒原理可推知，反應(yīng)中共消耗硝酸的物質(zhì)的量為：

0．25ｎｍｏｌ＋0．2ｍｏｌ＝0．8ｍｏｌ

故選C?！咀兪接?xùn)練】.在100ｍL的ＦｅＢｒ2溶液中，通入2．24Ｌ的標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氯氣，充分反應(yīng)后，溶液中有1／3的Ｂｒ－被氧化成溴單質(zhì)。求原ＦｅＢｒ2溶液的物質(zhì)的量濃度。[答案]1.2mol·L1

解析：設(shè)ＦｅＢｒ2溶液的物質(zhì)的量濃度為ｘmol·L1，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中氧化劑和還原劑得失電子數(shù)相等的原則知，Ｃｌ2所得電子的物質(zhì)的量應(yīng)等于Ｆｅ2＋和Ｂｒ－所失電子的物質(zhì)的量之和。則有：

2．24Ｌ／22．4Ｌ·ｍｏｌ－1×2＝0．1ｘ×1＋（0．1ｘ／3）×2×1

解得ｘ＝1．2。因此，原ＦｅＢｒ2溶液的物質(zhì)的量濃度為1．2mol·L1。專項練習(xí)專項練習(xí)鐵及其化合物一、單選題下列敘述正確的是(????)A.向FeCl3溶液中加入KSCN溶液，會生成紅色沉淀

B.灼燒白色粉末，火焰呈黃色，證明該粉末中有Na+，無K+

C.Na2由FeO、Fe2O3和Fe3O4組成的混合物，測得其中鐵元素與氧元素的質(zhì)量比為21:8，則這種混合物中FeOA.1:2:1 B.2:1:1 C.1:3:1 D.1:1:3在給定條件下，下列選項所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實現(xiàn)的是(????)A.NaHCO3(s)??Na2C如圖是物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時顏色的變化情況，下列選項中正確的是(

)A.A B.B C.C D.D在給定條件下，下列選項所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實現(xiàn)的是(????)A.

B.

C.

D.鐵是一種應(yīng)用非常廣泛的金屬，下列有關(guān)鐵及其化合物的說法中正確的是A.赤鐵礦的主要成分是Fe3O4

B.鐵與水蒸氣在高溫下的反應(yīng)產(chǎn)物為Fe2O3和H2

C.除去FeCl2溶液中的FeCA、B、C、D四種元素，已知A元素是地殼中含量最多的元素，B元素為金屬元素，它的原子核外K、L層上電子數(shù)之和等于M、N層電子數(shù)之和，C3+離子d軌道處于半充滿狀態(tài)，D元素在第三周期中第一電離能最大。下列有關(guān)敘述錯誤的是A.原子序數(shù)排序A<?D?<?B?<?C

B.元素B，C與元素A均可組成兩種化合物

C.B，C單質(zhì)在常溫下均可與水劇烈反應(yīng)

D.元素A，