高考專題-鐵及其重要化合物考點(diǎn)三“鐵三角”講義高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)

高考專題：鐵及其重要化合物[考綱要求]1.了解鐵單質(zhì)及其重要化合物的制備方法。2.掌握鐵單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用?？键c(diǎn)三“鐵三角”[要點(diǎn)細(xì)化]1.“鐵三角”中的轉(zhuǎn)化關(guān)系2.“鐵三角”的重要應(yīng)用(1)除雜主要物質(zhì)雜質(zhì)除雜方法Fe2+Fe3+加過量鐵屑后過濾FeCl3FeCl2加氯水或H2O2溶液Fe2+Cu2+加過量鐵屑后過濾FeAl加過量強(qiáng)堿溶液后過濾Fe2O3Al2O3、SiO2加過量強(qiáng)堿溶液后過濾(2)判斷離子共存①Fe2+NO3-(H+)、ClO-、MnO4-(H+)(因發(fā)生氧化還原反應(yīng))。②Fe3+S2-、I-、SO32-、HS-(因發(fā)生氧化還原反應(yīng))。③Fe2+、Fe3+HCO3-、CO32-、AlO2-等(因互相促進(jìn)水解反應(yīng))。(3)鹽溶液的配制與保存①Fe2＋的鹽溶液：加少量鐵粉，抑制Fe2＋被氧化；加少量相應(yīng)的酸，防止Fe2＋水解。②Fe3＋的鹽溶液：加少量相應(yīng)的酸抑制Fe3＋水解。(4)物質(zhì)的制備[溫馨提示](1)氧化性、還原性關(guān)系氧化性：Cl2>Br2>Fe3+>I2>S還原性：Cl-<Br-<Fe2+<I-<S2-(2)Fe2+具有較強(qiáng)的還原性，F(xiàn)e3+具有較強(qiáng)的水解能力，實(shí)際上pH>3.2時(shí)，F(xiàn)e3+即可完全形成Fe(OH)3沉淀。欲除去某溶液中含有的Fe2+雜質(zhì)時(shí)，一般先向該溶液中加入氧化劑（如H2O2），使Fe2+被氧化為Fe3+,然后通過加堿液調(diào)節(jié)pH，使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去。[易錯(cuò)警示](1)鐵與硫反應(yīng)生成FeS而不是Fe2S3；鐵與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2和H2而不是FeCl3和H2；鐵與碘單質(zhì)化合生成FeI2而不是FeI3。(2)銅能與FeCl3溶液反應(yīng)但不是置換反應(yīng)。（Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2）(3)FeCl2、Fe(OH)3、FeCl3均能通過化合反應(yīng)生成:Fe+2FeCl3=3FeCl2、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3、2FeCl2+Cl2=2FeCl3(4)鐵與硫酸、硝酸的混酸反應(yīng)順序總結(jié)足量鐵與稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反應(yīng)，則可利用離子反應(yīng)分析，依次發(fā)生反應(yīng)：Fe＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=Fe3＋＋NO↑＋2H2O、2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋、Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(若H＋量不足，該反應(yīng)不再發(fā)生)。[能力提升]1．某同學(xué)欲探究鐵及其化合物的性質(zhì)，下列實(shí)驗(yàn)方案可行的是()A．將鐵粉加入熱的濃硫酸中：探究鐵的活潑性B．將熱的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：制備Fe(OH)3膠體C．在蒸發(fā)皿中加熱蒸干FeSO4溶液：制備FeSO4·6H2O晶體D．將銅粉加入FeCl3溶液中：驗(yàn)證Fe3＋的氧化性強(qiáng)于Cu2＋答案D2．向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL中逐漸加入鐵粉，產(chǎn)生氣體的量隨鐵粉質(zhì)量的變化如圖所示(已知硝酸只被還原為NO氣體)。下列分析錯(cuò)誤的是()A．OA段產(chǎn)生的是NO，AB段的反應(yīng)為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，BC段產(chǎn)生H2B．A點(diǎn)溶液中的溶質(zhì)為Fe(NO3)3和H2SO4C．原混合酸中NOeq\o\al(－,3)物質(zhì)的量為0.2molD．原混合酸中H2SO4的物質(zhì)的量濃度為2mol·L－1[解析]分析圖像中各階段所發(fā)生的反應(yīng)：OA段：Fe＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=Fe3＋＋NO↑＋2H2O；AB段：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋；BC段：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。由此可知A正確；由OA段所發(fā)生的反應(yīng)可知硝酸完全轉(zhuǎn)化為NO，溶液中不存在NOeq\o\al(－,3)，故A點(diǎn)溶質(zhì)應(yīng)該是Fe2(SO4)3和H2SO4，B錯(cuò)誤；由OA段氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒可知，n(NOeq\o\al(－,3))＝n(Fe)＝eq\f(11.2g,56g·mol－1)＝0.2mol，C正確；三個(gè)階段共消耗鐵為22.4g，即eq\f(22.4g,56g·mol－1)＝0.4mol，C點(diǎn)溶質(zhì)為FeSO4，由溶液中的電荷守恒可知n(SOeq\o\al(2－,4))＝n(Fe2＋)＝0.4mol，由反應(yīng)前后SOeq\o\al(2－,4)物質(zhì)的量不變可知原混合酸中硫酸的物質(zhì)的量濃度為2mol·L－1，D正確。答案B[典題演練]1．《新修本草》中關(guān)于“青礬”的描述：“本來綠色，新出窟未見風(fēng)者，正如琉璃，燒之赤色”?！段锢硇∽R》中說：“青礬廠氣熏人，衣服當(dāng)之易爛，栽木不茂”，下列相關(guān)敘述不正確的是()A．赤色固體可能是Fe2O3B．青礬宜密閉保存，防止氧化變質(zhì)C．青礬燃燒過程中發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移D．“青礬廠氣”可能是CO和CO2[解析]根據(jù)《新修本草》關(guān)于青礬的描述可知為FeSO4·7H2O，其分解產(chǎn)生的氣體二氧化硫有刺激性氣味，三氧化硫有腐蝕性，不可能產(chǎn)生CO和CO2。答案D2．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的鐵屑，反應(yīng)完全后將固體濾出，下列說法中正確的是()A．若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽離子是Fe2＋，一定不含Cu2＋B．若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽離子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋C．若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽離子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋D．[解析]氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，加入鐵粉后有固體剩余，F(xiàn)e3＋一定不存在；若剩余固體全部都是Cu，溶液中還可能有Cu2＋，也可能恰好被完全置換；若剩余固體是Cu和Fe，則溶液中不可能有Cu2＋和Fe3＋。答案D3．硫酸亞鐵是一種重要的化工原料，可以制備一系列物質(zhì)(如圖所示)，下列說法錯(cuò)誤的是()A．FeSO4與NH4HCO3反應(yīng)制備FeCO3，適宜在高溫條件下進(jìn)行B．堿式硫酸鐵水解能產(chǎn)生Fe(OH)3膠體，可用作凈水劑C．可用KSCN溶液檢驗(yàn)(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化D．常溫下，F(xiàn)eSO4比(NH4)2Fe(SO4)2易溶于水答案A4．將0.2mol·L－1的KI溶液和0.05mol·L－1Fe2(SO4)3溶液等體積混合充分反應(yīng)后，取混合液分別完成下列實(shí)驗(yàn)，能說明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2的是()A．向混合液中滴入KSCN溶液，溶液變紅色B．向混合液中滴入AgNO3溶液，有黃色沉淀生成C．向混合液中滴入K3Fe(CN)6溶液，有藍(lán)色沉淀生成D．向混合液中滴入淀粉溶液，溶液變藍(lán)色[解析]0.2mol·L－1的KI溶液和0.05mol·L－1Fe2(SO4)3溶液等體積混合，KI過量，向混合液中滴入KSCN溶液，溶液變紅色，說明溶液中仍含有Fe3＋，能說明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2，A項(xiàng)正確；KI過量，溶液中存在I－，B項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)生成Fe2＋，向混合液中滴入K3Fe(CN)6溶液，有藍(lán)色沉淀Fe3[Fe(CN)6]2生成，只能說明溶液中含有Fe2＋，C項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)生成I2，向混合液中滴入淀粉溶液，溶液變藍(lán)色，說明溶液中含有碘單質(zhì)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案A5．鐵的常見化合價(jià)有＋2價(jià)和＋3價(jià)。據(jù)研究，鐵在濃HNO3中發(fā)生鈍化時(shí)，可生成一種化學(xué)式為Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3組成的復(fù)雜氧化物。該化合物可以表示為()A．FeO·3Fe2O3 B．2FeO·3Fe2O3C．FeO·2Fe2O3 D．2FeO·Fe2O3[解析]化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3組成的復(fù)雜氧化物，設(shè)化學(xué)式為nFeO·mFe2O3，則eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(n＋2m＝8,n＋3m＝11))解得n＝2，m＝3，該化合物可以表示為2FeO·3Fe2O3。答案B6．下列關(guān)于Fe3＋、Fe2＋性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的說法錯(cuò)誤的是()A．用如圖裝置可以制備Fe(OH)2B．配制FeCl3溶液時(shí)，先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中，再加水稀釋到所需要的濃度C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變色，滴加氯水后溶液顯紅色，此現(xiàn)象不能確定溶液中含有Fe2＋D．向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2＋被氧化[解析]反應(yīng)開始時(shí)生成的H2進(jìn)入B中，可排出其中的空氣，防止生成的Fe(OH)2被氧化，一段時(shí)間后關(guān)閉止水夾C，A中硫酸亞鐵進(jìn)入B中可生成Fe(OH)2，A項(xiàng)正確；FeCl3易水解，為抑制水解配制溶液時(shí)先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中，再加水稀釋到所需要的濃度，B項(xiàng)正確；Fe3＋與鐵反應(yīng)可生成Fe2＋，則向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2＋被氧化，D項(xiàng)正確。答案C7．FeCl3易潮解、易升華，實(shí)驗(yàn)室制備FeCl3的裝置如圖所示(加熱和夾持裝置已略去)。下列說法正確的是()A．導(dǎo)管g的作用是增強(qiáng)裝置的氣密性B．試劑X和試劑Y分別為濃硫酸、飽和食鹽水C．直接用E接收產(chǎn)物比用導(dǎo)管連接D、E的優(yōu)點(diǎn)是可防止堵塞D．出于簡化裝置的目的，F(xiàn)裝置可拆除[解析]導(dǎo)管g的作用是平衡氣壓，保證液體順利滴下，A錯(cuò)誤；為得到干燥純凈的Cl2，應(yīng)先用飽和食鹽水除去HCl，再通過濃硫酸干燥氣體，B錯(cuò)誤；FeCl3易潮解，而F中的濃硫酸起到干燥的作用，防止G中水蒸氣進(jìn)入D中，不能拆除，D錯(cuò)誤。答案C8．下列實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象、結(jié)論或目的均正確的是()選項(xiàng)操作和現(xiàn)象結(jié)論或目的A向紅磚粉末中加入鹽酸，充分反應(yīng)后取上層清液于試管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液呈紅色紅磚中含有氧化鐵BCO還原Fe2O3得到的黑色固體加入鹽酸溶解后再加入KSCN溶液，溶液不顯紅色黑色固體中沒有Fe3O4C取少量Fe(NO3)2試樣加水溶解，加稀H2SO4酸化，滴加KSCN溶液，溶液變?yōu)榧t色該Fe(NO3)2試樣已經(jīng)變質(zhì)D向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液，變紅色原溶液中含有Fe2＋[解析]CO還原Fe2O3得到單質(zhì)Fe，即使有Fe3O4，其溶于鹽酸后產(chǎn)生的Fe3＋與Fe發(fā)生反應(yīng)：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，加入KSCN溶液也不顯紅色，B項(xiàng)錯(cuò)誤；NOeq\o\al(－,3)＋H＋具有強(qiáng)氧化性，而Fe2＋具有還原性，兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng)，有Fe3＋生成，遇KSCN溶液呈紅色，不能證明樣品是否變質(zhì)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；若原溶液中不存在Fe2＋，存在Fe3＋，也有此現(xiàn)象，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案A9．將1.12g鐵粉加入25mL2mol·L－1的氯化鐵溶液中，充分反應(yīng)后，其結(jié)果是()A．鐵粉有剩余，溶液呈淺綠色，Cl－濃度基本不變B．往溶液中滴入KSCN溶液，溶液變紅色C．Fe2＋和Fe3＋的物質(zhì)的量之比為5∶1D．氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2∶5[解析]n(Fe)＝eq\f(1.12g,56g·mol－1)＝0.02mol，n(FeCl3)＝2mol·L－1×0.025L＝0.05mol，由反應(yīng)Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋知，0.02mol鐵粉完全反應(yīng)需要0.04mol氯化鐵。鐵完全反應(yīng)，氯化鐵有剩余，Cl－濃度基本不變，A錯(cuò)誤；氯化鐵有剩余，往溶液中滴入KSCN溶液，顯紅色，B正確；0.02molFe反應(yīng)生成Fe2＋為0.06mol，F(xiàn)e3＋剩余0.01mol，其物質(zhì)的量之比為6∶1，C錯(cuò)誤；氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物均為氯化亞鐵，F(xiàn)e被氧化，氯化鐵被還原，則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2，D錯(cuò)誤。答案B10．(·高考選項(xiàng)組合)有關(guān)鐵及其化合物的說法正確的是()A．將NaOH濃溶液滴加到飽和的FeCl3溶液中，制備Fe(OH)3膠體(2016·全國卷Ⅱ，13A)B．FeCl3腐蝕Cu刻制印刷電路板，說明鐵比銅金屬性強(qiáng)(2016·全國卷Ⅲ，7B)C．配制氯化鐵溶液時(shí)，將氯化鐵溶解在較濃的鹽酸中再加水稀釋(2016·全國卷Ⅰ，10C)D．Fe與Cl2反應(yīng)生成FeCl3，推測Fe與I2反應(yīng)生成FeI3(2016·上海，21C)[解析]A項(xiàng)，制備Fe(OH)3膠體，應(yīng)將飽和氯化鐵溶液滴入沸水中，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，鐵離子與銅反應(yīng)生成銅離子和亞鐵離子說明銅的還原性比亞鐵離子的還原性強(qiáng)，無法證明金屬性的強(qiáng)弱，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，在溶液中鐵離子極易發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生難溶性的氫氧化鐵，為了抑制鐵離子的水解，應(yīng)該先將氯化鐵溶解在較濃的鹽酸中，然后再加水稀釋到相應(yīng)的濃度，正確；D項(xiàng)，因I2的氧化性較弱，故與鐵反應(yīng)生成FeI2，錯(cuò)誤。答案C11．(2016·全國卷Ⅱ，28)某班同學(xué)用如下實(shí)驗(yàn)探究Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}：(1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體，均配制成0.1mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑，其目的是_________________________________________________________。(2)甲組同學(xué)取2mLFeCl2溶液，加入幾滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液變紅，說明Cl2可將Fe2＋氧化。FeCl2溶液與氯水反應(yīng)的離子方程式為___________________________。(3)乙組同學(xué)認(rèn)為甲組的實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，該組同學(xué)在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入幾滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液變紅，煤油的作用是________________________________________________________________________________________。(4)丙組同學(xué)取10mL0.1mol·L－1KI溶液，加入6mL0.1mol·L－1FeCl3溶液混合。分別取2mL此溶液于3支試管中進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①第一支試管中加入1mLCCl4充分振蕩、靜置，CCl4層顯紫色；②第二支試管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍(lán)色沉淀；③第三支試管中加入1滴KSCN溶液，溶液變紅。實(shí)驗(yàn)②檢驗(yàn)的離子是________(填離子符號)；實(shí)驗(yàn)①和③說明：在I－過量的情況下，溶液中仍含有________(填離子符號)，由此可以證明該氧化還原反應(yīng)為________。(5)丁組同學(xué)向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液，溶液變成棕黃色，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________________________；一段時(shí)間后，溶液中有氣泡出現(xiàn)，并放熱，隨后有紅色沉淀生成。產(chǎn)生氣泡的原因是_____________________________，生成沉淀的原因是_______________________________(用平衡移動原理解釋)。答案(1)防止Fe2＋被氧化(2)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－(3)隔絕空氣(排除氧氣對實(shí)驗(yàn)的影響)(4)Fe2＋Fe3＋可逆反應(yīng)(5)H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2Fe3＋＋2H2OFe3＋催化H2O2分解產(chǎn)生O2H2O2分解放熱，促進(jìn)Fe3＋的水解平衡正向移動[解析](1)亞鐵離子具有還原性，能被空氣中的氧氣氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量鐵屑的目的是防止Fe2＋被空氣氧化。(2)Cl2可將Fe2＋氧化成Fe3＋。(3)煤油的作用是隔絕空氣，防止空氣中的氧氣將Fe2＋氧化，產(chǎn)生干擾。(4)Fe2＋與K3Fe(CN)6反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀Fe3[Fe(CN)6]2。碘在CCl4中呈紫色，F(xiàn)e3＋遇KSCN溶液顯紅色，實(shí)驗(yàn)①和③說明，在I－過量的情況下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以證明該氧化還原反應(yīng)為可逆反應(yīng)。(5)溶液變成棕黃色說明Fe2＋被氧化為Fe3＋，即可寫出離子方程式。一段時(shí)間后，產(chǎn)生氣泡的原因是反應(yīng)產(chǎn)生的Fe3＋是H2O2分解的催化劑，促進(jìn)H2O2分解生成O2，同時(shí)H2O2分解是放熱反應(yīng)，并促進(jìn)了Fe3＋水解平衡Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋向正反應(yīng)方向移動，產(chǎn)生較多Fe(OH)3，聚集形成沉淀。12．高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型、高效、多功能綠色水處理劑，比Cl2、O2、ClO2、KMnO4氧化性更強(qiáng)，無二次污染，工業(yè)上先制得高鐵酸鈉，然后在低溫下，向高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和，使高鐵酸鉀析出。(1)干法制備高鐵酸鈉的主要反應(yīng)為：2FeSO4＋6Na2O2=2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑