2022版高考化学一轮复习-专题3-金属及其化合物-第2单元-铁的获取及应用学案.doc

2022版高考化学一轮复习 专题3 金属及其化合物 第2单元 铁的获取及应用学案2022版高考化学一轮复习 专题3 金属及其化合物 第2单元 铁的获取及应用学案年级：姓名：- 22 -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)(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()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 mol，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)=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(NO3)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(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2Fe2Cl2=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。()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(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FeCO3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。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。.CuC