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课时 3.2 铁的重要化合物
【学习目标】
1、掌握铁的氧化物的性质及应用
2、掌握Fe(OH) 、Fe(OH) 的制备原理及化学性质
2 3
3、掌握Fe2+、Fe3+间的相互转化以及Fe3+、Fe2+的检验方法
【主干知识梳理】
【归纳】( )处于中间价态既有氧化性又有还原性,但以还原性为主;( )处于最高价,只有氧化性
一、铁的氧化物
1、物理性质比较
氧化物
FeO FeO FeO
性质比较 2 3 3 4
俗称 —— 铁红 磁性氧化铁
颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体
铁的价态 + 2 + 3 + 2 、+ 3
水溶性 不溶于水
2、化学性质
(1)稳定性
①FeO不稳定,在空气中受热易被氧化为Fe O:6FeO+O 2FeO
3 4 2 3 4
②Fe O 和四氧化三铁很稳定
2 3
(2)与非氧化性酸(如:稀盐酸、稀硫酸)的反应
氧化亚铁和氧化铁属于碱性氧化物,与非强氧化性酸反应生成 Fe 2 + 和 Fe 3 +
①FeO与盐酸反应:FeO+2HCl===FeCl +HO FeO+2H+===Fe2++HO
2 2 2
②Fe O 与盐酸反应:FeO+6HCl===2FeCl +3HO FeO+6H+===2Fe3++3HO
2 3 2 3 3 2 2 3 2
③Fe O 与盐酸反应:FeO+8HCl===FeCl +2FeCl+4HO FeO+8H+===Fe2++2Fe3++4HO
3 4 3 4 2 3 2 3 4 2
(3)与氧化性酸(如:硝酸、浓硫酸)的反应
①FeO与稀硝酸反应:3FeO+10HNO ===3Fe(NO)+NO↑+5HO
3 3 3 2
3FeO+10H++NO -===3Fe3++NO↑+5HO
3 2
②Fe O 与稀硝酸反应:FeO+6HNO ===2Fe(NO)+3HO
2 3 2 3 3 3 3 2
FeO+6H+===2Fe3++3HO
2 3 2
③Fe O 与稀硝酸反应:3FeO+28HNO ===9Fe(NO)+NO↑+14HO
3 4 3 4 3 3 3 2
3FeO+28H++NO -===9Fe3++NO↑+14HO
3 4 3 2
(4)与还原性酸(如:HI)的反应
①FeO与HI反应:FeO+2HI===FeI+HO FeO+2H+===Fe2++HO
2 2 2
②Fe O 与HI反应:FeO+6HI===2FeI+I+3HO FeO+6H++2I-===2Fe2++I+3HO
2 3 2 3 2 2 2 2 3 2 2
③Fe O 与HI反应:FeO+8HI===3FeI+I+4HO FeO+8H++2I-===3FeI+I+4HO
3 4 3 4 2 2 2 3 4 2 2 2
4、主要用途:氧化铁俗称铁红,常用作红色油漆和涂料,赤铁矿(主要成分是Fe O)是炼铁原料
2 3
【微点拨】
①化合态铁的常见化合价只有+2价和+3价,Fe O 是黑色具有磁性的晶体,可以看成由FeO和Fe O 按物质
3 4 2 3
的量之比1∶1组合而成的复杂氧化物,通常也可写成 FeO·Fe O 的形式,因此Fe O 与盐酸反应可分别看作
2 3 3 4
Fe O、FeO与盐酸反应,然后把两个反应式相加,Fe O+8HCl===2FeCl +FeCl +4HO
2 3 3 4 3 2 2
②FeO、Fe O 属于碱性氧化物,Fe O 不属于碱性氧化物
2 3 3 4
③从价态分析,FeO有还原性,Fe O 有氧化性,Fe O 既有氧化性又有还原性。但FeO与Fe O 中Fe元素价
2 3 3 4 2 3
态相邻,两者不会反应。FeO、Fe O 遇氧化性酸(如:HNO)发生氧化还原反应,+2价的铁均被氧化成+3
3 4 3
价
【即学即练1】
1、下列关于氧化铁和氧化亚铁的叙述中不正确的是( )
A.都是碱性氧化物 B.都能与酸反应生成盐和水C.都能与水反应生成氢氧化物 D.都能被一氧化碳还原为铁
2、下列说法正确的是( )
A.赤铁矿的主要成分是Fe O B.Fe O 为碱性氧化物,可与水反应生成Fe(OH)
3 4 2 3 3
C.铁锈的主要成分是Fe O D.Fe O 中铁元素有+2价和+3价,Fe O 是混合物
2 3 3 4 3 4
3、某物质由铁和氧两种元素组成,实验测得铁元素与氧元素的质量比为 21∶8,关于该物质的下列说法中不正
确的是( )
A.铁元素与氧元素物质的量比为3∶4 B.该物质可能为四氧化三铁
C.该物质一定为四氧化三铁 D.该物质可能为混合物
4、“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Cu
D.土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧,分别生成了黑色Fe O 或FeO和红色Fe O
3 4 2 3
二、铁的氢氧化物
1、物理性质比较
氢氧化物
Fe(OH) Fe(OH)
性质比较 2 3
物质类别 二元弱碱 三元弱碱
颜色状态 白色固体 红褐色固体
铁的价态 + 2 + 3
溶解性 难溶于水
2、化学性质
(1)与非氧化性酸(如:稀盐酸、稀硫酸)的反应
①Fe(OH) 与盐酸反应:Fe(OH) +2HCl===FeCl +HO Fe(OH) +2H+===Fe2++HO
2 2 2 2 2 2
②Fe(OH) 与盐酸反应:Fe(OH) +3HCl===FeCl +3HO Fe(OH) +3H+===Fe3++3HO
3 3 3 2 3 2
(2)与氧化性酸(如:硝酸、浓硫酸)的反应
①Fe(OH) 与稀硝酸反应:3Fe(OH) +10HNO ===3Fe(NO)+NO↑+8HO
2 2 3 3 3 2
3FeO+10H++NO -===3Fe3++NO↑+8HO
3 2
②Fe(OH) 与稀硝酸反应:Fe(OH) +3HNO ===Fe(NO)+3HO Fe(OH) +3H+===Fe3++3HO
3 3 3 3 3 2 3 2
(3)与还原性酸(如:HI)的反应
①Fe(OH) 与HI反应:Fe(OH) +2HI===FeI+HO FeO+2H+===Fe2++HO
2 2 2 2 2
②Fe(OH) 与HI反应:2Fe(OH) +6HI===2FeI+I+6HO 2Fe(OH) +6H++2I-===2Fe2++I+6HO
3 3 2 2 2 3 2 2
(4)热稳定性:Fe(OH) 、Fe(OH) 受热均分解生成同价态的氧化物
2 3
①Fe(OH) :Fe(OH) =====FeO+HO (隔绝空气生成FeO,在空气中最终转化为Fe O)
2 2 2 2 3
②Fe(OH) :2Fe(OH) =====FeO+3HO
3 3 2 3 2
(5)Fe(OH) 的还原性:Fe(OH) 具有强还原性,易被空气中的O 氧化生成Fe(OH)
2 2 2 3
①转化过程中的特殊现象是:白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
②转化的方程式:4Fe(OH) +O+2HO===4Fe(OH)
2 2 2 3
③反应类型: 化合反应 、氧化还原反应
【微点拨】
①Fe(OH) 在空气中加热,在分解同时被O 氧化,化学方程式为:4Fe(OH) +O=====2Fe O+4HO,所以
2 2 2 2 2 3 2
在
空气中加热Fe(OH) 得不到FeO
2
②Fe(OH) 中的Fe为+2价,处于中间价态,既有氧化性又有还原性,但以还原性为主,与HNO、浓硫酸等
2 3
强氧化性酸发生的氧化还原反应而不是复分解反应
③Fe(OH) 中的铁为+3价,处于最高价态,只有氧化性,与HNO、浓硫酸等强氧化性酸时发生的是复分解反
3 3
应而不能发生氧化还原反应,但与氢碘酸(HI,I—有还原性)反应时则发生氧化还原反应
3、氢氧化铁的制备实验装置
实验原理 可溶性铁盐[FeCl 、Fe (SO )、Fe(NO )]与碱(强碱或弱碱)反应
3 2 4 3 3 3
①将NaOH溶液滴入FeCl 溶液中:Fe3++3OH-===Fe(OH) ↓
实验操作 3 3
②将氨水滴入Fe (SO ) 溶液中:Fe3++3NH ·H O===Fe(OH) ↓+3NH +
2 4 3 3 2 3 4
实验现象 有红褐色沉淀生成
4、氢氧化亚铁的制备
可溶性铁盐[FeCl 、FeSO 、Fe(NO )]与碱(强碱或弱碱)反应 实验装置
实验原理 2 4 3 2
Fe2++2OH-===Fe(OH) ↓ Fe2++2NH ·H O===Fe(OH) ↓+2NH +
2 3 2 2 4
将吸有NaOH溶液的胶头滴管插入新制备的亚铁盐溶液的液面以下,
实验操作
缓缓挤出NaOH溶液
实验现象 白色沉淀生成,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
化学方程式 ①Fe2++2OH-===Fe(OH) ↓(白色); ②4Fe(OH) +O+2HO===4Fe(OH)
2 2 2 2 3
【微点拨】
①Fe2+极易被氧化,所以FeSO 溶液要现用现配,并放入少量的铁粉以防止Fe2+被氧化成Fe3+
4
②为了防止Fe2+被氧化,配制FeSO 溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸,尽可能除去O
4 2
③为了防止滴加NaOH溶液时带入空气,可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO 溶液的液面下,再挤出
4
NaOH溶液,这样做的目的是防止生成的Fe(OH) 与空气中的氧气接触而被氧化
2
④为防止Fe2+被氧化,还可以向盛有FeSO 溶液的试管中加入少量的煤油、苯或其他密度小于水而不溶于水
4
的有机物,以隔绝空气
【拓展】Fe(OH) 的制备的改进方法:为了防止Fe(OH) 被O 氧化,在制备Fe(OH) 时,一般从两个角度考虑,
2 2 2 2
一是反应试剂,二是反应环境。取用最新配制的FeSO 溶液;NaOH溶液加热煮沸并冷却后使用,以驱除溶液
4
中溶解的O。
2
方法1 方法2
实验时,先打开弹簧夹K,再将分液漏斗的旋塞打开,使
在试管中加入适量的5% FeSO 溶液,并覆盖一
4
稀硫酸与铁粉作用,用产生的H 排出装置中的空气;然后
层苯,再用长滴管注入不含O 的1 mol·L- 2
2
关闭K,使生成的H 将试管中的FeSO 溶液压入NaOH溶
1NaOH溶液。由于苯的液封作用,防止了生成 2 4
液中,则可较长时间观察到生成的白色Fe(OH) 沉淀。若拔
的Fe(OH) 被氧化,因而可较长时间观察到白色 2
2
去广口瓶上的橡皮塞,则白色沉淀迅速变成灰绿色,最后
的Fe(OH) 沉淀
2 变成红褐色
【即学即练2】
1、下列物质不能通过化合反应得到的是( )
A.Al(OH) B.Fe(OH) C.Al O D.Fe O
3 3 2 3 3 4
2、下列实验方案可以得到白色纯净的Fe(OH) 的是( )
2
A.在Fe (SO ) 溶液中加入过量的铁粉,过滤,在滤液中加入过量的NaOH溶液
2 4 3
B.将铁粉与稀硫酸充分反应,然后再加入过量的氨水
C.在FeCl 溶液上加一层苯,然后将滴管插入到FeCl 溶液液面以下,慢慢滴加NaOH溶液(溶液中不能有气
2 2
泡,配制FeCl 溶液和NaOH溶液的蒸馏水必须加热煮沸)
2D.在生成Fe(OH) 的悬浊液中加过量的铁粉
3
3、下列各图中能较长时间看到Fe(OH) 白色沉淀的是( )
2
A.①③ B.①② C.①②③ D.②③
三、铁盐(Fe3+)和亚铁盐(Fe2+)
1、铁盐:含Fe3+的溶液呈棕黄色,Fe3+具有较强的氧化性
(1)氧化性
①Fe3+与Fe、Cu反应的离子方程式分别为:2Fe3++Fe===3Fe2+,2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
②Fe3+与I-反应的离子方程式:2Fe3++2I-===2Fe2++I
2
(2)特性——检验Fe3+:含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色,Fe3++3SCN-===Fe(SCN) (血红色溶
3
液)
(3)易水解:将FeCl 饱和溶液滴入沸水中制备Fe(OH) 胶体:FeCl+3HO Fe(OH) (胶体)+3HCl
3 3 3 2 3
2、亚铁盐:含有Fe2+的溶液呈浅绿色,Fe2+处于铁的中间价态,既有氧化性,又有还原性,但以还原性为主
(1)氧化性
①Fe2+与Zn反应的离子方程式:Fe2++Zn===Fe+Zn2+
(2)还原性:Fe2+遇Br 、Cl、HO、NO(H+)等均表现还原性
2 2 2 2
①Fe2+与Cl 反应的离子方程式:2Fe2++Cl ===2Fe3++2Cl-
2 2
3、Fe2+与Fe3+的转化
在盛有氯化铁溶液的试管中加适量铁粉振荡后,溶液变成浅绿色,再加
KSCN溶液,溶液不变色,再加入氯水后,溶液变成红色
有关反应的离子方程式是2Fe3++Fe===3Fe2+、2Fe2++Cl ===2Fe3++2Cl
2
-
4、检验Fe2+、Fe3+的常用方法
(1)Fe3+的检验
①观察法:溶液呈棕黄色,证明含有Fe3+
②KSCN法:加入KSCN或其它可溶性硫氰化物溶液,溶液呈血红色,证明含有Fe3+
离子方程式:Fe3++3SCN-===Fe(SCN)
3
③碱液法:加入氨水或NaOH溶液,有红褐色沉淀生成,证明含有Fe3+
离子方程式:Fe3++3OH-===Fe(OH) ↓(红褐色沉淀)
3
④淀粉KI试纸法:能使淀粉KI试纸变蓝,证明含有Fe3+
离子方程式:2Fe3++2I-===2Fe2++I
2
⑤铜片法:加入铜片,铜片溶解且溶液变为蓝色,证明含有Fe3+
离子方程式:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
(2)Fe2+的检验
①观察法:溶液呈浅绿色,证明含有Fe2+
②碱液法:加入氨水或NaOH溶液,产生白色絮状沉淀,迅速变成灰绿色,最终变为红褐色,证明有Fe2+
离子方程式:Fe2++2OH-===Fe(OH) ↓(白色沉淀) 4Fe(OH) +O+2HO===4Fe(OH) (红褐色沉淀)
2 2 2 2 3
③KMnO 法:加入少量酸性KMnO 溶液,能使KMnO 溶液的紫红色变浅,证明有Fe2+
4 4 4
离子方程式:5Fe2++MnO -+8H+===5Fe3++Mn2++4HO
4 2
④KSCN法:先加入KSCN,溶液不变红,再加新制氯水溶液变红色的为Fe2+
离子方程式:2Fe2++Cl ===2Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN-===Fe(SCN)
2 3
(3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验:检验Fe2+和Fe3+混合溶液时,要分两次分别检验Fe2+和Fe3+,检验Fe2+时要选择酸性高锰酸钾溶液,检验Fe3+时最好选择KSCN溶液
答题模板:将混合溶液分成两份分别于两支试管中,向其中一支试管中加入酸性高锰酸钾溶液,若酸性高锰
酸钾紫红色褪去,则说明含有Fe2+;向另一支试管中加入KSCN溶液,若溶液变红,则说明含有Fe3+
【微点拨】
①检验Fe2+时不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制
氯水可能氧化SCN-)
②当溶液浓度较稀时,用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2+和Fe3+的存在
③Fe3+、Fe2+、Cl-同时存在时不能用酸性KMnO 溶液检验Fe2+ (Cl-能还原酸性KMnO ,有干扰)
4 4
【即学即练3】
1、欲证明某溶液中含有Fe2+不含Fe3+,进行如下实验操作时最佳顺序为( )
①加入少量氯水 ②加入少量KMnO 溶液 ③加入少量KSCN溶液
4
A.①③ B.③② C.③① D.①②③
2、将下列四种化合物溶于稀盐酸,滴加硫氰化钾溶液,没有颜色变化,再加氯水即呈现红色的是( )
A.FeO B.Fe O C.FeCl D.Fe (SO )
2 3 3 2 4 3
3、下列描述不正确的是( )
A.FeSO 可用于防止食品氧化变质,延长食品的保质期
4
B.向FeSO 溶液中加入NaOH溶液,观察到有白色沉淀生成,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
4
C.向Fe (SO ) 溶液中加入足量铁粉,充分反应后滴加KSCN溶液,溶液立即变成血红色
2 4 3
D.铁在氧气中燃烧,生成黑色的Fe O
3 4
4、在一些高档茶叶、点心等食品的包装盒中有一个小袋,将小袋打开,可以看到灰黑色粉末,其中有些已变成
棕褐色。将上述粉末溶于稀盐酸,取上层清液,滴入几滴氯水,再滴加 KSCN溶液,马上出现红色。以下结
论不正确的是( )
A.该灰黑色粉末用作抗氧化剂 B.该灰黑色粉末不可食用
C.小袋中原来装有铁粉 D.小袋中原来装有氧化铁
5、选择合适试剂完成甲、乙两组实验。下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是( )
甲组:检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+;乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+
甲组 乙组
A 新制氯水、KSCN溶液 NaOH溶液
B 酸性KMnO 溶液 KSCN溶液
4
C KOH溶液 溴水
D 溴水 酸性KMnO 溶液
4
6、下列离子的检验方法最合理的是( )
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明原溶液中不含Fe2+
B.向某溶液中通入Cl,然后再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+
2
C.向某溶液中加入NaOH溶液,得到红褐色沉淀,说明原溶液中含有Fe3+
D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到沉淀颜色逐渐变为红褐色,说明原溶液中含有 Fe2+,
不含有Mg2+
四、“铁三角”转化中的氧化还原反应
铁元素有三种价态:0价、+2价和+3价,这三种价态的铁在一定条件下可相互转化,我们称之为“铁三
角”。
“铁三角”是指Fe、Fe2+( )、Fe3+( )之间的转化关系,如图所示:
1、Fe只有还原性,可以被氧化成+2价或+3价的铁
(1)Fe能被Fe3+、Cu2+、S、I、H+等较弱氧化剂氧化为Fe2+
2如:Fe+2Fe3+===3Fe2+ Fe+Cu2+===Fe2++Cu Fe+S FeS
Fe+I===FeI (碘水生烟) Fe+2H+===Fe2++H↑
2 2 2
(2)Fe能被Cl 、Br 、HNO 、浓HSO 等强氧化剂氧化为Fe3+
2 2 3 2 4
如:2Fe+3Cl =====2FeCl 2Fe+3Br =====2FeBr
2 3 2 3
Fe(少量)+4HNO (稀)===Fe(NO )+NO↑+2HO
3 3 3 2
2、Fe2+( )既有氧化性又有还原性,主要表现还原性
(1)Fe(Ⅱ)→Fe(Ⅲ)需加入氧化剂,如:Cl、Br 、O、HNO、浓HSO 、O、HO、KMnO /H+等
2 2 2 3 2 4 2 2 2 4
①2Fe2++Cl ===2Fe3++2Cl- (在亚铁盐溶液中通入氯气,溶液由浅绿色变为棕黄色)
2
②4Fe2++O+4H+===4Fe3++2HO (亚铁盐溶液在空气中容易变质)
2 2
③3Fe2++NO -+4H+===3Fe3++NO↑+2HO
3 2
④5Fe2++MnO -+8H+===5Fe3++Mn2++4HO
4 2
⑤2Fe2++HO+2H+===2Fe3++2HO
2 2 2
(2)Fe(Ⅱ)→Fe需加入还原剂,如:C、CO、H、Zn等
2
Fe2++Zn===Fe+Zn2+
3、Fe3+( )具有较强的氧化性
(1)Fe(Ⅲ)→Fe(Ⅱ)需加入还原剂,如:I-(HI)、S2-(H S)、SO 、Fe、Cu等
2 2
①2Fe3++2I-===2Fe2++I
2
②2Fe3++S2-===2Fe2++S↓ 2Fe3++HS===2Fe2++2H++S↓
2
③2Fe3++SO +2HO===2Fe2++SO 2-+4H+ 2Fe3++SO 2-+HO===2Fe2++SO 2-+2H+
2 2 4 3 2 4
④2Fe3++Fe===3Fe2+,在FeSO 溶液中往往要加铁的原因是可以防止Fe2+被氧化为Fe3+
4
⑤2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,电路板的制作是利用FeCl 溶液与裸露的铜反应
3
(2)Fe(Ⅲ)→Fe需加入还原剂,如:C、CO、H、Zn等
2
2Fe3++3Zn===2Fe+3Zn2+
4、“铁三角”的重要应用
(1)Fe3+、Fe2+的离子共存问题
①Fe2+与NO(H+)、ClO-、MnO、HO、Cl、Br 、Cr O在溶液中均因发生氧化还原反应不能大量共存
2 2 2 2 2
②Fe3+与S2-、I-、HS-、SO、HSO、HSO 、HS在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存
2 3 2
③Fe3+与SCN-发生络合反应不能大量共存
(2)除杂
溶液 杂质 除杂方法
FeCl FeCl 加过量铁粉后过滤
2 3
FeCl FeCl 通Cl 或加氯水或加HO
3 2 2 2 2
FeCl CuCl 加过量铁粉后过滤
2 2
【即学即练4】
1、FeCl 、CuCl 的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是( )
3 2
A.溶液中一定含Cu2+ B.溶液中一定含Fe2+
C.加入KSCN溶液一定不变红色 D.剩余固体中一定含Cu
2、除去FeCl 溶液中少量的FeCl ,最好的办法是( )
2 3
A.加入氢氧化钠溶液 B.通入氯气 C.加入铜粉 D.加入铁粉
3、下列各组物质中,X是主体物质,Y是少量杂质,Z是为除去杂质所要加入的试剂,其中所加试剂正确的是(
)
A B C D
X FeCl 溶液 FeCl 溶液 Cu NaSO 溶液
3 3 2 4
Y FeCl CuCl Fe NaCO
2 2 2 3
Z Fe Fe 稀硫酸 BaCl 溶液
2
【课后作业】1、 下列说法不正确的是( )
A.铁的氧化物均为黑色固体,均难溶于水
B.Fe(OH) 在空气中易变质,生成红褐色Fe(OH)
2 3
C.铁在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色的Fe O
3 4
D.氢氧化亚铁为白色絮状沉淀
2、列关于铁及其化合物的说法中正确的是( )
A.赤铁矿的主要成分是Fe O
3 4
B.某溶液中先加入KSCN溶液无现象,再通入Cl,发现溶液变红,则证明原溶液含有Fe2+
2
C.磁铁矿粉末溶于盐酸后,加入KSCN溶液,生成红色沉淀
D.Fe与水蒸气在高温下发生反应生成Fe O 和H
2 3 2
3、用足量的CO还原32.0 g某种氧化物,将生成的气体通入足量的澄清石灰水中,得到60 g沉淀,则该氧化物
是( )
A.FeO B.Fe O C.CuO D.Fe O
2 3 3 4
4、向某晶体的水溶液中加入含有Fe2+的溶液后,无明显变化,当滴加几滴溴水后,混合溶液出现血红色,由此
得出的结论错误的是( )
A.该晶体的水溶液中一定含有SCN- B.Fe3+的氧化性比Br 强
2
C.Fe2+被Br 氧化成Fe3+ D.Fe2+与SCN-不能形成血红色的化合物
2
5、在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。关于该反应的下列叙述中不正确的是( )
A.生成物为氢氧化铁 B.该反应是化合反应
C.该反应是氧化还原反应 D.氢氧化亚铁作氧化剂
6、实验室制取氢氧化铁的一组试剂是( )
A.氯化铁溶液和烧碱溶液 B.氧化铁和烧碱溶液 C.氧化铁和水 D.铁和水蒸气
7、刻制印刷电路板时用氯化铁溶液作为“腐蚀液”,发生的反应为Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+。根据该反应判断
下列说法不正确的是( )
A.铜是还原剂 B.Fe3+具有氧化性 C.该反应是置换反应 D.该反应属于离子反应
8、向盛有氯化亚铁和氯化铜混合溶液的烧杯中加入一定量的锌粉,充分反应后,得到固体M和溶液N。下列
叙述错误的是( )
A.锌有剩余时,M中一定有Fe、Cu和Zn B.锌有剩余时,N中一定没有FeCl 和CuCl
2 2
C.锌无剩余时,M中一定有Cu,可能有Fe D.锌无剩余时,N中一定只有FeCl 和ZnCl
2 2
9、下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是( )
A.把铁片插入CuSO 溶液中,验证古代湿法冶铜:2Fe+3Cu2+===2Fe3++3Cu
4
B.某溶液中滴入KSCN溶液显红色,说明含Fe3+
C.FeCl 溶液中加入铜粉:Fe3++Cu===Fe2++Cu
3
D.若要求用两种单质和一种溶液来测定Zn、Cu、Ag三种金属的活动性顺序,可用Zn、Cu和AgNO 溶液:
3
Zn+2Ag+===Zn2++2Ag
10、已知如下三个实验均能发生化学反应,下列判断正确的是( )
① ② ③
将铁钉放入硫酸铜溶液中 向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水 将铜丝放入氯化铁溶液中
A.实验①中铁作还原剂 B.实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性
C.实验③中发生的是置换反应 D.上述实验证明氧化性:Fe3+>Fe2+>Cu2+
11、向氧化铁、氧化铜、铁、铜的混合粉末中加入过量的稀盐酸,充分反应后,仍有红色粉末存在,则关于溶
液中阳离子的判断正确的是( )
A.只有Fe2+和Cu2+ B.一定有Fe2+、Cu2+,可能有Fe3+
C.一定有Fe2+,可能有Cu2+ D.只有Fe2+
12、将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol/L的FeCl 溶液中,充分发生反应后,其结果是( )
3
A.往溶液中滴入无色的KSCN溶液,不显红色
B.Fe2+和Fe3+的物质的量比为6:1
C.反应中氧化产物和还原产物的物质的量比为2:1D.铁粉有剩余,溶液浅绿色,Cl-的浓度基本保持不变
13、某200 mL溶液中含0.1 mol Fe2+、0.2 mol Fe3+,加入0.2 mol铁粉,待Fe3+完全还原后,溶液中Fe2+的物
质的量浓度为(假设反应前后体积不变)( )
A.0.4 mol/L B.2 mol/L C.0.8 mol/L D.1.0 mol/L
14、验证Fe3+与Fe2+能够相互转化。下列分析不合理的是( )
按下列顺序实验 对应现象
①向FeCl 溶液加入过量铁粉 ⅰ.溶液由黄色变成浅绿色
3
②滴加KSCN溶液 ⅱ.溶液无明显变化
③再滴加几滴氯水 ⅲ.溶液变红
A.解释现象ⅰ的反应:2Fe3++Fe===3Fe2+ B.实验②与③可以调换顺序
C.溶液变红涉及到反应:Cl+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+ D.比较氧化性:Cl>Fe3+>Fe2+
2 2
15、几种物质间的相互转化关系如图所示:
(1)A转化为B及气体的反应中应加入的试剂是________(填化学式)
(2)写出B的化学式:________,F的化学式:________
(3)写出G→H的化学方程式:_________________________
(4)写出检验D溶液中金属阳离子的方法:________________________________(用离子方程式表示);向D溶液
中加入A,发生反应的离子方程式是_____________________
16、化合物A、B组成元素相同,且B为白色。C是一种与B含有相同价态该金属元素的硫酸盐,向C中加入
适量的NaOH溶液,可观察到生成的沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色沉淀 A,加热A可得红棕色粉末
D。回答下列问题:
(1)写出各物质的化学式:A________、B________、C________、D________
(2)写出B转化为A的化学方程式:_____________________________________________
写出A受热分解的化学方程式:________________________________________________
17、用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH) 沉淀
2
方法一:用FeSO 溶液与不含O 的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备
4 2
(1)除去蒸馏水中溶解的O 常采用________的方法
2
(2)生成白色Fe(OH) 沉淀的操作是用长滴管吸取不含O 的NaOH溶液,插入FeSO 溶液液面下,再挤出NaOH
2 2 4
溶液。这样操作的理由是_____________________________________
方法二:在如图所示装置中,用不含O 的NaOH溶液、铁屑和稀硫酸制备
2
(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是________
(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是________(3)为了制得白色 Fe(OH) 沉淀,在试管Ⅰ和试管Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是
2
________
__________________________________________________________________________________________
(4)这样生成的Fe(OH) 沉淀能较长时间保持白色,其理由是___________________________________________
2
__________________________________________________
18、为探究铁和铁的化合物的一些化学性质,某学生实验小组设计了以下实验。
(1)往A、B溶液中分别滴入几滴KSCN溶液,溶液的颜色:A________,B________
(2)写出上述过程中有关反应的化学方程式:
Fe O→A____________________________________________________________________
2 3
A→B_______________________________________________________________________
(3)B→C可看到的现象是______________________________________________________
(4)将A的饱和溶液滴入沸水中并不断加热,可制得________胶体;当光束通过该胶体时,可看到一条光亮的
“通路”,这种现象称为________效应
19、电子工业上使用的印刷电路板,是在敷有铜膜的塑料板上以涂层保护所要的线路,然后用三氯化铁浓溶液
作用掉(腐蚀)未受保护的铜膜后形成的。某工程师为了从使用过的腐蚀废液(含有大量CuCl 、FeCl 和FeCl ,
2 2 3
任意排放将导致环境污染及资源的浪费)中回收铜,并将铁的化合物全部转化为FeCl 溶液作为腐蚀液原料循
3
环使用,准备采用下列步骤:
(1)步骤Ⅰ的操作名称:________;所需玻璃仪器:________、________、________
(2)写出FeCl 溶液与铜箔发生反应的离子方程式:________________________________
3
(3)检验废腐蚀液中是否含有Fe3+所需试剂名称:________,实验现象_________________________________
(4)向②中加入NaOH溶液并长时间暴露在空气中,此过程的现象:_____________________________________,
此转化的化学方程式为:______________________________________________________
(5)写出③中所含物质:________,⑥发生反应的离子方程式:______________________
20、电子工业常用30%的FeCl 溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。
3
(1)检验溶液中Fe3+存在的试剂是________,证明Fe3+存在的现象是___________________
(2)写出FeCl 溶液与金属铜发生反应的化学方程式:______________________________________
3
(3)某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜,并重新获得FeCl 溶液,准备采用下列步骤:
3
A.请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式。
①________,②________,③________,④________,⑤________,⑥________。
B.请写出相关反应的化学方程式。
__________________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
21、已知A是一种常见金属,F是一种红褐色沉淀。试根据图中转化关系,回答下列问题。(1)写出A、C、F、G的化学式A、________,C、________,F、________,G、________
(2)检验D中阳离子的方法__________________
(3)保存C溶液时为什么要加固体A____________________________________________
(4)写出下列转化的离子方程式或化学方程式。
①A→C:________________________
②→D:________________________
【铁的重要化合物】答案
【即学即练1】
1、C。解析:氧化铁和氧化亚铁都是不溶于水的碱性氧化物,都不能与水反应生成氢氧化物,都能与酸反应生
成相应的盐和水,都具有氧化性,能被氢气、一氧化碳、金属铝等还原剂还原为铁单质。
2、C。解析:赤铁矿、铁锈的主要成分均是 Fe O ,A错误,C正确;Fe O 为碱性氧化物,但不与水反应,B
2 3 2 3
错误;Fe O 为化合物,不是混合物,D错误。
3 4
3、C。解析:由铁元素与氧元素的质量之比为21∶8,求得铁元素与氧元素的物质的量之比为3∶4,该物质可能为
Fe O ;若FeO与Fe O 混合物的物质的量比为1∶1时,混合物中铁元素与氧元素的物质的量比也为 3∶4,该物质
3 4 2 3
可能为混合物。
4、D。解析:黏土中含有铁元素,在烧制砖瓦时,与 O 反应,生成氧化物,铁元素的氧化物有 3种,FeO与
2
Fe O 为黑色,Fe O 为红棕色,故D项正确。
3 4 2 3
【即学即练2】
1、A。解析:不溶于水的氧化物,不能与水反应制取相应的氢氧化物,如 Fe O 不溶于水,不能与水化合生成
2 3
Fe(OH) ,但反应4Fe(OH) +O+2HO===4Fe(OH) 为化合反应。
3 2 2 2 3
2、C。解析:必须防止Fe(OH) 被氧化,可以用油封(如苯等),同时在配制碱和Fe2+溶液时,也不能用含有氧
2
气的蒸馏水。
3、A。解析:要较长时间看到Fe(OH) 沉淀,必须在制取过程中尽可能减少和空气接触。对比 3个实验可以发
2
现:①中盛有氢氧化钠溶液的滴管伸入放有还原性铁粉的硫酸亚铁溶液中,可以较长时间观察到 Fe(OH) 白色
2
沉淀;②中生成的氢氧化亚铁能够与空气中氧气发生反应:4Fe(OH) +O +2HO===4Fe(OH) ,导致不能长时
2 2 2 3间观察到氢氧化亚铁白色沉淀。③中加入有机物作隔离层,和空气接触少,能较长时间观察到 Fe(OH) 白色沉
2
淀。
【即学即练3】
1、C。解析:Fe3+与KSCN溶液反应变红色,Fe2+与KSCN溶液不反应,但加入氧化剂后Fe2+被氧化成Fe3+,
使KSCN变红色。所以,应先加入KSCN,如果溶液不变色,再加入氯水,溶液变成红色,则可证明溶液中含
有Fe2+不含Fe3+。
2、A。解析:根据题意可知溶液中含有Fe2+,只有FeO溶于稀盐酸产生Fe2+,A项符合题意。
3、C。解析:向Fe (SO ) 溶液中加入足量铁粉,充分反应后生成FeSO ,滴加KSCN溶液,溶液不会变成血红
2 4 3 4
色。
4、D。解析:从溶液遇KSCN出现红色看,黑色粉末应该含铁元素。氧化铁为红棕色粉末,D错误;该灰黑色
粉末为还原铁粉,起到吸收包装盒中的氧气,防止高档茶叶、点心等食品变质的作用,故A、B、C正确。
5、B。解析:甲组,在Fe3+存在的条件下检验Fe2+,要排除Fe3+干扰。所选试剂具备下列条件:一是能与Fe2+
发生有明显现象的反应;二是与Fe3+不反应。溴水符合条件,实验现象是溴水颜色变浅,酸性KMnO 溶液也符
4
合条件:5Fe2++MnO+8H+===5Fe3++Mn2++4HO,实验现象是溶液的紫色变浅。乙组,在Fe2+存在的条件
2
下检验Fe3+,用KSCN溶液检验Fe3+即可,Fe2+不会造成干扰。
6、C。解析:Fe3+与SCN-生成红色Fe(SCN) ,A项中现象可以证明存在Fe3+,但无法确定Fe2+的存在,A项
3
不合理;B项中现象可以证明通入Cl 后存在Fe3+,但原溶液是只存在Fe2+,还是只存在Fe3+或Fe2+、Fe3+均含
2
有,不能确定,B项不合理;Fe(OH) 转化为红褐色Fe(OH) 时会干扰其他白色沉淀的观察,所以当含Fe2+的溶
2 3
液中含有其他能与碱生成白色沉淀的离子时,也同样出现D项所述现象,D项不合理。
【即学即练4】
1、A。解析:加入铁粉后,因为Fe3+氧化性强于Cu2+,铁粉先与FeCl 反应,然后与CuCl 反应,充分反应后
3 2
仍存在的固体一定含有Cu,可能含有Fe,D正确;所得溶液中一定不含Fe3+,可能含Cu2+,一定含有Fe2+,
加入KSCN一定不变红色,B、C正确,A错误。
2、D。解析:根据反应:Fe+2FeCl ===3FeCl ,可知除去FeCl 中少量FeCl 最好的办法是加入铁粉。
3 2 2 3
3、C。解析:由于发生2FeCl +Fe===3FeCl 反应,主体成分FeCl 被消耗了,无法除去杂质FeCl ,A错误;由
3 2 3 2
于发生2FeCl +Fe===3FeCl ,CuCl +Fe===FeCl +Cu反应,主体成分FeCl 被消耗了,有新的杂质FeCl 产生,
3 2 2 2 3 2
B错误;NaSO 、NaCO 均与BaCl 反应,主体成分NaSO 被消耗了,D错误。
2 4 2 3 2 2 4
【课后作业】
1、A。解析:FeO是一种黑色粉末,Fe O 是一种红棕色粉末,Fe O 是一种磁性的黑色晶体。
2 3 3 4
2、B。解析:赤铁矿的主要成分是Fe O ,A错误;磁铁矿粉末溶于盐酸后生成氯化亚铁、氯化铁和水,加入
2 3
KSCN溶液,溶液变为红色,不是生成红色沉淀,C错误;Fe与水蒸气在高温下发生反应生成Fe O 和H ,D
3 4 2
错误。
3、B。解析:由生成CaCO 60 g可得反应掉CO为0.6 mol,即32 g金属氧化物中含氧原子为0.6 mol,铁原子:
3
=0.4 mol,N(Fe)∶N(O)=0.4∶0.6=2∶3,即氧化物为Fe O。
2 3
4、B。解析]:向水溶液中加入含有Fe2+的溶液后,溶液无明显变化,随后加入溴水,出现血红色,说明Fe2+
被Br 氧化成Fe3+,即Br 的氧化性比Fe3+强,且原溶液中含有SCN-,Fe2+与SCN-不能形成血红色的化合物。
2 2
5、D。解析:氢氧化亚铁易与氧气、水反应生成氢氧化铁,该反应既是化合反应,又是氧化还原反应,氢氧化
亚铁是还原剂,氧气是氧化剂。
6、A。解析:实验室常用可溶性铁盐溶液(如氯化铁溶液)与碱溶液(如烧碱溶液)反应来制取氢氧化铁沉淀。
7、C。解析:该反应中铜元素化合价升高,被氧化,为还原剂;铁元素化合价降低,被还原,Fe3+为氧化剂;
生成物中没有单质,不是置换反应;该反应为离子反应。
8、D。解析:锌有剩余时,锌粉足量,与氯化铜和氯化亚铁完全反应,M中一定有Fe、Cu和Zn,N中一定没
有FeCl 和CuCl ,故A、B正确;锌无剩余时,锌先与氯化铜反应,可能与部分氯化亚铁反应,所以 M中一定
2 2
有Cu、可能有Fe,N中一定有ZnCl,若锌粉不足量,氯化铜未完全反应,则溶液中有FeCl 、CuCl 和ZnCl,
2 2 2 2
若氯化铜完全反应,氯化亚铁未完全反应,则溶液中有FeCl 和ZnCl,故C正确、D项错误。
2 2
9、B。解析:A中正确的离子反应为Fe+Cu2+===Fe2++Cu;C中离子反应为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+;D中
Zn、Cu均与AgNO 发生置换反应生成Ag,则不能比较Zn、Cu的金属性,D错误。
3
10、A。解析:实验①中铁作还原剂,则氧化性:Cu2+>Fe2+;实验②中Fe2+只表现还原性;实验③中发生的反
应为2FeCl+Cu===2FeCl+CuCl,该反应不是置换反应,分析可知氧化性:Fe3+
3 2 2>Cu2+。综上可知氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+。
11、C。解析混合粉末中加入过量的稀盐酸反应后,仍有红色固体铜存在,溶液中一定有 Fe2+,一定不可能有
Fe3+,可能有Cu2+。
12、B。解析:n(Fe)==0.02 mol,n(FeCl )=0.025 L×2 mol/L=0.05 mol,发生反应2Fe3++Fe===3Fe2+,剩余
3
n(Fe3+)=0.01 mol。
13、B。解析:根据反应2Fe3++Fe===3Fe2+可知,0.2 mol Fe3+和0.1 mol铁粉反应可生成0.3molFe2+,故Fe2+
的物质的量浓度为:=2 mol/L。
14、B。解析:A项,氯化铁能氧化金属铁生成氯化亚铁,离子方程式为 2Fe3++Fe===3Fe2+,正确;B项,实
验②与③不可以调换顺序,否则不能排除铁离子的影响,错误;C项,溶液变红是因为氯气氧化亚铁离子为铁
离子,所以涉及到的反应有Cl +2Fe2+===2Cl-+2Fe3+,正确;D项,根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧
2
化性可知,氧化性:Cl>Fe3+>Fe2+,正确。
2
15、(1)HCl (2)FeCl KCl
2
(3)4Fe(OH) +O+2HO===4Fe(OH)
2 2 2 3
(4)Fe3++3SCN-===Fe(SCN) 2Fe3++Fe===3Fe2+
3
解析:根据框图信息,可以推出 A 为 Fe,B 为 FeCl ,C 为 Cl ,D 为 FeCl ,E 为 KOH,F 为 KCl,G 为
2 2 3
Fe(OH) ,H为Fe(OH) ,J为AgCl。
2 3
16、(1)Fe(OH) Fe(OH) FeSO FeO
3 2 4 2 3
(2)4Fe(OH) +O+2HO===4Fe(OH) 2Fe(OH) =====FeO+3HO
2 2 2 3 3 2 3 2
解析:解答本题的关键是抓住 C 与 NaOH 溶液反应的特征现象,确定 A 是 Fe(OH) ,C 是 FeSO ,B 为
3 4
Fe(OH) ,D为Fe O。
2 2 3
17、方法一:(1)煮沸 (2)避免生成的Fe(OH) 沉淀接触O 而被氧化
2 2
方法二:(1)稀硫酸、铁屑 (2)NaOH溶液
(3)检验试管Ⅱ出口处排出的H 的纯度,当排出的H 纯净时,再夹紧止水夹
2 2
(4)试管Ⅰ中反应生成的H 充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,且外界空气不容易进入装置
2
解析:方法一:
(1)气体的溶解度是随温度升高而降低的,所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O 变少。
2
(2)避免生成的Fe(OH) 被空气(氧气)氧化。
2
方法二:
试管Ⅱ是开口式,无法利用产生的气体将溶液压入试管Ⅰ中,所以制取 FeSO 应在试管Ⅰ中进行,而在试
4
管Ⅱ中应加入不含O 的NaOH溶液。当把Fe与稀硫酸放入试管Ⅰ后,产生的H 可通过试管Ⅰ内的短导管排出
2 2
试管Ⅰ内的空气,然后经过止水夹进入试管Ⅱ中,再排尽试管Ⅱ内的空气,最后关闭止水夹,试管Ⅰ内产生的
H 无法逸出,H 产生的压强将试管Ⅰ内生成的FeSO 溶液通过长导管压入试管Ⅱ内,在此过程中,液体都处于
2 2 4
H 环境中,从而避免了空气中的O 将反应生成的Fe(OH) 氧化成Fe(OH) 。
2 2 2 3
18、(1)红色 不变(浅绿色)
(2)Fe O+6HCl===2FeCl +3HO Fe+2FeCl===3FeCl
2 3 3 2 3 2
(3)生成白色沉淀并迅速转变为灰绿色又转变为红褐色
(4)Fe(OH) 丁达尔
3
19、(1)过滤 烧杯 漏斗 玻璃棒
(2)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
(3) 硫氰化钾 溶液由黄色转化为红色
(4)先产生白色絮状沉淀,然后迅速变为灰绿色,最终变为红褐色 4Fe(OH) +O+2HO===4Fe(OH)
2 2 2 3
(5)Fe、Cu 2Fe2++Cl ===2Fe3++2Cl-
2
解析:废液中含有FeCl、CuCl、FeCl,向废液中加入过量Fe,发生反应2Fe3++Fe===3Fe2+、Cu2++Fe===2Fe2
2 2 3
++Cu,然后过滤,滤液中含有FeCl ,滤渣中含有Cu、Fe,向滤渣中加入过量HCl,Fe溶解,Cu不溶解,然
2
后过滤得到金属单质Cu,滤液中含有FeCl ,向FeCl 滤液中通入过量Cl,发生的反应为2Fe2++Cl===2Fe3++
2 2 2 2
2Cl-,从而得到FeCl 溶液,以此解答该题。
3
20、(1)KSCN溶液 溶液变成红色
(2)2FeCl +Cu===2FeCl +CuCl
3 2 2(3)A.①Fe ②FeCl ③Fe和Cu ④HCl ⑤FeCl ⑥Cl
2 2 2
B.CuCl +Fe===FeCl +Cu Fe+2HCl===FeCl +H↑
2 2 2 2
2FeCl+Fe===3FeCl 2FeCl+Cl ===2FeCl
3 2 2 2 3
解析:从腐蚀铜的废液中回收铜。
21、(1)Fe FeCl Fe(OH) FeO
2 3 2 3
(2)取D溶液少许于试管中,加入几滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含Fe3+(答案合理即可)
(3)防止Fe2+被O 氧化
2
(4)①Fe+2H+===Fe2++H↑
2
②2Fe2++Cl ===2Fe3++2Cl-
2