2019高考化學(xué) 第3章(金屬及其化合物)第3節(jié) 鐵及其化合物 考點(diǎn)(1)鐵的氧化物和氫氧化物講與練(含解析).doc
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李仕才考點(diǎn)一鐵的氧化物和氫氧化物1鐵的位置、結(jié)構(gòu)、化合價(jià)(1)周期表中的位置:第四周期第族;原子結(jié)構(gòu)示意圖:。(2)在參加化學(xué)反應(yīng)時(shí),鐵易失去最外層上的2個(gè)電子,有時(shí)它還失去次外層上的一個(gè)電子,所以鐵有2、3兩種價(jià)態(tài),且3價(jià)穩(wěn)定。2鐵的物理性質(zhì)和存在形式純凈的鐵是銀白色的金屬,鐵的熔點(diǎn)較高。當(dāng)含有碳和其他元素時(shí),熔點(diǎn)將降低,導(dǎo)電性比銅、鋁差。鐵能被磁鐵吸引,在磁場作用下,鐵自身也能產(chǎn)生磁性。重要的鐵礦石有(填化學(xué)式):赤鐵礦Fe2O3,磁鐵礦Fe3O4,褐鐵礦2Fe2O33H2O,菱鐵礦FeCO3。3鐵的化學(xué)性質(zhì)(1)與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)與O2的反應(yīng):常溫:鐵被腐蝕生成鐵銹,其主要成分為Fe2O3。點(diǎn)燃:3Fe2O2Fe3O4。與Cl2的反應(yīng):2Fe3Cl22FeCl3。與S的反應(yīng):FeSFeS。(2)與水的反應(yīng)常溫下鐵與水不反應(yīng),在高溫條件下與水蒸氣反應(yīng):3Fe4H2O(g)Fe3O44H2。(3)與酸的反應(yīng)(4)與某些鹽溶液的反應(yīng)與CuSO4溶液反應(yīng)的離子方程式:FeCu2=Fe2Cu。與FeCl3溶液反應(yīng)的離子方程式:2Fe3Fe=3Fe2。4鐵的氧化物5.鐵的氫氧化物判斷正誤(正確的打“”,錯(cuò)誤的打“”)1Fe和Fe2O3等物質(zhì)的量混合物溶于稀鹽酸時(shí)無氣體放出。()2Fe分別與氯氣和鹽酸反應(yīng)所得氯化物相同。()3用鐵制容器可以運(yùn)輸濃硝酸和濃硫酸。()4Fe2O3不可與水反應(yīng)得到Fe(OH)3,所以不能通過化合反應(yīng)制取Fe(OH)3。()5Fe與稀HNO3、稀H2SO4反應(yīng)均有氣泡產(chǎn)生,說明Fe與兩種酸均發(fā)生置換反應(yīng)。()6Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl3,在少量Cl2中燃燒生成FeCl2。()7根據(jù)Cl2、S與鐵的反應(yīng)可以判斷氯元素和硫元素的非金屬性強(qiáng)弱。()8Fe3O4為FeO和Fe2O3的混合物。()9FeCl3、FeCl2、Fe(OH)3都可以通過化合反應(yīng)制取。()1常利用氧化鐵的顏色將其配成涂料,同時(shí)利用了Fe2O3在空氣中性質(zhì)穩(wěn)定的性質(zhì)。2鐵在潮濕的空氣中生成的鐵銹的主要成分是Fe2O3,而鐵在純氧中燃燒的產(chǎn)物是Fe3O4。3鐵與硫蒸氣反應(yīng)生成的是FeS而不是Fe2S3;鐵與碘蒸氣反應(yīng)生成的是FeI2而不是FeI3。4Fe3O4可以用FeOFe2O3表示,所以可以與強(qiáng)酸反應(yīng)生成鹽。但不能認(rèn)為是二者的混合物。反應(yīng)規(guī)律為:與非氧化性酸(如鹽酸、稀硫酸)反應(yīng)時(shí)生成Fe2和Fe3;與氧化性酸(如HNO3)反應(yīng)時(shí)生成Fe3;與還原性酸(如HI)反應(yīng)時(shí)生成Fe2。一、鐵及其化合物的性質(zhì)1鐵片放入下列溶液中,反應(yīng)時(shí)無氣體放出,取出后鐵片質(zhì)量減輕,則該溶液是()A稀硫酸B濃鹽酸CAgNO3 DFe2(SO4)3解析:鐵片投入稀硫酸、濃鹽酸中,生成相應(yīng)的亞鐵鹽和H2。Fe與AgNO3溶液發(fā)生置換反應(yīng),析出的Ag附著到鐵片表面,鐵片的質(zhì)量增加。Fe與Fe2(SO4)3溶液發(fā)生反應(yīng)生成FeSO4,鐵片質(zhì)量減輕,溶液的質(zhì)量增加。答案:D2下列反應(yīng)最終能生成Fe3的化合物的是()過量Fe與稀HNO3溶液反應(yīng)鐵絲在硫蒸氣中燃燒向FeBr2溶液中通入少量Cl2鐵與CuCl2溶液反應(yīng)Fe(OH)2露置于空氣中A BC D解析:過量Fe與稀HNO3溶液反應(yīng)生成Fe(NO3)2、NO和H2O;Fe與硫蒸氣反應(yīng)生成FeS;由于Fe2的還原性強(qiáng)于Br,向FeBr2溶液中通入少量Cl2,先氧化Fe2生成Fe3;鐵與CuCl2溶液發(fā)生置換反應(yīng),生成FeCl2和Cu;Fe(OH)2露置于空氣中,被空氣中O2氧化,最終轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3。答案:D3下列敘述正確的是()AFe與稀HNO3、稀H2SO4反應(yīng)均有氣泡產(chǎn)生,說明Fe與兩種酸均發(fā)生置換反應(yīng)B足量的Fe在Cl2中燃燒生成FeCl2和FeCl3CFe和Fe2O3等物質(zhì)的量混合物溶于稀鹽酸時(shí)無氣體放出DFe2O3FeCl3(aq)無水FeCl3,在給定的條件下能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化解析:HNO3具有強(qiáng)氧化性,與Fe反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為NO,A項(xiàng)錯(cuò);Fe與Cl2反應(yīng),無論Fe的量是多少,產(chǎn)物都是FeCl3,B項(xiàng)錯(cuò);C項(xiàng)中Fe2O3溶解產(chǎn)生Fe3恰好將Fe單質(zhì)氧化,因而不能置換出H2,正確;FeCl3溶液加熱時(shí),水解產(chǎn)生的HCl會(huì)揮發(fā),促進(jìn)FeCl3水解,得不到無水FeCl3,D項(xiàng)錯(cuò)。答案:C4下列物質(zhì)可通過置換反應(yīng)一步得到,也可以通過化合反應(yīng)一步得到的是()HCl FeCl3Fe3O4 NaOHA只有 B都能得到C都不能得到 D只有解析:通過2HBrCl2=2HClBr2置換反應(yīng)可以一步得到HCl,通過H2Cl22HCl化合反應(yīng)也可一步得到HCl,正確,F(xiàn)eCl3可通過氯氣和溴化鐵發(fā)生置換反應(yīng)生成氯化鐵和溴單質(zhì),也可以通過氯化亞鐵和氯氣化合反應(yīng)一步得到,正確;高溫下,鐵和水蒸氣發(fā)生置換反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣,也可以通過鐵在氧氣中燃燒的化合反應(yīng)一步得到,正確;NaOH可以通過2Na2H2O=2NaOHH2置換反應(yīng)一步得到,也可通過H2ONa2O=2NaOH化合反應(yīng)一步得到,正確。答案:B5某同學(xué)欲探究鐵及其化合物的性質(zhì),他的下列實(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FeSO46H2O晶體D將銅粉加入FeCl3溶液中:驗(yàn)證Fe3的氧化性強(qiáng)于Cu2解析:熱的濃硫酸不僅能與鐵反應(yīng),還能與銅等不活潑金屬反應(yīng),因此將鐵粉加入熱的濃硫酸中,不能用于探究鐵的活潑性,故A項(xiàng)方案不可行;將熱的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中,會(huì)得到氫氧化鐵沉淀而不是氫氧化鐵膠體,故B項(xiàng)方案不可行;在蒸發(fā)皿中加熱蒸干FeSO4溶液,一方面氧氣可將FeSO4氧化,另一方面會(huì)得到不含結(jié)晶水的化合物,故C項(xiàng)方案不可行;將銅粉加入FeCl3溶液中,發(fā)生反應(yīng):Cu2Fe3=Cu22Fe2,該反應(yīng)說明Fe3的氧化性強(qiáng)于Cu2,故D項(xiàng)方案可行。答案:D6等量的鐵分別與足量的鹽酸、水蒸氣在一定的條件下充分反應(yīng),則在相同的條件下,產(chǎn)生氫氣的體積比是()A11 B34C23 D43解析:設(shè)Fe的物質(zhì)的量為1 mol,則:Fe2HCl=FeCl2H21 mol1 mol3Fe4H2O(g)Fe3O44H21 mol mol相同條件下體積之比等于物質(zhì)的量之比,則兩反應(yīng)中生成氫氣體積之比為1 mol mol34。答案:B二、鐵及其氧化物的計(jì)算及實(shí)驗(yàn)探究7一定質(zhì)量的某鐵的氧化物FexOy,與足量的4 molL1硝酸溶液充分反應(yīng),消耗硝酸溶液700 mL,生成2.24 L NO(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。則該鐵的氧化物的化學(xué)式為()AFeO BFe2O3CFe3O4 DFe4O5解析:鐵的氧化物FexOy與足量的4 molL1硝酸溶液充分反應(yīng),生成Fe(NO3)3,硝酸被還原生成NO,NO的物質(zhì)的量為0.1 mol,根據(jù)氮原子守恒,3nFe(NO3)3n(NO)n(HNO3),故3nFe(NO3)30.1 mol0.7 L4 molL1,解得nFe(NO3)30.9 mol,令氧化物FexOy中Fe元素的平均化合價(jià)為a,根據(jù)得失電子守恒,則0.9 mol(3a)0.1 mol(52),解得a,由化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0可得x2y,則xy34,故該氧化物的化學(xué)式為Fe3O4。答案:C8向Fe2O3和鐵粉組成的混合物中,加入適量的稀硫酸,各物質(zhì)均恰好完全反應(yīng),測得所得溶液中不含F(xiàn)e3,且Fe2與H2的物質(zhì)的量之比為41,那么在反應(yīng)中Fe2O3、Fe、H2SO4之間的物質(zhì)的量之比為()A111 B124C123 D235解析:Fe2O3和鐵粉的混合物中,加入適量稀硫酸,發(fā)生反應(yīng)的順序?yàn)镕e2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O、Fe2(SO4)3Fe=3FeSO4、FeH2SO4=FeSO4H2,又知各物質(zhì)均恰好完全反應(yīng),測得所得溶液中不含F(xiàn)e3。Fe2與H2的物質(zhì)的量之比為41,據(jù)此可知Fe2O3、Fe、H2SO4的物質(zhì)的量之比為124。答案:B9實(shí)驗(yàn)室用如圖裝置測定FeO和Fe2O3固體混合物中Fe2O3的質(zhì)量,裝置D中硬質(zhì)雙通玻璃管中的固體物質(zhì)是FeO和Fe2O3的混合物。(1)為了安全,在點(diǎn)燃D處的酒精燈之前,必須_。(2)裝置B的作用是_;裝置C中裝的液體是_,所起的作用是_。(3)檢驗(yàn)裝置A氣密性的方法是_。(4)若FeO和Fe2O3固體混合物的質(zhì)量為23.2 g,反應(yīng)完全后U形管的質(zhì)量增加7.2 g,則混合物中Fe2O3的質(zhì)量為_g。(5)若裝置中無干燥管F,則測得的Fe2O3質(zhì)量將_(填“偏大”“偏小”或“無影響”,下同),若反應(yīng)后得到的殘留固體中還有少量FeO,則測得的Fe2O3質(zhì)量將_;證明FeO和Fe2O3固體混合物中含有FeO的方法是_。解析:(1)裝置D中發(fā)生的是氧化鐵、氧化亞鐵與氫氣的反應(yīng),化學(xué)方程式為:3H2Fe2O32Fe3H2O,H2FeOFeH2O,氫氣是可燃性氣體,裝置中需要充滿氫氣后方可進(jìn)行加熱反應(yīng),所以需要對(duì)氫氣進(jìn)行驗(yàn)純,避免混有空氣加熱時(shí)發(fā)生爆炸,在b處收集氫氣并驗(yàn)純。(2)由于A中產(chǎn)生的H2中混有HCl和水蒸氣,必須通過洗氣逐一除去,防止干擾后續(xù)實(shí)驗(yàn),所以B的作用是除去氫氣中的氯化氫,C中裝濃硫酸,用于干燥氫氣。(3)檢查裝置A的氣密性,需要關(guān)閉開關(guān)a,在長頸漏斗中加入水到下端液面高于試管中的液面,一段時(shí)間后液面不變證明氣密性良好。(4)U形管的質(zhì)量增加的7.2 g是水,其物質(zhì)的量是0.4 mol,設(shè)FeO、Fe2O3物質(zhì)的量分別為x、y,則:x3y0.4 mol根據(jù)質(zhì)量可列式:72 gmol1x160 gmol1y23.2 g解得y0.1 mol,x0.1 mol,所以氧化鐵的質(zhì)量為:160 gmol10.1 mol16 g。(5)干燥管F的作用是防止空氣中的水蒸氣對(duì)實(shí)驗(yàn)干擾,若無干燥管F,空氣中的水蒸氣被E吸收則所測生成水的質(zhì)量增大,導(dǎo)致氧的含量增大,F(xiàn)e2O3的質(zhì)量將偏大,若反應(yīng)后得到的殘留固體中還有少量FeO,即U形管增加的質(zhì)量將減小,測得的Fe2O3質(zhì)量將偏小。FeO中n(Fe)n(O)11,F(xiàn)e2O3中n(Fe)n(O)23,裝置D中發(fā)生的是氧化亞鐵、氧化鐵與氫氣的反應(yīng),固體混合物反應(yīng)前后減少的質(zhì)量其實(shí)是其中氧元素的質(zhì)量,根據(jù)鐵、氧原子的個(gè)數(shù)比判斷FeO和Fe2O3固體混合物中含有FeO。答案:(1)在b處收集氫氣并驗(yàn)純(2)除去氫氣中的氯化氫濃硫酸除水蒸氣(或干燥氫氣)(3)關(guān)閉a,往長頸漏斗中加水,長頸漏斗下端有一段水柱高于試管中液面,一段時(shí)間后液面不變,則裝置氣密性良好(4)16(5)偏大偏小根據(jù)鐵、氧原子的個(gè)數(shù)比判斷FeO和Fe2O3固體混合物中含有FeO一、鐵與稀硝酸反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算一是明確哪種物質(zhì)過量,二是根據(jù)兩種物質(zhì)的量分析討論判斷,根據(jù)反應(yīng)方程式:HNO3過量:Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O;Fe過量:Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2;兩者相加得總方程式:3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O,可以用數(shù)軸表示:解題時(shí)需注意量的范圍。即:,產(chǎn)物僅有Fe(NO3)3,HNO3可能有剩余;,產(chǎn)物僅有Fe(NO3)2,F(xiàn)e可能有剩余;,產(chǎn)物為Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,F(xiàn)e和HNO3都反應(yīng)完全。1把22.4 g鐵粉完全溶解于某濃度的硝酸中,如反應(yīng)只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO,下列說法正確的是()A反應(yīng)后生成的鹽只為Fe(NO3)3B反應(yīng)后生成的鹽只為Fe(NO3)2C反應(yīng)后生成的鹽為Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物質(zhì)的量之比為13D反應(yīng)后生成的鹽為Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物質(zhì)的量之比為31解析:由于鐵的物質(zhì)的量為0.4 mol,所以在反應(yīng)的過程中它失去的電子數(shù)應(yīng)介于0.8 mol(此時(shí)只產(chǎn)生Fe2)和1.2 mol(此時(shí)只產(chǎn)生Fe3)之間,又產(chǎn)生0.3 mol NO2和0.2 mol NO,即反應(yīng)過程中硝酸得到的電子物質(zhì)的量為0.3 mol(54)0.2 mol(52)0.9 mol,所以對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2。設(shè)前者的物質(zhì)的量為x,后者的物質(zhì)的量為y,則由鐵原子守恒可得xy0.4 mol,由得失電子守恒得3x2y0.9 mol,解得x0.1 mol,y0.3 mol。答案:C2向200 mL某濃度的硝酸溶液中投入2.8 g鐵粉,結(jié)果鐵粉全部溶解,同時(shí)得到1.12 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體,并測得反應(yīng)后溶液的pH1。若反應(yīng)前后溶液的體積變化忽略不計(jì),則下列有關(guān)判斷中不正確的是()A反應(yīng)前c(HNO3)1.0 molL1B1.12 L氣體全部是NOC反應(yīng)后溶液中c(NO)0.85 molL1D反應(yīng)后的溶液最多還能溶解1.82 g鐵粉解析:溶液的pH1,說明HNO3有剩余,F(xiàn)e完全反應(yīng)生成Fe(NO3)3,根據(jù)N原子守恒可知,與Fe3結(jié)合的NO物質(zhì)的量0.15 mol,氮的氧化物的物質(zhì)的量0.05 mol,剩余硝酸的物質(zhì)的量0.2 L0.1 molL10.02 mol。開始時(shí)硝酸的物質(zhì)的量0.15 mol0.05 mol0.02 mol0.22 mol,c(HNO3)1.1 molL1,A錯(cuò)誤;n(Fe)0.05 mol,n(氣體)0.05 mol,令N元素在還原產(chǎn)物中化合價(jià)為a,則由電子守恒可知,0.0530.05(5a),解得a2,故生成氣體為NO,B正確;反應(yīng)后c(NO)0.85 molL1,C正確;鐵過量生成Fe(NO3)2,3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O,n(Fe)0.082 5 mol,即還可溶解鐵的質(zhì)量0.082 5 mol56 gmol12.8 g1.82 g,D正確。答案:A3在一定量的稀HNO3中慢慢加入鐵粉,得到的Fe2的物質(zhì)的量(縱坐標(biāo))與所加鐵粉的物質(zhì)的量(橫坐標(biāo))的關(guān)系如圖所示。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在相應(yīng)的橫線上。Fe3Fe2Fe、Fe2 Fe2、Fe3(1)AB段鐵元素以_形式存在。(2)BC段鐵元素以_形式存在。(3)CD段鐵元素以_形式存在。解析:向稀HNO3中加入鐵粉,開始時(shí)稀HNO3過量應(yīng)生成Fe3,隨加入鐵粉量的增加,HNO3反應(yīng)完全后,發(fā)生反應(yīng)2Fe3Fe=3Fe2,最后全部轉(zhuǎn)化為Fe2。答案:(1)(2)(3)二、Fe(OH)2的制備Fe(OH)2具有很強(qiáng)的還原性,易被氧化為Fe(OH)3。在實(shí)驗(yàn)室中制備Fe(OH)2,并使Fe(OH)2長時(shí)間保持白色沉淀狀態(tài),成功的關(guān)鍵有以下兩點(diǎn):溶液中不含F(xiàn)e3和O2等氧化性物質(zhì);制備過程中,保證生成的Fe(OH)2在密閉的隔絕空氣的體系中。方法一:有機(jī)覆蓋層法將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到液面以下,并在液面上覆蓋一層苯或煤油(不能用CCl4),以防止空氣與Fe(OH)2接觸發(fā)生反應(yīng),如圖所示。此法中,要采取加熱的方法除去NaOH溶液中溶解的O2,冷卻后再反應(yīng)。同時(shí)要確保FeSO4溶液中無Fe3,可加入鐵粉,也可用新配制的FeSO4溶液。方法二:用產(chǎn)生氣體(或通入氣體)趕走空氣的方法。如方案一、方案二,此方法可以長時(shí)間看到白色的Fe(OH)2沉淀。方案一:先在A處通H2(或N2),排盡裝置中的空氣,再在B處通H2(或N2)至試管中有白色沉淀產(chǎn)生。該方法是先用氣體排盡溶液中、裝置內(nèi)的氧氣,再把試管中的NaOH溶液壓入試管中反應(yīng)。方案二:該方法是先在裝置中產(chǎn)生FeSO4溶液,并利用產(chǎn)生的H2排盡溶液中和裝置內(nèi)的空氣,再關(guān)閉止水夾K,利用產(chǎn)生的H2把FeSO4溶液壓入NaOH溶液中反應(yīng)。方法三:電解法用鐵作陽極,電解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆蓋苯或煤油,如圖所示。4用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀: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(shí)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_。解析:(1)稀硫酸抑制Fe2水解,鐵屑防止Fe2被氧化。(3)Fe(OH)2很容易被氧化,實(shí)驗(yàn)過程中要確保在無氧條件下進(jìn)行。答案:(1)稀硫酸、鐵屑(2)加熱煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2與氧氣接觸而被氧化5如圖所示,此裝置可用來制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化的顏色變化。實(shí)驗(yàn)時(shí)必須使用鐵屑和6 molL1的硫酸,其他試劑任選。填寫下列空白:(1)B中盛有一定量的NaOH溶液,A中應(yīng)預(yù)先加入的試劑是_。A中反應(yīng)的離子方程式是_。(2)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)應(yīng)先將活塞a_(填“打開”或“關(guān)閉”)。(3)簡述生成Fe(OH)2的操作過程:_。(4)實(shí)驗(yàn)完畢,打開b處活塞,放入一部分空氣,此時(shí)B瓶中發(fā)生的反應(yīng)為_。(5)下列各圖示中_能較長時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀。解析:Fe2H=Fe2H2,當(dāng)關(guān)閉活塞a時(shí),由于H2的壓力使溶液壓入B中,從而發(fā)生Fe22OH=Fe(OH)2;Fe2在空氣中很容易被氧化,即4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。因此在H2的環(huán)境中就不易被O2侵入,從而可以較長時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀。答案:(1)鐵屑Fe2H=Fe2H2(2)打開(3)關(guān)閉活塞a,使FeSO4溶液壓入B中進(jìn)行反應(yīng)(4)4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3(5)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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