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考点15 铁及其化合物
铁及其化合物是日常生活中非常重要的金属元素,特别是铁在国民经济中占有极其重要的地位,本考点是历年高考的考查重点,常在选择题中重点考查常见金属元素的基本反应、离子检验及用途,非选择题中常借助工艺流程的形式,以除杂或提纯等相关问题为主线综合考查金属元素化合物的性质。高频考点及可能题型:金属离子如Fe3+、Fe2+等的检验、金属及其化合物的化学方程式的书写或正误判断、金属化合物性质的实验探究、用含多种金属元素的矿物制备某种金属化合物、有关金属及其化合物的计算等,涉及本考点的实验探究题较好地考查了考生的知识迁移和应用能力,以及“证据推理与模型认知”学科素养。
预计2022年会继续在选择题中或非选择题中加强对铁元素的考查,由于铁及其化合物的性质很丰富,在高考命题中立足点也多种多样,如以选择题形式考查离子共存、离子反应、氧化还原反应、简单计算等,也可以出推断题,还可以出实验题。复习应加强“铁三角”与理论部分的联系。
一、铁
二、铁的重要化合物
三、Fe2+、Fe3+的检验
铁
1.铁元素的存在
铁元素在自然界主要以化合态的形式存在,常见的铁矿有磁铁矿(主要成分为Fe3O4)、赤铁矿(主要成分为Fe2O3)。
2.铁的结构
铁位于元素周期表中第4周期Ⅷ族,是一种应用最广泛的过渡金属元素;铁元素是一种典型的变价金属元素。
3.铁的物理性质
银白色固体,熔点较高,具有良好的导热、导电、延展性,能被磁铁吸引。
4.铁的化学性质
铁元素性质活泼,有较强的还原性,主要化合价为+2价和+3价。
5.铁的冶炼
(1)炼铁原料:铁矿石、焦炭、空气、石灰石。
(2)炼铁阶段:
(1)一氧化碳的生成:C+O2CO2、CO2+C2CO。
(2)铁矿石被还原:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
(3)石灰石的作用:CaCO3CaO+CO2↑、CaO+SiO2CaSiO3。
(1)Fe分别与O2(点燃)、H2O(g)(高温)反应的产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。
(2)Fe在Cl2中燃烧,无论Cl2过量还是不足均生成FeCl3;铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3。
(1)铁位于元素周期表中第4周期ⅧB族( )
(2)铁的化学性质比较活泼,所以铁在自然界中全部以化合态存在( )
(3)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2( )
(4)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物( )
(5)铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4( )
(6)工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸( )
(7)Fe与Cl2反应生成FeCl3,推测Fe与I2反应生成FeI3( )
(8)工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁( )
(9)Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生置换反应( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√ (7)× (8)√ (9)×
【典例】
例1 鞍钢集团在上海进博会主办了钢铁产业链合作发展论坛,关于钢铁说法错误的是( )
A.属于合金 B.硬度比纯铁大
C.目前消耗最多的金属材料 D.人类最早使用的金属材料
【解析】A项,钢铁中含有铁和碳,属于合金,故A正确;B项,合金硬度一般大于成分金属,所以钢铁的硬度大于纯铁,故B正确;C项,钢铁是生活中用的最多的合金,故C正确;D项,人类最早使用的金属材料为铜合金,故D错误。故选D。
【答案】D
例2 将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应,下列对反应情况设想的评价正确的是( )
选项
反应情况设想
评价
A
当铁、铜均不剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+,一定无Fe3+
正确,Fe3+和Fe、Cu均可反应
B
当铁、铜均有剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+,无Fe3+
正确,Fe和Cu与Fe3+都反应,故有Fe2+和Cu2+,无Fe3+
C
当铜有剩余,铁无剩余时,溶液中一定只有Fe2+,无Cu2+
正确,Cu有剩余,故无Cu2+
D
当铁有剩余,铜无剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+
不正确,不可能有Fe剩余而无Cu剩余,因为Fe比Cu优先与Fe3+反应
【解析】当铁、铜的量比较少时溶液中可能有Fe3+存在,A项错误;当铁过量时,铜不与Fe3+反应,无Cu2+生成,此时溶液中不存在Cu2+和Fe3+,B项错误;铜有剩余则溶液中一定无Fe3+,可能有Cu2+,C项错误;铁比铜活泼,不可能铁剩余而铜无剩余,D项正确。故选D。
【答案】D
例3 已知铁粉与水蒸气在不同温度下反应