高考化学大一轮复习 第三章 金属及其化合物 基础课3 铁及其重要化合物课件.ppt

金属及其化合物 第三章 基础课3铁及其重要化合物 栏 目 导 航 1 铁 1 结构 2 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 考点一铁的单质 氧化物 氢氧化物 3 化学性质铁是较活泼的金属 发生化学反应时可生成 2价 3价两种价态的化合物 按要求写出下列反应的化学方程式或离子方程式 与非金属单质的反应 与o2的反应常温 铁被腐蚀生成铁诱 其主要成分为 fe2o3 点燃 与cl2的反应 与s的反应 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 fe 2h fe2 h2 钝化 fe cu2 fe2 cu fe 2fe3 3fe2 铁有 2 3价两种价态 单质铁与 填下列编号 下同 反应时只生成 3价铁 与 反应时只生成 2价铁 与 反应时既生成 2价铁也生成 3价铁 所选试剂 cl2 o2 h2o g s 盐酸 稀硝酸 足量 稀硫酸 cuso4溶液 fecl2溶液提示 2 铁的氧化物 feo 2h fe2 h2o fe2o3 6h 2fe3 3h2o 3 铁的氢氧化物 fe oh 2 2h fe2 2h2o 4fe oh 2 o2 2h2o 4fe oh 3 成功制备fe oh 2的关键是 溶液中不含fe3 和o2等氧化性物质 制备过程中保证fe oh 2不与空气接触 题组一铁及其化合物的性质1 下列有关铁及其化合物的说法中正确的是 a 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b 铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为 3价c 工业上可用铁质容器储存浓硝酸和浓硫酸 原因是铁在常温下与两种酸不反应d 工业上用co在高温条件下还原含fe2o3的铁矿石炼铁答案 d 2 铁屑溶于过量稀硫酸 过滤后向滤液中加入过量氨水 有白色沉淀生成 过滤 在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止 得到红棕色残渣 上述沉淀和残渣分别是 a fe oh 3fe2o3b fe oh 2fe2o3c fe oh 2fe oh 3d fe oh 2fe3o4答案 b b 题组二运用守恒思想判断氧化物的组成4 2018 樟树市统考 铁的常见化合价有 2价和 3价 据研究 铁在浓hno3中发生钝化时 可生成一种化学式为fe8o11的化合物 它可以看作由feo和fe2o3组成的复杂氧化物 该化合物可以表示为 a feo 3fe2o3b 2feo 3fe2o3c feo 2fe2o3d 2feo fe2o3 b 5 有一块铁的 氧化物 样品 用140ml5 0mol l 1盐酸恰好将之完全溶解 所得溶液还能吸收0 025molcl2 恰好使其中的fe2 全部转变为fe3 则该样品可能的化学式为 a fe2o3b fe3o4c fe4o5d fe5o7 d 解析 根据2fe2 cl2 2fe3 2cl 可知铁的 氧化物 样品用盐酸溶解后所得溶液中n fe2 0 025mol 2 0 05mol 根据电荷守恒得2n fe2 3n fe3 n cl 则n fe3 0 2mol 故n fe2 n fe3 0 05 0 2 1 4 故该氧化物可表示为feo 2fe2o3 即fe5o7 题组三氢氧化亚铁的制备方法6 下列各图示中 能较长时间观察到fe oh 2白色沉淀的是 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 即发生4fe oh 2 o2 2h2o 4fe oh 3 因此要较长时间看到fe oh 2白色沉淀 就要排除装置中的氧气或空气 原理相同 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 由于带入空气中的氧气 能迅速将fe oh 2氧化 因而不能较长时间看到白色沉淀 解析 1 fe2 易水解 要加入稀硫酸防止其水解 fe2 易被空气中的o2氧化 要加fe粉防止fe2 被氧化 2 气体的溶解度随温度升高而降低 所以煮沸后的水中溶解的o2较少 7 用下列方法可制得白色的fe oh 2沉淀 用不含fe3 的feso4溶液与用不含o2的蒸馏水配制的naoh溶液反应制备 1 用硫酸亚铁晶体配制上述feso4溶液时还需加入 2 除去蒸馏水中溶解的o2常采用 的方法 3 生成白色fe oh 2沉淀的操作是用长滴管吸取不含o2的naoh溶液 插入feso4溶液液面下 再挤出naoh溶液 这样操作的理由是 稀硫酸 铁屑 煮沸 避免生成的fe oh 2沉淀接触o2 防止fe oh 2氧化的方法 1 将配制溶液的蒸馏水煮沸 驱除溶液中的氧气 2 将盛有naoh溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部 并慢慢挤出naoh溶液 3 在亚铁盐溶液上面充入保护气 如h2 n2 稀有气体等 4 在亚铁盐溶液上面加保护层 如苯 植物油等 5 用fe作阳极 石墨作阴极 电解naoh溶液 利用新产生的fe2 与oh 反应制取 考点二fe2 与fe3 的性质及检验 还原性 还原性 2fe2 h2o2 2h 2fe3 2h2o 硫酸 铁屑 2 铁盐 1 氧化性 含有fe3 的溶液呈棕黄色 fe3 处于铁的高价态 遇fe cu hi h2s等均表现为 fe3 与 等具有较强还原性离子不能大量共存 fe3 可腐蚀印刷电路板上的铜箔 反应的离子方程式为 氧化性 2fe3 cu cu2 2fe2 2 易水解 fe oh 3是很弱的碱 且溶度积很小 因而fe3 极易水解 只能存在于酸性较强的溶液中 利用fe3 易水解的性质 实验室可用fecl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体 反应的化学方程式 利用fe3 易水解的性质 工业上常用调节ph方法除去溶液中的铁离子 利用fe3 易水解的性质 实验室配制氯化铁溶液 通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中 然后再稀释至所需浓度 fe3 与 等水解呈碱性的离子不能大量共存 无 红 蓝 红褐 蓝 褪去 褪色 fecl3 fecl2 fe3o4和fe oh 3是否都可以通过化合反应制备 若能 并写出其反应的化学方程式 4 含fe2 fe3 的除杂问题 氯水 h2o2 铁粉 铁粉 题组一含铁物质的除杂问题1 硫酸亚铁溶液含有杂质硫酸铜和硫酸铁 为除去杂质 提纯硫酸亚铁 应该加入下列物质中的 a 锌粉b 镁粉c 铁粉d 铝粉答案 c 2 下列除杂的操作不正确的是 a mgcl2溶液中混有少量fecl3 加入足量镁充分反应后过滤b fecl2溶液中混有少量fecl3 加入过量铁粉充分反应后过滤c cucl2溶液中混有少量fecl3 加入naoh溶液充分反应后过滤d cucl2溶液中混有少量fecl2 先加入h2o2将fe2 氧化成fe3 再加入cuo充分反应后过滤答案 c 3 fe2 fe3 zn2 较完全地形成氢氧化物沉淀的ph分别为6 7 3 7 4 6 某硫酸锌酸性溶液中含有少量fe2 fe3 杂质离子 为除去这些离子制得纯净的znso4 应加入的试剂是 a naoh溶液b 氨水c kmno4 znco3d h2o2 zno d 解析 由于fe2 沉淀所需ph比zn2 大 应首先将fe2 氧化为fe3 然后调节溶液的ph使zn2 还不沉淀时fe3 已沉淀完全 氧化剂h2o2将fe2 氧化为fe3 zno能消耗溶液中的h 且不引入新的杂质离子 故d项符合要求 混合溶液中fe3 fe2 的除去的常用方法 1 除去mg2 中混有的fe3 的方法向混合溶液中加入mg mgo mgco3 mg oh 2中之一 与fe3 水解产生的h 反应 促进fe3 的水解 将fe3 转化为fe oh 3沉淀除去 2 除去cu2 中混有的fe3 的方法向混合溶液中加入cuo cuco3 cu oh 2 cu2 oh 2co3中之一 与fe3 水解产生的h 反应 促进fe3 的水解 将fe3 转化为fe oh 3沉淀而除去 3 除去mg2 中混有的fe2 的方法先加入氧化剂 如h2o2 将溶液中的fe2 氧化成fe3 然后再按 1 的方法除去溶液中的fe3 4 除去cu2 中混有的fe2 的方法先加入氧化剂 如h2o2 将溶液中的fe2 氧化成fe3 然后再按 2 的方法除去溶液中的fe3 题组二fe2 和fe3 的检验4 下列有关物质检验方法不合理的是 a 向某溶液中滴加kscn溶液 溶液不变色 滴加氯水后溶液显血红色 该溶液中一定含有fe2 b 用酸性kmno4溶液检验fecl3溶液中是否含有fecl2c 检验绿矾晶体是否已氧化变质 可将绿矾晶体溶于稀h2so4后滴加kscn溶液 再观察溶液是否变血红d 向某溶液中加入naoh溶液产生红褐色沉淀 说明溶液中含有fe3 b 解析 b项中的cl 也能使酸性kmno4溶液褪色 5 要证明某溶液中不含fe3 而可能含有fe2 进行如下实验操作时 最佳顺序为 加入足量氯水 加入足量酸性kmno4溶液 加入少量nh4scn溶液a b c d c 解析 在该溶液中先加入少量nh4scn溶液 溶液不变血红色 证明无fe3 存在 再加入氯水 将fe2 氧化成fe3 溶液变为血红色 kmno4溶液呈紫红色 溶液颜色变化不明显 所以不能用酸性kmno4溶液检验 6 2018 济南质检 一定量的铁粉在氯气中充分燃烧 将所得固体完全溶解于稀盐酸 制得溶液a 1 铁在氯气中燃烧的化学方程式是 2 推测a中可能含有的金属阳离子 只有fe3 只有fe2 甲同学为探究溶液的组成 实验如下 含有fe2 和fe3 溶液变血红色 3 乙同学继续探究溶液a的组成 查阅资料 16hcl 2kmno4 2kcl 2mncl2 5cl2 8h2o实验过程 另取少量溶液a于试管中 逐滴加入酸性kmno4溶液 充分振荡 kmno4溶液紫色褪去 实验结论 填字母序号 a 可能有fe2 b 可能无fe2 c 一定有fe2 根据你选择的实验结论 简述理由 ab 检验fe2 和fe3 时的注意事项 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 新制氯水能氧化scn 2 fe3 fe2 cl 同时存在时不能用酸性kmno4溶液检验fe2 cl 能还原酸性kmno4 有干扰 3 检验fe2 fe3 的其他方法检验fe3 也可用苯酚 c6h5oh 在fecl3溶液中滴加苯酚 溶液显紫色 铁三角 的转化关系 铁三角 转化关系的多角度应用 角度一 铁三角 在产物判断中的应用1 在一定量的稀hno3中慢慢加入铁粉 得到的fe2 的物质的量 纵坐标 与所加铁粉的物质的量 横坐标 的关系如图所示 请将正确答案的序号填在相应的横线上 fe3 fe2 fe fe2 fe2 fe3 1 ab段铁元素以 形式存在 2 bc段铁元素以 形式存在 3 cd段铁元素以 形式存在 解析 向稀hno3中加入铁粉 开始时稀hno3过量应生成fe3 随加入铁粉量的增加 hno3反应完全后 发生反应2fe3 fe 3fe2 最后全部转化为fe2 2 向含有1molhno3和1molh2so4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量 溶液中金属阳离子a b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示 已知稀硝酸的还原产物只有no 下列有关判断不正确的是 a a表示n fe3 的变化曲线b n1 0 75c p点时 n fe2 0 5625mold 向p点溶液中加入铜粉 最多可溶解14 4g c 3 2017 辽宁师大附中期中 在某稀硝酸中加入5 6g铁粉充分反应后 铁粉全部溶解 放出no气体 溶液质量增加3 2g 则所得溶液中fe2 和fe3 的物质的量之比为 a 3 2b 2 1c 1 1d 4 1 a 1 铁与稀硝酸反应产物中铁元素价态的判断方法 1 当hno3过量时 反应原理 fe 4hno3 fe no3 3 no 2h2o 铁元素的存在形式为fe3 铁元素的价态为 3价 2 当fe过量时 铁被硝酸氧化为fe3 然后fe3 被剩余的铁还原为fe2 也就是说最终得到亚铁盐 总方程式 3fe 8hno3 3fe no3 2 2no 4h2o 角度二 铁三角 在物质转化推断中的应用4 2018 沈阳模拟 如图是物质间发生化学反应时颜色的变化情况 下列选项中正确的是 答案 c 5 2018 烟台一中月考 a b c三种物质中均含有同一种元素m 它们之间有如图所示的转化关系 a为一种金属单质 其产量直接关系国民经济命脉 反应 均为化合反应 反应 为置换反应 下列有关说法不正确的是 a 中所加试剂可能是氯气b 中需要加具有氧化性的试剂c a与稀硝酸反应一定能实现元素m在 中发生的价态变化d 元素m在 中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现答案 c 角度三 铁三角 在实验中的应用6 2018 成都模拟 铁触媒 铁的氧化物 是硫酸工业的催化剂 某同学设计了以下两种方案研究铁触媒的组成 方案一 用下列流程测定铁触媒的含铁量 确定其组成 1 步骤 中用到的玻璃仪器有烧杯 玻璃棒 胶头滴管和 2 若通入cl2不足量 溶液b中还含有 会影响测定结果 3 若通入cl2过量且加热煮沸不充分 溶液b中可能含有cl2 请设计实验方案检验cl2 完成下列实验报告 限选试剂 0 1mol l酸性kmno4溶液 紫色石蕊试液 品红溶液 淀粉 ki溶液 0 1mol lkscn溶液 250ml容量瓶 fe2 取适量溶液b于试管中 滴加2 3滴紫色石蕊试液 振荡 观察现象 放置一段时间后 再观察现象 若溶液显红色后 红色又褪去 则溶液b中含cl2 若溶液不褪色 则溶液b中不含cl2 方案二 用下列装置测定铁触媒的含铁量 确定其组成 4 干燥管c的作用是 5 称取15 2g铁触媒进行上述实验 充分反应后 测得干燥管b增重11 0g 则该铁触媒的化学式可表示为 防止空气中的co2和水蒸气进入干燥管b中 fe4o5 或2feo fe2o3 解析 1 步骤 为溶液的稀释 需要的玻璃仪器有烧杯 玻璃棒 250ml容量瓶 胶头滴管 2 由于铁触媒的主要成分是铁的氧化物 铁的氧化物可溶于足量稀硫酸 则溶液a的主要成分是硫酸铁 硫酸亚铁和硫酸 氯气具有强氧化性 fe2 具有还原性 则通入氯气的目的是将fe2 氧化为fe3 若氯气不足 则溶液b中除含硫酸铁外还有硫酸亚铁或氯化亚铁 fe2 的存在会影响滴定时消耗标准溶液的体积 影响测定结果 3 若通入氯气过量 则溶液中只含有fe3 不含fe2 fe3 对检验溶液中可能含有的氯气有干扰 因为它们都具有氧化性 都能使淀粉 ki溶液变蓝 因此不能选择淀粉 ki溶液检验氯气的存在 也不能选择酸性高锰酸钾溶液或kscn溶液 因为它们与氯气相遇时无明显变化 只能根据氯气与水反应生成的盐酸的酸性和次氯酸的强氧化性设计实验方案 4 2016 全国卷 13a 将naoh浓溶液滴加到饱和的fecl3溶液中 制备fe oh 3胶体 5 2016 全国卷 7b fecl3腐蚀cu刻制印刷电路板 说明铁比铜金属性强 6 2016 全国卷 10c 配制氯化铁溶液时 将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释 7 2016 上海卷 21c fe与cl2反应生成fecl3 推测fe与i2反应生成fei3 8 2015 全国卷 10a 将稀硝酸加入过量铁粉中 充分反应后滴加kscn溶液 有气体生成 溶液呈红色 稀硝酸将fe氧化为fe3 9 2015 天津卷 2a 在溶液中加kscn 溶液显红色 证明原溶液中有fe3 10 2015 广东卷 22d 向feso4溶液中先滴入kscn溶液 再滴加h2o2溶液 加入h2o2后溶液变成红色 fe2 既有氧化性又有还原性 2 2016 上海卷 下列各组混合物 使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是 a 氧化镁中混有氧化铝b 氯化铝溶液中混有氯化铁c 氧化铁中混有二氧化硅d 氯化亚铁溶液中混有氯化铜答案 d 3 2015 浙江卷 13 某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣 主要成分为fe2o3 sio2 al2o3 不考虑其他杂质 制备七水合硫酸亚铁 feso4 7h2o 设计了如下流程 下列说法不正确的是 a 溶解烧渣选用足量硫酸 试剂x选用铁粉b 固体1中一定有sio2 控制ph是为了使al3 转化为al oh 3进入固体2c 从溶液2得到feso4 7h2o产品的过程中 须控制条件防止其氧化和分解d 若改变方案 在溶液1中直接加naoh至过量 得到的沉淀用硫酸溶解 其溶液经结晶分离也可得到feso4 7h2o d 解析 根据题意 分析得出以下流程 a项 溶解烧渣选用足量硫酸 试剂x选用铁粉 正确 b项 由于sio2不溶于硫酸 则固体1中一定含有sio2 为了使溶液中的al3 转化成al oh 3沉淀 故用naoh溶液控制ph 得固体2为al oh 3 正确 c项 由于fe2 易被氧化 feso4 7h2o易分解 故在从feso4溶液中得到feso4 7h2o产品过程中 须控制条件防止其氧化和分解 正确 d项 若在溶液1 fe2 so4 3和al2 so4 3溶液 中直接加naoh至过量 得到的为fe oh 3 用硫酸溶解得到fe2 so4 3溶液 故经结晶不能得到feso4 7h2o错误 4 2017 全国卷 26 绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁 在工农业生产中具有重要的用途 某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究 回答下列问题 1 在试管中加入少量绿矾样品 加水