高考化学总复习 第二章第4节 铁及其重要化合物优化课件 鲁科版.ppt

第4节铁及其重要化合物 考纲要求1 了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用 2 铁及其重要化合物与其他常见无机物的综合应用 命题热点1 铁单质的主要性质及其应用 2 铁的重要化合物的氧化性 还原性 3 fe 2价 fe 3价 的相互转化在生产 生活中的应用或实验探究 4 fe2 fe3 的检验方法 5 fe2 fe3 在盐类的水解及电化学中的综合应用 一 铁1 铁元素位于元素周期表的 原子的最外层电子数只有 通常有 两种化合价 且 3价比 2价稳定 铁元素在自然界中的存在形式有化合态 游离态 第4周期 族 2 2 3 2 铁的物理性质纯净的铁是光亮的 色金属 密度较大 纯铁的抗蚀力 有良好的 性和 性 导电性比铜 铝差 能被磁铁吸引 3 铁的化学性质 银白 较强 导热 延展 1 和非金属的反应 与o2的反应常温下 铁在潮湿的空气中易被氧化生成铁锈 主要成分为 点燃条件下 铁在纯氧中反应生成fe3o4 化学方程式为 fe2o3 现象为 与s的反应铁与硫在加热条件下反应 生成fes 化学方程式为 2 和水的反应 剧烈燃烧 火星四射 生成 黑色固体物质 铁在高温下与水蒸气发生反应 化学方程式为 3 和酸的反应 与非氧化性酸 如稀硫酸 的反应 离子方程式为 fe 2h fe2 h2 与氧化性酸 如足量稀硝酸 的反应 离子方程式为 常温下 能使铁钝化 浓h2so4 浓hno3 4 和盐溶液的反应如和cuso4溶液的反应 离子方程式为 fe cu2 fe2 cu 思考感悟1 铁为变价金属 在哪些反应中产物为二价 提示 铁遇弱氧化剂 如 s i2 h cu2 产物中铁为 2价 含有fe3 的物质遇还原剂 产物为fe2 fe fe3 参与的电极反应产物均为fe2 二 铁的重要化合物1 铁的氧化物 黑 红 黑 2 3 2 3 2 铁的氢氧化物 白 4fe oh 2 o2 2h2o 4fe oh 3 思考感悟2 怎样制取fe oh 2 为什么 提示 在避免空气的条件下 可溶性亚铁盐与碱反应制取fe oh 2 因为fe oh 2的还原性强 与空气接触后立即被氧化 从白色迅速变成灰绿色 最终变为红褐色而变质 1 转化关系 2 盐溶液的配制与保存 fe2 的盐溶液 加少量铁粉 防止fe2 被氧化 加少量相应的酸 防止fe2 水解 fe3 的盐溶液 加少量相应酸防止fe3 水解 3 制取fe oh 3胶体 特别提醒 1 fe3 fe的转化大都在干态加热条件下完成 但zn 过量 加入fecl3溶液中也能得到fe 2 氢碘酸与fe2o3 fe3o4 可看成fe2o3 feo fe oh 3反应时既表现酸性又表现i 的还原性 即时应用1 有一晶体x 可发生如下的转化关系 部分反应物 生成物略 其中b d e f均为无色气体 w k为常见的金属单质 c为难溶于水的红褐色固体 在混合液中加入bacl2溶液可生成不溶于稀盐酸的白色沉淀 h和w反应可放出大量的热 1 x的化学式为 检验x溶液中阳离子的方法是 2 i转化为g的反应中 当有2molg生成时 转移的电子数为 3 引发h和w反应的操作是 该反应的化学方程式为 4 混合液电解时的阳极反应式为 工业上金属w也可用电解法制备 电解时的阴极反应式为 5 a生成c的过程中的实验现象是 解析 本题的突破口是c的颜色及h和w在高温下的反应 根据c为难溶于水的红褐色固体可得c为fe oh 3 a为fe oh 2 x中含有fe2 h为fe2o3 根据w是常见的金属单质 且h和w反应能放出大量的热可判断该反应为铝热反应 根据b d f均为气体 且b和d反应后的产物f又能和d发生反应 可推知该过程是连续氧化的过程 d是o2 气体b是x溶液中加碱后的产物 可推知b是nh3 综上分析得x是 nh4 2fe so4 2晶体 即时应用 解析 选c 加入铁粉 先发生反应 2fe3 fe 3fe2 后发生反应 fe cu2 fe2 cu 反应后有固体存在 可能为两种情况 cu fe和cu 无论哪种情况 溶液中一定含有fe2 一定没有fe3 可能含有cu2 规律方法 fecl3溶液在与许多试剂反应时会出现特殊现象 可作为检验fe3 的依据 1 向fecl3溶液中加几滴kscn溶液呈红色 2 fecl3与naoh溶液反应 生成红褐色沉淀 3 向fecl3溶液中加入过量fe粉 溶液变浅绿色 4 向fecl3溶液中加入过量cu粉 溶液变蓝绿色 5 将fecl3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中 溶液变蓝色 6 将饱和fecl3溶液滴入沸水中 生成红褐色fe oh 3胶体 7 将fecl3溶液滴入苯酚溶液中 形成紫色溶液 2010 高考上海卷 由5molfe2o3 4molfe3o4和3molfeo组成的混合物中 加入纯铁1mol并在高温下和fe2o3反应 若纯铁完全反应 则反应后混合物中feo与fe2o3的物质的量之比可能是 双选 a 4 3b 3 2c 3 1d 2 1 解析 若反应为fe fe2o3 3feo时 1molfe消耗1molfe2o3同时生成3molfeo 此时 n feo 6mol n fe2o3 4mol b正确 若反应为fe 4fe2o3 3fe3o4时 1molfe消耗4molfe2o3 此时n feo 3mol n fe2o3 1mol c正确 答案 bc 名师点评 fe3o4的组成可看成是feo fe2o3 但若将feo与fe2o3按物质的量之比1 1混合起来并不是fe3o4 fe3o4是纯净物 本题中 fe 4fe2o3 3fe3o4 反应较陌生 在复习时注意积累 2011 高考福建卷 四氯化钛 ticl4 是制取航天航空工业材料 钛合金的重要原料 由钛铁矿 主要成分是fetio3 制备ticl4等产品的一种工艺流程示意如下 回答下列问题 1 往 中加入铁屑至浸出液显紫色 此时溶液仍呈强酸性 该过程中有如下反应发生 2fe3 fe 3fe2 2tio2 无色 fe 4h 2ti3 紫色 fe2 2h2o ti3 紫色 fe3 h2o tio2 无色 fe2 2h 加入铁屑的作用是 2 在 工艺过程中需要控制条件以形成tio2 nh2o溶胶 该溶胶的分散质颗粒直径大小在 范围 3 若把 中制得的固体tio2 nh2o用酸清洗除去其中的fe oh 3杂质 还可制得钛白粉 已知25 时 ksp fe oh 3 2 79 10 39 该温度下反应fe oh 3 3h fe3 3h2o的平衡常数k 4 已知 tio2 s 2cl2 g ticl4 l o2 g h 140kj mol 12c s o2 g 2co g h 221kj mol 1 写出 中tio2和焦炭 氯气反应生成液态ticl4和co气体的热化学方程式 5 上述工艺具有成本低 可用低品位矿物为原料等优点 依据绿色化学理念 该工艺流程中存在的不足之处是 只要求写出一项 6 依据下表信息 要精制含少量sicl4杂质的ticl4 可采用 方法 解析 2 胶体的分散质微粒的直径大小介于1nm 100nm之间即10 9 10 7m 3 根据氢氧化铁的平衡常数表达式 ksp fe oh 3 c fe3 c3 oh 而该反应的平衡常数k的表达式为k c fe3 c3 h 又由于25 时水的离子积为kw 1 10 14 从而推得k ksp fe oh 3 kw 3 即k 2 79 10 39 1 10 14 3 2 79 103 4 根据盖斯定律将第一个反应和第二个反应相加即得该热化学反应方程式 tio2 s 2c s 2cl2 g ticl4 l 2co g h 81kj mol 1 5 该工艺流程中产生一些氯气等废气 还有一些废渣 废液等 给环境造成污染 6 根据表中的数据可知二者的沸点差距较大 因此可以通过分馏的方法把ticl4除去 答案 1 使溶液中的fe3 还原为fe2 防止ti3 被fe3 氧化 2 10 9m 10 7m 或其他合理答案 3 2 79 103 4 tio2 s 2cl2 g 2c s ticl4 l 2co g h 81kj mol 1 5 产生三废 或其他合理答案 6 蒸馏 或分馏或精馏 名师指津 本题是以钛铁矿为原料制备钛合金的工艺流程试题 根据强酸性浸出液中含有的离子 就可以判断fe3 fe2 tio2 al3 可以大量共存 它们彼此之间不能发生反应 根据题设中提供的反应 可判断fe3 的氧化性比tio2 的强 显然加入铁屑就是除去fe3 同时不能出现紫色 即防止tio2 被还原 解答这类试题要注意与化学反应原理相联系 某学生设计了如下图所示的方法对a盐进行鉴定 由此分析 下列结论中 正确的有 a a中一定有fe3 b c中一定有fe3 c b为agi沉淀d a一定为febr2溶液 常见错误 a 错因分析 1 常见错误分析未注意到酸化的agno3溶液具有强氧化性 因为酸化硝酸银时用hno3酸化或其他强酸 但酸根离子不能与ag 反应 酸化后仍相当于含有较多的hno3 所以a中只含有fe2 时 c中也一定有fe3 2 其他错误分析未记住agi为黄色 agbr为浅黄色而错选c 未注意到a为febr3时也满足变化 错选d项 正确解答 由题意知 b为agbr沉淀 则a中一定含有br 酸化的agno3溶液具有氧化性 a中可能含有fe2 或fe3 但c中一定含有fe3 答案 b 制取fe oh 2方法探究 实验目的 能够制取出可长时间保存的fe oh 2 实验原理 在避免空气存在的条件下 反应液中不能含有空气 fe2 2oh fe oh 2 白色沉淀 典例探究用下面三种方法均可制得fe oh 2白色沉淀 方法一 用不含fe3 的feso4溶液与不含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溶液时还需要加入 2 除去蒸馏水中溶解的o2常采用 的方法 3 生成fe oh 2白色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 方法二 在如图所示的装置中 用naoh溶液 铁屑 稀h2so4等试剂制备 1 在试管 里加入的试剂是 2 在试管 里加入的试剂是 3 为了制得fe oh 2白色沉淀 在试管 和 中加入试剂 打开止水夹 塞紧塞子后的实验步骤是 4 这样生成的fe oh 2沉淀能较长时间保持白色 理由是 方法三 利用电解实验可以制得纯净的fe oh 2白色沉淀 如图所示 已知两电极的材料分别为石墨和铁 1 a电极的材料应为 电极反应式为 2 电解液c可以是 填编号 a 纯水b nacl溶液c naoh溶液d cucl2溶液 3 d为苯 其作用是 在加入苯之前对电解液c应作何简单处理 4 为了在较短时间内看到白色沉淀 可采取的措施是 填编号 a 改用稀h2so4作电解液 b 适当增大电源的电压c 适当减小两极间的距离d 适当降低电解液的温度 5 若c用na2so4溶液 当电解一段时间后看到白色fe oh 2沉淀 再反接电源电解 除了电极上看到气泡外 另一明显现象为 解析 方法一 fe2 易水解 要加入稀h2so4防止其水解 fe2 易被空气中的o2氧化 要加铁粉 将被氧化的fe3 还原成fe2 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o2变少 方法二 两支试管 试管 是开口式 无法用产生的气体将试液压入试管 中 所以制取feso4应放在试管 中 而在试管 中盛不含o2的naoh溶液 当fe与稀h2so4放入试管 后 产生的h2可以从试管 内短管处排出 从而排尽试管 内空气 再经过止水夹通入试管 中 排尽试管 内空气 然后关闭止水夹 试管 内产生的h2无法逸出 造成管内压强增大 将试管 内feso4溶液通过长导管压入试管 内 在此过程中 液体都处于h2环境 从而避免了被空气中的o2氧化 使得fe oh 2能保存更长时间 方法三 电解时阳极fe 2e fe2 阴极上2h2o 2e h2 2oh 或电解质溶液能直接提供oh 当fe2 与oh 接触时fe2 2oh fe oh 2 当电解液选用naoh溶液时 在阳极处立即产生白色沉淀 当选其他溶液时 只有迁移后两者相遇时才能产生沉淀 大约在电池中部 当反接电源后 阳极