2011年高考化学复习学案——铁及其化合物.doc

复习学案： 铁及其重要化合物复习重点：1 了解铁及其重要化合物的主要性质及应用。2 铁单质的化学性质。3 铁的重要化合物的氧化还原性；4 Fe(）、Fe()的相互转化是高考的热点知识梳理：一、铁1铁在周期表中的位置及结构铁位于第 周期第 族，原子结构示意图为Fe2eFe2+Fe3eFe3+ 是地壳中含量 的金属元素。铁分布很广，能稳定地与其他元素结合，常以氧化物的形式存在，有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、褐铁矿（主要成分是Fe2O33H2O）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄铁矿（主要成分是FeS2）、钛铁矿（主要成分是FeTiO3）等。铁是活泼的过渡元素。2物理性质银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导电、导热性较好、能被磁铁吸引。思考：纯铁抗蚀能力特别强，而我们常见的铁并非如此，为什么？3化学性质铁是较活泼的金属，铁原子的最外层电子数为2个，可失去2个或3个电子而显+2价或+3价，但+3价的化合物较稳定。（1）与非金属反应（与O2、Cl2、S等） 现象： ，加水震荡后溶液显 色 比较和，说明氧化性 （2）与水反应（铁在加热至红热时能与水蒸气发生反应） 常温下，铁与水不起反应，但在水和空气里O2、CO2等共同作用下，铁易被腐蚀。（3）与酸反应非氧化性酸： （与盐酸/稀硫酸反应）氧化性酸：常温下，铁遇浓硫酸、浓硝酸会 ，加热条件下可发生氧化还原反应。Fe + HNO3（过量）= Fe（过量）+ HNO3= Fe + HNO3（浓） （4）与盐溶液的反应（与FeCl3溶液，CuSO4溶液） （5）发生腐蚀的反应吸氧腐蚀负极： 正极： 总反应： 析氢腐蚀负极： 正极： 总反应： 归纳：铁的化学性质及在反应后的生成物中显+2价或+3价的规律如下；二、铁的化合物1铁的氧化物有三种： 、 、 FeOFe2O3(铁红)Fe3O4(磁性氧化铁)化合价色、态水溶性和弱氧化性酸反应（盐酸、稀硫酸）和强氧化性酸反应（浓、稀硝酸）与CO反应稳定性在空气中氧化为Fe3O4空气中稳定在空气中稳定制备高温熔融，过量的铁与O2反应： 氢氧化铁加热分解 铁在氧气中燃烧 注意：FeO与非氧化性酸相遇时，发生复分解反应，生成亚铁盐；但与强氧化性酸相遇，Fe2+被氧化成Fe3+，生成铁盐Fe3O4在三种氧化物中最为稳定，一般不与酸、碱和氧气反应，所以在铁的表面若能形成Fe3O4膜，便能起到保护作用，防止生锈。Fe3O4是一种复杂的氧化物，它不属于碱性氧化物，可以写成FeOFe2O3的形式有+2、+3 价FeO、Fe2O3是碱性氧化物空气中：6FeO + O2 = 2Fe3O42铁的氢氧化物：氢氧化亚铁Fe(OH)2氢氧化铁Fe(OH)3色态水溶性与酸反应与强氧化酸反应稳定性不稳定，易被空气中的氧气氧化，颜色变化：白色灰绿色红褐色 较稳定空气中久置会部分失水成铁锈受热易分解 制取煮沸蒸馏水，赶走溶解的氧气煮沸NaOH溶液，赶走溶解的氧气配制FeSO4溶液，加少量的还原铁粉用长滴管将NaOH溶液送入FeSO4溶液液面以下： 铁盐与可溶性碱反应： 思考：实验中为什么要用新制的硫酸亚铁溶液？(防止硫酸亚铁被空气中的氧气氧化而影响效果)怎样才能使Fe2+溶液长时间保存？(在配制溶液时，要加入少量铁粉防止氧化，加入少量对应酸抑制水解)Fe(OH)2和Fe(OH)3从溶液中析出的现象不同，前者是白色絮状沉淀，后者是红褐色沉淀。而Fe(OH)2极不稳定，易被氧化成Fe(OH)3，反应现象是：白色灰绿色红褐色。若要观察到白色的Fe(OH)2沉淀，需要创造以下条件：（1）排除亚铁盐溶液里的Fe3+离子，以免Fe3+离子直接与OH-结合生成Fe(OH)3。（2）尽量排除溶液中溶解的氧气（绝对排除是办不到的），以减慢生成的Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3的速度。反应要用新制备的亚铁盐溶液，并放入少量的铁以防止Fe3+离子产生。亚铁盐溶液与碱溶液在混合前分别加热以排除溶有的空气，然后，把碱溶液沿着试管壁加入盛亚铁盐溶液的试管中，或把滴管尖嘴直接插入液面下再加入碱溶液，可观察到白色絮状沉淀。三、+2价铁的化合物与+3价铁的化合物的相互转换的应用（1）例如：2Fe3 + Fe 3Fe2应用：除去亚铁盐(含Fe2)溶液中混有的Fe3；亚铁盐很容易被空气中的O2氧化成铁盐，为防止氧化，可向亚铁盐溶液中加入一定量的铁屑（2）例如：2Fe2+ Cl22Fe3+ 2Cl应用：氯化铁溶液中混有氯化亚铁时，可向溶液中通入足量氯气或滴加新制的氯水，除去Fe2离子四、Fe2+和Fe3+的检验1Fe2的检验方法：含有Fe2的溶液呈浅绿色；滴加KSCN溶液，无明显现象，再滴加新制氯水，溶液立即变红色。有关的离子方程式为：2Fe2 + Cl2 2Fe3 + 2Cl Fe3 + 3SCN Fe(SCN)3滴加NaOH溶液,生成白色絮状沉淀，该沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。 (2)Fe3的检验方法：含有Fe3的溶液呈黄色；滴加KSCN溶液或NH4SCN溶液，溶液立即变为血红色向待检液中滴加NaOH溶液或氨水，产生红褐色沉淀，说明含Fe3向待检液中滴加苯酚溶液，溶液呈紫色，说明含Fe3五、铁的三角转化从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知:Fe只有还原性，Fe3+通常只有氧化性，Fe2+既具有氧化性又具有还原性。上述微粒通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不同价态的铁相互转化，如下图（常称为铁三角）：写出上述相关反应方程式 六、根据下列转化关系写出相应的化学方程式，同时思考以下问题 七、进行铁及其化合物的计算时应注意的事项：(1)铁元素有变价特点，要正确判断产物；(2)铁及其化合物可能参加多个反应，要正确选择反应物及反应的化学方程式；(3)反应中生成的铁化合物又可能与过量的铁反应，因此要仔细分析铁及其化合物在反应中是过量、适量，还是不足量；(4)当根据化学方程式或离子方程式计算时，找出已知量与未知量的关系，列出方程式或方程式组；(5)经常用到差量法、守恒法阅读资料：1学习铁及其化合物的性质要注意：(1)抓价态：从铁元素三种价态的相互转化(铁三角关系)去认识铁及其化合物间的氧化还原反应规律。(2)想属类：如铁是一种比较活泼的过渡金属，氧化亚铁、氧化铁为碱性氧化物，氢氧化亚铁、氢氧化铁为不溶性弱碱，氯化铁为强酸弱碱盐，由此去分析理解它们各自所具有的性质。2铁元素的原子在化学反应中，当遇弱氧化剂(如S、H+、Cu2+、I2等)时，铁只能失去最外层的两个电子，而生成+2价铁的化合物，当遇到强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3等)时，铁原子可以再失去次外层上的一个电子而生成+3价铁的化合物。 3.具体反应有： （1）Fe2+Fe3+ 2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-（在亚铁盐溶液中通入氯气，溶液由浅绿色变为棕黄色）。4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O（亚铁盐溶液在空气中容易变质，如绿矾露置于空气中则是：12FeSO4+3O2=4Fe2(SO4)3+2Fe2O3）3Fe2+NO3-+4H+=3Fe3+2H2O+NO5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+4H2O+Mn2+如在FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液由浅绿色变棕黄色，在酸性KMnO4溶液滴加FeCl2溶液，溶液由紫红变棕黄。2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O（2）Fe3+Fe2+2Fe3+S2+=2Fe2+S,如在FeCl3溶液中滴加适量的Na2S溶液,溶液变浑浊，滤去沉淀则滤液为浅绿色；如加入过量的Na2S溶液，则又有黑色沉淀生成（FeS），向Fe3+溶液中通入H2S气体的离子方程式为：2Fe2+H2S=2Fe3+2H+S。2Fe3+SO32+2H2O=2Fe2+SO42-+2H+2Fe3+Fe=3Fe2+,在FeSO3溶液中往往要加铁的原因是可以防止Fe2+被氧化为Fe3+。2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+,电路板的制作是利用FeCl3溶液与裸露的铜反应。2Fe3+2I=2Fe2+I24生铁与钢的比较铁的合金生铁钢含碳量2%4.3%0.03%2%其它杂质含硅、锰、硫、磷较多含硅、锰少量，硫和磷几乎没有机械性能硬而脆、无韧性硬而韧、有弹性机械加工可铸不可锻可铸、可锻、可压延5炼铁和炼钢的比较炼铁炼钢原料铁矿石、焦炭、石灰石、空气生铁、空气（或纯氧、氧化铁）、生石灰、脱氧剂化学原理在高温下用还原剂从铁矿石里还原出来在高温下用氧化剂把生铁里过多的碳和其它氧化为气体或炉清除去主要反应还原剂的生成C+O2CO2CO2+C2CO铁的还原Fe2O3+3CO2Fe+3CO2炉渣的生成CaCO3CaO+CO2CaO+SiO2CaSiO3氧化：2Fe+O22FeOFeO氧化铁水里的Si、Mn、C等。如C+FeOFe+CO造渣：生成的硅锰氧化物得铁水里的硫、磷跟造渣材料反应形成炉渣排出。脱氧，并调整Mn、Si含量2FeO+Si2Fe+SiO2主要设备高炉转炉6.过渡元素位于周期表中中部从BB族十个纵行，分属于第四周期至第七周期。过渡元素都是金属，又叫过渡金属。过渡金属的密度一般比较大，熔沸点较高，有较高的硬度、较好的延展性和机械加工性能，较好的导电、导热性能和耐腐蚀性能。过渡元素的原子最外层电子数不超过两个，在化学反应中，最外层和次外层都容易失去电子，因此过渡元素有可变化合价。所以当Fe与弱氧化剂反应时，只失去最外层上的2个电子，形成Fe2+；当Fe与强氧化剂反应时，还能进一步失去次外层上的一个电子，形成Fe3+。这就是铁在其化合物中通常显+2价或+3价的原因。则Fe发生化学反应