第三章第三讲铁及其化合物

1、第三讲铁及其重要化合物第三讲铁及其重要化合物第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物考纲展示考纲展示1了解铁的主要性质及其应用。了解铁的主要性质及其应用。2了解铁的重要化合物的主要性质及其应用。了解铁的重要化合物的主要性质及其应用。栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物一、铁的化学性质一、铁的化学性质Fe3O4H2栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物二、铁的氧化物二、铁的氧化物化学式化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名俗名_色态色态黑色粉末黑色粉末_黑色晶体黑色晶体铁元素价态铁元素价态232、3与盐酸

2、反应生与盐酸反应生成的离子成的离子Fe2Fe3Fe2、Fe3铁红铁红磁性氧化铁磁性氧化铁红棕色粉末红棕色粉末栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物三、铁的氢氧化物三、铁的氢氧化物化学式化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态色态白色固体白色固体_与盐酸与盐酸反应反应Fe(OH)22H= Fe22H2OFe(OH)33H= Fe33H2O受热受热分解分解_制法制法可溶性亚铁盐与碱可溶性亚铁盐与碱反应反应:_可溶性铁盐与碱可溶性铁盐与碱反应反应:_二者的二者的关系关系空气中空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象现象是是_迅速变

3、迅速变成成_色色,最后变最后变成成_色色,化学方程式化学方程式为为_红褐色固体红褐色固体Fe22OH=Fe( (OH) )2Fe33OH=Fe( (OH) )3白色沉淀白色沉淀灰绿灰绿红褐红褐4Fe( (OH) )2O22H2O=4Fe( (OH) )3栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物1铁分别与氯气和盐酸反应所得的氯化物不同铁分别与氯气和盐酸反应所得的氯化物不同,Fe与与Cl2反应反应生成生成FeCl3,而而Fe与盐酸反应生成与盐酸反应生成FeCl2。2铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3,而铁在纯而铁在纯氧中燃烧的产物是氧

4、中燃烧的产物是Fe3O4。3Fe3O4是一种纯净物是一种纯净物,而不是由而不是由FeO和和Fe2O3组成的混合物。组成的混合物。Fe3O4的组成可以用氧化物形式表示为的组成可以用氧化物形式表示为FeOFe2O3,Fe3O4与盐与盐酸反应的化学方程式为酸反应的化学方程式为Fe3O48HCl=2FeCl3FeCl24H2O。栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物4制取制取Fe(OH)2时时,要将吸有要将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面溶液的胶头滴管插到液面以下以下,或在液面上覆盖一层苯或煤油或在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用不能用CCl4),以防止空气以防止空气与与Fe(OH)

5、2接触发生反应接触发生反应,或用其他方法或用其他方法(如用如用H2)将试管内空气将试管内空气排净后再将亚铁盐与排净后再将亚铁盐与NaOH溶液混合溶液混合,如下图所示。如下图所示。栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物判断下列说法的正误：判断下列说法的正误：1(2010高考北京卷高考北京卷6B)铁遇冷浓硝酸表面钝化铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内可保护内部不被腐蚀。部不被腐蚀。( ) 3(2012高考重庆卷高考重庆卷7A)Fe与与S混合加热生成混合加热生成FeS2。( )4(2012高考广东卷高考广东卷12D)Fe3有氧化性有氧化性,所以所以FeCl3溶液可溶液可用于回收废旧电路

6、板中的铜。用于回收废旧电路板中的铜。( )5(2012高考天津卷高考天津卷2D)Fe在足量的在足量的Cl2中燃烧生成中燃烧生成FeCl2和和FeCl3。( )栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物1“铁三角铁三角”中的转化关系中的转化关系“铁三角铁三角”及其重要应用及其重要应用栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物 实验室利用印刷电路的废腐蚀液实验室利用印刷电路的废腐蚀液(含有大量含有大量Cu

7、Cl2、FeCl2和和FeCl3)回收回收Cu,主要流程如下：主要流程如下：(1)操作操作1的名称是的名称是_,需要用到的玻璃仪器有需要用到的玻璃仪器有_。(2)加入过量铁粉发生的离子反加入过量铁粉发生的离子反_。(3)获得的铜粉中含有杂质获得的铜粉中含有杂质,除杂所需的试剂是除杂所需的试剂是_(填化学式填化学式)。过滤过滤漏斗、玻璃棒、烧杯漏斗、玻璃棒、烧杯Fe2Fe3=3Fe2、FeCu2=Fe2Cu稀稀HCl或稀或稀H2SO4栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物(4)实验室利用如图所示装置制取一定量的实验室利用如图所示装置制取一定量的FeCl3。各装置的正确连接顺序为

8、各装置的正确连接顺序为(填写装置代填写装置代号号)A_D。装置。装置C的作用是的作用是_,写出装置写出装置D中反应的离子方程式：中反应的离子方程式：_。ECB干燥干燥Cl2,防止防止FeCl3水解水解Cl22OH=ClClOH2O栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物解析解析(1)操作操作1的名称是过滤的名称是过滤,需要用到的玻璃仪器有漏斗、需要用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯。玻璃棒、烧杯。(2)加入过量铁粉加入过量铁粉,Fe与与Fe3、Cu2发生反发生反应。应。(3)获得的铜粉中含有获得的铜粉中含有Fe,可以加入稀盐酸或稀硫酸除去可以加入稀盐酸或稀硫酸除去Fe。(4)制

9、取的氯气中含有制取的氯气中含有HCl、H2O,先通过先通过E除去除去HCl,再通再通过过C除去除去H2O,后通过后通过B与与Fe反应反应,D的作用是除去过量的氯气。的作用是除去过量的氯气。栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物1(2012高考海南卷高考海南卷)在在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中艺中,废液处理和资源回收的过程简述如下：废液处理和资源回收的过程简述如下：.向废液中投入过量铁屑向废液中投入过量铁屑,充分反应后分离出固体和滤液；充分反应后分离出固体和滤液；.向滤液中加入一定量石灰水向滤液中加入一定量石灰水,调节溶液调节溶液pH,同时

10、鼓入足量的同时鼓入足量的空气。空气。已知：已知：KspFe(OH)34.01038回答下列问题：回答下列问题：栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物(1)FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为蚀刻铜箔反应的离子方程式为_； (2)过程过程加入铁屑的主要作用是加入铁屑的主要作用是_,分离得到固体分离得到固体的主要成分是的主要成分是_,从固体中分离出铜需采用的方法是从固体中分离出铜需采用的方法是_；(3)过程过程中发生反应的化学方程式为中发生反应的化学方程式为_；(4)过程过程中调节溶液的中调节溶液的pH为为5,金属离子浓度为金属离子浓度为_。(列式计算列式计算)2Fe3Cu=2F

11、e2Cu2回收铜回收铜Cu和和Fe加盐酸反应后过滤加盐酸反应后过滤FeCl2Ca(OH)2=Fe(OH)2CaCl2、4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物解析：解析：(2)加入铁屑可置换出铜加入铁屑可置换出铜,铁过量铁过量,固体为铁与铜的混合固体为铁与铜的混合物物,要分离出铜应加入盐酸后过滤；要分离出铜应加入盐酸后过滤；(3)过程过程 中亚铁离子生中亚铁离子生成成Fe(OH)2,鼓入空气使鼓入空气使Fe(OH)2转化成转化成Fe(OH)3；(4)由由Kspc(Fe3)c3(OH),知知c(OH)Kw/c(H),可求得可求得c(F

12、e3)。栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物Fe2、Fe3的检验的检验鉴别方法鉴别方法Fe2Fe3直接观色直接观色利用显利用显色反应色反应利用利用Fe3的氧化性的氧化性利用利用Fe2的还原性的还原性浅绿色浅绿色黄色黄色与与KSCN溶液溶液无现象无现象显红色显红色与苯酚与苯酚无现象无现象显紫色显紫色与铜片与铜片无现象无现象Cu溶解溶解,溶溶液变蓝绿色液变蓝绿色与淀粉与淀粉KI溶液溶液 无现象无现象溶液变蓝溶液变蓝与溴水与溴水溴水褪色溴水褪色无现象无现象与酸性与酸性KMnO4溶液溶液紫色褪去紫色褪去无现象无现象栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物鉴别方法鉴别

13、方法Fe2Fe3利用沉淀利用沉淀反应反应Fe22OH=Fe(OH)2、4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3白色沉淀白色沉淀灰绿色灰绿色红褐色红褐色Fe33OH=Fe(OH)3红褐色沉淀红褐色沉淀栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物特别提醒特别提醒(1)检验检验Fe2时不能先加氯水后加时不能先加氯水后加KSCN溶液；当溶液；当溶液浓度较稀时溶液浓度较稀时,利用观察法或加利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜溶液的方法都不宜检验检验Fe2和和Fe3的存在。的存在。(2)检验检验Fe2和和Fe3混合溶液时混合溶液时,要分两次分别检验要分两次分别检验Fe2和和Fe3,检验

14、检验Fe2时要选择酸性高锰酸钾溶液时要选择酸性高锰酸钾溶液,检验检验Fe3时最好时最好选择选择KSCN溶液。溶液。栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物 (2014四川成都模拟四川成都模拟)某溶液中可能存在某溶液中可能存在Mg2、Fe2、Fe3,加入加入NaOH溶液溶液,开始时有白色絮状沉淀生成开始时有白色絮状沉淀生成,白色沉白色沉淀迅速变成灰绿色淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色最后变成红褐色,下列结论正确的是下列结论正确的是()A一定有一定有Fe2,一定没有一定没有Fe3、Mg2B一定有一定有Fe3,一定没有一定没有Fe2、Mg2C一定有一定有Fe3,可能有可能有Fe2,一

15、定没有一定没有Mg2D一定有一定有Fe2,可能有可能有Mg2,一定没有一定没有Fe3栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物思路点拨思路点拨(1)溶液中产生的溶液中产生的Mg(OH)2是白色沉淀。是白色沉淀。(2)Fe(OH)2在空气中发生的一系列的颜色变化是其特征性质。在空气中发生的一系列的颜色变化是其特征性质。(3)溶液中产生多种沉淀时溶液中产生多种沉淀时,深颜色的沉淀可以掩盖白色沉淀。深颜色的沉淀可以掩盖白色沉淀。解析解析加入加入NaOH溶液溶液,开始时有白色絮状沉淀生成开始时有白色絮状沉淀生成,白色沉淀白色沉淀迅速变成灰绿色迅速变成灰绿色,最后变成红褐色的现象是溶液中含

16、有亚铁离子最后变成红褐色的现象是溶液中含有亚铁离子的特性的特性,若有若有Fe3,则产生的氢氧化铁的红褐色沉淀会掩盖则产生的氢氧化铁的红褐色沉淀会掩盖Fe(OH)2的白色的白色,所以不可能存在所以不可能存在,而而Mg(OH)2是白色是白色,有可能存有可能存在。在。答案答案D栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物2(2014广东汕头高三质检广东汕头高三质检)化学研究性学习小组拟通过实验化学研究性学习小组拟通过实验探究探究“新制的还原性铁粉和过量盐酸反应生成新制的还原性铁粉和过量盐酸反应生成FeCl2还是还是FeCl3”。请你参与探究并回答有关问题：。请你参与探究并回答有关问题：(

17、1)一位同学用向反应后的溶液中滴加一位同学用向反应后的溶液中滴加NaOH溶液的方法来验溶液的方法来验证溶液中含有证溶液中含有Fe2。可观察到的实验现象是可观察到的实验现象是_,反应过程中发生反应的化学方程式是反应过程中发生反应的化学方程式是_。产生白色沉淀产生白色沉淀,迅速变为灰绿色迅速变为灰绿色,最终变成红褐色最终变成红褐色FeCl22NaOH=Fe(OH)22NaCl、4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物SCN被被Cl2氧化氧化从电子式分析从电子式分析,SCN中中S为负二价为负二价,N为负三价为负三价,均为最低价均为最低价有

18、被氧化的可能有被氧化的可能栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物解析：解析：(1)向含有向含有Fe2的溶液中滴加的溶液中滴加NaOH溶液溶液,先生成白色的先生成白色的Fe(OH)2沉淀沉淀,后迅速变为灰绿色后迅速变为灰绿色,最终变成红褐色的最终变成红褐色的Fe(OH)3沉淀。沉淀。(2)红色褪去的原因可能是氯水的加入氧化了红色褪去的原因可能是氯水的加入氧化了Fe3或或SCN。根据得失电子守恒、质量守恒和电荷守恒配平该离子方程根据得失电子守恒、质量守恒和电荷守恒配平该离子方程式。式。第二种假设可能是第二种假设可能是SCN被被Cl2氧化。氧化。栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物

19、第三章金属及其化合物1熟记熟记2个特殊现象：个特殊现象：Fe(OH)2Fe(OH)3是白色是白色灰绿色灰绿色红褐色；红褐色；Fe3遇遇SCN,溶液变红色。溶液变红色。2记住记住4种颜色：种颜色：Fe2浅绿色浅绿色,Fe3棕黄色棕黄色,Fe2O3红棕红棕色色,Fe(OH)3红褐色。红褐色。栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物氢氧化亚铁的制备氢氧化亚铁的制备1实验室制备纯净的实验室制备纯净的Fe(OH)2的注意事项的注意事项有关有关Fe(OH)2的制备方法的制备方法,实际上只能观察到瞬间的实际上只能观察到瞬间的Fe(OH)2白白色沉淀色沉淀(几乎分辨不出来几乎分辨不出来)。要想

20、较长时间观察到白色沉淀的。要想较长时间观察到白色沉淀的生成生成,关键是怎样降低反应体系中氧气的存在量和操作过程中关键是怎样降低反应体系中氧气的存在量和操作过程中氧气的引入量。常采用的方法有：氧气的引入量。常采用的方法有：采用新制备的纯亚铁盐溶液采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2易被空气中的氧气氧化成易被空气中的氧气氧化成Fe3)；将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气除去溶解的氧气)；将碱直接加到亚铁盐溶液的底部将碱直接加到亚铁盐溶液的底部使使Fe(OH)2与空气隔离与空气隔离；在亚铁盐溶液液面上加隔氧剂在亚铁盐溶液液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小如加入苯等密度比水

21、小,而又而又不溶于水的有机溶剂不溶于水的有机溶剂)。栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物2实验创新实验创新 方案方案：装置如图：装置如图1所示。所示。在试管中加入适量的在试管中加入适量的5% FeSO4溶液溶液,并覆盖一层苯并覆盖一层苯,再用长滴再用长滴管注入不含管注入不含O2 的的1 molL1NaOH溶液。由于苯的液封作用溶液。由于苯的液封作用,防止生成的防止生成的Fe(OH)2被氧化被氧化,因而可较长时间观察到因而可较长时间观察到Fe(OH)2白白色沉淀。色沉淀。图图1栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物方案方案：装置如图：装置如图2所示。所示。

22、图图2实验时实验时,先打开止水夹先打开止水夹K,再将分液漏斗的旋塞打开再将分液漏斗的旋塞打开,稀稀H2SO4与与铁粉作用铁粉作用,用产生的用产生的H2排出装置中的空气；然后关闭排出装置中的空气；然后关闭K,使生成使生成的的H2将试管中的将试管中的FeSO4溶液压入溶液压入NaOH溶液中溶液中,则可较长时间则可较长时间观察到生成的观察到生成的Fe(OH)2白色沉淀。若拔去广口瓶上的橡皮塞白色沉淀。若拔去广口瓶上的橡皮塞,则白色沉淀迅速变成灰绿色则白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。最后变成红褐色。栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物方案方案：装置如图：装置如图3所示。所示

23、。 图图3以铁作阳极以铁作阳极,石墨棒作阴极石墨棒作阴极,电解液可以是电解液可以是NaCl溶液、溶液、NaOH溶溶液等。液等。U形管中加入植物油的目的是隔绝空气。电解一段时形管中加入植物油的目的是隔绝空气。电解一段时间后可以看到间后可以看到U形管中有形管中有Fe(OH)2白色沉淀生成白色沉淀生成,此时将电源反此时将电源反接接,则会看到白色沉淀迅速变为灰绿色则会看到白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变成红褐色。最后变成红褐色。栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物 如图所示如图所示,此装置可用来制取和观察此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须

24、使用铁屑和被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 mol/L的硫酸的硫酸,其其他试剂任选。填写下列空白：他试剂任选。填写下列空白：栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物(1)B中盛有一定量的中盛有一定量的NaOH溶液溶液,A中应预先加入的试剂是中应预先加入的试剂是_。A中反应的离子方程式是中反应的离子方程式是_。 (2)实验开始时应先将活塞实验开始时应先将活塞a_(填填“打开打开”或或“关闭关闭”)。(3)简述生成简述生成Fe(OH)2的操作过程：的操作过程：_。(4)实验完毕实验完毕,打开打开b处活塞处活塞,放入一部分空气放入一部分空气,此时此时B瓶中发生的瓶中发生的反应

25、为反应为_。铁屑铁屑Fe2H=Fe2H2打开打开关闭活塞关闭活塞a,使使FeSO4溶液压入溶液压入B中进行反应中进行反应4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物(5)下列各图示中下列各图示中_能较长时间看到能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀。白色沉淀。栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物突破解题障碍突破解题障碍理清解题思路理清解题思路1弄清分液漏斗和烧瓶内所盛装的药品。弄清分液漏斗和烧瓶内所盛装的药品。2注意分析整套装置的功能，如何排空气，如何生成注意分析整套装置的功能，如何排空气，如何生成Fe(OH)2。栏目

26、栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物解析解析Fe2H=Fe2H2,当关闭活塞当关闭活塞a时时,由于由于H2的压的压力使溶液压入力使溶液压入B中中,从而发生从而发生Fe22OH=Fe(OH)2；Fe2在空气中很容易被氧化即在空气中很容易被氧化即4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。因此在。因此在H2的环境中就不易被的环境中就不易被O2侵入侵入,从而从而可以较长时间看到可以较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀。白色沉淀。栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物实验室制备氢氧化亚铁的防氧化措施实验室制备氢氧化亚铁的防氧化措施(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸将配制溶

27、液的蒸馏水煮沸,驱除溶解的氧气。驱除溶解的氧气。(2)将盛有氢氧化钠溶液的胶头滴管尖端插入试管里的亚铁盐将盛有氢氧化钠溶液的胶头滴管尖端插入试管里的亚铁盐溶液底部溶液底部,再慢慢挤出再慢慢挤出NaOH溶液。溶液。(3)在亚铁盐溶液上面加保护层在亚铁盐溶液上面加保护层,例如苯或植物油等。例如苯或植物油等。(4)充入保护气充入保护气,如氢气、氮气、稀有气体等。如氢气、氮气、稀有气体等。(5)用铁作阳极用铁作阳极,石墨作阴极石墨作阴极,电解电解NaOH溶液或溶液或NaCl溶液溶液,利用利用新产生的新产生的Fe2与与OH反应制取。反应制取。栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物某校研

28、究性学习小组的同学通过查阅资料得知：高温下某校研究性学习小组的同学通过查阅资料得知：高温下H2与与FeCl2作用可得到活性极高的纳米级单质作用可得到活性极高的纳米级单质(Fe),实验制备中要实验制备中要不断地向装置中通入高纯度的氮气作保护气。回答下列问不断地向装置中通入高纯度的氮气作保护气。回答下列问题：题：(1)写出生成纳米级写出生成纳米级Fe粉的化学方程式：粉的化学方程式：_。(2)反应中保护气的作用是反应中保护气的作用是_。防止生成的纳米级防止生成的纳米级Fe粉被氧化粉被氧化栏目栏目导引导引第三章金属及其化合物第三章金属及其化合物(3)在如图所示的装置中用在如图所示的装置中用Fe粉、稀粉、稀H2SO4、NaOH溶液等溶液等试剂可制得试剂可制得Fe(OH)2白色沉淀：白色沉淀：在锥形瓶在锥形瓶里加入的试剂是