2024届高三化学一轮复习课件铁及其化合物

第三讲铁及其化合物2021/10/10星期日11．了解铁的主要性质及应用。2．了解铁的重要化合物的主要性质及应用。3．以Fe2＋、Fe3＋的相互转化为例理解变价金属元素的氧化还原反应。1．Fe2＋、Fe3＋的检验及其有关实验。2．以铁及其化合物知识为载体，综合考查氧化还原反应、电化学、盐类水解及除杂等。2021/10/10星期日2一、铁1．铁的存在形态 在地壳中铁的含量位于第

位，在自然界铁既有游离态(存在于陨石中)，也有化合态，主要化合价为

，其

更稳定。2．铁的物理性质 纯铁具有金属的共性，如具有

金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被

吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。四＋2、＋3＋3价化合物银白色磁铁2021/10/10星期日3＋3

＋2

2021/10/10星期日42021/10/10星期日52021/10/10星期日6铁化学性质活泼，为什么可以用铁罐贮存和运输浓H2SO4和浓HNO3?提示常温下铁与浓HNO3、浓H2SO4发生钝化，在铁的表面能形成一层稳定的致密的氧化物薄膜，阻止反应继续进行。2021/10/10星期日7二、铁的重要化合物1．氧化物氧化物氧化亚铁氧化铁四氧化三铁化学式FeOFe2O3Fe3O4颜色状态

粉末

粉末

晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价

稳定性不稳定稳定稳定与H＋反应FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O黑色红棕色黑色＋2＋3＋2，＋32021/10/10星期日82.氢氧化物白

红褐

2021/10/10星期日9Fe(OH)2Fe(OH)3制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2＋＋2OH－==Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱溶液反应Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓二者的关系在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)32021/10/10星期日10 Fe(OH)3分别与足量的HCl、HI反应有何异同？ 提示Fe(OH)3作为一种碱能与酸反应生成盐和水，但Fe3＋有较强的氧化性，若酸为还原性酸(如H2S、HI)则再发生氧化还原反应，故与HCl反应只是中和反应，而与HI反应的化学方程式如下：2Fe(OH)3＋6HI===2FeI2＋I2＋6H2O。2021/10/10星期日112021/10/10星期日12四个措施 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，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溶液底部，再慢慢挤出NaOH溶液。 (3)在亚铁盐溶液上面加保护层，例如苯或植物油等。 (4)用铁作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液或NaCl溶液，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。2021/10/10星期日13一个总结 FeCl3溶液发生反应时的颜色变化 ①向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液后，溶液呈红色； ②FeCl3与NaOH溶液反应，生成红褐色沉淀； ③向FeCl3溶液中通入H2S气体，生成淡黄色沉淀； ④向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液，生成淡黄色沉淀，当加入的Na2S溶液过量时，又生成黑色沉淀；2021/10/10星期日14⑤向FeCl3溶液中加入过量Fe粉，溶液变成浅绿色；⑥将FeCl3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中，溶液变成蓝色；⑦向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，溶液变成紫色；⑧将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，生成红褐色Fe(OH)3胶体。2021/10/10星期日152021/10/10星期日16问题征解 ①如何由FeCl3晶体配制FeCl3溶液？ ②如何由FeCl3溶液制备FeCl3晶体？ 提示

①由于Fe3＋水解能力较强，当pH>4时，Fe3＋即可水解形成Fe(OH)3沉淀。在配制FeCl3溶液时，应先将固体盐溶于少量盐的酸中抑制Fe3＋水解，再加水稀释至所需浓度。②在制备FeCl3固体时，溶液中FeCl3发生水解且生成HCl易挥发，为防止其水解，所以加热浓缩FeCl3稀溶液时应在HCl氛围中进行。

2021/10/10星期日17必考点21“铁三角”及其重要应用1．“铁三角”中的转化关系2021/10/10星期日182021/10/10星期日19(2)除杂方法(括号内为杂质)①Fe2＋(Fe3＋)：加过量铁粉过滤②FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2③FeCl2(CuCl2)：加过量铁粉过滤④Fe(Al)、Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加过量强碱溶液过滤(3)盐溶液的保存①含Fe2＋的溶液：加入少量铁粉(或铁钉、铁屑)，防止Fe2＋被氧化；加入少量相应的酸，防止Fe2＋水解[Fe(NO3)2例外]。2021/10/10星期日20②含Fe3＋的溶液：加入少量相应的酸，防止Fe3＋水解。(4)物质制备2021/10/10星期日21【典例1】 FeCl3可通过多种途径转化成FeCl2。 (1)在FeCl3溶液中加入适量氢碘酸，发生反应的离子方程式为____________________________________________。 (2)工业上常将无水FeCl3在氮气作保护气的条件下加热至300～350℃，通入干燥的H2，而制得FeCl2。该反应的化学方程式为_________________________________。2021/10/10星期日222021/10/10星期日23①反应(1)中，氢碘酸既表现了酸性，又表现了还原性②反应(3)中，HCl为氧化产物③上述三个反应中，FeCl2均为还原产物(5)请另写一个FeCl3转化成FeCl2的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2021/10/10星期日24解析(1)Fe3＋有氧化性，I－有还原性，它们可以发生氧化还原反应；(2)根据信息FeCl3转化为FeCl2，Fe的化合价降低，那么H的化合价必定升高，这样就可以写出化学反应方程式；(3)根据反应产物，可以确定为取代反应；(4)根据氧化还原反应概念，确定③是正确的；(5)FeCl3转化为FeCl2，另一种物质必须是还原剂。2021/10/10星期日252021/10/10星期日262021/10/10星期日27【应用1】 常温下，往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液，可发生如下两个反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋O2↑＋2H＋，下列说法不正确的是()。 A．H2O2的氧化性比Fe3＋强，其还原性比Fe2＋强 B．在H2O2分解过程中，溶液的pH逐渐下降 C．在H2O2分解过程中，Fe2＋和Fe3＋的总量保持不变 D．H2O2生产过程要严格避免混入Fe2＋2021/10/10星期日28答案B2021/10/10星期日29必考点22Fe2＋和Fe3＋检验1．直接观察颜色 Fe2＋溶液呈浅绿色，Fe3＋溶液呈棕黄色。2．利用显色反应(形成络离子)2021/10/10星期日303．利用Fe(OH)3沉淀的颜色4．利用Fe3＋的氧化性2021/10/10星期日315．利用Fe2＋的还原性2021/10/10星期日32【典例2】 (2013·北京东城调研)一定量的铁粉在氯气中充分燃烧后，将所得固体完全溶于稀盐酸，制得溶液A。 (1)铁在氯气中燃烧的化学方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。2021/10/10星期日33(2)推测A中可能含有的金属阳离子：①只有Fe3＋；②只有Fe2＋；③________。甲同学为探究溶液的组成，实验如下：实验步骤实验现象实验结论及反应离子方程式取少量溶液A于试管中，加入KSCN溶液________假设②不成立，假设①或③成立；反应的离子方程式是__________________________________________________________________2021/10/10星期日34(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：________(填写字母序号)。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：________________________________________________________________________。2021/10/10星期日35解析Fe3＋可以和铁单质反应生成Fe2＋，Fe3＋只有氧化性，Fe2＋既有氧化性又有还原性，氯气具有强氧化性，与铁反应生成Fe3＋。将一定量的铁粉在氯气中充分燃烧后所得固体完全溶于稀盐酸，假如铁粉剩余，在所得溶液中铁粉可以把Fe3＋还原为Fe2＋，所以在溶液中可能含有的金属阳离子为①Fe3＋；②Fe2＋；③Fe3＋和Fe2＋。在溶液中检验Fe3＋常使用KSCN溶液，若加入KSCN溶液后溶液变为红色，说明溶液中含有Fe3＋；若不变红色，说明不含Fe3＋。

2021/10/10星期日36向溶液A中加入酸性高锰酸钾溶液时，酸性高锰酸钾可以氧化Fe2＋，也可以氧化Cl－，故不能确定溶液中是否含有Fe2＋。实验现象实验结论及反应离子方程式溶液呈红色Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)32021/10/10星期日37(3)a因为还原性Fe2＋＞Cl－，逐滴加入的酸性KMnO4溶液，先将Fe2＋氧化，而使KMnO4紫色褪去，故可能含有Fe2＋(或b溶液中可能无Fe2＋，加入的酸性KMnO4溶液，将Cl－氧化，而使KMnO4紫色褪去)2021/10/10星期日38(1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液；当溶液的浓度较稀时，利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2＋和Fe3＋的存在。(2)检验Fe2＋和Fe3＋混合溶液时，要分两次分别检验Fe2＋和Fe3＋，检验Fe2＋时要选择酸性高锰酸钾溶液，检验Fe3＋时最好选择KSCN溶液。

2021/10/10星期日39【应用2】 (2013·哈尔滨模拟)向某晶体的溶液中加入Fe2＋的溶液无明显变化，当滴加几滴溴水后，混合液出现红色，由此得出下列的结论错误的是()。 A．Fe3＋的氧化性比溴的氧化性强 B．该晶体中一定含有SCN－ C．Fe2＋与SCN－不能形成红色化合物 D．Fe2＋被溴氧化成Fe3＋2021/10/10星期日40解析某晶体的溶液中没有与Fe2＋发生反应的离子，当加入溴水后，Fe2＋一定被氧化成Fe3＋，此时溶液出现红色，说明原晶体是含有SCN－的盐，很明显判断出B、C、D均正确，在Br2与Fe2＋反应中，Fe3＋是氧化产物，Br2是氧化剂，所以Br2的氧化性应比Fe3＋氧化性强。答案A2021/10/10星期日41解题时要避免错误判断物质转化，应注意以下三点：(1)注意牢记一些重要的转化关系，在解题时寻找相似，确定范围，如“铝三角”、“铁三角”等；(2)注意对比总结，加深对实验过程的分析和对实验原理的理解，加深对物质的感性认识，提高应用实验分析问题、解决问题的能力；(3)注意读懂题目中的信息，并挖掘题目中隐含的信息。2021/10/10星期日42试卷采样2021/10/10星期日43当场指导1．铁是变价金属，通过铝热反应(X的单质与化合物A的反应)可以将铝及其化合物与铁及其化合物的相关知识囊括在框图中。像这类具有“联络功能”的反应有2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，可以将铁、铜及其化合物联系在一起；4NaOH＋AlCl3===Na[Al(OH)4]＋3NaCl，将钠、铝、氯元素及其化合物联系在一起；FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl，将铁、钠及其化合物联系在一起。2．注意细致审题如(2)中要求写离子方程式写成了化学方程式。3．注意规范答题如(1)中的反应条件，(3)②中的符号。2021/10/10星期日442021/10/10星期日45Hold住考向名师揭秘 铁及其化合物因为性质的复杂多变而成为高考命题的热点。题型以笔答题为主，在选择题中也有涉及，试题以化工生产为背景，以丰富的流程分析和物质转化为特征，考查学生分析问题和解决问题的能力。2014年应高度重视。考向1铁及其重要化合物的性质5年7考考向2铁及其重要化合物在工农业生产中的重要应用5年6考2021/10/10星期日462021/10/10星期日47(3)向含有少量FeCl3的MgCl2溶液中加入足量Mg(OH)2粉末，搅拌一段时间后过滤，目的是除去MgCl2溶液中少量的FeCl3(√)(2010·江苏，10B)(4)相同条件下，溶液中Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋的氧化性依次减弱(√)(2010·江苏，8D)2021/10/10星期日482021/10/10星期日492021/10/10星期日50解析A项，铁与稀硫酸反应，铁元素被氧化为＋2价，正确的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；B项，磁性氧化铁中有三分之二的三价铁、三分之一的二价铁，故其正确的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O；C项，因为硝酸具有强氧化性，能将亚铁离子氧化为三价铁离子，但该离子方程式没配平，各物质在离子方程式中的系数应分别为3、4、1、3、2、1；D项，三价铁离子具有强氧化性，能将铜氧化，自身被还原为二价铁离子，D正确。答案D2021/10/10星期日511．(2012·海南化学，14)在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下： Ⅰ.向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液； Ⅱ.向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时鼓入足量的空气。 已知：Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38 回答下列问题：2021/10/10星期日52(1)FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(2)过程Ⅰ加入铁屑的主要作用是________，分离得到固体的主要成分是________，从固体中分离出铜需采用的方法是________；2021/10/10星期日53(3)过程Ⅱ中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(4)过程Ⅱ中调节溶液的pH为5，金属离子浓度为________。(列式计算)2021/10/10星期日54解析(2)加入铁屑可置换出铜，铁过量，固体为铁与铜的混合物，要分离出铜应加入盐酸后过滤；(3)过程Ⅱ中亚铁离子生成Fe(OH)2，鼓入空气使Fe(OH)2转化成Fe(OH)3；(4)由Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，c(OH－)＝KW/c(H＋)，可求得c(Fe3＋)。2021/10/10星期日552．(2012·课标，26)铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。 (1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式，可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54g的FeClx样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH－的阴离子交换柱，使Cl－和OH－发生交换。交换完成后，流出溶液的OH－用0.40mol·L－1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeClx中x值：___________________________________________(列出计算过程)；2021/10/10星期日56(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl)＝1∶2.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为________。在实验室中，FeCl2可用铁粉和________反应制备，FeCl3可用铁粉和________反应制备；(3)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为_______________________________________；2021/10/10星期日57(4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为________________。与MnO2－Zn电池类似，K2FeO4－Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应为________________________________________________________________________，该电池总反应的离子方程式为________________________________________________________________________。2021/10/10星期日582021/10/10星期日592021/10/10星期日602021/10/10星期日61【常见考点】

①有关铁及其化合物性质的实验探究②有关铁及其化合物制备的实验探究③有关铁及其化合物物质组成与推断的实验探究【常考题型】以非选择题为主2021/10/10星期日62【样题1】

实验报告的补充与完善 某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性，请回答下列问题： (1)除胶头滴管外，你认为本实验必不可少的一种玻璃仪器是________。 (2)请帮他们完成以下实验报告： 实验目的：_________________________________。2021/10/10星期日63试剂：铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、锌片、铜片。实验记录(划斜线部分不必填写)：序号实验内容实验现象离子方程式实验结论①在FeCl2溶液中滴入适量氯水溶液由浅绿色变为棕黄色Fe2＋具有还原性②在FeCl2溶液中加入锌片Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe③在FeCl3溶液中加入足量铁粉Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋Fe3＋具有氧化性④Fe3＋具有氧化性2021/10/10星期日64实验结论：Fe只有还原性，Fe3＋只有氧化性，Fe2＋既有氧化性，又有还原性。联想发散：①简述Fe2＋的检验方法：___________________________________________________________________________________________________。2021/10/10星期日65②将FeCl2溶液加热蒸干并灼烧，最后得到的固体物质是________，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2021/10/10星期日66解析