（全国通用版）2019版高考化学一轮复习 第三章 金属及其化合物 3.3 铁及其重要化合物课件.ppt

1、第三节 铁及其重要化合物,考点一铁及其重要化合物 【基础回顾】 1.铁: (1)位置与物理性质。,银白,四,四,(2)化学性质。 铁元素性质活泼,有较强的还原性,主要化合价为+2价和+3价。,与非金属单质的反应。,3Fe+2O2 Fe3O4,2Fe+3Cl2 2FeCl3,Fe+S FeS,Fe+I2 FeI2,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: _。,3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2,与酸的反应。,Fe+2H+=Fe2+H2,Fe+4H+ Fe3+NO+2H2O,3Fe+8H+2 =3Fe2+2NO+4H2O,钝化,与某些盐溶液反应。,2.铁的氧化物: (

2、1)物理性质。,铁红,磁性氧化铁,黑色,红棕色,黑色,+2价,+3价,+2价,+3价,(2)化学性质。 FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为 _,_, _。,FeO+2H+=Fe2+H2O,Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O,Fe3O4+8H+=2Fe3+Fe2+4H2O,Fe3O4分别与HNO3和HI反应的离子方程式为 _; _。,3Fe3O4+28H+ =9Fe3+NO+14H2O,Fe3O4+8H+2I-=3Fe2+I2+4H2O,3.铁的氢氧化物:,白,红褐,Fe(OH)2+2H+=,Fe2+2H2O,Fe(OH)3+3H+=Fe3+,3H2O,Fe2O3+3

3、H2O,Fe2+2OH-,=Fe(OH)2,Fe3+3OH-=,Fe(OH)3,白色沉淀,灰绿色,红褐色,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,4.亚铁盐: 含有Fe2+的溶液呈_色,既有氧化性,又有_性, 以还原性为主。 (1)Fe2+的还原性。 Fe2+ Fe3+,浅绿,还原,写出下列转化的离子方程式: Fe2+ Fe3+ _。 Fe2+ Fe3+: _。 (2)Fe2+的弱氧化性。 Fe2+ Fe。,3Fe2+ +4H+=3Fe3+NO+2H2O,2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O,5.铁盐: 含Fe3+的溶液呈_色,Fe3+具有较强的_性。 Fe3+ Fe2+

4、 写出下列转化的离子方程式: Fe3+Fe:_;,黄,氧化,2Fe3+Fe=3Fe2+,Fe3+Cu:_; Fe3+H2S:_; Fe3+ Fe2+: _; Fe3+I-Fe2+:_。,2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+,2Fe3+H2S=2Fe2+S+2H+,2Fe3+ +H2O=2Fe2+ +2H+,2Fe3+2I-=2Fe2+I2,【思维诊断】(正确的打“”,错误的打“”) (1)向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化 钠溶液,边加边搅拌,即可制得白色的氢氧化亚铁。 () 提示:。制备氢氧化亚铁应避免被氧气氧化,向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌。,(2)铁表面

5、自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化。() 提示:。铁表面形成的氧化膜较疏松,不能保护内层金属。,(3)将试管中铁粉与水蒸气加热,试管中肥皂水 冒泡,不能说明铁与水蒸气在加热条件下发生了反 应。() 提示:。因试管中气体受热膨胀,试管中肥皂 水冒泡不能说明Fe与水蒸气发生了反应。,(4)浓盐酸与铁屑反应的离子方程式:2Fe+6H+ =2Fe3+3H2。() 提示:。浓盐酸只能把Fe氧化为Fe2+。,(5)因为HNO3氧化性比Fe3+强,故Fe与稀硝酸反应一定生成Fe3+。() 提示:。过量Fe与稀硝酸反应生成Fe2+。,【典题探究】 角度一 Fe(OH)2的制备 【典题1】由于Fe(OH

6、)2具有很强的还原性,易被氧化为Fe(OH)3,在实验室中制备Fe(OH)2,并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态,成为物质制备实验探究的热点。下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是_(填序号)。,【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,即发生反应: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。、原理一样,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NaCl溶液产生的OH-结合生成Fe(OH)2

7、,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。 答案:,【母题变式】 (1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入_。 提示:稀硫酸。稀硫酸抑制Fe2+水解,铁屑防止Fe2+被氧化。,(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用_的方法。 提示:加热煮沸。Fe(OH)2很容易被氧化,实验过程中要确保在无氧条件下生成。,【归纳提升】 防止Fe(OH)2氧化的方法 (1)将配制溶液的蒸馏水煮沸,排出溶解的氧气。 (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。,(

8、3)在亚铁盐溶液上面加保护层,如苯或植物油等。 (4)充入保护气,如氢气、氮气、稀有气体等。 (5)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。,角度二 铁与稀硝酸反应产物的判断 【典题2】把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中,若反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO，下列说法正确的是 导学号79100035(),A.反应后生成的盐只为Fe(NO3)3 B.反应后生成的盐只为Fe(NO3)2 C.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物质的量之比为13 D.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)

9、2,其物质的量之比为31,【探微题眼】,【解析】选C。n(Fe)= =0.4 mol,Fe在反应 的过程中失去的电子数应介于0.8 mol(此时只产生 Fe2+)和1.2 mol(此时只产生Fe3+)之间,又产生 0.3 mol NO2和0.2 mol NO,即反应过程中硝酸得电子 物质的量为0.3 mol(5-4)+0.2 mol(5-2)=0.9 mol,产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2,设前者的物质的量 为x,后者的物质的量为y,则由铁原子守恒可得x+y =0.4 mol,由得失电子守恒得3x+2y=0.9 mol,解得 x=0.1 mol,y=0.3 mol。,【归纳提升】

10、 数轴法分析铁与稀硝酸反应的产物 一是明确哪种物质过量,二是根据两种物质的量分析讨论判断,根据反应方程式: (1)HNO3过量:Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO+2H2O,铁元素的存在形式为Fe3+。,(2)Fe过量: 3Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO +4H2O,铁元素的存在形式为Fe2+。 (3)用数轴表示:,(4)解题时需注意量的范围:,【题组过关】 1.(RJ必修1P70改编题)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)3Fe2

11、O3B.Fe(OH)2Fe2O3 C.Fe(OH)2Fe(OH)3D.Fe(OH)2FeO,【解析】选B。铁与稀硫酸反应生成FeSO4,再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2,在空气中加热Fe(OH)2,铁元素被氧化为+3价,最后所得红棕色残渣为Fe2O3。,2.下列中学常见实验的现象或表述正确的是() A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4 B.CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液,溶液不显红色,则黑色固体中没有Fe3O4,C.检验红砖中的氧化铁成分,向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液23滴即可 D.除去FeCl3溶液中的FeCl2

12、杂质可以向溶液中加入足量的铁粉,然后过滤,【解析】选C。赤铁矿的主要成分为氧化铁,A错误;CO还原Fe2O3得到单质Fe,即使有Fe3O4,其溶于盐酸后产生的Fe3+与Fe发生反应:Fe+2Fe3+=3Fe2+,加入KSCN溶液也不显红色,B错误;氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水,铁离子与硫氰化钾反应生成红色溶液,C正确;铁和氯化铁反应生成氯化亚铁,使杂质的含量增加,D错误。,3.(2018长春模拟)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混 合物中加入120 mL 4 molL-1的稀硝酸,恰好使混合 物完全溶解,放出1.344 L NO(标准状况),往所得溶液 中加入KSCN溶液,无红色出现。若

13、用足量的CO在加热,下还原相同质量的混合物,能得到铁的物质的量为 () 导学号79100036 A.0.24 molB.0.21 mol C.0.16 molD.0.14 mol,【解析】选B。根据题意知反应后的溶液为Fe(NO3)2 溶液,根据氮原子守恒可知n(Fe)= (0.124 mol- mol)=0.21 mol,故相同质量的混合物与足量CO 反应生成的Fe为0.21 mol。,【加固训练】 1.下列关于铁的叙述正确的是() 铁能被磁铁吸引,但纯铁易被腐蚀 在人体内的血红蛋白中含有铁元素 铁位于元素周期表中第4周期第B族,铁能在氧气中剧烈燃烧,但不能在水蒸气中燃烧 铁与硝酸反应的产物

14、仅是Fe(NO3)3 不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3 A.B.C.D.,【解析】选B。当铁中含有杂质时,在潮湿的空气中会 发生电化学腐蚀,纯铁的抗腐蚀能力较强,错误;铁 位于元素周期表的第族, 错误;铁与强氧化剂反 应,能被氧化为Fe3+,但若铁过量,则Fe3+被Fe还原为 Fe2+,所以,Fe与HNO3反应可能因铁过量而生成Fe(NO3)2,错误;FeCl2、Fe(OH)3可分别通过化合反应Fe+2FeCl3=3FeCl2、4Fe(OH)2+O2+2H2O= 4Fe(OH)3制得,错误。,2.砖瓦是用含铁等元素的黏土隔绝空气烧制而成的。当烧窑作业临近结束时,若用淋水的办法来降

15、低温度,窑内处于还原性气氛,则砖呈青色,称青砖。若用捅开窑顶自然冷却的办法,则砖呈红色,称红砖。由此判断砖块中的成分,错误的是(),A.砖块中的主要成分是硅酸盐 B.青砖中的铁元素主要以氢氧化亚铁的形式存在 C.红砖中的铁元素主要以氧化铁的形式存在 D.青砖中的铁元素主要以氧化亚铁的形式存在,【解析】选B。砖瓦的主要成分是硅酸盐, A正确;砖块中的铁以氧化亚铁的形式存在,因而砖呈青色, B错误,D正确;红砖中的铁元素主要以氧化铁的形式存在,C正确。,3.某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。下列从分类角度分析正确的是(),A.实验、反应制得的物质均为纯净物 B.实验、均未发生氧化还原反应

16、 C.实验、均为放热反应 D.实验、所涉及的物质均为电解质,【解析】选B。实验制得的是Fe(OH)3胶体,属于混合物,且属于吸热反应,A、C错误;实验中Cl2、铁丝均为单质,既不属于电解质,也不属于非电解质,D错误。,考点二铁及其化合物的转化和检验 【基础回顾】 1.Fe2+、Fe3+的相互转化及应用:,2.Fe3+、Fe2+的检验方法: (1)Fe2+的检验。 取出少量被检验的溶液,滴加KSCN溶液,_现象,再 滴加_,若变成红色溶液,说明有Fe2+存在(鉴别时 不能先滴加氯水)。有关反应离子方程式为_ _,_。,无,氯水,2Fe2+Cl2,=2Fe3+2Cl-,Fe3+3SCN-=Fe(S

17、CN)3,取出少量被检验的溶液,加入_,产生白色 絮状沉淀,白色絮状沉淀迅速变成_色,最终变为 _色,证明有Fe2+存在。有关反应化学方程式为 _,_ _。,NaOH溶液,灰绿,红褐,Fe2+2OH-=Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O=,4Fe(OH)3,取少量溶液,滴加铁氰化钾K3Fe(CN)6溶液,若生 成_,说明原溶液含有Fe2+。这是检验Fe2+最 好、最灵敏的方法。有关反应离子方程式为 _,蓝色沉淀,3Fe2+2Fe(CN)63-=Fe3Fe(CN)62,(2)Fe3+的检验。 取出少量被检验的溶液,滴加_,溶液变红 色,证明有Fe3+存在。 取出少量被检验的溶液,加

18、入_,产生红褐 色沉淀,证明有Fe3+存在。,KSCN溶液,NaOH溶液,(3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe2+的检验。 取少量溶液,滴加酸性KMnO4溶液,若溶液褪色,说明 混合溶液中含有Fe2+(在含有氯离子时,此法不合适)。 取少量溶液,滴加铁氰化钾K3Fe(CN)6溶液,若生成 _,说明混合溶液中含有Fe2+。,蓝色沉淀,3.溶液中Fe3+、Fe2+除去方法: (1)原理:Fe3+、Fe2+完全生成氢氧化物沉淀时,溶液的pH分别为pH3.7、pH9.6。 (2)步骤: 除去溶液中的Fe3+时,一般是加入能与酸反应的物质(但不能引入新的杂质),使溶液的pH至34,使Fe3+水解生

19、成Fe(OH)3而除去。,除去溶液中的Fe2+时,先加入H2O2(或其他氧化剂,但不引入新杂质),然后调节溶液的pH至34,使Fe2+转化为Fe3+水解生成Fe(OH)3而除去。,(3)示例。 除去MgCl2溶液中的Fe3+可在加热搅拌条件下,加入足量MgO或MgCO3或Mg(OH)2,搅拌充分反应后过滤除去。 除去CuCl2溶液中的Fe2+,先加入H2O2(或Cl2),然后在加热搅拌条件下,加入足量CuO或CuCO3或Cu(OH)2,搅拌充分反应后过滤除去。,【思维诊断】(正确的打“”,错误的打“”) (1)向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2发生反应: 3Mg(OH)2+2Fe3+=2Fe

20、(OH)3+3Mg2+。() 提示:。溶解度较小的物质转化为溶解度更小的物质容易实现。,(2)在中性溶液中Cl-、 、Na+、Fe3+可大量共存。 () 提示:。中性溶液中Fe3+水解生成Fe(OH)3。,(3)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3。() 提示:。Fe(SCN)3是红色溶液。 (4)向某溶液中,滴加氯水无现象,再滴加KSCN溶液溶液显红色,该溶液中一定含Fe2+。() 提示:。应先滴加KSCN溶液无现象,滴加氯水后溶液显红色。,【典题探究】 【典题】(2017北京高考节选)某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2+2Ag”的实验中检

21、测到Fe3+,发现和探究过程如下。 向硝酸酸化的0.05 molL-1硝酸银溶液(pH2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。导学号79100037,(1)检验产物。 取出少量黑色固体,洗涤后,_ (填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。 取上层清液,滴加K3Fe(CN)6溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有_。,(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是_ _(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验: 取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取

22、样时间有关,对比实验记录如下:,(资料:Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN),对Fe3+产生的原因做出如下假设: 假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+; 假设b:空气中存在O2,由于_ _(用离子方程式表示),可产生Fe3+; 假设c:酸性溶液中 具有氧化性,可产生Fe3+; 假设d:根据_现象,判断溶液中 存在Ag+,可产生Fe3+。,【探微题眼】 (1)黑色固体中含有过量铁,如果同时含有银,则可以 加入HCl或H2SO4溶解Fe,而银不能溶解,不能用稀硝酸。 (2)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe2+的检验,可以用 K3Fe(CN)6,也可以用酸性KMnO4溶液。 (3)

23、酸性溶液中 具有氧化性,Fe2+不能共存。,【解析】(1)加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化,固体未完全溶解 K3Fe(CN)6是检验Fe2+的试剂,所以产生蓝色沉淀说明含有Fe2+。,(2)过量铁粉与Fe3+反应生成Fe2+,Fe+2Fe3+=3Fe2+。 O2氧化Fe2+反应为4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O。 白色沉淀是AgSCN,所以实验可以说明含有Ag+,Ag+可能氧化Fe2+生成Fe3+。,答案:(1)加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化,固体未完全溶解Fe2+ (2)Fe+2Fe3+=3Fe2+ 4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O加入KSCN溶液后生成白色沉淀,【题组过关

24、】 1.(RJ必修1P63改编题)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FeCl2 C.检验绿矾晶体是否已氧化变质,可将绿矾晶体溶于稀硫酸后滴加KSCN溶液,再观察溶液是否变红色 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+,【解析】选B。B项中的Cl-也能使酸性KMnO4溶液褪色。,2.(2018宣城模拟)为了除去硫酸铜溶液中含有的Fe2+杂质,先加入合适的氧化剂使Fe2+氧化为Fe3+,下列物质中最好选用导学号79100038

25、() A.KMnO4溶液B.H2O2溶液 C.氯水D.HNO3溶液,【解析】选B。A、C、D三项中的氧化剂虽均能使Fe2+氧化为Fe3+,但同时会引入新的杂质;双氧水具有氧化性,能氧化亚铁离子为铁离子,还原产物为水,不引入新杂质。,3.FeCO3与砂糖混用可以作补血剂,实验室里制备FeCO3的流程如图所示,下列说法错误的是(),A.可利用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质 B.沉淀过程中有CO2气体放出 C.过滤操作中常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒 D.产品FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO,【解析】选D。FeSO4溶液中加碳酸氢铵生成FeCO3,过 滤、洗涤,即可得到FeCO

26、3固体。亚铁离子变质会生成 铁离子,则可利用KSCN溶液检验,A正确;FeSO4与碳酸 氢铵发生的反应为Fe2+2 =FeCO3+H2O+CO2, 则沉淀过程中有CO2气体放出, B正确;过滤操作中常,用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒,C正确;Fe2+在空气中加热易被氧化为Fe3+,所以FeCO3在空气中高温分解不能得到FeO,D错误。,4.(2018合肥模拟)选择合适试剂完成甲、乙两组实验 甲组:检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+ 乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+,下列试剂选取正确的一项是(),【解析】选B。甲组:检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+,由于Fe2+具有还原性能使高锰酸钾溶液褪色,Fe3+不能使高锰酸钾褪色,所以检验是否含有Fe2+可以选用高锰酸钾溶液;乙组:检验含F