专题9 铁及其化合物

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第9讲 铁及其化合物[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.以Fe 2+、Fe 3+的相互转化为例,理解变价金属元素的氧化还原反应。

3.能鉴别溶液中的Fe 2+、Fe 3+。

考点一 用物质分类思想认识铁及其重要化合物1.铁的存在2.铁的性质 (1)物理性质纯铁具有金属的共性,如具有银白色金属光泽和良好的延展性,是电和热的良导体,具有能被磁铁吸引的特性,纯铁有很强的抗腐蚀能力。

(2)化学性质:铁是较活泼的金属,发生化学反应时可生成+2、+3两种价态的化合物。

用化学方程式或离子方程式表示下列变化 Fe +⎪⎪⎪⎪—O 2――→①3Fe +2O 2=====点燃Fe 3O 4—Cl 2――→② 2Fe +3Cl 2=====点燃2FeCl 3—S ――→③Fe +S=====△FeSFe +H 2O(g)――→④3Fe +4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4+4H 2Fe —⎪⎪⎪⎪――→⑤Fe 2+Fe +2H +===Fe 2++H 2↑、 Fe +Cu 2+===Cu +Fe 2+――→⑥Fe 3+Fe +4H ++NO -3===Fe 3++NO↑+2H 2O3.铁的氧化物和氢氧化物 (1)铁的氧化物化学式 FeO Fe 2O 3 Fe 3O 4 俗名 铁红 磁性氧化铁 颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性) 溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价+2 +3 +2,+3 稳定性不稳定稳定稳定与H+反应的离子方程式FeO+2H+===Fe2++H2OFe2O3+6H+===2Fe3++3H2O(2)铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O受热分解2Fe(OH)3=====△Fe2O3+3H2O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,反应方程式为4Fe(OH)2===4Fe(OH)34.亚铁盐和铁盐(1)亚铁盐:含有Fe2+的溶液呈浅绿色,Fe2+既有__________性,又有__________性,Fe2+与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为______________________,__________________________。

(2)铁盐:①氧化性:含有Fe3+的溶液呈______色,Fe3+具有氧化性,Fe3+与Fe、Cu反应的离子方程式分别为______________________________,__________________________。

②特性:含有Fe3+的盐溶液遇到________时变成血红色。

③易水解:FeCl3滴入沸水中的离子方程式:_________________________________________。

深度思考1.铁有很强的抗腐蚀能力,为什么日常生活中的铁制品容易生锈?答案主要因为铁不纯,往往含有碳等杂质,当这些铁制品在潮湿的空气中或接触到电解质溶液(如食盐水)时会发生电化学腐蚀。

2.铁、铝遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化,是物理变化还是化学变化?答案常温下铁、铝遇冷的浓H2SO4、浓HNO3时表面会生成一层致密的氧化物薄膜,化学上称为钝化,属于化学变化。

3.FeCl 3、FeCl 2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取? 答案 都可以。

2Fe +3Cl 2=====点燃2FeCl 3 2FeCl 3+Fe===3FeCl 24Fe(OH)2+O 2+2H 2O===4Fe(OH)34.铁元素是典型的变价金属元素,它在化合物中主要表现为+2价和+3价,请归纳总结: (1)Fe 单质通常与哪些氧化剂反应生成+2价?写出有关反应的化学方程式或离子方程式。

答案 Fe→Fe 2+:铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S 、I 2),非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸),不活泼金属的盐溶液(如CuSO 4溶液)反应,都可实现这种转化。

如:Fe +S=====△FeS,2H ++Fe===Fe 2++H 2↑,Cu 2++Fe===Fe 2++Cu 。

(2)Fe 单质通常与哪些氧化剂反应生成+3价?写出有关反应的化学方程式。

答案 Fe→Fe 3+:铁与强氧化剂(如Cl 2、HNO 3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这种转化。

例如:2Fe +3Cl 2=====点燃2FeCl 3,Fe +4HNO 3(稀)===Fe(NO 3)3+NO↑+2H 2O,2Fe +6H 2SO 4(浓)=====△Fe 2(SO 4)3+3SO 2↑+6H 2O 。

题组一 铁及其化合物的反应产物判断 1.下列关于铁的说法正确的是( ) A .纯铁为灰黑色,所以铁属于黑色金属 B .铁在硫蒸气中燃烧生成Fe 2S 3C .纯铁的抗腐蚀能力非常强,铁在干燥的空气里不易被氧化D .铁的化学性质比较活泼,它能和水蒸气反应生成H 2和Fe(OH)32.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)3 Fe 2O 3B .Fe(OH)2 Fe 2O 3C .Fe(OH)2 Fe(OH)3D .Fe(OH)2 Fe 3O 4 3.下列叙述正确的是( )A .Fe 与稀HNO 3、稀H 2SO 4反应均有气泡产生,说明Fe 与两种酸均发生置换反应B .足量的Fe 在Cl 2中燃烧只生成FeCl 3C .Fe 和Fe 2O 3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出D .Fe 2O 3――→HCl(aq)FeCl 3(aq)――→△无水FeCl 3,在给定的条件下能实现转化4.在一定量的稀HNO 3中慢慢加入铁粉,得到的Fe 2+的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。

请将正确答案的序号填在相应的横线上。

①Fe 3+②Fe 2+③Fe 、Fe 2+④Fe 2+、Fe 3+(1)AB 段铁元素以__________形式存在。

(2)BC 段铁元素以__________形式存在。

(3)CD 段铁元素以__________形式存在。

答案 (1)① (2)④ (3)③解析 向稀HNO 3中加入铁粉,开始时稀HNO 3过量应生成Fe 3+,随加入铁粉量的增加,HNO 3反应完全后,发生反应2Fe 3++Fe===3Fe 2+,最后全部转化为Fe 2+。

题组二 Fe 2+、Fe 3+的检验5.下列离子的检验方法合理的是( )A .向某溶液中滴入KSCN 溶液呈血红色,说明不含Fe 2+B .用酸性KMnO 4溶液检验FeCl 3溶液中是否含有FeCl 2C .向某溶液中加入NaOH 溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe 3+D .向某溶液中加入NaOH 溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe 2+,不含有Mg 2+6.要证明某溶液中不含Fe 3+而可能含有Fe 2+进行如下实验操作时,最佳顺序为( )①加入足量氯水 ②加入足量酸性KMnO 4溶液 ③加入少量NH 4SCN 溶液 A .①③ B .③② C .③① D .①②③检验Fe 2+、Fe 3+的常用方法1.根据溶液颜色 含有Fe 2+的溶液显浅绿色含有Fe 3+的溶液显棕黄色2.用KSCN 溶液和氯水 (1)流程:溶液加KSCN 溶液⎪⎪⎪→无明显现象――→加氯水溶液变血红色―→Fe 2+→溶液变血红色―→Fe 3+3.用NaOH 溶液 (1)流程:溶液加NaOH 溶液⎪⎪⎪→白色沉淀→灰绿色→红褐色→Fe 2+→红褐色沉淀→Fe 3+题组三有关铁及其化合物的实验探究7.关于FeCl3进行的实验,下列预测正确的是()选项实验预测A 蒸发FeCl3溶液得到FeCl3固体B 在FeCl3、CuCl2混合液中,加入少量Fe粉一定有H2产生且有Cu析出C 用FeCl3固体溶于水配制饱和溶液会有Fe(OH)3沉淀产生D 在FeCl3溶液中加入KHCO3溶液有CO2产生,但无Fe(OH)3沉淀生成8.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)。

考点二“铁三角”转化中的氧化还原反应“铁三角”的转化关系深度思考1.用离子方程式实现下列转化:Fe2+ ①Cl 2、②NO -3(H+)③Fe 、④CuFe 3+①2Fe 2++Cl 2===2Fe 3++2Cl -;②3Fe 2++4H ++NO -3===3Fe 3++2H 2O +NO↑;③2Fe 3++Fe===3Fe 2+;④Cu +2Fe 3+===Cu 2++2Fe 2+。

2.如何除去括号中的杂质 (1)Fe 2+(Fe 3+);(2)FeCl 3(FeCl 2): (3)FeCl 2(CuCl 2): (4)Fe(Al):(5)Fe 2O 3(Al 2O 3、SiO 2):题组一 Fe 2+与Fe 3+的转化及应用1.下列试剂中,不能使Fe 2+转化为Fe 3+的是( )①氯气 ②NaCl 溶液 ③KMnO 4溶液 ④稀硝酸 ⑤盐酸 ⑥NaNO 3溶液 A .①②③B .①③④C .②④⑤D .②⑤⑥2.在FeCl 3、CuCl 2混合溶液中,加入一定量的铁屑,反应完全后将固体滤出,下列说法中正确的是( )A .若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe 2+,一定不含Cu 2+B .若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe 2+,可能含Cu 2+和Fe 3+C .若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe 3+和Fe 2+,一定不含Cu 2+D .若滤出的固体中含有铁和铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe 2+,一定不含Cu 2+和Fe 3+3.在FeCl 3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。

(1)FeCl 3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__________________________________, 分离得到的固体主要成分是_______________________________________, 从固体中分离出铜需采用的方法是_________________________________。