2021版新高考化学一轮复习第2章元素与物质世界第5节铁及其化合物教学案.doc
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1、第5节铁及其化合物课标解读要点网络1.掌握铁的主要性质及应用。2掌握铁的重要化合物的主要性质及应用。3了解铁及其重要化合物的制备方法。4了解Fe2、Fe3的检验方法。 铁的单质、氧化物及氢氧化物1铁的位置、存在和物理性质2化学性质铁单质性质活泼,有较强的还原性。(1)与非金属单质的反应Fe与S反应:FeSFeS。(2)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:3Fe4H2O(g)Fe3O44H2。(3)与酸的反应与非氧化性酸反应的离子方程式:Fe2H=Fe2H2。与氧化性酸反应:遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化,与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应无H2产生。(4)与某些盐溶液的反
2、应与CuSO4溶液反应的离子方程式:FeCu2=CuFe2。与FeCl3溶液反应的离子方程式:Fe2Fe3=3Fe2。3铁的三种典型氧化物(1)物理性质化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的价态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FeO2H=Fe2H2O,Fe2O36H=2Fe33H2O,Fe3O48H=2Fe3Fe24H2O。FeO不稳定,在空气中受热生成Fe3O4,其化学方程式为6FeOO22Fe3O4。4铁的氢氧化物的性质与制备Fe(OH)2Fe(OH)3颜色
3、状态白色固体红褐色固体与H反应Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O33H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应:Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与碱溶液反应:Fe33OH=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)2O22H2O=4Fe(OH)3补短板(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同,Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3,而Fe与盐酸反应生成FeCl2。(2)铁在潮湿的空气中生
4、成的铁锈的主要成分是Fe2O3,而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。(3)Fe与S蒸气、I2蒸气反应时只生成2价Fe的化合物。(4)Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeOFe2O3,即有的铁显2价,的铁显3价;(5)Fe3O4与一般酸反应生成两种盐,Fe3O4与稀硝酸反应只生成一种盐Fe(NO3)3。(6)Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与足量HI反应时,发生氧化还原反应,Fe3被I还原生成Fe2。(1)铁有2、3价两种价态,单质铁与_(填下列编号,下同)反应时只生成3价铁;与_反应时只生成2价铁;与_反应时既生成2价铁也生成3价铁。所选试剂:Cl2O2H2O(g)S盐酸稀硝酸(足
5、量)稀硫酸CuSO4溶液FeCl2溶液FeCl3溶液答案(2)写出利用化合反应制备FeCl2、Fe(OH)3、FeCl3的化学方程式分别为_,_,_。答案Fe2FeCl3=3FeCl24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe3Cl22FeCl3或2FeCl2Cl2=2FeCl3命题点1铁及其氧化物的性质及实验探究1铁片投入下列溶液后,金属片质量减少,但无气体产生的是()A冷的浓硝酸BCu(NO3)2溶液C稀硫酸 DFe(NO3)3溶液答案D2(2019望都模拟)“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦,有的是黑色的,有的却是红色的,你猜测其中的原因可能是 ()
6、A土壤中含有铁粉、二氧化锰等B黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑,红砖瓦则是添加了红色耐高温染料C土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧,分别生成了黑色CuO和红色CuD土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧,分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3DA项,土壤中不含铁粉;B项,黑砖瓦中含有C、Fe3O4、FeO等,红砖瓦含有Fe2O3;C项,煅烧生成Cu2O红色物质,不是Cu。3铁与水蒸气反应,通常有以下两种装置,请回答下列问题:装置一装置二实验装置(1)装置一中,装置A的作用:_;装置二中,装湿棉花的作用:_。(2)实验完毕后,取出装置一的少量固体,溶于足量稀盐酸,再滴加KSCN溶液,溶液颜色无
7、明显变化,试解释原因:_。答案(1)提供水蒸气提供水蒸气(2)固体中含有Fe,在足量酸中,固体溶解时发生2Fe3Fe=3Fe2,Fe3被Fe还原为Fe2命题点2Fe与HNO3反应的定量关系4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()A反应后生成的盐只为Fe(NO3)3B反应后生成的盐只为Fe(NO3)2C反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物质的量之比为13D反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物质的量之比为31C由于铁的物质的量为0.4 mol,所以在反应的过程中它失去的电子
8、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到的电子物质的量为0.3 mol(54)0.2 mol(52)0.9 mol,所以对应的产物既有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xy0.4 mol,由得失电子守恒得3x2y0.9 mol,解得x0.1 mol,y0.3 mol。5向含a g HNO3的稀溶液中,加入b g铁粉充分反应后全部溶解。已知有 g HNO3被还原,则ab不可能是()A21 B31C41 D92A只生成F
9、e2:32,3;只生成Fe3:33,4.5。故ab的范围为3192。Fe与稀硝酸反应有关计算(1)硝酸的作用及其量的确定铁与硝酸的反应中,一是氧化剂作用,二是酸性作用。作为氧化剂的硝酸可以根据氧化还原反应中得失电子守恒的方法确定,作为酸性作用的可以通过金属铁的物质的量确定,即铁的物质的量乘以铁显示的化合价。(2)铁与稀硝酸反应随着两者量的不同,生成氧化产物亦不同,可用讨论的方法确定。Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2OFe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)22可得3Fe8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O命题点3Fe(OH)2的性质及其制备6下列各图示中能较长时间
10、看到Fe(OH)2白色沉淀的是_(填序号)。若用装置制备,简述制备原理与操作为_。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4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排出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,与电解水产生的OH结合生成Fe(OH)2,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。答案铁与稀硫酸反应产生氢气,让氢气赶尽
11、装置内空气,当B中导管处氢气纯净,关闭止水夹a,FeSO4溶液被压入在氢气保护下的NaOH溶液中Fe(OH)2制备的三种思维方法方法一:有机覆盖层法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如题中的。方法二:还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀,如题中的。方法三:电解法用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆盖苯(或煤油),如题中的。总之:Fe(OH)2制备的关键溶液中不含Fe3和O2等氧化性物质;制备过程中,保证生成的Fe(OH
12、)2在密闭隔绝空气的体系中。 铁盐、亚铁盐的性质及应用1亚铁盐(Fe2)和铁盐(Fe3)的氧化性或还原性(1)亚铁盐的氧化性和还原性含有Fe2的溶液呈浅绿色,既有氧化性,又有还原性。氧化性:Fe2与Zn反应的离子方程式:Fe2Zn=FeZn2。还原性:a向FeCl2溶液中滴入几滴KSCN溶液,再加入氯水(或通入Cl2),若溶液变红色,证明Fe2具有还原性。反应原理用离子方程式表示为2Fe2Cl2=2Fe32Cl。b向FeCl2溶液中滴入双氧水,溶液变黄,反应的离子方程式为2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。c向少量酸性KMnO4溶液中加入FeCl2溶液,若溶液紫红色退去,证明Fe2具有还原
13、性。反应原理用离子方程式表示为MnO5Fe28H=5Fe3Mn24H2O。(2)铁盐的氧化性含Fe3的溶液呈黄色,Fe3具有较强的氧化性。向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液,再加入过量活泼金属(如Fe),若溶液红色退去,证明Fe3具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe3Fe=3Fe2。向FeCl3溶液中加入淀粉KI溶液,若溶液变成蓝色,证明Fe3具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe32I=I22Fe2。向FeCl3溶液中通入H2S气体,若出现黄色浑浊,证明Fe3具有氧化性。反应原理为2Fe3H2S=2Fe2S2H。2亚铁盐与铁盐的水解(1)亚铁盐(2)铁盐配制FeCl3溶液时
14、,应将FeCl3溶于稀盐酸中,然后稀释。将FeCl3饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为FeCl33H2OFe(OH)3(胶体)3HCl。除去CuCl2溶液中的Fe3,可向溶液中加入足量CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3,调节pH,使Fe3水解生成Fe(OH)3沉淀。因Fe3易水解,故制备无水的FeCl3应在HCl气流中使结晶FeCl3失去H2O。3Fe2、Fe3的检验方法(1)用KSCN溶液和氯水(2)用NaOH溶液(3)混合溶液中Fe3、Fe2的检验Fe3的检验a.溶液变红,说明含有Fe3b.试纸变蓝,说明含有Fe3Fe2的检验a.酸性KMnO4溶液退色,说明含有Fe2(C
15、l可干扰)b.生成蓝色沉淀,说明含有Fe2,其离子方程式为3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62。补短板(1)Fe2、Fe3的相互转化Fe2Fe3(2)检验Fe2时不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN)。(3)Fe3、Fe2、Cl同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2(Cl能还原酸性KMnO4,有干扰)。(4)常考的重要的含铁盐绿矾(FeSO47H2O):一种重要的还原剂,可用作补血剂及植物的补铁剂。高铁酸钾(K2FeO4):深紫色晶体,具有强氧化性,可用作水处理剂和高能电池。铁铵矾NH4Fe(SO4)212
16、H2O:无色晶体,易溶于水,常用作化学分析试剂、药物和织物媒染剂。赤血盐K3Fe(CN)6:红色晶体,易溶于水,常用于检验Fe2,生成蓝色沉淀。1欲探究浓硫酸与Fe共热反应后铁元素的价态,设计下列实验,请填空:将反应后试管中的溶液稀释。取少量溶液,滴入35滴_溶液,若溶液呈红色,则证明含有Fe3,否则不含Fe3;取少量溶液,滴入35滴_溶液,若溶液退色,则证明含有Fe2,否则不含Fe2。若实验证明反应后的溶液中只含有Fe3,则反应的化学方程式是_。答案KSCN酸性KMnO42Fe6H2SO4(浓)Fe2(SO4)33SO26H2O2设计方案:除去MgSO4溶液中Fe2。(写出流程图)答案命题点
17、1Fe2、Fe3的性质及检验1(2019长沙模拟)在Fe2(SO4)3溶液中,加入a g铜,完全溶解后,再加b g铁,充分反应后得到c g残余固体,且ac,则下列说法正确的是()A残余固体是铜和铁B最后得到的溶液中一定含有Cu2C将残余固体加入稀硫酸中,有气泡产生D最后得到的溶液中可能含有Fe3B因为ac,说明b g铁完全反应,溶液中含Cu2、Fe2,不含Fe3。2要证明某溶液中不含Fe3而可能含有Fe2进行如下实验操作时,最佳顺序为 ()加入足量氯水加入足量KMnO4溶液加入少量NH4SCN溶液ABC D答案C3下列除杂的操作不正确的是 ()AMgCl2溶液中混有少量FeCl3:加入足量镁充
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- 2021 高考 化学 一轮 复习 元素 物质 世界 及其 化合物 教学
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