高中化学 第8讲 铁及其化合物课件 新人教版必修1.ppt

第8讲铁及其化合物,一、铁的存在与性质1.铁位于元素周期表中第四周期第族,是一种应用最广泛的过渡金属元素;铁元素是一种变价金属元素,通常显+2价、+3价,其原子结构示意图为。,教材研读,2.物理性质铁是银白色金属,熔沸点较高,抗腐蚀性强,能被磁铁吸引,具有金属的一般物理性质。3.化学性质Fe,自测1判断正误,正确的划“”,错误的划“”。(1)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸()(2)将一定量的铁、铜的混合物加入100mL0.1molL-1的FeCl3溶液中,充分反应后,溶液中有固体剩余,则剩余的固体中一定含有铜,可能含有铁()(3)Fe与Cl2、Br2、I2反应均生成+3价的Fe()(4)Fe与Cl2在点燃条件下反应,Cl2过量时生成FeCl3,Fe过量时生成FeCl2()(5)Fe与稀HNO3反应,无论生成Fe(NO3)3、Fe(NO3)2,还是二者的混合物,被还原的HNO3总是占参与反应的HNO3的()(6)将水蒸气通过灼热的铁粉,铁与水在高温下反应,粉末变红()(7)1molCl2和Fe反应生成FeCl3转移电子数为3NA(),自测2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?(2)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成+3价?,答案(1)FeFe2+:铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S、I2)、非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)和不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应,都可实现这种转化。例如:Fe+SFeS、2H+FeFe2+H2、Cu2+FeFe2+Cu。(2)FeFe3+:铁与强氧化剂(如Cl2、HNO3)在一定条件下反应可实现这种转化。例如:2Fe+3Cl22FeCl3、Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO+2H2O。,二、铁的重要化合物1.铁的氧化物,2.铁的氢氧化物,3.亚铁盐和铁盐(1)亚铁盐含有Fe2+的溶液呈浅绿色,Fe2+既有氧化性,又有还原性,Fe2+与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为Zn+Fe2+Zn2+Fe,2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-。(2)铁盐a.氧化性含有Fe3+的溶液呈棕黄色,Fe3+具有氧化性,Fe3+与Fe、Cu反应的离子方程式分别为2Fe3+Fe3Fe2+,2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+。b.特性含有Fe3+的溶液遇到KSCN溶液时变成红色。,自测3判断正误,正确的划“”,错误的划“”。(1)磁性氧化铁溶于稀硝酸:3Fe2+4H+N3Fe3+NO+2H2O()(2)因为Fe3+具有氧化性,所以可以用KSCN溶液鉴别Fe3+()(3)因为Fe3+有氧化性,所以FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜()(4)在“硫酸亚铁铵的制备”实验中,为了得到硫酸亚铁铵晶体,应小火加热蒸发皿,直到有大量晶体析出时停止加热()(5)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3()(6)过量的Fe粉中加入稀HNO3,充分反应后,滴入KSCN溶液,溶液呈红色,说明稀HNO3将Fe氧化为Fe3+(),自测4(1)除去FeCl3溶液中的Fe2+有哪些措施?(2)Fe3+转化为Fe2+的实验方法有哪些?(3)Fe2+与N能否大量共存?若向其中再加入少量盐酸,情况如何?(4)如何证明Fe3O4中既有+2价铁又有+3价铁?,答案(1)通入氯气或氧气;加入氯水;加入H2O2等。(2)加入铁粉或铜粉;加入NaI溶液;加入Na2S溶液等。(3)在中性条件下,Fe2+与N能大量共存,但在酸性条件下,N能将Fe2+氧化成Fe3+而不能大量共存。(4)取一定量Fe3O4溶于稀硫酸,形成溶液,分别取该溶液于两支试管中,一支试管中加入KSCN溶液,溶液变红,说明含有Fe3+,证明Fe3O4中有+3价铁;另一支试管中加入酸性KMnO4溶液,紫红色褪去,说明含有Fe2+,证明Fe3O4中有+2价铁。,考点突破,考点一铁及其化合物之间的相互转化,考点三Fe(OH)2的制备方法(教师用书专用),考点二Fe2+与Fe3+的检验,1.“铁三角”转化关系(1)FeFe2+铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S、I2)、非氧化性酸溶液(如盐酸、,考点一铁及其化合物之间的相互转化,稀H2SO4)、不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应:Fe+SFeSFe+2H+Fe2+H2Fe+CuSO4Cu+FeSO4(2)Fe2+Fe3+亚铁盐与强氧化剂如Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸、KMnO4(H+)、H2O2等反应。2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O3Fe2+4H+N3Fe3+NO+2H2O(3)Fe3+Fe,可通过较强还原剂实现,如Al、CO、H2等。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3(4)FeFe3+铁与强氧化剂(如Cl2、HNO3)在一定条件下反应可实现该转化。2Fe+3Cl22FeCl3(5)Fe3+Fe2+铁盐溶液与某些还原剂(如Fe、Cu、I-、S2-等)反应。2Fe3+S2-2Fe2+S2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+2Fe3+Fe3Fe2+,2Fe3+2I-2Fe2+I2(6)Fe2+Fe亚铁化合物与比较活泼的金属(如Al、Zn)、CO、H2、C等反应。FeCl2+ZnZnCl2+FeFeO+H2Fe+H2O2.“铁三角”的应用(1)判断离子共存Fe2+N(H+)、ClO-、Mn(H+)(因氧化还原反应)。Fe3+S2-、I-、S、HS-(因氧化还原反应)。Fe2+、Fe3+HC、C、Al等(因双水解反应)。(2)除杂(括号中为杂质),Fe2+(Fe3+):加过量铁粉,过滤。FeCl3(FeCl2):加氯水或H2O2溶液。FeCl2(CuCl2):加过量铁粉,过滤。Fe(Al)、Fe2O3(Al2O3、SiO2):加过量强碱溶液,过滤。Cu2+(Fe3+):加CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3调节pH至3.7左右。(3)盐溶液的保存,(4)物质制备特别提示Fe2+具有较强的还原性;Fe3+水解能力强,pH3.7时,Fe3+几乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。欲除去某溶液中含有的Fe2+杂质,一般先向溶液中加入氧化剂(如H2O2),将Fe2+氧化为Fe3+,然后加碱或盐调节pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。,典例1实验:0.005molL-1FeCl3溶液和0.015molL-1KSCN溶液各1mL混合得到红色溶液a,均分溶液a置于b、c两支试管中;向b中滴加3滴饱和FeCl3溶液,溶液颜色加深;再向上述b中溶液中滴加3滴1molL-1NaOH溶液,溶液颜色变浅且出现浑浊;向c中逐渐滴加1molL-1KSCN溶液2mL,溶液颜色先变深后变浅。下列分析不正确的是()A.实验中增大Fe3+浓度使平衡Fe3+3SCN-Fe(SCN)3正向移动B.实验中发生反应:Fe3+3OH-Fe(OH)3,C.实验和中溶液颜色变浅的原因相同D.实验、均可说明浓度改变对平衡移动的影响,C,答案C中OH-消耗Fe3+,使Fe3+浓度减小,导致平衡逆向移动,溶液颜色变浅;中加入KSCN溶液,引入了SCN-和水,开始时SCN-浓度增大为主要因素,平衡右移,溶液颜色加深,一段时间后,溶液体积变化为主要因素,因此溶液颜色又变浅。,1-1下列说法正确的是()A.将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液,现象是有气体生成,溶液呈红色,原因是稀硝酸将Fe氧化为Fe3+B.将铜粉加入1.0mol/LFe2(SO4)3溶液中,现象是溶液变蓝、有黑色固体出现,原因是金属铁比铜活泼C.FeCl3溶液可用于铜质印刷电路板制作,是因为FeCl3能从含Cu2+的溶液中置换出铜D.室温下,能将浓硫酸盛放在铁桶中,D,答案DA项,过量铁粉与稀硝酸充分反应后,铁最终转化为Fe2+,滴加KSCN溶液后不出现红色;B项,铜粉与Fe2(SO4)3溶液发生反应2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+,不会有黑色固体出现;C项,FeCl3与Cu2+不反应,制作电路板的原理为Fe3+能腐蚀铜,发生反应2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+;D项,室温下,Fe遇浓H2SO4钝化,可用铁桶盛放浓H2SO4。,1-2用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜,向所得的溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是()A.若无固体剩余,则溶液中一定有Fe3+B.若溶液中有Cu2+,则一定没有固体析出C.若有固体存在,则溶液中一定有Fe2+D.若溶液中有Fe2+,则一定有Cu析出,C,答案CA项,无固体剩余,说明铜全部以铜离子形式存在,加入的铁粉没有与Cu2+反应,全部与Fe3+反应,溶液中一定含有Fe2+,可能含有Fe3+;B项,若溶液中有Cu2+,加入的铁粉不足,可能只与Fe3+反应,也可能与Fe3+反应后剩余的铁粉与部分Cu2+反应生成铜,所以可能有固体析出;C项,若有固体存在,固体中一定有铜,可能有铁,溶液中一定含有Fe2+;D项,当加入的铁粉较少,只发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+时,不会有铜析出。,1.直接观察颜色含Fe2+的溶液呈浅绿色,含Fe3+的溶液呈棕黄色。2.利用显色反应(1)(2)(3),考点二Fe2+与Fe3+的检验,3.利用生成的氢氧化物沉淀的颜色4.利用Fe3+的氧化性(1)(2)(3),5.利用Fe2+的还原性(1)(2),典例2(2017北京海淀二模,12)向FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,测定混合后溶液pH随混合前溶液中c(S)/c(Fe3+)变化的曲线如下图所示。实验发现:,.a点溶液澄清透明,向其中滴加NaOH溶液后,立即产生灰白色沉淀,滴入KSCN溶液显红色;.c点和d点溶液中产生红褐色沉淀,无气体逸出。取其上层清液滴加NaOH溶液后无明显现象,滴加KSCN溶液显红色。下列分析合理的是()A.向a点溶液中滴加BaCl2溶液,无明显现象B.b点较a点溶液pH升高的主要原因:2Fe3+S+H2O2Fe2+S+2H+C.c点溶液中发生的主要反应:2Fe3+3S+6H2O2Fe(OH)3+3H2SO3D.向d点上层清液中滴加KSCN溶液,溶液变红;再滴加NaOH溶液,红色加深,C,答案CA项,向a点溶液中加入NaOH溶液后有灰白色沉淀生成,说明a点溶液中含有Fe2+,即S和Fe3+发生了氧化还原反应,S被氧化为S,S能与BaCl2反应生成白色沉淀BaSO4;B项,a点到b点pH升高,若反应生成H+,会使pH降低;C项,由中信息可知,c点溶液中含有Fe3+,且有Fe(OH)3生成,所以发生的反应为可逆反应;D项,滴加NaOH溶液,溶液中Fe(SCN)3浓度降低,红色变浅。,2-1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的最佳顺序为()加入足量氯水加入足量KMnO4溶液加入少量NH4SCN溶液A.B.C.D.,C,答案C先加入少量NH4SCN溶液,无明显现象,证明原溶液中不含Fe3+;再加入足量氯水,溶液变为红色,则证明原溶液中含有Fe2+,否则不含Fe2+。若溶液中含有Fe2+,第二步加入足量KMnO4溶液时,溶液颜色变化不明显,所以不选用KMnO4溶液。,2-2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FeCl2C.检验绿矾晶体是否已氧化变质,可将绿矾晶体溶于稀H2SO4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+,B,答案BB项,Cl-也能使酸性KMnO4溶液褪色。,Fe(OH)2在空气中易被氧化:4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。在实验室制取Fe(OH)2时,一定要用新制的亚铁盐溶液和加热驱赶O2后的NaOH溶液,用胶头滴管吸取NaOH溶液且将滴管末端插入亚铁盐溶液的液面下,再加入NaOH溶液。也可以在反应液上面滴加植物油或苯等物质进行液封,以减少Fe(OH)2与O2的接触。,考点三Fe(OH)2的制备方法(教师用书专用),典例3由于Fe(OH)2具有很强的还原性,易被氧化为Fe(OH)3,故在实验室中制备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+2H2O4Fe(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+,阴极产生OH-,二者结合生成Fe(OH)2,且用汽油液封,能防止空气进入;中加苯液封阻止了空气进入;未隔绝空气或氧气,因此不能较长时间看到白色沉淀。,方法指导成功制备Fe(OH)2的关键(1)溶液中不含O2,如在配制溶液时,可把蒸馏水加热煮沸,除去溶解在水中的氧气。(2)制备过程中,保证生成的Fe(OH)2处于密闭的隔绝氧气的体系中,如可在溶液表面加植物油或苯以隔绝氧气,滴加液体时,可将胶头滴管伸入到液面以下防止氧气进入,也可用铁粉和稀硫酸反应产生的氢气排尽装置中的空气。,3-1用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀:用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入。(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用的方法。(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是。,答案(1)稀硫酸、铁屑(2)加热煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2与氧气接触而被氧化解析(1)FeSO4易水解、易被氧化,因此配制FeSO4溶液时需加入稀H2SO4抑制其水解,加入铁屑防止其被氧化。,3-2根据下图所示装置和操作,回答下列有关问题。(1)按图所示装置,用两种不同的操作分别进行实验,观察B试管中的现象。操作1:先夹紧止水夹a,再使A试管内开始反应,实验中B试管中观察到的现象是。,操作2:打开止水夹a,使A试管内反应一段时间后再夹紧止水夹