《铁及其化合物》PPT课件.pptVIP

第三讲铁及其化合物 1 了解铁及其重要化合物的主要性质和应用 2 以Fe2 Fe3 为例理解变价金属元素的氧化还原反应 一 铁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 铁的化学性质 1 与非金属反应Fe与较强的氧化剂反应生成 价化合物 Fe与较弱的氧化剂反应生成 价化合物 1 2 四 2 3 3价化合物 3 2 3 与酸反应 与非氧化性酸反应产生H2如与稀H2SO4 盐酸等反应 其离子方程式为 与氧化性酸反应不生成H2过量铁与稀硝酸反应的化学方程式为 少量铁与足量稀硝酸反应的化学方程式为 常温下铁 铝遇冷的浓HNO3 浓H2SO4时表面会生成一层致密的 薄膜 化学上称为 属于 变化 填 物理 或 化学 2H Fe H2 Fe2 3Fe 8HNO3 3Fe NO3 2 2NO 4H2O Fe 4HNO3 Fe NO3 3 NO 2H2O 钝化 化学 氧化物 二 铁的氧化物 黑色 红棕色 黑色 2 3 2 3 Fe3O4是碱性氧化物吗 Fe3O4可写作FeO Fe2O3 能否认为Fe3O4是FeO和Fe2O3的混合物 三 铁的氢氧化物和盐类1 用化学方程式或离子方程式表示下列变化 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 Fe OH 2 2H Fe2 2H2O Fe2 2OH Fe OH 2 Fe OH 3 3H Fe3 3H2O 以上反应属于氧化还原反应的是 说明 2价Fe与 3价Fe之间在氧化剂 还原剂的作用下可以 Fe2 具有 Fe3 具有 性 Fe OH 2不稳定 容易被空气中的 反应 说明了Fe OH 2 Fe OH 3具有 性 能与 反应生成盐和水 Fe3 3OH Fe OH 3 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 2Fe3 Cu Cu2 2Fe2 2 3 相互转化 还原性 氧化 O2氧化生成Fe OH 3 碱 酸 4 反应 说明了Fe OH 2 Fe OH 3的 5 FeCl2 FeCl3的水溶液显 性 说明Fe2 Fe3 具有 性 6 检验溶液中是否有Fe3 的方法是 向溶液中加入 溶液 现象是 7 Fe OH 2 Fe OH 3的颜色分别是 Fe2 Fe3 在水溶液中的颜色分别是 制备方法 酸 水解 KSCN 溶液显红色 白色 红褐色 浅绿色 棕黄色 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反应的方程式如下 2Fe OH 3 6HI 2FeI2 I2 6H2O 铁的三角关系 五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 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 六种方法1 Fe2 的检验方法 1 含有Fe2 的溶液呈浅绿色 2 向待检溶液中滴加NaOH溶液或氨水 产生白色絮状沉淀 露置在空气中一段时间后 沉淀变为灰绿色 最后变为红褐色 说明含Fe2 3 向待检液中先滴加KSCN溶液 无变化 再滴加新制的氯水 溶液显红色 说明含Fe2 2 Fe3 的检验方法 1 含有Fe3 的溶液呈黄色 2 向待检液中滴加NaOH溶液或氨水 产生红褐色沉淀 说明含Fe3 3 向待检液中滴加KSCN溶液 溶液呈红色 说明含Fe3 1 判断离子共存 1 Fe2 Fe3 均水解 与等因水解相互促进 在溶液中不能大量共存 Fe2 Fe3 的性质应用 2 盐溶液的配制与保存 1 Fe2 的盐溶液 加少量铁粉 防止Fe2 被氧化 加少量相应的酸 防止Fe2 水解 2 Fe3 的盐溶液 加少量相应的酸 防止Fe3 水解 3 制取Fe OH 3胶体4 制备无水FeCl3 5 氧化性 还原性关系氧化性 Cl2 Br2 Fe3 I2 S还原性 Cl Br Fe2 I S2 6 除杂方法 1 Fe2 Fe3 加Fe粉 过滤 2 FeCl3 FeCl2 加氯水或H2O2 3 FeCl2 CuCl2 加Fe粉 过滤 将1 12g铁粉加入25mL2mol L 1的氯化铁溶液中 充分反应后 其结果是 A 铁粉有剩余 溶液呈浅绿色 Cl 基本保持不变B 往溶液中滴入无色KSCN溶液 溶液变红色C Fe2 和Fe3 物质的量之比为5 1D 氧化产物和还原产物的物质的量之比为2 5答案B 典例1 把22 4g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中 如反应只收集到0 3molNO2和0 2molNO 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1 3D 反应后生成的盐为Fe NO3 3和Fe NO3 2 其物质的量之比为3 1 应用1 答案C 取少量MgO Al2O3 SiO2 Fe2O3的混合粉末 加入过量盐酸 充分反应后过滤 得到沉淀X和滤液Y 下列叙述正确的是 A 上述四种氧化物对应的水化物中 Al OH 3酸性最强B 向沉淀X中逐滴加入硝酸 沉淀慢慢溶解C 溶液Y中的阳离子主要是Mg2 Al3 Fe3 H D 溶液Y中加入过量氨水 所得沉淀为Fe OH 3和Mg OH 2 应用2 解析MgO 2HCl MgCl2 H2O Al2O3 6HCl 2AlCl3 3H2O Fe2O3 6HCl 2FeCl3 3H2O SiO2不与HCl反应 SiO2也不与HNO3反应 B错误 溶液X中阳离子有Mg2 Al3 Fe3 H C正确 加入NH3 H2O时 生成Mg OH 2 Al OH 3 Fe OH 3沉淀 D错误 答案C 一 Fe2 Fe3 的鉴别 铁的重要化合物的鉴别和制备 二 常见铁的重要化合物的制备与保存1 制备FeSO4溶液时通常采用的方法 1 用FeSO4 7H2O制备 先在烧杯中加入少量稀硫酸然后加入适量的FeSO4 7H2O晶体 然后加水溶解 2 用稀H2SO4与Fe反应制备 2 实验室保存FeSO4需采取的措施酸要过量 以防止Fe2 水解 在溶液中加入铁钉以防止Fe2 被氧化 3 制备FeCl3溶液和FeCl3晶体由于Fe3 水解能力较强 当pH 4时 Fe3 即可形成Fe OH 3沉淀 在配制FeCl3溶液时 应先将固体盐溶于少量相应的酸中抑制Fe3 水解 再加水稀释至所需浓度 在制FeCl3固体时 加热浓缩FeCl3稀溶液时应在HCl氛围中进行 2012 淄博质检 化学研究性学习小组拟通过实验探究 新制的还原性铁粉和过量盐酸反应生成FeCl2还是FeCl3 请你参与探究并回答有关问题 1 一位同学用向反应后的溶液中滴加NaOH溶液的方法来验证溶液中含有Fe2 可观察到的实验现象是 反应过程中发生反应的化学方程式是 2 另一位同学向反应后的溶液中先滴加KSCN溶液 再向其中滴加新制氯水 溶液呈现红色 但当滴加过量新制氯水时 却发现红色褪去 为了弄清溶液红色褪去的原因 同学们查到如下资料 典例2 氯水具有很强的氧化性 于是同学们提出两种假设 第一种假设是 Cl2可将Fe3 氧化为FeO42 请写出该离子反应方程式 第二种假设是 提出该假设的理论依据是 解析 1 向含有Fe2 的溶液中滴加NaOH溶液 先生成白色的Fe OH 2沉淀 后迅速变灰绿色 最终变成红褐色的Fe OH 3沉淀 2 红色褪去的原因可能是氯水的加入氧化了Fe3 或SCN 根据得失电子守恒 质量守恒和电荷守恒配平该离子方程式 第二种假设可能是SCN 被Cl2氧化 答案 1 产生白色沉淀 迅速变为灰绿色 最终变成红褐色 FeCl2 2NaOH Fe OH 2 2NaCl 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 某校化学小组学生利用下图所列装置进行 铁与水反应 的实验 并利用产物进一步制取FeCl3 6H2O晶体 图中夹持及尾气处理装置均已略去 应用3 1 装置B中发生反应的化学方程式是 2 装置E中的现象是 3 停止反应 待B管冷却后 取其中的固体 加入过量稀盐酸充分反应 过滤 简述检验滤液中Fe3 的操作方法 4 该小组学生利用上述滤液制取FeCl3 6H2O晶体 设计流程如下 步骤 中通入Cl2的作用是 步骤 从FeCl3稀溶液中得到FeCl3 6H2O晶体的主要操作包括 该流程中需保持盐酸过量 主要原因是 结合离子方程式简要说明 解析装置中各部分的作用及可能发生的反应 A 产生水蒸气 碎瓷片起防止暴沸的作用 C 缓冲 冷却气流 使气体中的H2O部分冷凝 D 干燥生成的H2 Fe3O4溶于盐酸 Fe3O4 8HCl 2FeCl3 FeCl2 4H2O 其中Fe3 能与SCN 反应 生成红色溶液 Fe3 3SCN Fe SCN 3 在溶液中通入Cl2能将Fe2 转变成Fe3 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 2 黑色固体变红 右端管壁有液珠 3 取少量滤液 滴入几滴KSCN溶液 观察溶液是否变红色 4 将Fe2 氧化成Fe3 加热浓缩 冷却结晶 过滤 Fe3 3H2OFe OH 3 3H 过量盐酸抑制Fe3 水解 将几滴KSCN SCN 是 类卤离子 溶液加入酸性的含有Fe3 的溶液中 溶液变成红色 将该红色溶液分为两份 一份中加入适量KMnO4溶液 红色褪去 向另一份中通入SO2 红色也褪去 下列说法不正确的是 A 红色褪去的原因是KMnO4将SCN 氧化 使Fe SCN 3消失B 红色褪去的原因是SO2将Fe3 还原为Fe2 C 红色褪去的原因是SO2将SCN 还原D SCN 在适当条件下可失去电子被氧化剂氧化为 SCN 2解析由于SCN 是 类卤离子 与卤素离子性质相似 可以被KMnO4 H 氧化为 SCN 2 而使红色消失 Fe3 具有氧化性 可被SO2还原为Fe2 也可使红色消失 综上分析可知C项错误 答案C 应用4 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 2013年应高度重视 单击此处进入高考揭秘 名师偈语 常见考点 物质制备实验方案的设计 物质性质实验方案的设计 化学实验方案的评价与改进 设计实验方案探究物质组成 探究实验原理方案的设计 开放性探究实验 常考题型 以非选择题为主 2010 山东卷 聚合硫酸铁又称聚铁 化学式为 Fe2 OH n SO4 3 0 5n m 广泛用于污水处理 实验室利用硫酸厂烧渣 主要成分为铁的氧化物及少量FeS SiO2等 制备聚铁和绿矾 FeSO4 7H2O 过程如下 物质制备实验方案的设计 例1 1 验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法是 2 实验室制备 收集干燥的SO2 所需仪器如下 装置A产生SO2 按气流方向连接各仪器接口 顺序为a f 装置D的作用是 装置E中NaOH溶液的作用是 3 制备绿矾时 向溶液X中加入过量 充分反应后 经 操作得到溶液Y 再经浓缩 结晶等步骤得到绿矾 4 溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数 用pH试纸测定溶液pH的操作方法为 若溶液Z的pH偏小 将导致聚铁中铁的质量分数偏 解析 1 检验SO2常用品红溶液 2 发生装置中生成的SO2经干燥后用向上排空气法收集 在制备有毒气体时应连接尾气处理装置 SO2在NaOH溶液中的溶解度较大 故D为安全瓶 防止倒吸 3 溶液X中主要成分是硫酸铁 加入过量铁粉转化成硫酸亚铁 然后过滤出多余铁粉 得硫酸亚铁溶液 4 pH试纸使用时不能湿润 采用正确方法可测得较准确的pH 若溶液Z的pH偏小 则聚铁中铁的质量分数就会偏低 答案 1 将气体通入品红溶液 溶液褪色 加热恢复原色 2 decb防止倒吸吸收多余的SO2 3 铁屑过滤 4 将小片pH试纸放在点滴板 或表面皿 上 用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上 与标准比色卡对照低 小 物质的制备是综合实验题的重要命题素材 常考查的有 1 常见气体的制备 根据中学教材中按反应的状态和是否加热可分三类 固 固 有O2 NH3等 固 或液 液 有Cl2 C2H4等 块状固体 液体 有H2 CO2 H2S等 将发生装置拓展为烧瓶 或锥形瓶 大试管 分液漏斗 可以用于反应物为固 或液 液 且不需加热的气体制备实验 如Na2O2与H2O或MnO2与H2O2反应制O2 CaC2与H2O制C2H2 浓H2SO4与浓HCl制HCl气体 碱石灰与浓氨水制NH3 KMnO4与浓盐酸制Cl2 Cu与浓HNO3制NO2等 2 重要无机物的制备 Al OH 3胶体 Fe OH 3胶体 NaOH CuSO4 FeSO4 Na2CO3 HNO3 盐酸 Fe Cu等 3 重要有机物的制备 硝基苯 溴苯 乙酸乙酯等 2010 安徽卷 某研究性学习小组在网上收集到如下信息 Fe NO3 3溶液可以蚀刻银 制作美丽的银饰 他们对蚀刻银的原因进行了如下探究 实验 制备银镜 并与Fe NO3 3溶液反应 发现银镜溶解 1 下列有关制备银镜过程的说法正确的是 a 边振荡盛有2 的AgNO3溶液的试管 边滴入2 的氨水 至最初的沉淀恰好溶解为止b 将几滴银氨溶液滴入2mL乙醛中c 制备银镜时 用酒精灯的外焰给试管底部加热d 银氨溶液具有较弱的氧化性e 在银氨溶液配制过程中 溶液的pH增大 物质性质实验方案的设计 例2 提出假设 假设1 Fe3 具有氧化性 能氧化Ag 假设2 Fe NO3 3溶液显酸性 在此酸性条件下NO 3能氧化Ag 设计实验方案 验证假设 2 甲同学从上述实验的生成物中检验出Fe2 验证了假设1成立 请写出Fe3 氧化Ag的离子方程式 3 乙同学设计实验验证假设2 请帮他完成下表中内容 提示 NO3 在不同条件下的还原产物较复杂 有时难以观察到气体产生 思考与交流 4 甲同学验证了假设1成立 若乙同学验证了假设2也成立 则丙同学由此得出结论 Fe NO3 3溶液中的Fe3 和NO3 都氧化了Ag 你是否同意丙同学的结论 并简述理由 解析在银镜制备实验采用水浴加热 故 1 中c不正确 b中银氨溶液应过量且滴加顺序不正确 其他属规范操作和合理描述 答案 1 a d e 2 Ag Fe3 Ag Fe2 3 4 不同意 甲同学检验出了Fe2 可确定Fe3 一定氧化了Ag 乙同学虽然验证了此条件下NO3 能氧化Ag 但在硝酸铁溶液氧化Ag时 由于没有检验NO3 的还原产物 因此不能确定NO3 是否氧化了Ag 3 4 其他合理答案均可 常见的物质性质实验方案的设计思路 1 证明酸性 用pH试纸或酸碱指示剂 与Na2O2溶液反应 与锌反应等 2 证明弱酸或弱碱 证明存在电离平衡 测定对应盐溶液的酸碱性 测量稀释前后的pH变化 3 证明氧化性 与还原剂 如KI SO2 H2S等 反应 产生明显现象 4 证明还原性 与氧化剂 如酸性KMnO4溶液 溴水 浓HNO3等 反应 产生明显现象 5 证明某分散系为胶体 丁达尔效应 6 比