douu%fha掌握“铁”知识 窍门在方法.doc

、 . 我们打败了敌人。 我们把敌人打败了。掌握“铁”知识 窍门在方法 有关“铁”的知识，其知识点贯穿于教材的各个章节，显得分散、零乱，一定程度上影响了同学们的学习。为了使同学们尽快掌握、巩固、提高“铁”知识，必须选择科学的学习方法，达到事半功倍的效果。以下几种方法，供同学们在学习时参考：一、构建网络 铁及其主要化合物的相互关系如下：二、列表比较 铁的主要化学性质小结如下：三、理解透彻 同学们学习时，需要对以下知识点透彻理解，不能满足一知半解： 1. 对“铁是一种化学性质比较活泼的金属”的理解。铁在纯氧中能燃烧，在空气中却相对稳定，而镁能在空气中燃烧，比较镁、铁，可知铁不如镁活泼；而铁与铜相比，铁可以与硫酸铜溶液发生置换反应，而铜不能跟硫酸亚铁溶液发生反应，可知铁又比铜活泼。因此镁属于活泼金属；铜属于不活泼金属；铁的活动性介于镁、铜之间，所以说铁是一种化学性质比较活泼的金属。 2. 对“铁在一定条件下可以与多种非金属单质和某些化合物反应”的理解。首先要知道铁的活动性与条件有关。在干燥、低温和常温下铁的化学性质比较稳定，只有在潮湿的环境中才与空气中的氧气反应：4Fe3O22H2O2Fe2O3。在高温条件下铁的化学活泼性大大提高，能与氧气剧烈反应：3Fe2O2。以上二例说明在不同条件下，铁的化学活动性是不同的。其次，铁在一定条件下不仅能与氧气这种非金属单质及稀硫酸、硫酸铜发生反应，还能与其它非金属发生反应。铁在氯气中燃烧生成三氯化铁：2Fe3Cl2。铁能把金属活动性不如铁的元素从它的盐溶液中置换出来：FeHg(NO3)2Fe(NO3)2Hg。 3. 对“铁在不同的化合物中可以表现出不同的化合价”的理解。一般，铁在置换反应中表现出2价；铁与氯气等物质化合时生成3价的铁离子；另外铁在氧气中燃烧生成Fe3O4，Fe3O4中，铁元素的“表观”化合价可看作为价。其实，Fe3O4晶体里铁存在着两种不同的“表观”化合价，其中是，是。经X射线研究证明：Fe3O4是铁离子和氧离子构成的化合物，其中铁的化合价有2价，也有3价。可用下式表明它的构成： 它的实质是一种铁酸盐，即。 4. 对“铁为什么容易生锈及防治铁生锈应采取的措施”的理解。铁在潮湿的空气中表面会生成一种棕褐色的、主要成分是氧化铁的物质，俗称铁锈，但对铁没有保护作用。这是因为它疏松多孔，水分、氧气、二氧化碳等可以通过它侵蚀内部的铁。不仅如此，由于它疏松多孔，还容易吸收这些有害物质，附着灰尘，为侵害自己的“敌人”提供了基地，使内部的铁不断遭到“攻击”而一层一层地剥落。由此可见，若破坏铁生锈条件，即可达到防治铁制品生锈的目的。常用的防锈措施有三种：一种是物理方法，即在铁制品表面涂上一层保护膜（如刷油漆、涂油等）；另一种是化学方法，即在金属制品表面镶上其它金属或通过化学反应使铁制品的表面生成致密的氧化膜；还有一种方法是改变铁的组成结构，使其更加稳定，如掺加铬、镍等元素使之成为不锈钢。四、善于归纳 同学们学习时，对知识点的归纳也是十分必要的。 1. 铁的三种氧化物相互转化关系的归纳。铁通常有氧化亚铁（FeO）、氧化铁（Fe2O3）和四氧化三铁（Fe3O4）三种氧化物，且能在不同条件下生成不同的氧化物。Fe和O2直接反应，在不超过570时灼热，生成物是Fe3O4；温度高于570时，生成的是FeO；Fe和O2直接化合，很难生成Fe2O3，当温度高达1300时，生成的FeO才可以进一步氧化生成Fe2O3。而Fe2O3又是最常见的铁的氧化物，这该如何解释呢？原因是：Fe和O2虽然不易直接生成Fe2O3，但间接生成却不难。例如Fe发生反应生成Fe(OH)3、Fe2(SO4)3、Fe(NO)3等盐比较容易，这些盐分解或与其它物质反应不难生成Fe2O3。另外，在有水的情况下铁很容易和氧气发生反应生成Fe2O3。因此，要确定哪种氧化物在反应中出现，可考虑以下三点：铁和氧气在灼热的情况下，生成物为Fe2O4；铁盐分解，铁的生锈，表现金属氧化物的典型性质时，应当写出Fe2O3。中学里所涉及到的化学反应，大多是Fe2O3参与的反应；中学里讲炼铁、炼钢时，有FeO出现，其它一些化学反应，很少有FeO参加。 2. 不同的金属与酸反应时放出氢气量多少的归纳。活泼金属（锌、铁、镁、铝等）能与酸（盐酸和硫酸）作用放出氢气，放出氢气量的多少一般是通过化学方程式中反应物和生成物之间的质量比，以及所给出的金属或酸的质量，求出所放出氢气的质量。但是在许多情况下，并不要求具体数据，只需要比较一定量的不同金属与酸反应放出氢气量的相对多少。 例如：等质量的锌、镁、铁、铝分别与足量的稀硫酸反应，放出氢气量由多到少的顺序是怎样的？根据化学方程式可知： ZnH2 FeH2 65 2 56 2 MgH2 2Al3H2 24 2 54 6 不难看出，它们的顺序是Al、Mg、Fe、Zn。因而金属与酸作用放出氢气的多少，既与该金属的相对原子质量有关，又与该金属发生置换反应时，所表现出的化合价有关。所以相同质量的不同金属与过量的酸反应，放出氢气量的多少与相对原子质量的比值有关。即该比值越大，放出氢气越少；该比值越小，放出氢气越多。 3. 铁的化合物颜色比较及在溶液中颜色成因分析归纳。 铁与酸反应时，溶液由无色逐渐变成浅绿色，即FeCl2和FeSO4的溶液均为浅绿色，CuSO4溶液为蓝色。为何这些物质的溶液带有颜色呢？盐酸、硫酸为无色，可知H+、Cl-、等均无颜色，故而FeCl2、FeSO4溶液之所以显示浅绿色，是Fe2+存在的缘故，因而某溶液中若存在Fe2+，溶液应为浅绿色。同理，FeCl3溶液为黄色，是因Fe3+的存在，所以存在Fe3+的溶液应显示为黄色；CuSO4溶液为蓝色，是因Cu2+的存在，所以存在Cu2+的溶液应显示为蓝色。 4. 铁在溶液中发生置换反应时，反应前后溶液质量变化的归纳。铁与盐酸、硫酸等酸发生置换反应，溶液的质量是增加还是减少呢？显然，由于铁的相对原子质量比氢原子相对原子质量大许多，因而溶液的质量都是增加的；铁与盐溶液的置换反应，如果两种金属元素在盐中化合价相等，则由置换中金属原子与被置换的金属离子相对原子质量的相对大小来决定。铁放入硫酸铜溶液中（FeCuSO4FeSO4Cu），从微观上讲有一个铁原子失去电子进入溶液，就会有一个铜离子得到电子成为铜原子，从溶液中析出，铁的相对原子质量小于铜的相对原子质量，自然溶液的质量就会减少了。如果两种金属元素在盐中化合价不相等，这时溶液与金属的质量变化，不仅与两种金属元素的相对原子质量大小有关，而且还与元素的化合价有关，铁与硝酸银溶液发生反应时Fe2AgNO3Fe(NO3)2Ag，每个铁原子失去两个电子进入溶液，能使两个银离子得到电子成为两个银原子，从溶液中析出，因此铁片（铁钉、铁丝等）上附着银后，将增重，而溶液因硝酸银变成硝酸亚铁将减少相同的质量而减轻。五、典型示例 同学们学习时，更应善于抓住典型范例，解决问题，学以致用。下面是一组巩固“铁”知识的典型范例，供同学们学习时训练： 例1. （考查铁的氧化物的化学性质）粘土中含有铁质，烧砖时，不喷水烧出的砖为什么是红色的？喷水烧出的砖为什么是青黑色的？ 解析：粘土中的铁质，在高温时转化为Fe2O3，而使砖块呈红色；当喷水时，砖窑中灼热的煤发生下列反应：CH2OH2，由于CO与H2具有还原性，将Fe2O3还原成Fe3O4或FeO（均呈黑色），使砖块转变为青黑色。 例2. （考查铁与生铁的区别）生铁能否完全溶解在盐酸里，为什么？ 解析：生铁是含碳量24.3之间的铁合金，此外还含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质，而碳与其它杂质既不能溶解在水中，也不能与盐酸反应，所以生铁不能完全溶解在盐酸里。 例3. （考查铁与酸、盐反应的化学性质）铁罐、钢罐能盛放浓硫酸，为什么不能盛放稀硫酸，也不能盛放硫酸铜？ 解析：浓硫酸具有氧化性，铁遇浓硫酸会形成很薄的致密氧化物保护膜，覆盖在其表面，使铁跟酸隔开，阻止反应进行。所以铁罐、钢罐能盛放浓硫酸。而稀硫酸没有氧化性，不可能使铁生成保护膜，铁能与稀硫酸反应而被腐蚀；硫酸铜可以与铁发生置换反应使硫酸铜变质，铁容器被腐蚀。所以铁容器不能盛放稀硫酸，也不能盛放硫酸铜。 例4. （考查铁生锈原因与防锈方法）某同学晚上帮妈妈做饭，切完青菜就将菜刀放在砧板上，第二天早晨发现菜刀生锈了。试问：菜刀上是否发生了化学反应；菜刀为什么会生锈？为了防止这把菜刀生锈，该同学应该怎样做？ 解析：菜刀生锈，说明生成了与铁不同的物质，即生成了新物质，发生了化学反应；因为用菜刀切青菜，刀上必沾水，放在砧板上又与空气（氧气）接触，满足了铁生锈的条件；防止铁生锈的方法和措施很多，但我们必须考虑到该同学是在家中，因而要防止菜刀生锈，只需用日常常用且简便易行的防锈方法。根据铁在干燥环境中相对稳定的性质，可将菜刀洗净擦干，放在干燥处即可。若不放心，还可在菜刀表面涂上一层食用油，起到隔绝空气的作用。 例5. （考查铁的历史知识）我们中华民族的祖先在世界冶金史上曾谱写过辉煌的篇章。早在距今2000余年前的西汉时期，就有“曾青得铁则化为铜”的记述，此乃现代湿法冶金术之先驱。从现代化学观点理解，“曾青”应赋予的最恰当涵义为： A. 铜（单质）B. 硫酸铜（溶液） C. 铜的化合物D. 可溶性铜盐 在宋代初期，人们发现江西上饶有一苦泉，蒸发这种苦泉会得到胆矾，熬苦泉水的铁锅用久了会变成铜锅，这也是湿法冶炼铜的起源，试写出这个反应的化学方程式_。 解析：审题时注意“曾青得铁则化为铜”是湿法冶金的先驱，“曾青”是指铜的化合物；“湿法”，意为铁片放入硫酸铜溶液可置换出单质铜来；从现代化学观点的理解，铁片放入氯化铜、硝酸铜等溶液也均可置换出铜来。故“曾青”应赋予的最恰当涵义应为“可溶性铜盐”溶液。答案选D。熬苦泉水的铁锅用久了会变成铜锅的化学方程式为： FeCuSO4FeSO4Cu 例6. （考查铁知识的迁移）在潮湿空气中，金属铜表面也会生“锈”，经检验其主要成分为碱式碳酸铜。请你结合铁在潮湿空气中生锈的知识进行分析。 解析：铁在潮湿的空气中生锈，是铁与空气中的氧气、水相互作用，发生的一系列复杂的化学反应，其主要成分为氧化铁。铜在潮湿的空气中也会生“锈”，与铁生锈有相似之处，即与氧气和水有关，但从碱式碳酸铜的化学式Cu2(OH)2CO3进一步分析会发现还与空气中的二氧化碳有关（可分析碳酸根的来源），即铜在潮湿的空气中生锈，是铜与空气中的氧气、水、二氧化碳相互作用，发生的一系列复杂的化学反应的结果，其反应的化学方程式为： 2CuO2H2OCO2Cu2(OH)2CO3。 例7. （考查铁与酸、盐反应后引起溶液质量的变化）将铁片分别投入下列溶液中，溶液质量会减少的是（ ） A. 稀盐酸B. 硫酸锌溶液 C. 硫酸铜溶液D. 硫酸溶液 解析：铁片投入某溶液中溶液质量变化有以下几种情况： 若铁不与该溶液反应，则溶液质量不变； 若铁与酸反应，放出气体，参加反应的铁的质量大于产生气体的质量，铁片质量减少，溶液质量增加； 若铁与某盐溶液反应，则需要比较参加反应的铁的质量与生成金属的质量大小关系，若参加反应的铁质量大于生成金属的质量，则溶液质量增加，反之则减少。此题中B不反应，排除掉； A、D中，Fe2HClFeCl2H2与FeH2SO4FeSO4H2，若有56份质量的铁参加反应，只逸出2份质量H2，溶液质量增加；C中：FeCuSO4FeSO4Cu，若有56份质量的铁参加反应，则析出64份质量的铜，溶液质量减少。答案选C。 例8. （考查铁知识与其它学科知识的综合）如图1所示，R是滑动变阻器，它的金属滑片垂直固定在等臂杠杆的中央且可以随杠杆左右转动。杠杆两端分别悬挂等质量、等体积的铁球，此时杠杆平衡。再将铁球同时分别浸没到密度相同的稀硫酸和硫酸铜溶液中。反应一段时间后会观察到：图1 杠杆右端的铁球表面有_色物质生成； 金属滑片向_（填“左”或“右”）偏转； 灯泡L比开始时变_（填“亮”或“暗”）。 解析：此题将杠杆原理、滑动变阻器和化学置换反应串联起来研究置换反应的质量差。题目所设三问相互联系，在回答第一问时，不仅要知道右杯中因Fe置换出CuSO4中的Cu而使铁球变重，同时还要知道左杯因Fe与H2SO4发生置换反应Fe以Fe2+进入溶液而使铁球变轻。那么第二问就可根据杠杆原理回答：金属滑片向右偏转，而第三问根据滑动变阻器原理回答：电阻变小，灯泡比开始时变亮。 例9. （考查铁最新科技前沿知识）纳米材料具有特殊的性能，“引火铁”（极细的铁粉）是一种准纳米材料，这种铁粉具有很高的反应活性，它在空气受撞击或受热会燃烧，甚至能自燃。图2是用新制的四氧化三铁与纯净的氢气制备“引火铁”的装置：图2 写出四氧化三铁与氢气反应生成“引火铁”的化学方程式：_； 所盛的物质分别是：B_、C_； 加热前，如何用实验检验装置中的空气是否排尽？_； 未参加反应的氢气直接排入实验室中