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铁及其化合物 铁及其化合物 1 2 第8讲 要点探究 知识梳理 1 铁的存在铁在周期表中位于第 周期第 族 在地壳中的含量为第 位 在自然界中主要以 存在 主要化合价有 其中 价较为稳定 四 四 化合态 探究点一铁的性质 2和 3 3 3 第8讲 要点探究 2 铁的化学性质 1 与非金属反应 2 与H2O反应化学方程式为 Fe2O3 2 3 4 第8讲 要点探究 3 与酸反应 4 与盐溶液反应 与CuSO4溶液 与FeCl3溶液 Fe H2SO4 FeSO4 H2 Fe 4HNO3 Fe NO3 3 2H2O NO 钝化 钝化 Fe CuSO4 FeSO4 Cu Fe 2FeCl3 3FeCl2 5 第8讲 要点探究 要点深化 有关铁与硝酸反应的计算问题1 硝酸的作用及其量的确定铁与硝酸的反应中 硝酸一部分表现氧化剂作用 一部分表现酸性作用 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 作为酸性作用的硝酸可以通过金属铁的物质的量确定 即铁的物质的量与铁的价态之积 6 第8讲 要点探究 7 第8讲 要点探究 8 第8讲 要点探究 例1 典例精析 9 第8讲 要点探究 10 第8讲 要点探究 点评 硝酸与金属的反应中 硝酸既作氧化剂又起酸的作用 起酸作用的硝酸的物质的量等于金属失去电子的物质的量 而作氧化剂的硝酸的物质的量等于生成的氮氧化物中所含氮元素的物质的量 或根据电子守恒来求得 下面的变式题则主要从铁具有可变化合价上进行考查 11 第8讲 要点探究 下列反应后一定有 3价铁生成的是 100 过量的Fe与Cl2反应 Fe与过量稀H2SO4反应后 再向其中加KNO3 Fe NO3 2溶液中加少量盐酸 把Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中A 只有 B 只有 C 只有 D 全部 变式题 12 第8讲 要点探究 C 13 第8讲 要点探究 知识梳理 1 铁的氧化物 探究点二铁的氧化物与氢氧化物 铁红 磁性氧化铁 黑 黑 红棕 FeO 2HCl FeCl2 H2O Fe2O3 6HCl 2FeCl3 3H2O Fe3O4 8HCl FeCl2 2FeCl3 4H2O 14 第8讲 要点探究 2 铁的氢氧化物 白色 红褐色 Fe OH 2 2H Fe2 2H2O Fe OH 3 3H Fe3 3H2O 白色絮状沉淀 灰绿色 红褐色 4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 15 第8讲 要点探究 要点深化 纯净Fe OH 2的制取1 实验室制备纯净的Fe OH 2的注意事项 有关Fe OH 2的制备方法 实际上只能观察到瞬间的Fe OH 2白色沉淀 几乎分辨不出来 要想较长时间观察到白色沉淀的生成 关键是怎样降低反应体系中氧气的存在量和操作过程中氧气的引入量 常采用的方法有 采用新制备的纯亚铁盐溶液 Fe2 易被空气中的氧气氧化成Fe3 将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸 除去溶解的氧气 将碱直接加到亚铁盐溶液的底部 使Fe OH 2与空气隔离 在亚铁盐溶液液面上加隔氧剂 如加入苯等密度比水小 而又不溶于水的有机溶剂 16 第8讲 要点探究 2 实验创新方案 装置如图8 1所示 在试管中加入适量的5 FeSO4溶液 并覆盖一层苯 再用长滴管注入不含O2的1mol L 1NaOH溶液 由于苯的液封作用 防止生成的Fe OH 2被氧化 因而可较长时间观察到白色Fe OH 2沉淀 17 第8讲 要点探究 方案 装置如图8 2所示 实验时 先打开活塞K 再将分液漏斗的旋塞打开 稀H2SO4与铁粉作用 用产生的H2排出装置中的空气 然后关闭K 使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中 则可较长时间观察到生成的白色Fe OH 2沉淀 若拔去广口瓶上的橡皮塞 则白色沉淀迅速变成灰绿色 最后变成红褐色 18 第8讲 要点探究 方案 装置如图8 3所示 以铁做阳极 石墨棒做阴极 电解液可以是NaCl溶液 NaOH溶液等 U形管中加入植物油的目的是隔绝空气 电解一段时间后可以看到U形管中有白色Fe OH 2沉淀生成 此时将电源反接 则会看到白色沉淀迅速变为灰绿色 最后变成红褐色 图8 3 19 第8讲 要点探究 例2根据下述实验装置和操作 回答下列问题 1 按如图8 4所示装置用两种不同操作分别进行实验 观察B试管中的现象 典例精析 20 第8讲 要点探究 操作1 先夹紧止水夹a 再使A管开始反应 实验中B管中观察到的现象是 B管中发生反应的离子方程式是 操作2 打开止水夹a 使A管开始反应一段时间后再夹紧止水夹a 实验中在B管中观察到的现象是 B管中发生反应的离子方程式是 21 第8讲 要点探究 例2先出现白色絮状沉淀 然后沉淀迅速变为灰绿色 最后变为红褐色Fe2 2OH Fe OH 2 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3打开止水夹时 溶液中导气管口有气泡冒出 夹紧夹子后出现白色沉淀 短时间内沉淀不变色Fe2 2OH Fe OH 2 22 第8讲 要点探究 解析 当夹紧a时 A试管便成了一个封闭体系 产生的H2使A试管内压强增大 将生成的FeSO4溶液压入B中 从而发生反应生成Fe OH 2 而NaOH溶液中的O2可将Fe OH 2迅速氧化 最后转变成Fe OH 3 所以看到白色沉淀的时间很短 当用操作2时 产生的H2首先通过导气管通入到B中的NaOH溶液中 将其中的O2赶走 再夹紧a时 溶液压入B中 此时反应所产生的Fe OH 2在一段时间内不变色 23 第8讲 要点探究 点评 题主要考查同学们的实验创新能力和对知识的应用能力 制取Fe OH 2 并保持较长时间的白色 其关键点就是解决如何隔绝空气 本题通过巧妙的设计 使制取的Fe OH 2处于氢气的保护气氛中 下面的变式题则以铁的氧化物的性质为核心 以铝热反应为突破口考查了对铁及其化合物的推断 24 第8讲 要点探究 A B C三种化合物均由X Y两种元素组成 均能与某溶液E反应 与同一种单质G在相同的条件下反应均能生成单质Y和化合物H 且此类反应在工业生产中具有重要意义 反应关系如图8 5所示 变式题 25 第8讲 要点探究 1 A的化学式 2 写出B与E反应的离子方程式 3 写出D到F的离子方程式 4 写出C与G反应的化学方程式 26 第8讲 要点探究 解析 此题考查了铁及其化合物之间的相互转化 涉及 2价铁与 3价铁的转化及铝热反应等 由A B C三种化合物均由相同的元素组成 则D F中若含相同元素 则D到F的过程必为氧化过程 故可联想铁及其化合物 且A B C与G的反应均为置换反应 经验证 A B C D E F G H Y分别为FeO Fe3O4 Fe2O3 FeCl2 HCl FeCl3 Al Al2O3 Fe 27 第8讲 要点探究 知识梳理 铁三角 的转化关系 探究点三 铁三角 的转化关系 28 第8讲 要点探究 29 第8讲 要点探究 30 第8讲 要点探究 3 Fe2 Fe 在金属活动性顺序表中排在Fe前的金属 如Zn Al等 可以将Fe2 还原成Fe Zn FeSO4 ZnSO4 Fe 注意 K Ca Na等活泼金属 由于它们在水溶液中不能存在 所以不能作为还原剂来完成Fe2 Fe的转化 31 第8讲 要点探究 4 Fe3 Fe2 需要较强的还原剂 如Fe Zn H2S S2 KI I Na2SO3 SO 等 Cu虽不是强的还原剂 但因Fe3 具有较强的氧化性 可被Cu还原成Fe2 Cu 2FeCl3 CuCl2 2FeCl2H2S 2FeCl3 2FeCl2 S 2HCl2KI 2FeCl3 2FeCl2 I2 2KCl 32 第8讲 要点探究 33 第8讲 要点探究 要点深化 34 第8讲 要点探究 35 第8讲 要点探究 例3下列叙述正确的是 A 向某溶液中通入Cl2 然后再加入KSCN溶液变红色 说明原溶液中含有Fe2 B 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Fe2 不含Mg2 C 过量的铁粉投入到一定的稀硝酸中 充分反应后取上层清液于试管中 滴加KSCN溶液 溶液显红色D 检验红砖中的氧化铁成分 向红砖粉末中加入盐酸 充分反应后取上层清液于试管中 滴加NH4SCN溶液2 3滴即可 典例精析 36 第8讲 要点探究 例3D加入KSCN溶液变红色 说明含Fe3 但Cl2具有氧化性 无法判断原来是Fe2 还是Fe3 A项错误 加入NaOH溶液得白色沉淀后变成红褐色 说明含Fe2 但由于红褐色的掩盖 无法说明是否有Mg2 B项错误 过量的铁粉与稀硝酸反应最终生成的是Fe2 C项错误 D项正确 37 第8讲 要点探究 点评 检验Fe2 和Fe3 时要结合它们所处的溶液环境选择合适的检验方法 比如在Fe2 和Fe3 共存的溶液中检验Fe2 就选用酸性KMnO4溶液 若KMnO4溶液紫色褪去 则证明含有Fe2 变式题则主要从Fe2 的还原性和Fe3 的氧化性上进行了考查 38 第8讲 要点探究 能正确表示下列反应的离子方程式是 A 将氧化亚铁溶于稀硝酸 FeO 2H Fe2 H2OB 氢氧化铁溶于过量的氢碘酸 Fe OH 3 3H Fe3 3H2OC 将磁性氧化铁溶于盐酸 Fe3O4 8H Fe2 2Fe