江西省乐安一中高二化学 13铁和铁的化合物培优教案.doc

铁和铁的化合物（一）网上课堂本讲主要内容铁的原子结构及在元素周期表中的位置，铁的物理性质和化学性质，铁的重要的化合物，fe3+离子的检验，过滤元素简介。学习指导1铁的原子结构及在元素周期表中的位置:26fe原子结构示意图 位于第4周期第族为过滤元素之一，在地壳中其质量含量居第四位。2铁的物理性质和主要化学性质:纯净的铁是光亮的银白色金属，它的密度是7.86gcm-3，熔点1535，沸点2750。铁有延性，展性和导热性，也能导电，但导电性比铜，铝都差。铁能被磁体吸引。在磁场的作用下，铁自身也能产生磁性。铁位于金属活动性顺序表第七位，是比较活泼的金属。在化合物中，呈+2，+3价。铁的化学性质及发生反应的化学方程式:与fe反应的代表物反应方程式3fe+2o2fe3o4(fe2o3feo)2fe+3cl22fecl3(也有febr3无fei3)fe+sfes(s氧化能力小于cl2)非金属元素与水蒸气3fe+4h2o(g)fe3o4+4h2与盐酸，稀h2so4常温、浓硝酸、浓硫酸、稀硝酸fe+2h+=fe2+h2被氧化性浓酸钝化3fe+8hno3(稀)=3fe(no3)2+2no+4h2ofe+4hno3(稀)=fe(no3)3+no+2h2o与盐溶液fe+cu2+=fe2+cufe+2fe3+=3fe2+3铁的重要的化合物: 色态 主要的化学性质及化学反应方程式 feo 黑色粉末，不稳定，加热生成fe3o4 6feo+o22fe3o4（1）氧化物 feo+2h+=fe2+h2o fe2o3 红棕色粉未，俗称铁红 fe2o3+6h+=2fe3+3h2o fe3o4 磁性的黑色晶体（2）氢氧化物氢氧化亚铁fe(oh)2制取：吸有naoh溶液的滴管尖嘴插入feso4溶液液面下，再滴入naoh溶液，析出的白色絮状沉淀，就是fe(oh)2。fe2+2oh-=fe(oh)2但白色絮状沉淀迅速变色灰绿色，最后变成红褐色，这是fe(oh)2被氧化成fe(oh)3 4fe(oh)2+o2+2h2o=4fe(oh)3fe(oh)2不溶于水，但溶于酸，生成亚铁盐。二价铁盐溶液呈淡绿色。 fe(oh)2+2h+=fe2+2h2o氢氧化铁fe(oh)3制备：把naoh溶液直接滴入fecl3溶液中，生成红褐色沉淀，即是fe(oh)3。fe3+3oh-=fe(oh)3，fe(oh)3不溶于水，溶于酸，生成铁盐。fe(oh)3+3h+=fe3+3h2o三价铁盐溶液由于浓度不同呈深浅程度不同的黄色。（3）铁化合物和亚铁化合物间的相互转变fe2+有氧化性也有还原性，相比之下，还原性更突出些。fe3+有较强的氧化性。fe2+与氧化剂作用，如cl2，o2，br2，hno3，kmno4等被氧化成fe3+；fe3+与还原剂作用，如fe，cu，al，i-，h2s等被还原成fe2+。+氧化剂+还原剂fe2+ fe3+e-4fe3+的检验:用kscn或nh4scn溶液，它们与fe3+发生反应，生成红色溶液。fe3+3scn-=fe(scn)3利用这一反应检查fe3+的存在。fe2+遇scn-无现象。说明：fe3+和scn-可以生成配位数从1-6的复杂离子，fe(scn)2+、fe(scn)2+、fe(scn)3、fe(scn)4-、fe(scn)63-。它们的水溶液都呈红色。5过滤元素简介:过滤元素都是金属，位于元素周期表中部，由iiibiib，也包括镧系和锕系的30种元素。过滤金属的密度一般较大，熔点，沸点也较高。也往往具有较高的硬度，较好的延性和展性和机械加工性能。有较好的导电，导热性和抗腐蚀性，可以组成各种特殊用途的合金。一般有可变化合价，水合离子容易显颜色等。多种过滤金属是化学工业的重要催化剂。例题精讲1硫酸亚铁溶液在放置过程中生成氢氧化铁沉淀。（1）写出生成沉淀的离子方程式（2）沉淀出fe(oh)3后，溶液的ph是增大还是减小（和新制的feso4溶液相比较，忽略溶液的挥发）？分析：反应过程是亚铁离子被空气中的o2氧化成fe3+，fe3+变成fe(oh)3的过程。反应过程的离子方程式为：（1）4fe2+o2+4h+=4fe3+2h2o 4fe3+12oh-=4fe(oh)3（2）4molfe2+被氧化，消耗4molh+；4molfe3+全部沉淀时，消耗12moloh-。即fe2+转化为fe(oh)3是消耗oh-的过程，故溶液的ph减小。2某化工厂生产皓矾（znso47h2o），结晶前的饱和溶液（酸性）中含有少量的cu2+、fe3+、fe2+等杂质。已知0.01moll-1的fe3+开始沉淀为fe(oh)3到沉淀完全的ph范围为2.73.7；饱和znso4溶液(0.34moll-1)开始沉淀为zn(oh)2到沉淀完全的ph范围为5.78；当phcl2i2 bcl2fe3+i2ccl2i2fe3+ di2cl2fe3+5在空气中高温灼烧fecl36h2o晶体，其产物是（ ）afe(oh)3、hcl、h2o bfe3o4、hcl、h2ocfe2o3、hcl、h2o dfecl3、cl2、h2o62moll-1的盐酸与硫酸各100ml，分别加入等质量的铁粉，反应结束后，所生成的气体质量比为2:3，则往盐酸中加入铁粉的质量是（ ）a2.8g b5.6gc8.4g d11.2g7将1.12g铁粉加入到2moll-1氯化铁溶液25ml中，充分反应后，其结果是（ ）a铁有剩余b往溶液中滴入kscn溶液，显红色cfe2+和fe3+物质的量之比为6:1d氧化产物与还原产物物质的量之比为2:58向铁和fe2o3的混合物中加入足量的稀硫酸，充分反应后生成feso4溶液，当生成的fe2+和h2的物质的量之比为4:1时，反应中关系量正确的是（ ）a被氧化的铁与被还原的铁离子物质的量之比为1:1b被氧化的铁与被还原的铁离子物质的量之比为2:1c被氧化的铁与被还原的铁离子物质的量之比为1:2d被氧化的铁与被还原的铁离子物质的量之比为1:39铁、镁、铝3种金属，分别和同体积同浓度的盐酸反应，同温同压下，产生相同体积的氢气，则参加反应的金属（ ）a所失去的电子数目相等b质量相等c物质的量相等d质量比是28:12:910某溶液中有nh4+、mg2+、fe2+和al3+四种离子，若向其中加入过量的氢氧化钠溶液，微热并搅拌，再加入过量的盐酸，溶液中大量减少的阳离子是（ ）anh4+ bmg2+cfe2+ dal3+二填空题:11a、b、c均为单质，b、c反应后的产物e溶于水得无色溶液e，b、f、d、e的水溶液均显酸性，e能做还原剂，但其浓溶液不能被浓h2so4氧化。a、b、c的其它关系如下图所示，写出af各物质的化学式a _，b _，c _，d _，e _，f _。12将一小粒金属钠放入到盛有fecl2溶液的烧杯中，所观察到的现象是_；所发生反应的离子或化学方程式是： _ _ _ 13将适量的铁粉放入三氯化铁溶液中，完全反应后，溶液中的fe3+和fe2+浓度相等。则已反应的fe3+和未反应的fe3+的物质的量之比为_。三计算题14有fe和fe2o3的混合物溶于500ml稀硝酸中，放出2.24lno（标况），并余下5.44gfe。向反应后的溶液中通入2.016lcl2（标况）恰好能使fe2+全部氧化。求：（1）混和物中fe的质量分数？（2）求稀硝酸的物质的量浓度？15某金属7g和足量的盐酸反应，可得h22.8l（标况），该金属11.2g可与21.3gcl2完全反应生成相对应的盐，求该金属的相对原子质量。提高性训练题一选择题:16将一定量的fe、feo、fe2o3的混合物投入250ml 2moll-1的硝酸溶液中，固体完全溶解后，生成1.12l（标况）no（hno3的还原产物仅此一种）。再向反应后的溶液中加入1moll-1的naoh溶液，要使铁元素完全沉淀下来，所加入的naoh溶液的体积量最少的是（ ）a450ml b500mlc400ml d无法确定17向4g由fe、al、ba、si组成的合金样品中加入20g20%的盐酸，恰好完全反应，经测定知所生成的混合氯化物粉末中含氯50%，则合金中金属的质量分数为（ ）a0.9426 b0.9526c0.9626 d0.9726二填空题:18将单质fe、cu与fecl3、fecl2、cucl2溶液一起放入某容器里，根据下述不同情况，填写金属或金属离子。（1）充分反应后，如果fe有剩余，则容器内不可能有_（2）充分反应后，如果容器内有较多cu2+和相当量的cu，则容器内不可能有_；（3）充分反应后，如果容器内还有大量fe3+，则还含有_，一定没有_。19某待测溶液中可能含有fe3+、fe2+、ag+、al3+、ba2+、ca2+、nh4+等离子。进行下述实验（所加酸、碱、氨水、溴水都是过量的）。根据实验结果：（1）判断待测液中有无ba2+、ca2+离子，并写出理由。 _（2）写出沉淀d的分子式：_。（3）写出从溶液d生成沉淀e的反应的离子方程式：_。三实验题:20在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉，这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用图中示意的两套仪器装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须用普通铁粉和6moll-1盐酸，其他试剂自选（装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去）。填写下面的空白：（1）实验进行时试管a中应加入的试剂是_。烧瓶b的作用是_。烧瓶c的作用是_，在试管d中收集到的是_。（2）实验时，u型管g中应加入的试剂是_，长颈漏斗h中应加入_。（3）两套装置中，在实验时需要加热的仪器是（填写该仪器对应的字母）_。（4）烧瓶i中发生的反应有时要加入少量的硫酸铜溶液，其目的是_。（5）试管e中发生的化学反应方程式是_。（6）为了安全，在e管中的反应发生前，在f出口处必须_。e管中的反应开始一，在f出口处应_。研究性习题21实验室可以用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁，该化合物呈棕红色，易潮解，100左右时升华。下图是两个学生设计的实验装置，左边的反应装置相同，而右边的产品收集装置则不同，分别如（）和（）所示。试回答：（1）b中反应的化学方程式为：_；（2）d中的反应开始前，需排除装置中的空气，应采取的方法是：_。（3）d中反应的化学方程式为：_（4）装置（）的主要缺点是：_（5）装置（）的主要缺点是：_如果选用此装置来完成实验，则必须采取的改进措施是：_。能力训练题点拨与解答基础性训练题部分一1bd。在四个选项中，每组离子都不能大量共存，a是由fe3+scn-fe(scn)2+，b是由2fe3+2i-=2fe2+i2，c是由于h+oh-h2o或是fe2+2oh-fe(oh)2，d是由于5fe2+mno4-+8h+5fe3+mn2+4h2o2c先加nh4scn不显红色证明无fe3+，加入氯水，把fe2+氧化成fe3+，fe3+scn-fe(scn)2+，显红色则证明有fe2+。3cd，符合fe3o4的组成，fe3o4feo+fe2o3，所以只要是n(feo):n(fe2o3)=1:1即可。4b5c高温灼烧fecl36h2o晶体，fecl36h2o发生变化的过程是：熔化放出hcl同时有fe(oh)3生成生成水蒸气同时获得fe2o3。6c对盐酸与铁反应来说，盐酸不足，铁有剩余。对硫酸与铁反应来说，铁不足，硫酸有余。7bc发生反应fe + 2fe3+ = 3fe2+ 0.02mol 0.04mol 0.06mol余下0.01molfe3+所以滴入scn-，显红色，n(fe2+):n(fe3+)=0.06:0.01=6:18a首先考虑：fe+h2so4(稀)=feso4+h2 1 1 1再考虑：fe+fe2o33feo 1 1折合成2fe3+所以被氧化的铁：被还原的fe3+=(1+1):2=1:19ad10aca选项发生反应：nh4+oh-nh3+h2ob选项先发生：mg2+2oh-=mg(oh)2后发生mg(oh)2+2h+=mg2+2h2o，mg2+没减少。c选项先发生：fe2+2oh-=fe(oh)2，又立即发生4fe(oh)2+2h2o+o2=4fe(oh)3，fe2+大量减少。d选项发生：al3+4oh-=alo2-+2h2o，后发生：alo2-+4h+=al3+2h2o，al3+没减少。二11分析：a、b、c是单质，其中b的水溶液显酸性，b一定是卤素的单质。b与c化合生成e，e显酸性，无色，浓溶液不被h2so4氧化，而有还原性，e是盐酸。c即是h2。cl2是氧化剂，cl2氧化a生成d，d有酸性cl2氧化f，f也有酸性。那么可知a是fe，f是fecl2，d是fecl3。a：fe，b：cl2，c：h2，e：hcl，f：fecl2，d：fecl3。12金属钠在液面上到处游动并嗤嗤作响，产生气体，接着出现白色絮状沉淀，白色沉淀双从白色变成灰绿色，最后变成红褐色。2na+2h2o=2naoh+h2fe2+2oh-=fe(oh)24fe(oh)2+2h2o+o2=4fe(oh)3132:3fe+2fe3+=3fe2+ n(fe3+)未反应=n(fe2+)生成的 2 3 又每生成3molfe2+，参加反应的n(fe3+)=2mol已反应的n(fe3+):未反应的n(fe3+)=2:3三14分析：由于反应后铁粉有余，所以产物中铁为正二价。解：3fe + 8hno3(稀)=3fe(no3)2+2no+4h2o 0.15mol 0.4mol 0.15mol 0.1mol因为2fe2+cl22fe3+ n(fe3+)总=0.18mol又因为fe+fe2o3=3feo 3feo+6hno3=3fe(no3)2所以计算关系：fe + fe2o33feo6hno33fe(no3)23fe3+ 0.01mol 0.01mol 0.03mol 0.06mol 0.18-0.15=0.03molm(fe)=56gmol-1(0.15mol+0.01mol)+5.44g=14.4gm(fe2o3)=1.6g（1）（2）c(hno3)=答：混合物中含铁质量为90%，稀硝酸浓度是0.92moll-1。15分析：金属与盐酸反应，h+为氧化剂，还原成h2，n(h2)，该金属单质被cl2氧化成盐，cl2氧化剂，n(cl2)，如果0.125molcl2也能氧化7g金属，说明金属为不变价元素，如mg、al等，如果不够7g，说明金属变价。说明金属确为变价元素。解：设金属为m，相对原子质量为x，与hcl反应呈+n价，与cl2反应呈+m价2m+2nhcl=2mcln+nh22x 22.4n7g 2.8l x=28n(1)2m+mcl2=2mclm2x 71m 11.2g 21.3g (2)因为相对原子质量为定值，所以28n= n:m=2:3，把n=2代入（1）x=282=56，金属相对原子质量是56。提高性训练题一16a根据溶液中no3-与加入的naoh中的na+结合成nano3，则n(na+)=n(naoh)=n(no3-)=n(hno3)-n(no)vnaoh(aq)=17dm(hcl)=20g20%=4g=m(合金)由(cl)=50% 知m(cl-)=m(金属) 二填空题:18分析：容器内可能发生的反应fe+2fe3+=3fe2+fe+cu2+=fe2+cucu+2fe3+=2fe2+cu2+（1）fe3