2104高考化学一轮复习 3.3 铁及其重要化合物课件 新人教版.ppt

第三节铁及其重要化合物 一 铁的主要性质铁和水蒸气高温下发生反应可用下图实验装置来实现 其中试管b中收集的气体是 试管c中盛有自来水 其作用是 h2 提供反应所需的水蒸气 1 铁的物理性质 铁具有导电 导热和延展性 在地壳中含量占第 位 具有能被磁体吸引的特性 2 铁的化学性质 铁的性质活泼 有较强的还原性 主要化合价为 和 价 4 2 3 1 与非金属单质的反应 与o2的反应 常温 铁被腐蚀生成铁锈 其主要成分为 点燃 与cl2的反应 与s的反应 2 与水的反应 常温下铁与水不反应 在高温条件下与水蒸气反应 fe2o3 3fe 2o2fe3o4 2fe 3cl22fecl3 fe sfes 3fe 4h2o g fe3o4 4h2 3 与酸的反应 与非氧化性酸反应的离子方程式 与氧化性酸 遇冷的浓硫酸或浓硝酸 与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸 浓硝酸反应无h2产生 4 与某些盐溶液的反应 与cuso4溶液反应的离子方程式 与fecl3溶液反应的离子方程式 fe 2h fe2 h2 钝化 fe cu2 fe2 cu fe 2fe3 3fe2 1 铁分别与氯气和盐酸反应所得的氯化物不同 fe与cl2反应生成fecl3 而fe与盐酸反应生成fecl2 2 铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是fe2o3 而铁在纯氧中燃烧的产物是fe3o4 3 铁与硫蒸气反应生成的是fes而不是fe2s3 铁与碘蒸气反应生成的是fei2而不是fei3 二 铁的化合物制取fe oh 2的实验中 将吸有naoh溶液的长胶头滴管伸入到feso4溶液中 挤压胶头 可以观察到有白色的fe oh 2胶状沉淀生成 实验装置见右图 其中装置图中苯的作用是 试管中发生反应的离子方程式为 隔绝空气 防止fe oh 2被空气中的 o2氧化成fe oh 3 fe2 2oh fe oh 2 1 铁的氧化物 1 物理性质 铁红 磁性氧化铁 红棕色 2价 3价 2 化学性质 feo fe2o3 fe3o4分别与盐酸反应的离子方程式为 feo 2h fe2 h2o fe2o3 6h 2fe3 3h2o fe3o4 8h 2fe3 fe2 4h2o 2 铁的氢氧化物 白色 红褐 fe oh 2 2h fe2 2h2o fe oh 3 3h fe3 3h2o 2fe oh 3 fe2o3 3h2o fe2 2oh fe oh 2 fe3 3oh fe oh 3 4fe oh 2 o2 2h2o 4fe oh 3 3 fe2 和fe3 的相互转化 fe2 fe3 上述转化关系中标号反应的离子方程式为 2fe2 cl2 2fe3 2cl 2fe3 fe 3fe2 2fe3 cu 2fe2 cu2 1 fe3o4的组成可理解为feo fe2o3 与非氧化性酸 如盐酸 稀硫酸 反应时生成fe2 和fe3 与氧化性酸 如hno3 反应时生成fe3 与还原性酸 如hi 反应时生成fe2 2 配制feso4溶液时加入稀硫酸防止fe2 的水解 加入铁粉防止fe2 被氧化 考点一 铁三角 及其重要应用1 铁三角 中的转化关系 深化剖析 2 重要应用 1 判断离子共存 fe2 与 h clo h fe3 与s2 i hs 在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存 2 提纯物质 3 盐溶液的保存 含fe2 的溶液 加入少量铁粉 或铁钉 铁屑 防止fe2 被氧化 加入少量相应的酸 防止fe2 水解 fe no3 2例外 含fe3 的溶液 加入少量相应的酸 防止fe3 水解 高考警示 1 fe2 具有较强的还原性 fe3 水解能力强 实际上ph 3 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 杂质时 一般先向溶液中加入氧化剂 如h2o2 使fe2 被氧化为fe3 然后加碱或盐调节ph 使fe3 转化为fe oh 3沉淀除去 如除去mgcl2中的少量fe3 的方法是向溶液中加入mg 或mgo mg oh 2 mgco3 再过滤 2 fe3 既具有较强的氧化性又易水解 当遇到还原性离子 如i s2 时 优先考虑氧化还原反应 3 fe2 主要表现为还原性 fe2 与可共存 但有h 存在时不共存 典题通关1 2013 天津高考节选 fecl3在现代工业生产中应用广泛 某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水fecl3 再用副产品fecl3溶液吸收有毒的h2s 经查阅资料得知 无水fecl3在空气中易潮解 加热易升华 他们设计了制备无水fecl3的实验方案 装置示意图 加热及夹持装置略去 及操作步骤如下 检验装置的气密性 通入干燥的cl2 赶尽装置中的空气 用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成 体系冷却后 停止通入cl2 并用干燥的n2赶尽cl2 将收集器密封 请回答下列问题 1 装置a中反应的化学方程式为 2 第 步加热后 生成的烟状fecl3大部分进入收集器 少量沉积在反应管a右端 要使沉积的fecl3进入收集器 第 步操作是 3 操作步骤中 为防止fecl3潮解所采取的措施有 填步骤序号 4 装置b中冷水浴的作用为 装置c的名称为 5 在虚线框中画出尾气吸收装置e并注明试剂 6 该组同学用装置d中的副产品fecl3溶液吸收h2s 得到单质硫 则fecl3与h2s反应的离子方程式为 解题指南 解答本题要明确以下3点 1 fecl3易潮解 故制取fecl3时不能接触水蒸气 2 fecl3加热易升华 故制取fecl3时需设计冷却装置 3 cl2有毒 污染环境 故应设计尾气处理装置 解析 本实验的关键是要保持干燥 防止水蒸气的干扰 1 装置a中发生反应3cl2 2fe2fecl3 2 fecl3加热易升华 在a右端冷却凝固的fecl3可用加热的方法赶进收集器 3 防止fecl3潮解的操作是 和 4 由于fecl3易升华 为使fecl3大量沉积 需冷却收集器 5 尾气吸收可用naoh溶液 6 fecl3具有氧化性 能与h2s发生氧化还原反应 2fe3 h2s 2fe2 s 2h 答案 1 2fe 3cl22fecl3 2 在沉积的fecl3固体下方加热 3 4 冷却 使fecl3沉积 便于收集产品干燥管 5 6 2fe3 h2s 2fe2 s 2h 互动探究 如何由fecl3溶液制备无水fecl3 提示 将fecl3溶液加热 冷却 结晶后得到氯化铁晶体 然后在hcl的气流中加热氯化铁晶体得到fecl3 加固训练 1 2013 孝感模拟 在fecl3 cucl2混合溶液中 加入一定量的铁屑 反应完全后将固体滤出 下列说法中正确的是 a 若滤出的固体中只有铜 则溶液中一定含有的阳离子是fe2 一定不含cu2 b 若滤出的固体中只有铜 则溶液中一定含有的阳离子是fe2 可能含cu2 和fe3 c 若滤出的固体中只有铜 则溶液中一定含有的阳离子是fe3 和fe2 一定不含cu2 d 若滤出的固体中含有铁和铜 则溶液中一定含有的阳离子是fe2 一定不含cu2 和fe3 解析 选d 若滤出的固体为cu 则溶液中一定含有fe2 可能含有cu2 但一定不含fe3 原因是fe3 与cu不共存 能发生氧化还原反应 选项a b c均错误 若滤出的固体为fe和cu 则溶液中一定含有fe2 一定不含cu2 和fe3 原因是fe能与cu2 fe3 发生氧化还原反应 2 在fecl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中 废液处理和资源回收的过程简述如下 向废液中投入过量铁屑 充分反应后分离出固体和滤液 向滤液中加入一定量石灰水 调节溶液ph 同时鼓入足量的空气 已知 ksp fe oh 3 4 0 10 38 回答下列问题 1 fecl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为 2 过程 加入铁屑的主要作用是 分离得到固体的主要成分是 从固体中分离出铜需采用的方法是 3 过程 中发生反应的化学方程式为 4 过程 中调节溶液的ph为5 金属离子浓度为 列式计算 解析 2 加入的铁先与fe3 反应生成fe2 再与cu2 反应置换出铜 铁过量 固体为铁与铜的混合物 再分离铜应加入盐酸 3 过程 是亚铁离子生成fe oh 2 鼓入空气为的是转化成fe oh 3 4 ksp c fe3 c3 oh c oh kw c h 可求c fe3 答案 1 2fe3 cu 2fe2 cu2 2 回收铜cu和fe加盐酸反应后过滤 3 fecl2 ca oh 2 fe oh 2 cacl2 4fe oh 2 o2 2h2o 4fe oh 3 4 c fe3 4 0 10 38 10 9 3 4 0 10 11 mol l 1 考点二fe3 和fe2 的检验方法 对比分析 方法指南 含fe2 fe3 的混合溶液中fe3 fe2 的检验 典题通关2 某种催化剂为铁的氧化物 化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究 将适量稀硝酸加入少许样品中 加热溶解 取少许溶液 滴加kscn溶液后出现红色 一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为 3的结论 1 请指出该结论是否正确并说明理由 2 请完成对铁元素价态的探究 限选实验仪器与试剂 烧杯 试管 玻璃棒 药匙 滴管 酒精灯 试管夹 3mol l 1h2so4 3 h2o2 6mol l 1hno3 0 01mol l 1kmno4 naoh稀溶液 0 1mol l 1ki 20 kscn 蒸馏水 提出合理假设假设1 假设2 假设3 设计实验方案证明你的假设 实验过程根据 的实验方案 进行实验 请按下表格式写出实验操作 预期现象与结论 解题指南 解答本题应注意以下两点 1 稀硝酸具有强氧化性 能将fe2 氧化成fe3 2 溶液中既含fe2 又含fe3 时 fe3 和fe2 的检验方法 解析 铁的氧化物有氧化铁 氧化亚铁和四氧化三铁 其中氧化铁含有 3价铁 氧化亚铁含 2价铁 而四氧化三铁含 2 3价铁 所以按照以上三个角度进行假设 2价铁离子具有还原性 能被氧化剂如硝酸 酸性高锰酸钾溶液氧化成 3价铁 检验铁的氧化物中铁元素价态 先要将氧化物溶于非氧化性酸 如稀硫酸 稀盐酸 转化成同价态的离子 3价铁离子存在时 检验 2价铁离子 要考虑 3价铁离子的干扰 利用其还原性检验 如酸性高锰酸钾溶液为紫红色 铁离子为浅黄色 不会覆盖 紫红色 但是 用高锰酸钾溶液检验亚铁离子时 高锰酸钾能氧化cl cl 对实验有干扰 综上所述 只能选稀硫酸溶解铁的氧化物 值得注意的是 铁盐溶液呈黄色 能覆盖浅绿色的亚铁盐溶液 所以 铁的氧化物溶于稀硫酸 溶液呈黄色 说明铁离子一定存在 亚铁离子可能存在 中学阶段用kscn溶液检验铁离子 现象明显且灵敏 根据题目对试剂的限制 没有提供淀粉溶液 如果用ki溶液检验铁离子 生成i2溶于水呈黄色 与铁离子的溶液颜色相近 无法区别 所以 不能用ki溶液检验溶液中是否含 铁离子 可以用ki 淀粉溶液检验铁离子 溶液变蓝色 说明含铁离子 检验离子要考虑 干扰因素和灵敏程度 现象明显程度 答案 1 该结论不正确 稀硝酸有强氧化性 若该铁的价态为 2价 则被氧化为 3价同样可使kscn溶液变红色 2 假设1 催化剂中铁元素的价态为 3价假设2 催化剂中铁元素的价态为 2价假设3 催化剂中铁元素的价态既有 3价也有 2价 变式训练 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最佳顺序为 加入足量氯水 加入足量kmno4溶液 加入少量kscn溶液a b c d 解析 选a 本题考查fe3 的检验和fe2 的还原性 及fe3 遇scn 会生成红色物质的特性 加入kscn溶液 溶液不变红证明无fe3 再加氯水 如有fe2 则可被氧化为fe3 而使kscn溶液变红色 kmno4也能氧化fe2 但kmno4本身为紫红色 使fe3 和kscn溶液显色反应不易观察 加固训练 1 下列离子的检验方法合理的是 a 向某溶液中滴入kscn溶液呈红色 说明不含fe2 b 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 c 向某溶液中加入naoh溶液 得红褐色沉淀 说明溶液中含有fe3 d 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 说明该溶液中只含有fe2 不含有mg2 解析 选c a项 加入kscn溶液后呈红色 说明含fe3 但不能说明是否含有fe2 b项 通入cl2后再加入kscn溶液变红色 不能判断溶液中含有fe2 还是fe3 c项 加入naoh溶液得红褐色沉淀 说明含有fe3 d项 当溶液中含有fe2 和其他能与碱反应生成白色沉淀的离子时 同样会出现上述现象 因为fe oh 2转变成fe oh 3时 红褐色会掩盖白色沉淀的观察 2 某物质溶于盐酸后 再向溶液中滴加kscn溶液 结果溶液颜色无变化 然后加入新制的氯水后溶液呈红色 则这种物质是 a fecl3b fecl2c fe2o3d fe3o4 解析 选b fecl3 fe2o3 fe3o4溶于盐酸后 都能产生fe3 滴加kscn溶液时 溶液颜色都会变为红色 只有fecl2遇kscn溶液不变色 铁与水蒸气的反应 高考实验 高考是这样考查的 2013 广东高考 23 d项 将水蒸气通过灼热的铁粉 如果粉末变红 则说明铁与水在高温下发生反应 教材原型 教材是这样讲述的 知识源头 理论是这样说的铁与水蒸气反应的实验探究实验步骤 在上图所示装置的试管中依次放入湿棉花和还原铁粉 加热 把生成的气体通入蒸发皿中的肥皂液中 一段时间后 用坩埚钳夹取燃着的火柴在蒸发皿中点火 观察现象 实验现象 红热的铁与水蒸气反应放出气体 蒸发皿中产生大量肥皂泡 点燃放出的气体 能燃烧或发生爆鸣 反应后 试管中固体仍呈黑色 实验结论 在高温下 铁能与水蒸气发生反应 铁是一种较活泼的金属 化学方程式 3fe 4h2o g fe3o4 4h2 迁移点拨 高考还能这样考查铁与水蒸气的反应在高考中也可以通过以下角度考查 1 钢铁在潮湿空气中长期露置所得的产物是什么 提示 钢铁在潮湿的空气中长期露置发生电化学腐蚀 最终得到铁锈的主要成分是fe2o3 2 如何通过实验验证铁与水蒸气反应生成气体的主要成分 提示 通过点燃收集不纯的气体 发生爆鸣声来判断收集的气体为h2 3 如何通过实验证明铁与水蒸气反应得到的黑色固体中既含fe2 又含fe3 提示 将黑色固体溶于盐酸 将所得溶液分为两份 向其中一份中加入kscn溶液 若溶液变成红色 证明含有fe3 向另一份溶液中加入kmno4 h 溶液 若溶液紫红色褪去 证明含有fe2 强化小练 1 铁在一定条件下与o2 水蒸气反应 相同的产物是 a feob fe2o3c fe3o4d fe oh 2 解析 选c 铁与o2 铁与水蒸气反应时相同的产物是fe3o4 2 2014 黄冈模拟 铁不能与冷 热水反应 但能与水蒸气反应 资料显示 在不同温度下 还原铁粉与水蒸气反应的产物是不同的 温度低于570 时 生成feo 高于570 时 生成fe3o4 老师用如图所示实验装置 完成还原铁粉与水蒸气反应的演示实验 1 实验中使用肥皂液的作用是 2 甲同学为探究实验后试管内的固体含有哪些物质 进行了下列实验 根据上述实验 能确定固体中存在的物质是 不能确定是否存在fe3o4的原因是 3 乙同学设计下列实验方案以确定实验后试管内的固体是否存在fe3o4 溶液x中发生氧化还原反应的离子方程式为 足量氨水与金属离子反应的离子方程式为 操作a包括过滤和洗涤 检验沉淀是否已经洗涤干净的操作是 确定是否存在fe3o4需要测定并记录的实验数据是 解析 1 联系日常生活吹肥皂泡的经验 可知用肥皂液可检验是否有气体生成 2 黑色粉末加入盐酸后有气泡生成 说明混合物一定含有铁 溶液没有出现红色说明溶液中不含fe3 但不能说明原混合物中就一定没有fe3o4 因为fe3o4溶于盐酸 产生的fe3 可能与fe反应生成了fe2 3 乙同学的方案是先将混合物用盐酸溶解 加入足量h2o2将fe2 氧化为fe3 方程式为2fe2 2h h2o2 2fe3 2h2o 再加入足量的氨水将fe3 转化为fe oh 3沉淀 离子方程式为fe3 3nh3 h2o fe oh 3 3 检验沉淀是否已经洗涤干净的操作是取最后一次的洗涤液 滴加硝酸银溶液 若无沉淀生成 则沉淀已洗涤干净 操作b应为干燥 红褐色固体为fe oh 3沉淀 可通过比较原固体样品的质量与红褐色固体的质量确定原样品中有无fe3o4 答案 1 检验反应中有气体生成 2 fefe3o4溶于盐酸 产生的fe3