（江苏专版）高考化学一轮复习 专题三 金属元素及其化合物 课时14 铁及其化合物导学案.doc

课时14 铁及其化合物(本课时对应学生用书第6166页)【课时导航】复习目标1. 了解常见金属铁及其重要化合物的主要性质和重要应用。2. 了解fe2+、fe3+等常见离子的检验方法，能对常见的物质组成进行检验和分析。3. 了解金属材料在生产和生活中的重要应用。知识网络问题思考问题1加热fecl3溶液能得到无水fecl3固体吗?如何得到无水fecl3固体?如何除去mgcl2溶液中少量的fecl3?问题2fe2+的检验方法有哪些?【自主学习】 考点1变价金属铁的性质【基础梳理】1. 纯铁具有金属的共性，如具有色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。2. 用化学方程式或离子方程式表示下列变化(1) 铁与非金属单质反应4fe+3o2(现象：在潮湿的空气中生锈，生成色固体)3fe+2o2(现象：在氧气中点燃，火星四射、生成色晶体)2fe+3cl2(现象：产生色烟)fe+sfes(现象：生成黑色固体)(2) 铁与水、酸溶液反应3fe+4h2o(g) fe+h2so4fe+4hno3(稀) (3) 铁与盐溶液反应fe+2fecl3fe+cuso43. 金属的钝化常温下铁、铝在浓硫酸、浓硝酸中钝化的实质是强氧化性的酸使铁、铝的表面生成一层致密的氧化膜，阻止了内部金属与酸继续反应。故在常温下可用铁制或铝制容器贮存或运输浓硫酸、浓硝酸。【举题说法】例题1将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，不会有三价铁生成的是()a. 稀硫酸b. 氯水c. 硝酸锌d. 溴水【答案】a【解析】fe与非氧化性酸作用生成fe2+，fe2+遇氧化剂容易转变为fe3+，氯水、溴水有氧化性，能将fe2+氧化为fe3+，酸性条件下n有强氧化性，也能氧化fe2+。变式1(2015海南高考)工业上，向500600 的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁；向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。现用下图所示装置模拟上述过程进行实验。回答下列问题：(1) 制取无水氯化铁的实验中，a中反应的化学方程式为，装置b中加入的试剂是。(2) 制取无水氯化亚铁的实验中，装置a用来制取。尾气的成分是。若仍用d的装置进行尾气处理，存在的问题是、。(3) 若操作不当，制得的fecl2会含有少量fecl3，检验fecl3常用的试剂是。欲制得纯净的fecl2，在实验操作中应先，再。【答案】(1) mno2+4hcl(浓)mncl2+cl2+2h2o浓硫酸(2) hclhcl和h2发生倒吸可燃性气体h2不能被吸收(3) kscn溶液点燃a处的酒精灯点燃c处的酒精灯【解析】(1) 制取无水氯化铁的实验中，a装置制取的是氯气，实验室常用浓盐酸与二氧化锰加热制取，反应的化学方程式为mno2+4hcl(浓) mncl2+cl2+2h2o；装置b的作用是干燥氯气，常用浓硫酸。(2) 制取无水氯化亚铁，需要hcl气体，故a装置制取的是hcl，反应的化学方程式为fe+2hclfecl2+h2，故尾气的成分为未反应的hcl和生成的氢气；由于hcl极易溶于水，若仍然采用d装置进行尾气处理，很容易造成倒吸，且氢气不溶于水，不利于氢气的吸收，氢气易燃，造成安全隐患。(3) 检验氯化铁常用硫氰化钾溶液，若要制取纯净的fecl2，需先排尽装置中的空气，故应先点燃a处的酒精灯，再点燃c处的酒精灯。【题组训练1】1. 在一定量的稀硝酸中慢慢加入铁粉，得到fe2+的物质的量与所加铁粉的物质的量的关系如下图所示。请回答下列问题。(1) ab段发生反应的化学方程式为，铁元素以形式存在。(2) bc段发生反应的化学方程式为，铁元素以形式存在。(3) cd段铁元素以形式存在。【答案】(1) fe+4hno3(稀)fe(no3)3+no+2h2ofe3+(2) 2fe(no3)3+fe3fe(no3)2fe2+、fe3+(3) fe、fe2+【解析】因为稀硝酸具有强氧化性，将fe氧化成fe3+，化学方程式为fe+4hno3(稀)fe(no3)3+no+2h2o(ab段)；当fe全部转化为fe3+，过量的fe会与fe3+发生反应：2fe(no3)3+fe3fe(no3)2(bc段)；cd段仅存在fe、fe2+。2. (2014北京高考)下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是()a. kb. nac. fed. al【答案】d【解析】钾和钠易形成氧化物，并且氧化物能继续和水、二氧化碳反应，不能保护金属，a、b错误；铁易被氧化，表面形成的氧化物疏松，不能形成保护层，c错误；金属铝能形成致密的氧化物膜，能够保护内部金属不被继续氧化，d正确。3. (2015北京高考)在通风橱中进行下列实验：步骤现象fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止fe、cu接触后，其表面均产生红棕色气泡下列说法不正确的是()a. 中气体由无色变红棕色的化学方程式：2no+o22no2b. 中的现象说明fe表面形成致密的氧化层，阻止fe进一步反应c. 对比、中现象，说明稀硝酸的氧化性强于浓硝酸d. 针对中现象，在fe、cu之间连接电流计，可判断fe是否被氧化【答案】c【解析】稀硝酸具有酸性与强氧化性，与fe反应生成no，no遇空气变为二氧化氮，中气体由无色变红棕色的化学方程式：2no+o22no2，a正确；中现象是因为铁发生了钝化，fe表面形成致密的氧化层，阻止fe进一步反应，b正确；对比、的现象，fe与稀硝酸反应生成no，而fe与浓硝酸反应生成二氧化氮且迅速被钝化，说明浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，c错误；根据中现象，说明构成原电池，在fe、cu之间连接电流计，通过电流计指针偏转，可以判断原电池的正、负极，进而判断fe是否被氧化，d正确。4. 将铁片投入下列溶液中，不放出气体且铁片质量减轻的是()a. cuso4b. h2so4c. agno3d. fecl3【答案】d【解析】a项中fe置换出cu而使铁片质量增大；b项中产生气体；c项中fe置换出ag而使铁片质量增大；d项中发生反应：fe+2fecl33fecl2，符合条件。微课1铁与稀硝酸反应的计算硝酸过量：fe+4hno3(稀)fe(no3)3+no+2h2o；fe过量：fe+2fe(no3)33fe(no3)2；两者相加得总化学方程式：3fe+8hno3(稀)3fe(no3)2+2no+4h2o。可以用数轴表示如下： 解题时需注意铁与硝酸物质的量的比值范围。即当时，产物仅有fe(no3)3，hno3可能有剩余；当时，产物仅有fe(no3)2，fe可能有剩余；当cu2+，加入fe先还原fe3+，然后再还原cu2+，当剩余固体为fe、cu时，fe3+和cu2+反应完全，溶液中只有fe2+，当剩余固体为cu时，fe3+反应完全，溶液中一定有fe2+，可能有cu2+。2. feso4可发生下图所示反应，下列说法错误的是() a. 碱式硫酸铁水解能产生fe(oh)3胶体，可用作净水剂b. 为防止nh4hco3分解，生产feco3需在较低温度下进行c. 可用kscn溶液检验(nh4)2fe(so4)2是否被氧化d. 常温下，(nh4)2fe(so4)2在水中的溶解度比feso4大【答案】d【解析】由图示中反应feso4+(nh4)2so4(nh4)2fe(so4)2(s)知，(nh4)2fe(so4)2的溶解度比feso4小，d错误。3. 下列实验操作、现象和结论均正确的是()选项实验操作现象结论a向苏打和小苏打溶液中分别加入盐酸均冒气泡两者均能与盐酸反应b向agno3溶液中滴加过量氨水溶液澄清ag+与nh3h2o能大量共存c将可调高度的铜丝伸入到稀硝酸中溶液变蓝cu与稀硝酸发生置换反应d将ki和fecl3溶液在试管中混合后，加入ccl4，振荡，静置下层溶液显紫红色氧化性：fe3+i2【答案】ad【解析】由于盐酸的酸性强于碳酸，因而na2co3和nahco3均能与盐酸反应，a项正确；agno3先与nh3h2o反应生成agoh沉淀，agoh沉淀再与nh3h2o反应生成可溶性的ag(nh3)2oh，ag+与nh3h2o不能大量共存，b项错误；cu与稀硝酸反应生成cu(no3)2、no和h2o，不属于置换反应，c项错误；由于fe3+的氧化性强于i2，故i-被fe3+氧化为i2，i2溶于ccl4显紫红色，d项正确。4. 在fecl3、cucl2、fecl2的混合溶液中，fe3+、cu2+和fe2+的物质的量之比为321，现加入适量铁粉，使溶液中三种离子的物质的量之比变化为124，则参加反应的铁粉与原溶液中fe3+的物质的量之比为()a. 21 b. 12 c. 13 d. 14【答案】c【解析】因氧化性：fe3+cfe2+，加入适量的铁粉，使溶液中fe3+、cu2+和fe2+物质的量之比变为124，说明fe3+有剩余，则cu2+、fe2+没有参加反应，加入铁粉仅与fe3+反应，设原溶液中含有fe3+、cu2+、fe2+的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol，反应后fe3+、cu2+和fe2+物质的量之比变为124，则反应后fe3+、cu2+、fe2+的物质的量分别为1 mol、2 mol、4 mol，故反应的fe3+的物质的量为2 mol，根据2fe3+fe3fe2+，参加反应的fe的物质的量为1 mol，参加反应的铁粉与原溶液中fe3+的物质的量之比为1 mol3 mol=13。【问题思考和基础梳理答案】【参考答案】问题思考问题1fecl3溶液中存在fe3+的水解平衡，加热促进其水解，又由于生成的氯化氢气体不断挥发，使水解趋于完全，生成fe(oh)3，最终得到的不是无水fecl3固体。要想得到无水fecl3固体，需要抑制fe3+的水解，可以将fecl3溶液在hcl气流中蒸干。可以利用fecl3的水解反应，向溶液中加入氧化镁、碳酸镁等消耗fecl3水解产生的hcl，促进fecl3的水解，生成mgcl2，这样既不引入新的杂质，又能将fecl3转化为fe(oh)3沉淀除去。问题2(1) 取少量溶液，滴加naoh溶液，出现白色沉淀，在空气中变成灰绿色，最后变成红褐色，可以判断溶液中含fe2+。(2) 取少量溶液，滴加少量kscn溶液，无现象，再滴加h2o2或氯水，出现血红色，可以判断溶液中含fe2+。(3) 取少量溶液，滴加酸性kmno4溶液，酸性kmno4溶液褪色(多用于fe3+和fe2+共存时fe2+的检验)，可以判断溶液中含fe2+。【基础梳理】考点11. 银白磁体2. (1) 2fe2o3红棕fe3o4黑2fecl3棕褐(2) fe3o4+4h2feso4+h2fe(no3)3+no+2h2o(3) 3fecl2feso4+cu考点21. 铁红磁性氧化铁红棕+2+3+2、+3fe2+fe3+fe2+、fe3+2. 白红褐fe2+2h2ofe3+3h2ofe2o3+3h2ofe(oh)2fe(oh)3白灰绿红褐4fe(oh)3考点31. fe+zn2+fe+h2o3fe+al2o3fesfe2+cufe2+h22fecl3fe3+no+2h2o2fe3+6h2o2fe+3zn2+2fe+3co22fe+al2o32fe3+2cl-3fe3+no+2h2o2fe3+2h2o3fe2+2fe2+cu2+2fe2+i22.(1) 浅绿黄(2) 血红血红(3) 红褐白灰绿红褐趁热打铁，事半功倍。请老师布置同学们完成配套检测与评估中的练习第2324页。【课后检测】课时14铁及其化合物1. 下列有关实验装置的说法正确的是() 图1 图2 图3 图4a. 用图1装置制取干燥纯净的nh3b. 用图2装置实验室制备fe(oh)2c. 用图3装置可以完成“喷泉”实验d. 用图4装置测量cu与浓硝酸反应产生气体的体积2. 甲、乙、丙、丁、戊的相互转化关系如右图所示(反应条件略去，箭头表示一步转化)。下列各组物质中，不满足图示转化关系的是()甲乙丙戊nh3o2noh2ofe h2oh2fe2o3al2o3naoh溶液naalo2溶液过量co2na2o2co2o2naa. b. c. d. 3. (2015上海高考)检验用硫酸亚铁制得的硫酸铁中是否含有硫酸亚铁，可选用的试剂是()a. naoh b. kmno4 c. kscn d. 苯酚4. 为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性，某同学设计了如下实验方案，其中符合实验要求且完全正确的是()实验操作实验现象离子反应实验结论a在氯化亚铁溶液中通入氯气浅绿色溶液变成棕黄色溶液2fe2+cl22fe3+2cl-fe2+具有还原性b在氯化亚铁溶液中加入锌片浅绿色溶液变成无色溶液fe2+znfe+zn2+zn具有还原性c在氯化铁溶液中加入铁粉棕黄色溶液变成浅绿色溶液fe3+fe3fe2+铁单质具有还原性d在氯化铁溶液中加入铜粉蓝色溶液变成棕黄色溶液2fe3+cu2fe2+cu2+fe3+具有氧化性5. (2014镇江期末)下列各组物质中，物质之间通过一步反应就能实现图示变化的是()物质编号物质转化关系abcdnono2n2hno3na2ona2o2nanaohfecl2fecl3fecucl2al2o3naalo2alal(oh)3a. b. c. d. 6. (2015连云港三模)在检验用fecl3溶液生产铜制印刷线路板后所得废液成分的实验中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是()a. 向废液中加入少量的葡萄糖溶液，无红色沉淀产生，说明废液中不含cu2+b. 向废液中滴加硝酸酸化的agno3溶液，产生白色沉淀，说明废液中含有cl-c. 向废液中加少量铁粉，充分反应后无固体剩余，说明废液中含有fe3+d. 向废液中滴加kscn溶液，无现象，再加入氯水后溶液呈血红色，说明废液中含有fe2+7. (2015上海奉贤一模)用高铁酸钠(na2feo4)对河湖水消毒是城市饮水处理的新技术。已知反应fe2o3+3na2o22na2feo4+na2o，下列说法正确的是()a. na2o2既是氧化剂又是还原剂b. na2feo4既是氧化产物又是还原产物c. 3 mol na2o2发生反应，有12 mol 电子转移d. 在na2feo4中fe为+4价，具有强氧化性，能消毒杀菌8. (2014浙江模拟)在1 l溶液中含有fe(no3)3和h2so4两种溶质，其物质的量浓度分别为0.2 moll-1和1.5 moll-1，现向该溶液中加入39.2 g铁粉使其充分反应。下列有关说法正确的是()a. 反应后溶液中fe3+物质的量为0.8 molb. 反应后产生13.44 l h2(标准状况)c. 反应后溶液中fe2+和fe3+物质的量之和为0.9 mold. 由于氧化性：fe3+h+，故反应中先没有气体产生后产生气体9. (2014福建模拟)铁、铝、铜及其化合物在生产、生活中有广泛的用途。试回答下列问题：(1)铝的原子结构示意图为；铁、铝、铜三种金属的金属活动性由弱到强的排列顺序是 。(2)制造电路板的工艺中，fecl3溶液可以刻蚀铜箔，请写出该反应的离子方程式： 。(3)已知铜与稀硫酸不反应，但铜片在稀硫酸中长时间加热时溶液会呈蓝色，请用化学方程式表示其原因：。(4)氯化铝广泛用作有机合成和石油工业的催化剂。将铝土矿粉(主要成分为al2o3)与焦炭混合后加热，并通入氯气，可得到氯化铝，同时生成co。写出该反应的化学方程式：。该反应中的氧化剂是。(5)某校兴趣小组为测定一种铁铝硅合金(fexalysiz)粉末的组成，提出如下方案：准确称取1.46 g该合金粉末，加入过量盐酸，充分反应后过滤，测得剩余固体的质量为0.07 g。向滤液中滴加足量naoh浓溶液，充分搅拌、过滤、洗涤得到固体。再将所得固体充分加热、灼烧，得到红棕色粉末1.60 g。通过计算确定此合金的组成为(填化学式)。10. (2015四川眉山一模)已知三氯化铁的熔点为306 ，沸点为315 ，易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气里的水分而潮解。某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物做了如下探究实验。(1)装置的连接顺序为。(2)饱和食盐水的作用是 。(3)反应一段时间后熄灭酒精灯，冷却后将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡)，充分反应后，进行如下实验：淡黄色溶液中加入试剂x生成淡红色溶液的离子方程式为。淡红色溶液中加入过量h2o2后溶液红色加深的原因是。(4)已知红色褪去的同时有气体生成，经检验为o2。该小组同学对红色褪去的原因进行探究。取褪色后溶液三份，第一份滴加fecl3溶液无明显变化；第二份滴加试剂x，溶液出现红色；第三份滴加稀盐酸和bacl2溶液，产生白色沉淀。另取同物质的量浓度的 fecl3溶液滴加2滴试剂x，溶液变红，再通入o2，无明显变化。实验说明 ；实验的目的是 ；得出结论： 。11. (2015北京丰台一模)铁及其化合物在日常生活中有广泛应用。(1)写出fe(oh)2转化为fe(oh)3的化学方程式：。(2)绿矾(feso47h2o)是补血剂的原料，易变质。检验绿矾是否变质的试剂是。设计实验检验绿矾是否完全变质 。(3)利用绿矾制备还原铁粉的工业流程如下：干燥过程主要是为了脱去游离水和结晶水，过程中会有少量feco3nh2o在空气中被氧化为feooh，该反应的化学方程式为。取干燥后的feco3样品12.49 g ，焙烧，最终得到还原铁粉6.16 g，计算样品中杂质feooh的质量为g。(4)以羰基化合物为载体运用化学平衡移动原理分离提纯某纳米级活性铁粉(含有一些不反应的杂质)，反应装置如下图。fe(s)+5co(g)fe(co)5(g)h”、“”或“=”)t2，判断理由是。12. (2015河南濮阳期末)铁及其化合物有重要用途，如聚合硫酸铁fe2(oh)n(so4m是一种新型高效的混凝剂，而高铁酸钾(其中铁的化合价为+6)是一种重要的杀菌消毒剂，某课题小组设计如下方案制备上述两种产品。请回答下列问题：(1)若a为h2o(g)，可以得到fe3o4，写出fe与h2o(g)反应的化学方程式： 。(2)若b为naclo3与稀硫酸，写出其氧化fe2+的离子方程式(还原产物为cl-)： 。(3)若c为kno3和koh的混合物，写出其与fe2o3加热共融制得高铁酸钾的化学方程式并配平：(4)为测定溶液中铁元素的总含量，进行实验：准确量取20.00 ml溶液于带塞锥形瓶中，加入足量h2o2，调节phfe3+h+，故首先发生的反应为fe+4h+nfe3+no+2h2o，n不足，据此计算消耗的fe、h+的物质的量分别为0.6 mol、2.4 mol，生成fe3+ 0.6 mol，然后发生反应：fe+2fe3+3fe2+，0.1 mol fe参与反应生成0.3 mol fe2+，消耗0.2 mol fe3+，则溶液中fe3+的物质的量是0.6 mol，a项错误、c项正确；反应过程中不会产生氢气，b、d项错误。9. (1) 铜铁铝(或cufeal)(2) 2fe3+cu2fe2+cu2+(3) 2cu+o2+2h2so42cuso4+2h2o(4) al2o3+3cl2+3c2alcl3+3cocl2(5) fe8al4si【解析】(3) 在加热条件下，溶解氧在酸性条件下将cu转化为cu2+，反应的化学方程式为2cu+o2+2h2so42cuso4+2h2o。(5) 剩余固体为si，即硅的物质的量为=0.002 5 mol，红棕色粉末为fe2o3，则合金中铁的物质的量为2=0.02 mol，合金中铝的质量为1.46 g-0.07 g-0.02 mol56 gmol-1=0.27 g，物质的量为0.01 mol，合金中fe、al、si三种元素原子的物质的量之比为 841。10. (1) aghdebcf(2) 除去氯气中的氯化氢气体(3) fe3+3scn-fe(scn)3双氧水将fe2+氧化成fe3+(4) scn-发生了反应而不是fe3+发生反应排除h2o2分解产生的o2氧化scn-的可能h2o2将scn-氧化成s【解析】(1) 浓硫酸具有吸水性能作氯气干燥剂、碱石灰具有碱性而吸收氯气、饱和食盐水吸收氯化氢而抑制氯气溶解，装置排列顺序为气体的制取洗气干燥氯气和铁的反应尾气处理，所以装置连接顺序为aghdebcf。(3) fe3+和kscn反应生成络合物硫氰化铁而使溶液呈红色，离子方程式为fe3+3scn-fe(scn)3。fe2+被h2o2氧化生成fe3+，从而增大fe3+浓度，溶液颜色加深。(4) 根据滴加fecl3溶液无明显变化，说明scn-发生了反应而不是fe3+发生反应，滴加稀盐酸和bacl2溶液，产生白色沉淀，说明生成了s；根据另取同物质的量浓度的fecl3溶液滴加2滴试剂x，溶液变红，再通入o2，无明显变化，说明o2不能氧化scn-，所以氧化scn-的为双氧水。11. (1) 4fe(oh)2+o2+2h2o4fe(oh)3(2) kscn溶液取样品溶于水，滴加酸性高锰酸钾溶液，如溶液褪色，则表示样品没有完全变质(或滴加铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，则样品没有完全变质)(3) 4feco3nh2o+o24feooh+4co2+(4n-