第三节 铁及其重要化合物

第三节铁及其重要化合物 课堂互动讲练 实验专项探究 达标突破训练 第一节物质的量气体摩尔体积 基础自主梳理 基础自主梳理 自我诊断1 判断下列说法是否正确 A 铁遇冷浓硝酸表面钝化 可保护内部不被腐蚀 2010年高考北京卷T6 B B 铁位于元素周期表的第四周期 B族 2011年枣庄期末T4 A C 用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中的铁 2011年杭州质检T5 B 答案 A B C 基础回归 注意 铁 铝在遇冷的浓硝酸 浓硫酸时均发生钝化 4 与盐溶液反应 1 与CuSO4溶液 2 与FeCl3溶液 Fe CuSO4 FeSO4 Cu Fe 2FeCl3 3FeCl2 Fe在自然界中以什么形式存在 如何检验铁单质 提示 Fe主要以化合态存在于自然界中 少数以游离态存在 检验铁单质存在的最简单方法是用磁铁吸引 自我诊断2 判断下列说法是否正确 A 相同条件下 溶液中Fe3 Cu2 Zn2 的氧化性依次减弱 2010年高考江苏卷T8 D B 磁铁 主要成分Fe3O4 与盐酸反应的产物为FeCl3 2011年福建质检T7 D C 可利用FeCl2与氨水在空气中制得纯净的Fe OH 2 2011年深圳调研T9 C D Cu能与FeCl3溶液反应说明Cu的还原性比Fe强 2011年武昌检测T8 B 答案 A B C D 基础回归 1 铁三角 中的转化关系 课堂互动讲练 1 Fe Fe2 铁与氧化性比较弱的非金属 如S I2 非氧化性酸 如盐酸 稀硫酸 不活泼金属的盐溶液 如CuSO4溶液 反应 都可实现这种转化 例如 Fe CuSO4 Cu FeSO4 2 Fe2 Fe 比较活泼的金属 如Al Zn 能从亚铁盐溶液中置换出铁 例如 FeCl2 Zn ZnCl2 Fe 3 Fe Fe3 铁与强氧化剂 如Cl2 HNO3 浓硫酸 在一定条件下反应都会实现这种转化 例如 4 Fe3 Fe 铁盐溶液与活泼的金属 K Na Ca除外 反应时 可被还原 例如 2FeCl3 3Cu 2Fe 3CuCl2 5 Fe2 Fe3 亚铁盐与强氧化剂反应 例如 2FeCl2 Cl2 2FeCl3 6 Fe3 Fe2 铁盐溶液与比较强的还原剂反应 例如 Fe 2FeCl3 3FeCl22FeCl3 2NaI 2FeCl2 I2 2NaCl 2 盐溶液的配制与保存 Fe2 的盐溶液 加少量铁粉 防止Fe2 被氧化 加少量相应的酸 抑制Fe2 水解 Fe3 的盐溶液 加少量相应的酸抑制Fe3 水解 3 制取Fe OH 3胶体 4 制备无水FeCl3 5 氧化性 还原性关系氧化性 Cl2 Br2 Fe3 I2 S还原性 Cl Br Fe2 I S2 6 除杂方法 Fe2 Fe3 加Fe粉 过滤 FeCl3 FeCl2 加氯水或H2O2 FeCl2 CuCl2 加Fe粉 过滤 特别提醒 Fe2 具有较强的还原性 Fe3 具有较强的水解能力 实际上pH 4时 Fe3 即可形成Fe OH 3沉淀 欲除去某溶液中含有的Fe2 杂质时 一般先向该溶液中加入氧化剂 如H2O2 使Fe2 被氧化为Fe3 然后通过加碱液调节pH 使Fe3 转化为Fe OH 3沉淀除去 某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3 Cu2 Au3 等离子 有人设计了图中的工艺流程 利用常用的酸 碱和工业生产中的废铁屑 从废水中回收金 并生产一定量的铁红和氧化铜 填写下列空白 1 图中标号处需加入的相应物质分别是 2 写出 处发生反应的离子方程式 写出 处发生反应的化学方程式 3 铁红的化学式为 分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途 铁红 氧化铜 思路点拨 解答本题时应从以下三点入手 1 根据工艺流程最终得到的产物逆推出关键物质 2 正确运用 铁三角 的转化关系 3 注意金属及其化合物知识的综合运用 解析 由工艺流程示意图知 E为含铁元素的溶液 而A为铁 铜 金的混合物 通过过滤将E A分离开 因此 处加入的物质为铁屑 发生的反应为Fe 2H Fe2 H2 2Fe3 Fe 3Fe2 Cu2 Fe Cu Fe2 2Au3 3Fe 2Au 3Fe2 处加入稀硫酸以除去铜 金中过量的铁屑 并将过滤后的硫酸亚铁溶液与含Fe2 的E溶液相混合 处利用金不溶于硝酸的性质将铜与金分离开 处将得到的铜离子用氢氧化钠转化为氢氧化铜沉淀 从而再受热分解为氧化铜 处加入氢氧化钠将亚铁离子转化为氢氧化亚铁沉淀 再利用空气将其转化为氢氧化铁沉淀 最终受热分解为铁红 氧化铁 答案 1 铁屑 稀硫酸 稀硝酸 氢氧化钠 氢氧化钠 合理即可 2 Fe 2H Fe2 H2 2Fe3 Fe 3Fe2 Cu2 Fe Cu Fe2 2Au3 3Fe 2Au 3Fe2 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 3 Fe2O3用作红色涂料用作制造铜盐的原料 合理即可 规律方法 做此类题目时要认真审题 收集题目中所给的信息 如物质的颜色 反应现象等 找到突破口 即可迎刃而解 跟踪训练 随学随练 轻松夺冠 1 根据下列框图回答问题 答题时 方程式中的M E用所对应的元素符号表示 1 写出M溶于稀H2SO4和H2O2混合液的化学方程式 2 某同学取X的溶液 酸化后加入KI 淀粉溶液 变为蓝色 写出与上述变化过程相关的离子方程式 3 写出Cl2将Z氧化为K2EO4的化学方程式 4 将M E ECl3溶液 ECl2溶液和MCl2溶液混合于某容器中充分反应 容器不参与反应 试判断下列情况下容器中存在的金属离子和金属单质 若E有剩余 则容器中不可能有 若MCl2有剩余 则容器中一定有 还可能有 解析 1 M为红色金属 与酸 H2O反应生成蓝色溶液 推知M为Cu 由Y中加KSCN得红色溶液 确定Y中含有Fe3 从而确定E为Fe M为Cu X为FeSO4 Y为Fe2 SO4 3 Z为Fe OH 3 K2EO4为K2FeO4 2 FeSO4溶液酸化后加入KI 淀粉溶液变蓝色 说明有I2生成 其变化过程中的相关离子方程式为4Fe2 O2 4H 4Fe3 2H2O 2Fe3 2I 2Fe2 I2 4 该题属物质共存问题 解答该题应首先弄清物质间可能发生的反应 凡相互间能发生反应的物质 就不可能 大量 共存 该题涉及的反应有 2FeCl3 Fe 3FeCl2 Fe CuCl2 FeCl2 Cu 2FeCl3 Cu 2FeCl2 CuCl2 若铁粉有剩余 则容器中就不可能有Fe3 Cu2 因为它们能发生上述 反应 若CuCl2有剩余 则容器中不可能有Fe 可能有Fe3 或Cu 一定有Fe2 答案 1 Cu H2O2 H2SO4 CuSO4 2H2O 2 4Fe2 O2 4H 4Fe3 2H2O2Fe3 2I 2Fe2 I2 3 10KOH 3Cl2 2Fe OH 3 2K2FeO4 6KCl 8H2O 4 Fe3 Cu2 Fe2 Fe3 或Cu 1 Fe2 和Fe3 的检验 1 溶液颜色含有Fe2 的溶液显浅绿色 含有Fe3 的溶液显棕黄色 2 用KSCN溶液和氯水 流程 2 FeCl3变色情况FeCl3溶液在与许多试剂反应时会出现特殊现象 可作为检验Fe3 的依据 1 向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液呈红色 2 FeCl3与NaOH溶液反应 生成红褐色沉淀 3 向FeCl3溶液中加入过量Fe粉 溶液变浅绿色 4 向FeCl3溶液中加入过量Cu粉 溶液变蓝绿色 5 将FeCl3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中 溶液变蓝色 6 将饱和FeCl3溶液滴入沸水中 生成红褐色Fe OH 3胶体 2011年郑州市毕业班第一次质量检测 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 思路点拨 Fe3 遇SCN 生成红色的Fe SCN 3 Fe3 遇OH 生成红褐色的Fe OH 3 以上两个反应是检验Fe3 的特征反应 解析 A 加入KSCN后呈红色 说明含Fe3 但不能说明是否含有Fe2 B 通Cl2后再加入KSCN溶液变红色说明所得的溶液中含Fe3 而原溶液中是否含有Fe3 无法判断 所以原溶液中是否含Fe2 也不能判断 C 加NaOH得红褐色沉淀说明含有Fe3 D 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 颜色很容易掩盖其他白色沉淀的现象 答案 C 跟踪训练 随学随练 轻松夺冠 2 能检验某溶液中有Fe2 无Fe3 的实验事实是 A 向溶液中加入2滴KSCN溶液立即变红色B 向溶液中加入少许氯水后再加2滴KSCN溶液立即变红色C 向溶液中加入2滴KSCN溶液无明显变化 再加入少许氯水立即变红色D 向溶液中加入少许NaOH溶液立即产生红褐色沉淀 解析 选C A选项证实溶液中一定含Fe3 不一定含Fe2 B选项因先加氯水后加KSCN溶液无法证明含Fe2 还是Fe3 C选项先加KSCN无变化 证明无Fe3 加氯水后 由于2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 生成了Fe3 与KSCN反应生成红色物质 证明溶液中含有Fe2 D选项是Fe3 的特征反应现象 氢氧化亚铁的制取与性质实验探究Fe OH 2易被氧化 因此在配制时要尽量避免它与空气接触 配制溶液时 要用煮沸过的蒸馏水来配制NaOH溶液和Fe2 的溶液 操作时 一般先取Fe2 的溶液盛入试管中 然后用长的胶头滴管吸取刚配制的NaOH溶液插到Fe2 的溶液液面以下挤出 即使这样Fe OH 2也只能存在很短的时间 现象不明显 实验时通常在Fe2 的盐溶液液面上方覆盖一层植物油或苯 将Fe2 的盐溶液与空气隔开 这样Fe OH 2的存在时间稍长一些 实验专项探究 典例探究 下面是制备Fe OH 2白色沉淀的几种方案 请回答下列各问题 1 用不含Fe3 的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备 用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入 除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法 生成Fe OH 2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液 插入FeSO4溶液液面下 再挤出NaOH溶液 这样操作的理由是 2 在如图所示的装置中 用NaOH溶液 铁屑 稀H2SO4等试剂制备 在试管 里加入的试剂是 在试管 里加入的试剂是 为了制得Fe OH 2白色沉淀 在试管 和 中加入试剂 打开止水夹 塞紧塞子后的实验步骤是 这样生成的Fe OH 2沉淀能较长时间保持白色 理由是 3 利用电解实验可以制得纯净的Fe OH 2白色沉淀 如图所示 已知两电极的材料分别为石墨和铁 a电极的材料应为 电极反应式为 电解液c可以是 填编号 A 纯水B NaCl溶液C NaOH溶液D CuCl2溶液 d为苯 其作用是 在加入苯之前对电解液c应作何简单处理 为了在较短时间内看到白色沉淀 可采取的措施是 填编号 A 改用稀H2SO4作电解液B 适当增大电源的电压C 适当减小两极间的距离D 适当降低电解液的温度 若c用Na2SO4溶液 当电解一段时间后看到白色Fe OH 2沉淀 再反接电源电解 除了电极上看到气泡外 另一明显现象为 解析 1 Fe2 易水解 要加入稀H2SO4防止其水解 Fe2 易被空气中的O2氧化 要加铁粉 将被氧化的Fe3 还原成Fe2 气体的溶解度随着温度升高而降低 所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2变少 2 两支试管 试管 是开口式 无法用产生的气体将试液压入试管 中 所以制取FeSO4应放在试管 中 而在试管 中盛不含O2的NaOH溶液 当Fe与稀H2SO4放入试管 后 产生的H2可以从试管 内短管处排出 从而排尽试管 内空气 再经过止水夹通入试管 中 排尽试管 内空气 然后关闭止水夹 试管 内产生的H2无法逸出 造成管内压强增大 将试管 内FeSO4溶液通过长导管压入试管 内 在此过程中 液体都处于H2环境 从而避免了被空气中的O2氧化 使得Fe OH 2能保存更长时间 3 电解时阳极反应Fe 2e Fe2 阴极反应2H2O 2e H2 2OH 或电解质溶液能直接提供OH Fe2 与OH 发生反应Fe2 2OH Fe OH 2 当电解液选用NaOH溶液时 在阳极处立即产生白色沉淀 选其他溶液时 只有迁移后两者相遇时才能产生沉淀 大约在电解池中部 当反接电源后 阳极反应4OH 4e