高考化学总复习《铁和铁的化合物》

铁和铁的化合物,一、铁的单质,1、位置和结构,2、物理性质,纯净的铁是光亮的银白色金属，密度7.86g/cm3,熔沸点较高，抗腐蚀力强，有较好的导电、传热性，有较好的延展性，铁能被磁体吸引。,3、化学性质,（Fe3+、H+、I2、S、铁后的金属阳离子）,（Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4、MnO4-(H+)）,(2)与酸的反应,铁与非氧化性酸反应，产生H2,铁在常温下易被浓硝酸、浓硫酸“钝化”，在加热条件能继续反应，但不会产生H2,1)、Fe+S,2)、Fe+O2,3)、Fe+Cl2,（1）与非金属的反应,(3)与水反应,(4)与盐的反应,Fe+Cu2+=,Fe+Fe3+=,Cu+Fe3+=,二、铁的重要化合物,1、铁的氧化物,FeO,Fe3O4,Fe2O3,黑色粉末,黑色晶体,红棕粉末,与酸反应,FeO+2H+=Fe2+H2O,Fe3O4+8H+=2Fe3+Fe2+4H2O,Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O,特例：遇还原性强的酸，如HI。Fe3+会还原为Fe2+遇氧化性强的酸，如HNO3。Fe2+会氧化为Fe3+,2、铁的氢氧化物,氢氧化铁,Fe(OH)3,红褐色固体，不溶于水,化学性质：,1)、易溶于酸：Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O,注意还原性强的酸,制备：,Fe3+3OH-=Fe(OH)3,氢氧化亚铁,Fe(OH)2,白色固体，不溶于水,化学性质：,1)、易溶于酸：,Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2O,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,2)、易氧化：,白色絮状灰绿色红褐色沉淀,注意氧化性强的酸,制备：,3、铁盐,(1)盐溶液的保存和配制,Fe2+盐：因Fe2+易被氧化，其晶体应密封保存。配制溶液时应加铁粉和少量相应的酸,Fe3+盐：FeCl3易潮解，需密闭保存。Fe3+易水解，配制溶液时应将Fe3+盐溶于相应酸中，再加水稀释，以抑制其水解,(2)共存问题,三、Fe3+和Fe2+的检验,如何检验Fe3+？,1、滴加KSCN溶液,2、滴加NaOH溶液,产生红褐色沉淀,Fe3+3OH-=Fe(OH)3,3、滴加苯酚溶液,紫色溶液,血红色溶液,Fe2+的检验,(2)、滴加碱溶液，生成白色絮状沉淀，立刻变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀。,(1)、滴加硫氰化钾溶液，无明显现象，再滴加氯水（或通氯气）等强氧化剂，立刻出现红色。,2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-,Fe(),Fe,Fe(),铁三角,O2Cl2Br2HNO3H2O2Na2O2MnO4-(H+),Fe3+H+Cu2+Ag+I2S,Cl2Br2HNO3浓H2SO4,CCOSiAlMn,AlZnH2CCO,FeCuS2-H2SSO32_SO2I_HI,铁与较弱的氧化剂反应，例如：S、I2、Cu2+、Fe3+、非氧化性酸（H+）,Fe+Cu2+=,Fe+2H+=,Fe+S=,Fe2+与具有还原性的物质反应时，可还原成铁，在炼钢中显得尤为突出，如：C、CO、Si、Al、Mn等。,2Fe+SiO2,Fe+CO2,Fe()Fe,3FeO+2Al=,高温,3Fe+Al2O3,铁与强氧化剂反应时，如：Cl2、Br2、HNO3、热浓H2SO4等反应时，均可生成+3价铁的化合物：,FeFe(),2Fe+3CO2,Fe()Fe,Fe2+具有还原性，当遇到强氧化剂时，如：O2、Cl2、Br2、KMnO4、HNO3、浓H2SO4、HClO、K2Cr2O7等均可生成+3价铁。,Fe()Fe(),2FeCl3+2Br2,2FeBr3+4FeCl3,4Fe3+2H2O,2Fe2+H2O2+2H+=,2Fe3+2H2O,2FeBr2+3Cl2（足量）=,6FeCl2+3Br2=,4Fe2+O2+4H+=,6FeBr2+3Cl2（少量）=,2FeCl3+4FeBr3,(使溴水褪色）,Fe()Fe(),当Fe3+遇到强还原剂，如：Fe、Cu、S2-（H2S）、SO32-、SO2、I-（HI）等，均可将它还原成Fe2+，如：,2Fe2+Cu2+,2Fe3+H2S=,2Fe3+Cu=,2Fe3+SO2+2H2O=,2Fe2+4H+SO42-,专题一、铁铜间彼此反应的计算和讨论,涉及的物质一般有Fe2+，Fe3+，Cu2+，Fe，Cu,涉及的主要反应：,关键：判断反应的先后顺序,氧化性Fe3+Cu2+,还原性FeCu,1、从反应后不溶物的成分来看溶液中的成分及含量,设Fe3+，Cu2+，Fe，Cu,amol,bmol,cmol,dmol,（1）若不溶物是Fe和Cu，,则溶液中一定没有Fe3+和Cu2+,一定有Fe2+，其物质的量为_,(3/2a+b)mol,(2)若不溶物只有Cu，则溶液中,一定无Fe3+，一定有Fe2+,其物质的量为_,(a+c)mol,可能有Cu2+,试讨论溶液中的Cu2+的量和原来加入Fe的量之间的关系。,讨论,2、从反应后溶液的成分来看不溶物的成分及含量,(1)若溶液中有Fe3+，,则反应后无不溶物。,(2)若溶液中只有Cu2+和Fe2+，,则不溶物中一定无Fe，可能有Cu,试讨论Cu的量与原溶液中Fe3+的量之间的关系。,讨论,(3)若溶液中只有Fe2+，,则反应后的不溶物中一定有Cu，,其量为(b+d)mol,可能有Fe,试讨论Fe的量,讨论,例题在FeCl3和CuCl2的混合溶液中，加入一定量的Fe粉：完全反应后，溶液中一定有的阳离子是；如果反应后有固体剩余，则溶液中一定无，一定有；如果反应后剩余的固体只有Cu，则溶液中一定无，一定有，可能有.如果反应后剩余的固体为Fe和Cu，则溶液中一定无和,一定有.,Fe2+,Fe3+,Fe2+,Fe2+,Fe2+,Fe3+,Fe3+,Cu2+,Cu2+,一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物投入250mL2mol/L的硝酸中，固体完全溶解后，生成1.12L（标准状况）NO（HNO3的还原产物仅此一种）。再向反应后的溶液中加入1mol/L的NaOH溶液，要使铁元素恰好完全沉淀，所加入NaOH溶液的体积最少是,由铁和氧化铁组成的混合物与稀硫酸作用，固体恰好溶解，所得溶液中不含Fe3+，且生成的Fe2+与H2的物质的量之比为4：1。则反应物中Fe2O3、Fe、H2SO4的物质的量之比为,向一定量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物种加入100mL1mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL（标准状况）的气体，在所得溶液中加入KSCN溶液没有红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是,专题二、铁与稀硝酸的反应,Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO+2H2O,3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O,设n(Fe):n(HNO3)=a，则,a时，按进行,a3/8时，按进行,a3/8时，都有。,可认为是反应后Fe过量。,Fe+2Fe（NO3）3=3Fe（NO3）2,例铁在热的稀HNO3中反应，其主要还原产物为N2O；而在冷的稀HNO3中反应，其主要还原产物为NO；当溶液更稀时，其主要还原产物为NH4+。分析图4-2-1，回答下列问题：(1)假设在任一产生的曲线段内只有一种还原产物，试配平由b点到c点时反应的化学方程式：Fe+HNO3Fe(NO3)3+H2O,830=83NH4NO39,(2)判断从0点到a点时的还原产物应为。(3)从a点到b点时产生还原产物为，其原因是。(4)已知到达d点时反应完全结束，此时溶液中的主要阳离子为。分析投入金属铁的物质的量之比n(Fe)cn(Fe)d=。,NO,N2O,a后温度升高,Fe2+和NH4+,n(Fe3+)n(Fe2+)=23,铜单质的性质,铜排在金属活动顺序表H以后，属不活动性金属。在干燥的空气里性质稳定，在潮湿的空气里或高温下能与多物质发生反应。,1、与非金属反应,O2,潮湿空气中,2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2(OH)2CO3(铜绿）,Cl2,（棕色的烟，浓溶液为绿色，稀溶液为蓝色）,S,2Cu+S=Cu2S,（黑色物质）,2、与某些盐溶液反应,置换反应：,Cu+Hg(NO3)2=Cu(NO3)2+Hg,其他氧化-还原反应：,Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2,铜的氧化物,1、CuO,黑色不溶于水的固体。,与H+反应,CuO+2H+=Cu2+H2O,2、Cu2O,砖红色不溶于水的固体。,与H+反应,Cu2O+2H+=Cu2+H2O+Cu,已知NaHS、MgSO4、NaHSO3组成的混和物中，硫元素的质量分数为a%，则混和物中氧元素的质量分数为Aa%B2a%C10.0175aD10.0075a,C,例、向20mL2mol/LAlCl3溶液中，加入30mL烧碱溶液，充分反应后，得0.78g沉淀，求烧碱溶液的物质的量浓度是多少？,(1)Al3+过量,Al3+3OH-=Al(OH)3,3mol,78g,0.03c,0.78g,c=1mol/L,(2)Al(OH)3部分溶解,Al3+3OH-=Al(OH)3,1mol,3mol,78g,0.04mol,xmol,yg,x=0.12moly=3.12g,Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,78g,1mol,(3.12-0.78)g,nmol,c=5mol/L,例、有镁、铝混合粉末10.2g，将它溶于500mL4mol/L的盐酸里，若要使沉淀质量达到最大值，则需要加入2mol/L的NaOH溶液的体积为,提示；用终态法。最终溶液中只有NaCl,1000mL,【例题】向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至过量。（1）当明矾为1mol时，试在图中画出生成的每种沉淀物质的量随Ba(OH)2物质的量变化的曲线（表明化学式）（2）当向体积为a升，浓度为Mmol/L的明矾溶液中滴加b升、Nmol/L的Ba(OH)2溶液时，用含a、M、N的代数式表示：当b满足时，沉淀的总物质量最大当b满足时，氢氧化铝的物质量最小（3）若向含mmolKAl(SO4)2的溶液中加入