高三一轮大纲版化学课件第11章几种重要的金属第二节铁及其化合物、金属的冶炼

1、第二节铁及其化合物、金属的冶炼1了解金属冶炼的一般原理。初步了解金属的回收和资源保护。2掌握铁的化学性质。3以Fe2、Fe3的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化性及还原性。一、铁在周期表中的位置、结构和性质1铁在周期表中的位置、结构铁是 号元素、位于第 周期、第 族、属于 。原子结构示意图为： ，能失去最外层 个电子表现 价，也可再失去次外层一个电子而表现 价。26四过渡元素2322铁的性质纯净的铁是银白色金属，密度为7.86 g/cm3，熔、沸点高，易被磁铁吸引，也可被磁化。铁是比较活泼的金属，能与许多物质发生氧化还原反应，当遇强氧化剂时，铁呈 ，当遇弱氧化剂时，铁呈 。高价低价(1)与非

2、金属反应Fe在Cl2中、O2中燃烧方程式分别为： FeS FeSFeI2=FeI2(2)与水蒸气反应 2Fe3Cl2 2FeCl33Fe2O2 Fe3O43Fe4H2O(g) Fe3O44H2(3)与酸反应非氧化性酸： 氧化性酸(4)与盐的反应CuSO4： FeCl3： Fe2H=Fe2H2FeCu2=Fe2CuFe2Fe3=3Fe2【自我检测】已知A、B、C均为常见的单质，其中A为金属，B、C为非金属，在一定条件下相互转化关系如图所示(反应条件和部分产物已省略)。 请回答：(1)若常温下B、C均为气体，D为黑色晶体，E的电子式为_，A和E在一定条件下反应生成D的化学方程式为_。(2)若常温下

3、B为气体，C为黑色固体，则金属A的原子结构示意图为_，A和E在一定条件下反应生成D的化学方程式为_答案： 二、铁的氧化物、氢氧化物1铁的氧化物名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁色态黑色粉末 黑色晶体俗称铁红组成价态Fe3O4红棕色粉末磁性氧化铁名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁与酸反应HClHNO33FeO10H=3Fe3NO5H2OHIFeO2H=Fe2H2OFe2O36H2I=2Fe2I23H2OFe3变为Fe2FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2OFe2变为Fe3名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁与还原剂H2、CO、Al的反应2.铁的氢氧化物氢氧化物

4、氢氧化亚铁氢氧化铁化学式Fe(OH)2Fe(OH)3物理性质白色固体，不溶于水红褐色固体，不溶于水化学性质Fe(OH)22H=Fe22H2O4Fe(OH)22H2OO2= 4Fe(OH)3白色絮状沉淀迅速变成 ，最后变成 。Fe(OH)2溶于稀HNO3中： Fe(OH)33H=Fe33H2O2Fe(OH)3 Fe2O33H2OFe(OH)3溶解于HI酸中： 变成灰绿色红褐色2Fe(OH)36H2I=2Fe2I26H2O3Fe(OH)210H =3Fe3NO+8H2O氢氧化物氢氧化亚铁氢氧化铁制法可溶性碱与亚铁盐溶液反应：Fe22OH=Fe(OH)2可溶性碱与铁盐溶液反应：Fe33OH=Fe(O

5、H)3备注制取Fe(OH)2时，要将吸有NaOH溶液的胶头滴管 插入到液面以下【自我检测】试样X由氧化亚铁和氧化铜组成，取质量相等的两份试样按下图所示进行实验：(1)请写出步骤中所发生的全部反应的离子方程式： 。(2)若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反应后，生成的不溶物W的质量是m，则每份试样X中氧化铜的质量为_(用m表示)。答案：(1)FeCu2=Fe2CuFe2H=Fe2H2(2)三、金属的冶炼1实质在一定条件下，把金属从其化合物中还原出来：MnM2步骤3冶炼方法(1)热分解法适用于金属活动顺序表中H之后的金属。HgO、Ag2O热分解的化学方程式分别为：，。(2)热还原法适用于金属活动顺序

6、表中ZnCu范围内的金属。CO、Al还原Fe2O3的化学方程式分别为：、。(3)电解法适用于金属活动顺序表中KAl范围内的金属。工业上，制取Na、Mg、Al的化学方程式分别为：，。【自我检测】冶炼金属常用以下几种方法以C、CO或H2作还原剂还原以较活泼金属Na、Mg等还原利用铝热反应原理用Al还原电解法热分解法下列金属各采用哪种方法还原最佳。(1)Fe、Zn、Cu等较活泼金属_。(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属_。(3)Hg、Ag等不活泼金属_。(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属_。(5)K、Rb、Cs、Ti等金属通常还原方法是_。答案：(1)(2)(3)(4)(5) (1)“铁三角

7、”的转化FeFe2铁与氧化性比较弱的非金属(如S、I2)，非氧化性酸(如盐酸、稀H2SO4)，不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液，FeCl3溶液)反应，都可实现这种转化。例如：FeCuSO4=CuFeSO4；Fe2FeCl3=3FeCl2；Fe2H=Fe2H2。Fe2Fe比较活泼的金属(如Al、Zn)、CO、H2、C等能从亚铁化合物中置换出铁来。例如：FeCl2Zn=ZnCl2Fe；FeOH2FeH2O。FeFe3铁与强氧化剂，如Cl2、H2O2、KMnO4(H)、HNO3、浓H2SO4在一定条件下反应都会实现这种转化。例如：2Fe3Cl22FeCl3。Fe3Fe可通过较强还原剂实现，如Al

8、、Zn、CO、H2等。例如Fe2O33CO2Fe3CO2；Fe2O32Al2FeAl2O3；2FeCl33Zn=2Fe3ZnCl2。Fe2Fe3亚铁盐与强氧化剂反应，如Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸、KMnO4(H)、H2O2等。例如：2FeCl2Cl2=2FeCl3。Fe3Fe2铁盐溶液与比较强的还原剂反应，如Fe、Cu、碘化物、硫化物等。例如：2Fe3S2=2Fe2S；2Fe3Cu=2Fe2Cu2；2Fe3Fe=3Fe2；2Fe32I=2Fe2I2。(2)“铁三角”的应用判断离子共存aFe3与S2、HS、I因发生氧化还原反应不能大量共存。bFe2与ClO及酸性溶液中的等离子因发生氧化还原

9、反应不能大量共存。解决实际问题a用FeCl3溶液腐蚀铜板制造印刷线路板：2Fe3Cu=2Fe2Cu2b配制含Fe2的溶液时，向溶液中加入铁钉或铁粉使被氧气氧化形成的Fe3还原为Fe2：2Fe3Fe=3Fe2。c人体只能吸收Fe2，维生素C可将Fe3还原成Fe2，适量服用维生素有利于铁元素的吸收。d为除去废水中的Fe2，常先将废水中的Fe2氧化为Fe3，再调节溶液的pH使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀析出：2Fe2Cl2=2Fe32Cl。e工业冶铁Fe2O33CO2Fe3CO2f焊接钢轨2AlFe2O32FeAl2O3(1)配制亚铁盐溶液的通常方法是加入少量铁屑以防止Fe2被氧化，滴入少量相应的

10、酸以防止Fe2的水解。(2)存放铁盐溶液的方法是加入少量相应的酸溶液以防止Fe3的水解。(3)Fe3具有强氧化性，Fe2既有氧化性，又有还原性，但以还原性为主。类比是化学学习中常用的方法之一，已知硝酸能把铁氧化成Fe(NO3)3，但当铁过量时，产物是Fe(NO3)2。某同学受此启发，提出一个相似的观点：氯气与铁粉反应，当Cl2足量时生成FeCl3，当铁粉过量时产物是FeCl2。为验证该观点是否正确，该同学将一根细的纯铁丝分别在足量和少量的Cl2中点燃，取其表面生成物并分别编号为A、B，然后通过实验确定其成分。探究过程如下：(1)提出假设：A是FeCl3，B是FeCl2。(2)设计实验方案：分别

11、取A、B的溶液进行以下实验，但实验现象相同。请填写下表中的相应空格。实验方法实验现象结论分别向A、B溶液中加KSCN溶液固体物质中有FeCl3分别向KMnO4溶液中加适量A、B溶液KMnO4溶液颜色无明显变化固体物质中不含_进一步探究FeCl3溶液的性质，他又利用A溶液做了如下一些实验，其中明显错误的是_。A将A溶液滴入沸水中，并继续加热得到红褐色液体，该液体能产生丁达尔现象B向A溶液中加入少量铁粉，铁粉溶解，溶液颜色变浅C在A溶液中滴加NaOH浓溶液，出现红褐色沉淀D将A溶液加热蒸干并灼烧，得到FeCl3固体解析：(2)由分别向A、B溶液中加入KSCN溶液后，得出的结论为固体物质中有三氯化铁

12、，可知实验现象为A、B溶液遇KSCN溶液均显红色；由分别向高锰酸钾溶液中加入A、B，高锰酸钾有强氧化性，如果有Fe2存在，能使KMnO4溶液褪色，但实验现象是高锰酸钾溶液颜色无明显变化，所以该固体中不含有FeCl2。(3)由上述实验结论可知，铁在氯气中燃烧，无论铁粉过量还是少量均得到三氯化铁。(4)向FeCl3溶液中加入铁粉，将三价铁还原为二价铁，颜色变浅；加热FeCl3溶液时促进FeCl3水解：FeCl33H2O=Fe(OH)3，3HCl，蒸干，最后得到的固体是三氧化二铁，所以答案为D。答案：(2)溶液均变红色FeCl2(3)2Fe3Cl22FeCl3(4)D变式训练1.如下图所示，此装置可

13、用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 molL1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：(1)B中盛有一定量的NaOH，A中应预先加入的试剂是_。A中反应的离子方程式是_。(2)实验开始时应先将活塞a_(填“打开”或“关闭”)。(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程_。(4)实验完毕，打开b处活塞，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为_。(5)下列各图示中_能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀。解析：Fe2H=Fe2H2，产生H2将Fe2压于B中，Fe22OH=Fe(OH)2；Fe2在空气中很容易被氧化，即4Fe(OH)2O22H2O= 4Fe(OH)3。

14、因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要使整个装置与空气或氧气隔绝。答案：(1)铁屑Fe2H=Fe2H2(2)打开(3)关闭活塞a，使FeSO4溶液压入B中进行反应(4)4Fe(OH)2O22H2O= 4Fe(OH)3(5)(1)直接观察颜色：Fe2的溶液呈浅绿色，Fe3的溶液呈棕黄色。(2)利用显色反应有关离子方程式：Fe3SCN=Fe(SCN)2(3)利用铁化合物沉淀的颜色有关反应式：Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3Fe33OH=Fe(OH)3有关离子反应式：2Fe3Cu=2Fe2Cu2有关离子反应式：2Fe32I=2Fe2I2(4)利用Fe

15、3的氧化性(5)利用Fe2的还原性有关离子反应式：5Fe28H=5Fe3Mn24H2O检验溶液中含有Fe2或Fe3时，首先要选择合适的检验试剂，然后要用化学语言描述相应的实验操作，实验现象及其结论，三者缺一不可，文字表达要规范、完整、准确。铁是人体必需的微量元素，治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。“速力菲”(主要成分：琥珀酸亚铁，呈暗黄色)是市场上一种常见的补铁药物。该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。某同学为了检测“速力菲”药片中Fe2的存在，设计并进行了如下实验：(1)试剂1是_，加入新制氯水后溶液中发生反应的离子方程式是_；(2)加入KSCN溶液后，在未加新制氯水的情况下，溶液中也

16、产生了红色，其可能的原因是_；(3)在实验中发现放置一段时间，溶液的颜色会逐渐褪去。为了进一步探究溶液褪色的原因，你认为产生该现象的原因可能有哪些？请设计实验进行验证。 解析：本实验其实是借助于补铁药物来考查Fe2的检验，背景虽新，但知识点并不陌生，难度也较小。首先明确关于Fe2的有关知识：具有还原性，易被氧化，遇KSCN溶液不显色。然后分析给定的实验方案：药品碾碎并加入试剂1后得到了淡绿色溶液，这应是含Fe2的溶液，该溶液加入KSCN溶液后呈现淡红色，说明里面含有Fe3，即该试剂易部分被氧化，再加入氯水，由于氯水具有强氧化性，不难想到此步是将Fe2氧化成Fe3，因此证明药物“速力菲”中确实含

17、有Fe2。最令人疑惑不解的是最后一步：为什么红色溶液放置一段时间后又会褪色？题目在此处又一次进行了探究性设计：红色产生的原因是Fe2与SCN结合生成Fe(SCN)3，现在颜色重新褪去，原因不外乎两个：Fe3被还原剂还原；氯水具有强氧化性，将SCN氧化。为得到最后的结论，可向褪色后的溶液中再加入KSCN溶液，如果溶液变红色，说明是原因所致；如果溶液不变红色，说明是原因所致。答案：(1)稀盐酸(或稀硫酸)2Fe2Cl2=2Fe32Cl，Fe33SCN=Fe(SCN)3(2)少量的Fe2被空气中的氧气氧化(3)Fe3被还原剂还原；氯水具有强氧化性，将SCN氧化实验方案：向褪色后的溶液中再加入KSCN

18、溶液，如果溶液变红色，说明是原因所致；如果溶液不变红色，说明是原因所致。变式训练2.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加入少量NH4SCN溶液ABC D解析：Fe2的检验方法主要有两种：先加SCN，若无明显现象，再加氯水，若溶液变血红色，即证明有Fe2；加入NaOH溶液，若产生白色絮状沉淀，继而变灰绿色，最后变为红褐色，即证明有Fe2。答案：C高考对铁元素及其化合物的知识及相关实验的考查有所加强，且考试的内容也体现了从知识型向能力型，从暴露型向潜隐型，从主观型向客观型转化的思想，比较全面地测试了学生的操作能力，充分挖掘了教材

19、知识的实际内涵。题型以选择题、实验题或推断题为主。高考除继续考查“铁三角”的关系之外，可能将本节知识与氧化还原的原理或其他元素化合物(如以铜为代表的其他金属)知识综合在一起，构成典型的实验题、计算题、推断题，还有实验探究题、实际应用题进行考查。同时有可能出现水的净化、新型材料、环境保护等应用性试题。1(2010上海)由5 mol Fe2O3、4 mol Fe3O4和3 mol FeO组成的混合物中，加入纯铁1 mol并在高温下和Fe2O3反应。若纯铁完全反应，则反应后混合物中FeO与Fe2O3的物质的量之比可能是()A43 B32C31 D21解析：当Fe与Fe2O3反应生成FeO时：FeFe

20、2O3=3FeO，反应后剩余n(Fe2O3)4 mol，n(FeO)3 mol3 mol6 mol，即反应后混合物中FeO与Fe2O3物质的量之比为32。当Fe与Fe2O3反应生成Fe3O4时：Fe4Fe2O3=3Fe3O4，反应后剩余n(Fe2O3)1 mol，n(FeO)3 mol，则反应后混合物中FeO与Fe2O3物质的量之比为31。故选B、C。答案：BC2(2010安徽)右图是三种稀酸对FeCr合金随Cr含量变化的腐蚀性实验结果，下列有关说法正确的是()A稀硝酸对FeCr合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱B稀硝酸和铁反应的化学方程式是：Fe6HNO3(稀)=Fe(NO3)33NO23H2

21、OCCr含量大于13%时，因为三种酸中硫酸的氢离子浓度最大，所以对FeCr合金的腐蚀性最强D随着Cr含量增加，稀硝酸对FeCr合金的腐蚀性减弱解析：A项，由图示可知当Cr含量小于13%时，稀硝酸对合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸强，当Cr含量大于13%时，稀硝酸对合金腐蚀性较弱。B项，稀硝酸与金属反应时，其还原产物应是NO。C项，Cr含量大于13%时，硫酸对合金腐蚀性最强，由于溶液密度没有给出，硫酸中氢离子浓度不一定最大。D项，由图示可知，随着Cr含量增加，稀硝酸对合金腐蚀性减弱。答案：D3(2010四川)四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣(主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3，Ti

22、的最高化合价为4)作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：请回答下列问题：(1)硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是_。(2)向滤液中加入铁粉，发生反应的离子方程式为：_、_。(3)在实际生产过程中，向沸水中加入滤液，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：_。过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、_、_、_(填化学式)，减少废物排放。(4)A可用于生产红色颜料(Fe2O3)，其方法是：将556a kg A(摩尔质量为278 g/m

23、ol)溶于水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；再向红褐色胶体中加入3 336b kg A和112c kg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料_kg。解析：滤液中主要成分是Ti(SO4)2，调节溶液的pH，以及通入高温水蒸气的目的都是促进Ti4水解，使之转化为水合二氧化钛。(4)解答该题需利用守恒原理。在整个生产过程中投入的原料中含有铁元素的物质的量有：n(Fe) (2a12b2c)103 mol，原料中含有 的物质的量

24、有：n( )(2a12b)103mol，上述 被Na利用形成Na2SO4的有2a103mol，则形成Fe2(SO4)3的SO为12b103 mol。据此可求出留在滤液中的Fe3的物质的量为8b103mol。再根据铁元素的总物质的量即可求出Fe2O3的物质的量，进一步求出其质量。答案：(1)TiO22H2SO4=Ti(SO4)22H2O或TiO2H2SO4=TiOSO4H2O(2)Fe2Fe3=3Fe2Fe2H=Fe2H2(3)加水促进钛盐水解，加热促进钛盐水解，降低H浓度促进钛盐水解H2OFeSO4H2SO4(4)160a320b160c1(2010北京)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是(

25、)A钢管与电源正极连接，钢管可被保护B铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀C钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀D钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe3e=Fe3解析：A项，钢管与电源正极连接，则钢管为电解池的阳极，发生氧化反应被腐蚀；B项，铁遇冷浓硝酸，表面形成致密的氧化膜，可保护内部不被腐蚀；C项，钢管与铜管露天堆放在一起时易形成原电池，钢管作负极被腐蚀；D项，负极反应应为Fe2e=Fe2。答案：B2(2010重庆)能鉴别MgI2、AgNO3、Na2CO3、NaAlO2四种溶液的试剂是()AHNO3 BKOHCBaCl2 DNaClO解析：加入HNO3后，I被氧化为I2，颜色由无色

26、变为黄褐色；Na2CO3与HNO3反应可生成无色无味的气体；NaAlO2中加入HNO3，先出现白色沉淀，后又溶解。答案：A3(2011湖北重点中学联考)镁和铝都是较活泼的金属，下列叙述正确的是()A镁不与任何氧化物反应，而铝可用于冶炼金属B金属镁、铝作电极构成原电池时，负极反应一定为：Mg2e=Mg2CMgCl2及AlCl3溶液分别经蒸发并灼热，均可得到氧化镁和氧化铝D历史上曾用反应：3NaAlCl3 Al3NaCl制铝；现代工业用反应：Mg2RbCl MgCl22Rb制铷，所以金属活动性：MgRbNaAl解析：A显然不正确；当用氢氧化钠等强碱溶液作电解质溶液时，铝被氧化作负极，故B不正确；氯化镁、氯化铝在溶液中均能水解，加热时水解生成的氯化氢从体系中不断逸出，生成的氢氧化物灼烧后得到氧化物，故C项正确；镁制取铷的反应实际上是利用铷的沸点比镁的低，不断从体系中抽出铷蒸气从而制得铷，不是依据金属活动性大小置换原理，D不正确。选C。答案：C4某CuSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4的混合溶液100 mL，已知溶液中阳离子的浓度相同(不考虑水解)，且 的