铁的重要化合物-精讲版课件

【例1】将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应（假定容器不参与反应）。试判断下列情况下，溶液中存在的金属离子和金属单质。（1）若铁粉有剩余，则容器中不可能有的离子是：____；铜单质____（填“一定”或“可能”）存在。（2）若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有的单质是___，Fe2+___(填“一定”或“可能”)存在。【规范解答】解答时应首先弄清物质间可能发生的反应。凡是相互间能发生反应的物质就不可能大量共存。本题涉及的反应有：①Fe+2FeCl3====3FeCl2②Fe+CuCl2====Cu+FeCl2③Cu+2FeCl3====2FeCl2+CuCl2(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有Fe3+、Cu2+，因为它们能发生上述①②反应。（2）若FeCl3和CuCl2都有剩余，则容器中一定没有Fe、Cu,一定有Fe2+。答案：（1）Fe3+、Cu2+一定（2）Fe、Cu一定【互动探究】若剩余固体中只有铜粉，溶液中一定含有什么离子？可能含有什么离子？一定没有什么离子？提示：一定含Fe2+，可能含有Cu2+，一定没有Fe3+。【例2】要证明某溶液中不含Fe3+而可能含Fe2+，进行如下实验操作时，最佳顺序是①加足量氯水②加足量KMnO4溶液③加少量KSCN溶液A.①②B.③②C.③①D.①②③【思路点拨】解答本题要注意以下两点：【自主解答】选C。本题检验方法的关键是Fe3+遇SCN-反应显红色，而Fe2+遇SCN-不显红色，加入KSCN溶液不显红色证明无Fe3+，再加氯水，如有Fe2+则可被氧化为Fe3+遇SCN-反应显红色。KMnO4溶液也能氧化Fe2+，但因其本身呈紫色，使Fe3+与SCN-反应显红色不易观察。【变式训练】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加入KSCN溶液后呈红色，说明含Fe3+，但不能说明是否含有Fe2+。B通入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加入NaOH溶液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。1.搜狐网报道：中国每年要进口5亿吨左右的铁矿石，占世界海上铁矿石贸易量的一半以上，随着全球铁矿石价格的上涨，中钢协与澳大利亚必和必拓公司谈判陷入困境。关于铁矿石的说法正确的是（）A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4B.铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同C.磁铁矿粉末溶于盐酸后，加入KSCN溶液，溶液变红色D.FeO俗称铁红【解析】选C。A项：赤铁矿的主要成分是Fe2O3；B项：铁锈的主要成分为Fe2O3，而铁矿石成分则不固定，可能是Fe2O3，也可能是Fe3O4等；C项：磁铁矿的主要成分是Fe3O4，与盐酸反应产生Fe3+；D项：Fe2O3俗称铁红。2.现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色，其原因可能是（）A.苹果汁中的Fe2+变成Fe3+B.苹果汁中含有Cu2+C.苹果汁含有OH-D.苹果汁含有Fe3+【解析】选A。苹果汁由淡绿色变为棕黄色的实质是Fe2+变成Fe3+，是Fe2+被氧化的过程。3.（2010·沈阳高一检测）下列反应,其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是()①金属钠在纯氧中燃烧②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液,并在空气中放置一段时间③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液④无水硫酸铜放入医用酒精中A.②③①④B.③②①④C.③①②④D.①②③④【解析】选B。①钠在纯氧中燃烧生成淡黄色的Na2O2,②FeSO4与NaOH反应生成Fe(OH)2,在空气中放置生成红褐色Fe(OH)3,③FeCl3与KSCN反应生成红色Fe(SCN)3,④CuSO4遇医用酒精中的水变蓝色,故选B。4.（2010·成都高一检测）将过量的Na2O2投入FeCl2溶液中，可观察到的实验现象是（）A.有白色沉淀生成B.有红褐色沉淀生成C.溶液由浅绿色变为黄色D.不可能有无色气体产生【解析】选B。将过量的Na2O2投入FeCl2中，发生下列反应：2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2↑FeCl2+2NaOH====Fe(OH)2↓+2NaCl4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3所以现象为有无色气体产生并有红褐色沉淀生成，故选B。5.铁是人类较早使用的金属之一。运用铁的有关知识，回答下列各题。（1）向沸水中逐滴滴加1mol·L-1FeCl3溶液，至液体呈透明的红褐色，形成该分散系的微粒直径的范围是_____________。（2）电子工业需要用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路板。检验反应后的溶液中存在Fe3+的试剂是_______________。（3）欲从腐蚀后的废液中回收铜并重新获得FeCl3溶液。下列试剂中，需要用到的一组是（）①蒸馏水②铁粉③浓硝酸④浓盐酸⑤浓氨水⑥氯水A.①②④⑥B.①③④⑥C.②④⑤D.①④⑥【解析】（1）向沸水中滴加1mol·L-1FeCl3溶液得到的是Fe(OH)3胶体，微粒直径范围是1nm～100nm。（2）检验Fe3+常用KSCN溶液。（3）因腐蚀后的废液中含有Fe2+、Cu2+，回收步骤依次是：答案：(1)1nm～100nm(2)KSCN溶液(3)AA组（30分钟50分）一、选择题（本题包括4小题，每小题6分，共24分）1.（2010·洛阳高一检测）某化合物的溶液中可能含有下列离子,当加入NaOH溶液时,有沉淀生成；另取该化合物的溶液,并加入铁粉,溶液的质量增加,该溶液中一定含有()A.Cu2+B.Fe3+C.Al3+D.Mg2+【解析】选B。加入铁粉溶液质量增加,若为Cu2+,Cu2++Fe====Fe2++Cu,则溶液质量减少,若为Fe3+,反应为Fe+2Fe3+====3Fe2+,溶液质量增加,若为Al3+或Mg2+,溶液质量不变。2.下列离子方程式正确的是（）A.将氨水滴入到FeCl3溶液中Fe3++3OH-====Fe(OH)3↓B.氧化铁与盐酸反应Fe2O3+6H+====2Fe3++3H2OC.向FeCl3溶液中加入铁粉Fe+Fe3+====2Fe2+D.向氯化亚铁溶液中通入Cl2Fe2++Cl2====Fe3++2Cl-【解析】选B。A在书写离子方程式时，弱电解质NH3·H2O不能拆写成离子的形式；C离子方程式中除遵循元素守恒外，电荷也必须守恒，正确的应为：Fe+2Fe3+====3Fe2+；D只符合元素守恒，不符合电荷守恒，正确的应为：2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-。3.某溶液中可能存在Mg2+、Fe2+、Fe3+，加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，下列结论正确的是（）A.一定有Fe2+,一定没有Fe3+、Mg2+B.一定有Fe3+,一定没有Fe2+、Mg2+C.一定有Fe3+，可能有Fe2+，一定没有Mg2+D.一定有Fe2+，可能有Mg2+，一定没有Fe3+【解析】选D。加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的现象是溶液中含有亚铁离子的特性，而氢氧化铁的红褐色沉淀比白色沉淀的颜色深得多，所以不可能存在。4.（2010·荆州高一检测）将8gFe2O3投入150mL某浓度的稀硫酸中，再投入7g铁粉收集到1.68LH2(标准状况），同时，Fe和Fe2O3均无剩余，为了中和过量的硫酸，且使溶液中铁元素完全沉淀，共消耗4mol·L-1的NaOH溶液150mL。则原硫酸的物质的量浓度为（）A.1.5mol·L-1B.0.5mol·L-1C.2mol·L-1D.1.2mol·L-1【解析】选C。据题意可知当铁元素完全转化为沉淀时，溶质为Na2SO4，所以c（H2SO4）=

故选C。二、非选择题（本题包括2小题，共26分）5.（12分）除去下列物质中所含有的杂质（括号内为杂质），将选用的试剂或分离方法填在题后的横线上，并写出有关反应的化学方程式（是离子反应的，写出其离子方程式）。（1）Fe2O3［Fe(OH)3］________,_______________。（2）FeCl2(FeCl3)_________,_________________。（3）Fe(Al)___________,____________________。【解析】除杂需要遵循一定的原则：①不增，②不减，③方法简单可行、便于操作。除杂时，依据两物质的性质差异选择除杂方法和试剂。（1）依据Fe(OH)3受热易分解，产生Fe2O3，可选择加热法。（2）Fe3+具有强氧化性，可与铁粉反应转化为Fe2+。为了将FeCl2溶液中的Fe3+除尽，需加入过量铁粉，再过滤。（3）Al可溶于NaOH溶液，但Fe不能，故可向混合物中加足量NaOH溶液，然后再过滤。答案：（1）加热2Fe(OH)3====Fe2O3+3H2O（2）加足量铁粉，过滤2Fe3++Fe====3Fe2+（3）加入过量的NaOH溶液，过滤

2Al+2OH-+2H2O====2AlO2-+3H2↑△6.（14分）已知A是一种常见金属，F是一种红褐色沉淀。试根据图中转化关系，回答下列问题。（1）写出A、C、F、G的化学式A、_______C、_______F、_______G、________。（2）检验D中阳离子的方法。（3）保存C溶液时为什么要加固体A__________________________________________________。（4）写出下列转化的离子方程式或化学方程式。①A→C：___________________________________。②C→D：___________________________________。【解析】根据F是红褐色沉淀知F是Fe(OH)3，从而推知A为Fe,B为Fe3O4，C是FeCl2，D是FeCl3，E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，G为Fe2O3，X为H2。答案：（1）FeFeCl2Fe(OH)3Fe2O3（2）取D溶液少许于试管中，加入几滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含Fe3+（答案合理即可）（3）防止Fe2+被O2氧化（4）①Fe+2H+====Fe2++H2↑②2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-B组1.将适量铁粉放入三氯化铁溶液中，完全反应后，溶液中的Fe3+和Fe2+浓度相等，则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比是（）A.2∶3B.3∶2C.1∶2D.1∶1【解析】选A。将铁粉加入三氯化铁溶液中，将发生反应Fe+2Fe3+====3Fe2+，在同一溶液中Fe3+和Fe2+浓度相等，则它们的物质的量也必相等，根据化学反应方程式中化学计量数的特点，假设反应后溶液中含Fe2+3mol，则Fe3+也必为3mol，参加反应的Fe3+应为2mol，即已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为2∶3。2.如图所示装置，可用来制取和观察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6mol/L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溶液，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中发生反应的化学方程式为______________。（5）如图中______能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀。【解析】A装置是产生H2的装置，利用H2赶走装置中的O2，降低Fe2+被氧化的速度，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，故A装置中装的试剂为铁屑，Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑。实验开始时打开活塞a，A装置产生的H2沿导管进入B装置的溶液，赶走装置中的空气，关闭活塞a，气体不能逸出，压迫液体通过导气管进入B装置，FeSO4与NaOH混合产生Fe(OH)2白色沉淀，实验完毕后打开活塞b，空气进入B装置，O2与Fe(OH)2发生反应，转化为红褐色沉淀。提供的4套装置皆能产生Fe(OH)2，关键看隔绝O2的程度大小：①套用H2SO4与Fe反应产生的H2赶出装置中的O2；②与①原理相似，只不过在两个试管中进行；③中胶头滴管插入液面以下，防止滴加过程中接触O2；④中胶头滴管插入液面以下，且有苯在上层隔离空气，故4套装置都可能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀。答案：（1）铁屑Fe+2H+====Fe2++H2↑（2）打开（3）关闭活塞a，使FeSO4溶液被压入B中进行反应（4）4Fe(OH)2+2H2O+O2====4Fe(OH)3（5）①②③④铁是日常生活中最常见的金属，某班同学在学习铁的知识时，有下列问题：问题1：铁为何称为黑色金属？问题2：CuO在高温下可分解为Cu2O和O2，Fe2O3在高温下可分解为FeO和O2吗？（1）对于问题1，同学们上网查寻，有两种解释：A.因为在铁表面上有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属。B.因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以叫黑色金属。①你认为正确的说法是__________。②若有一黑色粉末，你如何鉴别是铁粉，还是Fe3O4粉末。_____________________________________。③若有一黑色粉末，为Fe和Fe3O4的混合物，你如何证明其中有Fe3O4（只要求简述实验方法）。_________________________________________________。（2）对于问题2，同学们准备实验探究，他们设想了两种方法：A：将Fe2O3高温灼烧，看灼烧前后颜色是否变化。B：将Fe2O3高温灼烧，看灼烧前后质量是否变化。①实验中应将Fe2O3放在______（填仪器名称）中灼烧。②方法A中，如果高温灼烧后颜色由_______变为_____，说明Fe2O3确实发生了变化。能说明生成的一定为FeO吗？__________，理由是__________________________。③方法B中，如果发生了预期的反应，固体高温灼烧前后质量比应为________，但是，实验结果为固体灼烧前后质量比为30∶29，则高温灼烧后生成物是_________。④比较两种方法，你认为较好的方法是____________。【解析】（1）①铁的氧化物中Fe2O3为红棕色，B的说法是错误的。②可以利用Fe、Fe3O4与稀盐酸或稀硫酸反应现象的不同来鉴别两种物质。③检验Fe和Fe3O4的混合物中Fe3O4的存在，实质是检验混合物中O的存在，可以用干燥的氢气或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应，然后检验产物中是否有水或二氧化碳产生。（2）灼烧Fe2O3需要在坩埚中进行。方法A中，如果高温灼烧后颜色由红棕色变为黑色，说明Fe2O3确实发生了变化。但不能说明生成的一定为FeO，因为若生成Fe3O4，颜色也由红棕色变为黑色。方法B中，如果发生了预期的反应，固体高温灼烧后由Fe2O3变为FeO，质量比应为10∶9。若固体灼烧前后质量比为30∶29，则高温灼烧后生成物是Fe3O4。比较上述两种方法可知，方法B的准确性较高。答案：（1）①A②取黑色粉末少许于试管中，加适量稀盐酸或稀硫酸，有气泡产生的原黑色粉末为铁粉，若无气泡产生则原黑色粉末为Fe3O4（其他合理答案亦可）③用干燥的氢气与黑色粉末加热反应，用无水硫酸铜检测有水产生或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应，用澄清石灰水检测有二氧化碳产生（其他合理答案亦可）（2）①坩埚②红棕色黑色不能也可能为Fe3O4③10∶9Fe3O4④B1.将Fe(OH)2露置在空气中加热灼烧所得的产物为()A.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4D.Fe(OH)3【解析】选B。因Fe(OH)2极易被空气中氧气氧化,当露置于空气中时,Fe(OH)2首先转化为Fe(OH)3,然后Fe(OH)3分解生成Fe2O3。2.ag铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液完全反应，得到ag铜，则反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为()A.1∶7B.7∶1C.7∶8D.8∶7【解析】选B。生成ag铜时，反应掉的铁的质量为x，消耗的CuSO4的物质的量为y,则有：Fe+CuSO4====FeSO4+Cu56g1mol64gxyag56g∶x=64g∶ag,x=1mol∶y=64g∶ag,y=与H2SO4反应消耗的铁的质量为ag-=,设铁能反应掉H2SO4的物质的量为z，Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑56g1molz则n(CuSO4)∶n(H2SO4)=3.实验室在配制FeSO4溶液时，为防止FeSO4被氧化而变质，常在溶液中加入少量的（）A.锌粉B.铁粉C.硫酸铁D.盐酸【解析】选B。为防止Fe2+因氧化而变质需要加入还原剂，同时还不能引入新的杂质离子，选项中A会引入杂质，C项不是还原剂，只有B能符合题意。4.某铁的氧化物，用7mol·L-1的盐酸100mL在一定条件下可恰好完全溶解，向所得溶液中通入0.56L标准状况下的氯气时，刚好使溶液中Fe2+完全转化为Fe3+。则该氧化物的化学式可表示为（）A.FeOB.Fe3O4C.Fe4O5D.Fe5O7【解析】选D。此题应用守恒法巧解比较方便。该氧化物中所含O原子在氧化物与HCl反应时转化成H2O，根据n(O)=n(H2O)=而Fe最终生成了FeCl3，n(Fe)=n(FeCl3)=n(Cl-)==0.25mol,故该氧化物中n(Fe)∶n(O)=0.25mol∶0.35mol=5∶7,化学式为Fe5O7。5.已知A、B、C为常见的单质，在一定条件下相互转化关系如图：（有部分物质省略）(1)若常温下，A、B均为气体，C为红色固体，E为黑色固体，则E的化学式为________，写出A＋E→D的化学方程式_________________________________。（2）若常温下B、C均为气体，A为金属单质，D为黑色晶体，则E的化学式为________，写出A＋E→D的化学方程式_______________________________________。【解析】（1）C是单质，且为红色，说明是Cu,E是黑色物质且是Cu与B化合而得，说明B是O2，E是CuO，而A则是H2，D是H2O。（2）A为金属单质，D为黑色晶体，说明D是Fe3O4,A是铁，而生成D是由A和单质B得到，则B