适用于新高考新教材备战2025届高考化学一轮总复习第3章金属及其化合物第10讲铁及其氧化物氢氧化物课件

第10讲铁及其氧化物、氢氧化物【课标指引】

1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解铁及其氧化物、氢氧化物的主要性质。2.了解铁及其氧化物、氢氧化物在生产、生活中的应用。考点一铁及其氧化物考点二铁的氢氧化物目录索引

素养发展进阶考点一铁及其氧化物必备知识•梳理1.铁的单质(1)铁元素在周期表中的位置及自然界中的存在四

四

Ⅷ化合物

(2)化学性质铁的化学性质活泼,在反应中________电子,具有较强的________性。写出下列反应的化学(或离子)方程式:

易失去

还原

3Fe+2O2

Fe3O42Fe+3Cl2

2FeCl3Fe+SFeS3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2Fe+2H+═Fe2++H2↑Fe+2Fe3+═3Fe2+2.铁的三种氧化物情境思考Fe3O4是具有磁性的黑色晶体,又称磁性氧化铁,常用作颜料和抛光剂,也可用于制造录音磁带和电讯器材。(1)Fe3O4________(填“是”或“不是”)碱性氧化物,与稀盐酸反应的离子方程式为________________________________。

(2)Fe3O4可溶于稀硝酸,反应的离子方程式为____________________________________。

(3)氢碘酸(HI)是一种还原性强酸,试写出Fe3O4与氢碘酸反应的离子方程式:____________________________________。

不是

Fe3O4+8H+══2Fe3++Fe2++4H2O3Fe3O4++28H+══9Fe3++NO↑+14H2OFe3O4+2I-+8H+══3Fe2++I2+4H2O(1)物理性质

氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名—铁红磁性氧化铁颜色、状态黑色粉末________粉末

黑色晶体(有磁性)溶解性难溶于水铁元素化合价+2+3

(2)化学性质①FeO、Fe2O3都是________氧化物,能与强酸(如稀硫酸等)发生反应,离子方程式分别为_______________________、_______________________。②高温下,铁的氧化物能被C、CO、Al等还原剂还原为单质铁,试写出Al与Fe2O3反应的化学方程式:__________________________。

红棕色

+2、+3碱性

FeO+2H+══Fe2++H2OFe2O3+6H+══2Fe3++3H2O2Al+Fe2O3

Al2O3+2Fe关键能力•提升考向1铁单质的性质及应用例1(2023·广东潮州期末)下列有关铁及其化合物的说法中正确的是(

)A.铁在氯气中燃烧,如果氯气过量会生成FeCl2B.红热的铁丝与水蒸气反应,得到的含铁化合物是四氧化三铁C.铁的化学性质比较活泼,所以铁在自然界中全部以化合态存在D.铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物铁元素的化合价均为+3价B解析

铁与氯气反应无论氯气过量与否都会生成氯化铁,A错误;红热的铁丝与水蒸气在高温下反应,产生Fe3O4和H2,所以得到的含铁化合物名称是四氧化三铁,B正确;铁的性质很活泼,以化合态存在,但在陨铁之中,铁是以单质存在的,C错误;铁在纯氧中燃烧产物是Fe3O4,其中铁的化合价有+2价和+3价两种价态,D错误。[对点训练1]

下列叙述不正确的是(

)①Fe与S混合加热生成Fe2S3;②Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生置换反应;③过量的铁与浓硝酸在加热时反应有气体生成;④FeCl3溶液能与Cu反应,可用于刻蚀印刷电路板A.①③

B.①②C.②④

D.②③B解析

Fe是变价金属,遇强氧化剂(如HNO3、Cl2等)生成+3价铁,遇弱氧化剂(如S、I2等)生成+2价铁,故Fe与S混合加热生成FeS,①错误;Fe与稀硝酸反应生成的气体为NO,该反应不是置换反应,②错误。考向2铁的氧化物的性质及应用例2某实验小组测定铁的氧化物FexOy的化学式,已知该氧化物中铁元素只有+2和+3两种价态,实验步骤如图,下列说法错误的是(

)A.只有步骤②发生了氧化还原反应B.溶液a中阳离子有H+、Fe3+和Fe2+C.溶液b中n(Fe3+)∶n(Cl-)=1∶3D.通过计算可得该氧化物的化学式为Fe4O5C解析

该氧化物与盐酸反应后得到含有Fe3+和Fe2+的溶液,通入氯气后溶液中的Fe2+被氧化成Fe3+,其反应为2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl-。步骤①为复分解反应,步骤②为氧化还原反应,A正确;由于盐酸过量,则溶液a中阳离子除了Fe3+和Fe2+外,还有H+,B正确;盐酸过量且未知量,故溶液b中Fe3+与Cl-的物质的量之比无法计算,C错误;步骤②反应为2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl-,其中消耗0.1

mol

Cl2,则Fe2+的物质的量为0.2

mol,原氧化物中Fe2+也为0.2

mol,该氧化物中Fe2+可认为以FeO的形式存在,其质量为0.2

mol×72

g·mol-1=14.4

g,则其中Fe3+可认为以Fe2O3的形式存在,其质量为(30.4-14.4)g=16

g,其物质的量为

=0.1

mol,则该氧化物可以写成Fe2O3·2FeO,即该氧化物的化学式为Fe4O5,D正确。[对点训练2]

有一块铁的“氧化物”样品,用140mL5.0mol·L-1盐酸恰好将之完全溶解,所得溶液还能吸收0.025molCl2,恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+,则该样品可能的化学式为(

)A.Fe6O7 B.Fe5O7C.Fe4O5

D.Fe3O4B解析

由反应2FeCl2+Cl2═2FeCl3可知,吸收0.025

mol

Cl2,恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+,则用盐酸溶解后生成FeCl2的物质的量为0.05

mol;依据题意,140

mL

5.0

mol·L-1盐酸恰好将之完全溶解,则生成FeCl3的物质的量为

=0.2

mol,则可认为原混合物中FeO、Fe2O3的物质的量之比为0.05

mol∶0.1

mol=1∶2,从而得出该样品可能的化学式为FeO·(Fe2O3)2,即为Fe5O7。考点二铁的氢氧化物必备知识•梳理1.Fe(OH)2和Fe(OH)3的比较

物质Fe(OH)2Fe(OH)3颜色、状态________色固体

________色固体

与盐酸反应Fe(OH)2+2H+═Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+═Fe3++3H2O受热分解—2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2++2OH-═Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱溶液反应Fe3++3OH-═Fe(OH)3↓二者的关系在空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是_______________________________,最后变成______色,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3

白

红褐

白色絮状沉淀迅速变成灰绿色

红褐

【应用示例】已知Fe(OH)2具有还原性,Fe(OH)3具有氧化性。(1)Fe(OH)2能溶于稀硝酸,反应的离子方程式为_______________________________________。

(2)Fe(OH)3与HI溶液发生氧化还原反应,反应的离子方程式为_______________________________________。

2Fe(OH)3+2I-+6H+═2Fe2++I2+6H2O2.Fe(OH)2的制备(1)制备原理及注意事项①制备原理:利用可溶性亚铁盐与强碱(如NaOH等)溶液发生复分解反应制备Fe(OH)2,离子方程式为__________________________。

②注意事项:制备过程中,要保证生成的Fe(OH)2在密闭、隔绝空气的体系中,防止被氧化。Fe2++2OH-═Fe(OH)2↓(2)制备方法

①有机物覆盖层法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,装置如图所示

②还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,可长时间观察到白色沉淀,装置如图所示

③电解法用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆盖苯或煤油,装置如图所示

关键能力•提升考向

实验探究Fe(OH)2的制备例某同学设计如图所示装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。请回答下列问题:(1)仪器1的名称:________。装置5的作用:_________________________。(2)实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现装置3中溶液不能进入装置4中。请为装置作一处改进,使溶液能进入装置4中:________________________________。

(3)装置改进后,将装置3中反应后的溶液压入装置4中,在装置4中析出灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因:__________________________。

分液漏斗

液封,防止空气进入装置4在装置2、3之间添加控制开关

装置4内的空气没有排尽

解析

(1)Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化,故装置5的作用是防止空气进入装置4中。(2)由于产生的H2能够从装置2逸出,从而不能将液体压到装置4中,故需要在装置2、3之间加一个控制开关,阻止H2的逸出。(3)反应开始时,应通过产生的H2将装置3、4中的空气完全排出,防止生成的Fe(OH)2被氧化。[对点训练]为了长时间观察到Fe(OH)2白色固体,设计下列4个实验,有关说法不正确的是(

)A.实验A先打开K,旋转活塞使稀硫酸滴入与铁反应产生氢气,排尽装置内的空气后关闭KB.实验B铁粉与滴入的稀硫酸反应产生的氢气可以排尽装置内的空气,再挤压长胶头滴管C.4个实验中,相对而言,实验C看到白色沉淀时间较短D.实验D,FeSO4溶液上方的苯层可以隔绝空气,也可以把苯换成四氯化碳D解析

实验A先打开K,旋转活塞使稀硫酸滴入与铁反应产生氢气,利用氢气将装置中的空气排净,避免后来生成的Fe(OH)2被氧化,A正确;实验B铁粉与滴入的稀硫酸反应产生的氢气可以排尽装置内的空气,再挤压长胶头滴管,生成Fe(OH)2白色沉淀,避免后来生成的Fe(OH)2被氧化,B正确;空气中的氧气能进入实验C的溶液中,因此4个实验中,相对而言,实验C中看到白色沉淀时间较短,C正确;四氯化碳的密度比水大,会处于FeSO4溶液下方,不能隔绝空气,因此不能把苯换成四氯化碳,D错误。素养发展进阶进阶1练易错·避陷阱1.(2023·广东深圳期末)用如图所示装置测定某铁矿石中Fe2O3的含量(杂质不参与反应),称取4.00g该铁矿石于硬质玻璃管A中,充分反应后测得干燥管B增重2.64g,C增重0.44g,下列相关说法中正确的是(

)DA.称量干燥管B后,应先加热硬质玻璃管A,再通COB.在硬质玻璃管A发生的反应中,CO被还原C.该铁矿石有效成分的质量分数为93.3%D.若撤去干燥管C,会造成测得的有效成分含量偏高2.某化学兴趣小组的同学用如图装置测定氧化铁样品(含FeO和Fe2O3)中Fe2O3的质量分数,下列说法正确的是(

)A.实验室用MnO2和浓盐酸制备Cl2时也可用装置①B.实验开始时先点燃④处酒精灯,再打开弹簧夹C.装置⑥的作用是吸收④中生成的水蒸气D.装置②③盛装的试剂分别可以为NaOH溶液和浓硫酸D解析

实验室用MnO2和浓盐酸反应制备Cl2时需要加热,不能用装置①制备Cl2,A错误;实验时要先打开弹簧夹,利用①中产生H2排出装置内的空气,再点燃④处酒精灯加热,防止混有空气,加热时发生爆炸,B错误;装置⑥的作用是防止空气中的水蒸气进入装置⑤,C错误;装置②中可盛放NaOH溶液,用于吸收挥发出的HCl,装置③中可盛有浓硫酸,用于干燥氢气,D正确。进阶2练热点·提素能3.如图两圆相交区域A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列有关离子方程式或叙述不正确的是(

)A.区域A:Fe+4H++

═Fe3++NO↑+2H2OB.区域B:Fe3O4+8H+═Fe2++2Fe3++4H2OC.区域C:发生复分解反应,生成Fe(NO3)3和H2OD.区域D:发生氧化还原反应,生成Fe(NO3)3、NO和H2OB解析

铁粉与足量稀硝酸反应时,生成Fe(NO3)3、NO和H2O,A正确;Fe3O4中含+2价、+3价铁,与足量稀硝酸反应生成Fe3+,正确的离子方程式为3Fe3O4+28H++

═9Fe3++NO↑+14H2O,B错误;Fe(OH)3与稀硝酸发生复分解反应:Fe(OH)3+3HNO3═Fe(NO3)3+3H2O,C正确;Fe(OH)2具有较强的还原性,与足量稀硝酸发生氧化还原反应生成Fe(NO3)3、NO和H2O,D正确。4.(2024·辽宁名校联盟联考)一种利用废旧镀锌铁片制备Fe3O4纳米粒子的工艺流程如下:已知:Zn及其化合物与Al及其化合物的性质相似。下列说法不正确的是(

)A.“碱洗”的目的是去除废旧镀锌铁片表面的油污及锌B.“氧化”时发生反应的离子方程式为2Fe2++ClO-+2H+═2Fe3++Cl-+H2OC.“氧化”后的溶液中主要存在的金属阳离子:Fe3+、Na+D.“加热沉铁”时通入N2是防止空气中的O2对产品造成影响C解析

“碱洗”是为了