03第13讲铁及其化合物【正文】听课手册

第13讲铁及其化合物1.掌握铁的主要性质及应用。

2.知道不同价态的铁的氧化物的主要性质和用途。

3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质及Fe(OH)2的制备方法。考点一铁的单质、氧化物和氢氧化物1.铁在元素周期表中的位置及自然界的存在2.铁的物理性质颜色、状态导电性、导热性特性熔点

色固体良好能被

吸引1538℃3.从原子结构角度认识铁的化学性质(1)原子结构基态Fe原子的价层电子排布为3d64s2,原子结构示意图为,最外层有2个电子,在反应中易电子,故铁单质的化学性质活泼,有较强的性,主要化合价为+2价和+3价。

(2)铁的化学性质[微点拨1]Fe与弱氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2+,与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3+。4.铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名—铁红磁性氧化铁颜色、状态粉末

粉末

晶体(有磁性)

物质类别氧化物

氧化物

不是碱性氧化物溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价

稳定性不稳定(在空气中受热迅速变为Fe3O4)稳定稳定与强酸(H+)反应的离子方程式

[微点拨2]①FeO、Fe3O4与HNO3反应时,除考虑与H+的反应外,还应考虑Fe2+被HNO3氧化成Fe3+。②Fe2O3、Fe3O4与HI反应时,除考虑与H+的反应外,还应考虑Fe3+被I-还原为Fe2+。③铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,铁在纯氧中燃烧或在高温下与水蒸气反应均生成Fe3O4。5.铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态

溶解性难溶于水难溶于水与盐酸反应

Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O受热分解—

制法可溶性亚铁盐与碱反应:Fe2++2OH-Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱反应:Fe3++3OH-

二者的关系在空气中,Fe(OH)2能够被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色沉淀迅速变成色,最后变成色,化学方程式为

[微点拨3]①Fe(OH)2与稀硝酸反应时,除考虑与H+的反应外,还应考虑Fe2+与NO3-、H②Fe(OH)3与HI反应时,除考虑与H+的反应外,还应考虑Fe3+被I-还原为Fe2+。【对点自测】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)FeS、FeCl2、FeCl3均可以通过单质化合得到 ()(2)将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中,观察到产生白色沉淀,最后变为红褐色 ()(3)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2 ()(4)Fe(OH)3与HI溶液反应:Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O ()(5)在给定条件下,能实现转化关系:Fe2O3(s)Fe(s)FeCl3(aq) ()题组一铁及其氧化物的性质1.铁的氧化物有很多,在中学化学中经常提到的有FeO、Fe2O3和Fe3O4,而且在一定条件下它们之间是可以相互转化的,例如:在1400℃以上的温度下加热Fe2O3时,Fe2O3会部分失去氧,生成Fe3O4,下列有关说法正确的是 ()A.FeO在空气中加热只转化为Fe2O3B.Fe3O4常写成FeO·Fe2O3,其中既有+2价的Fe,又有+3价的Fe,所以Fe3O4是一种混合物C.热稳定性:Fe2O3<Fe3O4D.Fe3O4与稀硝酸反应的离子方程式为Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O2.[2024·山东淄博实验中学模拟]某化学兴趣小组同学用如图所示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盛装的试剂分别为NaOH溶液和浓硫酸题组二Fe(OH)2的制备3.[2024·广东佛山南海区阶段考]利用如图所示装置可制备Fe(OH)2沉淀,且能较长时间保存该物质而不变质。下列说法不正确的是 ()A.实验开始时,打开止水夹a和止水夹bB.关闭止水夹a,打开止水夹b,甲中溶液可流入乙中C.Fe(OH)2能较长时间保存是因H2无氧化性D.抽滤瓶甲中的稀硫酸可以用稀硝酸代替4.利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀,如图所示,已知两个电极的材料分别为石墨和铁。(1)a电极的材料应为,电极反应式为。

(2)电解液c可以是。

A.纯水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液(3)d为苯,其作用是,在加入苯之前应对电解液c进行怎样的简单处理? 。

(4)为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是。

A.改用稀H2SO4作电解液B.适当增大电源的电压C.适当减小两个电极之间的距离D.适当降低电解液的温度(5)若c用Na2SO4溶液,当电解一段时间后看到Fe(OH)2白色沉淀,再反接电源电解,除了电极上看到气泡外,另一个明显现象为

。

方法小结制备Fe(OH)2时防氧化措施常用的三种方法方法一:有机覆盖层法将吸有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,如右图所示方法二: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,这样可长时间观察到白色沉淀,如右图所示方法三: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,如右图所示考点二Fe2+和Fe3+的性质及检验1.亚铁盐和铁盐亚铁盐(Fe2+)铁盐(Fe3+)颜色色

色

氧化性具有弱氧化性:Fe2+与Zn反应的离子方程式为

有较强的氧化性:Fe3+与Cu、I-反应的离子方程式分别为、

还原性具有还原性:Fe2+与Cl2反应的离子方程式为

—水解水解,溶液呈酸性极易水解,只存在于酸性较强的溶液中2.Fe3+、Fe2+的检验方法(1)Fe2+的检验(2)Fe3+的检验(3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验①Fe3+的检验②Fe2+的检验(无Cl-)[微点拨]①检验Fe2+时,不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水有可能氧化SCN-)。②Fe3+、Fe2+、Cl-同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2+(Cl-也能还原KMnO4,会造成干扰)。【对点自测】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)FeCl3、FeCl2均可通过化合反应制取 ()(2)FeSO4片剂与维生素C同时服用能增强治疗缺铁性贫血的效果 ()(3)除去FeCl2溶液中的FeCl3,除杂试剂为铁粉 ()(4)向FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液的紫红色褪去,证明含有Fe2+ ()(5)向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉,棕黄色逐渐变为浅绿色,充分振荡后加1滴KSCN溶液,溶液颜色不变 ()(6)向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,该溶液中一定含有Fe2+ ()题组一Fe3+、Fe2+的性质及应用1.欲探究铁及其化合物的还原性或氧化性,可供选用的试剂:铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、酸性KMnO4溶液、锌片。下列说法中不正确的是 ()A.在FeCl2溶液中加入锌片,溶液由浅绿色变为无色:Zn+Fe2+Zn2++FeB.在FeCl3溶液中加入足量铁粉,溶液由棕黄色变为浅绿色,体现Fe3+的氧化性C.在酸性KMnO4溶液中滴加FeCl2溶液,溶液的紫红色逐渐褪色,体现Fe2+的还原性D.在FeCl2溶液中滴加氯水,溶液由浅绿色变为棕黄色:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-2.下列有关Fe3+、Fe2+的性质及应用的说法不正确的是(填序号)。

①Fe2(SO4)3易溶于水,所以可用作净水剂②向Fe2(SO4)3溶液中加入过量铁粉,可制得硫酸亚铁溶液③硫酸亚铁片和维生素C同时服用,能增强治疗缺铁性贫血的效果,原因是维生素C具有还原性,可防止Fe2+被氧化而失效④除去CaCl2溶液中的Fe2+,可先向溶液中加入H2O2溶液,再加入过量CaCO3,调节pH⑤配制FeCl3溶液时,为了防止FeCl3水解,可将FeCl3先溶于稀硝酸中题组二Fe3+、Fe2+的检验3.选择合适试剂完成甲、乙两组实验。甲组:检验含Fe3+的溶液(不含Cl-)中是否含有Fe2+;乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。下列试剂选取正确的一项是 ()选项甲组乙组A新制氯水、KSCN溶液NaOH溶液B酸性KMnO4溶液KSCN溶液CNaOH溶液溴水D溴水酸性KMnO4溶液4.[2024·江苏宿迁三模]下列实验操作和现象以及实验结论均正确的是 ()选项实验操作和现象实验结论A将生锈的铁钉溶于浓盐酸,再滴入几滴苯酚溶液,溶液中未出现紫色铁锈中不含三价铁B向FeSO4溶液中滴加KSCN溶液,有红色沉淀生成FeSO4溶液已变质C向Fe2(SO4)3溶液中加入少量铜粉,振荡,溶液颜色变为蓝色金属性:铜强于铁D向淀粉碘化钾溶液中滴加FeCl3溶液,溶液变蓝氧化性:I2<Fe3+易错警示检验Fe3+的其他方法①Fe3+与过量的铁反应,溶液变为浅绿色;②Fe3+与过量的铜反应,溶液变为蓝绿色;③Fe3+与淀粉-KI溶液反应,溶液变为蓝色;④Fe3+与NaHCO3溶液反应,放出气体,产生红褐色沉淀。考点三铁及其化合物的转化与应用1.根据铁及其化合物的“价—类”二维图,体会Fe、Fe2+与Fe3+的转化条件关系解读:①横向转化体现了铁元素同种价态不同类别物质(氧化物、碱、盐)之间的转化。②纵向转化体现了不同价态同种类别物质之间的转化,主要体现物质的氧化性或还原性。③斜向转化体现不同价态、不同类别物质之间的转化,主要体现物质的氧化性和还原性。根据图中物质的转化关系,写出相应的离子方程式。(1)向FeCl2溶液中滴加新制氯水: 。

(2)向FeCl3溶液中加入还原铁粉: 。

(3)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀: 。

(4)将FeCl3溶液滴入KI-淀粉溶液中,溶液变蓝: 。

(5)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔: 。

(6)将H2O2溶液滴入酸性FeCl2溶液中: 。

(7)将FeCl2溶液滴入稀HNO3溶液中,有无色气体放出: 。

2.铁及其化合物转化关系的应用(1)判断离子能否共存①Fe2+NO3-(H+)、ClO-、MnO4-、H2O2、Cl2、Br2、Cr②Fe3+S2-、I-、SO32-、HS-、HSO3-、H2SO3、(2)盐溶液的配制与保存3.物质的制备【对点自测】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)向硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的H2O2溶液:Fe2++2H++H2O2Fe3++2H2O ()(2)除去NH4Cl溶液中混有的Fe3+,可先加入NaOH溶液后过滤 ()(3)过量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2,少量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3 ()(4)向Fe(SCN)3溶液中加入Fe粉,无明显实验现象 ()题组一铁及其化合物之间的转化1.部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断正确的是 ()A.a可与水蒸气在高温条件下反应生成eB.b是一种黑色粉末,在空气中受热,迅速被氧化生成eC.c中加入新制氯水可生成d,此反应中c体现氧化性D.e是碱性氧化物,e中加入盐酸可生成d2.[2024·广东东莞七校联考]如图为铁元素的“价—类”二维图,其中的箭头表示部分物质间的转化关系,下列说法正确的是 ()A.Fe(OH)2在空气中加热会分解成FeOB.Fe(OH)2溶解于足量硝酸可生成Fe(NO3)2C.维生素C能将Fe3+转化为Fe2+,该过程中维生素C作氧化剂D.由图可预测:高铁酸盐(FeO42-)具有强氧化性,消杀水中细菌时可生成Fe(OH)3规律小结Fe、Fe2+、Fe3+间的转化如图所示:题组二含铁化合物间转化的应用3.[2024·福建三明一中模拟]以赤铁矿(主要成分为Fe2O3,含少量Al2O3)为原料制备无水FeCl2的工艺流程如下。下列说法错误的是 ()A.试剂1可用NaOH溶液B.鉴别溶液2中金属阳离子可用KSCN溶液C.反应3为化合反应D.将溶液3蒸干可制得无水FeCl24.[2024·河北名校联盟三模]黄铁矿煅烧后的烧渣主要成分为Fe2O3,同时还含有SiO2和Al2O3等。以其为原料制取FeSO4·7H2O的工艺流程如下:下列说法错误的是 ()A.“滤液”的主要成分为Na[Al(OH)4]和Na2SiO3B.试剂甲为铁粉,其作用主要是还原溶液中的Fe3+C.“还原”工序中,稀硫酸过量有利于抑制Fe2+的水解D.“一系列操作”为加热蒸发至大量晶体出现时,停止加热,利用余热使其蒸干规律小结混合溶液中Fe3+、Fe2+的除去方法(1)除去Mg2+中混有的Fe3+的方法:向混合溶液中加入MgO、MgCO3、Mg(OH)2中的一种,与Fe3+水解产生的H+反应,促进Fe3+的水解,将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去。(2)除去Cu2+中混有的Fe3+的方法:向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中的一种,与Fe3+水解产生的H+反应,促进Fe3+的水解,将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去。(3)除去Mg2+中混有的Fe2+的方法:先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,再按(1)的方法除去溶液中的Fe3+。(4)除去Cu2+中混有的Fe2+的方法:先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,再按(2)的方法除去溶液中的Fe3+。题组三含铁化合物的相关计算5.[2024·辽宁六校联考]向100mLFeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁粉,其固体质量的变化如图所示,下列说法中错误的是(不考虑水解) ()A.向b点溶液中滴加NaOH溶液有蓝色沉淀生成B.a点溶液中存在的阳离子有Fe2+和Cu2+C.原混合溶液中c(Fe3+)∶c(Cu2+)=2∶1D.若不考虑溶液体积变化,c点溶液中c(Cl-)=8.0mol·L-16.8.34gFeSO4·7H2O(摩尔质量为278g·mol-1)样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示。下列说法不正确的是 ()A.温度为78℃时固体物质M的化学式为FeSO4·4H2OB.取适量380℃时所得的样品P,隔绝空气加热至650℃,得到一种固体物质Q,同时有两种无色气体生成,Q的化学式为Fe2O3C.在隔绝空气的条件下,M得到P的化学方程式为FeSO4·4H2OFeSO4+4H2O↑D.温度为380℃时固体P的化学式为FeSO4·H2O经典真题·明考向1.下列说法正确的是(填序号)。

①[2