还剩52页未读，
继续阅读
所属成套资源：全套新教材(广西专版)高考化学一轮复习课时教学课件
成套系列资料，整套一键下载
新教材(广西专版)高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第2讲铁及其重要化合物课件
展开
这是一份新教材(广西专版)高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第2讲铁及其重要化合物课件，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，强基础增分策略，增素能精准突破，研专项前沿命题，明考向真题演练，课程标准，2铁的化学性质，①铁与非金属的反应，2物质的制备，针对训练等内容，欢迎下载使用。
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解铁及其重要化合物的性质。2.了解铁及其重要化合物在生产、生活中的应用。3.了解铁及其重要化合物的制备方法。
一、铁的单质1.铁元素在自然界中的存在(1)铁在自然界中可以像陨铁中的铁元素以 单质 形态存在,更多的是以+2价和+3价 化合物 的形态存在于矿石中。 (2)铁元素在地壳中的含量仅次于 氧、硅、铝 ,居于第四位。 2.铁的物理性质
3.铁的化学性质(1)从原子结构角度认识铁的化学性质铁原子的结构示意图为 ,最外层有2个电子,在反应中易 失去 电子,故铁单质的化学性质活泼,有较强的 还原 性,主要化合价为+2价和+3价。
②铁与酸的反应(写出离子方程式)
③与某些盐的反应(写出离子方程式)铁与CuSO4溶液的反应: Fe+Cu2+ === Fe2++Cu (湿法炼铜的原理),铁与FeCl3溶液的反应: Fe+2Fe3+ === 3Fe2+ 。
应用提升 铁的化学性质易错点(1)混淆铁与氧化剂反应规律:铁是变价金属元素,与弱氧化剂(如S、HCl、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2+,与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸等)反应时被氧化为Fe3+。(2)忽视钝化的实质:常温下,铁在浓硫酸、浓硝酸中钝化,钝化是在铁的表面生成致密的氧化膜,发生了化学变化。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)铁的化学性质比较活泼,故铁在自然界中全部以化合态存在。( × )(2)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。( × )(3)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物。( × )(4)1 ml Fe与稀硝酸反应时,转移电子数可能为2NA或3NA。( √ )
二、铁的氧化物和氢氧化物1.铁的三种氧化物
2.铁的两种氢氧化物
应用提升 (1)铁的氧化物与酸的反应①FeO、Fe3O4与HNO3反应时,除考虑与H+的反应外,还要考虑Fe2+被HNO3氧化成Fe3+。②Fe2O3、Fe3O4与HI反应时,除考虑与H+的反应外,还要考虑Fe3+被I-还原为Fe2+。(2)铁的氢氧化物与酸的反应①Fe(OH)2与稀硝酸反应时,除考虑与H+的反应外,还要考虑Fe2+与 、H+发生氧化还原反应。②Fe(OH)3与HI反应时,除考虑与H+的反应外,还要考虑Fe3+被I-还原为Fe2+。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
三、铁盐和亚铁盐 1.铁盐 极易水解,只能存在于酸性较强的溶液中(1)氧化性:含Fe3+的溶液呈棕黄色;Fe3+具有较强的氧化性,可与Cu、I-等还原性物质发生反应,Fe3+与Cu、I-反应的离子方程式分别为(2)特性:向含有Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液时,溶液变成 红 色,常利用该特征检验溶液中是否含有Fe3+。
2.亚铁盐(1)含有Fe2+的溶液呈 浅绿 色。 为防止Fe2+被氧化,常加入铁粉(2)亚铁盐中铁元素显+2价,处于中间价态,因此亚铁盐既有氧化性,又有还原性。
3.其他常见铁盐(1)绿矾(FeSO4·7H2O):一种重要的还原剂,可用作补血剂及植物的补铁剂。(2)铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O]:无色晶体,易溶于水,常用作化学分析试剂、药物和织物媒染剂。(3)赤血盐{K3[Fe(CN)6]}:红色晶体,能溶于水,常用于检验Fe2+,生成蓝色沉淀。(4)高铁酸钾(K2FeO4):暗紫色晶体,具有强氧化性,可用作水体的杀菌、消毒剂或高容量电池材料。
4.具体应用(1)盐溶液的配制与保存
应用提升 Fe2+和Fe3+在一定条件下可以相互转化:
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)除去FeCl2溶液中少量FeCl3,加入足量铁粉,充分反应后,过滤。( √ )(2)除去FeCl3溶液中少量FeCl2,通入Cl2,充分反应。( √ )(3)向某溶液中滴加2滴新制氯水,振荡,再加入少量KSCN溶液,溶液变为红色,则该溶液中一定含有Fe2+。( × )(4)向盛有FeCl3溶液的试管中加入过量铁粉,充分振荡后棕黄色逐渐消失,再滴加2滴KSCN溶液,溶液颜色不变。( √ )
考向1.铁及其化合物的性质与应用典例突破下列说法不正确的是( )A.H2O(g)通过灼热铁粉:3H2O+2Fe === Fe2O3+3H2B.FeO粉末在空气中受热,迅速被氧化成Fe3O4 C.氧化铁与铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨D.向酸性KMnO4溶液中加入Fe3O4粉末,紫红色褪去,证明Fe3O4中含Fe2+
答案 A解析 H2O(g)通过灼热的铁粉反应生成Fe3O4和H2,A错误;FeO不稳定,在空气中受热,被O2氧化生成Fe3O4,B正确;铝热反应是以铝粉为还原剂,还原某些金属氧化物的一类反应,该反应放出大量的热,可用于焊接铁轨,C正确;向酸性KMnO4溶液中加入Fe3O4粉末,紫红色褪去,证明 被还原为Mn2+,由此可推测Fe3O4中含Fe2+,D正确。
针对训练1.(2023河北保定模拟)月球土壤中富含铁元素,主要以铁单质和亚铁离子的形式存在,但嫦娥五号取回的微陨石撞击处的月壤样品中存在大量的三价铁,有可能是以下哪个原因造成的( )A.4FeO === Fe+Fe3O4B.Fe3O4 === Fe2O3+FeOC.4FeO+O2 === 2Fe2O3D.Fe2O3+FeO === Fe3O4
答案 A解析 月球表面的铁元素以铁单质和亚铁离子形式存在,FeO中Fe为+2价,FeO可能反应生成Fe和Fe3O4,Fe3O4中含有三价铁,A正确;Fe3O4分解生成Fe2O3和FeO,虽然Fe2O3中含有三价铁,但是四氧化三铁中含有三价铁,无法体现月球表面的铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在,B错误;月球表面没有氧气,FeO无法被氧气氧化生成Fe2O3,C错误;月球表面铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在,Fe2O3中Fe为+3价,D错误。
2.铁是日常生产、生活中使用最广泛的金属。下列关于铁及其化合物的说法不正确的是( )A.钢铁厂中炽热的铁水注入模具前,模具必须进行充分的干燥处理B.常温下,铁与浓硫酸不反应,故常温下常用铁质容器储运浓硫酸C.在空气中,Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3,说明Fe(OH)3更稳定D.维生素C具有还原性,与FeSO4补血剂一起服用,效果更好
答案 B解析 铁与水蒸气反应生成H2,H2易燃且易引发爆炸,故必须充分干燥,A正确;常温下,铁在浓硫酸中钝化,表面生成致密的氧化膜,阻止内层铁与浓硫酸继续反应,B错误;Fe(OH)2还原性强易被O2氧化,C正确;维生素C具有较强的还原性,可防止FeSO4被氧化,D正确。
归纳总结基于物质类别和元素化合价,认识铁及其化合物的性质(1)从物质类别看,铁是活泼金属单质,FeO和Fe2O3是碱性氧化物,Fe(OH)2和Fe(OH)3都是碱,都能与酸发生反应。(2)从铁元素化合价看,Fe具有还原性,Fe2O3和Fe(OH)3中铁元素显+3价,处于高价态,具有氧化性;FeO和Fe(OH)2中铁元素显+2价,处于中间价态,具有氧化性和还原性。
考向2.Fe2+、Fe3+的性质及检验典例突破某实验小组同学为了检验某FeCl3溶液中是否含有FeCl2,设计了如下实验方案,其中最合理的是( )A.加入适量铜粉,观察溶液是否变蓝B.先滴加氯水,再滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红C.滴加酸性KMnO4溶液,观察溶液是否褪色D.滴加K3[Fe(CN)6]溶液,观察是否生成蓝色沉淀
答案 D解析 铜粉不与FeCl2反应,A错误;先滴加氯水将FeCl2氧化生成FeCl3,再滴加KSCN溶液,不能判断是否含有FeCl2,B错误;Fe2+、Cl-都能被酸性KMnO4溶液氧化,溶液褪色不能判断是否含有FeCl2,C错误;若FeCl3溶液中含有FeCl2,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,反应生成蓝色沉淀,实验现象最明显,该方案最合理,D正确。
思路点拨含Fe2+、Fe3+的混合溶液中检验Fe2+应注意排除Fe3+的干扰。K3[Fe(CN)6]常用于检验Fe2+,生成蓝色沉淀。
针对训练1. 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+
答案 C解析 滴入KSCN溶液后原溶液变红,说明有Fe3+存在,但不能说明Fe2+是否存在,检验方法不合理,A错误;Fe3+干扰Fe2+的检验,若原溶液中含有Fe3+且不含Fe2+,也会产生相同现象,检验方法不合理,B错误;Fe3+与OH-结合生成红褐色的Fe(OH)3沉淀,检验方法合理,C正确;Mg(OH)2为白色沉淀,易被红褐色沉淀掩盖,无法确定原溶液中是否含有Mg2+,检验方法不合理,D错误。
2. 将0.2 ml·L-1的KI溶液和0.05 ml·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后,取混合液分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I- 2Fe2++I2的是( )A.向混合液中滴入KSCN溶液,溶液变红色B.向混合液中滴入AgNO3溶液,有黄色沉淀生成C.向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成D.向混合液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色
答案 A解析 0.2 ml·L-1的KI溶液和0.05 ml·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合,KI过量,向混合液中滴入KSCN溶液,溶液变红色,说明溶液中仍含有Fe3+,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I- 2Fe2++I2,A正确;KI过量,反应后溶液中存在I-,B错误;该反应生成Fe2+,向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成,只说明溶液中含有Fe2+,C错误;该反应生成I2,向混合液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色,只说明溶液中含有碘单质,D错误。
归纳总结Fe2+、Fe3+的常用检验方法(1)利用KSCN溶液和氯水
(2)利用NaOH溶液(或氨水)
(3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液(不含Cl-)中Fe2+、Fe3+的检验
(4)利用铁氰化钾溶液
典例突破部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是( )A.a可与e反应生成bB.b既可被氧化,也可被还原C.可将e加入浓碱液中制得d的胶体D.可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
答案 C解析 本题考查铁及其化合物。从物质类别和化合价可知,a、b、c、d、e分别是Fe、Fe2+、Fe(OH)2、Fe(OH)3、Fe3+。根据2Fe3++Fe === 3Fe2+可知,A项合理;b中铁的化合价为+2价,处于中间价态,既有氧化性,又有还原性,B项合理;Fe3+遇浓碱液生成Fe(OH)3沉淀,而不是胶体,C项不合理;
1.如图为铁元素的化合价与物质类别二维图,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.铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①B.FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,迅速发生转化②生成红棕色粉末C.加热Fe(OH)3发生转化⑥,加水溶解可实现转化③D.由图可预测:高铁酸盐( )具有强氧化性,可用于消毒, 与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体,从而吸附水中的悬浮物,故高铁酸盐可作净水剂
答案 D解析 铁与高温水蒸气的反应生成四氧化三铁和氢气,不能实现转化①,故A项错误;FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,部分被氧化生成Fe3O4,不能发生转化②,故B项错误;加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁,氢氧化铁不溶于水,加水溶解不可实现转化③,故C项错误;高铁酸盐中铁为+6价,具有强氧化性,可用于消毒,与水发生氧化还原反应后生成Fe3+,Fe3+发生水解反应生成Fe(OH)3胶体。
2.某班同学用如下实验探究Fe2+与Fe3+的转化,回答下列问题。(1)实验Ⅰ:Fe3+转化为Fe2+实验步骤及现象:小组同学将过量铜粉加入1 mL 0.05 ml·L-1 Fe2(SO4)3溶液中,观察到铜粉有剩余,溶液黄色褪去,变成蓝色,加入蒸馏水后无白色沉淀。①取实验反应后的溶液于试管中, (填操作步骤及现象),证明生成了Fe2+;分析实验结果,实验中发生反应的离子方程式为 。 ②小组同学在检验反应后的溶液中是否存在Fe3+时,取反应后的上层清液于试管中,滴加3滴KSCN溶液,结果出现白色沉淀。查阅资料:ⅰ.SCN-的化学性质与I-相似,CuSCN为白色固体;ⅱ.2Cu2++4I- === 2CuI(白色)↓+I2,写出该实验中出现白色沉淀的离子方程式: 。
(2)实验Ⅱ:Fe2+转化为Fe3+实验步骤及现象:向3 mL 0.1 ml·L-1 FeSO4溶液中加入稍过量的稀硝酸,溶液变为棕色,放置一段时间后,棕色消失,溶液变为黄色,已知Fe2++NO === Fe(NO)2+(棕色)。①使用的FeSO4溶液中存在少量铁屑,其目的是 。 ②实验中产生NO的原因为 (用离子方程式表示)。 (3)实验Ⅲ:Fe2+与Fe3+相互转化实验步骤及现象:将SO2通入足量Fe(NO3)3溶液中,溶液由棕黄色变为浅绿色,但立即又变为棕黄色,此时若滴入BaCl2溶液,则会产生白色沉淀。将产生的白色沉淀经过滤、洗涤、干燥后称量其质量为6.99 g,则整个实验中产生的气体(假设只生成一种气体,该气体遇空气变为红棕色)在标准状况下的体积为 。
答案 (1)①加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液,出现蓝色沉淀 2Fe3++Cu === Cu2++2Fe2+ ②2Cu2++4SCN- === 2CuSCN↓+(SCN)2(2)①防止Fe2+被氧化 ②3Fe2++ +4H+ === 3Fe3++NO↑+2H2O (3)0.448 L解析 (1)①检验Fe2+的方法为取少量反应后的溶液于试管中,加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液,若出现蓝色沉淀,则证明存在Fe2+;实验中铜粉溶解,溶液黄色褪去,发生反应:2Fe3++Cu === Cu2++2Fe2+。②由已知信息,SCN-与Cu2+的反应类比I-与Cu2+的反应,可得离子方程式为2Cu2++4SCN- === 2 CuSCN↓+(SCN)2。
归纳总结基于化合价与物质类别二维图认识“铁三角”的转化关系与应用
(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)纵向转化体现铁元素的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)斜向转化体现铁元素的不同价态、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。
实验探究氢氧化亚铁的制备
例题.某同学欲利用图示装置制取能较长时间存在的Fe(OH)2,其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是( )
A.X可以是稀硫酸或NaOH溶液B.实验开始时应先关闭止水夹a、打开b,再向烧瓶中加入XC.反应一段时间后,可在烧瓶中观察到白色沉淀D.反应结束后,若关闭b及分液漏斗活塞,则Fe(OH)2可较长时间存在
突破方法实验室制备Fe(OH)2的两种方法Fe(OH)2具有强的还原性,极易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3,因此实验室在制备Fe(OH)2时,要注意隔绝空气。常采取以下方法:
针对训练1. 在下图中,能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
A.①②B.②④C.①③④D.①②④
答案 D解析 ①先滴加稀硫酸,铁粉与稀硫酸反应生成H2,利用产生的H2排出装置内的空气,再滴加NaOH溶液,反应生成Fe(OH)2白色沉淀,符合题意;②先打开止水夹,利用铁粉与稀硫酸反应产生的H2排出装置内的空气,再关闭止水夹,装置内气体压强增大,将左管中生成的FeSO4溶液压入右管,反应生成Fe(OH)2白色沉淀,符合题意;③未隔绝空气,NaOH溶液与FeSO4溶液在液体表面生成Fe(OH)2,Fe(OH)2迅速被氧化,不能长时间观察到白色沉淀,不符合题意;④苯隔绝空气,利用胶头滴管将NaOH溶液加入FeSO4溶液中,反应生成Fe(OH)2白色沉淀,可较长时间观察到白色沉淀,符合题意。
2.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 (填字母)。 A.纯水B.NaCl溶液C.NaOH溶液D.CuCl2溶液(3)d为苯,其作用是 ,在加入苯之前对电解液c应作何简单处理? 。 (4)若c用Na2SO4溶液,当电解一段时间后,看到白色Fe(OH)2沉淀,再反接电源电解,除了电极上看到气泡外,另一明显现象为 。
答案 (1)Fe Fe-2e- === Fe2+(2)BC(3)隔绝空气,防止生成的Fe(OH)2被氧化 加热煮沸,排出溶解的O2(4)白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变成红褐色
3.某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答:(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3中溶液不能进入4中。请为装置做一处改进,使溶液能进入4中: 。 (3)装置改进后,将3中反应后溶液压入4中,在4中生成了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因: 。
答案 (1)分液漏斗 液封,防止空气进入装置4(2)在装置2、3之间添加控制开关(3)装置4内的空气没有排尽解析 (2)装置2与大气相通,打开K2,关闭K1,不能产生内外压强差,故3中溶液不能进入4中,要在装置2、3之间添加控制开关(如止水夹等),关闭开关时,三颈烧瓶中气体压强增大,3中溶液进入4中。(3)Fe(OH)2能被空气中O2氧化,迅速变成灰绿色;将3中反应后溶液压入4中,在4中析出了灰绿色沉淀,说明装置4内的空气未排尽。
1.(2023浙江卷)氯化铁是一种重要的盐,下列说法不正确的是( )A.氯化铁属于弱电解质B.氯化铁溶液可腐蚀覆铜板C.氯化铁可由铁与氯气反应制得D.氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体
答案 A解析 氯化铁在水溶液和熔融状态下可完全电离,属于强电解质,A错误;FeCl3与铜反应:2Fe3++Cu === 2Fe2++Cu2+,可用来腐蚀覆铜板,B正确;氯气具有强氧化性,氯气与铁单质可在加热条件下反应生成氯化铁,C正确;向沸水中滴加5~6滴饱和氯化铁溶液,继续加热至液体呈红褐色,Fe3+发生水解反应可得到氢氧化铁胶体,D正确。
2.(2023江苏卷)室温下,探究0.1 ml·L-1 FeSO4溶液的性质,下列实验方案能达到探究目的的是( )
答案 B解析 检验溶液中是否含有Fe3+应直接向待测液中滴加KSCN溶液,向待测液中滴加新制氯水会将Fe2+氧化为Fe3+干扰实验,A错误;向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,若观察到溶液紫红色褪去,说明Fe2+有还原性,B正确;Fe2+发生水解反应Fe2++2H2O 2H++Fe(OH)2使溶液显酸性,应向2 mL FeSO4溶液中滴加2~3滴石蕊溶液,观察溶液颜色变化,C错误;向2 mL 5% H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液,若产生气泡,则有可能是氧化产物Fe3+的催化作用,D错误。
3.(2023海南卷)某小组开展“木耳中铁元素的检测”活动。检测方案的主要步骤有:粉碎、称量、灰化、氧化、稀释、过滤、滴定等。(1)灰化:干燥样品应装入 (填字母)中,置高温炉内,控制炉温850 ℃,在充足空气氛围中燃烧成灰渣。 a.不锈钢培养皿b.玻璃烧杯c.石英坩埚
(2)向灰渣中滴加32%的硝酸,直至没有气泡产生。灰化容器中出现的红棕色气体主要成分是 (填化学式),因而本实验应在实验室的 (填设施名称)中进行。若将漏斗直接置于容量瓶上过滤收集滤液(如图所示),存在安全风险,原因是 。
(3)测定铁元素含量的基本流程:将滤液在250 mL容量瓶中定容,移取25.00 mL,驱尽 并将Fe3+全部还原为Fe2+。用5 mL微量滴定管盛装K2Cr2O7标准溶液进行滴定。①选用微量滴定管的原因是 。 ②三次平行滴定的数据如下表。针对该滴定数据,应采取的措施是 。
③本实验中,使测定结果偏小的操作是 (填字母)。 a.样品未完全干燥b.微量滴定管未用标准溶液润洗c.灰渣中有少量炭黑
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解铁及其重要化合物的性质。2.了解铁及其重要化合物在生产、生活中的应用。3.了解铁及其重要化合物的制备方法。
一、铁的单质1.铁元素在自然界中的存在(1)铁在自然界中可以像陨铁中的铁元素以 单质 形态存在,更多的是以+2价和+3价 化合物 的形态存在于矿石中。 (2)铁元素在地壳中的含量仅次于 氧、硅、铝 ,居于第四位。 2.铁的物理性质
3.铁的化学性质(1)从原子结构角度认识铁的化学性质铁原子的结构示意图为 ,最外层有2个电子,在反应中易 失去 电子,故铁单质的化学性质活泼,有较强的 还原 性,主要化合价为+2价和+3价。
②铁与酸的反应(写出离子方程式)
③与某些盐的反应(写出离子方程式)铁与CuSO4溶液的反应: Fe+Cu2+ === Fe2++Cu (湿法炼铜的原理),铁与FeCl3溶液的反应: Fe+2Fe3+ === 3Fe2+ 。
应用提升 铁的化学性质易错点(1)混淆铁与氧化剂反应规律:铁是变价金属元素,与弱氧化剂(如S、HCl、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2+,与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸等)反应时被氧化为Fe3+。(2)忽视钝化的实质:常温下,铁在浓硫酸、浓硝酸中钝化,钝化是在铁的表面生成致密的氧化膜,发生了化学变化。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)铁的化学性质比较活泼,故铁在自然界中全部以化合态存在。( × )(2)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。( × )(3)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物。( × )(4)1 ml Fe与稀硝酸反应时,转移电子数可能为2NA或3NA。( √ )
二、铁的氧化物和氢氧化物1.铁的三种氧化物
2.铁的两种氢氧化物
应用提升 (1)铁的氧化物与酸的反应①FeO、Fe3O4与HNO3反应时,除考虑与H+的反应外,还要考虑Fe2+被HNO3氧化成Fe3+。②Fe2O3、Fe3O4与HI反应时,除考虑与H+的反应外,还要考虑Fe3+被I-还原为Fe2+。(2)铁的氢氧化物与酸的反应①Fe(OH)2与稀硝酸反应时,除考虑与H+的反应外,还要考虑Fe2+与 、H+发生氧化还原反应。②Fe(OH)3与HI反应时,除考虑与H+的反应外,还要考虑Fe3+被I-还原为Fe2+。
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
三、铁盐和亚铁盐 1.铁盐 极易水解,只能存在于酸性较强的溶液中(1)氧化性:含Fe3+的溶液呈棕黄色;Fe3+具有较强的氧化性,可与Cu、I-等还原性物质发生反应,Fe3+与Cu、I-反应的离子方程式分别为(2)特性:向含有Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液时,溶液变成 红 色,常利用该特征检验溶液中是否含有Fe3+。
2.亚铁盐(1)含有Fe2+的溶液呈 浅绿 色。 为防止Fe2+被氧化,常加入铁粉(2)亚铁盐中铁元素显+2价,处于中间价态,因此亚铁盐既有氧化性,又有还原性。
3.其他常见铁盐(1)绿矾(FeSO4·7H2O):一种重要的还原剂,可用作补血剂及植物的补铁剂。(2)铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O]:无色晶体,易溶于水,常用作化学分析试剂、药物和织物媒染剂。(3)赤血盐{K3[Fe(CN)6]}:红色晶体,能溶于水,常用于检验Fe2+,生成蓝色沉淀。(4)高铁酸钾(K2FeO4):暗紫色晶体,具有强氧化性,可用作水体的杀菌、消毒剂或高容量电池材料。
4.具体应用(1)盐溶液的配制与保存
应用提升 Fe2+和Fe3+在一定条件下可以相互转化:
易错辨析 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)除去FeCl2溶液中少量FeCl3,加入足量铁粉,充分反应后,过滤。( √ )(2)除去FeCl3溶液中少量FeCl2,通入Cl2,充分反应。( √ )(3)向某溶液中滴加2滴新制氯水,振荡,再加入少量KSCN溶液,溶液变为红色,则该溶液中一定含有Fe2+。( × )(4)向盛有FeCl3溶液的试管中加入过量铁粉,充分振荡后棕黄色逐渐消失,再滴加2滴KSCN溶液,溶液颜色不变。( √ )
考向1.铁及其化合物的性质与应用典例突破下列说法不正确的是( )A.H2O(g)通过灼热铁粉:3H2O+2Fe === Fe2O3+3H2B.FeO粉末在空气中受热,迅速被氧化成Fe3O4 C.氧化铁与铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨D.向酸性KMnO4溶液中加入Fe3O4粉末,紫红色褪去,证明Fe3O4中含Fe2+
答案 A解析 H2O(g)通过灼热的铁粉反应生成Fe3O4和H2,A错误;FeO不稳定,在空气中受热,被O2氧化生成Fe3O4,B正确;铝热反应是以铝粉为还原剂,还原某些金属氧化物的一类反应,该反应放出大量的热,可用于焊接铁轨,C正确;向酸性KMnO4溶液中加入Fe3O4粉末,紫红色褪去,证明 被还原为Mn2+,由此可推测Fe3O4中含Fe2+,D正确。
针对训练1.(2023河北保定模拟)月球土壤中富含铁元素,主要以铁单质和亚铁离子的形式存在,但嫦娥五号取回的微陨石撞击处的月壤样品中存在大量的三价铁,有可能是以下哪个原因造成的( )A.4FeO === Fe+Fe3O4B.Fe3O4 === Fe2O3+FeOC.4FeO+O2 === 2Fe2O3D.Fe2O3+FeO === Fe3O4
答案 A解析 月球表面的铁元素以铁单质和亚铁离子形式存在,FeO中Fe为+2价,FeO可能反应生成Fe和Fe3O4,Fe3O4中含有三价铁,A正确;Fe3O4分解生成Fe2O3和FeO,虽然Fe2O3中含有三价铁,但是四氧化三铁中含有三价铁,无法体现月球表面的铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在,B错误;月球表面没有氧气,FeO无法被氧气氧化生成Fe2O3,C错误;月球表面铁元素主要以铁单质和亚铁离子的形式存在,Fe2O3中Fe为+3价,D错误。
2.铁是日常生产、生活中使用最广泛的金属。下列关于铁及其化合物的说法不正确的是( )A.钢铁厂中炽热的铁水注入模具前,模具必须进行充分的干燥处理B.常温下,铁与浓硫酸不反应,故常温下常用铁质容器储运浓硫酸C.在空气中,Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3,说明Fe(OH)3更稳定D.维生素C具有还原性,与FeSO4补血剂一起服用,效果更好
答案 B解析 铁与水蒸气反应生成H2,H2易燃且易引发爆炸,故必须充分干燥,A正确;常温下,铁在浓硫酸中钝化,表面生成致密的氧化膜,阻止内层铁与浓硫酸继续反应,B错误;Fe(OH)2还原性强易被O2氧化,C正确;维生素C具有较强的还原性,可防止FeSO4被氧化,D正确。
归纳总结基于物质类别和元素化合价,认识铁及其化合物的性质(1)从物质类别看,铁是活泼金属单质,FeO和Fe2O3是碱性氧化物,Fe(OH)2和Fe(OH)3都是碱,都能与酸发生反应。(2)从铁元素化合价看,Fe具有还原性,Fe2O3和Fe(OH)3中铁元素显+3价,处于高价态,具有氧化性;FeO和Fe(OH)2中铁元素显+2价,处于中间价态,具有氧化性和还原性。
考向2.Fe2+、Fe3+的性质及检验典例突破某实验小组同学为了检验某FeCl3溶液中是否含有FeCl2,设计了如下实验方案,其中最合理的是( )A.加入适量铜粉,观察溶液是否变蓝B.先滴加氯水,再滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红C.滴加酸性KMnO4溶液,观察溶液是否褪色D.滴加K3[Fe(CN)6]溶液,观察是否生成蓝色沉淀
答案 D解析 铜粉不与FeCl2反应,A错误;先滴加氯水将FeCl2氧化生成FeCl3,再滴加KSCN溶液,不能判断是否含有FeCl2,B错误;Fe2+、Cl-都能被酸性KMnO4溶液氧化,溶液褪色不能判断是否含有FeCl2,C错误;若FeCl3溶液中含有FeCl2,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,反应生成蓝色沉淀,实验现象最明显,该方案最合理,D正确。
思路点拨含Fe2+、Fe3+的混合溶液中检验Fe2+应注意排除Fe3+的干扰。K3[Fe(CN)6]常用于检验Fe2+,生成蓝色沉淀。
针对训练1. 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+
答案 C解析 滴入KSCN溶液后原溶液变红,说明有Fe3+存在,但不能说明Fe2+是否存在,检验方法不合理,A错误;Fe3+干扰Fe2+的检验,若原溶液中含有Fe3+且不含Fe2+,也会产生相同现象,检验方法不合理,B错误;Fe3+与OH-结合生成红褐色的Fe(OH)3沉淀,检验方法合理,C正确;Mg(OH)2为白色沉淀,易被红褐色沉淀掩盖,无法确定原溶液中是否含有Mg2+,检验方法不合理,D错误。
2. 将0.2 ml·L-1的KI溶液和0.05 ml·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后,取混合液分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I- 2Fe2++I2的是( )A.向混合液中滴入KSCN溶液,溶液变红色B.向混合液中滴入AgNO3溶液,有黄色沉淀生成C.向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成D.向混合液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色
答案 A解析 0.2 ml·L-1的KI溶液和0.05 ml·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合,KI过量,向混合液中滴入KSCN溶液,溶液变红色,说明溶液中仍含有Fe3+,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I- 2Fe2++I2,A正确;KI过量,反应后溶液中存在I-,B错误;该反应生成Fe2+,向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成,只说明溶液中含有Fe2+,C错误;该反应生成I2,向混合液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色,只说明溶液中含有碘单质,D错误。
归纳总结Fe2+、Fe3+的常用检验方法(1)利用KSCN溶液和氯水
(2)利用NaOH溶液(或氨水)
(3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液(不含Cl-)中Fe2+、Fe3+的检验
(4)利用铁氰化钾溶液
典例突破部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是( )A.a可与e反应生成bB.b既可被氧化,也可被还原C.可将e加入浓碱液中制得d的胶体D.可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
答案 C解析 本题考查铁及其化合物。从物质类别和化合价可知,a、b、c、d、e分别是Fe、Fe2+、Fe(OH)2、Fe(OH)3、Fe3+。根据2Fe3++Fe === 3Fe2+可知,A项合理;b中铁的化合价为+2价,处于中间价态,既有氧化性,又有还原性,B项合理;Fe3+遇浓碱液生成Fe(OH)3沉淀,而不是胶体,C项不合理;
1.如图为铁元素的化合价与物质类别二维图,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.铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①B.FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,迅速发生转化②生成红棕色粉末C.加热Fe(OH)3发生转化⑥,加水溶解可实现转化③D.由图可预测:高铁酸盐( )具有强氧化性,可用于消毒, 与水反应最终可生成Fe(OH)3胶体,从而吸附水中的悬浮物,故高铁酸盐可作净水剂
答案 D解析 铁与高温水蒸气的反应生成四氧化三铁和氢气,不能实现转化①,故A项错误;FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,部分被氧化生成Fe3O4,不能发生转化②,故B项错误;加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁,氢氧化铁不溶于水,加水溶解不可实现转化③,故C项错误;高铁酸盐中铁为+6价,具有强氧化性,可用于消毒,与水发生氧化还原反应后生成Fe3+,Fe3+发生水解反应生成Fe(OH)3胶体。
2.某班同学用如下实验探究Fe2+与Fe3+的转化,回答下列问题。(1)实验Ⅰ:Fe3+转化为Fe2+实验步骤及现象:小组同学将过量铜粉加入1 mL 0.05 ml·L-1 Fe2(SO4)3溶液中,观察到铜粉有剩余,溶液黄色褪去,变成蓝色,加入蒸馏水后无白色沉淀。①取实验反应后的溶液于试管中, (填操作步骤及现象),证明生成了Fe2+;分析实验结果,实验中发生反应的离子方程式为 。 ②小组同学在检验反应后的溶液中是否存在Fe3+时,取反应后的上层清液于试管中,滴加3滴KSCN溶液,结果出现白色沉淀。查阅资料:ⅰ.SCN-的化学性质与I-相似,CuSCN为白色固体;ⅱ.2Cu2++4I- === 2CuI(白色)↓+I2,写出该实验中出现白色沉淀的离子方程式: 。
(2)实验Ⅱ:Fe2+转化为Fe3+实验步骤及现象:向3 mL 0.1 ml·L-1 FeSO4溶液中加入稍过量的稀硝酸,溶液变为棕色,放置一段时间后,棕色消失,溶液变为黄色,已知Fe2++NO === Fe(NO)2+(棕色)。①使用的FeSO4溶液中存在少量铁屑,其目的是 。 ②实验中产生NO的原因为 (用离子方程式表示)。 (3)实验Ⅲ:Fe2+与Fe3+相互转化实验步骤及现象:将SO2通入足量Fe(NO3)3溶液中,溶液由棕黄色变为浅绿色,但立即又变为棕黄色,此时若滴入BaCl2溶液,则会产生白色沉淀。将产生的白色沉淀经过滤、洗涤、干燥后称量其质量为6.99 g,则整个实验中产生的气体(假设只生成一种气体,该气体遇空气变为红棕色)在标准状况下的体积为 。
答案 (1)①加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液,出现蓝色沉淀 2Fe3++Cu === Cu2++2Fe2+ ②2Cu2++4SCN- === 2CuSCN↓+(SCN)2(2)①防止Fe2+被氧化 ②3Fe2++ +4H+ === 3Fe3++NO↑+2H2O (3)0.448 L解析 (1)①检验Fe2+的方法为取少量反应后的溶液于试管中,加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液,若出现蓝色沉淀,则证明存在Fe2+;实验中铜粉溶解,溶液黄色褪去,发生反应:2Fe3++Cu === Cu2++2Fe2+。②由已知信息,SCN-与Cu2+的反应类比I-与Cu2+的反应,可得离子方程式为2Cu2++4SCN- === 2 CuSCN↓+(SCN)2。
归纳总结基于化合价与物质类别二维图认识“铁三角”的转化关系与应用
(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)纵向转化体现铁元素的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)斜向转化体现铁元素的不同价态、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。
实验探究氢氧化亚铁的制备
例题.某同学欲利用图示装置制取能较长时间存在的Fe(OH)2,其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是( )
A.X可以是稀硫酸或NaOH溶液B.实验开始时应先关闭止水夹a、打开b,再向烧瓶中加入XC.反应一段时间后,可在烧瓶中观察到白色沉淀D.反应结束后,若关闭b及分液漏斗活塞,则Fe(OH)2可较长时间存在
突破方法实验室制备Fe(OH)2的两种方法Fe(OH)2具有强的还原性,极易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3,因此实验室在制备Fe(OH)2时,要注意隔绝空气。常采取以下方法:
针对训练1. 在下图中,能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
A.①②B.②④C.①③④D.①②④
答案 D解析 ①先滴加稀硫酸,铁粉与稀硫酸反应生成H2,利用产生的H2排出装置内的空气,再滴加NaOH溶液,反应生成Fe(OH)2白色沉淀,符合题意;②先打开止水夹,利用铁粉与稀硫酸反应产生的H2排出装置内的空气,再关闭止水夹,装置内气体压强增大,将左管中生成的FeSO4溶液压入右管,反应生成Fe(OH)2白色沉淀,符合题意;③未隔绝空气,NaOH溶液与FeSO4溶液在液体表面生成Fe(OH)2,Fe(OH)2迅速被氧化,不能长时间观察到白色沉淀,不符合题意;④苯隔绝空气,利用胶头滴管将NaOH溶液加入FeSO4溶液中,反应生成Fe(OH)2白色沉淀,可较长时间观察到白色沉淀,符合题意。
2.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 (填字母)。 A.纯水B.NaCl溶液C.NaOH溶液D.CuCl2溶液(3)d为苯,其作用是 ,在加入苯之前对电解液c应作何简单处理? 。 (4)若c用Na2SO4溶液,当电解一段时间后,看到白色Fe(OH)2沉淀,再反接电源电解,除了电极上看到气泡外,另一明显现象为 。
答案 (1)Fe Fe-2e- === Fe2+(2)BC(3)隔绝空气,防止生成的Fe(OH)2被氧化 加热煮沸,排出溶解的O2(4)白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变成红褐色
3.某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答:(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3中溶液不能进入4中。请为装置做一处改进,使溶液能进入4中: 。 (3)装置改进后,将3中反应后溶液压入4中,在4中生成了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因: 。
答案 (1)分液漏斗 液封,防止空气进入装置4(2)在装置2、3之间添加控制开关(3)装置4内的空气没有排尽解析 (2)装置2与大气相通,打开K2,关闭K1,不能产生内外压强差,故3中溶液不能进入4中,要在装置2、3之间添加控制开关(如止水夹等),关闭开关时,三颈烧瓶中气体压强增大,3中溶液进入4中。(3)Fe(OH)2能被空气中O2氧化,迅速变成灰绿色;将3中反应后溶液压入4中,在4中析出了灰绿色沉淀,说明装置4内的空气未排尽。
1.(2023浙江卷)氯化铁是一种重要的盐,下列说法不正确的是( )A.氯化铁属于弱电解质B.氯化铁溶液可腐蚀覆铜板C.氯化铁可由铁与氯气反应制得D.氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体
答案 A解析 氯化铁在水溶液和熔融状态下可完全电离,属于强电解质,A错误;FeCl3与铜反应:2Fe3++Cu === 2Fe2++Cu2+,可用来腐蚀覆铜板,B正确;氯气具有强氧化性,氯气与铁单质可在加热条件下反应生成氯化铁,C正确;向沸水中滴加5~6滴饱和氯化铁溶液,继续加热至液体呈红褐色,Fe3+发生水解反应可得到氢氧化铁胶体,D正确。
2.(2023江苏卷)室温下,探究0.1 ml·L-1 FeSO4溶液的性质,下列实验方案能达到探究目的的是( )
答案 B解析 检验溶液中是否含有Fe3+应直接向待测液中滴加KSCN溶液,向待测液中滴加新制氯水会将Fe2+氧化为Fe3+干扰实验,A错误;向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,若观察到溶液紫红色褪去,说明Fe2+有还原性,B正确;Fe2+发生水解反应Fe2++2H2O 2H++Fe(OH)2使溶液显酸性,应向2 mL FeSO4溶液中滴加2~3滴石蕊溶液,观察溶液颜色变化,C错误;向2 mL 5% H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液,若产生气泡,则有可能是氧化产物Fe3+的催化作用,D错误。
3.(2023海南卷)某小组开展“木耳中铁元素的检测”活动。检测方案的主要步骤有:粉碎、称量、灰化、氧化、稀释、过滤、滴定等。(1)灰化:干燥样品应装入 (填字母)中,置高温炉内,控制炉温850 ℃,在充足空气氛围中燃烧成灰渣。 a.不锈钢培养皿b.玻璃烧杯c.石英坩埚
(2)向灰渣中滴加32%的硝酸,直至没有气泡产生。灰化容器中出现的红棕色气体主要成分是 (填化学式),因而本实验应在实验室的 (填设施名称)中进行。若将漏斗直接置于容量瓶上过滤收集滤液(如图所示),存在安全风险,原因是 。
(3)测定铁元素含量的基本流程:将滤液在250 mL容量瓶中定容,移取25.00 mL,驱尽 并将Fe3+全部还原为Fe2+。用5 mL微量滴定管盛装K2Cr2O7标准溶液进行滴定。①选用微量滴定管的原因是 。 ②三次平行滴定的数据如下表。针对该滴定数据,应采取的措施是 。
③本实验中,使测定结果偏小的操作是 (填字母)。 a.样品未完全干燥b.微量滴定管未用标准溶液润洗c.灰渣中有少量炭黑
相关课件
2024版新教材高考化学全程一轮总复习第三章金属及其化合物第8讲铁及其重要化合物课件： 这是一份2024版新教材高考化学全程一轮总复习第三章金属及其化合物第8讲铁及其重要化合物课件，共60页。PPT课件主要包含了还原性，铁的氧化物，红棕色，白色固体，红褐色固体，答案C，答案B，答案D，答案A，提供水蒸气等内容，欢迎下载使用。
新教材适用2024版高考化学一轮总复习第3章金属及其化合物第7讲铁及其重要化合物课件： 这是一份新教材适用2024版高考化学一轮总复习第3章金属及其化合物第7讲铁及其重要化合物课件，共60页。PPT课件主要包含了考点一，考点二，考点三，必备知识·梳理夯实，Fe2O3，Fe3O4，FeCO3，FeS2，磁性氧化铁，红棕色等内容，欢迎下载使用。
人教版高考化学一轮复习第3单元金属及其化合物第2节铁及其重要化合物课件： 这是一份人教版高考化学一轮复习第3单元金属及其化合物第2节铁及其重要化合物课件
