金属铁及其化合物 教案老师Word格式.docx
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铁及其化合物的性质,Fe3+与Fe2+的相互转化。
教学难点
铁及其化合物,铁三角的应用
教学过程
一、复习预习
复习初中阶段所学过的铁的性质
①3Fe+2O2Fe3O4
②Fe+SFeS
③2Fe+3Cl22FeCl3
④3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
⑤Fe+2H+===Fe2++H2↑(酸为非氧化性酸)
⑥Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O(铁适量)
⑦3Fe+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O(铁过量)
⑧Fe+CuSO4===Cu+FeSO4
⑨2FeCl3+Fe===3FeCl2
二、知识讲解
考点1铁的性质
1.物理性质
纯铁具有银白色金属光泽;
有良好的延展性、导电、导热性能;
密度为7.86克/厘米3;
熔点为1535℃,沸点为2750℃;
2.结构
铁的电子构型为(Ar)3d64s2,氧化态有0、+2、+3、+4、+5、+6。
3.化学性质
(1)与酸反应:
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
(2)与水蒸气反应
铁不与冷水和热水反应,但在高温条件下能与水蒸气反应
实验装置
实验操作
将脱脂棉用水浸湿后挤干,塞入试管底部,脱脂棉厚度1~2cm,铁粉1g,铁粉中心至棉花外沿距离为2cm。
加热一段时间后,将导气管伸入盛有洗涤剂液的培养皿中吹泡,当有大量气泡时,停止吹气泡。
用点燃的火柴靠近气泡。
实验现象
①玻璃管壁上出现小水珠,蒸发皿中出现大量肥皂泡.
②用点燃的火柴靠近气泡,有爆鸣声。
结论
(3)与氧反应:
(4)与金属盐溶液:
Fe+CuSO4===FeSO4+Cu
考点2铁的氧化物的比较
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
铁红
磁性氧化铁
色、态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
铁的价态
+2
+3
+2、+3
水溶性
难溶于水
稳定性
不稳定性
6FeO+O2=2Fe3O4
稳定
与酸的反应
FeO+2H+=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3+
+3H2O
Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O
与CO的反应
FexOy+yCOxFe+yCO2
制取
高温熔融,过量的铁与氧气反应
2Fe+O22FeO
Fe(OH)3的分解
2Fe(OH)3Fe2O3
铁在氧气中燃烧
3Fe+2O2Fe3O4
考点3比较铁的氢氧化物
1.性质比较
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色状态
白色固体
红褐色固体
不溶
易氧化为Fe(OH)3,空气中加热得不到FeO
较稳定:
Fe(OH)3Fe2O3+3H2O
Fe(OH)2+2H+===Fe2++3H2O
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
生成
制法
在隔绝O2的条件下Fe2+与碱反应
Fe3+与碱反应
反应
Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓
Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓
现象
白色絮状沉淀-灰绿色-红褐色
红褐色沉淀
2.转化
现象:
生成的白色沉淀迅速变灰绿色,最后变为红褐色。
方程式:
考点4Fe2+、Fe3+的检验
1.Fe2+的检验方法:
①含有Fe2+的溶液呈浅绿色;
②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水,产生白色絮状沉淀,露置在空气中一段时间后,沉淀变为灰绿色,最后变为红褐色,说明含Fe2+。
③向待检液中先滴加KSCN溶液无变化,再滴加新制的氯水,溶液显红色说明含Fe2+。
有关的离子方程式为:
2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
④向待检测溶液中滴加K3【Fe(CN)6】溶液,有蓝色沉淀生成,说明含Fe2+。
2.Fe3+的检验方法:
①含有Fe3+的溶液呈黄色;
②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水,产生红褐色沉淀,说明含Fe3+;
③向待检液中滴加KSCN溶液,溶液呈血红色,说明含Fe3+;
④向待检液中滴加苯酚溶液,溶液呈紫色,说明含Fe3+。
考点5铁三角
(1)一般是指Zn.Al.CO.H2.等还原剂。
(2)是指H+.S.I2.Cu2+.Fe3+.等氧化剂。
(3)(5)是指Cl2.Br2.O2.HNO3.KMnO4等氧化剂。
(4)一般是指Fe.Cu.HI.H2S.等还原剂.
(5)是指Cl2.Br2.O2.HNO3.KMnO4等氧化剂。
(6)是指Zn.Al.CO.H2.等还原剂。
考点6有关铁、铜的单质、化合物推断突破口有
(1)特征颜色:
如Fe2+溶液浅绿色,Fe3+溶液棕黄色,Fe(SCN)3溶液血红色,Fe(OH)3胶体红褐色,Fe(OH)2在空气中的颜色变化,Fe(OH)3红褐色,FeCl3固体红棕色,Fe2O3红棕色,Fe3O4、FeO、FeS黑色等。
Cu2+溶液蓝色、Cu2O砖红色、CuO黑色,Cu(OH)2蓝色等。
(2)特征变价:
铁有+2、+3价。
(3)特征反应:
铝热反应。
(4)FeCl3变色种类
①向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液呈血红色;
②FeCl3溶液能使紫色石蕊试液呈红色;
③FeCl3与NaOH溶液反应,生成红褐色沉淀;
④向FeCl3溶液中通入H2S气体,生成淡黄色沉淀;
⑤向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液,生成淡黄色沉淀,当加入的Na2S溶液过量时,又生成黑色沉淀;
⑥向FeCl3溶液中加入过量Fe粉,溶液变为浅绿色;
⑦向FeCl3溶液中加入过量Cu粉,溶液变为蓝绿色;
⑧将FeCl3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中,溶液变为蓝色;
⑨将FeCl3溶液滴入苯酚溶液,溶液变为紫色;
⑩将FeCl3溶液滴入AgNO3溶液中,生成白色沉淀;
⑪将FeCl3溶液与NaHCO3溶液混合,放出气体,生成红褐色沉淀;
⑫将饱和FeCl3溶液滴入沸水中,生成红褐色Fe(OH)3胶体。
三、例题精析
【例题1】
【题干】下列铁的化合物不能由化合反应直接得到的是( )
A.FeSB.FeCl2C.FeCl3D.Fe3O4
【答案】B
【解析】A.Fe与S点燃或加热下直接化合生成FeS,故A不选;
B.Fe与氯气点燃直接化合生成FeCl3,故B选;
C.Fe与氯气点燃直接化合生成FeCl3,故C不选;
D.Fe与氧气点燃直接化合生成Fe3O4,故D不选;
故选B
【例题2】
【题干】制印刷电路时常用氯化铁溶液作为腐蚀液,发生的反应是:
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+.现向盛有溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉,反应结束时,下列结果不可能出现的是( )
A.烧杯中有铜无铁B.烧杯中有铁无铜
C.烧杯中铁、铜都有D.烧杯中铁、铜都无
【解析】向盛有FeCl3溶液的烧杯内加入铁粉和铜粉,铁能与氯化铁反应生成氯化亚铁,铜能与氯化铁反应生成氯化亚铁和铜,铁能与生成的氯化铜反应生成氯化亚铁和铜,
A、加入铁和铜的混合物,铁首先与氯化铁反应,可能铁全部反应而铜有剩余,故A正确;
B、加入铁和铜的混合物,还原性:
Fe>Cu,铁首先与氯化铁反应,铜后与氯化铁反应,不会出现有铁无铜的情形,故B错误;
C、若氯化铁的量少,加入的铁粉反应后还有剩余,而此时铜不会发生反应,则烧杯中铁、铜都有,故C正确;
D、若氯化铁的量多,加入的铁粉和铜粉全部参加反应,不会有剩余,故D正确.
故选B.
【例题3】
【题干】下列依据相关实验得出的结论正确的是()
A、向某溶液中加入稀盐酸,产生的气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,该溶液一定是碳酸盐溶液
B、用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应,火焰呈黄色,该溶液一定是钠盐溶液
C、将某气体通入溴水中,溴水颜色褪去,该气体一定是乙烯
D、向某溶液中滴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Fe2+
【答案】D
【解析】本题属于常规实验与基本实验考查范畴。
A.不能排除碳酸氢盐与SO32-、HSO3-形成的盐的干扰
B.也可是钠的单质或其他化合物,这里焰色反应火焰呈黄色仅证明含有钠元素。
C.其他还原气体或碱等都可使溴水褪色。
D.Fe2+检验方法过程合理。
四、课堂运用
【基础】
1.根据如图操作及现象推断酸X为( )
A.浓盐酸B.浓硫酸C.浓硝酸D.稀硝酸
【解析】由图中铁未见溶解,则酸一定不是盐酸或稀硫酸、稀硝酸,则加入酸可能为浓硫酸或浓硝酸,而加水溶解,则浓酸变为稀酸,最后生成白色沉淀为硫酸钡,所以推断加入酸为浓硫酸,
故选B。
2.下列关于铁的叙述正确的是( )。
①铁能被磁铁吸引,但纯铁易被腐蚀 ②在人体内的血红蛋白中含有铁元素 ③铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族 ④铁能在氧气中剧烈燃烧,但不能在水蒸气中燃烧 ⑤铁与强氧化剂硝酸反应的产物仅是Fe(NO3)3 ⑥不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3
A、①③B、②④C、②⑤D、④⑥
【解析】当铁中含有杂质时,在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀,而纯铁的抗腐蚀能力较强;
铁位于元素周期表的第Ⅷ族,而不是第ⅧB族;
铁与强氧化剂反应,能被氧化为Fe3+,但若铁过量,则Fe3+被Fe还原为Fe2+,所以,Fe与HNO3反应的产物可能因铁过量而生成Fe(NO3)2;
FeCl2、Fe(OH)3可分别通过化合反应Fe+2FeCl3===3FeCl2、4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3制得。
故选项B正确。
【巩固】
1.过量铁跟一定量硝酸反应最终生成硝酸亚铁,下列图象是表示铁和反应过程中生成的硝酸铁之间的物质的量(mol)的关系,其中正确的是( )
A.B.C.D.
【解析】铁不足,发生Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,过量铁跟一定量硝酸反应最终生成硝酸亚铁,则Fe与硝酸的物质的量比大于1:
4时发生2Fe(NO3)3+Fe=3Fe(NO3)2,
即生成3molFe(NO3)2,消耗2molFe反应生成Fe(NO3)3,共消耗3molFe,只有图象B符合,故选B.
2.常温下在下列溶液中加入足量的铁,充分反应后,生成气体最多的是( )
A、20mL12mol/L的盐酸B、10mL18mol/L的硫酸
C、80mL2mol/L的硫酸D、40mL14mol/L的硝酸
【答案】C
【解析】18mol/L的H2SO4为浓H2SO4,14mol/L的HNO3为浓HNO3,均有强氧化性,常温下Fe在浓H2SO4和浓HNO3中均发生钝化,没有气体产生。
B、D两项不是正确答案。
A、C两项需比较在铁的量充足的情况下,哪种酸中H+数目多则哪种酸产生的H2多。
A项中,12mol/L×
0.02L×
1=0.24mol;
C项中,2mol/L×
0.08L×
2=0.32mol。
故C项产生H2最多。
【拔高】
1.下列有关铁元素的叙
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