高考化学一轮复习 第三章 金属及其化合物 第12讲 铁及其重要化合物学案Word文档格式.docx
- 文档编号:18702231
- 上传时间:2022-12-31
- 格式:DOCX
- 页数:28
- 大小:276.55KB
高考化学一轮复习 第三章 金属及其化合物 第12讲 铁及其重要化合物学案Word文档格式.docx
《高考化学一轮复习 第三章 金属及其化合物 第12讲 铁及其重要化合物学案Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考化学一轮复习 第三章 金属及其化合物 第12讲 铁及其重要化合物学案Word文档格式.docx(28页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
2.铁的氧化物
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
铁红
磁性氧化铁
颜色状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体(有磁性)
溶解性
难溶于水
铁的化合价
+2
+3
+2,+3
稳定性
不稳定
稳定
与H+反应的离子方程式
FeO+2H+===Fe2++H2O
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
3.铁的氢氧化物
(1)Fe(OH)2是白色絮状物,易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,颜色由白色变为灰绿色,最后变为红褐色,方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
(2)Fe(OH)3是红褐色、难溶于水的固体,在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3·
xH2O),受热易分解,方程式为2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O;
制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应,离子方程式:
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓。
4.亚铁盐
(1)Fe2+的氧化性和还原性
含有Fe2+的溶液呈浅绿色,Fe2+处于铁的中间价态,既有氧化性,又有还原性,其中以还原性为主,如:
遇Br2、Cl2、H2O2、NO
(H+)等均表现为还原性。
Fe2+的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式:
2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。
(2)可水解
Fe(OH)2是弱碱,含Fe2+的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。
配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2+的水解,加少量铁屑防止Fe2+被氧化。
5.铁盐的性质及应用
(1)氧化性:
含有Fe3+的溶液呈棕黄色,Fe3+处于铁的高价态,遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为氧化性。
①Fe3+与S2-、I-、HS-、SO
等具有较强还原性的离子不能大量共存。
②Fe3+可腐蚀印刷电路板上的铜箔,反应的离子方程式为2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+。
(2)易水解:
Fe(OH)3是很弱的碱,且溶度积很小,因而Fe3+极易水解,只能存在于酸性较强的溶液中。
①利用Fe3+易水解的性质,实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体,反应的化学方程式:
FeCl3+3H2O
Fe(OH)3(胶体)+3HCl。
②利用Fe3+易水解的性质,工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子。
③利用Fe3+易水解的性质,实验室配制氯化铁溶液,通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中,然后再稀释至所需浓度。
④Fe3+与HCO
、AlO
、CO
、ClO-等水解呈碱性的离子不能大量共存。
铁及其化合物的性质及应用
(1)铁位于元素周期表中第四周期ⅧB族( )
(2)氧化铁能与酸反应,所以可用于制作红色染料( )
(3)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( )
(4)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸( )
(5)Fe2O3与NaOH溶液反应可制取Fe(OH)3( )
(6)铁与过量的硫粉共热产物是Fe2S3( )
(7)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2( )
(8)Fe3+有氧化性,所以FeCl3溶液可用于回收旧电路板中的铜( )
(9)饱和FeCl3溶液为红褐色,Fe(OH)2为灰绿色( )
(10)既可通过复分解反应,又可通过化合反应制取Fe(OH)3( )
(11)铁铝矾[Al2Fe(SO4)4·
xH2O]溶液呈浅绿色,具有净水作用( )
(12)将FeCl3溶液蒸干可得到FeCl3晶体( )
答案
(1)×
(2)×
(3)×
(4)√ (5)×
(6)×
(7)×
(8)×
(9)×
(10)√ (11)√ (12)×
1.铁有+2、+3价两种价态,单质铁与①⑥(填下列编号,下同)反应时只生成+3价铁;
与④⑤⑦⑧反应时只生成+2价铁;
与②③反应时既生成+2价铁也生成+3价铁。
所选试剂:
①Cl2 ②O2 ③H2O(g) ④S ⑤盐酸⑥稀硝酸(足量) ⑦稀硫酸 ⑧CuSO4溶液 ⑨FeCl2溶液
2.FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取?
答案 都可以。
2FeCl3+Fe===3FeCl2;
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
3.用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀:
用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。
这样操作的理由是____________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)稀硫酸、铁屑
(2)加热煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2与氧气接触而被氧化
解析
(1)稀硫酸抑制Fe2+水解,铁屑防止Fe2+被氧化。
(3)Fe(OH)2很容易被氧化,实验过程中要确保在无氧条件下生成。
题组一 用守恒思想判断氧化物的组成
1.(2017·
西南大学附属中学高三模拟)铁的常见化合价有+2价和+3价。
据研究,铁在浓HNO3中发生钝化时,可生成一种化学式为Fe8O11的化合物,它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。
该化合物可以表示为( )
A.FeO·
3Fe2O3B.2FeO·
3Fe2O3
C.FeO·
2Fe2O3D.2FeO·
答案 B
解析 化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物,设化学式为nFeO·
mFe2O3,则
解得n=2,m=3,该化合物可以表示为2FeO·
3Fe2O3。
2.准确称取某种铁的氧化物2.88g,用足量的CO进行还原,将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收,得到沉淀4.00g,则这种铁的氧化物为( )
A.Fe3O4B.Fe2O3
C.FeOD.以上都不是
答案 C
解析 4.00gCaCO3沉淀的物质的量为0.04mol,则CO、CO2的物质的量也为0.04mol,增加的氧元素为0.04mol,质量为0.04mol×
16g·
mol-1=0.64g,铁的氧化物中氧元素质量为0.64g,铁元素质量为2.88g-0.64g=2.24g,铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为
∶
=1∶1,则这种铁的氧化物的化学式为FeO。
3.(2018·
营口质检)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.Fe2O3B.Fe3O4
C.Fe4O5D.Fe5O7
答案 D
解析 根据2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2+)=0.025mol×
2=0.05mol,根据电荷守恒得2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=n(Cl-),则n(Fe3+)=0.2mol,故n(Fe2+)∶n(Fe3+)=0.05∶0.2=1∶4,故该氧化物可表示为FeO·
2Fe2O3,即Fe5O7。
确定铁的氧化物组成的基本方法
设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n,
则氧化物中n(Fe)∶n(O)=
=a∶b,
若a∶b=1∶1,则铁的氧化物为FeO;
若a∶b=2∶3,则铁的氧化物为Fe2O3;
若a∶b=3∶4,则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1,Fe3O4为任意值)。
题组二 氢氧化亚铁制备方法的改进
4.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。
答案 ①②③⑤
解析 因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的氧气或空气。
①②原理一样,都是先用氢气将装置中的空气排尽,并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中;
③的原理为铁作阳极产生Fe2+,与电解水产生的OH-结合生成Fe(OH)2,且液面用汽油保护,能防止空气进入;
⑤中加苯阻止了空气进入;
④由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化,因而不能较长时间看到白色沉淀。
5.如下图所示,此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-1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中应预先加入的药品是________。
A中反应的离子方程式是________________________________________________________________________
(2)实验开始时先将止水夹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处止水夹,放入一部分空气,此时B瓶中发生的反应为________________________________________________________________________。
答案
(1)铁屑 Fe+2H+===Fe2++H2↑
(2)打开
(3)待A装置反应一段时间后关闭止水夹a,将FeSO4溶液压入B中进行反应
(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
解析 Fe+2H+===Fe2++H2↑,产生的H2将Fe2+压入B中,Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓;
因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即发生4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
因此,要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的氧气或空气。
防止Fe(OH)2氧化的方法
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸,驱除溶液中的氧气。
(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部,并慢慢挤出NaOH溶液。
(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气,如H2、N2、稀有气体等。
(4)在亚铁盐溶液上面加保护层,如苯、植物油等。
(5)用Fe作阳极,石墨作阴极,电解NaOH溶液,利用新产生的Fe2+与OH-反应制取。
考点二 “铁三角”、Fe2+和Fe3+的检验
1.“铁三角”的转化关系
完成下列变化的离子方程式,体会Fe2+与Fe3+转化条件。
(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀:
H2S+2Fe3+===S↓+2Fe2++2H+。
(2)将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液,溶液变蓝:
2I-+2Fe3+===I2+2Fe2+。
(3)FeCl3可溶解铁片:
2Fe3++Fe===3Fe2+。
(4)FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色:
5Fe2++MnO
+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。
(5)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中,有无色气体放出:
3Fe2++NO
+4H+===3Fe3++NO↑+2H2O。
2.Fe2+、Fe3+的检验方法
(1)用KSCN溶液和氯水
(2)用NaOH溶液
(3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验
溶液变红色,说明含有Fe3+。
KMnO4溶液紫红色褪去,说明含有Fe2+。
(4)Fe2+的特征检验方法
溶液
产生蓝色沉淀,说明溶液中含有Fe2+,3Fe2++2[Fe(CN)6]3-===
Fe3[Fe(CN)6]2↓。
(1)金属阳离子只有氧化性,不可能有还原性( )
(2)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+( )
(3)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3↓( )
(4)可用铁粉除去FeCl2溶液中的FeCl3( )
(5)氢氧化铁与HI溶液反应仅能发生中和反应( )
(6)FeCl3溶液可用于铜制印刷线路板制作,是因为FeCl3能从含Cu2+的溶液中置换出铜( )
(7)将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后,滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红,检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质( )
(8)在给定条件下能实现Fe2O3
FeCl3(aq)
无水FeCl3的转化( )
(9)在“硫酸亚铁铵的制备”实验中,为了得到硫酸亚铁铵晶体,应小火加热蒸发皿,浓缩至表面出现结晶薄膜为止( )
(10)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2( )
(2)√ (3)×
(9)√ (10)×
1.除去括号中的杂质,并写出反应的离子方程式。
(1)FeCl2(Fe3+)除去方法:
加入过量铁粉,离子方程式:
(2)FeCl3(FeCl2)除去方法:
加入氯水或通入Cl2,离子方程式:
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
(3)Fe2(SO4)3(FeSO4)除去方法:
滴加H2O2,离子方程式:
2Fe2++H2O2+2H+===2H2O+2Fe3+。
(4)FeCl2(Cu2+)除去方法:
加入过量铁粉,过滤,离子方程式:
Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。
2.混合溶液中Fe3+、Fe2+除去的常用方法
(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中之一,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中之一,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+,然后再按
(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+,然后再按
(2)的方法除去溶液中的Fe3+。
3.在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉,得到的Fe2+的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。
请将正确答案的序号填在相应的横线上。
①Fe3+ ②Fe2+ ③Fe、Fe2+ ④Fe2+、Fe3+
(1)AB段铁元素以__________形式存在。
(2)BC段铁元素以__________形式存在。
(3)CD段铁元素以__________形式存在。
答案
(1)①
(2)④ (3)③
解析 向稀HNO3中加入铁粉,开始时稀HNO3过量应生成Fe3+,随加入铁粉量的增加,HNO3反应完全后,发生反应2Fe3++Fe===3Fe2+,最后全部转化为Fe2+。
1.(Fe2+、Fe3+的转化与除杂)(2018·
长沙模拟)Fe2+、Fe3+、Zn2+完全地形成氢氧化物沉淀的pH分别为6.7、3.7、4.6。
某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2+、Fe3+杂质离子,为除去这些离子制得纯净的ZnSO4,应加入的试剂是( )
A.NaOH溶液B.氨水
C.KMnO4、ZnCO3D.H2O2、ZnO
解析 由于Fe2+沉淀所需pH比Zn2+大,应首先将Fe2+氧化为Fe3+,然后调节溶液的pH使Zn2+还不沉淀时Fe3+已沉淀完全。
氧化剂H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,ZnO能消耗溶液中的H+且不引入新的杂质离子,故D项符合要求。
2.(Fe2+、Fe3+的转化与离子检验)要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+,进行如下实验操作时,最佳顺序为( )
①加入足量氯水 ②加入足量酸性KMnO4溶液 ③加入少量NH4SCN溶液
A.①③B.③②
C.③①D.①②③
解析 在该溶液中先加入少量NH4SCN溶液,溶液不变红色,证明无Fe3+存在,再加入氯水,将Fe2+氧化成Fe3+,溶液变为红色。
KMnO4溶液呈紫红色,溶液颜色变化不明显,所以不能用酸性KMnO4溶液检验。
3.(Fe2+、Fe3+的转化)(2017·
荆门高三上学期期末)在FeCl3、CuCl2混合溶液中,加入一定量的铁屑,反应完全后将固体滤出,下列说法中正确的是( )
A.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,一定不含Cu2+
B.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,可能含Cu2+和Fe3+
C.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe3+和Fe2+,一定不含Cu2+
D.若滤出的固体中含有铁和铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,一定不含Cu2+和Fe3+
解析 氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+,加入铁粉后有固体剩余,Fe3+一定不存在;
若剩余固体全部都是Cu,溶液中还可能有Cu2+,也可能恰好被完全置换;
若剩余固体是Cu和Fe,则溶液中不可能有Cu2+。
4.(Fe2+、Fe3+的转化与化学计算)向含有1molHNO3和1molH2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量,溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。
下列有关判断不正确的是( )
A.a表示Fe3+的关系曲线
B.n1=0.75
C.P点时,n(Fe2+)=0.5625mol
D.向P点溶液中加入铜粉,最多可溶解14.4g
解析 该反应可以看作两步:
①Fe+4H++NO
===Fe3++NO↑+2H2O,硝酸根过量,氢离子不足;
②2Fe3++Fe===3Fe2+。
a表示Fe3+的关系曲线,A正确;
溶液中共有3molH+参加反应,消耗铁为0.75mol,B正确;
P点n(Fe2+)=n(Fe3+),二者均为0.45mol,C错误;
剩余0.45molFe3+,消耗0.225mol铜,质量为14.4g,D正确。
铁与硫酸、硝酸的混酸反应顺序总结
足量铁与稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反应,则可利用离子反应分析,依次发生反应:
+4H+===Fe3++NO↑+2H2O、2Fe3++Fe===3Fe2+、Fe+2H+===Fe2++H2↑(若H+量不足,该反应不再发生)。
微专题
如何面对“铁三角”的综合实验题
铁元素有多种价态,化合物种类较多,特别是Fe2+、Fe3+的性质多样,是命制综合实验题恰当的载体。
考查内容可涉及物质性质的探究、物质的制备、成分测定、离子检验等,通过上述问题的设计,同时可考查仪器的使用、条件的控制、物质的分离提纯、实验安全等化学实验基础知识。
专题训练
1.为了证明化学反应有一定的限度,进行了如下探究活动:
探究活动一:
取5mL0.1mol·
L-1的KI溶液于试管中,滴加0.1mol·
L-1的FeCl3溶液5~6滴,振荡;
探究活动二:
在上述试管中加入2mLCCl4,充分振荡、静置;
探究活动三:
取上述静置分层后的上层水溶液于试管中,滴加0.1mol·
L-1的KSCN溶液5~6滴,振荡。
(1)写出探究活动一中反应的离子方程式:
_________________________________________
(2)探究活动二的实验现象为________。
a.溶液分层,上层呈紫色
b.溶液分层,下层呈紫色
c.溶液分层,均为无色
(3)在探究活动三中,可以证明该化学反应有一定的限度的实验现象是__________________
答案
(1)2Fe3++2I-2Fe2++I2
(2)b (3)溶液变红色
解析
(2)碘溶于水呈棕黄色,CCl4能萃取水中的碘,液体呈紫色,由于CCl4的密度比水大而且难溶于水,所以碘的四氯化碳溶液在下层,则实验现象为溶液分层,下层呈紫色,b正确。
(3)Fe3+可与KSCN反应显红色,若溶液变红色,说明溶液中有铁离子存在,则说明铁离子没有完全反应,即该化学反应有一定的限度。
2.(2017·
合肥重点中学测试)已知三氯化铁的熔点为306℃,沸点为315℃,易溶于水并且有强烈的吸水性,能吸收空气里的水分而潮解。
某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物做了如下探究实验。
(1)装置的连接顺序为_________________________________________________________。
(2)饱和食盐水的作用是_______________________________________________________。
(3)反应一段时间后熄灭
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高考化学一轮复习 第三章 金属及其化合物 第12讲 铁及其重要化合物学案 高考 化学 一轮 复习 第三 金属 及其 化合物 12 重要