18高中化学第三章金属及其化合物第二节几种重要的金属化合物第3课时铁的重要化合物学案新人教版必修1.docx
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18高中化学第三章金属及其化合物第二节几种重要的金属化合物第3课时铁的重要化合物学案新人教版必修1
第三课时
铁的重要化合物
[课标要求]
1.了解铁的氧化物的性质及应用。
2.了解Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质;了解铜的化合物的性质及用途。
3.掌握Fe2+、Fe3+间的相互转化以及Fe3+、Fe2+的检验方法。
1.“五颜六色”的铁
(1)溶液:
Fe3+(棕黄色);Fe2+(浅绿色);Fe(SCN)3(红色)。
(2)固体:
Fe2O3(红棕色);FeO和Fe3O4(黑色);Fe(OH)2(白色);Fe(OH)3(红褐色)。
2.Fe3+、Fe2+的检验方法
(1)Fe3+:
方法一,滴加KSCN溶液,溶液变红色;方法二,滴加NaOH溶液,产生红褐色沉淀。
(2)Fe2+:
方法一,先滴加KSCN溶液无现象,再滴加氯水,溶液变红色;方法二,滴加NaOH溶液,先产生白色沉淀,然后迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。
1.铁的存在
地壳中元素的含量居于前四位的是氧、硅、铝、铁;铁元素在化合物中的主要化合价为+2、+3。
2.铁的氧化物
(1)物理性质
名称
氧化亚铁
氧化铁
四氧化三铁
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
—
铁红
磁性氧化铁
铁的化合价
+2
+3
+2,+3
颜色、状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
溶解性
都不溶于水
(2)化学性质
①FeO不稳定,在空气中受热易被氧化成Fe3O4。
②FeO和Fe2O3属于碱性氧化物,与盐酸反应的离子方程式分别为FeO+2H+===Fe2++H2O,Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O。
③四氧化三铁(Fe3O4)的化学式可写成FeO·Fe2O3,Fe3O4溶于盐酸的离子方程式为Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O。
[特别提醒]
工业炼铁的反应原理:
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2。
1.下列说法正确的是( )
A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B.Fe2O3为碱性氧化物,可与水反应生成Fe(OH)3
C.铁锈的主要成分是Fe2O3
D.Fe3O4中铁元素有+2价和+3价,Fe3O4是混合物
解析:
选C 赤铁矿、铁锈的主要成分是Fe2O3,A错误,C正确;Fe2O3为碱性氧化物,但不与水反应,B错误;Fe3O4为化合物,不是混合物,D错误。
2.用足量的CO还原32.0g某种氧化物,将生成的气体通入足量的澄清石灰水中,得到60g沉淀,则该氧化物是( )
A.FeO B.Fe2O3
C.CuOD.Fe3O4
解析:
选B 由生成CaCO360g可得反应掉CO为0.6mol,即32g金属氧化物中含氧原子为0.6mol,铁原子:
=0.4mol,N(Fe)∶N(O)=0.4∶0.6=2∶3,即氧化物为Fe2O3。
铁的氢氧化物性质的比较
名称
氢氧化亚铁
氢氧化铁
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色、状态
白色固体
红褐色固体
水溶性
都不溶于水
与盐酸反应(离子方程式)
Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
稳定性
在空气中不稳定,易被氧化
不稳定,受热易分解:
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
制备
(离子方程式)
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
转化方程式
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
[特别提醒] Fe(OH)2转化成Fe(OH)3的特殊现象是白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色。
1.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
A.①② B.①③
C.②③D.①②③
解析:
选B 因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3,故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的空气或氧气。
装置①是先用H2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中液面上加苯阻止了空气进入;②由于能接触到空气中的O2,故不能较长时间观察到白色沉淀。
2.按如图所示装置,用两种不同操作分别进行实验,观察B管中的现象。
(注:
操作过程中不考虑稀H2SO4与NaOH溶液的作用)
(1)操作Ⅰ:
先夹紧止水夹a,使A管开始反应,实验中B管观察到的现象是__________
________________________。
B管发生反应的化学方程式是_____________。
(2)操作Ⅱ:
打开止水夹a,使A管开始反应一段时间后再夹紧止水夹a,实验中在B管观察到的现象是______________。
B管中发生反应的离子方程式是__________________________________________。
解析:
(1)当夹紧止水夹a时,A管便成了一个封闭体系,产生的H2使A管内压强增大,将生成的FeSO4溶液压入B管中,从而与NaOH溶液发生反应生成Fe(OH)2,而NaOH溶液中溶解的O2可将Fe(OH)2迅速氧化,最后转变成Fe(OH)3,所以观察到白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。
(2)当进行操作Ⅱ时,产生的H2首先通过导气管通入到B管中的NaOH溶液中,将其中溶解的O2赶走,再夹紧止水夹a时,FeSO4溶液压入B管中,此时反应所产生的Fe(OH)2在一段时间内不变色。
答案:
(1)先出现白色絮状沉淀,然后沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色
FeSO4+2NaOH===Fe(OH)2↓+Na2SO4、
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
(2)打开止水夹a时,溶液中的导气管口有气泡冒出;夹紧止水夹a后,出现白色沉淀,短时间内沉淀不变色 Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
[方法技巧]
制备Fe(OH)2的注意事项
(1)Fe2+必须是新制的,并放入Fe粉,以防Fe2+被氧化成Fe3+。
(2)除去溶液中溶解的O2,其方法是加热煮沸NaOH溶液。
(3)长胶头滴管末端插入试管内的液面以下。
(4)在FeSO4溶液液面上加植物油或苯进行液封。
1.铁元素有三种价态:
0价、+2价和+3价,这三种价态的铁在一定条件下可相互转化,我们称之为“铁三角”。
写出部分标号反应的离子方程式:
①Fe+2H+===Fe2++H2↑;
②2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;
③2Fe3++3Zn===2Fe+3Zn2+。
[特别提醒] 铁的不同价态之间的转化,要通过氧化还原反应来实现,氧化剂或还原剂的强弱不同,则转化产物可能不同。
2.Fe3+的检验
3.Fe2+的检验
4.铜盐
(1)物理性质
硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等铜盐可溶于水;铜绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3,其难溶于水。
(2)化学性质
①铜的化学性质不活泼,使用铜器皿比较安全。
②铜盐属于重金属盐,都有毒,原因是铜离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性而失去生理活性。
(3)铜及其化合物的颜色
①Cu:
紫红色 ②CuO:
黑色 ③Cu(OH)2:
蓝色
④CuSO4:
白色 ⑤CuSO4·5H2O:
蓝色
取少量FeCl3溶液于试管中,进行下列操作,观察实验现象。
[问题思考]
1.为什么在配制FeCl2溶液时,通常加入铁粉?
提示:
防止溶液中的Fe2+被氧化成Fe3+,即将溶液中可能存在的Fe3+再还原成Fe2+。
2.如何除去FeCl3溶液中的Fe2+?
提示:
向溶液中通入适量Cl2,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
3.FeCl3溶液为什么能用于从废旧印刷电路板(主要含铜)中回收铜?
提示:
FeCl3能与印刷电路板中的铜反应:
Cu+2FeCl3===2FeCl2+CuCl2,再用Fe置换出铜:
Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。
铁及其化合物的相互转化
(1)Fe只有还原性,可以被氧化成Fe2+或Fe3+。
①Fe
Fe2+
②Fe―→Fe3O4
③Fe
Fe3+
2Fe+3X2
2FeX3(X代表F、Cl、Br)
(2)Fe2+既具有还原性又具有氧化性,可以被氧化为Fe3+,也可以被还原为Fe。
转化
Fe2+―→Fe3+
Fe2+―→Fe
试剂
强氧化剂:
Cl2、Br2、HNO3、HClO等
还原剂:
C、Al、Zn、CO等
实例
2Fe2++Cl2===
2Fe3++2Cl-
Fe2++Zn===Fe+Zn2+,FeO+CO
Fe+CO2
(3)Fe3+具有较强氧化性,可被还原为Fe或Fe2+。
转化
Fe3+―→Fe
Fe3+―→Fe2+
试剂
强还原剂:
C、Zn、CO等
还原剂:
Fe、Cu等
实例
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
2Fe3++Cu===
2Fe2++Cu2+
1.欲证明某溶液中含有Fe2+不含Fe3+,进行如下实验操作时最佳顺序为( )
①加入少量氯水 ②加入少量KMnO4溶液 ③加入少量KSCN溶液
A.①③ B.③②
C.③①D.①②③
解析:
选C Fe3+与KSCN溶液反应变红色,Fe2+与KSCN溶液不反应,但加入氧化剂后Fe2+被氧化成Fe3+,遇KSCN变红色。
所以,应先加入KSCN溶液,如果溶液不变色,再加入氯水,溶液变成红色,则可证明溶液中含有Fe2+不含Fe3+。
2.向盐酸中加入铁粉,待铁粉全部溶解后,再加入酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液紫红色褪去的原因是( )
A.Fe有还原性
B.FeCl2中Fe2+具有还原性
C.KMnO4具有还原性
D.盐酸有还原性
解析:
选B 溶液褪色是因为Fe2+具有还原性,KMnO4具有氧化性,KMnO4被Fe2+还原生成无色的Mn2+。
3.将单质Fe、Cu与FeCl3、FeCl2、CuCl2溶液一起放进某容器内,根据下述不同情况,填写金属或金属离子。
(1)充分反应后,如果Fe有剩余,则容器内不可能有______。
(2)充分反应后,如果容器内还有大量Fe3+,则还含有________,一定没有________。
(3)充分反应后,如果容器内有较多Cu2+和相当量的Cu,则容器内不可能有________。
解析:
根据Fe+2Fe3+===3Fe2+,Fe+Cu2+===Cu+Fe2+,Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+,若Fe有剩余,则容器中只能有Fe2+,不可能有Fe3+、Cu2+;如果容器内还有大量Fe3+,则还含有Cu2+和Fe2+,一定没有Fe和Cu;如果容器内有较多Cu2+和相当量的Cu,则容器内不可能有Fe3+和Fe。
答案:
(1)Fe3+、Cu2+
(2)Cu2+、Fe2+ Fe、Cu
(3)Fe3+、Fe
[三级训练·节节过关]
1.下列关于铁的叙述正确的是( )
①铁能被磁铁吸引,但纯铁易锈蚀 ②人体的血红蛋白中含有铁元素 ③不能通过化合反应生成FeCl2和Fe(OH)3 ④铁能在氧气中剧烈燃烧,但不能在水蒸气中燃烧
A.①③ B.②④
C.②③D.①④
解析:
选B ①中纯铁不易被锈蚀,③中可以通过化合反应生成FeCl2和Fe(OH)3,2FeCl3+Fe===3FeCl2,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
2.将Fe(OH)2露置在空气中加热灼烧所得的产物为( )
A.FeOB.Fe2O3
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