第三章第三节

栏目导引,教材回扣,夯实双基,考点串讲,深度剖析,命题视角,把脉高考,实验探究,专项突破,知能演练,高分跨栏,第三章金属及其化合物,第三节铁及其重要化合物,2013,高考导航,考纲要求,1.,了解铁的主要性质及其应用。,2,.,了解铁的重要化合物的主要性质及应用,.,命题热点,1.,以铁及其化合物为载体考查氧化还原反应等基本概念、理论。,2,对,Fe,2,、,Fe,3,的检验知识进行综合考查。,教材回扣夯实双基,一、铁的性质,1,与非金属反应,Fe,2,O,3,x,H,2,O,2,与,H,2,O,反应,化学方程式为：,_,。,3Fe,4H,2,O(g) Fe,3,O,4,4H,2,3,与酸反应,注意：铁、铝在遇冷的浓硝酸、浓硫,酸时均发生钝化。,4,与盐溶液反应,(1),与,CuSO,4,溶液：,_,_,。,(2),与,FeCl,3,溶液：,_,_,。,Fe,CuSO,4,=,FeSO,4,Cu,Fe,2FeCl,3,=,3FeCl,2,二、铁的氧化物和氢氧化物,1,铁的氧化物,化学式,FeO,Fe,2,O,3,Fe,3,O,4,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,化学式,FeO,Fe,2,O,3,Fe,3,O,4,与非氧,化性酸,的,反应,(,离子方程式,),FeO,2H,=Fe,2,H,2,O,Fe,2,O,3,6H,=,2Fe,3,3H,2,O,Fe,3,O,4,8H,=Fe,2,2Fe,3,4H,2,O,化学式,FeO,Fe,2,O,3,Fe,3,O,4,与,CO,的,反应,Fe,x,O,y,y,CO,x,Fe,y,CO,2,用途,炼铁，作铝热剂，作油漆的颜料,炼铁,2.,铁的氢氧化物,Fe(OH),2,Fe(OH),3,色态,白色固体,红褐色固体,水溶性,难溶,难溶,稳定性,易氧,化为,_,，,空气中加热得不到,FeO,较稳定：,2Fe(OH),3,Fe,2,O,3,3H,2,O,Fe(OH),3,Fe(OH),2,Fe(OH),3,与非氧,化性酸,反应,Fe(OH),2,2H,=Fe,2,2H,2,O,Fe(OH),3,3H,=Fe,3,3H,2,O,二者的,关系,空,气中，,Fe(OH),2,能够非常迅,速,地,被氧气氧化成,Fe(OH),3,，现,象,是：,_,迅速,变成灰绿,色,最,后变成红褐色。反应方程式,为,:,_,_,白色沉淀,4Fe(OH),2,O,2,2H,2,O = 4Fe(OH),3,思考感悟,(1)Fe(OH),2,与硝酸反应，能否得到,Fe,2,？,(2)Fe(OH),3,分别与足量的,HCl,、,HI,反应有何异同？,【,提示,】,(1)Fe,2,具有较强的还原性,如遇硝酸就会被氧化为,Fe,3,。因此,Fe(OH),2,与硝酸反应，得不到,Fe,2,，而是得到,Fe,3,。,(2)HCl,是还原性弱的酸而,HI,是还原性很强的酸，,Fe,3,有较强的氧化性，遇到还原性酸,(H,2,S,、,HI),会发生氧化还原反应。故与盐酸反应只是中和反应：,Fe(OH),3,3HCl=FeCl,3,3H,2,O,，而与,HI,反应的方程式为：,2Fe(OH),3,6HI=2FeI,2,I,2,6H,2,O,。,考点串讲深度剖析,考点,一,铁三角及其重要应用,1,“,铁三角,”,中的转化关系,(2),除杂方法,(,括号内为杂质,),Fe,2,(Fe,3,),：加过量铁粉过滤；,FeCl,3,(FeCl,2,),：加氯水或,H,2,O,2,；,FeCl,2,(CuCl,2,),：加过量铁粉过滤；,Fe,、,Fe,2,O,3,(Al,2,O,3,、,SiO,2,),：加过量强碱溶液过滤。,(3),盐溶液的配制与保存,(4),物质制备,特别提醒,Fe,2,具有较强的还原性，,Fe,3,水解能力强，实际上,pH,4,时，,Fe,3,几乎完全水解生成,Fe(OH),3,沉淀。欲除去某溶,液中含有的,Fe,2,杂质时，一般先向溶液中加入氧化剂,(,如,H,2,O,2,),，使,Fe,2,被氧化为,Fe,3,，然后加碱或盐调节,pH,，使,Fe,3,转化为,Fe(OH),3,沉淀除去。,即时应用,1,(2012,南昌高三模拟,),已知氧化性,Fe,3,Cu,2,，在含有,Fe,3,、,Cu,2,的溶液中加入铁粉充分反应后还残留固体物质，对溶液中的离子下列说法不正确的是,(,),A,可能有,Fe,2,、,Fe,3,B,可能有,Fe,2,、,Cu,2,C,可能全部是,Fe,2,D,一定无,Fe,3,解析：选,A,。反应后残留固体有两种可能：一是固体为单质铜，此时溶液中一定无,Fe,3,，一定有,Fe,2,，,Cu,2,可能有也可能没有。二是固体为铁和铜的混合物，此时溶液中一定无,Fe,3,和,Cu,2,，一定有,Fe,2,，故应选,A,。,考点,二,Fe2,和,Fe3,的检验,1,溶液颜色,含有,Fe,2,的溶液显浅绿色；含有,Fe,3,的溶液显棕黄色。,2,用,KSCN,溶液和氯水,(1),流程：,3,用,NaOH,溶液,(1),流程：,(2),有关反应：,Fe,3,3OH,=Fe(OH),3,(,红褐色,),Fe,2,2OH,=Fe(OH),2,(,白色沉淀,),4Fe(OH),2,O,2,2H,2,O=4Fe(OH),3,特别提醒,(1),检验,Fe,2,、,Fe,3,除了以上方法外还有很多方法，如用酸性高锰酸钾溶液、溴水、碘化钾淀粉试纸、铜片等。,(2),检验,Fe,2,和,Fe,3,混合溶液时，要分两次分别检验,Fe,2,和,Fe,3,，检验,Fe,2,时要选择酸性高锰酸钾溶液，检验,Fe,3,时最好选择,KSCN,溶液。,即时应用,2,(2012,郑州市毕业班第一次质量检,测,),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,Fe,2,B,向某溶液中通入,Cl,2,然后再加入,KSCN,溶液变红色,说明原溶液中含,有,Fe,2,C,向某溶液中加入,NaOH,溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有,Fe,3,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,Fe,2,，不含有,Mg,2,解析：选,C,。,A.,加入,KSCN,后呈红色，说明含,Fe,3,但不能说明是否含有,Fe,2,.,B,通,Cl,2,后再加入,KSCN,溶液变红色说明所得的溶液中含,Fe,3,，而原溶液中是否含有,Fe,3,无法判断，所以原溶液中是否含,Fe,2,也不能判断。,C,加,NaOH,得红褐色沉淀说明含有,Fe,3,。,D,当溶液中含有,Fe,2,和其他能与碱反应生成白色沉淀的离子时，同样会出现上述现象，因为,Fe(OH),2,转变成,Fe(OH),3,时，颜色很容易掩盖其他白色沉淀的现象。,命题视角把脉高考,视角,1,教材高频考点,对铁及其化合物性质的考查是教材中的高频考点,。,有,一晶体,X,，可发生如下的转化关系,(,部分反应物、生成物略,),。,例,1,其中,B,、,D,、,E,、,F,均为无色气体，,W,、,K,为常见的金属单质，,C,为难溶于水的红褐色固体。在混合液中加入,BaCl,2,溶液可生成不溶于稀盐酸的白色沉淀，,H,和,W,反应可放出大量的热。,(1)X,的化学式为,_,，检验,X,溶液中阳离子的方法是,_,_,。,(2)I,转化为,G,的反应中，当有,2 mol G,生成时，转移的电子数为,_,。,(3),引发,H,和,W,反应的操作是,_,，该反应的化学方程式为,_,。,(4),混合液电解时的阳极反应式为,_,。,工业上金属,W,也可用电解法制备，电解时的阴极反应式为,_,。,(5)A,生成,C,的过程中的实验现象是,_,。,【,解析,】,本题的突破口是,C,的颜色及,H,和,W,在高温下的反应。根据,C,为难溶于水的红褐色固体可得,C,为,Fe(OH),3,A,为,Fe(OH),2,，,X,中含有,Fe,2,，,H,为,Fe,2,O,3,，根据,W,是常见的金属单质，且,H,和,W,反应能放出大量的热可判断该反应为铝热反应。根据,B,、,D,、,F,均为,气体，且,B,和,D,反应后的产物,F,又能和,D,发生反应，可推知该过程是连续氧化的过程，,D,是,O,2,，气体,B,是,X,溶液中加碱后的产物，可推知,B,是,NH,3,，综上分析得,X,是,(NH,4,),2,Fe(SO,4,),2,晶体。,(2)2,6.02,10,23,(3),在混合物的上方铺上少量,KClO,3,，插上镁带并点燃,2Al,Fe,2,O,3,Al,2,O,3,2Fe,(4)4OH,4e,=2H,2,O,O,2,Al,3,3e,=Al,(5),白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色,结合工业生产考查铁及其化合物的性质是高考命题的热点。,(2011,高考福建卷,),四氯化钛,(TiCl,4,),是制取航天航空工业材料,钛合金的重要原料。由钛铁矿,(,主要成,视角,2,追踪命题热点,例,2,分是,FeTiO,3,),制备,TiCl,4,等产品的一种工艺流程示意如下：,回答下列问题：,(1),往,中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：,2Fe,3,Fe=3Fe,2,2TiO,2,(,无色,),Fe,4H,=2Ti,3,(,紫色,),Fe,2,2H,2,O,Ti,3,(,紫色,),Fe,3,H,2,O=TiO,2,(,无色,),Fe,2,2H,加入铁屑的作用是,_,。,(2),在,工艺过程中需要控制条件以形成,TiO,2,n,H,2,O,溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在,_,范围。,(3),若把,中制得的固体,TiO,2,n,H,2,O,用酸清洗除去其中的,Fe(OH),3,杂质，还可制得钛白粉。已知,25,时，,K,sp,Fe(OH),3,2.79,10,39,，该温度下反应,Fe(OH),3,3H,Fe,3,3H,2,O,的平衡常数,K,_,。,(4),已知：,TiO,2,(s),2Cl,2,(g)=TiCl,4,(l),O,2,(g),H,140 kJmol,1,2C(s),O,2,(g)=2CO(g),H,221 kJmol,1,写出,中,TiO,2,和焦炭、氯气反应生成液态,TiCl,4,和,CO,气体的热化学方程式,:,_,。,(5),上述工艺具有成本低、可用低品位,矿物为原料等优点。依据绿色化学理,念，该工艺流程中存在的不足之处是,_(,只要求写出一项,),。,(6),依据下表信息，要精制含少量,SiCl,4,杂质的,TiCl,4,，可采用,_,方法。,TiCl,4,SiCl,4,熔点,/,25.0,68.8,沸点,/,136.4,57.6,【,解析,】,(2),胶体的分散质微粒的直径大小介于,1 nm,100 nm,之间即,10,9,10,7,m,。,(3),根据氢氧化铁的平衡常数表达式：,K,sp,Fe(OH),3,c,(Fe,3,),c,3,(OH,),，而该反应的平衡常数,K,的表达式为,K,c,(Fe,3,)/,c,3,(H,),，又由于,25,时水的离子积为,K,W,1,10,14,，从而推得,K,K,sp,Fe(OH),3,/(,K,W,),3,，即,K,2.79,10,39,/(1,10,14,),3,2.79,10,3,。,(4),根据盖斯定律将第一个反应和第二个反应相加即得该热化学反应方程式：,TiO,2,(s),2C(s),2Cl,2,(g)=TiCl,4,(l),2CO(g),H,81 kJmol,1,。,(5),该工艺流程中产生一些氯气等废气，还有一些废渣、废液等，给环境造成污染。,(6),根据表中的数据可知二者的沸点差距较大，因此可以通过分馏的方法把,TiCl,4,除去。,【,答案,】,(1),使溶液中的,Fe,3,还原为,Fe,2,，防止,Ti,3,被,Fe,3,氧化,(2)10,9,m,10,7,m(,或其他合理答案,),(3)2.79,10,3,(4)TiO,2,(s),2Cl,2,(g),2C(s)=TiCl,4,(l),2CO(g),H,81 kJmol,1,(5),产生三废,(,或其他合理答案,),(6),蒸馏,(,或分馏或精馏,),【,名师指津,】,本题是以钛铁矿为原料制备钛合金的工艺流程试题；根据强酸性浸出液中含有的离子，就可以判断,Fe,3,、,Fe,2,、,TiO,2,、,Al,3,可以大量共存，它们彼此之间不能发生反应；根据题设中提供的反应，可判断,Fe,3,的氧化性比,TiO,2,的强，,显然加入铁屑就是除去,Fe,3,，同时不能出现紫色，即防止,TiO,2,被还原。解答这类试题要注意与化学反应原理相联系。,某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性或还原性，请回答下列问题,:,(1),除胶头滴管外，你认为本实验必不可缺的一种玻璃仪器是,_,。,(2),请帮他们完成以下实验报告：,视角,3,易错易误剖析,例,3,实验目的：,_,。,试剂：铁粉、,FeCl,3,溶液、,FeCl,2,溶液、氯水、锌片、铜片。,实验记录,(,划斜线部分不必填写,),：,序号,实验内容,实验现象,离子方程式,实验结论,向,FeCl,2,溶液中滴入适量氯水,溶液由浅绿色变为棕黄色,Fe,2,具有还原性,向,FeCl,2,溶液中加入锌片,Zn,Fe,2,=Zn,2,Fe,序号,实验内容,实验现象,离子方程式,实验结论,向,FeCl,3,溶液中加入足量铁粉,Fe,2Fe,3,=3Fe,2,Fe,3,具有氧化性，,Fe,具有还原性,溶液由棕黄色变为蓝绿色,Fe,3,具有氧化性,实验结论：,Fe,只有还原性，,Fe,3,只有氧化性，,Fe,2,既有氧化性，又有还原性。,(3),根据以上结论判断，下列物质中既有氧化性，又有还原性的有,_,(,填序号,),。,A,Cl,2,B,HCl,C,Na,D,F,E,SO,2,F,NO,2,问题,常见错误,(1),错填烧杯、烧瓶等,【,常见错误,】,问题,常见错误,(2),实验目的：错填,“,探究铁及其化合物的性质,”,；,“,探究铁的氧化性或还原性,”,；,“,铁及其化合物的氧化性或还原性实验,”,等不规范表述。,实验记录：,主要错误：离子方程式不配平,。,问题,常见错误,(2),错填,“,Zn,具有还原性,”,或,“,Fe,2,具有还原性,”,或,“,Fe,具有氧化性,”,等。,漏填,“,铁粉逐渐溶解,”,。,错填,“,溶液由红褐色变为浅绿色,”,等现象。,对于所给实验试剂掌握不全面，不知道还有铜片可用,(3),漏选,B.HCl,【,错因分析,】,(1),错填烧杯、烧瓶等仪器的原因是学生不知道进行性质实验时要先取样再进行实验，而且取样时要取少量。,(2),实验目的：,出错原因：对于题干,“,某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性或还原性,”,审读不仔细，答题不规范。,实验记录：,出错原因：化学用语书写掌握不到位,把握不住实验目的，而仅仅依据方程式错填,“,Zn,具有还原性,”,；不会判断氧化还原反应中的氧化剂、还原剂,而错填,“,Fe,2,具有还原性,”,；,回答实验现象不全面，将,FeCl,3,溶液的颜色错记为,“,红褐色,”,，而错填,“,溶液由红褐色变为浅绿色,”,。,审题不仔细。,(3),只知道,HCl,中的氯元素为,1,价是最低价，只有还原性没有氧化性，而没注意到,HCl,中的氢元素为,1,价具有氧化性，所以漏选,B,。,【,答案,】,(1),试管,(2),探究铁及其化合物的氧化性或还原性,Cl,2,2Fe,2,=2Cl,2Fe,3,Fe,2,具有氧化性,铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色,在,FeCl,3,溶液中加入铜片,(3)ABEF,实验探究专项突破,Fe(OH)2,的制备,Fe(OH),2,易被氧化，因此在配制时要尽量避免它与空气接触。配制溶液时，要用煮沸过的蒸馏水来配制,NaOH,溶液和,Fe,2,的溶液；操作时，一般先取,Fe,2,的溶液盛入试管中，然后用长的胶头滴管吸取刚配制的,NaOH,溶液插到,Fe,2,的溶液液面以下挤出。即使这样,Fe(OH),2,也只能存在很短的时间，现象不明显；实验时通常在,Fe,2,的盐溶液液面上方覆盖一层植物油或苯，将,Fe,2,的盐溶液与空气隔开，这样,Fe(OH),2,的存在时间稍长一些。,典例探究,如图所示，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,6 mol/L,的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：,(1)B,中盛有一定的,NaOH,溶液，,A,中应预先加入的试剂是,_,。,A,中反应的离子方程式是,_,。,(2),实验开始时应先将活塞,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,处活塞，放入一部分空气，此时,B,瓶中发生的反应为,_,。,(5),下列各图示中,_,能较长时间看到,Fe(OH),2,白色沉淀。,【,解析,】,Fe,2H,=Fe,2,H,2,，当关闭活塞,a,时，由于,H,2,的压力使溶液压入,B,中，从而发生,Fe,2,2OH,=Fe(OH),2,；,Fe,2,在空气中很容易被氧化即,4Fe(OH),2,O,2,2H,2,O=4Fe(OH),3,。因此在,H,2,的环境中就不易被,O,2,侵入。从而可以较长时间看到,Fe(OH),2,白色沉淀。,【,答案,】,(1),铁屑,Fe,2H,=Fe,2,H,2,(2),打开,(3),关闭活塞,a,，使,FeSO,4,溶液压入,B,中进行反应,(4)4Fe(OH),2,2H,2,O,O,2,=4Fe(OH),3,(5),知能演练高分跨栏,本部分内容讲解结束,按,ESC,键退出全屏播放,