北京专用2019版高考化学一轮复习第8讲铁及其化合物课件.ppt

第8讲铁及其化合物 一 铁的存在与性质1 铁位于元素周期表中第 四周期第 族 是一种应用最广泛的过渡金属元素 铁元素是一种变价金属元素 通常显 2价 3价 其原子结构示意图为 教材研读 2 物理性质铁是 银白色金属 熔沸点 较高 抗腐蚀性强 能被磁铁吸引 具有金属的一般物理性质 3 化学性质Fe 自测1判断正误 正确的划 错误的划 1 用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸 2 将一定量的铁 铜的混合物加入100mL0 1mol L 1的FeCl3溶液中 充分反应后 溶液中有固体剩余 则剩余的固体中一定含有铜 可能含有铁 3 Fe与Cl2 Br2 I2反应均生成 3价的Fe 4 Fe与Cl2在点燃条件下反应 Cl2过量时生成FeCl3 Fe过量时生成FeCl2 5 Fe与稀HNO3反应 无论生成Fe NO3 3 Fe NO3 2 还是二者的混合物 被还原的HNO3总是占参与反应的HNO3的 6 将水蒸气通过灼热的铁粉 铁与水在高温下反应 粉末变红 7 1molCl2和Fe反应生成FeCl3转移电子数为3NA 自测2铁元素是典型的变价金属元素 它在化合物中主要表现为 2价和 3价 请归纳总结 1 Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成 2价 2 Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成 3价 答案 1 FeFe2 铁与氧化性比较弱的非金属单质 如S I2 非氧化性酸 如盐酸 稀硫酸 和不活泼金属的盐溶液 如CuSO4溶液 反应 都可实现这种转化 例如 Fe SFeS 2H FeFe2 H2 Cu2 FeFe2 Cu 2 FeFe3 铁与强氧化剂 如Cl2 HNO3 在一定条件下反应可实现这种转化 例如 2Fe 3Cl22FeCl3 Fe 4HNO3 稀 Fe NO3 3 NO 2H2O 二 铁的重要化合物1 铁的氧化物 2 铁的氢氧化物 3 亚铁盐和铁盐 1 亚铁盐含有Fe2 的溶液呈浅绿色 Fe2 既有氧化性 又有还原性 Fe2 与Zn Cl2反应的离子方程式分别为Zn Fe2 Zn2 Fe 2Fe2 Cl22Fe3 2Cl 2 铁盐a 氧化性含有Fe3 的溶液呈 棕黄色 Fe3 具有氧化性 Fe3 与Fe Cu反应的离子方程式分别为2Fe3 Fe3Fe2 2Fe3 Cu2Fe2 Cu2 b 特性含有Fe3 的溶液遇到KSCN溶液时变成 红色 自测3判断正误 正确的划 错误的划 1 磁性氧化铁溶于稀硝酸 3Fe2 4H N3Fe3 NO 2H2O 2 因为Fe3 具有氧化性 所以可以用KSCN溶液鉴别Fe3 3 因为Fe3 有氧化性 所以FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜 4 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 直到有大量晶体析出时停止加热 5 Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3 6 过量的Fe粉中加入稀HNO3 充分反应后 滴入KSCN溶液 溶液呈红色 说明稀HNO3将Fe氧化为Fe3 自测4 1 除去FeCl3溶液中的Fe2 有哪些措施 2 Fe3 转化为Fe2 的实验方法有哪些 3 Fe2 与N能否大量共存 若向其中再加入少量盐酸 情况如何 4 如何证明Fe3O4中既有 2价铁又有 3价铁 答案 1 通入氯气或氧气 加入氯水 加入H2O2等 2 加入铁粉或铜粉 加入NaI溶液 加入Na2S溶液等 3 在中性条件下 Fe2 与N能大量共存 但在酸性条件下 N能将Fe2 氧化成Fe3 而不能大量共存 4 取一定量Fe3O4溶于稀硫酸 形成溶液 分别取该溶液于两支试管中 一支试管中加入KSCN溶液 溶液变红 说明含有Fe3 证明Fe3O4中有 3价铁 另一支试管中加入酸性KMnO4溶液 紫红色褪去 说明含有Fe2 证明Fe3O4中有 2价铁 考点突破 考点一铁及其化合物之间的相互转化 考点三Fe OH 2的制备方法 教师用书专用 考点二Fe2 与Fe3 的检验 1 铁三角 转化关系 1 FeFe2 铁与氧化性比较弱的非金属单质 如S I2 非氧化性酸溶液 如盐酸 考点一铁及其化合物之间的相互转化 稀H2SO4 不活泼金属的盐溶液 如CuSO4溶液 反应 Fe SFeSFe 2H Fe2 H2 Fe CuSO4Cu FeSO4 2 Fe2 Fe3 亚铁盐与强氧化剂 如Cl2 Br2 HNO3 浓硫酸 KMnO4 H H2O2等 反应 2Fe2 Cl22Fe3 2Cl 2Fe2 H2O2 2H 2Fe3 2H2O3Fe2 4H N3Fe3 NO 2H2O 3 Fe3 Fe 可通过较强还原剂实现 如Al CO H2等 Fe2O3 3CO2Fe 3CO2Fe2O3 2Al2Fe Al2O3 4 FeFe3 铁与强氧化剂 如Cl2 HNO3 在一定条件下反应可实现该转化 2Fe 3Cl22FeCl3 5 Fe3 Fe2 铁盐溶液与某些还原剂 如Fe Cu I S2 等 反应 2Fe3 S2 2Fe2 S 2Fe3 Cu2Fe2 Cu2 2Fe3 Fe3Fe2 2Fe3 2I 2Fe2 I2 6 Fe2 Fe亚铁化合物与比较活泼的金属 如Al Zn CO H2 C等反应 FeCl2 ZnZnCl2 FeFeO H2Fe H2O2 铁三角 的应用 1 判断离子共存 Fe2 N H ClO Mn H 因氧化还原反应 Fe3 S2 I S HS 因氧化还原反应 Fe2 Fe3 HC C Al等 因双水解反应 2 除杂 括号中为杂质 Fe2 Fe3 加过量铁粉 过滤 FeCl3 FeCl2 加氯水或H2O2溶液 FeCl2 CuCl2 加过量铁粉 过滤 Fe Al Fe2O3 Al2O3 SiO2 加过量强碱溶液 过滤 Cu2 Fe3 加CuO或Cu OH 2或Cu2 OH 2CO3调节pH至3 7左右 3 盐溶液的保存 4 物质制备特别提示Fe2 具有较强的还原性 Fe3 水解能力强 pH 3 7时 Fe3 几乎完全水解生成Fe OH 3沉淀 欲除去某溶液中含有的Fe2 杂质 一般先向溶液中加入氧化剂 如H2O2 将Fe2 氧化为Fe3 然后加碱或盐调节pH 使Fe3 转化为Fe OH 3沉淀除去 典例1实验 0 005mol L 1FeCl3溶液和0 015mol L 1KSCN溶液各1mL混合得到红色溶液a 均分溶液a置于b c两支试管中 向b中滴加3滴饱和FeCl3溶液 溶液颜色加深 再向上述b中溶液中滴加3滴1mol L 1NaOH溶液 溶液颜色变浅且出现浑浊 向c中逐渐滴加1mol L 1KSCN溶液2mL 溶液颜色先变深后变浅 下列分析不正确的是 A 实验 中增大Fe3 浓度使平衡Fe3 3SCN Fe SCN 3正向移动B 实验 中发生反应 Fe3 3OH Fe OH 3 C 实验 和 中溶液颜色变浅的原因相同D 实验 均可说明浓度改变对平衡移动的影响 C 答案C 中OH 消耗Fe3 使Fe3 浓度减小 导致平衡逆向移动 溶液颜色变浅 中加入KSCN溶液 引入了SCN 和水 开始时SCN 浓度增大为主要因素 平衡右移 溶液颜色加深 一段时间后 溶液体积变化为主要因素 因此溶液颜色又变浅 1 1下列说法正确的是 A 将稀硝酸加入过量铁粉中 充分反应后滴加KSCN溶液 现象是有气体生成 溶液呈红色 原因是稀硝酸将Fe氧化为Fe3 B 将铜粉加入1 0mol LFe2 SO4 3溶液中 现象是溶液变蓝 有黑色固体出现 原因是金属铁比铜活泼C FeCl3溶液可用于铜质印刷电路板制作 是因为FeCl3能从含Cu2 的溶液中置换出铜D 室温下 能将浓硫酸盛放在铁桶中 D 答案DA项 过量铁粉与稀硝酸充分反应后 铁最终转化为Fe2 滴加KSCN溶液后不出现红色 B项 铜粉与Fe2 SO4 3溶液发生反应2Fe3 Cu2Fe2 Cu2 不会有黑色固体出现 C项 FeCl3与Cu2 不反应 制作电路板的原理为Fe3 能腐蚀铜 发生反应2Fe3 Cu2Fe2 Cu2 D项 室温下 Fe遇浓H2SO4钝化 可用铁桶盛放浓H2SO4 1 2用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜 向所得的溶液中加入铁粉 对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是 A 若无固体剩余 则溶液中一定有Fe3 B 若溶液中有Cu2 则一定没有固体析出C 若有固体存在 则溶液中一定有Fe2 D 若溶液中有Fe2 则一定有Cu析出 C 答案CA项 无固体剩余 说明铜全部以铜离子形式存在 加入的铁粉没有与Cu2 反应 全部与Fe3 反应 溶液中一定含有Fe2 可能含有Fe3 B项 若溶液中有Cu2 加入的铁粉不足 可能只与Fe3 反应 也可能与Fe3 反应后剩余的铁粉与部分Cu2 反应生成铜 所以可能有固体析出 C项 若有固体存在 固体中一定有铜 可能有铁 溶液中一定含有Fe2 D项 当加入的铁粉较少 只发生反应Fe 2Fe3 3Fe2 时 不会有铜析出 1 直接观察颜色含Fe2 的溶液呈浅绿色 含Fe3 的溶液呈棕黄色 2 利用显色反应 1 2 3 考点二Fe2 与Fe3 的检验 3 利用生成的氢氧化物沉淀的颜色4 利用Fe3 的氧化性 1 2 3 5 利用Fe2 的还原性 1 2 典例2 2017北京海淀二模 12 向FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液 测定混合后溶液pH随混合前溶液中c S c Fe3 变化的曲线如下图所示 实验发现 a点溶液澄清透明 向其中滴加NaOH溶液后 立即产生灰白色沉淀 滴入KSCN溶液显红色 c点和d点溶液中产生红褐色沉淀 无气体逸出 取其上层清液滴加NaOH溶液后无明显现象 滴加KSCN溶液显红色 下列分析合理的是 A 向a点溶液中滴加BaCl2溶液 无明显现象B b点较a点溶液pH升高的主要原因 2Fe3 S H2O2Fe2 S 2H C c点溶液中发生的主要反应 2Fe3 3S 6H2O2Fe OH 3 3H2SO3D 向d点上层清液中滴加KSCN溶液 溶液变红 再滴加NaOH溶液 红色加深 C 答案CA项 向a点溶液中加入NaOH溶液后有灰白色沉淀生成 说明a点溶液中含有Fe2 即S和Fe3 发生了氧化还原反应 S被氧化为S S能与BaCl2反应生成白色沉淀BaSO4 B项 a点到b点pH升高 若反应生成H 会使pH降低 C项 由 中信息可知 c点溶液中含有Fe3 且有Fe OH 3生成 所以发生的反应为可逆反应 D项 滴加NaOH溶液 溶液中Fe SCN 3浓度降低 红色变浅 2 1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的最佳顺序为 加入足量氯水 加入足量KMnO4溶液 加入少量NH4SCN溶液A B C D C 答案C先加入少量NH4SCN溶液 无明显现象 证明原溶液中不含Fe3 再加入足量氯水 溶液变为红色 则证明原溶液中含有Fe2 否则不含Fe2 若溶液中含有Fe2 第二步加入足量KMnO4溶液时 溶液颜色变化不明显 所以不选用KMnO4溶液 2 2下列有关物质检验方法不合理的是 A 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 B 用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2C 检验绿矾晶体是否已氧化变质 可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液 再观察溶液是否变红色D 向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀 说明溶液中含有Fe3 B 答案BB项 Cl 也能使酸性KMnO4溶液褪色 Fe OH 2在空气中易被氧化 4Fe OH 2 O2 2H2O4Fe OH 3 在实验室制取Fe OH 2时 一定要用新制的亚铁盐溶液和加热驱赶O2后的NaOH溶液 用胶头滴管吸取NaOH溶液且将滴管末端插入亚铁盐溶液的液面下 再加入NaOH溶液 也可以在反应液上面滴加植物油或苯等物质进行液封 以减少Fe OH 2与O2的接触 考点三Fe OH 2的制备方法 教师用书专用 典例3由于Fe OH 2具有很强的还原性 易被氧化为Fe OH 3 故在实验室中制备Fe OH 2 并使Fe OH 2长时间保持白色沉淀状态 成为物质制备实验探究的热点 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 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 即发生反应 4Fe OH 2 O2 2H2O4Fe OH 3 因此要较长时间看到Fe OH 2白色沉淀 就要排出装置中的氧气或空气 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 的原理为铁作阳极产生Fe2 阴极产生OH 二者结合生成Fe OH 2 且用汽油液封 能防止空气进入 中加苯液封阻止了空气进入 未隔绝空气或氧气 因此不能较长时间看到白色沉淀 方法指导成功制备Fe OH 2的关键 1 溶液中不含O2 如在配制溶液时 可把蒸馏水加热煮沸 除去溶解在水中的氧气 2 制备过程中 保证生成的Fe OH 2处于密闭的隔绝氧气的体系中 如可在溶液表面加植物油或苯以隔绝氧气 滴加液体时 可将胶头滴管伸入到液面以下防止氧气进入 也可用铁粉和稀硫酸反应产生的氢气排尽装置中的空气 3 1用下列方法可制得白色的Fe OH 2沉淀 用不含Fe3 的FeSO4溶液与用不含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 FeSO4易水解 易被氧化 因此配制FeSO4溶液时需加入稀H2SO4抑制其水解 加入铁屑防止其被氧化 3 2根据下图所示装置和操作 回答下列有关问题 1 按图 所示装置 用两种不同的操作分别进行实验 观察B试管中的现象 操作1 先夹紧止水夹a 再使A试管内开始反应 实验中B试管中观察到的现象是 操作2 打开止水夹a 使A试管内反应一段时间后再夹紧止水夹a 实验中在B试管中观察到的现象是 请说明造成两种操作现象不同的原因 如两种现象相同 此小题不用回答 2 上述实验结束后 取A试管内反应所得的溶液 隔绝空气小心蒸干后 再高温煅烧 有关装置和操作均已略去 最后剩下红色固体 将分解时产生的气体按图 所示装置依次通过洗气装置 结果试管甲内出现白色沉淀 试管乙内品红溶液红色褪去 回答 用化学方程式表示试管甲内产生白色沉淀的原因 根据实验现象写出A试管内溶液蒸干后 在高温煅烧分解时所发生反应的化学方程式 图 中丙装置的作用是 实验结束时 在装置丙中观察到的现象是 答案 1 液面升高且生成白色沉淀 白色沉淀迅速变为灰绿色 最后变为红褐色 液面上升 有白色沉淀生成 且保持较长时间不变色 操作2开始产生的H2将系统内的空气赶尽 避免了Fe OH 2被氧化 2 SO3 H2O BaCl2BaSO4 2HCl 2FeSO4Fe2O3 SO3 SO2 吸收剩余的SO2气体导管中形成一段液柱 解析当夹紧止水夹a且使A试管中的反应进行时 产生的气体会将生成的FeSO4溶液压入B试管内 与NaOH溶液反应生成白色的Fe OH 2沉淀 但由于装置中有空气存在 生成的Fe OH 2立即被空气中的O2氧化为Fe OH 3 出现一系列的颜色变化 先使A试管内的反应进行一段时间后再夹紧止水夹a 由于产生的H2将系统中的空气赶尽 生成的Fe OH 2不易被氧化 由于A试管内H2SO4不过量 最后所得溶液中的溶质应为FeSO4 由题目所给信息知 FeSO4的分解产物有SO3 SO2和Fe2O3