北京专用高考化学一轮复习第8讲铁及其化合物.ppt

,教材研读,考点突破,栏目索引,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100 mL 0.1 molL,-1,的FeCl,3,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Cl,2,、Br,2,、I,2,反应均生成+3价的Fe,(),(4)Fe与Cl,2,在点燃条件下反应,Cl,2,过量时生成FeCl,3,Fe过量时生成FeCl,2,(,),(5)Fe与稀HNO,3,反应,无论生成Fe(NO,3,),3,、Fe(NO,3,),2,还是二者的混合物,被还原的HNO,3,总是占参与反应的HNO,3,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)1 mol Cl,2,和Fe反应生成FeCl,3,转移电子数为3,N,A,(,),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)Fe,Fe,2+,:铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S、I,2,)、非氧,化性酸(如盐酸、稀硫酸)和不活泼金属的盐溶液(如CuSO,4,溶液)反应,都,可实现这种转化。例如:Fe+S,FeS、2H,+,+Fe,Fe,2+,+H,2,、Cu,2+,+,Fe,Fe,2+,+Cu。,(2)Fe,Fe,3+,:铁与强氧化剂(如Cl,2,、HNO,3,)在一定条件下反应可实现,这种转化。例如:2Fe+3Cl,2,2FeCl,3,、Fe+4HNO,3,(稀),Fe(NO,3,),3,+,NO+2H,2,O。,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Fe,2+,的溶液呈浅绿色,Fe,2+,既有氧化性,又有还原性,Fe,2+,与Zn、Cl,2,反,应的离子方程式分别为Zn+Fe,2+,Zn,2+,+Fe,2Fe,2+,+Cl,2,2Fe,3+,+,2Cl,-,。,(2)铁盐,a.氧化性,含有Fe,3+,的溶液呈,棕黄,色,Fe,3+,具有氧化性,Fe,3+,与Fe、Cu反应的离,子方程式分别为2Fe,3+,+Fe,3Fe,2+,2Fe,3+,+Cu,2Fe,2+,+Cu,2+,。,b.特性,含有Fe,3+,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:3Fe,2+,+4H,+,+N,3Fe,3+,+NO+2H,2,O,(,),(2)因为Fe,3+,具有氧化性,所以可以用KSCN溶液鉴别Fe,3+,(,),(3)因为Fe,3+,有氧化性,所以FeCl,3,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Cl,2,中燃烧生成FeCl,2,和FeCl,3,(,),(6)过量的Fe粉中加入稀HNO,3,充分反应后,滴入KSCN溶液,溶液呈红色,说明稀HNO,3,将Fe氧化为Fe,3+,(,),自测4,(1)除去FeCl,3,溶液中的Fe,2+,有哪些措施?,(2)Fe,3+,转化为Fe,2+,的实验方法有哪些?,(3)Fe,2+,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Fe,3,O,4,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H,2,O,2,等。,(2)加入铁粉或铜粉;加入NaI溶液;加入Na,2,S溶液等。,(3)在中性条件下,Fe,2+,与N,能大量共存,但在酸性条件下,N,能将Fe,2+,氧化成Fe,3+,而不能大量共存。,(4)取一定量Fe,3,O,4,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Fe,3+,证明Fe,3,O,4,中有+3价,铁;另一支试管中加入酸性KMnO,4,溶液,紫红色褪去,说明含有Fe,2+,证明,Fe,3,O,4,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Fe,2+,与Fe,3+,的检验,1.“铁三角”转化关系,(1)Fe,Fe,2+,铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S、I,2,)、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H,2,SO,4,)、不活泼金属的盐溶液(如CuSO,4,溶液)反应:,Fe+S,FeS,Fe+2H,+,Fe,2+,+H,2,Fe+CuSO,4,Cu+FeSO,4,(2)Fe,2+,Fe,3+,亚铁盐与强氧化剂如Cl,2,、Br,2,、HNO,3,、浓硫酸、KMnO,4,(H,+,)、H,2,O,2,等,反应。,2Fe,2+,+Cl,2,2Fe,3+,+2Cl,-,2Fe,2+,+H,2,O,2,+2H,+,2Fe,3+,+2H,2,O,3Fe,2+,+4H,+,+N,3Fe,3+,+NO+2H,2,O,(3)Fe,3+,Fe,可通过较强还原剂实现,如Al、CO、H,2,等。,Fe,2,O,3,+3CO,2Fe+3CO,2,Fe,2,O,3,+2Al,2Fe+Al,2,O,3,(4)Fe,Fe,3+,铁与强氧化剂(如Cl,2,、HNO,3,)在一定条件下反应可实现该转化。,2Fe+3Cl,2,2FeCl,3,(5)Fe,3+,Fe,2+,铁盐溶液与某些还原剂(如Fe、Cu、I,-,、S,2-,等)反应。,2Fe,3+,+S,2-,2Fe,2+,+S,2Fe,3+,+Cu,2Fe,2+,+Cu,2+,2Fe,3+,+Fe,3Fe,2+,2Fe,3+,+2I,-,2Fe,2+,+I,2,(6)Fe,2+,Fe,亚铁化合物与比较活泼的金属(如Al、Zn)、CO、H,2,、C等反应。,FeCl,2,+Zn,ZnCl,2,+Fe,FeO+H,2,Fe+H,2,O,2.“铁三角”的应用,(1)判断离子共存,Fe,2+,N,(H,+,)、ClO,-,、Mn,(H,+,)(因氧化还原反应)。,Fe,3+,S,2-,、I,-,、S,、HS,-,(因氧化还原反应)。,Fe,2+,、Fe,3+,HC,、C,、Al,等(因双水解反应)。,(2)除杂(括号中为杂质),Fe,2+,(Fe,3+,):加过量铁粉,过滤。,FeCl,3,(FeCl,2,):加氯水或H,2,O,2,溶液。,FeCl,2,(CuCl,2,):加过量铁粉,过滤。,Fe(Al)、Fe,2,O,3,(Al,2,O,3,、SiO,2,):加过量强碱溶液,过滤。,Cu,2+,(Fe,3+,):加CuO或Cu(OH),2,或Cu,2,(OH),2,CO,3,调节pH至3.7左右。,(3)盐溶液的保存,(4)物质制备,特别提示,Fe,2+,具有较强的还原性;Fe,3+,水解能力强,pH3.7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,一般先向,溶液中加入氧化剂(如H,2,O,2,),将Fe,2+,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。,典例1,实验:,0.005 molL,-1,FeCl,3,溶液和0.015 molL,-1,KSCN溶液各1 mL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FeCl,3,溶液,溶液颜色加深;,再向上述b中溶液中滴加3滴1 molL,-1,NaOH溶液,溶液颜色变浅且出,现浑浊;,向c中逐渐滴加1 molL,-1,KSCN溶液2 mL,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Fe,3+,浓度使平衡Fe,3+,+3SCN,-,Fe(SCN),3,正向移动,B.实验中发生反应:Fe,3+,+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Fe,3+,使Fe,3+,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Fe,3+,B.将铜粉加入1.0 mol/L Fe,2,(SO,4,),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.FeCl,3,溶液可用于铜质印刷电路板制作,是因为FeCl,3,能从含Cu,2+,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Fe,2+,滴加,KSCN溶液后不出现红色;B项,铜粉与Fe,2,(SO,4,),3,溶液发生反应2Fe,3+,+Cu,2Fe,2+,+Cu,2+,不会有黑色固体出现;C项,FeCl,3,与Cu,2+,不反应,制作电路,板的原理为Fe,3+,能腐蚀铜,发生反应2Fe,3+,+Cu,2Fe,2+,+Cu,2+,;D项,室温,下,Fe遇浓H,2,SO,4,钝化,可用铁桶盛放浓H,2,SO,4,。,1-2,用FeCl,3,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Fe,3+,B.若溶液中有Cu,2+,则一定没有固体析出,C.若有固体存在,则溶液中一定有Fe,2+,D.若溶液中有Fe,2+,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Cu,2+,反应,全部与Fe,3+,反应,溶液中一定含有Fe,2+,可能含有Fe,3+,;B项,若溶液中有Cu,2+,加入的铁粉不足,可能只与Fe,3+,反应,也可能与Fe,3+,反应,后剩余的铁粉与部分Cu,2+,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Fe,2+,;D项,当加入的,铁粉较少,只发生反应Fe+2Fe,3+,3Fe,2+,时,不会有铜析出。,1.直接观察颜色,含Fe,2+,的溶液呈浅绿色,含Fe,3+,的溶液呈棕黄色。,2.利用显色反应,(1),(2),(3),考点二Fe,2+,与Fe,3+,的检验,3.利用生成的氢氧化物沉淀的颜色,4.利用Fe,3+,的氧化性,(1),(2),(3),5.利用Fe,2+,的还原性,(1),(2),典例2,(2017北京海淀二模,12)向FeCl,3,溶液中加入Na,2,SO,3,溶液,测定混,合后溶液pH随混合前溶液中,c,(S,)/,c,(Fe,3+,)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BaCl,2,溶液,无明显现象,B.b点较a点溶液pH升高的主要原因:2Fe,3+,+S,+H,2,O,2Fe,2+,+S,+,2H,+,C.c点溶液中发生的主要反应:2Fe,3+,+3S,+6H,2,O,2Fe(OH),3,+3H,2,SO,3,D.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Fe,2+,即S,和Fe,3+,发生了氧化还原反应,S,被氧化,为S,S,能与BaCl,2,反应生成白色沉淀BaSO,4,;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Fe,3+,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Fe,3+,而可能含有Fe,2+,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KMnO,4,溶液,加入少量NH,4,SCN溶液,A.B.,C.D.,C,答案,C先加入少量NH,4,SCN溶液,无明显现象,证明原溶液中不含Fe,3+,;,再加入足量氯水,溶液变为红色,则证明原溶液中含有Fe,2+,否则不含Fe,2+,。若溶液中含有Fe,2+,第二步加入足量KMnO,4,溶液时,溶液颜色变化不明显,所以不选用KMnO,4,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Fe,2+,B.用酸性KMnO,4,溶液检验FeCl,3,溶液中是否含有FeCl,2,C.检验绿矾晶体是否已氧化变质,可将绿矾晶体溶于稀H,2,SO,4,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Fe,3+,B,答案,BB项,Cl,-,也能使酸性KMnO,4,溶液褪色。,Fe(OH),2,在空气中易被氧化:4Fe(OH),2,+O,2,+2H,2,O,4Fe(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O,2,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O,2,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,+O,2,+2H,2,O,4Fe(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Fe,2+,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O,2,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Fe,3+,的FeSO,4,溶液与,用不含O,2,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FeSO,4,溶液时还需加入,。,(2)除去蒸馏水中溶解的O,2,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O,2,的NaOH溶液,插入FeSO,4,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)FeSO,4,易水解、易被氧化,因此配制FeSO,4,溶液时需加入稀H,2,SO,4,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H,2,将系统内的空气赶尽,避免了Fe(OH),2,被氧化,(2)SO,3,+H,2,O+BaCl,2,BaSO,4,+2HCl,2FeSO,4,Fe,2,O,3,+SO,3,+SO,2,吸收剩余的SO,2,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,FeSO,4,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,O,2,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H,2,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H,2,SO,4,不过量,最后所得溶液中的溶质应为FeSO,4,由题目所给信息知,FeSO,4,的分解产物有SO,3,、SO,2,和Fe,2,O,3,。,