2018届一轮复习人教版铁及其化合物教案

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第三单元 金属及其化合物 第三课时 铁及其化合物 复习目标： 1.掌握铁的主要性质及应用。 2.掌握铁的重要化合物的主要性质及应用。 3.了解铁及其重要化合物的制备方法。 4.了解 Fe2＋、Fe3＋的检验方法。 考点一 铁及其化合物 自主梳理 1．铁的性质 (1)位置、物理性质 铁位于第四周期Ⅷ族，在地壳中居第四位，铁具有导电、导热和延展性，具有能被磁铁吸引的特性。 (2)化学性质 铁单质性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2 价和＋3 价。 ①与非金属单质的反应： a．与 O2 的反应： 常温：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为 Fe2O3。 点燃：3Fe＋2O2===== 点燃 Fe3O4。 b．与 Cl2 的反应：2Fe＋3Cl2===== 点燃 2FeCl3。 c．与 S 的反应：Fe＋S===== △ FeS。 ②与水的反应：常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)===== 高温 Fe3O4＋4H2。 ③与酸的反应： a．与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。 b．与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应， 但无 H2 产生。 ④与某些盐溶液的反应： a．与 CuSO4 溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu。 b．与 FeCl3 溶液反应的离子方程式：Fe＋2Fe3＋＝3Fe2＋。 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 难溶于水 难溶于水 铁的化合价 ＋2 ＋3 ＋2，＋3 稳定性 不稳定 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 【深度思考】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、铜的混合物加入到 100 mL 0.1 mol·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 分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同( ) (4) FeCl2、FeS、FeI2 都可以通过单质化合得到( ) (5) Fe 只有还原性，其阳离子只有氧化性( ) 答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)√ 例 1、把 22.4 g 铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，若反应只收集到 0.3 mol NO2 和 0.2 mol NO，下列说法正 确的是( ) A．反应后生成的盐只为 Fe(NO3)3 B．反应后生成的盐只为 Fe(NO3)2 C．反应后生成的盐为 Fe(NO3)3 和 Fe(NO3)2，其物质的量之比为 1∶3 D．反应后生成的盐为 Fe(NO3)3 和 Fe(NO3)2，其物质的量之比为 3∶1 【答案】C 【解析】由于铁的物质的量为 22.4 g 56 g·mol－1 ＝0.4 mol，所以在反应的过程中它失去的电子数应介于 0.8 mol(此 时只产生 Fe2＋)和 1.2 mol(此时只产生 Fe3＋)之间，又产生 0.3 mol NO2 和 0.2 mol NO，即反应过程中硝酸 得到的电子物质的量为 0.3 mol×(5－4)＋0.2 mol×(5－2)＝0.9 mol，所以对应的产物既有 Fe(NO3)3 又有 Fe(NO3)2，设前者的物质的量为 x，后者的物质的量为 y，则由铁原子守恒可得 x＋y＝0.4 mol，由得失 电子守恒得 3x＋2y＝0.9 mol，解得 x＝0.1 mol，y＝0.3 mol。 【发散类比 1】向一定量的 Fe、FeO、Fe2O3 的混合物中加入 120 mL 4 mol·L－1 的稀硝酸，恰好使混合物完 全溶解，放出 1.344 L NO(标准状况)，往所得溶液中加入 KSCN 溶液，无红色出现。若用足量的 CO 在 加热下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为( ) A．0.24 mol B．0.21 mol C．0.16 mol D．0.14 mol 【答案】B 【思维建模】 铁与稀硝酸反应产物的判断 (1)当 HNO3 过量时： 反应原理：Fe＋4HNO3＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，铁元素的存在形式为 Fe3＋。 (2)当 Fe 过量时： 反应原理：3Fe＋8HNO3＝3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，铁元素的存在形式为 Fe2＋。 (3)当1 4< n Fe n HNO3 <3 8 时：铁元素的存在形式为 Fe2＋和 Fe3＋。 考点二 铁的两种氢氧化物和常见盐 1.铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 白色固体 红褐色固体 与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H＋＝Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋＝Fe3＋＋3H2O 受热分解 2Fe(OH)3===== △ Fe2O3＋3H2O 制法 可溶性亚铁盐与碱溶液反应 Fe2＋＋2OH－＝Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱溶液反应 Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3↓ 二者的关系 在空气中，Fe(OH)2 能够非常迅速地被氧气氧化成 Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速 变成灰绿色，最后变成红褐色，反应的化学方程式为 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3 2. 亚铁盐(Fe2＋)和铁盐(Fe3＋) (1)亚铁盐 含有 Fe2＋的溶液呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性。 ①氧化性：Fe2＋与 Zn 反应的离子方程式：Fe2＋＋Zn＝Fe＋Zn2＋； ②还原性：Fe2＋与 Cl2 反应的离子方程式：2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－。 (2)铁盐 ①氧化性：含 Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋具有较强的氧化性。 a．Fe3＋与 Fe、Cu 反应的离子方程式分别为：2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋，2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋； b．Fe3＋与 I－反应的离子方程式：2Fe3＋＋2I－＝2Fe2＋＋I2。 ②特性——检验 Fe3＋ 含有 Fe3＋的盐溶液遇到 KSCN 溶液时变成红色。 例 2、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。①、②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中液面加苯阻止了空气进 入；④由于带入空气中的氧气，能迅速将 Fe(OH)2 氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。 【发散类比 2】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 【思维建模】 1.成功制备 Fe(OH)2 的两个关键 (1)溶液中不含 Fe3＋和 O2 等氧化性物质。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 在密闭的隔绝空气的体系中。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，也可用铁粉和硫酸反应产生的氢 气排净装置中的空气。 2.制备 Fe(OH)2 常用的三种方法 方法一：有机覆盖层法：将吸有 NaOH 溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不 能用 CCl4)，以防止空气与 Fe(OH)2 接触发生反应，如图 1 所示。 图 1 图 2 图 3 方法二：还原性气体保护法：用 H2 将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与 NaOH 溶液混合，这样可长 时间观察到白色沉淀，如图 2 所示。 方法三：电解法：用铁作阳极，电解 NaCl(或 NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图 3 所示。 例 3、下列关于 0.1 mol·L－1 硫酸铁溶液的叙述正确的是( ) A．在该溶液中，K＋、Fe3＋、SCN－、Br－可以大量共存 B．和 KI 溶液反应的离子方程式为 Fe3＋＋2I－===Fe2＋＋I2 C．在该溶液中，Fe3＋与 SO 2－ 4 的物质的量之比为 2∶3 D．1 L 该硫酸铁溶液和足量的 Zn 充分反应，生成 11.2 g Fe 【答案】D 【解析】Fe3＋和 SCN－不能大量共存，A 项错误；Fe3＋和 I－反应的离子方程式为 2Fe3＋＋2I－＝2Fe2＋＋I2，B 项错误；Fe2(SO4)3 是强酸弱碱盐，Fe3＋会发生水解，Fe3＋与 SO 2－ 4 的物质的量之比小于 2∶3，C 项错误； 1 L 0.1 mol·L－1Fe2(SO4)3 溶液中含 0.2 mol Fe3＋，和足量的 Zn 充分反应，能生成 0.2 mol Fe，质量为 11.2 g，D 项正确。 【发散类比 3】欲探究浓 H2SO4 与 Fe 共热反应后铁元素的价态，设计下列实验，请填空：将反应后试管中 的溶液稀释。取少量溶液，滴入 3～5 滴________溶液，若溶液呈红色，则证明含有 Fe3＋，否则不含 Fe3 ＋；取少量溶液，滴入 3～5 滴________溶液，若溶液褪色，则证明含有 Fe2＋，否则不含 Fe2＋。若实验 证明反应后的溶液中只含有 Fe3＋，则反应的化学方程式是__________________________________。 【答案】KSCN 酸性 KMnO4 2Fe＋6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O 【思维建模】 1．Fe2＋、Fe3＋的检验方法 (1)直接观察颜色 Fe2＋溶液呈浅绿色，Fe3＋溶液呈棕黄色。 (2)利用显色反应(形成络离子) (3)利用铁的氢氧化物的颜色 (4)利用 Fe3＋的氧化性 (5)利用 Fe2＋的还原性 2．“铁三角”及其重要应用 (1)“铁三角”中的转化关系 (2)重要应用 ①判断离子共存：Fe2＋与 NO－ 3 (H＋)、ClO－、MnO－ 4 (H＋)，Fe3＋与 S2－、I－、HS－、SO 2－ 3 在溶液中因发生 氧化还原反应而不能大量共存。 ②盐溶液的保存。 a．含 Fe2＋的溶液：加入少量铁粉(或铁钉、铁屑)，防止 Fe2＋被氧化；加入少量相应的酸，防止 Fe2＋水 解[Fe(NO3)2 例外]。 b．含 Fe3＋的溶液：加入少量相应的酸，防止 Fe3＋水解。