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第三節(jié) 鐵及其化合物,考綱要求 1.了解鐵的主要性質(zhì)及其應(yīng)用。2.了解鐵的重要化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用。3.以Fe2＋、Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化為例理解變價(jià)金屬元素的氧化還原反應(yīng)。,一、鐵 1．位置 鐵位于元素周期表中第 周期，第 族。 2．鐵的物理性質(zhì) 鐵具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱和延展性，具有能被 吸引的特性。 3．鐵的化學(xué)性質(zhì) 鐵單質(zhì)性質(zhì)活潑，有較強(qiáng)的還原性，主要化合價(jià)為＋2價(jià)和＋3價(jià)。,考點(diǎn)一 鐵、鐵的氧化物及氫氧化物,四,Ⅷ,磁鐵,,二、鐵的重要化合物 1．鐵的氧化物 (1)性質(zhì)比較：,(2)寫出離子方程式： ①稀HNO3＋FeO：,2．鐵的氫氧化物,點(diǎn)撥 Fe3O4是一種純凈物，而不是由FeO和Fe2O3組成的混合物。Fe3O4的組成可以用氧化物形式表示為FeOFe2O3，F(xiàn)e3O4與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為： Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O。,1．生鐵和純鐵相比，誰(shuí)的熔點(diǎn)高？誰(shuí)的硬度大？誰(shuí)的抗腐蝕能力強(qiáng)？為什么？ 提示：因生鐵是鐵碳合金，所以生鐵的熔點(diǎn)低，硬度大。生鐵在潮濕的環(huán)境中易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，故純鐵的抗腐蝕能力強(qiáng)。,答案：(1) (2) (3)√ (4) (5) (6)√,1．鐵屑溶于過(guò)量稀硫酸，過(guò)濾后向?yàn)V液中加入過(guò)量氨水，有白色沉淀生成，過(guò)濾，在空氣中加熱沉淀至質(zhì)量不再發(fā)生變化為止，得到紅棕色殘?jiān)鲜龀恋砗蜌堅(jiān)謩e是( ) A．Fe(OH)3 Fe2O3 B．Fe(OH)2 Fe2O3 C．Fe(OH)2 Fe(OH)3 D．Fe(OH)2 Fe3O4 答案：B,鐵及化合物的性質(zhì),解析：A項(xiàng)同時(shí)有BaSO4生成，A項(xiàng)不正確；B項(xiàng)Fe3＋氧化S2－；D項(xiàng)FeS溶于H＋，不會(huì)生成沉淀，該反應(yīng)不能發(fā)生。 答案：C,3．下列物質(zhì)跟鐵反應(yīng)后的生成物與KSCN溶液作用一定會(huì)產(chǎn)生紅色溶液的是________。 A．鹽酸 B．Fe2(SO4)3溶液 C．氯氣 D．CuSO4溶液 E．Br2 F．稀HNO3 答案：CE,4．由FeO、Fe2O3和Fe3O4組成的混合物，測(cè)得其中鐵元素與氧元素的質(zhì)量比為21∶8，則這種混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物質(zhì)的量之比是( ) A．1∶2∶1 B．2∶1∶1 C．1∶3∶1 D．1∶1∶3,鐵及化合物的定量計(jì)算,答案：D,5．(2014年宜昌模擬)有一塊鐵的“氧化物”樣品，用140 mL 5.0 mol/L鹽酸恰好將之完全溶解，所得溶液還能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3＋，則該樣品可能的化學(xué)式為( ) A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7 解析：根據(jù)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知鐵的“氧化物”樣品用鹽酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol2＝0.05 mol，根據(jù)電荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，則n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故該氧化物可表示為FeO2Fe2O3，即Fe5O7。 答案：D,6．向質(zhì)量為30 g的Fe、Fe2O3的混合物中加入250 mL 4 mol/L的稀HNO3恰使混合物完全溶解，放出NO(標(biāo)準(zhǔn)狀況)2.24 L，向所得溶液中再滴加KSCN溶液，無(wú)血紅色出現(xiàn)。若用與上述混合物中鐵元素質(zhì)量相等的鐵屑和足量的稀硫酸充分反應(yīng)，所得到的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為( ) A．15.12 L B．10.08 L C．2.24 L D．3.36 L 解析：根據(jù)題意知，固體完全溶解，鐵全部轉(zhuǎn)化為Fe(NO3)2，而生成物中含氮物質(zhì)有Fe(NO3)2和NO，據(jù)N原子守恒可求出Fe(NO3)2的物質(zhì)的量為(0.25 L4 mol/L－0.1 mol)/2＝0.45 mol。若用0.45 mol Fe與足量稀硫酸反應(yīng)，生成的氫氣為0.45 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為10.08 L。 答案：B,一、鐵鹽和亞鐵鹽的性質(zhì) 1．鐵鹽(Fe3＋) (1)氧化性： 含有Fe3＋的溶液呈 色，F(xiàn)e3＋具有氧化性，能氧化Cu、Fe、SO2、S2－、I－等。Fe3＋與Cu、I－反應(yīng)的離子方程式分別為： 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋、 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I(xiàn)2。,考點(diǎn)二 鐵鹽和亞鐵鹽的性質(zhì),棕黃,(2)水解： ①實(shí)驗(yàn)室制Fe(OH)3膠體的離子方程式為： ____________________________________。 ②FeCl3凈水的離子方程式為： ____________________________________。 (3)特性： 含有Fe3＋的鹽溶液遇到KSCN溶液時(shí)變成血紅色。,2．亞鐵鹽(Fe2＋) 含有Fe2＋的溶液呈淺綠色，既有氧化性，又有還原性。 (1)氧化性：Fe2＋與Zn反應(yīng)的離子方程式： ______________________。 (2)還原性：Fe2＋與Cl2反應(yīng)的離子方程式： ________________________。,Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋,2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－,二、Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn) 1．Fe3＋的檢驗(yàn)方法 分別取出少量待檢溶液： (1)含有Fe3＋的溶液呈黃色。 (2)向待檢液中滴加NaOH溶液或氨水，產(chǎn)生 色沉淀，說(shuō)明含F(xiàn)e3＋。 (3)向待檢液中滴加KSCN溶液，溶液呈血紅色，說(shuō)明含F(xiàn)e3＋。 (4)向待檢液中滴加苯酚溶液，溶液呈紫色，說(shuō)明含F(xiàn)e3＋。,紅褐,2．Fe2＋的檢驗(yàn)方法 分別取出少量待檢溶液： (1)含有Fe2＋的溶液呈淺綠色。,三、“鐵三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系及應(yīng)用 1．“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系,,(3)鹽溶液的配制與保存： (4)物質(zhì)制備：,特別提示 Fe2＋具有較強(qiáng)的還原性，F(xiàn)e3＋水解能力強(qiáng)，實(shí)際上pH3.7時(shí)，F(xiàn)e3＋幾乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。欲除去某溶液中含有的Fe2＋雜質(zhì)時(shí)，一般先向溶液中加入氧化劑(如H2O2)，使Fe2＋氧化為Fe3＋，然后加堿或鹽調(diào)節(jié)pH，使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去。,1．檢驗(yàn)Fe2＋時(shí)能不能先加氯水再加KSCN溶液？ 提示：不能。,2．判斷正誤，正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“” (1)向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2：3Mg(OH)2＋2Fe3＋===2Fe(OH)3＋3Mg2＋。( ) (2)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變色，滴加氯水后溶液顯血紅色，該溶液中一定含F(xiàn)e2＋。( ) (3)在氫氧化鐵膠體中能大量共存：H＋、K＋、S2－、Br－。( ) (4)因?yàn)镕e3＋具有氧化性，所以用KSCN溶液可以鑒別Fe3＋。( ) (5)Fe2＋、Al3＋、ClO－、Cl－能夠大量共存。( ) (6)在pH＝7的溶液中Cl－、SO、Na＋、Fe3＋可大量共存。( ) 答案：(1)√ (2)√ (3) (4) (5) (6),1．(2014年淮北模擬)某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，開始時(shí)有白色絮狀沉淀生成，白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色。下列結(jié)論正確的是( ) A．一定有Fe2＋，一定沒有Fe3＋、Mg2＋ B．一定有Fe3＋，一定沒有Fe2＋、Mg2＋ C．一定有Fe3＋，可能有Fe2＋，一定沒有Mg2＋ D．一定有Fe2＋，可能有Mg2＋，一定沒有Fe3＋,Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn),解析：“加入NaOH溶液，開始時(shí)有白色絮狀沉淀生成，白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色的”現(xiàn)象是溶液中含有亞鐵離子的特性，若有Fe3＋，則產(chǎn)生氫氧化鐵的紅褐色沉淀會(huì)掩蓋Fe(OH)2的白色，所以不可能存在Fe3＋，而Mg(OH)2是白色，有可能存在。 答案：D,2．下列實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象、結(jié)論或目的均正確的是( ),答案：A,3．工業(yè)上由黃銅礦(主要成分CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下： (1)氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的________吸收。 a．濃硫酸 B．稀HNO3 c．NaOH溶液 D．氨水 (2)用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈紅色，說(shuō)明溶液中存在________(填離子符號(hào))，檢驗(yàn)溶液中還存在Fe2＋的方法是__________________________________________________ ________________________________________(注明試劑、現(xiàn)象)。,,解析：(1)冰銅(mCu2SnFeS)加入石英砂并通入空氣焙燒生成泡銅(Cu2O、Cu)、熔渣和SO2氣體(A)。SO2是一種酸性氧化物，可用NaOH溶液或氨水吸收。(2)溶液中滴加KSCN溶液呈紅色，說(shuō)明含有Fe3＋。可利用Fe2＋的還原性來(lái)檢驗(yàn)溶液中其是否存在，加入酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液褪色，說(shuō)明還存在Fe2＋。 答案：(1)cd (2)Fe3＋ 取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4溶液褪色,離子檢驗(yàn) (1)固體：取少許固體于試管中加水或某酸液溶解形成溶液，加試劑，有現(xiàn)象，說(shuō)明含有離子。 (2)溶液：取少許待測(cè)液于試管中，加試劑，有現(xiàn)象，說(shuō)明含有離子。,4．在淺綠色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀鹽酸時(shí)，溶液顏色變化應(yīng)是( ) A．顏色變淺 B．逐漸變深綠 C．沒有改變 D．變棕黃色 答案：D,Fe2＋與Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化及應(yīng)用,5．(2014年欽州模擬)現(xiàn)有濃度分別為1 mol/L的FeCl3、FeCl2、CuCl2混合溶液100 mL，加入一定量的鐵粉，按下列情況填空。 (1)充分反應(yīng)后，如果溶液中還有一定量的Cu2＋，則溶液中一定含有的金屬離子還有________，該離子在溶液中的物質(zhì)的量范圍為________，可能含有的金屬或金屬離子為________。 (2)反應(yīng)完畢后，鐵粉有剩余，溶液中一定含有的金屬離子為________，為________mol，一定沒有的金屬離子為_____________。,涉及Fe2＋、Fe3＋的離子共存問題,答案：A,答案：A,制備Fe(OH)2常用的三種方法 由于Fe(OH)2具有很強(qiáng)的還原性，易被氧化為Fe(OH)3，在實(shí)驗(yàn)室中制備Fe(OH)2，并使Fe(OH)2長(zhǎng)時(shí)間保持白色沉淀狀態(tài)，成為物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)探究的熱點(diǎn)。 1．制備原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。 2．成功關(guān)鍵：(1)溶液中不含F(xiàn)e3＋和O2等氧化性物質(zhì)。(2)制備過(guò)程中，保證生成的Fe(OH)2在密閉的隔絕空氣的體系中。,3．常用方法： 方法一：有機(jī)覆蓋層法。 將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到液面以下，并在液面上覆蓋一層苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空氣與Fe(OH)2接觸發(fā)生反應(yīng)，如圖1所示。 方法二：還原性氣體保護(hù)法。 用H2將裝置內(nèi)的空氣排盡后，再將亞鐵鹽與NaOH溶液混合，這樣可長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色沉淀。如圖2所示。,,方法三：電解法。 用鐵作陽(yáng)極，電解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆蓋苯或煤油，如圖3所示。,,典例 如圖所示，此裝置可用來(lái)制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化的顏色變化。實(shí)驗(yàn)時(shí)必須使用鐵屑和6 molL－1的硫酸，其他試劑任選。填寫下列空白：,,(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中應(yīng)預(yù)先加入的藥品是________。A中反應(yīng)的離子方程式是___________________________ _______________________________________________________。 (2)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先將活塞a________(填“打開”或“關(guān)閉”)。 (3)簡(jiǎn)述生成Fe(OH)2的操作過(guò)程___________________________ _______________________________________________________。 (4)實(shí)驗(yàn)完畢，打開b處活塞，放入一部分空氣，此時(shí)B瓶中發(fā)生的反應(yīng)為________________________________________________。,(5)下列各圖示中________能較長(zhǎng)時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀。,,解析 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，產(chǎn)生的H2將Fe2＋壓入B中，F(xiàn)e2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；因?yàn)镕e(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3，即發(fā)生4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。因此，要較長(zhǎng)時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除裝置中的氧氣或空氣。①、②原理相同，都是先用氫氣將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護(hù)中；③的原理為鐵作陽(yáng)極產(chǎn)生Fe2＋，與電解水產(chǎn)生的OH－結(jié)合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保護(hù)，能防止空氣進(jìn)入；⑤中液面加苯阻止了空氣進(jìn)入；④由于帶入空氣中的氧氣，能迅速將Fe(OH)2氧化，因而不能較長(zhǎng)時(shí)間看到白色沉淀。 答案 (1)鐵屑 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2)打開 (3)關(guān)閉活塞a，使FeSO4溶液壓入B中進(jìn)行反應(yīng) (4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (5)①②③⑤,即時(shí)訓(xùn)練 用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含F(xiàn)e3＋的FeSO4溶液與用不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備。 (1)用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時(shí)還需加入________。 (2)除去蒸餾水中溶解的O2常采用________的方法。 (3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長(zhǎng)滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是___________________________________________________________ _______________________________________________________。,解析：(1)Fe2＋易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe2＋易被空氣中的O2氧化，要加Fe粉防止Fe2＋被氧化。 (2)氣體的溶解度隨溫度升高而降低，所以煮沸后的水中溶解的O2較少。 答案：(1)稀硫酸、鐵屑 (2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2,