资源描述
铁及其化合物1(侧重基础知识)
适用学科
化学
适用年级
高一
适用区域
广州
课时时长(分钟)
120分钟
知识点
铁得性质
铁得冶炼
金属铁与水蒸气得反应
Fe、Fe2+、Fe3+得转化—“铁三角”
铁得氧化物
铁得氢氧化物
Fe2+、Fe3+得检验
教学目标
知识与技能:
1. 铁及其化合物得性质
2、Fe3+与Fe2+得检验及相互转化。
教学重点
铁及其化合物得性质,Fe3+与Fe2+得相互转化。
教学难点
铁及其化合物,铁三角得应用
教学过程
一、复习预习
复习初中阶段所学过得铁得性质
①3Fe+2O2Fe3O4
②Fe+SFeS
③2Fe+3Cl22FeCl3
④3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
⑤Fe+2H+===Fe2++H2↑(酸为非氧化性酸)
⑥Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O(铁适量)
⑦3Fe+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O(铁过量)
⑧Fe+CuSO4===Cu+FeSO4
⑨2FeCl3+Fe===3FeCl2
二、知识讲解
考点1 铁得性质
1. 物理性质
纯铁具有银白色金属光泽; 有良好得延展性、导电、导热性能;密度为7、86克/厘米3;熔点为1535℃,沸点为2750℃;
2. 结构
铁得电子构型为(Ar)3d64s2,氧化态有0、+2、+3、+4、+5、+6。
3. 化学性质
(1) 与酸反应:Fe +2HCl === FeCl2 + H2↑
(2) 与水蒸气反应
铁不与冷水与热水反应,但在高温条件下能与水蒸气反应
实验装置
实验操作
将脱脂棉用水浸湿后挤干,塞入试管底部,脱脂棉厚度1~2cm,铁粉1g,铁粉中心至棉花外沿距离为2cm.加热一段时间后,将导气管伸入盛有洗涤剂液得培养皿中吹泡,当有大量气泡时,停止吹气泡。用点燃得火柴靠近气泡。
实验现象
①玻璃管壁上出现小水珠,蒸发皿中出现大量肥皂泡、
②用点燃得火柴靠近气泡,有爆鸣声。
结论
(3) 与氧反应:
(4) 与金属盐溶液:Fe + CuSO4 === FeSO4 + Cu
考点2铁得氧化物得比较
铁得氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
铁红
磁性氧化铁
色、态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
铁得价态
+2
+3
+2、+3
水溶性
难溶于水
稳定性
不稳定性
6FeO+O2=2Fe3O4
稳定
稳定
与酸得反应
FeO+2H+=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3+
+3H2O
Fe3O4+8H+=2Fe3++ Fe2++4H2O
与CO得反应
FexOy+yCOxFe+yCO2
制取
高温熔融,过量得铁与氧气反应
2Fe+O22FeO
Fe(OH)3得分解
2Fe(OH)3Fe2O3
+3H2O
铁在氧气中燃烧
3Fe+2O2Fe3O4
考点3比较铁得氢氧化物
1. 性质比较
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色状态
白色固体
红褐色固体
水溶性
不溶
不溶
稳定性
易氧化为Fe(OH)3,空气中加热得不到FeO
较稳定:Fe(OH)3Fe2O3+3H2O
与酸得反应
Fe(OH)2+2H+=== Fe2+ +3H2O
Fe(OH)3+3H+=== Fe3+ +3H2O
生成
制法
在隔绝O2得条件下Fe2+与碱反应
Fe3+与碱反应
反应
Fe2++2OH-= Fe(OH)2↓
Fe3++3OH—= Fe(OH)3↓
现象
白色絮状沉淀-灰绿色—红褐色
红褐色沉淀
2、转化
现象:生成得白色沉淀迅速变灰绿色,最后变为红褐色。
方程式:
考点4 Fe2+、Fe3+得检验
1.Fe2+得检验方法:
①含有Fe2+得溶液呈浅绿色;
②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水,产生白色絮状沉淀,露置在空气中一段时间后,沉淀变为灰绿色,最后变为红褐色,说明含Fe2+。
③向待检液中先滴加KSCN溶液无变化,再滴加新制得氯水,溶液显红色说明含Fe2+。有关得离子方程式为:
2Fe2+ + Cl2 2Fe3++2Cl-,Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3
④向待检测溶液中滴加K3【Fe(CN)6】溶液,有蓝色沉淀生成,说明含Fe2+。
2.Fe3+得检验方法:
①含有Fe3+得溶液呈黄色;
②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水,产生红褐色沉淀,说明含Fe3+;
③向待检液中滴加KSCN溶液,溶液呈血红色,说明含Fe3+;
④向待检液中滴加苯酚溶液,溶液呈紫色,说明含Fe3+。
考点5 铁三角
(1)一般就是指Zn 、Al 、CO、 H2、 等还原剂。
(2)就是指H+、 S、 I2、 Cu2+、 Fe3+、等氧化剂。
(3)(5)就是指Cl2、 Br2、 O2、 HNO3、 KMnO4等氧化剂。
(4)一般就是指Fe、 Cu、 HI、 H2S、等还原剂、
(5)就是指Cl2、 Br2、 O2、 HNO3、 KMnO4等氧化剂.
(6)就是指Zn、 Al、 CO、 H2、 等还原剂。
考点6有关铁、铜得单质、化合物推断突破口有
(1)特征颜色:如Fe2+溶液浅绿色,Fe3+溶液棕黄色,Fe(SCN)3溶液血红色,Fe(OH)3胶体红褐色,Fe(OH)2在空气中得颜色变化,Fe(OH)3红褐色,FeCl3固体红棕色,Fe2O3红棕色,Fe3O4、FeO、FeS黑色等。Cu2+溶液蓝色、Cu2O砖红色、CuO黑色,Cu(OH)2蓝色等。
(2)特征变价:铁有+2、+3价。
(3)特征反应:铝热反应.
(4)FeCl3变色种类
①向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液呈血红色;
②FeCl3溶液能使紫色石蕊试液呈红色;
③FeCl3与NaOH溶液反应,生成红褐色沉淀;
④向FeCl3溶液中通入H2S气体,生成淡黄色沉淀;
⑤向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液,生成淡黄色沉淀,当加入得Na2S溶液过量时,又生成黑色沉淀;
⑥向FeCl3溶液中加入过量Fe粉,溶液变为浅绿色;
⑦向FeCl3溶液中加入过量Cu粉,溶液变为蓝绿色;
⑧将FeCl3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中,溶液变为蓝色;
⑨将FeCl3溶液滴入苯酚溶液,溶液变为紫色;
⑩将FeCl3溶液滴入AgNO3溶液中,生成白色沉淀;
⑪将FeCl3溶液与NaHCO3溶液混合,放出气体,生成红褐色沉淀;
⑫将饱与FeCl3溶液滴入沸水中,生成红褐色Fe(OH)3胶体.
ﻬ三、例题精析
【例题1】
【题干】下列铁得化合物不能由化合反应直接得到得就是( )
A.FeS B.FeCl2 C.FeCl3 D。Fe3O4
【答案】B
【解析】A.Fe与S点燃或加热下直接化合生成FeS,故A不选;ﻫB.Fe与氯气点燃直接化合生成FeCl3,故B选;ﻫC.Fe与氯气点燃直接化合生成FeCl3,故C不选;
D。Fe与氧气点燃直接化合生成Fe3O4,故D不选;ﻫ故选B
【例题2】
【题干】制印刷电路时常用氯化铁溶液作为腐蚀液,发生得反应就是:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+.现向盛有溶液得烧杯中同时加入铁粉与铜粉,反应结束时,下列结果不可能出现得就是( )
A。烧杯中有铜无铁 B.烧杯中有铁无铜
C。烧杯中铁、铜都有 ﻩ D.烧杯中铁、铜都无
【答案】B
【解析】向盛有FeCl3溶液得烧杯内加入铁粉与铜粉,铁能与氯化铁反应生成氯化亚铁,铜能与氯化铁反应生成氯化亚铁与铜,铁能与生成得氯化铜反应生成氯化亚铁与铜,
A、加入铁与铜得混合物,铁首先与氯化铁反应,可能铁全部反应而铜有剩余,故A正确;
B、加入铁与铜得混合物,还原性:Fe>Cu,铁首先与氯化铁反应,铜后与氯化铁反应,不会出现有铁无铜得情形,故B错误;
C、若氯化铁得量少,加入得铁粉反应后还有剩余,而此时铜不会发生反应,则烧杯中铁、铜都有,故C正确;ﻫD、若氯化铁得量多,加入得铁粉与铜粉全部参加反应,不会有剩余,故D正确.
故选B。
【例题3】
【题干】下列依据相关实验得出得结论正确得就是( )
A、向某溶液中加入稀盐酸,产生得气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,该溶液一定就是碳酸盐溶液
B、用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应,火焰呈黄色,该溶液一定就是钠盐溶液
C、将某气体通入溴水中,溴水颜色褪去,该气体一定就是乙烯
D、向某溶液中滴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Fe2+
【答案】D
【解析】本题属于常规实验与基本实验考查范畴。
A、不能排除碳酸氢盐与 SO32-、HSO3—形成得盐得干扰
B、也可就是钠得单质或其她化合物,这里焰色反应火焰呈黄色仅证明含有钠元素。
C、其她还原气体或碱等都可使溴水褪色.
D、 Fe2+检验方法过程合理。
四、课堂运用
【基础】
1、 根据如图操作及现象推断酸X为( )
A。浓盐酸 B.浓硫酸ﻩ C.浓硝酸 D.稀硝酸
【答案】B
【解析】由图中铁未见溶解,则酸一定不就是盐酸或稀硫酸、稀硝酸,则加入酸可能为浓硫酸或浓硝酸,而加水溶解,则浓酸变为稀酸,最后生成白色沉淀为硫酸钡,所以推断加入酸为浓硫酸,
故选B。
2、下列关于铁得叙述正确得就是( )。
①铁能被磁铁吸引,但纯铁易被腐蚀 ②在人体内得血红蛋白中含有铁元素 ③铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族 ④铁能在氧气中剧烈燃烧,但不能在水蒸气中燃烧 ⑤铁与强氧化剂硝酸反应得产物仅就是Fe(NO3)3 ⑥不能通过化合反应制得FeCl2与Fe(OH)3
A、①③ B、②④ C、②⑤ D、④⑥
【答案】B
【解析】当铁中含有杂质时,在潮湿得空气中会发生电化学腐蚀,而纯铁得抗腐蚀能力较强;铁位于元素周期表得第Ⅷ族,而不就是第ⅧB族;铁与强氧化剂反应,能被氧化为Fe3+,但若铁过量,则Fe3+被Fe还原为Fe2+,所以,Fe与HNO3反应得产物可能因铁过量而生成Fe(NO3)2;FeCl2、Fe(OH)3可分别通过化合反应Fe+2FeCl3===3FeCl2、4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3制得。故选项B正确.
【巩固】
1、 过量铁跟一定量硝酸反应最终生成硝酸亚铁,下列图象就是表示铁与反应过程中生成得硝酸铁之间得物质得量(mol)得关系,其中正确得就是( )
A。 B. C. D。
【答案】B
【解析】铁不足,发生Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,过量铁跟一定量硝酸反应最终生成硝酸亚铁,则Fe与硝酸得物质得量比大于1:4时发生2Fe(NO3)3+Fe=3Fe(NO3)2,
即生成3molFe(NO3)2,消耗2molFe反应生成Fe(NO3)3,共消耗3molFe,只有图象B符合,故选B.
2、常温下在下列溶液中加入足量得铁,充分反应后,生成气体最多得就是( )
A、20 mL 12 mol/L得盐酸 B、10 mL 18 mol/L得硫酸
C、80 mL 2 mol/L得硫酸 D、40 mL 14 mol/L得硝酸
【答案】C
【解析】18 mol/L得H2SO4为浓H2SO4,14 mol/L得HNO3为浓HNO3,均有强氧化性,常温下Fe在浓H2SO4与浓HNO3中均发生钝化,没有气体产生。B、D两项不就是正确答案。A、C两项需比较在铁得量充足得情况下,哪种酸中H+数目多则哪种酸产生得H2多.A项中,12 mol/L×0、02 L×1=0、24 mol;C项中,2 mol/L×0、08 L×2=0、32 mol.故C项产生H2最多。
【拔高】
1、 下列有关铁元素得叙述中正确得就是( )
A。Fe(OH)2易被氧化生成Fe(OH)3,说明稳定性:Fe(OH)2〈Fe(OH)3
B.铁就是较活泼得金属,它与卤素(X2)反应得生成物均为FeX3
C.氢氧化铁与氢碘酸反应:Fe(OH)3+3HI→FeI3+3H2O
D.铁元素位于周期表得第五周期第VIII族
【答案】A
【解析】A。Fe(OH)2具有还原性,易被氧化生成稳定得Fe(OH)3,符合化学反应得特点,故A正确;ﻫB.碘得氧化性较弱,铁与碘反应生成FeI2,故B错误;
C.Fe3+具有较强得氧化性,可与I—发生氧化还原反应,生成亚铁离子与碘,故C错误;
D。铁得原子序数为26,位于周期表得第4周期,故D错误.
故选A.
2、 将28g铁粉放入100 mL 0、1 mol/L得CuSO4溶液中,充分反应后析出得铜得质量为( )
A、32 g B、6、4 g C、0、64 g D、3、2 g
【答案】C
【解析】n(Fe)=0、5 mol,
n(CuSO4)=0、100 L×0、1 mol/L=0、01 mol,
由CuSO4+Fe===FeSO4+Cu
可知Fe过量,所以应按CuSO4得量计算:
n(Cu)=n(CuSO4)=0、01 mol。
m(Cu)=0、01 mol×64 g·mol-1=0、64 g。
课程小结
1。Fe、Cu在一定条件下可以与某些酸、非金属单质、某些盐溶液、某些还原剂等发生反应,在反应中充当还原剂.铜在反应中一般转化为+2价得铜得化合物,铁在反应中可以转化为+2与+3价得铁离子。
2.反应后得产物得价态与氧化剂得强弱有关,铁与氧化性较弱得氧化剂(如盐酸、硫酸铜溶液等)反应转化为亚铁得化合物,铁与氧化性较强得氧化剂(如氯气、浓硝酸、稀硝酸溶液等)反应转化为铁得化合物。
课后作业
【基础】
1、 铁片投入下列溶液,铁片溶解,溶液质量增加,但无气体产生得就是( )
A.AgNO3 ﻩ B.CuSO4 ﻩC.稀硫酸 D.Fe(NO3)3
【答案】D
【解析】A。Fe置换出Ag,溶液质量减小,故A不选;
B。Fe置换出Cu,溶液质量减小,故B不选;ﻫC。反应生成硫酸亚铁与氢气,溶液质量增加,但生成气体,故C不选;ﻫD。反应生成硝酸亚铁,无固体析出,溶液质量增加,且没有气体生成,故D选;
故选D。
2、 金属及其化合物转化关系就是化学学习得重要内容之一。下列各组物质得转化关系中不全部就是通过一步反应完成得就是( )
A。Na→NaOH→Na2CO3→NaCl B.Al→Al2O3→Al(OH)3→AlCl3
C。Mg→MgCl2→Mg(OH)2→MgSO4 D.Fe→FeCl2→Fe(OH)2→Fe(OH)3
【答案】B
【解析】A、全部可以一步完成,错误;B、Al2O3→Al(OH)3不可一步完成,正确;C、全部可以一步完成,错误;D、全部可以一步完成,错误,答案选B.
3、在四千五百多年以前,人类就会利用陨铁。我国春秋时代晚期已炼出可供烧铸得液态生铁,隋唐年间开始用煤炼铁,明代已能用焦炭冶炼生铁。将铁片分别放入下列溶液中充分反应,反应后溶液得质量比反应前减轻得就是( )
A、CuSO4 B、H2SO4 C、HCl D、FeSO4
【答案】A
【解析】铁与FeSO4不能发生反应,D项应首先排除。根据化学方程式分析:Fe+2HCl==FeCl2+H2↑,Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑可以瞧出,每当有2 g H2逸出,必有56 g 铁与酸反应而进入溶液,即溶液得质量增加了54 g,B、C项不合题意.根据化学方程式Fe+CuSO4===FeSO4+Cu可以瞧出,每析出64 g铜必溶解56 g铁,而相应溶液得质量则减小了(64 g—56 g)=8 g。
ﻬ【巩固】
1、生物炼铜实际上就是微生物帮助我们从矿石中提取铜。这些“吃岩石得细菌”能利用空气中得氧气将不溶性得CuS转化成可溶性铜得化合物,该化合物就是( )
A、碳酸铜 B、硝酸铜 C、硫酸铜 D、氢氧化铜
【答案】C
【解析】从元素守恒与氧化还原得角度来分析,CuS与氧气反应,硫元素被氧化,且转化为可溶性得铜盐,所以该化合物为硫酸铜。
2、搜狐网报道:中国每年要进口5亿吨左右得铁矿石,占世界海上铁矿石贸易量得一半以上,随着全球铁矿石价格得上涨,中钢协与澳大利亚必与必拓公司谈判陷入困境。关于铁矿石得说法正确得就是( )
A、赤铁矿得主要成分就是Fe3O4
B、铁矿石得主要成分与铁锈得主要成分相同
C、磁铁矿粉末溶于盐酸后,加入KSCN溶液,溶液变血红色
D、FeO俗称铁红
【答案】C
【解析】A项:赤铁矿得主要成分就是Fe2O3;B项:铁锈得主要成分为Fe2O3,而铁矿石成分则不固定,可能就是Fe2O3,也可能就是Fe3O4等;C项:磁铁矿得主要成分就是Fe3O4,与盐酸反应产生Fe3+;D项:Fe2O3俗称铁红。
【拔高】
1、 将1、12g铁粉加入25mL2mol/L得FeCl3溶液中,充分反应后,其结果就是( )
A。铁恰好将Fe3+全部还原
B.往反应后溶液中滴入KSCN溶液,不显红色
C.溶液变为浅绿色
D.Fe2+与Fe3+物质得量之比为6:1
【答案】D
【解析】将1、12g铁粉加入到25mL 2mol•L-1得氯化铁溶液中,铁粉得物质得量n=0、02mol,氯化铁得物质得量n=C×V=2mol•L-1×0、025L=0、05mol,
铁粉与氯化铁得离子反应方程式为:Fe+2Fe3+=3Fe2+,根据反应得物质得量之比等于计量数之比知,0、02mol铁粉完全反应需要0、04mol氯化铁,所以氯化铁剩余0、01mol,生成得Fe2+得物质得量为0、06mol,
A。由于氯化铁剩余了0、01mol,铁完全反应,故A错误;
B.由于氯化铁剩余,向溶液中滴入无色KSCN溶液,显血红色,故B错误;ﻫC.氯化铁溶液为棕黄色,由于氯化铁剩余了0、01mol,溶液不能变为浅绿色,故C错误;
D.Fe2+得物质得量为0、06mol,氯化铁得物质得量为0、01mol,所以Fe2+与Fe3+得物质得量之比为6:1,故D正确;ﻫ故选D.
2. 某化学兴趣小组用只含有铝、铁、铜得工业废料制取纯净得氯化铝溶液、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)与胆矾晶体,以探索工业废料得再利用。其实验方案如下:
(1)写出合金与烧碱溶液反应得离子方程式: .
(2)由滤液A制AlCl3溶液得途径有①与②两种,您认为较合理得途径及理由就是: 。
(3)滤液E若放置在空气中一段时间后,溶液中得阳离子除了与外,还可能存在
(用符号表示).
(4)用滤渣F通过两种途径制取胆矾,与途径③相比,途径④明显具有得两个优点就是:
、 。ﻫ(5)途径④发生反应得化学方程式为: 。ﻫ(6)实验室从CuSO4溶液制取胆矾,操作步骤有蒸发浓缩、冷却结晶、 、自然干燥。 、
【答案】(1)2Al + 2OH + 2H2O = 2AlO2 + 3H2↑ (2分)
(2)②合理,途径②制得AlCl3溶液纯度高,①制取得AlCl3溶液中混有NaCl杂质(2分)
(3)Fe3+(2分)ﻫ(4)成本低;不产生有毒气体(合理给分)(各1分)
(5)2Cu+2H2SO4+O2===2CuSO4+2H2O(2分)ﻫ(6)过滤洗涤(2分)
【解析】(1)由题可知,与烧碱反应得物质应在滤液中,滤液通过反应最终生成得产物就是AlCl3,所以合金中与烧碱反应得物质应为铝.
(2)途径①中生成得NaCl很难出去,途径②通过沉淀再溶解得方式可得到纯度较高得AlCl3.
(3)由题滤液E中含有与,Fe2+在空气中暴露一段时间易被氧化为Fe3+
(4)首先途径③使用浓硫酸发生氧化还原反应Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2↑+2H2O;其次,浓硫酸得价格高于稀硫酸,会提高成本ﻫ(5)由题就是Cu在稀硫酸得环境下与氧气发生氧化还原反应,其反应实质就是碱性金属氧化物与酸得反应
(6)从溶液中提取溶质,操作步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、自然干燥.
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