高三化学一轮复习-35-铁及其化合物教学设计.doc

第三章 金属及其化合物
第五课时 铁及其化合物
〖复习目标〗
（1）掌握铁及其化合物的物理、化学性质及应用。
（2）Fe2＋、Fe3＋的相互转化及鉴别。
（3）掌握Fe(OH)2的制备方法。
〖教学重点〗铁及其化合物的性质及应用、Fe2＋、Fe3＋的相互转化及鉴别
〖教学难点〗Fe(OH)2的制备
〖教学过程〗

【知识精讲】
1、铁
（1）铁的存在

（2）铁的物理性质
纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。
（3）铁的化学性质
铁是较活泼的金属，有较强的还原性，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物。
Fe＋
Fe＋H2O(g)④3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
Fe—
2、铁的氧化物
化学式
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
价态
+2
+3
1/3正2价，2/3正3价
水溶性
不溶
不溶
不溶
与酸的反应
FeO+2H+==Fe2++H2O
遇氧化性酸生成Fe3+ 盐
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O
与CO反应
高温FexOy+yCO=xFe+yCO2
3、Fe2+ 和Fe3+ 的比较

Fe2+
Fe3+
水合离子颜色
浅绿色
棕黄色
氧化还原性
既有氧化性，又有还原性
只有氧化性
水解性
Fe2+ +2H2OFe（OH）2+2H+
Fe3+ +3H2OFe（OH）3+3H+
与碱的反应
Fe2+ +2OH—= Fe（OH）2 ↓
Fe3+ +3OH—= Fe（OH）3 ↓
4、Fe(OH)2与Fe(OH)3的比较
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)3Fe2O3＋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，反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

【方法精讲】
1、铁的变价及Fe2+、Fe3+的性质、检验
（1）铁与硝酸反应
一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断，根据反应方程式：
HNO3过量：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，
Fe过量时：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2，
两者相加得总方程式：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，可以用数轴表示：

解题时需注意量的范围。
即：①≤，产物仅有Fe(NO3)3，HNO3可能有剩余；
②≥，产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能有剩余；
③<<，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，Fe和HNO3都反应完全。
（2）＋2、＋3价铁的化学性质
①Fe2＋的氧化性和还原性
Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性。在阶段接触Fe2＋的氧化还原反应中其主要表现还原性，如：Fe2＋遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现还原性。
②Fe3＋的氧化性
Fe3＋处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如：它能氧化Fe、Cu、HI、H2S等。
③Fe2＋与Fe3＋的相互转化
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；
3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑；
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；
Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。
（3）+2铁和+3价铁的检验
①溶液颜色
含有Fe2＋的溶液显浅绿色
含有Fe3＋的溶液显黄色
②用KSCN溶液和氯水
流程：
溶液
有关反应：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(血红色)
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
③用NaOH溶液
流程：
溶液
有关反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀)
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀)
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
2、铁三角及应用
（1）“铁三角”转化关系

①一般是指Zn .Al .CO. H2. 等较强还原剂。
FeCl2+Zn=ZnCl2+Fe 3FeCl2+2Al=2AlCl3+3Fe
FeO+COFe+CO2 FeO+H2Fe+H2O
②是指H+. S. I2. Cu2+. Fe3+等较弱氧化剂。
Fe+2H+=Fe2++H2↑ Fe+SFeS Fe+I2FeI2
Fe+Cu2+=Fe2++Cu Fe+2Fe3+=3Fe2+
③是指Cl2. Br2. O2. HNO3. KMnO4等较强氧化剂。
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- 2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O
5Fe2++MnO4-+8H+=Mn2++5Fe3++4H2O
④一般是指Fe. Cu. HI. H2S.等较弱还原剂.
2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+ Fe3++Fe=3Fe2+
2Fe3++2I-=2Fe2++I2↓ 2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+
⑤是指Cl2. Br2. O2. HNO3. KMnO4等较强氧化剂。
2Fe+3Cl22FeCl3 2Fe3++Br2==2FeBr3
Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O 4Fe+3O2(纯) 2Fe2O3
⑥是指Zn. Al. CO. H2. 等较强还原剂。
2Fe3++3Zn(足)=3Zn2+2Fe Fe3++Al=Al3++Fe Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 Fe2O3+3H22Fe+3H2O

（2）“铁三角”的转化关系及应用举例
①判断离子共存
A、Fe2＋、Fe3＋均水解，与HCO3‾、AlO2‾、CO32‾等因水解相互促进，在溶液中不能大量共存。
B、Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO32‾，Fe2＋与NO3‾(H＋)、ClO－、MnO4‾(H＋)在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。
②盐溶液的配制与保存
A、Fe2＋的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相应的酸，防止Fe2＋水解。
B、Fe3＋的盐溶液：加少量相应的酸防止Fe3＋水解。
3、Fe(OH)2的制备
由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为 Fe(OH)3，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。
制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
【成功关键】①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质；
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。

【典例精讲】
【例1】铁及其化合物是化学中的一类重要物质，下列关于铁元素的叙述中正确的是 （ ）
A．2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋成立说明氧化性：Fe3＋＞Fe2＋
B．25℃，pH＝0的溶液中，Al3＋、NH4+、NO3-、Fe2＋可以大量共存
C．5.6g铁与足量的氯气反应失去电子为0.2mol
D．硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液：Fe2＋＋2H2O2＋4H＋===Fe3＋＋4H2O
【答案】A
【解析】氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋成立说明氧化性：Fe3＋＞Fe2＋，故A正确；pH＝0的溶液中， NO3-具有强氧化性，能把Fe2＋氧化为Fe3＋，故B错误；5.6g铁与足量的氯气反应，铁被氧化为+3价，失去电子为0.3mol，故C错误；硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，故D错误。
【例2】CuO、Fe粉、Fe3O4的混合物中，加一定量稀硫酸，当反应停止后，滤出不溶物，并向滤液中插入一枚铁钉，片刻后．取出铁钉，观察现象。以下结论中正确的是 （ ）
A．若铁钉部分溶解，则滤液中一定含Fe2(SO4)3
B．若铁钉完全溶解，则滤液中一定含CuSO4
C．若铁钉表面有红色物质生成，则不溶物中一定不含Fe
D．若铁钉无变化，则不溶物中一定含Fe
【答案】C
【解析】CuO、Fe粉、Fe3O4的混合物中，加一定量稀硫酸，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁，氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜，铁与硫酸铜反应生成铜，Fe3O4与稀硫酸反应生成硫酸铁和硫酸亚铁，铁与硫酸铁反应生成硫酸亚铁，铜与硫酸铁反应生成硫酸亚铁和硫酸铜。A.根据题意，滤出不溶物，则不溶物一定是铜，因为铜与硫酸铁反应，所以滤液中一定没有Fe2(SO4)3，A项错误；B.根据氧化性排序：Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋，若铁钉完全溶解，可能是Fe+2H＋=Fe2＋+H2↑,则滤液中不一定含CuSO4，B项错误；C.因为Fe+Cu2＋=Fe2＋+Cu，所以若铁钉表面有红色物质生成，则不溶物中一定不含Fe，C项正确；D.若铁钉无变化，说明溶液中没有Fe3＋、Cu2＋和H＋，则不溶物中可能有铁，可能有铁和铜的混合物，D项错误；答案选C。

【考题精练】
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最佳顺序为 （ ）
①加入适量氯水 ②加入足量KMnO4溶液 ③加入少量KSCN溶液．
A．①③ B．③② C．③① D．①②③
【答案】C
【解析】三价铁离子遇到硫氰根离子显血红色；二价铁离子遇到硫氰根离子不变色，二价铁离子具有还原性，能被氧化为三价铁离子；高锰酸钾溶液为紫红色．解：先根据Fe3+的特征反应，加入硫氰酸钾溶液判断溶液不含Fe3+；然后加入氧化剂氯水，如果含有Fe2+，Fe2+被氧化剂氧化成Fe3+溶液变成红色，以此证明Fe2+的存在，注意高锰酸钾溶液为紫红色，不反应溶液也可以变红，所以不能选用高锰酸钾氧化二价铁离子，故选：C。
2．某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如下流程：

下列说法不正确的是（ ）
A．溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉
B．固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al3+转化为Al(OH)3，进入固体2
C．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解
D．若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O
【答案】D
【解析】硫铁矿焙烧取硫后的烧渣（主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质），混合物中加入足量硫酸，Fe2O3、Al2O3与酸反应生成的硫酸铁、硫酸铝，二氧化硅不反应，过滤，固体1为二氧化硅；在滤液中加入铁粉将铁离子还原为亚铁离子，调节pH值使铝离子完全生成氢氧化铝沉淀，过滤，固体2为氢氧化铝，溶液2为硫酸亚铁，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到硫酸亚铁晶体。A、由流程分析可知，溶解烧渣选用足量硫酸，X为铁粉，故A正确；B、由流程分析可知，固体1中一定含有SiO2，调节pH值使铝离子完全生成氢氧化铝沉淀，则固体2为氢氧化铝，故B正确；C、亚铁离子易被空气中的氧气氧化，而且受热易失去结晶水，所以从溶液2得到FeSO4•7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解，故C正确；D、在溶液1中含有铁离子和铝离子，加过量的氢氧化钠，铝离子转化为偏铝酸根离子，铁离子与氢氧根离子结合生成氢氧化铁沉淀，所以最终得到的是硫酸铁而不是硫酸亚铁，故D错误；故选D。