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第三章金屬及其氧化物第五課時(shí)鐵及其化合物 高三化學(xué)第一輪復(fù)習(xí) 知識精講 1 鐵 1 鐵的存在 知識精講 2 鐵的物理性質(zhì)純鐵具有金屬的共性 如具有銀白色金屬光澤和良好的延展性 是電和熱的良導(dǎo)體 具有能被磁鐵吸引的特性 純鐵有很強(qiáng)的抗腐蝕能力 3 鐵的化學(xué)性質(zhì)鐵是較活潑的金屬 有較強(qiáng)的還原性 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)可生成 2 3兩種價(jià)態(tài)的化合物 知識精講 知識精講 2 鐵的氧化物 知識精講 3 Fe2 和Fe3 的比較 知識精講 4 Fe OH 2與Fe OH 3的比較 方法精講 1 鐵的變價(jià)及Fe2 Fe3 的性質(zhì) 檢驗(yàn) 1 鐵與硝酸反應(yīng)一是明確哪種物質(zhì)過量 二是根據(jù)兩種物質(zhì)的量分析討論判斷 根據(jù)反應(yīng)方程式 HNO3過量 Fe 4HNO3 Fe NO3 3 NO 2H2O Fe過量時(shí) Fe 2Fe NO3 3 3Fe NO3 2 兩者相加得總方程式 3Fe 8HNO3 3Fe NO3 2 2NO 4H2O 可以用數(shù)軸表示 方法精講 解題時(shí)需注意量的范圍 即 產(chǎn)物僅有Fe NO3 3 HNO3可能有剩余 產(chǎn)物僅有Fe NO3 2 Fe可能有剩余 產(chǎn)物為Fe NO3 3和Fe NO3 2 Fe和HNO3都反應(yīng)完全 2 2 3價(jià)鐵的化學(xué)性質(zhì) Fe2 的氧化性和還原性Fe2 處于鐵的中間價(jià)態(tài) 既有氧化性 又有還原性 在中學(xué)階段接觸Fe2 的氧化還原反應(yīng)中其主要表現(xiàn)還原性 如 Fe2 遇Br2 Cl2 H2O2 NO H 等均表現(xiàn)還原性 Fe3 的氧化性Fe3 處于鐵的高價(jià)態(tài) 表現(xiàn)較強(qiáng)的氧化性 如 它能氧化Fe Cu HI H2S等 知識精講 Fe2 與Fe3 的相互轉(zhuǎn)化2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 3Fe2 4H NO 3Fe3 2H2O NO 2Fe3 Fe 3Fe2 Cu 2Fe3 Cu2 2Fe2 3 2鐵和 3價(jià)鐵的檢驗(yàn) 溶液顏色含有Fe2 的溶液顯淺綠色含有Fe3 的溶液顯黃色 知識精講 用KSCN溶液和氯水流程 有關(guān)反應(yīng) Fe3 3SCN Fe SCN 3 血紅色 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 用NaOH溶液流程 知識精講 有關(guān)反應(yīng) Fe3 3OH Fe OH 3 紅褐色沉淀 Fe2 2OH Fe OH 2 白色沉淀 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 2 鐵三角及應(yīng)用 1 鐵三角 轉(zhuǎn)化關(guān)系 知識精講 一般是指Zn Al CO H2 等較強(qiáng)還原劑 FeCl2 Zn ZnCl2 Fe3FeCl2 2Al 2AlCl3 3FeFeO COFe CO2FeO H2Fe H2O 是指H S I2 Cu2 Fe3 等較弱氧化劑 Fe 2H Fe2 H2 Fe SFeSFe I2FeI2Fe Cu2 Fe2 CuFe 2Fe3 3Fe2 是指Cl2 Br2 O2 HNO3 KMnO4等較強(qiáng)氧化劑 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 2Fe2 Br2 2Fe3 2Br 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3Fe2 4H NO3 3Fe3 NO 2H2O5Fe2 MnO4 8H Mn2 5Fe3 4H2O 知識精講 一般是指Fe Cu HI H2S 等較弱還原劑 2Fe3 Cu Cu2 2Fe2 Fe3 Fe 3Fe2 2Fe3 2I 2Fe2 I2 2Fe3 H2S 2Fe2 S 2H 是指Cl2 Br2 O2 HNO3 KMnO4等較強(qiáng)氧化劑 2Fe 3Cl22FeCl32Fe3 Br2 2FeBr3Fe 4HNO3 Fe NO3 3 NO 2H2O4Fe 3O2 純 2Fe2O3 是指Zn Al CO H2 等較強(qiáng)還原劑 2Fe3 3Zn 足 3Zn2 2FeFe3 Al Al3 FeFe2O3 2AlAl2O3 2FeFe2O3 3CO2Fe 3CO2Fe2O3 3H22Fe 3H2O 知識精講 2 鐵三角 的轉(zhuǎn)化關(guān)系及應(yīng)用舉例 判斷離子共存A Fe2 Fe3 均水解 與HCO3 AlO2 CO32 等因水解相互促進(jìn) 在溶液中不能大量共存 B Fe3 與S2 I HS SO32 Fe2 與NO3 H ClO MnO4 H 在溶液中因發(fā)生氧化還原反應(yīng)不能大量共存 鹽溶液的配制與保存A Fe2 的鹽溶液 加少量鐵粉 防止Fe2 被氧化 加少量相應(yīng)的酸 防止Fe2 水解 B Fe3 的鹽溶液 加少量相應(yīng)的酸防止Fe3 水解 知識精講 3 Fe OH 2的制備由于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) 制備原理 Fe2 2OH Fe OH 2 成功關(guān)鍵 溶液中不含F(xiàn)e3 和O2等氧化性物質(zhì) 制備過程中 保證生成的Fe OH 2在密閉的隔絕空氣的體系中 典例精講 例1 鐵及其化合物是中學(xué)化學(xué)中的一類重要物質(zhì) 下列關(guān)于鐵元素的敘述中正確的是 A 2Fe3 Fe 3Fe2 成立說明氧化性 Fe3 Fe2 B 25 pH 0的溶液中 Al3 NH4 NO3 Fe2 可以大量共存C 5 6g鐵與足量的氯氣反應(yīng)失去電子為0 2molD 硫酸亞鐵溶液中加入過氧化氫溶液 Fe2 2H2O2 4H Fe3 4H2O 答案 A 解析 氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性 2Fe3 Fe 3Fe2 成立說明氧化性 Fe3 Fe2 故A正確 pH 0的溶液中 NO3 具有強(qiáng)氧化性 能把Fe2 氧化為Fe3 故B錯(cuò)誤 5 6g鐵與足量的氯氣反應(yīng) 鐵被氧化為 3價(jià) 失去電子為0 3mol 故C錯(cuò)誤 硫酸亞鐵溶液中加入過氧化氫溶液 2Fe2 H2O2 2H 2Fe3 2H2O 故D錯(cuò)誤 例2 CuO Fe粉 Fe3O4的混合物中 加一定量稀硫酸 當(dāng)反應(yīng)停止后 濾出不溶物 并向?yàn)V液中插入一枚鐵釘 片刻后 取出鐵釘 觀察現(xiàn)象 以下結(jié)論中正確的是 A 若鐵釘部分溶解 則濾液中一定含F(xiàn)e2 SO4 3B 若鐵釘完全溶解 則濾液中一定含CuSO4C 若鐵釘表面有紅色物質(zhì)生成 則不溶物中一定不含F(xiàn)eD 若鐵釘無變化 則不溶物中一定含F(xiàn)e 典例精講 典例精講 答案 C 解析 CuO Fe粉 Fe3O4的混合物中 加一定量稀硫酸 鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵 氧化銅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅 鐵與硫酸銅反應(yīng)生成銅 Fe3O4與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和硫酸亞鐵 鐵與硫酸鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵 銅與硫酸鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和硫酸銅 A 根據(jù)題意 濾出不溶物 則不溶物一定是銅 因?yàn)殂~與硫酸鐵反應(yīng) 所以濾液中一定沒有Fe2 SO4 3 A項(xiàng)錯(cuò)誤 B 根據(jù)氧化性排序 Fe3 Cu2 H Fe2 若鐵釘完全溶解 可能是Fe 2H Fe2 H2 則濾液中不一定含CuSO4 B項(xiàng)錯(cuò)誤 C 因?yàn)镕e Cu2 Fe2 Cu 所以若鐵釘表面有紅色物質(zhì)生成 則不溶物中一定不含F(xiàn)e C項(xiàng)正確 D 若鐵釘無變化 說明溶液中沒有Fe3 Cu2 和H 則不溶物中可能有鐵 可能有鐵和銅的混合物 D項(xiàng)錯(cuò)誤 答案選C 1 要證明某溶液中不含F(xiàn)e3 而可能含有Fe2 進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作時(shí)最佳順序?yàn)?加入適量氯水 加入足量KMnO4溶液 加入少量KSCN溶液 A B C D 考題精練 答案 C 解析 三價(jià)鐵離子遇到硫氰根離子顯血紅色 二價(jià)鐵離子遇到硫氰根離子不變色 二價(jià)鐵離子具有還原性 能被氧化為三價(jià)鐵離子 高錳酸鉀溶液為紫紅色 解 先根據(jù)Fe3 的特征反應(yīng) 加入硫氰酸鉀溶液判斷溶液不含F(xiàn)e3 然后加入氧化劑氯水 如果含有Fe2 Fe2 被氧化劑氧化成Fe3 溶液變成紅色 以此證明Fe2 的存在 注意高錳酸鉀溶液為紫紅色 不反應(yīng)溶液也可以變紅 所以不能選用高錳酸鉀氧化二價(jià)鐵離子 故選 C 2 某同學(xué)采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣 主要成分為Fe2O3 SiO2 Al2O3 不考慮其他雜質(zhì) 制取七水合硫酸亞鐵 FeSO4 7H2O 設(shè)計(jì)了如下流程 考題精練 下列說法不正確的是 A 溶解燒渣選用足量硫酸 試劑X選用鐵粉B 固體1中一定含有SiO2 控制pH是為了使Al3 轉(zhuǎn)化為Al OH 3 進(jìn)入固體2C 從溶液2得到FeSO4 7H2O產(chǎn)品的過程中 須控制條件防止其氧化和分解D 若改變方案 在溶液1中直接加NaOH至過量 得到的沉淀用硫酸溶解 其溶液經(jīng)結(jié)晶分離也可得到FeSO4 7H2O 答案 D 解析 硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣 主要成分為Fe2O3 SiO2 Al2O3 不考慮其他雜質(zhì) 混合物中加入足量硫酸 Fe2O3 Al2O3與酸反應(yīng)生成的硫酸鐵 硫酸鋁 二氧化硅不反應(yīng) 過濾 固體1為二氧化硅 在濾液中加入鐵粉將鐵離子還原為亞鐵離子 調(diào)節(jié)pH值使鋁離子完全生成氫氧化鋁沉淀 過濾 固體2為氫氧化鋁 溶液2為硫酸亞鐵 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 過濾 得到硫酸亞鐵晶體 A 由流程分析可知 溶解燒渣選用足量硫酸 X為鐵粉 故A正確 B 由流程分析可知 固體1中一定含有SiO2 調(diào)節(jié)pH值使鋁離子完全生成氫氧化鋁沉淀 則固體2為氫氧化鋁 故B正確 C 亞鐵離子易被空氣中的氧氣氧化 而且受熱易失去結(jié)晶水 所以從溶液2得到FeSO4 7H2O產(chǎn)品的過程中 須控制條件防止其氧化和分解 故C正確 D 在溶液1中含有鐵離子和鋁離子 加過量的氫氧化鈉 鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根離子 鐵離子與氫氧根離子結(jié)合生成氫氧化鐵沉淀 所以最終得到的是硫酸鐵而不是硫酸亞鐵 故D錯(cuò)誤 故選D 典例精講