高三化学高考备考铁及其化合物

铁及其重要化合物（1） 金属及其化合物 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) 铁及其化合物间的转化关系 情境引入 一、铁的结构 VIII四铁位于第_____周期第______族 其原子结构示意图为 知识呈现[一]：铁单质 二、铁的物理性质： 1.纯铁为银白色，有金属光泽，质软； 2.具有良好的延展性； 3.是电和热的良导体； 4.密度是7.86g/cm3； 5.熔点1535℃，沸点2750℃； 6.特性:能被磁体吸引，具铁磁性。 再次回忆金属单质的通性 思考交流 1.与非金属单质反应 ①与O2反应 常温、干燥时铁与O2不反应； 常温、潮湿空气中会生锈； 纯氧中点燃会剧烈燃烧； 现象：火星四射、放出大量的热， 生成黑色固体。 3Fe+2O2===Fe3O4 点燃 三、铁的化学性质 ②与Cl2反应 2Fe+3Cl2====2FeCl3 点燃 ③与S、I2反应 Fe+I2==FeI2 △ 棕黄色烟，加水，得黄色溶液。 Fe+S==FeS △ 由此你可以得出Cl2 、S的氧化性强弱吗？ 2.与水反应： 加热时铁与水蒸气反应 3Fe+4H2O(g)==Fe3O4+4H2 △ 2.与水反应： 加热时铁与水蒸气反应 3Fe+4H2O(g)==Fe3O4+4H2 △ 3.与酸作用 ①与非氧化性酸反应： Fe+2H+=Fe2++H2↑ ②与强氧化性酸反应 Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3 +NO↑+2H2O 4H++Fe+NO3-=Fe3++2H2O +NO ↑ 3Fe +8HNO3 =3Fe(NO3)2+2NO↑+4 H2O 8H++3Fe+2NO3-=3Fe2++4H2O +2NO ↑ 常温下，浓硝酸、浓硫酸能使铁钝化。 4.和某些盐反应 与硫酸铜溶液 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu Fe+Cu2+=Fe2++Cu 曾青得铁化为铜—湿法炼铜。 铁与氯化铁溶液： Fe +2FeCl3 =3FeCl2 Fe+2Fe3+=3Fe2+ 1. 下列有关铁及其化合物的说法中正确的是(　　) A.铁的化学性质比较活泼,所以铁在自然界中全部以化 合态存在 B.铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合 价均为+3价 C. 铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3 D.工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的铁矿石炼铁 演练获得1 D 归纳小结1 反应产物中铁元素价态的判断 (1)铁与弱氧化剂(如S、I2、H+、Cu2+)等反应所得产物 中铁元素的价态为+2价,如Fe+I2 FeI2。 (2)铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、浓硫酸、过量硝酸等)反 应所得产物中铁元素的价态为+3价,如2Fe+3Br2==2FeBr3。 (3)铁在纯氧中燃烧得到的产物为Fe3O4,铁元素的价态为 +2、+3价。 拓展提升1 1. 下列叙述正确的是(　　) A.Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生,说明Fe与两 种酸均发生置换反应 B.足量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3 C.先后将等物质的量的Fe2O3和Fe溶于同一稀盐酸时无气 体放出 D.与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率,纯铁比生铁 的快 C 氧化亚铁 三氧化二铁 四氧化三铁 铁元素价态 俗 称 色 态 溶解性 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 铁红 磁性氧化铁 +2 +3 +2、+3 难溶于水 难溶于水 难溶于水 FeO Fe2O3 Fe3O4 四、铁的氧化物 知识呈现[二] ：铁的氧化物和氢氧化物 6FeO+O2==2Fe3O4 △ FeO+2H+＝Fe2++H2O Fe2O3+6H+＝2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+＝2Fe3++ Fe2+ +4H2O 稳定 稳定 油漆颜料 磁铁材料 四、铁的氧化物 氧化亚铁 三氧化二铁 四氧化三铁 稳定性 与非氧 化性酸 反应 用途 ①四氧化三铁可视为FeO·Fe2O3，它是一种纯净物，经 X射线研究认为它是铁(III)酸的盐，即FeIIFeIII(FeIIIO4)。 ②铁丝在氧气里燃烧等高温下进行的反应会生成Fe3O4， 是因为Fe3O4的热力学稳定性最大。 ③铁与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，而氢气也能还原 Fe3O4，其原因是两个反应发生的温度不同。高温时氢气可 以还原Fe3O4，在温度更高时，铁则可以置换水蒸气中的氢。 ④ Fe3O4具有铁磁性和导电性，有抗腐蚀的效果。 四氧化三铁 氢氧化亚铁 氢氧化铁 化学式 制法 颜色 溶解性 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe3++3OH-＝Fe(OH)3↓ 白色固体 红褐色固体 不溶于水 不溶于水 五、铁的氢氧化物 Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓ 氢氧化亚铁 氢氧化铁 与非氧 化性酸 不稳 定性 转化 关系 Fe(OH)2+2H+ =Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 白色沉淀→灰绿色→红褐色沉淀 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O △ Fe(OH)2=FeO+H2O △ 1.铁屑溶于过量稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量氨水, 有白色沉淀生成,过滤,在空气中加热沉淀至质量不再发 生变化为止,得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是 (　 　) A.Fe(OH)3　Fe2O3 B.Fe(OH)2　Fe2O3 C.Fe(OH)2　Fe(OH)3 D.Fe(OH)2　Fe3O4 B 演练获得2 1.氢氧化铁胶体 ⑴制备： 向沸腾的蒸馏水中逐滴加入1~2mL饱和FeCl3溶液， 继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热。 书写制备Fe(OH)3胶体的化学反应方程式时，一定要 注明“胶体”，不能用“↓”、“↑”符号。 ⑵性质 ①丁达尔现象②吸附性③通常胶粒带正电(胶体呈 电中性)④碱性 ⑶应用：净水等 归纳小结2 2.氢氧化铁沉淀 ⑴有关Ksp的计算 ①沉淀开始和完全的pH计算 ②pH不同时溶液中的Fe3+浓度计算等 ⑵金属阳离子中含Fe2+、Fe3+的除杂(P15) ①Mg2+溶液中含Fe2+、Fe3+的除杂 ②Cu2+溶液中含Fe2+、Fe3+的除杂 ⑶用极强氧化剂(如次氯酸钠)，在碱性介质中，能将 新制的氢氧化铁氧化成+6价的高铁酸钠Na2FeO4。 1.将铝粉逐渐投入饱和氯化铁的黄色溶液中，首先看到溶液 变成红褐色，并产生气泡；后来有少量的红褐色的沉淀，并有少 量的能被磁铁吸引的黑色沉淀物质生成，请回答下列问题： (1)红褐色溶液物质是_________________，红褐色的沉淀是 _____________，气泡的成分是_____________，黑色物质是 ___________。 (2)除去红褐色溶液中少量沉淀的实验方法是 ____________________。 (3)试用简洁的文字和化学方程式解释上述实验现象： ___________________________。 Fe(OH)3胶体 Fe(OH)3沉淀 H2 Fe 过滤 拓展提升2 氯化铁溶液中存在着水解平衡： Fe3++3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+， 2Al+6H+==2Al3++3H2↑减小了c(H+)，使氯化铁的水解 平衡向正向移动，生成大量的氢氧化铁胶体溶液和少 量氢氧化铁沉淀。部分Al与Fe3+发生如下反应 Al+3Fe3+==Al3++3Fe2+， 2Al(过量)+3Fe2+==2Al3++3Fe 知识呈现[三]：氢氧化亚铁的制取 方法一：有机覆盖层法： 用煮沸的蒸馏水配碱溶液和亚铁盐溶液，在亚铁盐 溶液液面上加隔氧剂：用密度比水小的且不溶于水的有 机溶剂，如汽油、苯等物质滴加在反应液面上进行液封， 以减少Fe(OH)2与O2接触。(不能用四氯化碳，因为四氯 化碳比水密度大，加入它后会处于试管底部，起不到隔 离空气的作用。) 方法二：还原气体保护法 打开止水夹A，向试管B中 加入煮沸过的稀硫酸，加入稍过 量的还原铁粉，反应一段时间后 得到FeSO4溶液，且C中液面上 充满氢气。关闭止水夹A， FeSO4溶液被压入C中，从而可 见白色沉淀。 方法三：电解法 电极材料：石墨碳棒和铁片，(注： 铁片表面氧化膜要去掉)将铁片与直流 电源的正极连接，石墨棒与直流电源的 负极连接。 电解液：可选择Na2SO4溶液或NaOH溶液。 方法：在进行电解前应对电解液进行简单处理：加热 一段时间驱赶溶液中氧气，然后再向电解液中加入苯，隔 绝空气，防止Fe(OH)2被氧化。 1.如图所示，最终在两极中间的溶液中首先看到白 色沉淀。请从所给的试剂和电极材料中选择正确的序号 填在横线上： ①蒸馏水 ②氯化钠溶液 ③氢氧化钠 ④四氯化碳 ⑤氯化铜溶液 ⑥乙醇 ⑦铁棒 ⑧植物油 ⑨碳棒 其中a为_________， d为___________(填序号)。 ⑦ ② 演练获得3 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,成功的关键有以下两点: 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。 归纳小结3 1.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)。 ①②③⑤ 拓展提升3