南宫中学2015-2016学年高一化学人教必修1学案：第三章第2节几种重要的金属化合物第3课时铁的重

第3课时铁的重要化合物1.了解FeO、Fe2O3、Fe3O4的性质和应用。2.掌握氢氧化铁、氢氧化亚铁的制备和性质。3.掌握Fe2+、Fe3+的检验方法及相互转化。一、铁的氧化物和氢氧化物1.铁在地壳中含量仅次于①铝,居第②四位,主要以③+2价和④+3价化合物的形式存在。2.铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称-⑤铁红⑥磁性氧化铁颜色和状态⑦黑色粉末⑧红棕色粉末⑨黑色晶体铁的价态⑩+2价+3价+2价、+3价水溶性不溶不溶不溶与盐酸的反应FeO+2H+Fe2++H2OFe2O3+6H+2Fe3++3H2OFe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O与CO的反应FexOy+yCOxFe+yCO23.铁的氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3颜色和溶解性白色固体,不溶于水红褐色固体,不溶于水稳定性在空气中易转化为Fe(OH)32Fe(OH)3Fe2O3+3H2O与盐酸反应(离子方程式)Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+Fe3++3H2O制备Fe2++2OH-Fe(OH)2↓Fe3++3OH-Fe(OH)3↓转化化学4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3方程式现象沉淀由白色迅速变为灰绿色,最终变为红褐色二、铁盐和亚铁盐1.Fe3+、Fe2+的检验Fe3+溶液呈红色;Fe2+溶液颜色无变化溶液变成红色。2.Fe2+与Fe3+的转化(1)实验及现象溶液由棕黄色→浅绿色→溶液无明显变化→溶液变成红色。(2)反应的离子方程式2Fe3++Fe3Fe2+,2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-(3)结论Fe3+Fe2+(4)铁盐的净水作用向混有少量泥沙的浑水中加入少量Fe2(SO4)3,浑水会变澄清。三、铜盐1.物理性质硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等铜盐可溶于水;铜绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3,其难溶于水。2.化学性质①铜的化学性质不活泼,使用铜器皿比较安全。②铜盐属于重金属盐,都有毒,原因是铜离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性而失去生理活性。1.能利用Fe2O3与水反应制取Fe(OH)3吗?Fe(OH)3能通过化合反应得到吗?【答案】不能,Fe2O3不溶于水,也不与水反应;可以通过化合反应得到Fe(OH)3,反应为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。2.Fe3O4与盐酸反应的产物是什么?写出反应的化学方程式。【答案】Fe3O4+8HClFeCl2+2FeCl3+4H2O,由化学方程式可知,产物为FeCl2、FeCl3和H2O。3.Fe(OH)2是白色难溶物,为什么将FeSO4溶液与NaOH溶液混合后,很难看到白色沉淀?【答案】Fe(OH)2极易被空气中的O2氧化。4.配制FeSO4溶液时,为什么要往溶液中加入少量铁粉?【答案】配制FeSO4溶液时,溶液中的Fe2+易被氧化,加入铁粉后可防止Fe2+被氧化。探究:Fe(OH)2的制备1.欲使制取的Fe(OH)2保持长时间的白色,可采用如下实验装置和步骤来达到此目的。实验步骤:Ⅰ.向小烧杯中加入过量的还原铁粉,再加入煮沸后冷却的稀H2SO4,充分反应后制得FeSO4溶液。Ⅱ.向干净的具支试管中加入2~3mL苯。Ⅲ.向苯中小心投入一粒绿豆大小的金属钠,塞上装有漏斗的单孔橡胶塞,并调节漏斗颈部末端使之接近试管底部。Ⅳ.将支管所连的导气管浸没在大烧杯的水中,用以液封。Ⅴ.用过滤法缓慢地向试管底部注入4~5mL事先制备的FeSO4溶液。(1)盛有FeSO4溶液的烧杯中为什么要加入过量的还原铁粉?(2)试管中为什么要用苯液封?(3)试管中加入钠粒的作用有哪些?(4)写出试管中有关反应的离子方程式。【解析】本实验的目的是制备Fe(OH)2,但在制备过程中需注意一些问题:(1)Fe2+易被氧化成Fe3+,加入铁粉可防止被氧化;(2)Fe(OH)2极易被空气中的O2氧化成Fe(OH)3,因此需让Fe(OH)2隔绝空气。【答案】(1)防止FeSO4被氧化:2Fe3++Fe3Fe2+。(2)使FeSO4溶液与空气隔绝,防止生成的Fe(OH)2被氧化。(3)①生成NaOH;②与水反应生成H2,将装置中的空气排尽。(4)2Na+2H2O2OH-+2Na++H2↑;Fe2++2OH-Fe(OH)2↓。2.分析下面三种铁的化合物:Fe(OH)3、FeCl3、FeCl2,是否都可由化合反应得到,并写出可能的化学方程式。【答案】它们均可由化合反应得到,反应的化学方程可以是:4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,2Fe+3Cl22FeCl3,2FeCl3+Fe3FeCl2。3.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,是否可说明原溶液中一定含有Fe2+,为什么?【答案】不可以。因为通入Cl2后再加KSCN溶液变红色,只能说明所得溶液中含有Fe3+。若是先加入KSCN溶液无明显变化再通入Cl2溶液显红色,可说明原溶液中一定含Fe2+。1.白色水泥加入一种含铁的红颜料会变为红水泥,常用于建筑装饰,该红色颜料的成分是()。A.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4D.Fe(OH)3【解析】FeO与Fe3O4是黑色;Fe(OH)3虽为红褐色,但易分解。【答案】B2.要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+,进行如下实验操作的最佳顺序为()。①加入氯水②加入足量KMnO4溶液③加入少量KSCN溶液A.①③B.②③C.③①D.①②③【答案】C3.某强酸性溶液中含有大量的Fe2+和Ba2+,可与之大量共存的阴离子是()。A.OH-B.SC.Cl-D.C【答案】C4.A、B、C、D是中学化学中常见的单质,A在地壳中的含量居第四位,D为地壳中含量最多的金属;甲、乙、丙均为化合物,乙在常温下为无色无味的液体。据图回答下列问题:(1)写出下列物质的化学式:A,B,C,D,乙。(2)写出下列反应的化学方程式:①A+乙:;②甲+D:。【答案】(1)Fe;O2;H2;Al;H2O(2)①3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2;②3Fe3O4+8Al4Al2O3+9Fe1.国际互联网上报道:“目前世界上有近20亿人患有缺铁性贫血。”我国政府现已启动“酱油补铁工程”。这里的铁指的是()。A.铁元素B.铁单质C.四氧化三铁D.硫酸铁【答案】A2.下列说法不正确．．．的是()。A.实验室中配制FeSO4溶液常加入铁钉,目的是防止Fe2+被氧化产生Fe3+B.农药波尔多液(由石灰水和硫酸铜溶液混合而成)不能用铁制容器盛放C.制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”D.Na2FeO4是一种新型铁净水剂,据此可判断Fe2+既有氧化性又有还原性,Fe3+只有氧化性【答案】D3.搜狐网报道:“中国每年要进口5亿吨左右的铁矿石,占世界海上铁矿石贸易量的一半以上。”下列关于铁矿石的说法中正确的是()。A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4B.铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同C.磁铁矿粉末可溶于盐酸D.FeO俗称铁红【解析】磁铁矿主要成分为Fe3O4,与盐酸反应:Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O。【答案】C4.把表面有氧化物的相同大小的铜片和铁片一起放入盐酸中充分反应,所得溶液中的金属离子()。A.是Fe3+和Cu2+B.是Fe2+和Cu2+C.是Fe2+和Fe3+D.只有Fe2+【解析】表面的氧化物较少,溶于盐酸后,生成的Cu2+和Fe3+也较少,被单质铁还原为Cu和Fe2+,铜与盐酸不反应,铁与盐酸反应生成Fe2+。【答案】D5.要除去FeCl3中少量的FeCl2,可行的方法是()。A.滴入KSCN溶液B.加入铜粉C.通入氯气D.加入铁粉【解析】滴入KSCN溶液不能除去FeCl2;加入铜粉会引入杂质;加入铁粉会把FeCl3还原为FeCl2。【答案】C6.现有NaCl、KSCN、NaOH、AgNO3四种溶液,只用一种试剂就能将它们鉴别开来,这种试剂是()。A.盐酸B.Na2CO3溶液C.氯水2D.FeCl3溶液【答案】D7.在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉,待反应结束后,所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引,则反应后溶液中存在较多的阳离子是()。A.Cu2+B.Fe3+C.Fe2+D.H+【答案】C8.铁和下列物质反应,其中能生成+3价铁的是()。①稀硝酸②氯化铜溶液③氯气④氧气⑤SA.②⑤B.①③C.①③④D.①②③④⑤【答案】C9.提纯下列各物质:混合物成分提纯所用试剂的化学式离子方程式①FeCl2溶液中含少量FeCl3杂质②FeCl3溶液中含少量FeCl2杂质③FeSO4溶液中含少量CuSO4杂质【答案】混合物成分提纯所离子方程式用试剂的化学式①FeCl2溶液中含少量FeCl3杂质FeFe+2Fe3+3Fe2+②FeCl3溶液中含少量FeCl2杂质Cl22Fe2++Cl22Fe3++2Cl-③FeSO4溶液中含少量CuSO4杂质FeFe+Cu2+Cu+Fe2+10.将铁粉、铜粉、FeCl3溶液、CuCl2溶液混合于某种容器中充分反应(假定容器不参加反应),试判断下列情况下,溶液中存在的金属离子和金属单质。(1)若铁粉有剩余,则容器中不可能有的离子是;铜单质(填“一定”或“可能”)存在。(2)若氯化铜有剩余,则容器中还可能有的离子为;铜单质(填“一定”或“可能”)存在。(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余,则容器中不可能有的单质是,Fe2+(填“一定”或“可能”)存在。【解析】本题涉及的反应有:①Fe+2FeCl33FeCl2②Fe+CuCl2Cu+FeCl2③Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2(1)若铁粉有剩余,则容器中不可能有Fe3+、Cu2+,因为它们能发生上述①②反应。(2)若CuCl2有剩余,则容器中不可能有Fe,可能有Fe3+或Cu,一定含有Fe2+。(3)若FeCl3和CuCl2均有剩余,则容器中不可能有Fe、Cu,一定含有Fe2+。【答案】(1)Fe3+、Cu2+;一定(2)Fe3+;可能(3)Fe、Cu;一定11.工业生产中经常会产生炉渣,现有炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2),用该炉渣制备Fe2O3的方法为:①用稀盐酸浸取炉渣,过滤②滤液先氧化,再加入过量NaOH溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3(1)步骤①中反应的离子方程式为、。(2)步骤②中氧化滤液可选用的试剂是。A.氯气B.KMnO4C.K2Cr2O7【解析】Fe2O3、FeO可与稀盐酸反应,SiO2属于酸性氧化物与盐酸不反应;氯气、KMnO4、K2Cr2O7都可氧化Fe2+,但KMnO4被还原为Mn2+,K2Cr2O7被还原为Cr3+,Mn2+、Cr3+与NaOH溶液产生沉淀,引入杂质,所以选氯气。【答案】(1)Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O;FeO+2H+Fe2++H2O(2)A12.向由Fe、FeO和Fe2O3组成的混合物中加入100mL2mol·L-1盐酸,恰好使混合物完全溶解,并放出448mL气体(标准状况下),此时溶液中无Fe3+。下列判断中正确的是()。A.混合物中三种物质反应时消耗盐酸的物质的量之比为1∶1∶3B.反应后所得溶液中Fe2+与Cl-的物质的量之比为1∶3C.混合物中FeO的物质的量无法确定,但可确定Fe的物质的量比Fe2O3多D.混合物中Fe2O3的物质的量无法确定,但可确定Fe比FeO的物质的量多【答案】C13.用过量的H2SO4、NaOH、NH3·H2O、NaCl等溶液,按下图所示步骤分开四种离子,则溶液①、②、③、④分别是()。A.①NaCl②NaOH③NH2·H2O④H2SO4B.①H2SO4②NaOH③NH3·H2O④NaClC.①H2SO4②NH3·H2O③NaOH④NaClD.①NaCl②NH3·H2O③NaOH④H2SO4【答案】D14.硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]为浅绿色晶体,实验室中常以废铁屑为原料来制备,其步骤如下:步骤1:将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污,分离出液体,用水洗净铁屑。步骤2:向处理过的铁屑中加入过量的3mol·L-1H2SO4溶液,在60℃左右使其反