高三化学一轮(梳理 通解 集训)第三章 金属及其化合物 第三讲 铁及其化合物课件

第三讲铁及其化合物1．了解铁的主要性质及应用。2．了解铁的重要化合物的主要性质及应用。3．以Fe2＋、Fe3＋的相互转化为例理解变价金属元素的氧化还原反应。1．Fe2＋、Fe3＋的检验及其有关实验。2．以铁及其化合物知识为载体，综合考查氧化还原反应、电化学、盐类水解及除杂等。一、铁1．铁的存在形态在地壳中铁的含量位于第位，在自然界铁既有游离态(存在于陨石中)，也有化合态，主要化合价为，其更稳定。2．铁的物理性质纯铁具有金属的共性，如具有金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。四＋2、＋3＋3价化合物银白色磁铁3．铁的化学性质(1)与非金属反应Fe与较强的氧化剂反应生成价化合物；如2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3Fe与较弱的氧化剂反应生成价化合物，如Fe＋S=====△FeS。(2)与水蒸气反应：化学方程式3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2。＋3＋2(3)与酸反应①与非氧化性酸反应产生H2如与稀H2SO4、盐酸等反应，其离子方程式为：。②与氧化性酸反应不生成H2过量铁与稀硝酸反应的化学方程式为，离子方程式为。2H＋＋Fe===H2↑＋Fe2＋3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O3Fe＋8H＋＋2NO－3===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O少量铁与足量稀硝酸反应的化学方程式为——————————————————————————————————————————。离子方程式为。Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2OFe＋4H＋＋NO－3===Fe3＋＋NO↑＋2H2O铁化学性质活泼，为什么可以用铁罐贮存和运输浓H2SO4和浓HNO3?提示常温下铁与浓HNO3、浓H2SO4发生钝化，在铁的表面能形成一层稳定的致密的氧化物薄膜，阻止反应继续进行。二、铁的重要化合物1．氧化物氧化物氧化亚铁氧化铁四氧化三铁化学式FeOFe2O3Fe3O4颜色状态粉末粉末晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价稳定性不稳定稳定稳定与H＋反应FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O黑色红棕色黑色＋2＋3＋2，＋32.氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3色态色固体色固体与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O受热分解2Fe(OH)3=====△Fe2O3＋3H2O白红褐Fe(OH)2Fe(OH)3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，反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3Fe(OH)3分别与足量的HCl、HI反应有何异同？提示Fe(OH)3作为一种碱能与酸反应生成盐和水，但Fe3＋有较强的氧化性，若酸为还原性酸(如H2S、HI)则再发生氧化还原反应，故与HCl反应只是中和反应，而与HI反应的化学方程式如下：2Fe(OH)3＋6HI===2FeI2＋I2＋6H2O。四个措施实验室制备氢氧化亚铁的防氧化措施(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶解的氧气。(2)将盛有氢氧化钠溶液的胶头滴管尖端插入试管里的亚铁盐溶液底部，再慢慢挤出NaOH溶液。(3)在亚铁盐溶液上面加保护层，例如苯或植物油等。(4)用铁作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液或NaCl溶液，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。一个总结FeCl3溶液发生反应时的颜色变化①向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液后，溶液呈红色；②FeCl3与NaOH溶液反应，生成红褐色沉淀；③向FeCl3溶液中通入H2S气体，生成淡黄色沉淀；④向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液，生成淡黄色沉淀，当加入的Na2S溶液过量时，又生成黑色沉淀；⑤向FeCl3溶液中加入过量Fe粉，溶液变成浅绿色；⑥将FeCl3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中，溶液变成蓝色；⑦向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，溶液变成紫色；⑧将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，生成红褐色Fe(OH)3胶体。我的警示①Fe2＋具有氧化性和还原性，但主要表现还原性；Fe3＋具有较强的氧化性，与S2－、I－、SO2－3、Zn、Fe、Cu等能发生氧化还原反应。②Fe3＋是典型的弱碱阳离子，与CO2－3、[Al(OH)4]－等在溶液中发生水解相互促进反应。③亚铁盐、铁盐的存放方法：亚铁盐溶液——加入少量铁屑以防止Fe2＋被氧化。铁盐溶液——加入少量相应的酸溶液以防止Fe3＋水解。④Fe(SCN)3不是沉淀，是一种络合物，不能加沉淀符号。问题征解①如何由FeCl3晶体配制FeCl3溶液？②如何由FeCl3溶液制备FeCl3晶体？提示①由于Fe3＋水解能力较强，当pH4时，Fe3＋即可水解形成Fe(OH)3沉淀。在配制FeCl3溶液时，应先将固体盐溶于少量盐的酸中抑制Fe3＋水解，再加水稀释至所需浓度。②在制备FeCl3固体时，溶液中FeCl3发生水解且生成HCl易挥发，为防止其水解，所以加热浓缩FeCl3稀溶液时应在HCl氛围中进行。必考点21“铁三角”及其重要应用1．“铁三角”中的转化关系2．“铁三角”的四应用(1)判断离子共存①Fe3＋、Fe2＋与HCO－3、AlO－2、CO2－3等在溶液中因发生相互促进水解反应而不能大量共存。②Fe2＋与NO－3(H＋)、ClO－、MnO－4(H＋)，Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO2－3在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存。(2)除杂方法(括号内为杂质)①Fe2＋(Fe3＋)：加过量铁粉过滤②FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2③FeCl2(CuCl2)：加过量铁粉过滤④Fe(Al)、Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加过量强碱溶液过滤(3)盐溶液的保存①含Fe2＋的溶液：加入少量铁粉(或铁钉、铁屑)，防止Fe2＋被氧化；加入少量相应的酸，防止Fe2＋水解[Fe(NO3)2例外]。②含Fe3＋的溶液：加入少量相应的酸，防止Fe3＋水解。(4)物质制备【典例1】FeCl3可通过多种途径转化成FeCl2。(1)在FeCl3溶液中加入适量氢碘酸，发生反应的离子方程式为____________________________________________。(2)工业上常将无水FeCl3在氮气作保护气的条件下加热至300～350℃，通入干燥的H2，而制得FeCl2。该反应的化学方程式为_________________________________。(3)工业上另一种制备FeCl2的方法：将无水的FeCl3与适量氯苯(C6H5Cl)，在130℃持续加热约3小时，可发生如下反应：2FeCl3＋C6H5Cl――→130℃2FeCl2＋C6H4Cl2＋HCl根据有机反应规律，该反应中氯苯发生的是________(填有机反应类型)。(4)分析上述三个反应，下列有关说法正确的是________(填序号)。①反应(1)中，氢碘酸既表现了酸性，又表现了还原性②反应(3)中，HCl为氧化产物③上述三个反应中，FeCl2均为还原产物(5)请另写一个FeCl3转化成FeCl2的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)Fe3＋有氧化性，I－有还原性，它们可以发生氧化还原反应；(2)根据信息FeCl3转化为FeCl2，Fe的化合价降低，那么H的化合价必定升高，这样就可以写出化学反应方程式；(3)根据反应产物，可以确定为取代反应；(4)根据氧化还原反应概念，确定③是正确的；(5)FeCl3转化为FeCl2，另一种物质必须是还原剂。答案(1)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2(2)2FeCl3＋H2=====300～350℃N22FeCl2＋2HCl(3)取代反应(4)③(5)2FeCl3＋Fe===3FeCl2(其他答案合理均可)——Fe2＋与Fe3＋相互转化中的两个重要关系【应用1】常温下，往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液，可发生如下两个反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋O2↑＋2H＋，下列说法不正确的是()。A．H2O2的氧化性比Fe3＋强，其还原性比Fe2＋强B．在H2O2分解过程中，溶液的pH逐渐下降C．在H2O2分解过程中，Fe2＋和Fe3＋的总量保持不变D．H2O2生产过程要严格避免混入Fe2＋答案B解析在第一个方程式中，H2O2是氧化剂，Fe3＋是氧化产物；在第二个方程式中，H2O2是还原剂，Fe2＋是还原产物，故A项说法正确。将两方程式相加得2H2O2=====Fe2＋2H2O＋O2↑，Fe2＋是H2O2分解的催化剂，故C、D说法正确。由于H2O2分解时产生水，FeSO4的浓度下降，故pH增大，B项说法错误，故答案为B。必考点22Fe2＋和Fe3＋检验1．直接观察颜色Fe2＋溶液呈浅绿色，Fe3＋溶液呈棕黄色。2．利用显色反应(形成络离子)3．利用Fe(OH)3沉淀的颜色4．利用Fe3＋的氧化性5．利用Fe2＋的还原性【典例2】(2013·北京东城调研)一定量的铁粉在氯气中充分燃烧后，将所得固体完全溶于稀盐酸，制得溶液A。(1)铁在氯气中燃烧的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)推测A中可能含有的金属阳离子：①只有Fe3＋；②只有Fe2＋；③________。甲同学为探究溶液的组成，实验如下：实验步骤实验现象实验结论及反应离子方程式取少量溶液A于试管中，加入KSCN溶液________假设②不成立，假设①或③成立；反应的离子方程式是__________________________________________________________________(3)乙同学继续探究溶液A的组成。查阅资料：16HCl＋2KMnO4===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O实验过程：另取少量溶液A于试管中，逐滴加入酸性KMnO4溶液，充分振荡，KMnO4溶液紫色褪去。实验结论：________(填写字母序号)。a．可能有Fe2＋b．可能无Fe2＋c．一定有Fe2＋根据你选择的实验结论，简述理由：________________________________________________________________________。解析Fe3＋可以和铁单质反应生成Fe2＋，Fe3＋只有氧化性，Fe2＋既有氧化性又有还原性，氯气具有强氧化性，与铁反应生成Fe3＋。将一定量的铁粉在氯气中充分燃烧后所得固体完全溶于稀盐酸，假如铁粉剩余，在所得溶液中铁粉可以把Fe3＋还原为Fe2＋，所以在溶液中可能含有的金属阳离子为①Fe3＋；②Fe2＋；③Fe3＋和Fe2＋。在溶液中检验Fe3＋常使用KSCN溶液，若加入KSCN溶液后溶液变为红色，说明溶液中含有Fe3＋；若不变红色，说明不含Fe3＋。向溶液A中加入酸性高锰酸钾溶液时，酸性高锰酸钾可以氧化Fe2＋，也可以氧化Cl－，故不能确定溶液中是否含有Fe2＋。答案(1)2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3(2)含有Fe3＋和Fe2