2011届高考化学复习课件状元之路系列：10 铁及其重要化合物 用途广泛的金属材料

学案10铁及其重要化合物用途广泛的金属材料轻松学教材一､铁的重要化合物1.铁的氧化物2.铁的氢氧化物3.铁盐与亚铁盐(1)亚铁盐含有Fe2+的溶液呈浅绿色,Fe2+既有氧化性,也有还原性,与Zn､Cl2反应的离子方程式分别为:Zn+Fe2+===Fe+Zn2+,2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-｡(2)铁盐①氧化性含有Fe3+的溶液呈棕黄色,Fe3+具有氧化性,与Cu､I-反应的离子方程式分别为:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,2Fe3++2I-===2Fe2++I2｡②特性含有Fe3+的盐溶液遇KSCN溶液时变成红色,反应的离子方程式是Fe3++3SCN-Fe(SCN)3｡二､铜及其重要化合物间的转化关系写出框图中带标号的有关反应的化学方程式:①2Cu+SCu2S②2Cu+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3③CuO+H2Cu+H2O④Cu(OH)2CuO+H2O⑤3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O[或Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O]三､合金合金是由两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔合成的具有金属特性的物质｡合金的硬度一般比组成它的纯金属的35大,合金的熔点一般比组成它的纯金属的36低｡常见合金有:(1)铜合金青铜是我国使用最早的合金,常见的铜合金还有黄铜､白铜｡(2)钢合金钢碳素钢低碳钢:含碳量低于0.3%中碳钢:含碳量为0.3%~0.6%高碳钢:含碳量高于0.6%四､金属的冶练金属的冶炼方法与活动性有着非常密切的关系体验热身1.(2009·靖江模拟)红珊瑚栖息于200~2000m的海域,产于台湾海峡､中国南海,它与琥珀､珍珠被统称为有机宝石｡在中国,珊瑚是吉祥富有的象征,一直用来制做珍贵的工艺品｡红珊瑚是无数珊瑚虫分泌的石灰质大量堆积形成的干支状物,呈红色是因为在海底长期积淀某种元素,该元素是()A.NaB.FeC.SiD.Cu答案:B解析:铁元素被氧化后生成了Fe2O3显红色｡2.人体正常血红蛋白中含有Fe2+,若误食亚硝酸盐,会将Fe2+转化为Fe3+而中毒,服用维生素C可以解毒｡对上述事实分析正确的是()A.亚硝酸盐是还原剂B.维生素C是氧化剂C.维生素C将Fe3+还原成Fe2+D.亚硝酸盐被氧化答案:C解析:维生素C是还原剂,将Fe3+还原为Fe2+｡3.下列有关铁及其化合物的有关说法中正确的是()A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4B.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉,然后过滤D.Fe3+与KSCN溶液产生红色沉淀答案:C解析:赤铁矿的主要成分是Fe2O3,铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2,铁离子遇KSCN溶液变为红色,但没有沉淀产生,一般可以用此方法检验铁离子的存在｡4.某溶液中可能存在Mg2+､Fe2+､Fe3+,加入NaOH溶液,开始时是白色絮状沉淀,然后迅速变为灰绿色,最后变成红褐色｡下列结论正确的是()A.一定有Fe2+存在,一定没有Fe3+､Mg2+B.一定有Fe3+存在,一定没有Fe2+､Mg2+C.一定有Fe3+存在,可能有Fe2+､一定没有Mg2+D.一定有Fe2+存在,可能有Mg2+､一定没有Fe3+答案:D解析:根据加NaOH溶液时,开始出现白色絮状沉淀,说明一定无Fe3+,沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,说明一定含有Fe2+,但因Mg(OH)2为白色沉淀,故不能确定是否含Mg2+｡5.人类历史上大量生产和使用铝､钛､铁､铜四种金属的时间顺序是()A.铜､铁､铝､钛B.铁､铝､铜､钛C.铜､铁､钛､铝D.铁､铜､铝､钛答案:A解析:活泼性越强的金属在自然界中易以化合态存在,且因金属离子得电子能力较弱,生产和使用的时间往往就偏晚｡Cu､Hg､Ag､Au､Sn､Pb等金属都是最早使用的几种金属,它们有的只以游离态存在,有的熔点很低易冶练｡在春秋晚期我国就会炼铁,战国晚期就会炼钢｡铝在自然界中只以化合态存在,且工业上是通过电解氧化铝获得的,只在近代发明电以后才实现的｡钛合金尽管有耐腐蚀､熔点高等优良的性能,但最大的缺点是提炼比较困难,因为钛在高温下可以与氧､碳､氮及其他许多元素化合,故钛使用时间最近｡6.某研究小组为了探究“铁与水蒸气”能否发生反应及反应的产物,进行了下列实验｡(1)用如图所示实验装置,在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物,加热,并通入水蒸气,就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”(石棉绒是耐高温材料,不与水反应)｡反应一段时间后,有肥皂泡吹起时,用点燃的火柴靠近肥皂泡,当__________________时(填实验现象),说明“铁与水蒸气”能够进行反应｡写出铁与水蒸气反应的化学方程式________________________________________｡肥皂泡破裂,有爆鸣声23423Fe4HOgFeO4H(2)为了研究一定时间内铁粉的转化率,他们设计了如下实验:准确称量一定质量的铁粉进行反应,收集并测量反应后生成气体的体积,计算出铁粉的转化率｡①收集并测量气体体积应选上图中的__________装置｡②称取0.24g铁粉与适量石棉绒混合,然后加热至无气体放出｡若室温下氢气密度约为0.088g/L,最好选用______规格的量筒(填字母)｡A.100mLB.200mLC.500mLD.1000mL③收集的气体体积为VL,则铁粉的转化率为___________｡BB7.7V×100%解析:铁与水蒸气反应,生成铁的氧化物和氢气,因此可以通过验证有氢气产生来判断铁与水蒸气是否反应;可以通过测量排出液体的体积(即生成气体的体积)来计算铁粉的转化率,A图广口瓶中的进气管长,而排液管短,不能排出液体,故不能使用;铁粉质量为0.24g,由3Fe~4H2和H2的密度计算可知理论上能生成氢气130mL,所以应选用200mL的量筒;同理也可利用生成的氢气体积求出参与反应的铁粉质量,进而求出铁粉的转化率｡重点探究一､铁及其化合物的相互转化关系1.Fe→Fe2+铁与氧化性比较弱的非金属(如S､I2)､非氧化性酸(如盐酸､稀H2SO4)､不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应,都可实现这种转化｡例如:Fe+CuSO4===Cu+FeSO4;Fe+S===FeS;Fe+2H+===Fe2++H2↑｡2.Fe2+→Fe比较活泼的金属(如Al､Zn)､CO､H2､C等能从亚铁化合物中置换出铁来｡例如:FeCl2+Zn===ZnCl2+Fe;FeO+H2Fe+H2O｡3.Fe→Fe3+铁与强氧化剂,如Cl2､H2O2､KMnO4(H+)､HNO3､浓H2SO4在一定条件下反应都会实现这种转化｡例如:2Fe+3Cl22FeCl3｡4.Fe3+→Fe可通过较强还原剂实现,如Al､Zn､CO､H2等,如Fe2O3+3CO2Fe+3CO2;Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3;2FeCl3+3Zn===2Fe+3ZnCl2｡点燃5.Fe2+→Fe3+亚铁盐与强氧化剂反应,如Cl2､Br2､HNO3､浓硫酸､KMnO4(H+)､H2O2等｡例如:2FeCl2+Cl2===2FeCl3｡6.Fe3+→Fe2+铁盐溶液与比较强的还原剂反应,如Fe､Cu､碘化物､硫化物等｡例如:2Fe3++S2-===2Fe2++S↓;2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+;2Fe3++Fe===3Fe2+;2Fe3++2I-===2Fe2++I2｡特别提醒: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-､等能发生氧化还原反应｡②Fe3+是典型的弱碱阳离子,与､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｡23SO23CO2AlO【例1】根据下列框图回答问题(答题时,方程式中的M､E用所对应的元素符号表示):(1)写出M溶于稀H2SO4和H2O2混合液的化学方程式:___________________________________________｡(2)某同学取X的溶液,酸化后加入KI淀粉溶液,变为蓝色｡写出与上述变化过程相关的离子方程式:___________________________________________,___________________________________________｡(3)写出Cl2将Z氧化为K2EO4的化学方程式:___________________________________________｡Cu+H2O2+H2SO4===CuSO4+2H2O4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O2Fe3++2I-===2Fe2++I210KOH+3Cl2+2Fe(OH)3===2K2FeO4+6KCl+8H2O解析:M为红色金属,与酸反应得蓝色溶液,推知M为Cu｡由Y中加KSCN得红色溶液,确定Y中含有Fe3+,从而确定E为Fe｡M为Cu,X为FeSO4,Y为Fe2(SO4)3,Z为Fe(OH)3,K2EO4为K2FeO4｡FeSO4溶液酸化后加入KI淀粉溶液变蓝色,说明有I2生成｡其变化过程中相关离子方程式为4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O,2Fe3++2I-===2Fe2++I2｡【方法归纳】(1)M为红色金属,MSO4溶液为蓝色,则M为Cu｡(2)Y红色溶液,含Fe3+,E为Fe｡(3)氧化性:Fe3+Cu2+Fe2+｡KSCN类比迁移1.向一定量的FeO､Fe､Fe3O4的混合物中加入100mL1mol/L的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出224mL(标准状况)的气体,在所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现｡若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,能得到铁的质量是()A.11.2gB.5.6gC.2.8gD.无法计算答案:C解析:依题意,恰好反应溶液中只存在FeCl2,根据元素守恒法,可建立关系n(Fe)=n(Fe2+)=n(Cl-)=n(HCl)=×0.1L×1mol/L=0.05mol,m(Fe)=2.8g｡121212重点探究二､Fe2+和Fe3+的检验1.Fe2+的检验方法一:在被检验的溶液中,滴加KSCN溶液,无现象,再通入Cl2,若变成红色溶液,说明有Fe2+存在(鉴别时不能先通氯气)｡2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(红色)方法二:在被检验的溶液中加碱,产生白色絮状沉淀,很快白色絮状沉淀转变成灰绿色,最终变为红褐色,证明有Fe2+存在｡Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)32.Fe3+的检验方法一:加入NaOH等碱溶液,生成红褐色沉淀｡Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓(红褐色)方法二:加入KSCN溶液,溶液变为红色｡特别提醒:Fe2+具有较强的还原性,Fe3+具有较强的氧化性,也具有较强的水解能力,实际上pH4时,Fe3+即可形成Fe(OH)3沉淀｡欲除去某溶液中含有的Fe2+杂质时,一般先向该溶液中加入氧化剂(如H2O2),使Fe2+氧化为Fe3+,然后通过加碱液调节pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去｡【例2】下列有关实验的说法正确的是()A.除去铁粉中混有的少量铝粉,可加入过量的氢氧化钠溶液,完全反应后过滤B.可用如上图所示装置以硫化亚铁与稀硫酸为原料制取､净化､收集硫化氢气体C.欲制备Fe(OH)3胶体,可向盛有沸水的烧杯中滴加FeCl3饱和溶液并长时间煮沸D.离子检验的常用方法有三种:检验方法沉淀法显色法气体法含义反应中有沉淀产生或溶解反应中有颜色变化反应中有气体产生可采用显色法检验Fe3+答案:AD解析:除去铁粉中混有的少量铝粉,可加入过量的NaOH溶液,完全反应后过滤,利用Al溶于NaOH而Fe不