铁及其化合物

第8讲│铁及其化合物第8讲铁及其化合物考纲导学考纲要求命题预测了解铁及其重要化合物的主要性质及应用。1.“铁三角”为核心的铁及其化合物之间的转化关系。试题多以实验探究或选择、填空题的形式出现，可能考查基本概念、基本理论以及实验操作等方面知识，难度较大。2.Fe2＋、Fe3＋、Fe(OH)2的氧化性、还原性。这类试题往往以离子共存、离子方程式的正误判断和解题突破口方式出现，成为解题的关键，难度中等。第8讲│要点探究【知识梳理】1.铁的存在铁在周期表中位于第________周期第________族；在地壳中的含量为第________位，在自然界中主要以________存在，主要化合价有__________，其中________价较为稳定。四Ⅷ四化合态►探究点一铁的性质＋2和＋3＋3第8讲│要点探究2.铁的化学性质(1)与非金属反应(2)与H2O反应化学方程式为：____________________________________________________Fe2O3＋2＋33Fe＋2O2=====点燃Fe3O43Fe＋4H2O(g)=====△Fe3O4＋4H2第8讲│要点探究(3)与酸反应(4)与盐溶液反应①与CuSO4溶液：_________________________________②与FeCl3溶液：__________________________________Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋2H2O＋NO↑钝化钝化Fe＋CuSO4===FeSO4＋CuFe＋2FeCl3===3FeCl2第8讲│要点探究【要点深化】有关铁与硝酸反应的计算问题1．硝酸的作用及其量的确定铁与硝酸的反应中，硝酸一部分表现氧化剂作用，一部分表现酸性作用。作为氧化剂的硝酸可以根据氧化还原反应中得失电子守恒的方法确定，作为酸性作用的硝酸可以通过金属铁的物质的量确定，即铁的物质的量与铁的价态之积。第8讲│要点探究2．铁与稀HNO3的反应随着两者量的不同，生成的氧化产物亦不同，可用讨论的方法确定。①Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O②Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2①×2＋②可得：③3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O当nFenHNO3≤14时，硝酸过量，按①式计算。当nFenHNO3≥38时，铁过量，按③式计算。当14＜nFenHNO3＜38时，可依据①②或①③进行计算。无论二者的量如何变化，铁与稀HNO3反应，被还原的HNO3与参加反应的HNO3的物质的量之比总是1∶4。第8讲│要点探究3．铁与浓HNO3的反应常温下，铁与浓HNO3发生钝化。在加热条件下，二者反应生成NO2，Fe＋6HNO3(浓)=====△Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O。但随着反应的进行，硝酸变稀，就会有NO生成，解这类题时要注意实际的反应过程。第8讲│要点探究例1【典例精析】amol的下列铁及其化合物分别与足量的稀硝酸反应(假设还原产物只有一种)，消耗硝酸的物质的量均可看作两部分，一部分为作氧化剂的硝酸，另一部分为起酸作用的(即以硝酸根离子的形式存在于反应后的溶液中维持溶液的电中性)硝酸，下列各选项中消耗的硝酸的物质的量正确的是(单位：mol)()①Fe：3a＋a；②Fe3O4：9a＋a3；③Fe(OH)2：3a＋a3；④FeSO4：a＋a3A．①②③④B．只有①②C．只有③④D．只有①②③第8讲│要点探究例1A根据题意硝酸足量，都生成三价铁，故起酸作用的硝酸都为铁元素的3倍，①、②、③、④中起酸作用的硝酸分别为3amol、9amol、3amol和amol；①中作氧化剂的硝酸为amol，②、③、④中作氧化剂的硝酸都是a3mol，故全部正确。第8讲│要点探究[点评]硝酸与金属的反应中，硝酸既作氧化剂又起酸的作用，起酸作用的硝酸的物质的量等于金属失去电子的物质的量，而作氧化剂的硝酸的物质的量等于生成的氮氧化物中所含氮元素的物质的量(或根据电子守恒来求得)。下面的变式题则主要从铁具有可变化合价上进行考查。第8讲│要点探究下列反应后一定有＋3价铁生成的是()100①过量的Fe与Cl2反应②Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加KNO3③Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸④把Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中A．只有①B．只有①②C．只有①②③D．全部第8讲│要点探究C①Fe与Cl2反应一定生成FeCl3，与反应物的用量无关；②Fe与稀H2SO4反应生成Fe2＋，Fe2＋在酸性条件下被NO－3氧化成Fe3＋；③一定生成Fe3＋；④当Fe过量时生成Fe2＋，当Fe2O3过量时有Fe3＋生成，故C正确。第8讲│要点探究【知识梳理】1.铁的氧化物►探究点二铁的氧化物与氢氧化物名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁俗名—颜色______色______色______色铁的价态＋2＋3＋2、＋3与盐酸的反应与CO的反应铁红磁性氧化铁黑黑红棕FeO＋2HCl＝FeCl2＋H2OFe2O3＋6HCl＝2FeCl3＋3H2OFe3O4＋8HCl＝FeCl2＋2FeCl3＋4H2OFeO＋CO=====高温Fe＋CO2Fe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2Fe3O4＋4CO=====高温3Fe＋4CO2第8讲│要点探究2.铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态________沉淀________沉淀与非氧化性酸(稀盐酸)反应二者的关系空气中，Fe(OH)2能够迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是________________迅速变成________，最后变成__________，反应方程式为______________________________________白色红褐色Fe(OH)2＋2H＋＝Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋＝Fe3＋＋3H2O白色絮状沉淀灰绿色红褐色4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)3第8讲│要点探究【要点深化】纯净Fe(OH)2的制取1．实验室制备纯净的Fe(OH)2的注意事项：有关Fe(OH)2的制备方法，实际上只能观察到瞬间的Fe(OH)2白色沉淀(几乎分辨不出来)。要想较长时间观察到白色沉淀的生成，关键是怎样降低反应体系中氧气的存在量和操作过程中氧气的引入量。常采用的方法有：①采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2＋易被空气中的氧气氧化成Fe3＋)；②将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气)；③将碱直接加到亚铁盐溶液的底部[使Fe(OH)2与空气隔离]；④在亚铁盐溶液液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小，而又不溶于水的有机溶剂)。第8讲│要点探究2．实验创新方案Ⅰ：装置如图8－1所示。在试管中加入适量的5%FeSO4溶液，并覆盖一层苯，再用长滴管注入不含O2的1mol·L－1NaOH溶液。由于苯的液封作用，防止生成的Fe(OH)2被氧化，因而可较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀。第8讲│要点探究方案Ⅱ：装置如图8－2所示。实验时，先打开活塞K，再将分液漏斗的旋塞打开，稀H2SO4与铁粉作用，用产生的H2排出装置中的空气；然后关闭K，使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中，则可较长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀。若拔去广口瓶上的橡皮塞，则白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。第8讲│要点探究方案Ⅲ：装置如图8－3所示。以铁做阳极，石墨棒做阴极，电解液可以是NaCl溶液、NaOH溶液等。U形管中加入植物油的目的是隔绝空气。电解一段时间后可以看到U形管中有白色Fe(OH)2沉淀生成，此时将电源反接，则会看到白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色。图8－3第8讲│要点探究例2根据下述实验装置和操作，回答下列问题。(1)按如图8－4所示装置用两种不同操作分别进行实验，观察B试管中的现象。【典例精析】第8讲│要点探究操作1：先夹紧止水夹a，再使A管开始反应，实验中B管中观察到的现象是_________________________________________________。B管中发生反应的离子方程式是_________________________________________________。操作2：打开止水夹a，使A管开始反应一段时间后再夹紧止水夹a，实验中在B管中观察到的现象是________________________________________________________________。B管中发生反应的离子方程式是_________________________________________________。第8讲│要点探究例2先出现白色絮状沉淀，然后沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色Fe2＋＋2OH－＝Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3打开止水夹时，溶液中导气管口有气泡冒出，夹紧夹子后出现白色沉淀，短时间内沉淀不变色Fe2＋＋2OH－＝Fe(OH)2↓第8讲│要点探究[解析]当夹紧a时，A试管便成了一个封闭体系，产生的H2使A试管内压强增大，将生成的FeSO4溶液压入B中，从而发生反应生成Fe(OH)2，而NaOH溶液中的O2可将Fe(OH)2迅速氧化，最后转变成Fe(OH)3，所以看到白色沉淀的时间很短。当用操作2时，产生的H2首先通过导气管通入到B中的NaOH溶液中，将其中的O2赶走，再夹紧a时，溶液压入B中，此时反应所产生的Fe(OH)2在一段时间内不变色。第8讲│要点探究[点评]题主要考查同学们的实验创新能力和对知识的应用能力。制取Fe(OH)2，并保持较长时间的白色，其关键点就是解决如何隔绝空气。本题通过巧妙的设计，使制取的Fe(OH)2处于氢气的保护气氛中。下面的变式题则以铁的氧化物的性质为核心，以铝热反应为突破口考查了对铁及其化合物的推断。第8讲│要点探究A、B、C三种化合物均由X、Y两种元素组成，均能与某溶液E反应；与同一种单质G在相同的条件下反应均能生成单质Y和化合物H，且此类反应在工业生产中具有重要意义，反应关系如图8－5所示。第8讲│要点探究(1)A的化学式____________。(2)写出B与E反应的离子方程式_______________________________________________。(3)写出D到F的离子方程式_______________________________________________。(4)写出C与G反应的化学方程式_______________________________________________。第8讲│要点探究(1)FeO(2)Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O(3)2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋(4)Fe2O3＋2Al=====高温2Fe＋Al2O3[解析]此题考查了铁及其化合物之间的相互转化，涉及＋2价铁与＋3价铁的转化及铝热反应等。由A、B、C三种化合物均由相同的元素组成，则D、F中若含相同元素，则D到F的过程必为氧化过程，故可联想铁及其化合物；且A、B、C与G的反应均为置换反应，经验证：A、B、C、D、E、F、G、H、Y分别为FeO、Fe3O4、Fe2O3、FeCl2、HCl、FeCl3、Al、Al2O3、Fe。第8讲│要点探究【知识梳理】“铁三角”的转化关系►探究点三“铁三角”的转化关系第8讲│要点探究(1)Fe→Fe3＋和Fe2＋→Fe3＋需要强的氧化剂。如O2、Cl2、Br2、HNO3(浓、稀)、H2SO4(浓)、KMnO4(H＋)溶液等。2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3Fe＋4HNO3(稀)＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O4Fe(OH)2＋2H2O＋O2＝4Fe(OH)32FeCl2＋Cl2＝2FeCl3第8讲│要点探究(2)Fe→Fe2＋需要较弱的氧化剂，如S、Cu2＋(CuSO4)、H＋(稀H2SO4、盐酸)等。F