2020高考化学总复习 第三章 金属及其化合物 8 铁及其化合物课件

第三章金属及其化合物第8讲铁及其化合物微考点•大突破微充电•提素养微真题•大揭秘考纲微解读考向微预测1.以“氧化还原反应”为主线掌握“铁三角”及其应用2．掌握过渡元素的单质及化合物的基本特点3．掌握变价金属元素离子的氧化性和还原性及检验方法4．掌握Fe(OH)2的制备铁元素是过渡元素的代表，而铁及铁合金材料又在工农业生产中有着重要应用，因此铁及其化合物的有关知识是高考的热点内容之一，预计命题以生活、生产、实际应用为背景，突出铁及其化合物的性质、应用，题型延续选择题、填空题、综合推断题及实验探究题的形式。微考点•大突破A基础篇微考点1铁的性质1．铁的物理性质纯铁具有金属的共性，如具有色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。2．铁的化学性质铁元素是一种变价金属元素，通常显和价。常温下，铁单质比较活泼，具有较强的性。银白磁铁＋2＋3还原(1)与非金属反应(2)与水的反应常温下铁与水不反应，在高温条件下与水反应的化学方程式为。3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2(3)与酸反应(4)与某些盐溶液的反应(离子方程式)①与CuSO4溶液：。②与FeCl3溶液：。Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋CuFe＋2Fe3＋===3Fe2＋微助学三个注意1．铁分别与氯气和盐酸反应所得的氯化物不同，Fe与Cl2反应生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。2．铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。3．铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3；铁与碘蒸气反应生成的是FeI2而不是FeI3。微诊断判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。1．铁在过量氧气中燃烧生成Fe2O3。()2．过量的铁与稀硝酸反应生成Fe3＋。()3．过量的Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同。()4．铁在常温下与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈。()提示不论氧气是否过量均生成Fe3O4。××提示过量的铁会与Fe3＋反应最终生成Fe2＋。提示不论Fe是否过量与氯气反应均生成FeCl3，Fe只有在溶液中才与Fe3＋反应。提示常温下铁在浓硝酸中发生钝化。××如图所示的5种物质中均含同种金属元素，且在一定条件下(不含电解)能发生图示转化，则该金属元素可能是()①Na②K③Ca④Fe⑤CuA．①②B．③④C．④⑤D．①⑤【读题干】在一定条件下发生图示转化。【抽信息】根据图示可知，金属的盐酸盐能够一步转化成金属单质(不含电解)，该反应为置换反应，较活泼金属无法实现，如Al、Na，而Fe、Cu两种金属可以按照图示实现一步转化。【调储备】Fe(Cu)能够与硝酸反应生成硝酸铁(硝酸铜)，硝酸铁(硝酸铜)与氢氧化钠反应生成氢氧化铁(氢氧化铜)沉淀，氢氧化铁(氢氧化铜)加热生成氧化铁(氧化铜)，氧化铁(氧化铜)与盐酸反应生成氯化铁(氯化铜)，氯化铁(氯化铜)与锌反应生成铁(铜)。【获答案】①硝酸钠(硝酸钾、硝酸钙)无法一步转化成氢氧化钠(氢氧化钾、氢氧化钙)，氢氧化钠(氢氧化钾、氢氧化钙)也无法一步生成氧化钠(氧化钾、氧化钙)，氧化钠(氧化钾、氧化钙)也无法一步生成金属钠(钾、钙)(除电解方法)，故①②③错误；④Fe能够与硝酸反应生成硝酸铁，硝酸铁与氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀，氢氧化铁加热生成氧化铁，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁，氯化铁与锌反应生成铁，铁及其化合物均能够按照图示箭头通过一步反应完成，故④正确；⑤Cu与硝酸反应生成硝酸铜，硝酸铜与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铜沉淀，氢氧化铜加热分解生成氧化铜，氧化铜与盐酸反应生成氯化铜，氯化铜与铁反应生成铜，所以Cu满足题中转化关系，故⑤正确；故选C。【思收获】明确常见元素及其化合物性质为解答此类试题关键。微练一铁及其化合物的性质1．铁片投入下列溶液后，金属片质量减少，但无气体产生的是()A．冷的浓硝酸B．Cu(NO3)2溶液C．稀硫酸D．Fe(NO3)3溶液解析A项中铁片在浓硝酸中钝化，金属片质量不会减少；B项中铁与Cu(NO3)2溶液发生置换反应，铁片质量增加；C项中有气体产生。答案D2．铁与水蒸气反应，通常有以下两种装置，请回答下列问题：装置一装置二实验装置(1)装置一中，装置A的作用：_____________。装置二中，装湿棉花的作用：_____________。(2)实验完毕后，取出装置一的少量固体，溶于足量稀盐酸，再滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，试解释原因：_________________________________________________。提供水蒸气提供水蒸气在溶液中Fe3＋被未反应的铁粉完全还原为Fe2＋微练二铁及其化合物的定量计算3．把22.4g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反应只收集到0.3molNO2和0.2molNO，下列说法正确的是()A．反应后生成的盐只为Fe(NO3)3B．反应后生成的盐只为Fe(NO3)2C．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为1∶3D．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为3∶1解析由于铁的物质的量为22.4g56g·mol－1＝0.4mol，所以在反应的过程中它失去的电子物质的量应介于0.8mol(此时只产生Fe2＋)和1.2mol(此时只产生Fe3＋)之间，由于产生0.3molNO2和0.2molNO，即反应过程中硝酸得到的电子物质的量为0.3mol×(5－4)＋0.2mol×(5－2)＝0.9mol，所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2，设前者的物质的量为x，后者的物质的量为y，则由铁原子守恒可得x＋y＝0.4，由得失电子守恒得3x＋2y＝0.9mol，解得x＝0.1mol，y＝0.3mol。答案C4．向含agHNO3的稀溶液中，加入bg铁粉充分反应后全部溶解。已知有a4gHNO3被还原，则a∶b不可能是()A．2∶1B．3∶1C．4∶1D．9∶2解析满足条件的反应为Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O①3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O②满足方程①的a∶b＝(4×63)∶56＝9∶2，满足方程②的a∶b＝(8×63)∶(3×56)＝3∶1。介于方程①②之间即3≤ab≤4.5的都行。只有A不符合。答案A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，一是氧化剂作用，二是酸性作用。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，作为酸性作用的可以通过金属铁的物质的量确定，即铁的物质的量乘以铁显示的化合价。2．铁与稀HNO3反应随着两者量的不同，生成氧化产物亦不同，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(1)当nFenHNO3≤14时，硝酸过量，按①式计算。(2)当nFenHNO3≥38时，铁过量，按③式计算。(3)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。3．铁与浓HNO3反应常温下铁与浓HNO3发生钝化。在加热条件下，二者剧烈反应生成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。微考点2铁的氧化物铁的氢氧化物1．铁的氧化物比较项目氧化亚铁(FeO)氧化铁(Fe2O3)四氧化三铁(Fe3O4)俗名—色态铁元素价态/价＋2＋3＋2、＋3与非氧化性酸反应铁红磁性氧化铁黑色粉末红棕色粉末黑色晶体FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O2.铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态与酸反应受热分解－白色固体红褐色固体Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O2Fe(OH)3=====△Fe2O3＋3H2O微助学制备Fe(OH)2常用的三种方法方法一：有机覆盖层法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图甲所示。方法二：还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图乙所示。方法三：电解法用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图丙所示。微诊断1．Fe2O3是碱性氧化物，所以Fe2O3可用作红色油漆和涂料。()2．CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后，再加入KSCN溶液，溶液不显红色，不能确定黑色固体中有无Fe3O4。()√提示因为Fe2O3是红棕色，所以Fe2O3可用作红色油漆和涂料。×提示CO还原Fe2O3可以得到Fe单质，Fe单质会与Fe2O3和盐酸反应生成的Fe3＋反应，所以无法判断是否含有Fe3O4。3．铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3，铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4，Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3。()4．配制FeSO4溶液时，加入稀硫酸抑制Fe2＋水解，加入铁粉防止Fe2＋被氧化。()5．氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应。()√提示Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4。××提示Fe3＋与I－发生氧化还原反应。6．FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通过化合反应制取。()7．Fe3O4是混合物。()√提示FeCl3可由Fe与Cl2反应制取；FeCl2可由FeCl3与Fe反应制取；Fe(OH)3可由Fe(OH)2、O2、H2O化合制取。×提示Fe3O4是纯净物。微练三铁的化合物的性质及定量计算5．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)3Fe2O3B．Fe(OH)2Fe2O3C．Fe(OH)2Fe(OH)3D．Fe(OH)2Fe3O4解析铁与稀硫酸生成FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3价，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。答案B6．由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21∶8，则这种混合物中FeO、Fe2O3与Fe3O4的物质的量之比是()A．1∶2∶1B．2∶1∶1C．1∶3∶1D．1∶1∶3解析可用平均组成法来求解：在混合物中铁原子和氧原子物质的量之比为(21/56)∶(8/16)＝3∶4，则混合物的平均组成为Fe3O4，在三种组合中Fe3O4则不必多考虑，应注意FeO和Fe2O3混合后也应符合Fe3O4，所以在混合物中它们的物质的量之比必须是1∶1。答案D铁的氧化物组成的判断方法设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝m56∶n16＝a∶b，若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4，或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1的混合物，或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物，其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1，而Fe3O4为任意值。微练四Fe(OH)2的制备与实验条件的控制7．下面是制备Fe(OH)2白色沉淀的几种方案。请回答下列各问题：(1)用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入________________。②除去蒸馏水中溶解的O2常