2020版高三化学一轮复习 第三章 第三节 铁及其重要化合物课件 新人教版

返回导航第三节铁及其重要化合物[考纲展示]1．掌握铁及其重要化合物的主要性质及应用。2.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。3.能鉴别溶液中的Fe2＋、Fe3＋。返回导航考点一铁的单质、氧化物及氢氧化物一、铁的存在形式返回导航二、铁的物理性质铁具有导电、导热和延展性，具有能被磁体吸引的特征。三、铁的位置、结构、化合价1．周期表中的位置：第四周期第Ⅷ族；原子结构示意图：。返回导航2．在参加化学反应时，铁易失去最外层上的2个电子，有时它还失去次外层上的一个电子，所以铁有＋2、＋3两种价态，且＋3价稳定。返回导航四、铁的化学性质铁单质性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。返回导航1．与非金属单质的反应(1)与O2的反应常温：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。点燃：3Fe＋2O2=====点燃Fe3O4。(2)与Cl2的反应：2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3。(3)与S的反应：Fe＋S――→△FeS。返回导航2．与水的反应：常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2。3．与酸的反应(1)与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。(2)与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应，但无H2产生。返回导航4．与某些盐溶液的反应(1)与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。(2)与FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。返回导航五、铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水返回导航铁的化合价＋2＋3＋2，＋3稳定性不稳定稳定稳定与H＋反应的离子方程式FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O返回导航六、铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O受热分解2Fe(OH)3=====△Fe2O3＋3H2O返回导航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，反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3返回导航(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得氯化物不同，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，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；(4)Fe3O4的组成可理解为FeO·Fe2O3，与非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)反应时生成Fe2＋和2Fe3＋。返回导航题组一铁及其化合物的性质1．下列关于铁的说法正确的是()A．纯铁为灰黑色，所以铁属于黑色金属B．铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3C．纯铁的抗腐蚀能力非常强，铁在干燥的空气里不易被氧化D．铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在答案：C返回导航解析：选C。纯铁为银白色，A错；铁在硫蒸气中燃烧生成FeS，B错；自然界中有少量铁以单质形式存在(如陨铁)，D错。返回导航2．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答案：B返回导航解析：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，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。返回导航3．下列关于铁的叙述正确的是()①铁能被磁铁吸引，但纯铁易被腐蚀②在人体内的血红蛋白中含有铁元素③铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族④铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧⑤铁与强氧化剂硝酸反应的产物仅是Fe(NO3)3⑥不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3A．①③B．②④C．②⑤D．④⑥答案：B返回导航解析：选B。当铁中含有杂质时，在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀，而纯铁的抗腐蚀能力较强；铁位于元素周期表的第Ⅷ族，而不是第ⅧB族；铁与强氧化剂反应，能被氧化为Fe3＋，但若铁过量，则Fe3＋被Fe还原为Fe2＋，所以，Fe与HNO3反应的产物可能因铁过量而生成Fe(NO3)2；FeCl2、Fe(OH)3可分别通过化合反应Fe＋2FeCl3===3FeCl2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3制得。故选项B正确。返回导航题组二铁及其化合物的定量计算4．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150mL4mol·L－1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24LNO(标准状况)，往所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为()A．0.21molB．0.25molC．0.3molD．0.35mol答案：B返回导航解析：选B。Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4――→HNO3注意“N”去向NO↑Fe(NO3)――→H2Fe[与Fe(NO3)2中Fe的物质的量相同]n(HNO3)＝0.6mol，n(NO)＝0.1mol，反应后铁元素的存在形式为Fe(NO3)2，根据元素守恒，可知反应后溶液中的n(NO－3)＝0.5mol，n(Fe2＋)＝0.25mol，即n(Fe)＝0.25mol。返回导航5．有一块铁的“氧化物”样品，用140mL5.0mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025molCl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为()A．Fe2O3B．Fe3O4C．Fe4O5D．Fe5O7答案：D返回导航解析：选D。根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025mol×2＝0.05mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。返回导航6．某黑色粉末可能是Fe3O4或Fe3O4与FeO的混合物，为进一步确认该黑色粉末的成分，下列实验方案不可行的是()A．准确称量一定质量的黑色粉末，用H2充分还原，并用干燥剂收集所得水，获得水的准确质量，进行计算B．准确称量一定质量的黑色粉末，溶解于足量盐酸，加热蒸干溶液并在空气中灼烧至质量不变，称量所得粉末质量，进行计算返回导航C．准确称量一定质量的黑色粉末，用CO充分还原，在CO气流中冷却后准确称量剩余固体的质量，计算D．准确称量一定质量的黑色粉末，与一定量铝粉混合后点燃，充分反应后冷却，准确称量剩余固体质量，进行计算答案：D返回导航解析：A根据水的质量可以计算得到氧元素的质量，再根据黑色粉末的质量得到铁元素的质量，进而确定化学式；B灼烧至质量不变所得粉末是氧化铁，根据氧化铁的质量可以计算得到铁元素的质量，再根据黑色粉末的质量得到氧元素的质量，进而确定化学式；C、剩余固体是铁，根据黑色粉末的质量得到氧元素的质量，进而确定化学式；D、反应前后都是固体，而且固体质量不变，不能计算确定该黑色粉末的成分。故选D。返回导航题组三Fe(OH)2的制备实验探究7．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是__________(填序号)。返回导航答案：①②③⑤返回导航解析：因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①、②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。返回导航8．如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验时必须使用铁屑、4mol·L－1硫酸溶液，其他试剂任选。填写下列空白：返回导航(1)实验开始时应先将活塞E__________(填“打开”或“关闭”)。(2)在该实验中生成的Fe(OH)2白色沉淀可保持较长时间，可能的原因为。(3)拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出Fe(OH)2被氧化的化学方程式：________________________________。返回导航答案：打开反应生成的氢气排出了装置中的空气4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3解析：(1)实验开始时，应先打开活塞，使生成的氢气进入整套实验装置中而排出空气，防止氢氧化亚铁被氧化；(2)因B中充满氢气，生成的氢氧化亚铁处于还原性气体的氛围中，隔绝氧气，则生成的Fe(OH)2的白色沉淀可保持较长的时间；(3)氢氧化亚铁不稳定，易被氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁沉淀，所以看到白色沉淀先转化为灰绿色最后转化为红褐色，反应方程式为：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。返回导航成功制备Fe(OH)2的关键(1)溶液中不能含Fe3＋和O2等氧化性物质，如在配制溶液时，可把蒸馏水加热煮沸，除去溶解在水中的氧气。(2)制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中，如可在溶液表面加植物油或苯以隔绝氧气，滴加液体时，可将胶头滴管伸入到液面以下防止氧气进入，也可用铁粉和硫酸反应产生的氢气排净装置中的空气。返回导航考点二铁盐、亚铁盐的化学性质一、Fe2＋的氧化性和还原性Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性。在中学阶段接触Fe2＋的氧化还原反应中其主要表现还原性，如Fe2＋遇Br2、Cl2、H2O2、NO－3(H＋)等均表现还原性。返回导航二、Fe3＋的氧化性Fe3＋处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如它能氧化Fe、Cu、HI、H2S等。三、Fe2＋与Fe3＋的相互转化用离子方程式实现下列转化：Fe2＋――――――――――――――――――→①Cl2、②NO－3H＋、③H2O2H＋、④Fe⑤CuFe3＋返回导航①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；②3Fe2＋＋4H＋＋NO－3===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑；③2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；④2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；⑤Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋；返回导航四、检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法1．溶液颜色含有Fe2＋的溶液显浅绿色；含有Fe3＋的溶液显棕黄色。2．利用显色反应(形成配离子)Fe2＋溶液Fe3＋溶液――→KSCN溶液溶液不呈红色――→Cl2溶液呈红色―→Fe2＋―→溶液呈红色―→Fe3＋Fe2＋溶液Fe3＋溶液――→苯酚溶液不呈紫色―→Fe2＋溶液呈紫色―→Fe3＋返回导航3．利用氢氧化物沉淀的颜色Fe2＋溶液Fe3＋溶液――→NaOH溶液产生的白色沉淀变为灰绿色，最后变为红褐色―→Fe2＋产生红褐色的沉淀―→Fe3＋4．利用Fe2＋的还原性Fe2＋溶液Fe3＋溶液――→溴水溴水褪色―→Fe2＋溴水不褪色―→F