(人教通用版)2015届高考化学一轮总复习讲义 第三节 铁及其化合物.doc
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1、第三节铁及其化合物明考纲要求理主干脉络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。铁的性质及应用1铁的物理性质纯铁具有金属的共性,如具有银白色金属光泽和良好的延展性,是电和热的良导体,具有能被磁铁吸引的特性,纯铁有很强的抗腐蚀能力。2铁的化学性质铁元素性质活泼,有较强的还原性,主要化合价为2价和3价。(1)与非金属单质的反应:与O2的反应:常温下:铁被腐蚀生成铁锈,其主要成分为Fe2O3。点燃时:3Fe2O2Fe3O4。与Cl2的反应:2Fe3Cl22FeCl3。与S的反应:FeSFeS。1 / 18(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
2、4H2O(g)Fe3O44H2。(3)与酸的反应:与非氧化性酸反应的离子方程式:Fe2H=Fe2H2。与氧化性酸: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、浓硝酸反应无H2产生。(4)与某些盐溶液的反应:与CuSO4溶液反应的离子方程式:FeCu2=Fe2Cu。与FeCl3溶液反应的离子方程式:2Fe3Fe=3Fe2。1.判断下列描述的正误(正确的打“”,错误的打“×”)。(1)(2013·新课标全国卷)浓盐酸与铁屑反应的离子方程式:2Fe6H=2Fe33H2。()(2)(2011·重庆高考)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。()(3)(20
3、12·山东高考)Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生置换反应。()(4)(2012·天津高考)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。()(5)(2012·重庆高考)铁与硫混合共热生成FeS2。()(6)铁与CuSO4溶液反应,能置换出铜。()答案:(1)×(2)×(3)×(4)×(5)× (6)2日常生活中的铁制品为什么易生锈?铁锈的主要成分是什么?提示:日常生活中的铁制品不纯、常含有碳等杂质。铁制品在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀而生锈。铁锈的主要
4、成分是Fe2O3。3铁的化学性质活泼,为什么可以用铁罐贮存和运输浓硫酸和浓硝酸?提示:常温下,铁遇浓H2SO4、浓硝酸发生“钝化”。4能否通过化合反应的方法制得FeCl3、FeCl2、Fe(OH)3?若能,写出反应的化学方程式。提示:能;2Fe3Cl22FeCl3,2FeCl3Fe=3FeCl2,4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3铁反应后元素价态的判断方法(1)铁与弱氧化剂(如:S、I2、H、Fe3、Cu2)等反应所得产物为Fe2,铁元素的价态为2价,如:FeI2FeI2。(2)铁与强氧化剂(如:Cl2、Br2、浓H2SO4、硝酸等)反应所得产物为Fe3,铁元素的价态为3价。如2F
5、e3Br2=2FeBr3。(3)铁在纯氧中燃烧得到的产物为Fe3O4,铁元素的价态为2、3价。(4)铁与稀硝酸反应产物的判断:当HNO3过量时:反应原理:Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O,铁元素的存在形式为Fe3,铁元素的价态为3价。当Fe过量时:反应原理:3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O,铁元素的存在形式为Fe2,铁元素的价态为2价。当<<时:铁元素的存在形式为Fe2和Fe3,铁元素的价态为2、3价。1.下列物质反应后一定有3价铁生成的是_。过量的Fe与Cl2加热时发生反应Fe与过量稀H2SO4反应后,再向其中加KNO3Fe与过量的S加热时发生反应F
6、e(NO3)2溶液中加少量盐酸Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中2在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉,得到的Fe2的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。Fe3Fe2Fe、Fe2Fe2、Fe3(1)AB段铁元素以_形式存在。(2)BC段铁元素以_形式存在。(3)CD段铁元素以_形式存在。答案专区1.解析:Fe与Cl2反应只生成FeCl3;Fe与S反应只生成FeS;FeFe2Fe3;Fe2Fe3;Fe2O3溶于盐酸生成Fe3,当混合物中Fe不足时,溶液中仍有Fe3,当Fe足量时,溶液中无Fe3。答案:与Fe反应生成Fe2。故最终全部转
7、化成Fe2,而CD段铁元素以Fe2形式存在。答案:(1)(2)(3)铁的氧化物与氢氧化物1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铁的化合价232、3与H反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O2.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)22H=Fe22H2OFe(OH)33H= Fe33H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O33H2O制法可溶性亚铁盐与碱反应:Fe22OH=Fe(O
8、H)2可溶性铁盐与碱反应:Fe33OH=Fe(OH)3二者的关系空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)31判断下列描述的正误(正确的打“”,错误的打“×”)。(1)(2013·大纲全国卷)磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为:3Fe24HNO=3Fe33H2O。()(2)氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为:Fe(OH)33H=Fe33H2O。()(3)Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3,所以不能通过化合反应制取Fe(OH)3。()(4)Fe(
9、OH)2在空气中加热,可得到FeO。()(5)向硫酸亚铁溶液中滴加NaOH溶液,边加边搅拌,即可制得白色的氢氧化亚铁。()(6)Fe2O3是红棕色粉末,俗称铁红,常用作红色油漆和涂料。()答案:(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)2将下列物质的颜色和用途或性质用短线连接起来。Fe2O3 a红褐色 A具有较强的还原性Fe(OH)2 b红棕色 B易被氧化成灰绿色最终变成红褐色Fe(OH)3 c白色 C红色油漆、涂料Fe2 d棕黄色 D受热分解成红棕色粉末Fe3 e浅绿色 E具有较强的氧化性答案:bC;cB;aD;eA;dE3某铁的氧化物溶
10、于盐酸中,然后滴加KSCN溶液显红色,该铁的氧化物一定 是Fe2O3吗?提示:不一定,若为Fe3O4,同样会产生上述现象。4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,你能否确定上述沉淀和残渣的成分吗?提示:沉淀的成分是Fe(OH)2,残渣的成分是Fe2O3。制备Fe(OH)2常用的三种方法由于Fe(OH)2具有很强的还原性,易被氧化为Fe(OH)3,在实验室中制备Fe(OH)2,并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态,成为物质制备实验探究的热点。1制备原理:Fe22OH=Fe(OH)2。2成功关键:(1)溶液
11、中不含Fe3和O2等氧化性物质。(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。3常用方法: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1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2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3所示。图31.下列各图示中,能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是_。2用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀:
12、用不含Fe3的FeSO4溶液与用不含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溶液时还需加入_。(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用_的方法。(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_。答案专区1.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,即发生4Fe(OH)2O22H2O=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。、原理相同,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
13、的保护中;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;中液面加苯阻止了空气进入;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。答案:2.解析:(1)Fe2易水解,要加入稀硫酸防止其水解;Fe2易被空气中的O2氧化,要加Fe粉防止Fe2被氧化。(2)气体的溶解度随温度升高而降低,所以煮沸后的水中溶解的O2较少。答案:(1)稀硫酸、铁屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2Fe2、Fe3的相互转化及检验1亚铁盐含有Fe2的溶液呈浅绿色,既有氧化性,又有还原性。(1)氧化性:Fe2与Zn反应的
14、离子方程式:ZnFe2=FeZn2;(2)还原性:Fe2与Cl2反应的离子方程式:2Fe2Cl2=2Fe32Cl。2铁盐(1)氧化性:含Fe3的溶液呈黄色,Fe3具有较强的氧化性。Fe3与Cu反应的离子方程式:2Fe3Cu=Cu22Fe2。Fe3与I反应的离子方程式:2Fe32I=2Fe2I2。(2)特性:含有Fe3的盐溶液遇KSCN溶液变成红色。3Fe2与Fe3的转化Fe2Fe3上述转化关系中标号反应的离子方程式为:2Fe2H2O22H=2Fe32H2O;3Fe2NO4H=3Fe3NO2H2O;2Fe3Fe=3Fe2;2Fe3H2S=2Fe2S2H。1.判断下列描述的正误(正确的打“”,错误
15、的打“×”)。(1)(2013·江苏高考)向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,该溶液中一定含有Fe2()(2)(2012·广东高考)Fe3有氧化性,所以FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜()(3)(2011·安徽高考)过量的Fe粉中加入稀HNO3,充分反应后,滴入KSCN溶液,溶液呈血红色,说明稀HNO3将Fe氧化为Fe3()(4)(2011·江苏高考)FeCl3溶液与Cu的反应:Fe3Cu=Cu2Fe2()(5)(2010·上海高考)硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的H2O2:Fe22HH2O2=Fe32
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