金属铁及其化合物1教案设计老师Word文档格式.docx

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⑤Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑（酸为非氧化性酸）

⑥Fe＋4HNO3（稀）===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O（铁适量）

⑦3Fe＋8HNO3（稀）===3Fe（NO3）2＋2NO↑＋4H2O（铁过量）

⑧Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4

⑨2FeCl3＋Fe===3FeCl2

二、知识讲解

考点1铁的性质

1.物理性质

纯铁具有银白色金属光泽；

有良好的延展性、导电、导热性能；

密度为7.86克／厘米3；

熔点为1535℃，沸点为2750℃；

2.结构

铁的电子构型为（Ar）3d64s2，氧化态有0、+2、+3、+4、+5、+6。

3.化学性质

（1）与酸反应：

Fe+2HCl===FeCl2+H2↑

（2）与水蒸气反应

铁不与冷水和热水反应,但在高温条件下能与水蒸气反应

实验装置

实验操作

将脱脂棉用水浸湿后挤干，塞入试管底部，脱脂棉厚度1～2cm，铁粉1g,铁粉中心至棉花外沿距离为2cm。

加热一段时间后，将导气管伸入盛有洗涤剂液的培养皿中吹泡，当有大量气泡时，停止吹气泡。

用点燃的火柴靠近气泡。

实验现象

①玻璃管壁上出现小水珠,蒸发皿中出现大量肥皂泡.

②用点燃的火柴靠近气泡，有爆鸣声。

结论

（3）与氧反应：

（4）与金属盐溶液：

Fe+CuSO4===FeSO4+Cu

考点2铁的氧化物的比较

FeO

Fe2O3

俗称

铁红

磁性氧化铁

色、态

黑色粉末

红棕色粉末

黑色晶体

铁的价态

+2

+3

+2、+3

水溶性

难溶于水

稳定性

不稳定性

6FeO+O2=2Fe3O4

稳定

与酸的反应

FeO+2H+=Fe2++H2O

Fe2O3+6H+=2Fe3+

+3H2O

Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O

与CO的反应

FexOy+yCO

xFe+yCO2

制取

高温熔融，过量的铁与氧气反应

2Fe+O2

2FeO

Fe（OH）3的分解

2Fe（OH）3

铁在氧气中燃烧

3Fe+2O2

考点3比较铁的氢氧化物

1.性质比较

Fe（OH）2

Fe（OH）3

颜色状态

白色固体

红褐色固体

不溶

易氧化为Fe（OH）3，空气中加热得不到FeO

较稳定：

Fe2O3+3H2O

Fe（OH）2+2H+===Fe2++3H2O

Fe（OH）3+3H+===Fe3++3H2O

生成

制法

在隔绝O2的条件下Fe2+与碱反应

Fe3+与碱反应

反应

Fe2++2OH-=Fe（OH）2↓

Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓

现象

白色絮状沉淀-灰绿色-红褐色

红褐色沉淀

2.转化

现象：

生成的白色沉淀迅速变灰绿色，最后变为红褐色。

方程式：

考点4Fe2＋、Fe3＋的检验

1．Fe2＋的检验方法：

①含有Fe2＋的溶液呈浅绿色；

②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水，产生白色絮状沉淀，露置在空气中一段时间后，沉淀变为灰绿色，最后变为红褐色，说明含Fe2＋。

③向待检液中先滴加KSCN溶液无变化，再滴加新制的氯水，溶液显红色说明含Fe2＋。

有关的离子方程式为：

2Fe2＋+Cl2

2Fe3＋+2Cl－，Fe3＋+3SCN－

Fe（SCN）3

④向待检测溶液中滴加K3【Fe（CN）6】溶液，有蓝色沉淀生成，说明含Fe2＋。

2．Fe3＋的检验方法：

①含有Fe3＋的溶液呈黄色；

②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水，产生红褐色沉淀，说明含Fe3＋；

③向待检液中滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，说明含Fe3＋；

④向待检液中滴加苯酚溶液，溶液呈紫色，说明含Fe3＋。

考点5铁三角

（1）一般是指Zn.Al.CO.H2.等还原剂。

（2）是指H+.S.I2.Cu2+.Fe3+.等氧化剂。

（3）（5）是指Cl2.Br2.O2.HNO3.KMnO4等氧化剂。

（4）一般是指Fe.Cu.HI.H2S.等还原剂.

（5）是指Cl2.Br2.O2.HNO3.KMnO4等氧化剂。

（6）是指Zn.Al.CO.H2.等还原剂。

考点6有关铁、铜的单质、化合物推断突破口有

（1）特征颜色：

如Fe2＋溶液浅绿色，Fe3＋溶液棕黄色，Fe（SCN）3溶液血红色，Fe（OH）3胶体红褐色，Fe（OH）2在空气中的颜色变化，Fe（OH）3红褐色，FeCl3固体红棕色，Fe2O3红棕色，Fe3O4、FeO、FeS黑色等。

Cu2＋溶液蓝色、Cu2O砖红色、CuO黑色，Cu（OH）2蓝色等。

（2）特征变价：

铁有＋2、＋3价。

（3）特征反应：

铝热反应。

（4）FeCl3变色种类

①向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液呈血红色；

②FeCl3溶液能使紫色石蕊试液呈红色；

③FeCl3与NaOH溶液反应，生成红褐色沉淀；

④向FeCl3溶液中通入H2S气体，生成淡黄色沉淀；

⑤向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液，生成淡黄色沉淀，当加入的Na2S溶液过量时，又生成黑色沉淀；

⑥向FeCl3溶液中加入过量Fe粉，溶液变为浅绿色；

⑦向FeCl3溶液中加入过量Cu粉，溶液变为蓝绿色；

⑧将FeCl3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中，溶液变为蓝色；

⑨将FeCl3溶液滴入苯酚溶液，溶液变为紫色；

⑩将FeCl3溶液滴入AgNO3溶液中，生成白色沉淀；

⑪将FeCl3溶液与NaHCO3溶液混合，放出气体，生成红褐色沉淀；

⑫将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，生成红褐色Fe（OH）3胶体。

三、例题精析

【例题1】

【题干】下列铁的化合物不能由化合反应直接得到的是（　　）

A．FeSB．FeCl2C．FeCl3D．Fe3O4

【答案】B

【解析】A．Fe与S点燃或加热下直接化合生成FeS，故A不选；

B．Fe与氯气点燃直接化合生成FeCl3，故B选；

C．Fe与氯气点燃直接化合生成FeCl3，故C不选；

D．Fe与氧气点燃直接化合生成Fe3O4，故D不选；

故选B

【例题2】

【题干】制印刷电路时常用氯化铁溶液作为腐蚀液，发生的反应是：

2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+．现向盛有溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束时，下列结果不可能出现的是（　　）

A．烧杯中有铜无铁B．烧杯中有铁无铜

C．烧杯中铁、铜都有D．烧杯中铁、铜都无

【解析】向盛有FeCl3溶液的烧杯内加入铁粉和铜粉，铁能与氯化铁反应生成氯化亚铁，铜能与氯化铁反应生成氯化亚铁和铜，铁能与生成的氯化铜反应生成氯化亚铁和铜，

A、加入铁和铜的混合物，铁首先与氯化铁反应，可能铁全部反应而铜有剩余，故A正确；

B、加入铁和铜的混合物，还原性：

Fe＞Cu，铁首先与氯化铁反应，铜后与氯化铁反应，不会出现有铁无铜的情形，故B错误；

C、若氯化铁的量少，加入的铁粉反应后还有剩余，而此时铜不会发生反应，则烧杯中铁、铜都有，故C正确；

D、若氯化铁的量多，加入的铁粉和铜粉全部参加反应，不会有剩余，故D正确．

故选B．

【例题3】

【题干】下列依据相关实验得出的结论正确的是（）

A、向某溶液中加入稀盐酸，产生的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，该溶液一定是碳酸盐溶液

B、用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液

C、将某气体通入溴水中，溴水颜色褪去，该气体一定是乙烯

D、向某溶液中滴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Fe2＋

【答案】D

【解析】本题属于常规实验与基本实验考查范畴。

A.不能排除碳酸氢盐与SO32－、HSO3－形成的盐的干扰

B.也可是钠的单质或其他化合物，这里焰色反应火焰呈黄色仅证明含有钠元素。

C.其他还原气体或碱等都可使溴水褪色。

D.Fe2＋检验方法过程合理。

四、课堂运用

【基础】

1.根据如图操作及现象推断酸X为（　　）

A．浓盐酸B．浓硫酸C．浓硝酸D．稀硝酸

【解析】由图中铁未见溶解，则酸一定不是盐酸或稀硫酸、稀硝酸，则加入酸可能为浓硫酸或浓硝酸，而加水溶解，则浓酸变为稀酸，最后生成白色沉淀为硫酸钡，所以推断加入酸为浓硫酸，

故选B。

2.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）3　⑥不能通过化合反应制得FeCl2和Fe（OH）3

A、①③B、②④C、②⑤D、④⑥

【解析】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。

【巩固】

1.过量铁跟一定量硝酸反应最终生成硝酸亚铁，下列图象是表示铁和反应过程中生成的硝酸铁之间的物质的量（mol）的关系，其中正确的是（　　）

A．

B．

C．

D．

【解析】铁不足，发生Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O，过量铁跟一定量硝酸反应最终生成硝酸亚铁，则Fe与硝酸的物质的量比大于1：

4时发生2Fe（NO3）3+Fe=3Fe（NO3）2，

即生成3molFe（NO3）2，消耗2molFe反应生成Fe（NO3）3，共消耗3molFe，只有图象B符合，故选B．

2.常温下在下列溶液中加入足量的铁，充分反应后，生成气体最多的是（　　）

A、20mL12mol/L的盐酸B、10mL18mol/L的硫酸

C、80mL2mol/L的硫酸D、40mL14mol/L的硝酸

【答案】C

【解析】18mol/L的H2S

O4为浓H2SO4,14mol/L的HNO3为浓HNO3，均有强氧化性，常温下Fe在浓H2SO4和浓HNO3中均发生钝化，没有气体产生。

B、D两项不是正确答案。

A、C两项需比较在铁的量充足的情况下，哪种酸中H＋数目多则哪种酸产生的H2多。

A项中，12mol/L×

0.02L×

1＝0.24mol；

C项中，2mol/L×

.08L×

2＝0

.32mol。

故C项产生H2最多。

【拔高】

1.下列有关铁元素的叙述中正确的是（　　）

A．Fe（OH）2易被氧化生成Fe（OH）3，说明稳定性：

Fe（OH）2＜Fe（OH）3

B．铁是较活泼的金属，它与卤素（X2）反应的生成物均为FeX3

C．氢氧化铁与氢碘酸反应：

Fe（OH）3+3HI→FeI3+3H2O

D．铁元素位于周期表的第五周期第VIII族

【答案】A

【解析】A．Fe（OH）2具有还原性，易被氧化生成稳定的Fe（OH）3，符合化学反应的特点，故A正确；

B．碘的氧化性较弱，铁与碘反应生成FeI2，故B错误；

C．Fe3+具有较强的氧化性，可与I-发生氧化还原反应，生成亚铁离子和碘，故C错误；

D．铁的原子序数为26，位于周期表的第4周期，故D错误．

故选A．

2.　将28g铁粉放入100mL0.1mol/L的CuSO4溶液中，充分反应后析出的铜的质量为（　　）

A、32gB、6.4gC、0.64gD、3.2g

【解析】n（Fe）＝0.5mol，

n（CuSO4）＝0.100L×

0.1mol/L＝0.01mol，

由CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu

可知Fe过量，所以应按CuSO4的量计算：

n（Cu）＝n（CuSO4）＝0.01mol。

m（Cu）＝0.01mol×

64g·

mol－1＝0.64g。

课程小结

1．Fe、Cu在一定条件下可以与某些酸、非金属单质、某些盐溶液、某些还原剂等发生反应，在反应中充当还原剂。

铜在反应中一般转化为+2价的铜的化合物，铁在反应中可以转化为+2和+3价的铁离子。

2．反应后的产物的价态与氧化剂的强弱有关，铁与氧化性较弱的氧化剂（如盐酸、硫酸铜溶液等）反应转化为亚铁的化合物，铁与氧化性较强的氧化剂（如氯气、浓硝酸、稀硝酸溶液等）反应转化为铁的化合物。

课后作业

1.铁片投入下列溶液，铁片溶解，溶液质量增加，但无气体产生的是（　　）

A．AgNO3B．CuSO4C．稀硫酸D．Fe（NO3）3

【解析】A．Fe置换出Ag，溶液质量减小，故A不选；

B．Fe置换出Cu，溶液质量减小，故B不选；

C．反应生成硫酸亚铁和氢气，溶液质量增加，但生成气体，故C不选；

D．反应生成硝酸亚铁，无固体析出，溶液质量增加，且没有气体生成，故D选；

故选D。

2.金属及其化合物转化关系是化学学习的重要内容之一。

下列各组物质的转化关系中不全部是通过一步反应完成的是（ 

）

A．Na→NaOH→Na2CO3→NaClB．Al→Al2O3→Al（OH）3→AlCl3

C．Mg→MgCl2→Mg（OH）2→MgSO4D．Fe→FeCl2→Fe（OH）2→Fe（OH）3

【解析】A、全部可以一步完成，错误；

B、Al2O3→Al（OH）3不可一步完成，正确；

C、全部可以一步完成，错误；

D、全部可以一步完成，错误，答案选B。

3.在四千五百多年以前，人类就会利用陨铁。

我国春秋时代晚期已炼出可供烧铸的液态生铁，隋唐年间开始用煤炼铁，明代已能用焦炭冶炼生铁。

将铁片分别放入下列溶液中充分反应，反应后溶液的质量比反应前减轻的是（　　）

A、CuSO4　　　　　　　B、H2SO4C、HClD、FeSO4

【解析】铁与FeSO4不能发生反应，D项应首先排除。

根据化学方程式分析：

Fe＋2HCl==FeCl2＋H2↑，Fe＋H2SO4==FeSO4＋H2↑可以看出，每当有2gH2逸出，必有56g铁与酸反应而进入溶液，即溶液的质量增加了54g，B、C项不合题意。

根据化学方程式Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu可以看出，每析出64g铜必溶解56g铁，而相应溶液的质量则减小了（64g－56g）＝8g。

1.生物炼铜实际上是微生物帮助我们从矿石中提取铜。

这些“吃岩石的细菌”能利用空气中的氧气将不溶性的CuS转化成可溶性铜的化合物，该化合物是（　　）

A、碳酸铜B、硝酸铜C、硫酸铜D、氢氧化铜

【解析】从元素守恒与氧化还原的角度来分析，CuS和氧气反应，硫元素被氧化，且转化为可溶性的铜盐，所以该化合物为硫酸铜。

2.搜狐网报道：

中国每年要进口5亿吨左右的铁矿石，占世界海上铁矿石贸易量的一半以上，随着全球铁矿石价格的上涨，中钢协与澳大利亚必和必拓公司谈判陷入困境。

关于铁矿石的说法正确的是（　　）

A、赤铁矿的主要成分是Fe3O4

B、铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同

C、磁铁矿粉末溶于盐酸后，加入KSCN溶液，溶液变血红色

D、FeO俗称铁红

【解析】A项：

赤铁矿的主要成分是Fe2O3；

B项：

铁锈的主要成分为Fe2O3，而铁矿石成分则不固定，可能是Fe2O3，也可能是Fe3O4等；

C项：

磁铁矿的主要成分是Fe3O4，与盐酸反应产生Fe3＋；

D项：

Fe2O3俗称铁红。

1.将1.12g铁粉加入25mL2mol/L的FeCl3溶液中，充分反应后，其结果是（　　）

A．铁恰好将Fe3+全部还原

B．往反应后溶液中滴入KSCN溶液，不显红色

C．溶液变为浅绿色

D．Fe2+和Fe3+物质的量之比为6：

1

【解析】将1.12g铁粉加入到25mL2mol•L-1的氯化铁溶液中，铁粉的物质的量n=0.02mol，氯化铁的物质的量n=C×

V=2mol•L-1×

0.025L=0.05mol，

铁粉与氯化铁的离子反应方程式为：

Fe+2Fe3+=3Fe2+，根据反应的物质的量之比等于计量数之比知，0.02mol铁粉完全反应需要0.04mol氯化铁，所以氯化铁剩余0.01mol，生成的Fe2+的物质的量为0.06mol，

A．由于氯化铁剩余了0.01mol，铁完全反应，故A错误；

B．由于氯化铁剩余，向溶液中滴入无色KSCN溶液，显血红色，故B错误；

C．氯化铁溶液为棕黄色，由于氯化铁剩余了0.01mol，溶液不能变为浅绿色，故C错误；

D．Fe2+的物质的量为0.06mol，氯化铁的物质的量为0.01mol，所以Fe2+和Fe3+的物质的量之比为6：

1，故D正确；

故选D．

2.某化学兴趣小组用只含有铝、铁、铜的工业废料制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体（FeSO4·

7H2O）和胆矾晶体，以探索工业废料的再利用。

其实验方案如下：

（1）写出合金与烧碱溶液反应的离子方程式：

　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）由滤液A制AlCl3溶液的途径有①和②两种，你认为较合理的途径及理由是：

　　　。

（3）滤液E若放置在空气中一段时间后，溶液中的阳离子除了

和

外，还可能存在

　　（用符号表示）。

（4）用滤渣F通过两种途径制取胆矾，与途径③相比，途径④明显具有的两个优点是：

　、　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（5）途径④发生反应的化学方程式为：

　　　　　　　　。

（6）实验室从CuSO4溶液制取胆矾，操作步骤有蒸发浓缩、冷却结晶、　　　　　　、自然干燥。

.

【答案】

（1）2Al+2OH+2H2O=2AlO2 

+3H2↑（2分）

（2）②合理，途径②制得AlCl3溶液纯度高，①制取的AlCl3溶液中混有NaCl杂质（2分）

（3）Fe3+（2分）

（4）成本低；

不产生有毒气体（合理给分）（各1分）

（5）2Cu+2H2SO4+O2===2CuSO4+2H2O（2分）

（6）过滤洗涤（2分）

【解析】

（1）由题可知，与烧碱反应的物质应在滤液中，滤液通过反应最终生成的产物是AlCl3,所以合金中与烧碱反应的物质应为铝。

（2）途径①中生成的NaCl很难出去，途径②通过沉淀再溶解的方式可得到纯度较高的AlCl3。

（3）由题滤液E中含有

，Fe2+在空气中暴露一段时间易被氧化为Fe3+

（4）首先途径③使用浓硫酸发生氧化还原反应Cu+2H2SO4（浓）=CuSO4+SO2↑+2H2O;

其次，浓硫酸的价格高于稀硫酸，会提高成本

（5）由题是Cu在稀硫酸的环境下与氧气发生氧化还原反应，其反应实质是碱性金属氧化物与酸的反应

（6）从溶液中提取溶质，操作步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、自然干燥。