高中化学第三章金属及其化合物第二节第3课时《铁的重要化合物》知识点归纳及例题解析必修1.docx

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高中化学第三章金属及其化合物第二节第3课时《铁的重要化合物》知识点归纳及例题解析必修1

第3课时　铁的重要化合物

[学习目标定位]　1.了解铁的重要化合物的主要性质及应用。

2.掌握Fe2＋、Fe3＋的检验方法及其相互转化。

3.了解Fe（OH）2、Fe（OH）3的制备方法。

一　铁的氧化物

1.铁的存在

铁在地壳中含量仅次于氧、硅和铝，居第四位，主要以＋2价和＋3价化合物的形式存在。

2.铁的氧化物

（1）物理性质

氧化物

FeO

Fe2O3

Fe3O4

颜色状态

黑色粉末

红棕色粉末

黑色晶体

铁的价态

＋2

＋3

＋2、＋3

溶解性

都不溶于水

（2）化学性质

①稳定性：

Fe2O3、Fe3O4较稳定；FeO不稳定，受热能氧化为Fe3O4。

②与酸反应：

FeO、Fe2O3都是碱性氧化物，都能与酸反应生成盐和水。

分别写出它们与盐酸反应的离子方程式：

FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。

1.金属单质A可发生以下反应。

试推断：

（1）A、B、C、D、E分别是（写化学式，B写主要成分）：

A________、B________、C________、D________、

E________。

（2）写出反应③和⑤的离子方程式：

③_____________________________；⑤______________________。

答案　

（1）Fe　Fe2O3　Fe3O4　Cu　H2

（2）Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

解析　推断题的解题思路：

根据物质的物理性质（特别是色、态）和化学性质（相互转化关系、反应条件等），找出具有特征条件的物质，再由相互转化关系逐步推断。

如本题中结合B、C的颜色及与CuCl2、稀盐酸反应的性质可推知A为Fe。

二　铁的氢氧化物

1.铁的氢氧化物的制备

实验操作

实验现象

结论（用化学方程式表示）

试管中有红褐色沉淀产生

Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓

试管中先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓（白色）、4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3

2.氢氧化铁和氢氧化亚铁都为不溶性碱，由此可推测它们具有的性质是

（1）都能与酸反应生成相应的盐和水，它们分别与盐酸反应的离子方程式是①Fe（OH）3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O，②Fe（OH）2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O。

（2）不稳定，受热易分解，其化学方程式分别为

①Fe（OH）3：

2Fe（OH）3

Fe2O3＋3H2O，

②Fe（OH）2：

Fe（OH）2

FeO＋H2O。

归纳总结

铁的氢氧化物的性质及制取

（1）氢氧化铁和氢氧化亚铁的物质类别是不溶性碱，其主要化学性质为都能与酸反应生成盐和水，不稳定，受热易分解。

（2）铁的氢氧化物的制取方法是相应盐和碱反应，制取氢氧化亚铁时，常得到红褐色沉淀是因为Fe（OH）2极易被空气中的O2氧化成Fe（OH）3，所以为了防止NaOH溶液加入时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长胶头滴管伸入到FeSO4液面下，再挤出NaOH溶液。

2.化合物A、B组成元素相同，且B为白色。

C是一种与B含有相同价态该金属元素的硫酸盐，向C中加入适量的

NaOH溶液，可观察到生成的沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀A，加热A可得红棕色粉末D。

回答下列问题：

（1）写出各物质的化学式：

A________、B________、C________、D________。

（2）写出B转化为A的化学方程式：

_______________________________________。

写出A受热分解的化学方程式：

_____________________________________________。

答案　

（1）Fe（OH）3　Fe（OH）2　FeSO4　Fe2O3

（2）4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3

2Fe（OH）3

Fe2O3＋3H2O

解析　解答本题的关键是抓住C与NaOH溶液反应的特征现象，确定A是Fe（OH）3，C是FeSO4，B为Fe（OH）2，D为Fe2O3。

3.根据下列实验装置和操作，回答有关问题。

按图中所示装置，用两种不同的操作分别进行实验，观察B容器中的现象。

（1）先夹紧止水夹a，再使A容器中开始反应。

实验中B容器中观察到的现象是________________________________________________________________________；

B容器中发生反应的离子方程式是___________________________________________。

（2）打开止水夹a，使A容器开始反应一段时间后再夹紧止水夹a，实验中观察到的现象是________________。

B容器中发生反应的离子方程式是____________________________________________。

答案　

（1）容器A中的溶液进入B容器中，有白色沉淀生成，沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色　2OH－＋Fe2＋===Fe（OH）2↓；4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3　

（2）a打开时，观察到B容器中管口有气泡产生，再夹紧a时，溶液进入B容器中产生白色沉淀，且长时间不变　2OH－＋Fe2＋===Fe（OH）2↓

解析　此题是一道关于制备Fe（OH）2的创新实验题。

制备Fe（OH）2可有多种不同的方法，但有一共同的特点就是在操作时防止与空气接触，这样才能得到白色的Fe（OH）2沉淀。

本题中当NaOH中空气未排尽时，NaOH与FeSO4反应的产物Fe（OH）2只能短暂存在，但当通入H2一段时间后，即认为空气已排净，生成的Fe（OH）2能较长时间存在。

三　铁盐和亚铁盐

1.Fe2＋和Fe3＋的检验

向5mLFeCl2溶液中加入KSCN溶液，现象是溶液无明显变化；向5mLFeCl3溶液中加入KSCN溶液，现象是溶液变为红色。

2.Fe3＋的氧化性

在盛有氯化铁溶液的试管中，先加入KSCN溶液，再加入铁粉，现象是溶液先变红后褪色，反应的离子方程式是Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3,2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；若再向反应后的溶液中加入新制氯水，现象是溶液又变为红色，反应的离子方程式是2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

归纳总结

1.Fe2＋、Fe3＋的检验方法

（1）观察法：

浅绿色溶液中含有Fe2＋；棕黄色溶液中含有Fe3＋。

（2）加碱法：

若产生的白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色的为Fe2＋；若直接产生红褐色沉淀的为Fe3＋。

（3）加KSCN：

无明显现象，再加新制氯水溶液变红色的为Fe2＋；若溶液变红色的为Fe3＋。

2.Fe2＋、Fe3＋、Fe之间的相互转化关系

（1）Fe只具有还原性。

可被弱氧化剂（H＋、S、Fe3＋等）氧化成Fe2＋，被强氧化剂（Cl2等）氧化成Fe3＋。

（2）Fe2＋既有氧化性又有还原性。

可被强氧化剂[Cl2、KMnO4（H＋）等]氧化为Fe3＋；可被还原剂（Al、Zn、CO、C等）还原为Fe。

（3）Fe3＋只具有氧化性，可被还原剂（Fe、Cu等）还原为Fe2＋，被强还原剂（Al、Zn、CO等）还原为Fe。

4.将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应（假定容器不参与反应）。

试判断下列情况下，溶液中存在的金属离子和金属单质。

（1）若铁粉有剩余，则容器中不可能有____________________________________；

（2）若氯化铜有剩余，则容器中可能有_____________________________________；

（3）若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有____________，可能有__________。

答案　

（1）Fe3＋、Cu2＋　

（2）Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋、Cu

（3）Fe、Cu　Fe2＋

解析　本题属于物质共存问题。

解答时应首先弄清物质间可能发生的反应，凡相互间能发生反应的物质就不可能大量共存。

本题涉及的反应有

①Fe＋2FeCl3===3FeCl2

②Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2

③Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2

（1）若铁粉有剩余，则容器中不可能有Fe3＋、Cu2＋，因为它们能发生上述①②反应。

（2）若CuCl2有剩余，则容器中不可能有Fe，可能有Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋、Cu。

（3）若FeCl3和CuCl2均有剩余，则容器中不可能有Fe、Cu，可能有Fe2＋。

四　铜盐

1.物理性质

硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等铜盐溶于水；铜绿的主要成分是Cu2（OH）2CO3，其难溶于水。

2.化学性质

（1）铜的化学性质不活泼，使用铜器皿比较安全。

（2）铜盐属于重金属盐，都有毒，原因是铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性而失去生理活性。

5.下列说法正确的是（　　）

A.铜的化学性质活泼，不宜用铜制作盛食品的器皿

B.铜的导电能力不如铝

C.由于Cu2＋有氧化性，所以用CuSO4来配制农药

D.因为Cu2＋能使蛋白质变性，所以铜盐溶液有毒

答案　D

解析　金属铜的化学性质比较稳定，所以使用铜器皿比较安全；铜属于重金属，铜盐有毒，因Cu2＋会与蛋白质作用，使蛋白质变性。

1.下列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，溶液变红色

D.Fe3O4俗称铁红

答案　C

2.证明某溶液中只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是（　　）

A.先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色

B.只需滴加KSCN溶液

C.先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色

D.滴加酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色

答案　C

3.向200mL0.1mol·L－1的Fe（NO3）2溶液中加入适量的NaOH溶液，使Fe2＋恰好完全沉淀，过滤，小心加热沉淀，直到水分蒸干，再灼烧到质量不再变化，此时固体的质量为（　　）

A.1.44gB.1.6gC.2.82gD.4.36g

答案　B

解析　在实验过程中发生如下反应：

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓，加热、灼烧时又会发生下列变化：

Fe（OH）2―→Fe（OH）3―→Fe2O3，根据反应前后铁原子守恒从而可得所得固体的质量为1.6g。

4.向含有K＋、Mg2＋、Fe2＋和Al3＋的溶液中加入足量Na2O2微热并搅拌后，再加入过量稀盐酸，则溶液中离子的物质的量浓度发生变化的是（　　）

A.Mg2＋B.K＋C.Fe2＋D.Al3＋

答案　C

解析　加入Na2O2发生反应：

2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑，FeCl2＋2NaOH===Fe（OH）2↓＋2NaCl,4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3，再加入盐酸：

Fe（OH）3＋3HCl===FeCl3＋3H2O，故原溶液中Fe2＋转化为Fe3＋，Fe2＋的浓度减小，Fe3＋的浓度增大；Mg2＋和Al3＋与氢氧化钠分别生成氢氧化镁、氢氧化铝，但再加入盐酸时又发生中和反应而溶解，因此最终是不变化的。

5.下列各图示中能较长时间看到Fe（OH）2白色沉淀的是（　　）

A.①②③B.①②④

C.①②③④D.②③④

答案　B

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）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；④中液面加苯阻止了空气进入；③由于空气中的氧气，能迅速将Fe（OH）2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。

6.完成下列各题：

（1）实验室保存FeCl2溶液时，常向其中加入少量铁粉原因是_____________________（用离子方程式表示）；

某同学为检验某未知溶液中是否为FeCl2溶液，采取如下实验方案加以验证：

稍取未知试液于试管中

溶液

溶液呈血红色（证明含有FeCl2），你认为此方案________（填“合理”或“不合理”），若不合理，如何改进___________________________________________。

（2）A、B、C、D、E分别是铁或铁的化合物。

其中D是一种红褐色沉淀。

其相互反应关系如图所示：

根据如图所示变化，按要求回答下列问题：

①写出A、E的化学式：

A________，E________；

②写出其中几步反应的化学方程式：

C→B：

________________________________________________________________________；

B→D：

________________________________________________________________________；

E→A：

________________________________________________________________________。

③B中加入NaOH溶液，看到的现象是_____________________________________。

答案　

（1）2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

不合理　先加KSCN溶液，无现象，再加入氯水，溶液变成红色，则证明原溶液有Fe2＋

（2）①Fe　Fe2O3

②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3（合理即可）

FeCl3＋3NaOH===Fe（OH）3↓＋3NaCl（合理即可）

Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2（或Fe2O3＋2Al

2Fe＋Al2O3）

③出现白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色

解析　

（2）解答该题的关键是D，因为D为红褐色沉淀，可知D是Fe（OH）3，则E是Fe2O3，A是Fe，B是FeCl3，C是FeCl2。