版化学新学案同步必修一人教通用版讲义第三章 第二节 第3课时 Word版含答案.docx
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版化学新学案同步必修一人教通用版讲义第三章第二节第3课时Word版含答案
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。
4.了解铜盐等化合物的性质及用途。
一、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
不溶于水
2.化学性质
(1)氧化亚铁不稳定,在空气中受热易被氧化为Fe3O4。
(2)氧化亚铁和氧化铁属于碱性氧化物,与非强氧化性酸反应生成盐和水。
(3)写出氧化亚铁和氧化铁分别与盐酸反应的离子方程式:
①氧化亚铁FeO+2H+===Fe2++H2O。
②氧化铁Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O。
3.主要用途
氧化铁常用作红色油漆和涂料,赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁原料。
(1)Fe的常见化合价只有+2价和+3价,Fe3O4可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比1∶1组合而成的复杂氧化物,通常也可写成FeO·Fe2O3的形式。
(2)FeO、Fe2O3属于碱性氧化物,Fe3O4不属于碱性氧化物。
(3)Fe3O4与盐酸反应可分别看作Fe2O3、FeO与盐酸反应,然后把两个反应式相加。
(4)FeO、Fe3O4遇氧化性酸(如HNO3)发生氧化还原反应,+2价的铁均被氧化成+3价。
例1
金属单质A可发生以下反应。
试推断:
(1)写出下列物质的化学式(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
实验室制备氢氧化铁和氢氧化亚铁如下图所示:
(1)图甲实验中观察到的现象是有红褐色沉淀生成。
反应的离子方程式是Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓。
(2)图乙实验中先观察到有白色沉淀生成,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,反应的方程式是
①Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓(白色);
②4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
2.铁的氢氧化物的性质
(1)氢氧化铁和氢氧化亚铁都是不溶性碱,都能与酸反应生成盐和水。
写出它们分别与盐酸反应的离子方程式:
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。
特别提示
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液面以下,再挤出NaOH溶液。
例2
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Fe(OH)2沉淀。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时,除加硫酸防止生成Fe(OH)2外,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溶液的液面以下,再挤出NaOH溶液。
这样操作的理由是。
答案
(1)铁屑
(2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2转化成Fe(OH)3沉淀
三、铁盐与亚铁盐
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+;若溶液直接变红色的为Fe3+。
2.Fe2+与Fe3+的转化
如下图所示
(1)在盛有氯化铁溶液的试管中加适量铁粉振荡后,溶液变成浅绿色,再加KSCN溶液,溶液不变色,再加入氯水后,溶液变成红色。
(2)上述实验中有关反应的离子方程式是2Fe3++Fe===3Fe2+、2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
(3)由上述实验可知:
Fe3+遇到较强的还原剂,会被还原成Fe2+;Fe2+在较强氧化剂的作用下,会被氧化成Fe3+。
1Fe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+。
2Fe2+既有氧化性又有还原性。
可被强氧化剂[Cl2、KMnO4H+等]氧化为Fe3+;可被还原剂Al、Zn、CO、C等还原为Fe。
3Fe3+只具有氧化性,可被弱还原剂Fe、Cu等还原为Fe2+,被强还原剂Al、Zn、CO等还原为Fe。
例3
已知有以下物质的相互转化:
(1)B的化学式为;D的化学式为。
(2)写出由E转变成F的化学方程式:
。
(3)常用(填试剂名称)检验G中的阳离子,其现象为。
(4)向G溶液中加入A的有关反应的离子方程式为。
答案
(1)FeCl2 KCl
(2)4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3 (3)KSCN溶液 棕黄色溶液变为红色溶液 (4)2Fe3++Fe===3Fe2+
四、铜盐
1.物理性质
硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等铜盐可溶于水;铜绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3,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,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。
3.铜及其化合物的颜色
①Cu:
紫红色 ②CuO:
黑色
③Cu(OH)2:
蓝色④CuSO4:
白色
⑤CuSO4·5H2O:
蓝色⑥CuCl2:
棕黄色
例4
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.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)赤铁矿的主要成分与铁锈的主要成分相同( )
(2)Fe3O4可由单质直接化合而得到( )
(3)FeCl2、FeCl3、Fe(OH)3都可通过化合反应生成( )
(4)Fe3+、Cu2+、H+、Fe2+四种离子中氧化能力最强的是Fe3+( )
(5)在配制FeSO4溶液时,为防止FeSO4被氧化而变质,常在溶液中加入少量的铁粉( )
(6)某溶液中滴加氯水,然后滴加KSCN溶液,溶液显红色,该溶液中一定含有Fe2+( )
答案
(1)√
(2)√ (3)√ (4)√ (5)√ (6)×
2.下列说法正确的是( )
A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B.Fe2O3为碱性氧化物,可与水反应生成Fe(OH)3
C.铁锈的主要成分是Fe2O3
D.Fe3O4中铁元素有+2价和+3价,Fe3O4是混合物
答案 C
解析 赤铁矿、铁锈的主要成分均是Fe2O3,A错误,C正确;Fe2O3为碱性氧化物,但不与水反应,B错误;Fe3O4为化合物,不是混合物,D错误。
3.下列说法不正确的是( )
A.铁的氧化物均为黑色固体,均难溶于水
B.Fe(OH)2在空气中易变质,生成红褐色Fe(OH)3
C.铁在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色的Fe3O4
D.氢氧化亚铁为白色絮状沉淀
答案 A
解析 FeO是一种黑色粉末,Fe2O3是一种红棕色粉末,Fe3O4是一种磁性的黑色晶体。
4.向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是( )
A.加入KSCN溶液一定不变红色
B.溶液中一定含Fe2+
C.溶液中一定含Cu2+
D.剩余固体中一定含Cu
答案 C
解析 溶液中Fe3+、Cu2+均具有氧化性,且氧化性:
Fe3+>Cu2+,若加入的铁粉是少量的,Fe3+有剩余,加入KSCN溶液仍会变红,但若Fe3+有剩余,则不会有Cu置换出来,即没有固体存在。
铁粉无论与Fe3+还是与Cu2+反应,均生成Fe2+,若铁粉是过量的,则Cu会被完全置换出来,溶液中无Cu2+。
5.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。
[对点训练]
题组一 铁的氧化物
1.“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。
同是由黏土烧制的砖瓦,有的是黑色的,有的却是红色的,你猜测其中的原因可能是( )
A.土壤中含有铁粉、二氧化锰等
B.黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑,红砖瓦则是添加了红色耐高温染料
C.土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧,分别生成了黑色CuO和红色Cu
D.土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧,分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3
答案 D
解析 黏土中含有铁元素,在烧制砖瓦时,与O2反应,生成氧化物,铁元素的氧化物有3种,FeO与Fe3O4为黑色,Fe2O3为红棕色,故D项正确。
2.某物质由铁和氧两种元素组成,实验测得铁元素与氧元素的质量比为21∶8,关于该物质的下列说法中不正确的是( )
A.铁元素与氧元素物质的量比为3∶4
B.该物质可能为四氧化三铁
C.该物质一定为四氧化三铁
D.该物质可能为混合物
答案 C
解析 由铁元素与氧元素的质量之比为21∶8,求得铁元素与氧元素的物质的量之比为3∶4,该物质可能为Fe3O4;若FeO与Fe2O3混合物的物质的量比为1∶1时,混合物中铁元素与氧元素的物质的量比也为3∶4,该物质可能为混合物。
3.下列关于氧化铁和氧化亚铁的叙述中不正确的是( )
A.都是碱性氧化物B.都能与酸反应生成盐和水
C.都能与水反应生成氢氧化物D.都能被一氧化碳还原为铁
答案 C
解析 氧化铁和氧化亚铁都是不溶于水的碱性氧化物,都不能与水反应生成氢氧化物,都能与酸反应生成相应的盐和水,都具有氧化性,能被氢气、一氧化碳、金属铝等还原剂还原为铁单质。
题组二 铁的氢氧化物
4.在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。
关于该反应的下列叙述中不正确的是( )
A.生成物为氢氧化铁B.该反应是化合反应
C.该反应是氧化还原反应D.氢氧化亚铁作氧化剂
答案 D
解析 氢氧化亚铁易与氧气、水反应生成氢氧化铁,该反应既是化合反应,又是氧化还原反应,氢氧化亚铁是还原剂,氧气是氧化剂。
5.实验室制取氢氧化铁的一组试剂是( )
A.氯化铁溶液和烧碱溶液
B.氧化铁和烧碱溶液
C.氧化铁和水
D.铁和水蒸气
答案 A
解析 实验室常用可溶性铁盐溶液(如氯化铁溶液)与碱溶液(如烧碱溶液)反应来制取氢氧化铁沉淀。
6.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
A.①②B.①③ C.②③D.①②③
答案 B
解析 因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3,故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的空气或氧气。
装置①是先用H2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中液面上加苯阻止了空气进入;②由于能接触到空气中的O2,故不能较长时间观察到白色沉淀。
题组三 铁盐和亚铁盐
7.刻制印刷电路板时用氯化铁溶液作为“腐蚀液”,发生反应为Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+。
根据该反应判断下列说法不正确的是( )
A.铜是还原剂B.Fe3+具有氧化性
C.该反应是置换反应D.该反应属于离子反应
答案 C
解析 该反应中铜元素化合价升高,被氧化,为还原剂;铁元素化合价降低,被还原,Fe3+为氧化剂;生成物中没有单质,不是置换反应;但该反应为离子反应。
8.向某溶液中加入含Fe2+的溶液后,无明显变化。
当再滴入几滴新制氯水后,混合溶液变成红色,则下列结论错误的是( )
A.该溶液中一定含有SCN-B.氧化性:
Fe3+>Cl2
C.Fe2+与SCN-不能形成红色物质D.Fe2+被氧化为Fe3+
答案 B
解析 溶液中的Fe2+与加入的新制氯水发生反应:
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,故氧化性:
Fe3+9.选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组:
检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+;
乙组:
检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。
下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是( )
试剂
选项
甲组
乙组
A
新制氯水、KSCN溶液
NaOH溶液
B
酸性KMnO4溶液
KSCN溶液
C
KOH溶液
溴水
D
溴水
酸性KMnO4溶液
答案 B
解析 甲组,在Fe3+存在的条件下检验Fe2+,要排除Fe3+干扰。
所选试剂具备下列条件:
一是能与Fe2+发生有明显现象的反应;二是与Fe3+不反应。
溴水符合条件,实验现象是溴水颜色变浅,酸性KMnO4溶液也符合条件:
5Fe2++MnO
+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O,实验现象是溶液的紫色变浅。
乙组,在Fe2+存在的条件下检验Fe3+,用KSCN溶液检验Fe3+即可,Fe2+不会造成干扰。
10.下列离子方程式正确的是( )
A.铁跟FeCl3溶液反应:
Fe+Fe3+===2Fe2+
B.Fe跟稀盐酸反应:
2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑
C.FeCl2溶液跟Cl2反应:
Fe2++Cl2===Fe3++2Cl-
D.Fe(OH)3跟盐酸反应:
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
答案 D
解析 A中电荷不守恒,应为Fe+2Fe3+===3Fe2+;B中违反反应事实,应为Fe+2H+===Fe2++H2↑;C中电荷不守恒,应为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
11.为了防止枪支生锈,常采用化学处理使钢铁零件表面生成Fe3O4的致密保护层——“发蓝”。
化学处理过程中其中一步的反应为3Fe+NaNO2+5NaOH===3Na2FeO2+H2O+NH3↑。
下列叙述不正确的是( )
A.枪支“发蓝”实质上是使铁表面钝化
B.上述反应中,铁被氧化
C.NO
的氧化性大于FeO
的氧化性
D.反应中转移电子2mol,生成还原产物8.5g
答案 D
解析 枪支“发蓝”的过程是使钢铁零件表面生成Fe3O4的致密保护层,即铁表面钝化,A正确;该反应中铁被氧化成Na2FeO2,NaNO2被还原成NH3,氧化剂是NaNO2,氧化产物是Na2FeO2,NO
的氧化性大于FeO
的氧化性,B、C正确;反应中转移电子2mol,生成还原产物NH3的质量约为5.7g,D错误。
题组四 铜及其化合物
12.已知反应4CuO
2Cu2O+O2↑,关于该反应的叙述不正确的是( )
A.固体的颜色由黑色变为红色
B.铜元素被还原,氧元素部分被氧化
C.16g氧化铜分解时转移电子0.2mol
D.可说明热稳定性:
氧化铜>氧化亚铜
答案 D
解析 在高温下,氧化铜不稳定,可分解生成稳定的氧化亚铜和氧气,说明氧化亚铜的热稳定性比氧化铜强,铜元素化合价降低被还原,氧元素部分化合价升高被氧化。
13.(2017·北大附中检测)下列有关金属元素的说法正确的是( )
A.铁红、铜绿都是铁、铜在空气中锈蚀生成的氧化物
B.硫酸铜可以用来配制农药
C.铜是重金属,使用铜器皿会使人体内蛋白质变性,从而引发中毒
D.铁盐的净水原理是铁盐能跟水中的悬浮物发生化学反应生成沉淀
答案 B
解析 铜绿的主要成分为Cu2(OH)2CO3,A项错误;使用铜器皿不会中毒,C项错误;铁盐的净水原理:
铁盐在水中形成胶体,吸附水中的悬浮杂质,D项错误。
[综合强化]
14.某学生小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如下一组综合实验,根据实验流程回答相关问题。
(1)请写出Fe2O3与①反应的离子方程式:
。
(2)物质②为。
(3)请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式:
。
(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液,该过程的现象为,此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表达)。
(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中,并继续煮沸至红褐色,制得分散系③,它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液的本质区别是。
答案
(1)Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
(2)NaOH溶液(其他合理答案也可)
(3)Fe+2FeCl3===3FeCl2
(4)生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
(5)Fe(OH)3胶体 分散质粒子大小不同
解析
(1)Fe2O3为碱性氧化物,能够与盐酸反应生成FeCl3和H2O。
(2)FeCl3溶液能够与碱反应生成Fe(OH)3,物质②可以是NaOH、NH3·H2O等。
(3)Fe3+具有氧化性,能够氧化Fe:
Fe+2FeCl3===3FeCl2。
(4)Fe(OH)2是白色沉淀,能迅速被氧气氧化,会看到沉淀由白色迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,发生的氧化还原反应为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
(5)将饱和氯化铁溶液滴入沸水中,继续煮沸至呈红褐色,得到的是Fe(OH)3胶体。
15.金属及其化合物在人类生活、生产中发挥着重要的作用。
印刷电路板由高分子材料和铜箔复合而成,刻制印刷电路时,工业上常用FeCl3溶液作为“腐蚀液”,有CuCl2和FeCl2生成。
如下是某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜并重新获得FeCl3溶液所采用的工艺流程图:
请回答下列问题。
(1)实验室中,检验溶液中存在Fe3+的试剂是,证明Fe3+存在的现象是。
(2)写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式:
。
(3)写出上述流程图中加入或生成的有关物质的化学式:
①,②,④。
(4)含有②的滤液与⑤反应的化学方程式为。
答案
(1)KSCN溶液 溶液变成红色
(2)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
(3)Fe FeCl2 HCl
(4)2FeCl2+Cl2===2FeCl3
解析 废液中含有FeCl2、CuCl2、FeCl3,向废液中加入过量Fe,发生的离子反应为2Fe3++Fe===3Fe2+、Cu2++Fe===Fe2++Cu,然后过滤,滤液中含有FeCl2,滤渣中含有Cu、Fe,向滤渣中加入过量盐酸,Fe溶解,Cu不溶解,然后过滤得到金属单质Cu,滤液中含有FeCl2,向FeCl2滤液中通入过量Cl2,发生的离子反应为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,从而得到FeCl3溶液。
(1)Fe3+和KSCN溶液混合生成络合物硫氰化铁而使溶液呈红色,可以用KSCN溶液检验Fe3+。
(2)氯化铁具有氧化性,能氧化Cu生成铜离子,自身被还原生成氯化亚铁,离子反应方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。
(3)通过以上分析知,①②④分别是Fe、FeCl2、HCl。
(4)FeCl2与Cl2发生氧化还原反应生成FeCl3,化学方程式为2FeCl2+Cl2===2FeCl3。