步步高人教必修1第三章 第二节 第3课时.docx

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步步高人教必修1第三章第二节第3课时

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.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

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，都能与非氧化性强酸反应生成盐和水。

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。

（3）用途

Fe2O3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。

FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物。

（2）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。

（3）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。

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。

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。

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以下性质

（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。

（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液面以下，再挤出NaOH溶液。

3.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。

4.用下面两种方法可以制得白色的Fe（OH）2沉淀。

方法一：

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。

（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_______________________________。

方法二：

在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。

（1）在试管Ⅰ里加入的试剂是________。

（2）在试管Ⅱ里加入的试剂是________。

（3）为了制得白色的Fe（OH）2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是___________________________。

（4）这样生成的Fe（OH）2沉淀能较长时间保持白色，其理由是_______________________。

答案　方法一：

（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

方法二：

（1）稀H2SO4、铁屑　

（2）NaOH溶液　（3）检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。

当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹　（4）试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入

三、铁盐和亚铁盐

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＋。

1.Fe2＋和Fe3＋的检验

（1）直接观察颜色；

（2）利用氢氧化物沉淀的颜色；

（3）利用显色反应；

（4）利用Fe2＋的还原性；

（5）利用Fe3＋的氧化性。

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。

5.已知有以下物质的相互转化：

试回答：

（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

6.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。

铁及其化合物常见转化关系

1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）金属阳离子只有氧化性，不可能有还原性（　　）

（2）实验室配制FeSO4溶液时，常在溶液中加入少量铁粉（　　）

（3）氯化亚铁不可能由化合反应生成（　　）

（4）Fe3＋、Cu2＋、H＋、Fe2＋四种离子中氧化能力最强的是Fe3＋（　　）

（5）Fe（OH）2在空气中充分加热时，可分解为FeO和H2O（　　）

（6）Fe2O3→Fe（OH）3不能经过一步反应实现（　　）

（7）向FeCl3溶液中滴加适量的KSCN溶液，产生红色沉淀（　　）

（8）向某溶液中滴加氯水，后滴加KSCN溶液，溶液变红色，则原溶液中有Fe2＋（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）√　（5）×　（6）√　（7）×　（8）×

2.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.FeO俗称铁红

答案　C

3.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

4.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－。

5.已知A是一种常见金属，F是一种红褐色沉淀。

试根据图中转化关系，回答下列问题。

（1）写出A、C、F、G的化学式：

A.________；C.________；F.________；G.________。

（2）检验D中阳离子的方法为______________________________________。

（3）保存C溶液时要加固体A的原因是_____________________________。

（4）写出下列转化的离子方程式：

①D→C：

________________________________________。

②C→D：

________________________________________。

答案　

（1）Fe　FeCl2　Fe（OH）3　Fe2O3

（2）取D溶液少许于试管中，加入几滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含Fe3＋

（3）防止Fe2＋被O2氧化

（4）①2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

解析　根据F是红褐色沉淀知F是Fe（OH）3，从而推知A为Fe，B为Fe3O4，C是FeCl2，D是FeCl3，E为Fe（OH）2，G为Fe2O3，X为H2。

[基础过关]

题组一　铁及其化合物的性质

1.将铁屑溶于过量盐酸后，再加下列物质，会有三价铁生成的是（　　）

A.稀硫酸B.氯气C.氯化锌D.氯化铜

答案　B

解析　Fe溶于盐酸后发生反应：

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，而Fe2＋遇强氧化剂才会生成三价铁。

通过下列思考来分析各选项。

稀硫酸不能把Fe2＋氧化成Fe3＋；氯气能将溶液中的Fe2＋氧化成为Fe3＋；氯化锌、氯化铜溶液中的Zn2＋、Cu2＋有一定的氧化能力，其中Cu2＋可以将单质铁氧化成Fe2＋，但却不能将Fe2＋氧化成Fe3＋，Zn2＋不能氧化Fe2＋。

2.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是（　　）

A.赤铁矿的主要成分是FeO

B.铁与水蒸气在高温下反应的产物为Fe2O3和H2

C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加铁粉，然后过滤

D.Fe3＋与KSCN反应产生红色沉淀

答案　C

解析　赤铁矿的主要成分是Fe2O3；Fe与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和H2；Fe3＋与

SCN－反应生成的红色络合物可溶，不是沉淀。

3.把表面有氧化物的相同大小的铜片和铁片一起放入盐酸中，充分反应后，所得溶液中的金属离子为（　　）

A.Fe3＋和Cu2＋B.Fe2＋和Cu2＋

C.Fe2＋和Fe3＋D.Fe2＋

答案　D

解析　本题涉及的物质的性质有：

CuO与盐酸的反应，Fe、Fe2O3与盐酸的反应，Fe3＋与Fe、Cu的反应，Fe与Cu2＋的反应等。

表面氧化物较少，溶于盐酸后，生成的Fe3＋和Cu2＋较少，分别被Fe还原为Fe2＋和Cu，Cu与盐酸不反应，Fe与盐酸反应生成Fe2＋。

4.有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液，用一种试剂就可把它们鉴别开来，这种试剂是（　　）

A.盐酸B.烧碱溶液

C.氨水D.KSCN溶液

答案　B

解析　将过量NaOH溶液分别加入上述几种溶液，无明显现象的是NaCl，生成白色沉淀且迅速变为灰绿色最后变为红褐色的是FeCl2，生成红褐色沉淀的是FeCl3，生成白色沉淀不溶解的是MgCl2，生成白色沉淀又溶解的是AlCl3，而氨水虽然能区分出NaCl、FeCl2、FeCl3，但不能将MgCl2与AlCl3区分开。

5.铁屑溶于过量的稀H2SO4，过滤后向滤液中加入适量的硝酸，再加入过量的氨水，有红褐色的沉淀生成。

过滤、加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。

上述沉淀和残渣分别是（　　）

A.Fe（OH）3；Fe2O3

B.Fe（OH）2；FeO

C.Fe（OH）2；Fe（OH）3、Fe3O4

D.Fe2O3；Fe（OH）3

答案　A

题组二　Fe2＋、Fe3＋的检验与转化

6.将下列四种化合物溶于稀盐酸，滴加硫氰化钾溶液，没有颜色变化，再加氯水即呈现红色的是（　　）

A.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4D.Fe2（SO4）3

答案　A

解析　Fe3O4与HCl反应，既有FeCl3生成，又有FeCl2生成。

7.要证明某溶液中不含Fe3＋，而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作的最佳顺序为（　　）

①加入足量氯水　②加入足量KMnO4（H＋）溶液　③加入少量KSCN溶液

A.①③B.③②C.③①D.①②③

答案　C

解析　先加入少量KSCN溶液，若无红色，证明无Fe3＋，然后加足量的氯水，若出现红色，说明有Fe2＋存在。

不用加入足量KMnO4（H＋）溶液的原因是KMnO4（H＋）溶液是紫红色的溶液，干扰Fe2＋检验。

8.在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束后，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是（　　）

A.Cu2＋B.Fe3＋C.Fe2＋D.H＋

答案　C

解析　因所剩固体能被磁铁吸引，说明Fe有剩余，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，即Fe3＋、Cu2＋、H＋等可与Fe反应，不可能存在较多。

9.将1.12g铁粉加入到25mL2mol·L－1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是（　　）

A.铁粉剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本不变

B.向溶液中滴入无色KSCN溶液，不显红色

C.溶液中Fe2＋与Fe3＋物质的量之比为6∶1

D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5

答案　C

解析　n（Fe）＝0.02mol，n（FeCl3）＝0.05mol，由Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋知，Fe3＋过量0.01mol，铁粉全部溶解，反应生成Fe2＋0.06mol；Fe3＋过量，滴入无色KSCN溶液，溶液显红色；氧化生成的Fe2＋和还原生成的Fe2＋的物质的量之比为1∶2。

10.某500mL溶液中含0.1molFe2＋、0.2molFe3＋，加入0.2mol铁粉，待Fe3＋完全被还原后，溶液中Fe2＋的物质的量浓度为（假设反应前后溶液体积不变）（　　）

A.0.4mol·L－1B.0.6mol·L－1

C.0.8mol·L－1D.1.0mol·L－1

答案　C

解析　由反应：

2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可知铁粉过量，0.2molFe3＋与过量铁粉反应生成0.3molFe2＋，故反应后Fe2＋共为0.4mol，c（Fe2＋）＝

＝0.8mol·L－1。

[能力提升]

11.只用一种试剂或操作，除去下列物质中的杂质（括号内为杂质），写出试剂或操作的名称、方法及有关的离子方程式。

物质（括号内为杂质）

加入试剂和操作

离子方程式

（1）Fe2O3（Al2O3）

（2）Fe2O3[Fe（OH）3]

（3）FeSO4溶液（CuSO4）

（4）FeCl3溶液（FeCl2）

答案　

（1）加过量氢氧化钠溶液，搅拌、过滤　Al2O3＋2OH－===2AlO

＋H2O　

（2）加热　2Fe（OH）3

Fe2O3＋3H2O　（3）加足量铁粉，过滤　Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu　（4）通入氯气　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

12.小明很喜欢化学实验课，今天要学习“探究铁及其化合物的氧化性或还原性”。

（1）实验前小明预测说：

Fe2＋肯定既有还原性又有氧化性。

你认为他预测的依据是________________________________________________________________________。

（2）小明欲用实验证明他的预测。

实验室提供了下列试剂：

3%的H2O2溶液、锌粒、铜片、0.1mol·L－1FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水。

①若小明计划在0.1mol·L－1FeCl2溶液中滴入新制氯水，探究Fe2＋的还原性，你预计可能发生的反应和现象是____________________________________（写离子方程式），溶液由浅绿色变为__________色。

②实验中，小明发现现象不太明显，老师分析可能是产物的含量太低，建议可以通过检验

Fe2＋被氧化的产物Fe3＋的存在以获取证据。

你认为可选____________滴入小明所得的混合液中，并通过溶液出现____________色的现象，证明小明的观点和实验方案都是正确的。

③对于证明Fe2＋具有氧化性，小明认为金属单质都具有还原性，并分别将铜片、锌粒投入FeCl2溶液中，结果铜片没变化，锌粒逐渐变小。

由此说明三种金属的还原性由强至弱的顺序为________________（填化学符号）。

（3）小明分析H2O2中氧元素显－1价（中间价），并提出疑问：

H2O2与FeCl2反应时，Fe2＋还作氧化剂吗？

①请你为小明梳理相关问题：

若Fe2＋在反应中表现出氧化性应转化成__________（填化学符号，下同），若Fe2＋在反应中表现出还原性应转化成__________。

②实际上Fe2＋的还原性较强，实验室的FeCl2溶液常因氧化而变质。

除杂的方法是______________，相关反应的离子方程式：

________________________________。

答案　

（1）因为Fe2＋中铁元素化合价处于中间价态，既可以升高也可以降低

（2）①Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋　棕黄

②KSCN溶液　红　③Zn＞Fe＞Cu　（3）①Fe　Fe3＋　②加入适量铁粉　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

13.如图所示装置，可用来制取和观察Fe（OH）2在空气中被氧化的颜色变化。

实验时必须使用铁屑和6mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。

填写下列空白：

（1）B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的是________，A中反应的离子方程式是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）实验开始时应先将活塞a________（填“打开”或“关闭”）。

其目的是_________。

（3）简述生成Fe（OH）2的操作过程：

_____________________________________________。

（4）实验完毕，打开b处活塞，放入一部分空气，此时B中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

（5）图中________（填“能”或“不能”）较长时间看到Fe（OH）