值得拥有高考一轮复习精品教案课题17铁及其化合物.docx
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值得拥有高考一轮复习精品教案课题17铁及其化合物
精品教案——课题17铁、铜及其化合物
知识体系建构：
（1）NO3-与Fe2+在酸性条件下，不能共存。
（2）过量的Fe与硝酸作用，或在Fe和Fe2O3的混合物中加入盐酸，要注意产生的Fe3+还可以氧化单质Fe这一隐含反应：
Fe+2Fe3+=3Fe2+。
（3）注意FeCl3、Fe2（SO4）3的水溶液蒸干所得剩余固体的区别。
FeCl3溶液加热浓缩时，因Fe3+水解和HCl的挥发，得到的固体为Fe（OH）3，如灼烧后得到红色的Fe2O3固体。
但Fe2（SO4）3溶液蒸干时，因硫酸是难挥发性酸，将不能得到Fe（OH）3固体。
（4）注意亚铁盐及Fe（OH）2易被空气中氧气氧化成三价铁的化合物。
如某溶液中加入碱溶液后，最终得到红褐色沉淀，并不能断定该溶液中一定含有Fe3+，而也可能含有Fe2+。
（5）注意铁单质与强氧化性物质反应时，也有生成二价铁化合物的可能性。
反应中若铁为足量，最终铁元素将以二价铁形式存在，因为2Fe3++Fe=3Fe2+。
知识回顾：
知识点1：
铁和“铁三角”
1．铁的氧化物的比较
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
—
铁红
磁性氧化铁
色态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
价态
+2
+3
1/3正2价，2/3正3价
水溶性
不溶
不溶
不溶
与酸的反应
FeO+2H+===Fe2++H2O
遇氧化性酸生成Fe3+盐
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
与CO的反应
高温
FexOy+yCO===xFe+yCO2
2．Fe2+和Fe3+的比较
Fe2+
Fe3+
水合离子颜色
浅绿色
棕黄色
氧化还原性
既有氧化性，又有还原性
只有氧化性
水解性
Fe2++2H2O←→Fe（OH）2+2H+
Fe3++3H2O←→Fe（OH）3+3H+
与碱的反应
Fe2++2OH—===Fe（OH）2↓
Fe3++3OH—===Fe（OH）3↓
3．Fe（OH）2与Fe（OH）3的比较
Fe（OH）2
Fe（OH）3
颜色状态
白色固体
红褐色固体
水溶性
不溶
不溶
稳定性
易氧化为Fe（OH）3，空气中加热得不到FeO
较稳定：
∆
Fe（OH）3==Fe2O3+3H2O
与酸的反应
Fe（OH）2+2H+===Fe2++3H2O
Fe（OH）3+3H+===Fe3++3H2O
制法
在隔绝O2的条件下Fe2+与碱反应
Fe3+与碱反应
4.铁三角：
注：
（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.
（6）是指Zn.Al.CO.H2.等还原剂。
根据铁三角有关
（1）---（6）的化学方程式如下。
（1）FeCl2+Zn=ZnCl2+Fe3FeCl2+2Al=2AlCl3+3Fe
FeO+CO===Fe+CO2FeO+H2===Fe+H2O
（2）Fe+2H+=Fe2++H2↑Fe+S===FeSFe+I2===FeI2
Fe+Cu2+=Fe2++CuFe+2Fe3+=3Fe2+
（3）2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）33Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O5Fe2++MnO4-+8H+=Mn2++5Fe3++4H2O
（4）2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+Fe3++Fe=3Fe2+
点燃
2Fe3++2I-=2Fe2++I2↓2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+
（5）2Fe+3Cl2===2FeCl32Fe3++Br2==2FeBr3
Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O4Fe+3O2（纯）====2Fe2O3
（6）2Fe3++3Zn（足）=3Zn2+2FeFe3++Al=Al3++FeFe2O3+2Al===Al2O3+2FeFe2O3+3CO====2Fe+3CO2Fe2O3+3H2====2Fe+3H2O
5.检验Fe3+.常用方法有：
（1）向未知溶液滴入少量KSCN溶液呈血红色。
（2）向未知溶液滴入少量苯酚溶液呈紫色。
（3）向未知溶液中滴入少量NaOH溶液呈红褐色。
6.检验Fe+.是向未知溶液滴入少量KSCN溶液呈无色，继续滴入少量氯水呈血红色。
典例讲析：
【例1】能正确表示下列反应的离子方程式是
A．将铜屑加入
溶液中：
B．将磁性氧化铁溶于盐酸：
C．将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合：
D．将铁粉加入稀硫酸中：
【解析】A正确，符合3个守恒；B错误，电荷不守恒，Fe3O4中Fe有两种价态，正确应该为：
Fe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O；C错误，得失电子不守恒，电荷不守恒；正确的应为：
3Fe2＋＋NO3－＋4H＋=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O；D错误，不符合客观实际，反应后铁只能产生Fe2＋和H2；
【答案】A
【例2】）由5molFe2O3、4molFe3O4和3molFeO组成的混合物，加入纯铁1mol并在高温下和Fe2O3反应。
若纯铁完全反应，则反应后混合物中FeO与Fe2O3的物质的量之比可能是
A．4:
3B．3:
2C．3:
1D．2:
l
答案：
BC
解析：
此题考查了化学计算知识。
分析题给混合物和高温下发生的反应，可知当Fe2O3+Fe=3FeO时，反应后混合物中含有6molFeO、4molFe2O3，则FeO与Fe2O3的物质的量之比为：
3:
2；当发生反应：
Fe2O3+Fe+FeO=Fe3O4时，反应后混合物中含有2molFeO、4molFe2O3，则FeO与Fe2O3的物质的量之比为：
1:
2；当两反应均存在时，FeO与Fe2O3的物质的量之比处于两着之间，故BC可能。
【例3】工业上常用铁质容器盛装冷浓酸。
为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：
[探究一]
（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10分钟后移人硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是。
（2）另称取铁钉6．0g放入15．0ml．浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除
外还可能含有
。
若要确认其中的
，应先用选填序号）。
a．KSCN溶液和氯水b．铁粉和KSCN溶液c．浓氨水d．酸性
溶液
②乙同学取336ml（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应：
然后加入足量
溶液，经适当操作后得干燥固体2．33g。
由于此推知气体Y中
的体积分数为。
[探究二]
分析上述实验中
体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含量有
和Q气体。
为此设计了下列探究实验状置（图中夹持仪器省略）。
（3）装置B中试剂的作用是。
（4）认为气体Y中还含有Q的理由是（用化学方程式表示）。
（5）为确认Q的存在，需在装置中添加M于（选填序号）。
a．A之前b．A-B间c．B-C间d．C-D间
（6）如果气体Y中含有
，预计实验现象应是。
（7）若要测定限定体积气体Y中
的含量（标准状况下约有28ml
），除可用测量
体积的方法外，可否选用质量称量的方法？
做出判断并说明理由。
解析:
（1）铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉钝化阻止反应进一步进行
（2）+2价亚铁离子能使算话的高锰酸钾褪色，溶液中已经有+3价铁离子，选择a会造成干扰，选c会造成两种沉淀，受氢氧化铁颜色的影响无法辨别
（3）A除去
，B可以检验A中是否完全除去
（4）
（5）Q为
，他与二氧化硫一样都能使澄清石灰水便浑浊，选择a或b受二氧化硫的影响无法判断Q的存在；选择d，Q被碱石灰吸收
（6）氢气还原氧化铜会生成水蒸气能使白色的硫酸铜粉末变蓝
（7）中学阶段的质量称量选择托盘天平，分度值0.1g，无法精确称量出差量。
答案：
（1）铁钉表面被钝化（或其他合理答案）
（2）①d②66.7%（或其他合理答案）
（3）检验
是否除尽
（4）
（5）c
（6）D中固体由黑变红和E中固体由白变蓝
（7）否，用托盘天平无法称量D或E的差量
可，用分析天平称量D或E的差量
【例4】钢铁生锈过程发生如下反应：
①2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2；
②4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
③2Fe（OH）3=Fe2O3+3H2O。
下列说法正确的是（）
A．反应①、②中电子转移数目相等
B．反应①中氧化剂是氧气和水
C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀
D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
答案A
解析①②反应中消耗O2的量相等，两个反应也仅有O2作为氧化剂，故转移电子数是相等的，A项正确。
①中H2O的H、O两元素的化合价没有变，故不作氧化剂，B项错；铜和钢构成原电池，腐蚀速度加快，C项错；钢铁是铁和碳的混合物，在潮湿的空气的中易发生吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，故D项错。
知识点2：
铜及其化合物
有关1～17的化学方程式.如下：
△
1.
△
2Cu+S====Cu2S
2.Cu+2H2SO4（浓）=====CuSO4+SO2↑+H2O
电解
3.CuSO4+Zn====ZnSO4+CuCuSO4+Fe====FeSO4+Cu
点燃
4.CuCl2+Fe====FeCl2+CuCuCl2=====Cu+Cl2
5.Cu+Cl2=====CuCl2
△
6.2Cu+O2+H2O+CO2=====Cu2（OH）2CO3
△
7.Cu2（OH）2CO3=====2CuO+CO2↑+H2O↑
△
△
8.2Cu+O2====2CuO
9.CuO+CO====Cu+CO2CuO+H2====Cu+H2O
10.Cu（NO3）2+Zn====Zn（NO3）2+Cu
11.3Cu+8HNO3（稀）====3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
△
12.CuO+2HNO3====Cu（NO3）2+H2O
13.2Cu（NO3）2====CuO+4NO2↑+O2↑
14.Cu（NO3）2+2NaOH====Cu（OH）2↓+2NaNO3
△
15.Cu（OH）2+2HNO3====Cu（NO3）2+2H2O
△
16.2Cu（OH）2+R-CHO—→R-COOH+Cu2O↓+2H2O
17.Cu（OH）2====CuO+H2O
典例讲析：
【例1】出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有Cu2（OH）3Cl覆盖在其表面。
下列说法正确的是（）
A.锡青铜的熔点比纯铜高
B．在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用
C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快
D．生成Cu2（OH）3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程
答案BC
解析锡青铜属于合金，根据合金的特性，熔点比任何一种纯金属的低判断A错；由于锡比铜活泼，故在发生电化学腐蚀时，锡失电子保护铜，B正确；潮湿的环境将会加快金属的腐蚀速率，C正确；电化学腐蚀过程实质是有电子的转移，属于化学反应过程，D错。
考点分析：
考点一：
变价金属——铁的性质
1．纯铁具有金属的共性，如具有________色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被________吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。
2．用化学方程式或离子方程式表示下列变化
⑤________________________________________________________________________
⑥________________________________________________________________________
特别提醒 常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中钝化的实质是强氧化性的酸使铁的表面生成一层致密的氧化膜，阻止了内部金属与酸继续反应。
故在常温时可用铁制容器贮存或运输浓硫酸、浓硝酸。
深度思考：
1．铁元素是典型的变价金属元素，它在化合物中主要表现为＋2价和＋3价，请归纳总结：
（1）Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成＋2价？
写出有关反应的化学方程式或离子方程式。
（2）Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成＋3价？
写出有关反
应的化学方程式。
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。
①Fe3+ ②Fe2+ ③Fe、Fe2+
④Fe2+、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。
3．铁与水蒸气反应，通常有以下两种装置，请思考以下问题：
装置一
装置二
实验装置
（1）方法一中，装置A的作用_________________________________________________。
方法二中，装湿棉花的作用___________________________________________________。
（2）实验完毕后，取出装置一的少量固体，溶于足量稀盐酸，再滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，试解释原因：
______________________________________________。
归纳总结：
分析铁与稀HNO3反应的关键
一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断，根据反应方程式：
HNO3过量：
Fe＋4HNO3===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O，
Fe过量时：
Fe＋2Fe（NO3）3===3Fe（NO3）2，两者相加得总方程式：
3Fe＋8HNO3===3Fe（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，可以用数轴表示：
解题时需注意量的范围。
即：
①
≥
，产物仅有Fe（NO3）3，HNO3可能有剩余；②
≤
，产物仅有Fe（NO3）2，Fe可能有剩余；③
<
<
，产物为Fe（NO3）3和Fe（NO3）2，Fe和HNO3都反应完全。
考点二：
铁的氧化物、氢氧化物
1．三种氧化物
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
色态
铁元素价态
与盐酸反应
生成的离子
Fe2＋
Fe3＋
Fe2＋、Fe3＋
2.两种氢氧化物
Fe（OH）2
Fe（OH）3
色态
白色固体
红褐色固体
与盐酸反应
Fe（OH）2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe（OH）3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
受热分解
2Fe（OH）3
Fe2O3＋3H2O
制法
可溶性亚铁盐与碱溶液反应
Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓
可溶性铁盐与碱溶液反应________________
二者的关系
在空气中，Fe（OH）2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe（OH）3，现象是白色絮状沉淀迅速变成____色，最后变成红褐色，反应方程式为___________________________
深度思考：
1．FeO分别溶于足量稀盐酸、稀硝酸，写出反应的离子方程式。
2．向一定量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100mL1mol·L－1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL（标准状况）气体，在所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现。
若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是（ ）
A．11.2gB．5.6gC．2.8gD．无法计算
特别提醒 四氧化三铁可以用氧化物表示为Fe2O3·FeO，但其是纯净物，而不是混合物。
3．写出Fe（OH）3和HI反应的离子方程式。
考点三：
“铁三角”及其应用
深度思考：
1．Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性又有还原性，通常以还原性为主，你知道哪些物质能使Fe2＋转化为Fe3＋？
用离子方程式表示。
2．Fe3＋处于铁的高价态，能与许多强还原性的物质发生反应，请用离子方程式列举你知道的能实现Fe3＋→Fe2＋的反应。
3．如何除去括号中的杂质
（1）Fe2＋（Fe3＋）：
_____________________________________________________________
（2）FeCl3（FeCl2）：
____________________________________________________________
（3）FeCl2（CuCl2）：
____________________________________________________________
（4）Fe（Al）：
_________________________________________________________________
（5）Fe2O3（Al2O3、SiO2）：
_______________________________________________________
归纳总结：
（1）判断离子共存,①Fe2＋、Fe3＋均水解，与HCO
、AlO
、CO
等因水解相互促进，在溶液中不能大量共存。
②Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO
，Fe2＋与NO
（H＋）、ClO－、MnO
（H＋）在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。
（2）盐溶液的配制与保存,①Fe2＋的盐溶液：
加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相应的酸，防止Fe2＋水解。
②Fe3＋的盐溶液：
加少量相应的酸防止Fe3＋水解。
考点四：
检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法
1．溶液颜色
含有Fe2＋的溶液显浅绿色；含有Fe3＋的溶液显黄色
2．用KSCN溶液和氯水
（1）流程：
（2）有关反应：
Fe3＋＋3SCN－Fe（SCN）3（血红色）
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
3．用NaOH溶液
（1）流程：
溶液
（2）有关反应：
Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓（红褐色）
Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓（白色沉淀）
4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3
深度思考：
1．要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋进行如下实验操作时，最佳顺序为（ ）
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液 ③加入少量NH4SCN溶液
A．①③B．③②
C．③①D．①②③
典例讲析：
题型1：
实验报告的补充和完善
【例1】 某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性，请回答下列问题：
（1）除胶头滴管外，你认为本实验必不可少的一种玻璃仪器是__________。
（2）请帮他们完成以下实验报告：
实验目的：
__________________________________________________________________。
试剂：
铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、锌片、铜片。
实验记录（划斜线部分不必填写）：
序号
实验内容
实验现象
离子方程式
实验结论
①
在FeCl2溶液中滴入适量氯水
溶液由浅绿色变为棕黄色
Fe2＋具有还原性
②
在FeCl2溶液中加入锌片
Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe
③
在FeCl3溶液中加入足量铁粉
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
Fe3＋具有氧化性
④
Fe3＋具有氧化性
实验结论：
Fe只有还原性，Fe3＋只有氧化性，Fe2＋既有氧化性，又有还原性。
联想发散：
①简述Fe2＋的检验方法：
_____________________________________________________。
②将FeCl2溶液加热蒸干并灼烧，最后得到的固体物质是__________，原因是__________。
【例2】某同学为了验证Fe3＋是否能将H2SO3氧化成SO
，他用50mL0.1mol·L－1FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后，进行以下实验：
（1）检验吸收液中的SO
：
__________________，证明Fe3＋能够把H2SO3氧化成SO
。
（2）请配平并完成上述反应中的化学方程式：
2FeCl3＋SO2＋________===________＋H2SO4＋______，反应中的氧化产物是________（写化学式）。
（3）吸收液中除了含有H＋、Cl－、SO
以外，对其它成分（Fe3＋、Fe2＋、H2SO3）的可能组合进行探究：
①提出假设。
假设1：
溶液中存在Fe3＋、Fe2＋；假设2：
溶液中存在________。
②设计方案，进行实验，验证假设。
请写出实验步骤以及预期现象和结论（可不填满）。
限选实验试剂和仪器：
试管、滴管、0.1mol·L－1KMnO4溶液、0.1mol·L－1KSCN溶液、品红稀溶液。
实验步骤
预期现象和结论
步骤1：
用试管取样品溶液2～3mL，并滴入______________
若出现血红色，则假设1成立；若未出现血红色，则假设1不成立（或假设2成立）
步骤2：
步骤3：
题型2：
Fe（OH）2的制备与实验方案的设计
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。
制备原理：
Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓
成功关键：
①溶液中不含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。
方法一：
隔绝空气的复分解反应法
【例3】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溶液时还需要加入__________。
（2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
（3）生成Fe（OH）2白色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________________________________。
方法二：
氢气氛围中的复分解反应法
【例4】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中加入的试剂是________________________
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