铁和铁的化合物教案.docx

1、铁和铁的化合物教案铁和铁的化合物重点：1、Fe、铁的氧化物、铁的氢氧化物、铁盐、亚铁盐的性质及用途，铁盐、亚铁盐的检验2、Fe3的强氧化性，Fe2的还原性。难点：1、Fe、铁的氧化物、铁的氢氧化物、铁盐、亚铁盐的性质及用途，铁盐、亚铁盐的检验2、Fe3的强氧化性，Fe2的还原性。下列除去杂质的方法不正确的是()A镁粉中混有少量铝粉：加入过量烧碱溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥B用过量氨水除去Fe3溶液中的少量Al3C用新制的生石灰，通过加热蒸馏，以除去乙醇中的少量水DAl(OH)3中混有少量Mg(OH)2：加入足量烧碱溶液，充分反应，过滤，向滤液中通入过量CO2后过滤（一）、铁的结构和性质1、铁

2、是26号元素，位于第四周期第族，属于过渡元素。原子结构示意图： 主要化合价：+2，+32、铁在金属的分类中属于黑色金属，重金属，常见金属。纯净的铁是光亮的银白色金属，密度为7.86g/3,熔沸点高，有较好的导电、传热性，能被磁铁吸引，也能被磁化。还原铁粉为黑色粉末。3、铁是较活泼的金属元素，在金属活动性顺序表中排在氢的前面。跟非金属反应： 点燃 点燃 3Fe+2O2 = Fe3O4 2Fe+3Cl2 =2FeCl3 Fe+S= FeS Fe+I2= FeI2跟水反应： 3Fe+4H2O= Fe3O4+4H2跟酸作用：Fe+2H+=Fe2+H2(遇冷浓硝酸、浓硫酸钝化；与氧化性酸反应不产生H2，

3、且氧化性酸过量时生成Fe3+)与部分盐溶液反应：Fe+Cu2+=Fe2+Cu Fe+2Fe3+=3Fe2+4.铁的合金一般地说，含碳量在2%4.3%的铁的合金叫做生铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰以及少量的硫、磷等，它可铸不可煅。根据碳的存在形式可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。一般地说，含碳量在0.03%2%的铁的合金叫做钢。钢坚硬有韧性、弹性，可以锻打、压延，也可以铸造。钢的分类方法很多，如果按化学成分分类，钢可以分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢就是普通的钢。合金钢也叫特种钢，是在碳素钢是适当地加入一种或几种，如锰、铬、镍、钨、铜等合金元素而制成的。合金元素使合金钢具有各种不同的特

4、殊性能。5、炼铁(1)反应原理：利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂(主要是CO)把铁从铁矿石里还原出来。(2)原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气(3)设备：高炉(4)生产过程还原剂的生成 C+O2 CO2 CO2+C 2CO铁矿石还原成铁 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2除脉石、炉渣的形成 CaCO3CaO+CO2 SiO2+CaOCaSiO3(二)、铁的氧化物和氢氧化物1.铁的氧化物的比较铁的氧化物FeOFe2O3Fe3O4俗称铁红磁性氧化铁色、态黑色粉末黑色晶体红棕色粉末铁的价态+2+3+2、+3水溶性难溶于水稳定性不稳定性6FeO+O2=2Fe3O4稳定稳定与酸的反应FeO+2H+=

5、Fe2+H2OFe2O3+6H+=2Fe3+3H2OFe3O4+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=2FeOFe(OH)3的分解2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O铁在氧气中燃烧3Fe+2O2=Fe3O4(三）、铁的氢氧化物的比较Fe(OH)2Fe(OH)3物理性质白色，难溶于水的固体红褐色，难溶于水的固体化学性质（1）与非氧化性强酸反应Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2O(2)与氧化性酸反应3Fe(OH)2+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO+8H2O（3）空气中放置被氧化4Fe(OH)

6、2+2H2O+O2=4Fe(OH)3（1）与酸反应Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O（2）受热分解2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O 制备煮沸蒸馏水，赶走溶解的氧气煮沸NaOH溶液，赶走溶解的氧气配制FeSO4溶液，加少量的还原铁粉用长滴管将NaOH溶液送入FeSO4溶液液面以下Fe2+2OH-=Fe(OH)2将NaOH溶液滴入Fe2(SO4)3溶液中Fe3+3OH-=Fe(OH)31、 Fe3O4是复杂的化合物，经研究证明，在Fe3O4晶体中有1/3的Fe是+2价，有2/3的Fe是+3价，可看成FeOFe2O3，实际应写成Fe(FeO2)2,即铁酸亚铁盐，不是一般的氧化物。2、Fe

7、(OH)2和Fe(OH)3从溶液中析出的现象不同，前者是白色絮状沉淀，后者是红褐色沉淀。而Fe(OH)2极不稳定，易被氧化成Fe(OH)3，反应现象是：白色灰绿色红褐色。若要观察到白色的Fe(OH)2沉淀，需要创造以下条件：（1）排除亚铁盐溶液里的Fe3+离子，以免Fe3+离子直接与OH-结合生成Fe(OH)3。（2）尽量排除溶液中溶解的氧气（绝对排除是办不到的），以减慢生成的Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3的速度。反应要用新制备的亚铁盐溶液，并放入少量的铁以防止Fe3+离子产生。亚铁盐溶液与碱溶液在混合前分别加热以排除溶有的空气，然后，把碱溶液沿着试管壁加入盛亚铁盐溶液的试管中，或把滴管

8、尖嘴直接插入液面下再加入碱溶液，可观察到白色絮状沉淀。（四）、Fe、Fe2+和Fe3+之间相互转化及检验从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知:Fe只有还原性，Fe3+通常只有氧化性，Fe2+既具有氧化性又具有还原性。上述微粒通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不同价态的铁相互转化，如下图（常称为铁三角）： Fe Cl2 CO Fe3+ CO O2 Zn Cu2+ H2 HNO3 I-、I2、S Al KMnO4 Cl2、O2、HNO3、KMnO4、H2O2 Fe2+ Fe、Cu、I-、S2-、H2S Fe3+ （溶液为绿色） （溶液为棕黄色） 1.学习铁及其化合物的性质要注意：

9、(1)抓价态：从铁元素三种价态的相互转化(铁三角关系)去认识铁及其化合物间的氧化还原反应规律.(2)想属类：如铁是一种比较活泼的过渡金属，氧化亚铁、氧化铁为碱性氧化物，氢氧化亚铁、氢氧化铁为不溶性弱碱，氯化铁为强酸弱碱盐，由此去分析理解它们各自所具有的性质.2.铁元素的原子在化学反应中，当遇弱氧化剂(如S、H+、Cu2+、I2等)时，铁只能失去最外层的两个电子，而生成+2价铁的化合物，当遇到强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3等)时，铁原子可以再失去次外层上的一个电子而生成+3价铁的化合物.3.具体反应有：（1）Fe2+Fe3+ 2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-（在亚铁盐溶液中通入氯气，溶

10、液由浅绿色变为棕黄色）。4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O（亚铁盐溶液在空气中容易变质，如绿矾露置于空气中则是：12FeSO4+3O2=4Fe2(SO4)3+2Fe2O3）3Fe2+NO3-+4H+=3Fe3+2H2O+NO5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+4H2O+Mn2+如在FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液由浅绿色变棕黄色，在酸性KMnO4溶液滴加FeCl2溶液，溶液由紫红变棕黄。2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O（2）Fe3+Fe2+2Fe3+S2+=2Fe2+S,如在FeCl32Fe3+SO32+2H2O=2Fe2+SO42-+2H+2Fe3+Fe

11、=3Fe2+,在FeSO3溶液中往往要加铁的原因是可以防止Fe2+被氧化为Fe3+。2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+,电路板的制作是利用FeCl3溶液与裸露的铜反应。 2Fe3+2I=2Fe2+I2（五）.Fe2+和Fe3+的检验（1）Fe2+的检验：方法一：滴加KSCN溶液，无明显现象，再滴加新制氯水，溶液立即变红色。方法二：滴加NaOH溶液,生成白色絮状沉淀，该沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。（2）Fe3+的检验：方法一：滴加KSCN溶液或NH4SCN溶液，溶液立即变为血红色。方法二：滴加NaOH溶液,出现红褐色沉淀。【例题1】下列关于铁的叙述正确的是()铁能被磁铁吸引，但纯铁易腐蚀

12、在人体的血红蛋白中含有铁元素铁位于元素周期表中第4周期第B族铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧铁与强氧化剂硝酸反应的产物仅是Fe(NO3)3不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3A B C D【答案】B【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族，而不是B族；铁在氧气中能发光、发热、剧烈燃烧，而与水蒸气反应则不会发光，看不到燃烧现象；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反应可能因铁过量而生成Fe(NO3)2；FeCl2、Fe(OH)3都可通过化合反应制得Fe2

13、FeCl3=3FeCl2,4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。【例题2】某研究学习小组对过量碳粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究。(1)提出假设该反应的气体产物是CO2。 该反应的气体产物是CO。该反应的气体产物是_。(2)设计方案如图所示，将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量碳粉完全反应，测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。(3)查阅资料：氮气不与碳、氧化铁发生反应。实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠(NaNO2)饱和溶液混合加热反应制得氮气。请写出该反应的离子方程式：_。(4)实验步骤 按上图连接装置，并检查装置的气密性，称取3.20 g氧化铁、2.00 g碳粉混均匀

14、，放入48.48 g的硬质玻璃管中；加热前，先通一段时间纯净干燥的氮气；停止通入N2后，夹紧弹簧夹，加热一段时间，澄清石灰水(足量)变浑浊；待反应结束，再缓缓通入一段时间的氮气。冷却至室温，称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24 g；过滤出石灰水中的沉淀，洗涤、烘干后称得质量为2.00 g。步骤中都分别通入N2，其作用分别为_。(5)数据处理根据实验数据分析，试写出该实验中氧化铁与碳发生的化学反应方程式：_。【答案】(1)CO2，CO的混合物 (3)NHNON22H2O(4)步骤中是为了排尽空气，步骤是为了赶出所有的CO2，确保完全吸收(5)2CFe2O32FeCOCO2【解析】（2）碳氧化合

15、物就是CO2和CO，所以第三种情况为二者的混合物。(5)反应前硬质玻璃管和固体总质量为3.20 g2.00 g48.48 g53.68 g，反应后总质量为52.24 g，其差为1.44 g。根据生成的2 g沉淀可知反应生成的CO2中碳元素的质量为0.24 g，还有CO生成，所以氧化铁与碳发生反应的化学方程式为2CFe2O32FeCOCO2。【例题3】能正确表示下列反应的离子方程式的是()A将铁粉加入稀硫酸中： 2Fe6H=2Fe33H2B将磁性氧化铁溶于盐酸： Fe3O48H=3Fe34H2OC将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合： Fe24HNO=Fe32H2ONOD将铜屑加入含Fe3的溶液中： 2F

16、e3Cu=2Fe2Cu2【答案】D【解析】本题考查离子方程式的正误判断，意在考查元素化合物知识。将铁粉加入稀硫酸中，发生反应的离子方程式为：Fe2H=Fe2H2，A项错误；磁性氧化铁可以看做FeOFe2O3，溶于盐酸时发生反应的离子方程式为：Fe3O48H=Fe22Fe34H2O，B项错误；氯化亚铁和稀硝酸反应，离子方程式为：3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O，C项错误；将铜屑加入含Fe3的溶液中发生氧化还原反应：2Fe3Cu=2Fe2Cu2，D项正确。【例题4】将11.9 g MgAlFe组成的合金溶于足量的NaOH溶液中、合金质量减少2.7 g。另取等质量的合金溶于过量稀硝酸中，生成6

17、.72 L(标准状况)NO，向反应后的溶液中加入适量NaOH溶液恰好使Mg2、Al3、Fe3完全转化为沉淀，则沉淀质量为()A22.1 g B27.2 gC30 g D无法确定【答案】B【解析】此题可以用守恒法解答。Mg、Al、Fe与过量硝酸反应后生成Mg2、Al3、Fe3，1 mol的Mg2、Al3、Fe3分别结合2 mol、3 mol、3 mol的OH，所以结合OH的物质的量失去电子的物质的量n(NO)3.6.72 L NO为0.3 mol，所以金属离子结合OH的物质的量为0.3 mol30.9 mol，OH质量为15.3 g，沉淀质量为11.9 g15.3 g27.2 g。【例题5】将6

18、g纯铁粉加入200mLFe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中充分反应后得到200mL0.5mol/L的FeSO4溶液和5.2g固体，求：（1）反应后生成铜多少克？（2）加入铁粉前Fe2(SO4)3物质的量浓度。【答案】（1）生成铜2.56g （2）原Fe2(SO4)3和物质的量浓度为0.1mol/L【解析】发生反应的化学方程式为：Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4 Fe+CuSO4=Cu+FeSO4两个反应共生成FeSO4为：0.2L0.5mol/L=0.1mol观察两个反应不难发现，若生成同样的FeSO4，式消耗的铁更多。假设0.1molFeSO4全部为式产生，则此时消耗的铁将达最大

19、量为a。 Fe FeSO4 1mol 1mol a 0.1mola=0.1mol，即铁为5.6g，则5.2g固体中含Cu也含剩余的Fe，设原溶液的Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量分别为x和y。Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4 Fe+CuSO4=Cu+FeSO4X x 3x y y y y由题意得 3x+y=0.1mol 6g-56g/mol(x+y)+64g/moly=5.2g 解得：x=0.02mol y=0.04mol则生成铜：0.04mol64g/mol=2.56g 原Fe2(SO4)3和物质的量浓度为0.02mol/0.2L=0.1mol/L【基础】1、将Cu片放入0.1

20、molL-1FeCl3中，反应一段时间后取出Cu片，溶液中最多含有金属离子的种类是（ ）A、1种 B、2种 C、3种 D、4种解析答案【C】将Cu片放入0.1molL-1FeCl3中，发生反应2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+,反应一段时间后取出Cu片后，溶液中最多含有金属离子是Fe3+、Fe2+、Cu2+三种。2、下列物质不能通过单质直接化合制备的是（ ）A、Na2S B、FeCl2 C、Na2O2 D、CuCl2解析答案【B】试题分析：A、硫与钠在加热条件下反应生成硫化钠，正确；B、氯气与铁在点燃条件下反应生成氯化铁，不能直接生成氯化亚铁，错误；C、钠与氧气加热反应生成过氧化钠，正确；D、

21、Cu在氯气中燃烧生成氯化铜，正确，答案选B。3、在钠、镁、铜、铁中，能与冷水反应的是 ，能与沸水反应的是 ，能与水蒸气反应的是 ，写出有关的化学方程式 ， ， 。解析答案由钠、镁、铜、铁的性质可知。【巩固】1、把一定量铜粉放入氯化铁溶液中，完全反应后，所得溶液中Fe2+和Fe3+浓度恰好相等。则Cu2+和未反应的Fe3+的物质的量之比为（ ）A、1：1 B、1：2 C、2：3 D、3：2解析答案【B】溶液中有Fe3+说明铜粉反应完全，根据反应过离子方程式：2Fe3+Cu2Fe2+ Cu2+知Fe2+的物质的量是 Cu2+的2倍，溶液中Fe2+和Fe3+浓度恰好相等则Fe3+的物质的量是Cu2+

22、的2倍，选B。2、在AgNO3、Cu(NO3)2和Zn(NO3)2混合溶液中，加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，在滤渣中加入稀盐酸，有气体产生。则下列结论正确的是()A、滤液中一定有Fe(NO3)3B、滤渣只含Ag和Cu，一定无ZnC、滤渣中一定有Ag、Cu和Fe，一定无ZnD、滤渣中一定有Ag、Cu、Fe和Zn解析答案【C】依金属活动性顺序表知，铁能置换出银、铜但不能置换出锌，故滤渣中能与盐酸反应生成氢气的一定是铁，铁过量，则AgNO3、Cu(NO3)2与铁反应完全，溶液中不能存在Fe(NO3)3。3、电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。为了从使用过的腐

23、蚀废液中回收铜，并重新获得纯净的FeCl3溶液，准备采用下列步骤（1）请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式： （2）写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式 （3）检验腐蚀废液中含有Fe3+的实验操作是 （4）废液加入过量后，可能发生的离子方程式 解析2.1答案废液中主要含有FeCl3和CuCl2，加入过量铁单质可以还原所有FeCl3为FeCl2，CuCl2为铜单质，过滤后得到FeCl2溶液与铜单质和过量的铁单质，滤渣和过量的盐酸反应，铁单质全部转化为FeCl2，FeCl2溶液中通入氯气，可以把FeCl2氧化为FeCl3.解析2.2答案Cu+2 FeCl3=2 FeCl2+CuC

24、l2解析2.3答案取少量废腐蚀液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，则证明含有Fe3+。解析2.4答案Fe+2 Fe3+=3 Fe2+ Fe+Cu2+=Fe2+Cu4、已知X为FeO和CuO的混合物，取两份等质量的X样品进行下列实验： （1）写出、和步所有反应的方程式： （2）设从步所得固体D的质量为32 g,溶液E中只含有一种金属离子，气体F在标准状况下体积为5.6 L，试计算取用的每份X的质量 ，X中FeO与CuO的质量比 解析6.1答案A是CuCl2、FeCl2、HCl三种物质的混合液，B能与A反应，则应是铁和铜的混合物，C为CO2。F应为H2，则D是铜，E为FeCl2和HCl的

25、混合液。解析6.2答案m（CuO） 80 gmol120 gn（H2）025 mol，n（FeO）025 mol025 mol05 moln（FeO）05 mol72 gmol136 g【拔高】1、用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是（ ）A、若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3+B、若有固体存在，则溶液中一定有Fe2+C、若溶液中由Cu2+，则一定没有固体析出D、若溶液中有Fe2+，则一定有Cu析出解析答案【B】本题考查铁铜的相关性质。用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中含有Fe3+、Fe2+、Cu2+三种阳离子，加入铁粉

26、后，若有固体剩余，则固体一定有铜，可能有铁，溶液中一定有Fe2+；若没有固体剩余，则溶液中一定有Fe2+，可能由Cu2+和Fe3+2、有一种铁的“氧化物”样品，用5mol/L盐酸200mL恰好完全溶解，所得溶液还能吸收标况下2.24L氯气，恰好使其中Fe2全部转化成Fe3，该样品可能的化学式是（ ）A、Fe2O3 B、Fe3O4 C、Fe4O5 D、Fe5O7解析答案【C】n（HCl）=0.2L5.0mol/L=1mol，由氧化物和盐酸反应生成水可知，氧化物中含有0.5mol，所得溶液还能吸收0.1molCl2，恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+，反应后所得溶液为FeCl3，因n（Cl-）

27、=0.2mol+1mol2=1.2mol，所以氧化物中n（Fe）：n（O）=0.4：0.5=4：5，所以化学式为Fe4O5。3、下图中所涉及的A、B、C、D、E、F和G等都是中学化学教材中常见的物质。反应是置换反应，反应均在高温下进行。A在常温下为液态，C有磁性，E与强碱溶液反应可产生H2，F是既能溶于NaOH又能溶于HCl的氧化物。（1）A的化学式 C的化学式 （2）写出反应的化学方程式 （3）写出E与浓强碱液反应的离子方程式 （4）C、E的混合物在工业上用于钢轨焊接（高温下置换出熔化状态的铁可用于焊接），写出反应的化学方程式： 【解析】（1）H2O（2分） Fe3O4（2分）（2）3Fe+

28、4H2O（g）Fe3O4+4H2（2分）（3）2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2（2分）（4）3Fe3O4+8Al4Al2O3+9Fe（2分）试题分析：C有磁性，说明C是四氧化三铁。A在常温下为液态，且反应是置换反应，反应后生成四氧化三铁，所以A是水，则B是铁，D是氢气。F是既能溶于NaOH又能溶于HCl的氧化物，则F是氧化铝。又因为E与强碱溶液反应可产生H2，且E和四氧化三铁反应生成氧化铝和铁，所以E是铝。点评：该题是中等难度的试题，也是高考中的常见题型，有利于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力。该类试题学生需要明确的是化学推断题是一类综合性较强的试题，如元素及化合物性质和社会生活，环境保护，化学计算等知识，还可引入学科间综合。它不仅可考察学生对化学知识的理解程度，更重要的是培养学生的综合分析能力和思维方法。解框图题的方法：最关键的是寻找“突破口”，“突破口”就是抓“特”字，例如特殊颜色、特殊状态、特殊气味、特殊反应、特殊现象、特殊制法、特殊用途等。4、下列中学化学中常见物质的转化关系图中，反应条件及部分反应物和产物未全部注明，已知A、D为金属单质，其他为化合物。 试推断：(1)写出物质的化学式：A _ C _ I _.(2)写