2018-2019學年高中化學 第三章 金屬及其化合物 第二節(jié) 第3課時《鐵的重要化合物》知識點歸納及例題解析 新人教版必修1.doc

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第3課時　鐵的重要化合物 [學習目標定位]　1.了解鐵的重要化合物的主要性質及應用。2.掌握Fe2＋、Fe3＋的檢驗方法及其相互轉化。3.了解Fe(OH)2、Fe(OH)3的制備方法。 一　鐵的氧化物 1.鐵的存在 鐵在地殼中含量僅次于氧、硅和鋁，居第四位，主要以＋2價和＋3價化合物的形式存在。 2.鐵的氧化物 (1)物理性質 氧化物 FeO Fe2O3 Fe3O4 顏色狀態(tài) 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體 鐵的價態(tài) ＋2 ＋3 ＋2、＋3 溶解性 都不溶于水 (2)化學性質 ①穩(wěn)定性： Fe2O3、Fe3O4較穩(wěn)定；FeO不穩(wěn)定，受熱能氧化為Fe3O4。 ②與酸反應：FeO、Fe2O3都是堿性氧化物，都能與酸反應生成鹽和水。分別寫出它們與鹽酸反應的離子方程式：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。 1.金屬單質A可發(fā)生以下反應。試推斷： (1)A、B、C、D、E分別是(寫化學式，B寫主要成分)： A________、B________、C________、D________、 E________。 (2)寫出反應③和⑤的離子方程式： ③_____________________________；⑤______________________。 答案　(1)Fe　Fe2O3　Fe3O4　Cu　H2 (2)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 解析　推斷題的解題思路：根據物質的物理性質(特別是色、態(tài))和化學性質(相互轉化關系、反應條件等)，找出具有特征條件的物質，再由相互轉化關系逐步推斷。如本題中結合B、C的顏色及與CuCl2、稀鹽酸反應的性質可推知A為Fe。 二　鐵的氫氧化物 1.鐵的氫氧化物的制備 實驗操作 實驗現象 結論(用化學方程式表示) 試管中有紅褐色沉淀產生 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 試管中先生成白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色 Fe2＋＋2OH－=== Fe(OH)2↓(白色)、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2.氫氧化鐵和氫氧化亞鐵都為不溶性堿，由此可推測它們具有的性質是 (1)都能與酸反應生成相應的鹽和水，它們分別與鹽酸反應的離子方程式是①Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O，②Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O。 (2)不穩(wěn)定，受熱易分解，其化學方程式分別為 ①Fe(OH)3：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O， ②Fe(OH)2：Fe(OH)2FeO＋H2O。 歸納總結 鐵的氫氧化物的性質及制取 (1)氫氧化鐵和氫氧化亞鐵的物質類別是不溶性堿，其主要化學性質為都能與酸反應生成鹽和水，不穩(wěn)定，受熱易分解。 (2)鐵的氫氧化物的制取方法是相應鹽和堿反應，制取氫氧化亞鐵時，常得到紅褐色沉淀是因為Fe(OH)2極易被空氣中的O2氧化成Fe(OH)3，所以為了防止NaOH溶液加入時帶入空氣，可將吸有NaOH溶液的長膠頭滴管伸入到FeSO4液面下，再擠出NaOH溶液。 2.化合物A、B組成元素相同，且B為白色。C是一種與B含有相同價態(tài)該金屬元素的硫酸鹽，向C中加入適量的 NaOH溶液，可觀察到生成的沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色沉淀A，加熱A可得紅棕色粉末D?；卮鹣铝袉栴}： (1)寫出各物質的化學式：A________、B________、C________、D________。 (2)寫出B轉化為A的化學方程式：_______________________________________。 寫出A受熱分解的化學方程式：_____________________________________________。 答案　(1)Fe(OH)3　Fe(OH)2　FeSO4　Fe2O3 (2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 解析　解答本題的關鍵是抓住C與NaOH溶液反應的特征現象，確定A是Fe(OH)3，C是FeSO4，B為Fe(OH)2，D為Fe2O3。 3.根據下列實驗裝置和操作，回答有關問題。 按圖中所示裝置，用兩種不同的操作分別進行實驗，觀察B容器中的現象。 (1)先夾緊止水夾a，再使A容器中開始反應。實驗中B容器中觀察到的現象是________________________________________________________________________； B容器中發(fā)生反應的離子方程式是___________________________________________。 (2)打開止水夾a，使A容器開始反應一段時間后再夾緊止水夾a，實驗中觀察到的現象是________________。 B容器中發(fā)生反應的離子方程式是____________________________________________。 答案　(1)容器A中的溶液進入B容器中，有白色沉淀生成，沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最后變成紅褐色　2OH－＋Fe2＋===Fe(OH)2↓；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3　(2)a打開時，觀察到B容器中管口有氣泡產生，再夾緊a時，溶液進入B容器中產生白色沉淀，且長時間不變　2OH－＋Fe2＋===Fe(OH)2↓ 解析　此題是一道關于制備Fe(OH)2的創(chuàng)新實驗題。制備Fe(OH)2可有多種不同的方法，但有一共同的特點就是在操作時防止與空氣接觸，這樣才能得到白色的Fe(OH)2沉淀。本題中當NaOH中空氣未排盡時，NaOH與FeSO4反應的產物Fe(OH)2只能短暫存在，但當通入H2一段時間后，即認為空氣已排凈，生成的Fe(OH)2能較長時間存在。 三　鐵鹽和亞鐵鹽 1.Fe2＋和Fe3＋的檢驗 向5 mL FeCl2溶液中加入KSCN溶液，現象是溶液無明顯變化；向5 mL FeCl3溶液中加入KSCN溶液，現象是溶液變?yōu)榧t色。 2.Fe3＋的氧化性 在盛有氯化鐵溶液的試管中，先加入KSCN溶液，再加入鐵粉，現象是溶液先變紅后褪色，反應的離子方程式是Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3,2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；若再向反應后的溶液中加入新制氯水，現象是溶液又變?yōu)榧t色，反應的離子方程式是2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。 歸納總結 1.Fe2＋、Fe3＋的檢驗方法 (1)觀察法：淺綠色溶液中含有Fe2＋；棕黃色溶液中含有Fe3＋。 (2)加堿法：若產生的白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色的為Fe2＋；若直接產生紅褐色沉淀的為Fe3＋。 (3)加KSCN：無明顯現象，再加新制氯水溶液變紅色的為Fe2＋；若溶液變紅色的為Fe3＋。 2.Fe2＋、Fe3＋、Fe之間的相互轉化關系 (1)Fe只具有還原性?？杀蝗跹趸瘎?H＋、S、Fe3＋等)氧化成Fe2＋，被強氧化劑(Cl2等)氧化成Fe3＋。 (2)Fe2＋既有氧化性又有還原性。可被強氧化劑[Cl2、KMnO4(H＋)等]氧化為Fe3＋；可被還原劑(Al、Zn、CO、C等)還原為Fe。 (3)Fe3＋只具有氧化性，可被還原劑(Fe、Cu等)還原為Fe2＋，被強還原劑(Al、Zn、CO等)還原為Fe。 4.將鐵粉、銅粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反應(假定容器不參與反應)。試判斷下列情況下，溶液中存在的金屬離子和金屬單質。 (1)若鐵粉有剩余，則容器中不可能有____________________________________； (2)若氯化銅有剩余，則容器中可能有_____________________________________； (3)若氯化鐵和氯化銅都有剩余，則容器中不可能有____________，可能有__________。 答案　(1)Fe3＋、Cu2＋　(2)Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋、Cu (3)Fe、Cu　Fe2＋ 解析　本題屬于物質共存問題。解答時應首先弄清物質間可能發(fā)生的反應，凡相互間能發(fā)生反應的物質就不可能大量共存。本題涉及的反應有 ①Fe＋2FeCl3===3FeCl2 ②Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2 ③Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2 (1)若鐵粉有剩余，則容器中不可能有Fe3＋、Cu2＋，因為它們能發(fā)生上述①②反應。 (2)若CuCl2有剩余，則容器中不可能有Fe，可能有Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋、Cu。 (3)若FeCl3和CuCl2均有剩余，則容器中不可能有Fe、Cu，可能有Fe2＋。 四　銅鹽 1.物理性質 硫酸銅、氯化銅、硝酸銅等銅鹽溶于水；銅綠的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其難溶于水。 2.化學性質 (1)銅的化學性質不活潑，使用銅器皿比較安全。 (2)銅鹽屬于重金屬鹽，都有毒，原因是銅離子能與蛋白質作用，使蛋白質變性而失去生理活性。 5.下列說法正確的是(　　) A.銅的化學性質活潑，不宜用銅制作盛食品的器皿 B.銅的導電能力不如鋁 C.由于Cu2＋有氧化性，所以用CuSO4來配制農藥 D.因為Cu2＋能使蛋白質變性，所以銅鹽溶液有毒 答案　D 解析　金屬銅的化學性質比較穩(wěn)定，所以使用銅器皿比較安全；銅屬于重金屬，銅鹽有毒，因Cu2＋會與蛋白質作用，使蛋白質變性。 1.下列關于鐵礦石的說法正確的是(　　) A.赤鐵礦的主要成分是Fe3O4 B.鐵礦石的主要成分與鐵銹的主要成分相同 C.磁鐵礦粉末溶于鹽酸后，加入KSCN溶液，溶液變紅色 D.Fe3O4俗稱鐵紅 答案　C 2.證明某溶液中只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的實驗方法是(　　) A.先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后顯紅色 B.只需滴加KSCN溶液 C.先滴加KSCN溶液，不顯紅色，再滴加氯水后顯紅色 D.滴加酸性高錳酸鉀溶液后溶液褪色 答案　C 3.向200 mL 0.1 molL－1的Fe(NO3)2溶液中加入適量的NaOH溶液，使Fe2＋恰好完全沉淀，過濾，小心加熱沉淀，直到水分蒸干，再灼燒到質量不再變化，此時固體的質量為(　　) A.1.44 g B.1.6 g C.2.82 g D.4.36 g 答案　B 解析　在實驗過程中發(fā)生如下反應：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，加熱、灼燒時又會發(fā)生下列變化：Fe(OH)2―→Fe(OH)3―→Fe2O3，根據反應前后鐵原子守恒從而可得所得固體的質量為1.6 g。 4.向含有K＋、Mg2＋、Fe2＋和Al3＋的溶液中加入足量Na2O2微熱并攪拌后，再加入過量稀鹽酸，則溶液中離子的物質的量濃度發(fā)生變化的是(　　) A.Mg2＋ B.K＋ C.Fe2＋ D.Al3＋ 答案　C 解析　加入Na2O2發(fā)生反應：2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑，FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl,4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，再加入鹽酸：Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O，故原溶液中Fe2＋轉化為Fe3＋，Fe2＋的濃度減小，Fe3＋的濃度增大；Mg2＋和Al3＋與氫氧化鈉分別生成氫氧化鎂、氫氧化鋁，但再加入鹽酸時又發(fā)生中和反應而溶解，因此最終是不變化的。 5.下列各圖示中能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　) A.①②③ B.①②④ C.①②③④ D.②③④ 答案　B 解析　因為Fe(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3，即發(fā)生4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。因此要較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除裝置中的氧氣或空氣。①、②原理一樣，都是先用氫氣將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護中；④中液面加苯阻止了空氣進入；③由于空氣中的氧氣，能迅速將Fe(OH)2氧化，因而不能較長時間看到白色沉淀。 6.完成下列各題： (1)實驗室保存FeCl2溶液時，常向其中加入少量鐵粉原因是_____________________(用離子方程式表示)； 某同學為檢驗某未知溶液中是否為FeCl2溶液，采取如下實驗方案加以驗證：稍取未知試液于試管中溶液溶液呈血紅色(證明含有FeCl2)，你認為此方案________(填“合理”或“不合理”)，若不合理，如何改進___________________________________________。 (2)A、B、C、D、E分別是鐵或鐵的化合物。其中D是一種紅褐色沉淀。其相互反應關系如圖所示： 根據如圖所示變化，按要求回答下列問題： ①寫出A、E的化學式： A________，E________； ②寫出其中幾步反應的化學方程式： C→B：________________________________________________________________________； B→D：________________________________________________________________________； E→A：________________________________________________________________________。 ③B中加入NaOH溶液，看到的現象是_____________________________________。 答案　(1)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 不合理　先加KSCN溶液，無現象，再加入氯水，溶液變成紅色，則證明原溶液有Fe2＋ (2)①Fe　Fe2O3 ②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3(合理即可) FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl(合理即可) Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(或Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3) ③出現白色沉淀，迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色 解析　(2)解答該題的關鍵是D，因為D為紅褐色沉淀，可知D是Fe(OH)3，則E是Fe2O3，A是Fe，B是FeCl3，C是FeCl2。