3.3铁及其化合物

这是一份3.3铁及其化合物，共60页。PPT课件主要包含了考点一，考点二，真题演练·素养通关，④⑤⑦⑧⑨，磁性氧化铁，红棕色，＋H2O，红褐色，灰绿色，H2O等内容，欢迎下载使用。
【考纲要求】1.掌握铁的主要性质及应用。2.掌握铁的重要化合物的主要性质及应用。3.了解铁及其重要化合物的制备方法。
考点一　铁及其氧化物和氢氧化物
基础梳理·自我排查1.铁的单质(1)原子结构与物理性质
(2)化学性质铁单质性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。
按要求书写下列反应的方程式：①Fe与Cl2、S反应的化学方程式：___________________；___________________。②Fe与水蒸气的反应：_________________________。③与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。Fe与过量稀HNO3的反应：____________________________________；Fe与少量稀HNO3的反应：____________________________________。④Fe与FeCl3溶液的反应(写离子方程式)：____________________________________。
Fe＋S FeS
3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
[思考]铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与________(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与___________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。所选试剂：①Cl2　②O2　③H2O(g)　④S　⑤盐酸 ⑥稀硝酸(足量)　⑦稀硫酸　⑧CuSO4溶液 ⑨FeCl3溶液
2．铁的氧化物(1)物理性质(2)化学性质FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为____________________，_______________________，___________________________。
FeO＋2H＋===Fe2＋
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O
2Fe(OH)3 Fe2O3＋
②碱性Fe(OH)2属于二元弱碱，Fe(OH)3属于三元弱碱，与非氧化性强酸反应的离子方程式分别为_________________________________________________。4．Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备分别由可溶性的亚铁盐和铁盐与碱反应制得，离子方程式分别为____________________________________________。
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
[判断]　(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)铁具有导电、导热、延展性及被磁体吸引的特性(　　)(2)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2(　　)(3)根据Cl2、S与铁的反应可以判断氯元素和硫元素的非金属性强弱(　　)(4)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸(　　)(5)氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色染料(　　)(6)Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制取Fe(OH)3(　　)
考点专练·层级突破练点一　铁及其氧化物性质1．《本草纲目》中记载“慈石治肾家诸病，而通耳明目。慈石，色轻紫，石上皲涩，可吸连针铁，俗谓之熁铁石”。“慈石”的主要成分是(　　)A．铁 B．氧化铜C．氧化铁 D．四氧化三铁
2．下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是(　　)A．K　　 　B．Na C．Fe　　 　D．Al
解析：金属铝在空气中表面会形成一层致密的氧化膜保护层，防止内层的金属进一步被氧化，D正确；K、Na、Fe表面形成的氧化膜比较疏松，不能保护内层金属，A、B、C错误。
解析：Cl2氧化性强，灼热的Fe与Cl2反应生成FeCl3，故A错误；氢氧化亚铁具有还原性，会被具有氧化性的稀硝酸氧化变为Fe3＋，B错误。
练点二　铁及其氧化物的计算4．将10.7 g Mg、Al和Fe组成的合金溶于足量的氢氧化钠溶液中，产生标准状况下3.36 L气体。另取等质量的合金溶于过量盐酸中，生成标准状况下7.84 L气体，向反应后的溶液中加入过量NaOH溶液，得到沉淀的物质的量为(　　)A．0.1 ml B．0.2 mlC．0.25 ml D．0.3 ml
解析：根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 ml×2＝0.05 ml，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2 ml，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。
练点三　探究性实验6．某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列实验。从分类角度分析下列说法正确的是(　　)A．实验①③反应制得的物质均为纯净物B．实验②③均未发生氧化还原反应C．实验②③均为放热过程D．实验①②所涉及的物质均为电解质或非电解质
解析：实验③得到的是氢氧化铁胶体，是混合体系，A项错误；实验②中的溶解主要是物理变化，实验③中的水解是发生复分解反应，两者均未发生氧化还原反应，B项正确；实验③中盐的水解是吸热过程，C项错误；实验①中的铁和氯气是单质，既不是电解质也不是非电解质，D项错误。
7．铁与水蒸气反应，通常有以下两种装置，请回答下列问题：(1)装置二中湿棉花的作用为___________。(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：_____________________________________________ (用离子方程式表示)。
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋
2Fe3＋＋4H2O，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
8．(1)下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。
(2)用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含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溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是__________________________。
避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
解析：①Fe2＋易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加Fe粉防止Fe2＋被氧化。②气体的溶解度随温度升高而降低，所以煮沸后的水中溶解的O2较少。
方法总结Fe(OH)2的制备防氧化方法方法一：有机覆盖层法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。方法二：还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。方法三：电解法用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯或煤油，如图3所示。
考点二　Fe2＋、Fe3＋的性质、转化及检验
基础梳理·自我排查1.亚铁盐和铁盐(1)亚铁盐(Fe2＋)含有Fe2＋的溶液呈_______色，Fe2＋既有_______性，又有_______性，Fe2＋与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为_____________________，______________________。(2)铁盐(Fe3＋)①氧化性：含有Fe3＋的溶液呈________色，Fe3＋具有氧化性，Fe3＋与Cu反应的离子方程式为_______________________。②特性：含有Fe3＋的溶液遇到_______时变成血红色。③易水解：FeCl3滴入沸水中的化学方程式：_______________________________。
Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　
FeCl3＋3H2O Fe(OH)3
2．Fe2＋和Fe3＋的转化完成下列变化的离子方程式，体会Fe2＋与Fe3＋转化条件。(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：____________________________。(2)将FeCl3溶液滴入KI­淀粉溶液，溶液变蓝：______________________。(3)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔：________________________。(4)将H2O2滴入到酸性FeCl2溶液中：______________________________。(5)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：_____________________________________。
H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋
2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋
Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
3．Fe2＋、Fe3＋的检验(1)Fe2＋的检验
(3)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验①Fe3＋的检验：②Fe2＋的检验：
微点拨　含铁物质的除杂方法
考点专练·层级突破练点一　Fe3＋、Fe2＋的相互转化1．下列试剂中，不能使Fe2＋转化为Fe3＋的是(　　)①氯气　②NaCl溶液　③KMnO4溶液　④稀硝酸　⑤盐酸　⑥NaNO3溶液A．①②③　　B．①③④C．②④⑤ D．②⑤⑥
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。
解析：向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后全部转化为Fe2＋。
3．ZnSO4溶液[含有少量FeSO4、Fe2(SO4)3]，为除去溶液中的FeSO4、Fe2(SO4)3，设计实验如下：(1)可先向溶液中通入氧气，目的是__________________；(2)加入________(填最佳试剂)调节溶液的pH至2.8；(3)过滤。已知相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 ml·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：(4)问题讨论：①调节溶液pH时是否可以用NaOH溶液？________，理由是______________________。②如果不通入氧气，其后果是_____________________________________。
将Fe2＋氧化成Fe3＋
pH不易控制，引入杂质
Zn2＋沉淀的同时Fe2＋也沉淀，无法除去杂质
练后归纳“铁三角”中的转化关系
练点二　Fe2＋、Fe3＋的检验4．下列离子的检验方法合理的是(　　)A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2＋B．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋
5．下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是(　　)
练点三　流程分析题中的铁及其化合物6．用废铁屑制备磁性胶体粒子，制取过程如下：下列说法不正确的是(　　)A．用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污B．通入N2是为了防止空气中的O2氧化二价铁元素C．加适量的H2O2是为了将部分的Fe2＋氧化为Fe3＋，涉及反应：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2OD．溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为2∶1
解析：Na2CO3的水溶液显碱性，油污在碱性溶液中发生水解，因此用Na2CO3溶液浸泡可以除去废铁屑表面的油污，A正确；Fe2＋容易被氧气氧化，因此通入N2的目的是防止空气中的氧气氧化Fe2＋，B正确；利用H2O2的氧化性，把Fe2＋氧化成Fe3＋，涉及的反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，C正确；Fe3O4中Fe2＋和Fe3＋物质的量之比为1∶2，所以溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度比为1∶2，D错误。
7．硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)，下列说法错误的是(　　)A．FeSO4与NH4HCO3反应制备FeCO3，适宜在高温条件下进行B．碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂C．可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化D．常温下，FeSO4比(NH4)2Fe(SO4)2易溶于水
解析：A项中，NH4HCO3高温下易分解，且生成的FeCO3可能受热分解。
8．铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛，利用FeSO4制备还原铁粉的工业流程如下：实验室中可用FeSO4(用铁粉和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3在如下装置模拟上述流程中的“转化”环节。
(1)装置A的名称是__________，装置B中盛放的药品是__________，NH4HCO3盛放在装置__________中。(2)实验过程中，欲将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是__________________________________，发生主要反应的离子方程式为___________________________________________________________________________________。FeSO4溶液要现用现配制的原因是________________，检验久置的FeSO4是否变质的方法是_____________________________________________________________________。(3)干燥过程的主要目的是脱去游离水，该过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为________________________________，取干燥后的FeCO3样品12.49 g，与炭混合后焙烧，最终得到还原铁粉6.16 g，计算样品中杂质FeOOH的质量：_____ g。
(待D处的氢气纯净后)关闭活塞3，打开活塞2
取样品配成溶液，取少量溶液于试管中，再向试管
中加入KSCN溶液，观察是否显血红色
4FeCO3＋O2＋2H2O===
4FeOOH＋4CO2
1.[2021·广东卷，10]部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　)A．a可与e反应生成bB．b既可被氧化，也可被还原C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
解析：本题考查物质推断和元素化合物知识，考查的化学学科核心素养是证据推理与模型认知。由黄色固体X与足量的水作用得到深棕色固体混合物Y和无色碱性溶液Z可知，X中含有CuCl2、漂白粉，至少含有FeSO4、Fe2(SO4)3中的一种，不含KI，A、B项错误，C项正确；漂白粉中含有CaCl2和Ca(ClO)2，用硫酸酸化可得到氯气，由题述实验现象不能说明X中含有CuCl2，D项错误。
3．[2019·天津卷，3]下列有关金属及其化合物的应用不合理的是(　　)A．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2B．铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业C．盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长，可施加熟石灰进行改良D．无水CCl2呈蓝色，吸水会变为粉红色，可用于判断变色硅胶是否吸水
解析：本题涉及的考点有铁、氯、钠及其化合物的性质，合金的性质与应用。考查学生对元素化合物基础知识的整合能力，体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养。A项，溶液中发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，将废铁屑加入FeCl2溶液中可以除去工业废气中的Cl2，故正确；B项，铝、锂均为轻金属，铝中添加适量锂可以制得低密度、高强度的铝合金，故正确；C项，Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3＋2NaOH，施加熟石灰生成了烧碱NaOH，碱性增加，不利于作物生长，故错误；D项，无水CCl2吸水的现象(蓝色变粉红色)明显，可用于判断变色硅胶是否吸水，故正确。
4．[2019·全国卷Ⅲ，26]高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如下图所示。回答下列问题：相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 ml·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
SiO2(或不溶性硅酸盐)
MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O
将Fe2＋氧化为Fe3＋
F－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF2⇌Mg2＋＋2F－平衡向
解析：本题涉及元素化合物知识的综合应用，通过工艺流程形式给出信息，考查分析和解决化学工艺流程问题的能力，根据题给信息书写相应的化学方程式和离子方程式，体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。(1)由题干信息可知，滤渣有生成的S和不与H2SO4反应的SiO2(或写不溶性硅酸盐)；依据氧化还原反应原理可知，MnO2作氧化剂，MnS作还原剂，由此可写出化学方程式。(2)Fe溶于H2SO4中得到Fe2＋，为了去除方便，需将Fe2＋氧化为Fe3＋。(3)由相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围可知除铁和铝时溶液pH范围应调节为4.7～6之间。(4)NiS和ZnS是难溶于水的硫化物。
解析：本题考查由炼钢污泥制备软磁性材料α-Fe2O3。考查的化学学科核心素养是科学探究与创新意识。(1)适当升高酸浸温度、适当加快搅拌速度，均可以加快铁泥的溶解，即提高铁元素的浸出率。
(2)还原。向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉，使Fe3＋完全转化为Fe2＋。“还原”过程中除生成Fe2＋外，还会生成________(填化学式)；检验Fe3＋是否还原完全的实验操作是__________________________________________________________。(3)除杂。向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液，使Ca2＋转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低，将会导致CaF2沉淀不完全，其原因是________________________________________________[Ksp(CaF2)＝5.3×10－9，Ka(HF)＝6.3×10－4]。
pH偏低形成HF，导致溶液中F－浓度减小，CaF2沉淀不完全
解析：本题考查由炼钢污泥制备软磁性材料α-Fe2O3。考查的化学学科核心素养是科学探究与创新意识。(2)“酸浸”时，H2SO4过量，加入过量铁粉，除生成Fe2＋外，还会产生H2。Fe3＋与KSCN反应所得溶液呈血红色，当加入KSCN溶液观察不到血红色，则说明Fe3＋已完全被还原为Fe2＋。(3)当c(Ca2＋)·c2(F－)