2024届高考化学一轮复习 第三章 金属及其化合物 第2讲 铁及其化合物课件PPT

这是一份2024届高考化学一轮复习 第三章 金属及其化合物 第2讲 铁及其化合物课件PPT，共48页。PPT课件主要包含了二铁的氧化物，磁性氧化铁，红棕色，FeOH3↓，答案D，答案A，答案C等内容，欢迎下载使用。
逐点清(一)　铁、铁的氧化物和氢氧化物 (一)铁的结构与性质1．铁的结构
2．铁的性质(1)物理性质
(2)化学性质　①与非金属反应
④与盐(Cu2＋、Fe3＋)反应Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。[注意]　铁与弱氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3等)反应时被氧化为Fe3＋。
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
[注意]　①FeO和Fe3O4与HNO3反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋。②Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与HI反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe3＋被I－还原为Fe2＋。
微点小练1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)铁位于元素周期表中第四周期ⅧB族d区 ( )(2)铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在 ( )(3)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2 ( )(4)Fe与稀HNO3反应后溶液中一定存在Fe3＋ ( )(5)Fe3O4中Fe的化合价有＋2价和＋3价，因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物( )(6)可以用铁制容器运输浓HNO3和浓H2SO4，理由是Fe与这两种酸不反应( )(7)Fe(OH)2是白色固体，在空气中易被O2氧化而表现强还原性 ( )
2．如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。请写出相应的离子方程式。
[题点考法·全面练通]题点(一)　铁、铁氧化物1．下列有关铁的化学反应的叙述正确的是 (　 )A．室温下，过量Fe与浓硫酸反应生成FeSO4B．加热时，过量Fe与氯气反应生成FeCl2C．高温下，铁与水蒸气反应有Fe3O4生成D．高温下，铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝答案：C
2．有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 ml·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 ml Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为 (　 )A．Fe2O3 B．Fe3O4C．Fe4O5 D．Fe5O7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∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。
题点(二)　Fe(OH)2的制备实验探究3．下列各图中能用于制备Fe(OH)2的装置是________(填序号)。
(1)若用②装置制备，简述制备原理与操作为__________________________________________________________________________________。(2)⑤中的苯能否用CCl4替换__________，理由是______________________________________________________________________。(3)若用④制备，试管中的现象为______________，有关化学方程式为_____________________________________________________________。
解析：因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要制备Fe(OH)2，就要排出装置中的氧气或空气。①②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用煤油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能制备Fe(OH)2。
答案：①②③⑤(1)铁与稀硫酸反应产生氢气，让氢气赶尽装置内空气，当B中导管处氢气纯净，关闭止水夹a，FeSO4溶液被压入到氢气保护下的NaOH溶液中　(2)否　CCl4比FeSO4溶液的密度大，在下层，无法隔绝空气　(3)生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色　FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
[思维建模]　Fe(OH)2制备的三种思维方法(1)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。
(2)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。(3)电解法用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖一层苯(或煤油)，如图3所示。总之，Fe(OH)2制备的关键：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在密闭隔绝空气的体系中。　　
逐点清(二)　铁盐(Fe3＋)、亚铁盐(Fe2＋)的性质及转化　　　　　 (一)铁盐和亚铁盐的性质1．亚铁盐含有Fe2＋的溶液，呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性。
(5)其他重要的铁盐及应用
3．Fe2＋、Fe3＋的相互转化
(二)Fe2＋、Fe3＋的检验1．用KSCN溶液和氯水
2．菠菜常用作补铁食品之一，为探究其中铁元素的价态，现进行如下实验。(1)取新鲜的菠菜10 g，将菠菜剪碎后放在研钵中研磨，然后倒入烧杯中，加入30 mL蒸馏水，搅拌。将上述浊液过滤，得到的滤液作为实验样品。分置于两支试管中。(2)向一支试管中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，现象为__________，说明滤液中含Fe2＋，反应的离子方程式为______________________________。
(3)向另一支试管中加入少量稀硝酸，然后加入几滴KSCN溶液，溶液呈________色。能否说明滤液中含Fe3＋，试分析其原因：___________________________________________________________________________。答案：(2)生成蓝色沉淀　3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓　(3)红　不能，滤液中的Fe2＋，加入稀硝酸后生成Fe3＋，干扰Fe3＋检验
[题点考法·全面练通]题点(一)　Fe2＋、Fe3＋的主要性质及相互转化1．将0.2 ml·L－1的KI溶液和0.05 ml·L－1Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后，取混合液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2的是 (　 )A．向混合液中滴入KSCN溶液，溶液变红色B．向混合液中滴入AgNO3溶液，有黄色沉淀生成C．向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀生成D．向混合液中滴入淀粉溶液，溶液变蓝色
解析：0.2 ml·L－1的KI溶液和0.05 ml·L－1Fe2(SO4)3溶液等体积混合，KI过量，向混合液中滴入KSCN溶液，溶液变红色，说明溶液中仍含有Fe3＋，能说明溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2，A项正确；KI过量，溶液中存在I－，B项错误；该反应生成Fe2＋，向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀生成，只能说明溶液中含有Fe2＋，C项错误；该反应生成I2，向混合液中滴入淀粉溶液，溶液变蓝色，说明溶液中含有碘单质，D项错误。
2．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是 (　 )A．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋B．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋C．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋D．若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋
解析：氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，加入铁粉后有固体剩余，Fe3＋一定不存在；若剩余固体全部都是Cu，溶液中还可能有Cu2＋，也可能恰好被完全置换；若剩余固体是Cu和Fe，则溶液中不可能有Cu2＋和Fe3＋。
3．(2021·广东等级考)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 (　 )
[归纳拓展]　铁及其化合物的转化关系铁是一种典型的变价金属，相应的化合物很多。化合价有＋2、＋3、＋6价，其中＋2、＋3价最为常见，＋6价存在于高铁酸盐中(如K2FeO4)，不同价态的物质在一定条件下可以转化，实现人类需要的物质。
题点(二)　Fe2＋、Fe3＋的性质实验探究4．某小组在验证反应“Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag”的实验中检测到Fe3＋，发现和探究过程如下。向硝酸酸化的0.05 ml·L－1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。(1)检验产物①取出少量黑色固体，洗涤后，______________________________________________________________________________(填操作和现象)，证明黑色固体中含有Ag。
②取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有________。(2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3＋，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3＋，乙依据的原理是_______________________________________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验：①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：
解析：(1)①加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化，固体未完全溶解。②K3[Fe(CN)6]是检验Fe2＋的试剂，所以产生蓝色沉淀说明含有Fe2＋。(2)过量铁粉与Fe3＋反应生成Fe2＋，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。②O2氧化Fe2＋反应为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。白色沉淀是AgSCN，所以实验可以说明含有Ag＋，Ag＋可能氧化Fe2＋生成Fe3＋。答案：(1)①加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化，固体未完全溶解　②Fe2＋　(2)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋　②4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O　加入KSCN溶液后生成白色沉淀
题点(三)　涉及铁元素的微型化工流程5．(2023·江苏名校联考)高铁酸钾(K2FeO4)是一种氧化性较强的多功能水处理剂，工业上制备K2FeO4固体的工艺流程如下：
下列说法不正确的是 (　 )A．生成Na2FeO4的离子方程式为3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO＋5H2O＋3Cl－B．混合物中的固体为NaCl与NaNO3C．实验室进行操作Ⅰ时需要用到的玻璃仪器是烧杯与漏斗D．最后一步操作利用了K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4解析：根据题意可知操作Ⅰ为过滤，需用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，C错误。
6．工业废弃物的资源化回收再利用，可以更大限度的发挥原材料的价值。如图是工业生产纳米磁性氧化铁的流程：
解析：Na2CO3溶液水解显碱性，浸泡废铁屑可以使其表面的油脂水解以除去，但不能除去表面的铁锈，故A错误；废铁屑被硫酸溶解生成硫酸亚铁，生成的亚铁离子被过氧化氢部分氧化生成铁离子，形成亚铁离子和铁离子的混合溶液，若生产中不通入N2，暴露在空气中生产，亚铁离子会被空气中的氧气氧化成铁离子，将不能得到高纯度四氧化三铁产品，其中会混入氧化铁杂质，故B、C正确；最终产品为四氧化三铁，其中Fe2＋和Fe3＋的数量之比为1∶2，因此溶液A中Fe2＋和Fe3＋的浓度之比为1∶2，故D正确。
[思维建模]　含Fe2＋、Fe3＋的除杂方法